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EP0287450A1 - Bouchon d'échangeur de chaleur pour la régulation du circuit de refroidissement d'un moteur - Google Patents

Bouchon d'échangeur de chaleur pour la régulation du circuit de refroidissement d'un moteur Download PDF

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Publication number
EP0287450A1
EP0287450A1 EP88400874A EP88400874A EP0287450A1 EP 0287450 A1 EP0287450 A1 EP 0287450A1 EP 88400874 A EP88400874 A EP 88400874A EP 88400874 A EP88400874 A EP 88400874A EP 0287450 A1 EP0287450 A1 EP 0287450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
pressure relief
relief valve
engine
valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88400874A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Le Gauyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Chausson Thermique SA
Original Assignee
Valeo Chausson Thermique SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Chausson Thermique SA filed Critical Valeo Chausson Thermique SA
Publication of EP0287450A1 publication Critical patent/EP0287450A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/22—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • F01P3/2207—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point characterised by the coolant reaching temperatures higher than the normal atmospheric boiling point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/18—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant pressure, coolant flow, or liquid-coolant level
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    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/0204—Filling
    • F01P11/0209—Closure caps
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    • F01P11/0204—Filling
    • F01P11/0209—Closure caps
    • F01P11/0238—Closure caps with overpressure valves or vent valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2070/00—Details
    • F01P2070/04—Details using electrical heating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2070/00—Details
    • F01P2070/06—Using intake pressure as actuating fluid

Definitions

  • the present invention relates to the cooling circuits of heat engines, and more particularly those used in motor vehicles.
  • the cooling circuits are always fitted with pressure relief valves and, almost always, also with vacuum valves.
  • the pressure relief valves are calibrated by a spring to allow the circuit to operate under a pressure higher than atmospheric pressure, but nevertheless limited to a threshold for which the various parts of the circuit are not permanently subjected to mechanical fatigue which may be harmful. to their longevity.
  • the electric motor driving a fan pulsating air through the cooling circuit radiator is kept energized so as to cool the liquid as long as the temperature of said coolant. detected by a thermostat has not been lowered sufficiently.
  • the invention solves this problem.
  • the heat exchanger cap for regulating the pressure inside the cooling circuit of an internal combustion engine comprising at least one pressure relief valve is characterized in that the pressure relief valve is associated with means giving it a first setting threshold for normal engine operation and a second threshold when the engine is stopped.
  • the cap illustrated in FIG. 1 includes a cover 1 intended to be fixed, for example screwed by a thread 2 provided on its cylindrical part, on a base of a heat exchanger or of an expansion vessel connected to an exchanger heat.
  • the cover 1 is provided on its internal flat face with a seal 3 and internally comprises the volume delimited by the cover and from this same face, a housing 4, here tubular and coaxial with the cover 1, closed to a from its ends by a flat wall located opposite and at a distance from the internal face of said cover, said wall comprising, here perpendicularly, an opening 5, here coaxial with said housing.
  • the housing 4 makes it possible to contain, by virtue of its other open end, situated substantially in the same plane as the flat face of the cover, a spring 6, one end of which bears on the flat wall of the housing 4 and the other end of which rests on a vacuum valve 7 which, in the example illustrated, is applied against the base of a finger 8 forming part of a valve overpressure 9, said finger being inserted inside the housing 4.
  • the pressure relief valve 9 comprises, coaxially with the finger 8, a circular flange, the internal face of which is provided with a seal 11 which comes to bear on an annular seat 12 provided coaxially with the housing 4 on the top of the cover 1 .
  • the pressure relief valve 9 is provided with a light 10, for example coaxial with the opening 5, and opening beyond the finger 8 and the circular flange of said valve.
  • the pressure relief valve is surrounded by a coaxial sheath 13 projecting from the top of the cover 1 and the upper part of which is closed by a capsule 14, said sheath comprising at least one opening 15 provided on its tubular part.
  • the capsule 14 holds a cartridge 16 passing through said capsule while being coaxial with the sheath 13 and opening out inside the latter, said cartridge comprising guide parts 17 for a socket 18 against which a end of a spring 19, the other end of which bears on the pressure relief valve 9 so as to apply the latter to the annular seat 11.
  • the cartridge 16 can be constituted by different organs, in particular, it can be constituted by an element containing an expandable wax or else it can be made of a shape memory alloy or by any other device known in the art for exhibiting expansion large linear in a relatively small temperature difference.
  • the cartridge 16 is provided with an electric heating resistor 20, the supply of which from an electric current source 21 is controlled by a relay 22 which can be controlled, for example by a thermostat sensitive to the coolant temperature of an engine with a cooling heat exchanger cap described in the above.
  • the coolant is heated but, normally, the various parts of the plug always remain in the illustrated position if the pressure in the exchanger is below a threshold previously determined for normal operation.
  • the pressure applied to the valve 9, and more particularly to the flat surface of the finger 8, causes the valve 9 to be raised, leaves its seat 11, and steam escapes passing through the opening 5 and opening 15.
  • the temperature of the coolant, in its jackets and in the cooling circuit continues to increase and may exceed a previously selected threshold value.
  • This threshold value is detected by the thermostat which controls the relay 22, thereby ensuring the supply of electric current to the resistor 20.
  • the heating of the cartridge 16 causes its linear expansion and, consequently, the sleeve 18 is brought to the position 18a for which it is shown in dotted lines. In this position, the calibration due to the spring 19 is modified, here larger, since the spring 19 is compressed.
  • the pressure relief valve 9 can only be raised beyond a second pressure threshold corresponding to the new setting of the valve 9.
  • the second pressure threshold is chosen so that the pressure relief valve 9 cannot normally be lifted unless the pressure prevailing inside the heat exchanger reaches a value such that parts of this heat exchanger heat or the circuit to which it is connected may be damaged.
  • FIG. 2 illustrates a variant in which the cover 1 carries the housing 4a on its top.
  • the vacuum valve 7 is arranged as before in the housing 4.
  • the pressure valve 9 whose calibration is ensured by the spring 19 rests by its seal 11 on two annular seats 23, 24 provided here on the bottom of the sheath 13 located at a distance from the cover 1.
  • a capsule 14 closes the sheath 13.
  • a channel 25 is provided to open, here radially, inside the housing 4a and this channel is normally closed by a valve 26 which is held by a nozzle 27 defining an interior chamber 29 containing said valve and connected by a conduit 28 to engine intake.
  • the chamber 29 communicates by a conduit 30 with the space separating the two seats 23, 24 described above.
  • the valve 9 is calibrated at a first pressure threshold beyond which it is accepted that said valve can open.
  • the above operating conditions therefore correspond to those of the second pressure threshold which prevents the opening of the pressure relief valve 9, unless the pressure produced inside the exchanger reaches the second threshold above which a risk of damage would exist.

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Abstract

Bouchon de régulation, caractérisé en ce que le clapet de surpression (9) qu'il contient est associé à des moyens (16) lui conférant un premier seuil de tarage pour un fonctionnement normal du moteur et un second seuil lorsque le moteur est arrêté.

Description

  • La présente invention concerne les circuits de refroidissement des moteurs thermiques, et plus particulièrement ceux qui sont utilisés dans des véhicules automobiles.
  • Les circuits de refroidissement sont toujours munis de clapets de surpression et, presque toujours aussi, de clapets de dépression.
  • Les clapets de surpression sont tarés par un ressort pour permettre au circuit de fonctionner sous une pression plus élevée que la pression atmosphérique, mais limitée néanmoins à un seuil pour lequel les différentes parties du circuit ne sont pas soumises en permanence à une fatigue mécanique pouvant nuire à leur longévité.
  • Il est connu des spécialistes, qu'au moment de l'arrêt du moteur, principalement lorsqu'il a été au préalable soumis à une charge élevée, la température dans le circuit de refroidissement continue à s'élever et il en résulte une augmentation de pression qui provoque souvent le soulèvement du clapet de surpression et, par conséquent, une perte de liquide de refroidissement.
  • Pour pallier cet inconvénient, il est prévu que le moteur électrique d'entraînement d'un ventilateur pulsant de l'air à travers le radiateur de circuit de refroidissement soit maintenu sous tension de façon à refroidir le liquide tant que la température dudit liquide de refroidissement détectée par un thermostat n'a pas été abaissée suffisamment.
  • La solution exposée ci-dessus ne peut pas être mise en oeuvre lorsque le ventilateur pulsant de l'air à travers le radiateur de refroidissement est entraîné directement par le moteur ou par un moyen, tel qu'une courroie, lui-même entraîné directement par le moteur.
  • Ces cas sont extrêmement fréquents, notamment en ce qui concerne les véhicules poids-lourds et, par conséquent, le problème exposé dans ce qui précède demeure entier.
  • L'invention résout ce problème.
  • Conformément à l'invention, le bouchon d'échangeur de chaleur pour la régulation de la pression à l'intérieur du circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comportant au moins un clapet du surpression est caractérisé en ce que le clapet de surpression est associé à des moyens lui conférant un premier seuil de tarage pour un fonctionnement normal du moteur et un second seuil lorsque le moteur est arrêté.
  • Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
  • Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé.
    • La figure 1 est une coupe élévation schématique d'un bouchon pression-dépression réalisé selon l'invention.
    • La figure 2 est une coupe-élévation d'un bouchon pression-dépression illustrant une variante de l'invention.
  • Le bouchon illustré sur la figure 1 comporte un couvercle 1 destiné à être fixé, par exemple vissé par un filetage 2 prévu sur sa partie cylindrique, sur une embase d'un échangeur de chaleur ou d'un vase d'expansion relié à un échangeur de chaleur.
  • Le couvercle 1 est muni sur sa face plane interne d'un joint d'étanchéité 3 et comporte intérieurement au volume délimité par le couvercle et à partir de cette même face, un logement 4, ici tubulaire et coaxial au couvercle 1, fermé à une de ses extrémités par une paroi plane située en vis-à-vis et à distance de la face interne dudit couvercle, ladite paroi comportant, ici perpendiculairement, une ouverture 5, ici coaxiale audit logement.
  • Le logement 4 permet de contenir grâce à son autre extrémité ouverte, située sensiblement dans le même plan que la face plane du couvercle, un ressort 6 dont une extrémité prend appui sur la paroi plane du logement 4 et dont l'autre extrémité appuie sur un clapet de dépression 7 qui, dans l'exemple illustré, est appliqué contre la base d'un doigt 8 faisant partie d'un clapet de surpression 9, ledit doigt étant introduit à l'intérieur du logement 4.
  • Le clapet de surpression 9 comporte, coaxialement avec le doigt 8, un flasque circulaire dont la face interne est pourvue d'un joint d'étanchéité 11 venant s'appuyer sur un siège annulaire 12 prévu coaxialement au logement 4 sur le dessus du couvercle 1.
  • En outre, le clapet de surpression 9 est pourvu d'une lumière 10, par exemple coaxiale à l'ouverture 5, et débouchant au-delà du doigt 8 et du flasque circulaire dudit clapet.
  • Le clapet de surpression est entouré par un fourreau 13 coaxial saillant à partir du dessus du couvercle 1 et dont la partie supérieure est fermée par une capsule 14, ledit fourreau comportant au moins une ouverture 15 prévue sur sa partie tubulaire.
  • Dans l'exemple représenté la capsule 14 maintient une cartouche 16 traversant ladite capsule en étant coaxiale au fourreau 13 et débouchant à l'intérieur de celui-ci, ladite cartouche comportant des parties de guidage 17 pour une douille 18 contre laquelle s'appuie une extrémité d'un ressort 19 dont l'autre extrémité prend appui sur le clapet de surpression 9 de façon à appliquer celui-ci sur le siège annulaire 11.
  • La cartouche 16 peut être constituée par différents organes, en particulier, elle peut être constituée par un élément contenant une cire dilatable ou bien elle peut être réalisée en un alliage à mémoire de forme ou par tout autre dispositif connu dans la technique pour présenter une dilatation linéaire importante dans un écart de température relativement faible.
  • Dans l'exemple représenté à la figure 1, la cartouche 16 est munie d'une résistance électrique de chauffage 20 dont l'alimentation à partir d'une source de courant électrique 21 est contrôlée par un relais 22 pouvant être commandé, par exemple par un thermostat sensible à la température du liquide de refroidissement d'un moteur dont l'échangeur de chaleur de refroidissement est muni du bouchon décrit dans ce qui précède.
  • Lorsque le moteur est froid, les différentes parties du bouchon se trouvent dans la position illustrée à la figure 1.
  • Lors du fonctionnement du moteur, le liquide de refroidissement est chauffé mais, normalement, les différentes parties du bouchon demeurent toujours dans la position illustrée si la pression régnant dans l'échangeur est inférieure à un seuil préalablement déterminé pour un fonctionnement normal.
  • En cas de surchauffage du liquide de refroidissement, par exemple lorsque le moteur est sous forte charge, une augmentation de la pression, par exemple due à un début d'ébullition du liquide, peut se produire à l'intérieur de l'échangeur de chaleur, la pression étant au-dessus de la pression de tarage du clapet de surpression 9 donné par le ressort 19.
  • Dans ce cas, la pression appliquée sur le clapet 9, et plus particulièrement sur la surface plane du doigt 8, fait en sorte que le clapet 9 est soulevé, quitte son siège 11, et de la vapeur s'échappe en passant par l'ouverture 5 et l'ouverture 15.
  • De façon connue, lors du refroidissement du liquide, une pression inférieure à la pression atmosphérique peut s'établir à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Dans ce cas, le clapet de dépression 7 est ouvert momentanément pour qu'une pression appropriée soit rétablie à l'intérieur de l'échangeur de chaleur par passage de l'air extérieur à travers l'ouverture 14, la lumière 10 et l'ouverture 5.
  • Lorsque le moteur est arrêté après avoir travaillé sous forte charge, la température du liquide de refroidissement, dans ses chemises et dans le circuit de refroidissement, continue à croître et peut dépasser une valeur de seuil préalablement choisie. Cette valeur de seuil est détectée par le thermostat qui commande le relais 22 en assurant par suite l'alimentation en courant électrique de la résistance 20.
  • Le chauffage de la cartouche 16 provoque sa dilatation linéaire et, par conséquent, la douille 18 est amenée à la position 18a pour laquelle elle est représentée en pointillé. Dans cette position, le tarage dû au ressort 19 est modifié, ici plus grand, puisque le ressort 19 est comprimé.
  • Il en résulte que le clapet de surpression 9 ne peut être soulevé qu'au-delà d'un second seuil de pression correspondant au nouveau tarage du clapet 9.
  • Dans la pratique, le second seuil de pression est choisi pour que le clapet de surpression 9 ne puisse normalement pas être soulevé sauf si la pression régnant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur atteint une valeur telle que des parties de cet échangeur de chaleur ou du circuit auquel il est relié risquent d'être endommagées.
  • La figure 2 illustre une variante selon laquelle le couvercle 1 porte le logement 4a sur son dessus.
  • Dans cette réalisation, le clapet de dépression 7 est disposé comme précédemment dans le logement 4. Le clapet de surpression 9 dont le tarage est assuré par le ressort 19 repose par sa garniture d'étanchéité 11 sur deux sièges annulaires 23,24 prévus ici sur le fond du fourreau 13 situé à distance du couvercle 1.
  • Comme dans l'exemple précédent, une capsule 14 ferme le fourreau 13.
  • Un canal 25 est prévu pour déboucher, ici radialement, à l'intérieur du logement 4a et ce canal est normalement fermé par un clapet 26 qui est maintenu par un embout 27 délimitant une chambre intérieure 29 contenant ledit clapet et relié par un conduit 28 à l'admission du moteur.
  • La chambre 29 communique par un conduit 30 avec l'espace séparant les deux sièges 23,24 décrits précédemment.
  • Lorsque le moteur comportant l'échangeur de chaleur fermé par le bouchon décrit est en fonctionnement, la dépression régnant à l'aspiration dudit moteur fait soulever le clapet 26, ouvre le canal 25 et, par conséquent, la pression régnant à l'intérieur de l'échangeur est appliquée contre le clapet de dépression 7 et contre le clapet de surpression 9 par le canal 25 et le conduit 30 sur la surface de celui-ci s'étendant entre les deux sièges 23,24.
  • Dans ce cas, et compte tenu de la dureté du ressort 19, le clapet 9 est taré à un premier seuil de pression au-delà duquel il est admis que ledit clapet puisse s'ouvrir.
  • Lorsque le moteur est arrêté, après qu'il a fonctionné sous forte charge et que la température du liquide de refroidissement continue à s'élever comme exposé dans ce qui précède, la pression croît à l'intérieur du bouchon mais sa pression ne peut s'exercer que sur la surface du clapet de surpesssion 9 qui correspond à la surface du clapet de dépression 7 car, dès l'arrêt du moteur, une dépression n'est plus appliquée par le conduit 28 et le clapet 26 ferme le passage qui était établi par les conduits 25 et 30 de sorte que la pression régnant dans l'échangeur de chaleur ne peut plus s'appliquer sur la surface du clapet de surpression 9 comprise entre les deux sièges annulaires 23,24.
  • Les conditions ci-dessus de fonctionnement correspondent donc à celles du second seuil de pression qui empêche l'ouverture du clapet de surpression 9, sauf si la pression produite à l'intérieur de l'échangeur atteint le second seuil au-delà duquel un risque d'endommagement existerait.
  • L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims (8)

1) Bouchon d'échangeur de chaleur pour la régulation de la pression à l'intérieur du circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comportant au moins un clapet de surpression (9), caractérisé en ce que le clapet de surpression (9) est associé à des moyens (16,23,24,26) lui conférant un premier seuil de tarage pour un fonctionnement normal du moteur et un second seuil lorsque le moteur est arrêté.
2) Bouchon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second seuil de tarage est supérieur au premier.
3) Bouchon suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un clapet de surpression (9) est maintenu sur un siège (12) par un ressort (19) prenant appui contre une cartouche (16) sensible à la température du liquide de refroidissement du moteur.
4) Bouchon suivant l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la cartouche (16) est constituée par un élément dilatable du type à cire, à mémoire de forme ou analogue.
5) Bouchon suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cartouche (16) est chauffée électriquement après arrêt du moteur par une résistance électrique (20) mise sous tension par un relais (22) en dépendance de la température du liquide de refroidissement du moteur.
6) Bouchon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet de surpression (9) est maintenu appliqué par un ressort (19) sur deux sièges annulaires espacés (23,24), l'espace compris entre lesdits deux sièges étant relié par un conduit (30) et un canal (25) à l'intérieur d'un logement (4a) dans lequel règne la pression s'exerçant en permanence contre un clapet de surpression (9), l'ouverture du conduit (30) et du canal (25) étant contrôlée par un clapet (26) relié à l'aspiration du moteur.
7) Bouchon suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le clapet de surpression (9) comporte un doigt (8) guidé dans le logement (4,4a) dans lequel est disposé un clapet de dépression (7) maintenu contre le doigt (8) par un ressort (6) de manière que ledit clapet de dépression (7) ferme une lumière (10) traversant le clapet de surpression (9), la surface dudit clapet de dépression (7) déterminant, compte tenu de la dureté du ressort (19), l'un des seuils de pression.
8) Bouchon suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le premier seuil de tarage est déterminé par la pression s'exerçant sur la surface du clapet de dépression (7) et la surface comprise entre les deux sièges annulaires (23,24).
EP88400874A 1987-04-16 1988-04-12 Bouchon d'échangeur de chaleur pour la régulation du circuit de refroidissement d'un moteur Withdrawn EP0287450A1 (fr)

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FR8705439A FR2614071A1 (fr) 1987-04-16 1987-04-16 Procede pour la regulation du circuit de refroidissement d'un moteur thermique et bouchon pour sa mise en oeuvre
FR8705439 1987-04-16

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