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EMI1.1
THE DOLE VALVE COMPANY; résidant à CHICAGO ( E.U.A.).
SOUPAPE THERMOSTATIQUE PERFECTIONNEE.
La présente invention est relative à des perfectionnements aux soupapes commandées thermostatiquement, particulièrement adaptées pour être utilisées dans les dispositifs de refroidissement des automobiles.
La présente invention a pour objet des soupapes commandées thermo- statiquement du type à papillon perfectionné mais simple d'une structure plus simple, plus compacte, plus économique et plus efficace que dans le passé.
Elle a encore pour objet un type de soupape à papillon sans tige ou axe d'articulation, ayant une venue en contact plus efficace avec le bord de l'orifice de soupape lorsqu'elle est fermée comportant des moyens simpli- fiés pour relier ensemble les éléments constitutifs, de manière à éviter les fuites de liquide au delà des points de contact des parties constituant l'en- semble de la structurée
Elle a en outre pour objet une soupape à papillon commandée ther- mostatiquement, particulièrement adaptée pour être utilisée dans les disposi- tifs de refroidissement des moteurs à combustion interne dans lesquels le thermostat utilisé comporte un plongeur qui peut en sortir, et dans lesquels le thermostat,
la soupape et les différents organes de liaison sont construits et disposés de manière que le papillon bascule dans la position ouverte et qu'il s'y maintienne s'il vient à présenter un défaut de fonctionnement.
La structure conforme à la présente invention comprend un carter ou boîtier annulaire de soupape et, au voisinage d'une ouverture du bottier, une soupape du type papillon associée à cet orifice; une enve loppe ou cage constituant un support oscillant pour un élément sensible à la température qui est reliée de manière à commander le papillon. Cette cage est reliée au boîtier par une liaison à saillie conique et fente disposées de manière à em- pêcher les fuites de liquide à cet emplacement, et l'élément sensible à la température est également disposé, par rapport au papillon, de manière que
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tout défaut de fonctionnement du papillon ne se produise que dans sa posi- tion ouverte.
Ces objets ainsi que d'autres apparaîtront au cours de la descrip- tion qui va suivre et qui est faite en se référant au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en plan par dessus d'une soupape du type papillon commandée thermostatiquement, conforme à la présente invention ; la figure 2 est une coupe transversale de la soupape faite sensi- blement par II-II de la figure 1 ;
la figure 3 est une coupe transversale de la soupape faite sensi- blement par III-III de la figure 1 ; la figure 4 est une coupe transversale de la soupape faite par III-III de la figate 1, mais elle- représente le papillon amené par bascule- ment en position ouverte, à la suite d'un défaut de fonctionnement de l'élé- ment thermostatique ; la figure 5 est une vue partielle agrandie représentant la liai- son à saillie conique et à fente entre le boîtier de soupape et la cage por- tant les éléments sensibles à la température ; la figure 6 est une coupe faite sensiblement par VI-VI de la fi- gure 5 ;
la figure 7 est une coupe transversale d'une soupape conforme à la présente invention représentant une variante du mode de réalisation la figure 8 est une coupe verticale faite dans le sens transver- sal de la figure 7.
Les modes de réalisation de la présente invention représentés sur le dessin comportent un carter ou boîtier annulaire 10 de soupape. On peut fixer ce boîtier, d'une manière appropriée et de toute manière désirable, à un raccord à pipe ou structure de chemise d'eau d'un moteur à combustion interne, dans lequel circule le liquide de refroidissement de manière à contrôlai' la température et l'écoulement du fluide de refroidissement par une soupape représentée d'une manière générale par 11, qui est ici une sou- pape du type papillon. On peut former le carter 10 par un emboutissage de métal à partir d'une tole ou d'une plaque de toute matière appropriée, ce qui permet ainsi une production économique en grande série.
Le boîtier 10 comporte une partie supérieure plate "annulaire 12 dont le bord intérieur forme un orifice .13 de soupape, et une paroi tronconique s'étendant vers le bas et vers l'extérieur avec un bord inférieur 14, faisant saillie vers l'extérieur, qui peut reposer sur une extrémité d'un conduit ou d'une partie de paroi du système de refroidissement du moteur.
L'orifice 13 de soupape (figure 1) a une forme générale circulai- re,9 il est divisé eu deux moitiés au point de raccordement desquelles se trou- vent deux pattes 15-15 écartées vers l'intérieur.
Les espaces entre ces pattes forment deux fentes 16-16 diamétrale- ment opposées l'une à l'autre et disposées sur une ligne droite qui délimite d'une manière générale la zone de pivotement du papillon 11.
De même le papillon 11 peut provenir d'un emboutissage métalli- que qui peut être fait économiquement dans upe installation d'emboutissage appropriée. Le papillon 11 comprend deux volets décalés latéralement 17 et 19,s'étendant dans des directions opposées à partir du centre du papillon et parallèle s entre eux. Ces volets sont réunis par une partie intermédiaire 20 s'étendant d'une manière générale perpendiculairement aux volets 17 et 19.
La hauteur de la partie intermédiaire perpendiculaire est déterminée par l'épaisseur de la partie annulaire du boîtier délimitant l'orifice de soupape, et elle est -telle qu'un volet 17 e trouve placé sur la face supérieure de l'orifice 13 de soupape et que l'autre volet se trouvé placé sur la face in- férieure de l'orifice de soupape, lorsque le papillon est fermé, comme repré-
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sente sur les figures 1 et 3.
En outre, la surface hors tout du papillon
11, qui a généralement la forme d'un disque à l'exception des moyens de fi- xation, est telle que, lorsque le papillon est en position fermée, comme représenté sur les figures 1 et 3, le papillon déborde sur le bord de l'ori- fice de soupape, à moitié du bord supérieur de la partie annulaire 12 déli- mitant l'orifice 13 de soupape et à moitié de son bord inférieur, de manière à arrêter l'écoulement du fluide à travers cet orifice. Deux pattes 23-23 s'étendent dans des directions opposées à partir du volet 19 du papillon 11, au voisinage de la partie 20 à angle droit.
Ces pattes se prolongent laté- ralement, au delà du bord de l'orifice 13 de soupape et l'on voit qu'elles prennent appui contre la dessous de la partie annulaire 12 délimitant l'ori- fice de soupape. Les bords marginaux de ces pattes viennent en contact avec la partie annulaire 12 lorsque le papillon s'ouvre complètement, de manière à maintenir celui-ci en position,
On peut donc placer le papillon 11 dans les fentes l6-l6 à par- tir du dessous du bolier en disposant d'abord le volet 17 dans ces fentes jusqu'à ce que la partie à angle droit vienne en contact avec celles-ci.
On peut alors faire pivoter le papillon autour de la partie à angle droit, pour 1,'amener en position fermée. De cette manière, on peut placer facile- ment le papillon sur l'orifice de soupape par une manoeuvre simple et, bien entendu, les bords intérieurs des fentes 16-16 peuvent s'étendre vers l'in- térieur de la périphérie de l'orifice 13 de soupape, de manière que le volet 17 recouvre la moitié supérieure de la surface annulaire 12, en morne temps que le s fentes 16-16.
On voit, sur les figure 2,3 et 4, une patte ou oreille 24 de fixation qui est dirigée vers le bas à partir du volet 17 et qui s'étend transversalement à l'axe de pivotement du papillon 11. Cette oreille peut être fixée au papillon d'une manière appropriée par exemple par rivetage.
Une chape 25 s'étendant vers le haut à partir d'un piston 26 est articulée au coté intérieur de l'oreille 24. La chape 25 se prolonge le long des cotés opposés de l'oreille 24 et elle peut être insérée élastiquement ou par matage sur une partie supérieure, comportant une rainure, du piston 26 sur lequel elle est montée de manière à pouvoir y pivoter. Le piston 26, à son tour, peut sortir d'un cylindre 29 compris dans un élément 30 sensible à la tempé- rature ,qui est monté de manière à pouvoir? osciller au voisinage de son ex- trémité inférieure, dans une enveloppe ou cage 31, comme on le verra ci-après plus clairement au cours de la description.
L'axe de pivotement d'une gou- pille ou axe 27 est légèrement décalé latéralement par rapport à l'axe de pivotement du papillon 11 et il est également décalé vers l'intérieur de ce dernier, comme représenté sur la figure 3. Le papillon 11 comporte des par- ties évidées 32 et 33 pratiquées respectivement dans les fonds des volets 17 et 19. On peut par emboutissage donner à ces parties évidées des volets une forme tells qu'elles reçoivent la chape 25 et qu'elles permettent l'ou- verture complète du papillon sans gener le fonctionnement de la chape et du papillon.
On dispose ces parties évidées, par rapport à la chape et à l'oreille précitée, de manière que le piston 26 puisse basculer par rapport au cylindre 29 pour prendre la position représentée sur la figure 4, lorsque la température s'élève d'une manière excessive et en cas de mauvais fonction- nement de thermostat.
Un orifice 35 est pratiqué dans le volet 19 du papillon. Cet ori- fice a pour but de permettre le passage de l'air à travers le papillon, afin que le radiateur puisse être rempli lorsque la papillon est fermé.
La cage 31 a la forme générale d'un U dont lesparois 36-36 es- ,-jacées parallèlement s'étendent vers le haut à partir des cotes opposés d'une entretoise ou "pont" 37 faisant partie de cette cage et épousant d'une manie- re générale la courbure du boîtier 10. On peut de même former la cage 31 par l'emboutissage d'un métal. Le pont 37 comporte une partie 39 percée d'un orifice central destiné à recevoir la partie inférieure cylindrique 40 de l'élément 30 sensible à la température.
La pont 37 est déformé au voisinage
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du bord de l'orifice 39 en des points diamétralement opposés, pendant l'em- boutissage, de manière à former des saillies ou nervures arrondies sur les- quelles repose, de manière à pouvoir osciller, une partie circulaire 42 de plus grand diamètre de l'élément 30 sensible à la température, ce qui permet à cet élément d'osciller et de suivre l'oreille 24 pendant l'ouverture et la fermeture du papillon. Le pont 37 constitue également un siège pour un ressort à boudin 43 représenté ici sous la forme d'un ressort conique qui comporte relativement peu de spires et dont le diamètre diminue de bas en haut.
Le ressort 43 comporta une partie supérieure 44 en forme de crochet, qui en fait partie intégrante, et qui s'engage à angle droit par rapport aux spires du ressort dans une fente 47 dirigée vers l'extérieur et pratiquée dans l'oreille 24. Le crochet 44 s'oppose à l'action du bord de la fente 47 en un point qui est décalé latéralement à partir de l'axe de pivotement du papillon, et il maintient ce papillon fermé, sauf lorsque celui-ci est ouvert par l'élément 30 sensible à la température. Le ressort 43 est main- tenu en position sur son siège par deux saillies 49-49 serties sur la spire inférieure de ce ressort.
Ces saillies sont formée s par emboutissage à partir des parois 36-36 de la cage 31 et elles peuvent être serties sur le ressort au moment du montage de la soupape, ce qui constitue un moyen simple et efficace pour fixer facilement le ressort à la cage, particulièrement lorsqu'on veut fabriquer le dispositif en grande série.
La cage 31 est fixée au boîtier 10 par des pattes coniques 50-50 qui font partie intégrante des parois verticales 36-36 de cette cage et qui sont dirigées ver le haut à partir de celles-ci. Les pattes 50-50 traversent des fentes rectangulaires 51-51 pratiquées dans la partie annulaire 12 du boîtier 10, et leurs extrémités extérieures peuvent Sire matées ou rabattues de manière que ces pattes comblent entièrement ces fentes et qu'elles fixent. solidement la cage 31 au boîtier.
On remarquera que tous les côtés des pattes 50-50 sont coniques, de manière à converger vers leurs extrémités supérieures, et lorsqu'elles sont rabattues ou matées de manière à riveter la cage au boîtier, elles com- blent entièrement ces fentes ce qui les obture complètement et y empêche les fuites de liquide. Ceci réalise un moyen économique et étanche pour fixer la cage 31 au boîtier 10, ce montage pouvant être exécuté d'une manière sim- ple et facile dans une production en grande série.
L'élément 30 sensible à la température peut avoir la structure bien connue d'un type d'organe d'actionnement extensible, utilisant un élé- ment sensible à la température constitué par un corps préformé contenu dans un boîtier afin de faire sortir un piston d'un cylindre sous l'effet d'une pression relativement élevée, ou bien il peut comprendre des substances alca- lines à poids moléculaire élevé ou des substances analogues intimement mélan- gées avec une matière conductrice de la chaleur, finement divisée, contenues dans un boîtier.
Le ressort 43 s'engageant dans la fente 47 à sonextrémité de plus petit diamètre,et reposant à son extrémité de plus grand diamètre sur le pont 37 auquel il est fixé par les saillies 49-49 serties sur lui, et préalablement soumis à une charge de manière que son action s'exerce sur l'élément 11 lorsque celui-ci est fermé, et du fait que son point de liaison avec le papillon est écarté du piston 26 vers le bord du papillon, le bras de levier sur le papillon augmente à mesure que celui-ci se ferme, ce qui procure l'avantage d'obtenir une pression d'étanchéité plus efficace que celle obtenue jusqu'ici.
Le ressort 43 comporte relativement peu de spires eu égard à sa longueur, il est dimensionné et chargé, et il est relié au papil- lon en un emplacement que,lorsque le liquide de refroidissement du disposi- tif de refroidissement atteint une température d'ébullition, le piston 26 peut librement sortir du cylindre 29 de l'élément sensible, à la température .
Lorsque ceci se produit ,le ressort 43 fait basculer le piston par rapport au cylindre, en prenant une position analogue à celle représentée sur la fi- gurq, 4, et il maintient fermement le papillon dans une position ouverte. Lors-
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que ceci se produit il faut enlever'coût le dispositif thermostatique et on ne peut le réutiliser qu'après remise en état.
En se reportant à la figure 4, on remarquera que le ressort 43 a une action d'oscillation lorsqu'il est incliné jusqu'à une position d'ou- verture et que son action d'oscillation,en même temps que sa forme conique, servent à limiter à une valeur de sécurité la réaction du ressort à la char- ge sur le piston.
De même, du fait que ce ressort exerce une action sur le papillon près de l'extrémité extérieure de celui-ci, la force de rappel du papillon sur son siège exercée par le ressort augmente à mesure que la sou- pape se fermeet l'action du ressort sur le papillon diminue automatiquement à mesure que le papillon s'ouvre, ce qui permet d'utiliser un ressort plus faible que précédemment et ce qui limite à une valeur de sécurité la réaction à la charge du ressort sur le piston lorsque la papillon se déplace pour ve- nir dans une position ouverte.
On peut monter le piston 26 dans. le cylindre 29 avec un jeu rela- tivement important, de manière qu'il puisse se déplacer librement dans le cy- lindre et qu'il puisse venir dans sa position basculée ou relevée par rapport au cylindre, lorsqu'il prend là son extension maximum représentée sur la fi- gure 4.
On remarquera que lorsque le piston a pris sa position de sortie maximum et que la papillon est complètement ouvert, sa partie décalée ou par- tie à épaulement 20 repose sur la partie supérieure de la surface plate an- nulaire 12 et que les pattes 23-23 sont en contact avec la face inférieure de cette surface supérieure, ce qui limite le déplacement du papillon au delà d'une position complètement ouverte. De même, la chape 25 se loge à l'inté- rieur de la partie évidée 33 du volet 19, ce qui (a) empêche cette chape d'avoir tendance à venir en contact avec le volet 19 pendant la sortie du piston 26,(b) limite le déplacement d'ouverture du papillon, (c) permet un déplacement suffisant du piston et du papillon pour venir dans la position basculée représentée sur la figure 4.
Bien que le ressort 43 puisse être chargé et dimensionné de ma- nière à permettre au piston de sortir de l'élément sensible à la température lorsque le liquide de refroidissement dépasse son point d'ébullition il doit être bien entendu qu'on peut charger et dimensionner ce ressort de manière qu'il permette au piston de sortir du cylindre à différentes températures dé- sirées, soit juste en dessous du point d' ébullition, soit à des températures considérablement plus élevées que le point d'ébullition, lorsqu'on le désire, de manière à supprimer les défauts de fonctionnement du dispositif et la gom- mage du papillon ouvert, au cas où il se produirait momentanément des tempé- rature s d' ébullition et où elles dureraient, aussi longtemps que le dégagement par ébullltion du liquide de refroidissement est empêché.
Il faut remarquer que, lorsque le papillon est en position fermée, la pression du fluide s'exerçant sur sa face inférieure tend à maintenir le papillon en contact étroit d'étanchéité avec les surfaces planes supérieure et inférieure de l'orifice 13. Etant donné que le volet 19 du papillon est soumis à la pression du fluide et que seule une partie du volât 17 est soumise à cette pression, la papillon 19 est maintenu étroitement vers le haut contre la face inférieure de la surface plane délimitant l'ouverture 13, et il est maintenu dans cette position par cette pression, jusqu'à ce qu'il soit ouvert positivement par la chaleur engendrée par le fonctionnement du moteur et jus- qu'à la sortie du piston 26 hors du cylindre 29.
Il faut encore remarquer d'une part que l'élément 30 sensible à la température, qui est monté avec assez de jeu dans la partie percée 39 du pont 37, est porté par les saillies 41-41, et qu'il oscille autour de celles-ci pendant les déplacements d'ouverture et de fermeture du papillon 11, d'autre part que l'élément sensible à la température a des limites de fonctionnement correspondant à celles du papillon lorsque celui-ci est ouvert, et que son montage libre et oscillant sur le pont 37 lui permet de venir au
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voisinage immédiat du papillon dans le trajet de son déplacement, et qu'il' permet au papillon de basculer jusqu'à sa position d'ouverture complète repré- sentée sur la figure 4,
en cas de défaut de fonctionnement de l'élément sen- sible à la température -
Dans la variante de réalisation conforme à l'invention, représen- tée sur les figures' 7 et 8, la soupape papillon et le élément d'actionnement du type sensible à la température sont les mêmes que ceux qui sont représen- tés sur les figures 1 à 6, aussi il n'est pas nécessaire d'en répéter la description. Dans cette variante, on voit un bottier 10a formant support, qui est semblable au boîtier 10, mais qui comporte un bord inférieur ¯19- orienté vers l'extérieur à partir d'une paroi cylindrique de bottier relativement courte., Cette variante réalise une structure de boîtier nécessitant moins de métal que le boîtier représenté sur les figures 1 à 4.
Le bottier 10a comporte une partie annulaire plate 12a dont le bord intérieur forme un ori- fice 13 de soupape. L'orifice 13a de soupape comporte des pattes espacées 15a-15a dirigées vers l'intérieur, et les espaces compris entre ces pattes sont constitués par des fentes diamétralement opposées (non représentées), analogues aux fentes 16-16, à l'intérieur desquelles le papillon 11 est monté de manière à s'y déplacer et à y pivoter
Le papillon 11 comporte une patte ou oreille 53 de liaison, qui est fixée par exemple par rivetage à un volet 17a de papillon qu'elle prolonge vers le bas. La patte 53 comporte une partie terminale intérieure 54 en for- me de fourche, qui est percée d'un trou pour recevoir une goupille ou axe transversal de pivotement 57.
Un piston 55,d'un type d'élément d'actionne- ment d'un organe 56 sensible à la température, s'étend entre les branches de la partie 54 formant une fourche, et il y est articulé au moyen de l'axe de pivotement 57. L'élément 56 sensible à la température est en contact oscil- lant avec des saillies ou nervures 41a, 41a du pont 37a, qui font partie d'une enveloppe ou cage 37 supportant cet élément sensible à la température entre les limites de fonctionnement du papillon 11 et pendant son trajet lorsqu'il se déplace pour venir dans une position ouverte. Les saillies 49a-49a servent à maintenir par sertissage un ressort 43a sur 'le pont 37a et à y maintenir une tension lorsqu'une de ses extrémités 44a est reliée à la patte 53.
On voit que le ressort 43a comporte moins de spires que le ressort 43, pour permettre une ouverture plus libre du papillon. Ceci per- met également au papillon d'être en contact avec les spires de plus petit diamètre du ressort oscillant, lorsque le papillon s'ouvre pour se mettre dans une position largement ouverte en permettant ainsi au papillon de bas- culer jusqu'à sa position ouverte. Cependant il est évident que l'on peut faire varier le nombre de spires du ressort selon les conditions nécessaires au fonctionnement du papillon, ainsi que le diamètre du fil et le diamètre requis des spires du ressort.
Le piston 55 peut être monté avec un certain jeu dans le cylin- dre de l'élément 56 sensible à la température, et il peut basculer dans les spires du ressort, pour se mettre dans une position correspondant à l'ouver- ture du papillon lorsque la température du moteur devient trop élevée.
La soupape thermostatique représentée sur les figures 7 et 8 fonctionne donc de la même manière que celle qui est représentée sur les figures 1à 4, et non seulement elle présente les mêmes avantages que la soupape décrite en premier, mais encore sa fabrication est plus simple et plus économique que celle de ladite soupape
Il est bien entendu que les modes de réalisation décrits ci-des- sus et représentés sur le dessin n'ont été donnés qu'à titre indicatif et que l'on peut y apporter diverses modifications sans s'écarter pour cela de l'esprit de la présente invention.
REVENDICATIONS.
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