FR2908492A1 - Vanne trois voies, notamment pour ligne d'echappement de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

La vanne trois voies comprend :- un corps de vanne (12) définissant une entrée, des premier, second et troisième orifices (16, 18, 14), et des premier et second sièges (20, 22) d'étanchéité des premier et second orifices (16, 18),- un clapet d'obturation disposé à l'intérieur du corps de vanne (12), le clapet (30) comprenant des première et seconde grandes faces (66, 68) portant respectivement des première et seconde surfaces d'appui (32, 34) susceptibles de coopérer avec les sièges,- les première et seconde surfaces d'appui (32, 34) présentant des premier et second plans moyens (P1, P2) décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle (alpha2) supérieur à 4 degres .Quand le clapet obture le second orifice, la première grande face (66) délimite avec le corps de vanne (12) un premier passage (76) du troisième orifice (14) vers le premier orifice (16), la première grande face (66) présentant une première zone périphérique (32) comprenant des portions opposées qui sont disposées, en seconde position du clapet (30), à proximité de parois périphériques du troisième orifice (14) et du premier orifice (16).

Description

1 L'invention concerne en général les vannes trois voies, notamment pour

les lignes d'échappement de véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne une vanne trois voies du type comprenant : - un corps de vanne définissant une entrée, des premier, second et troisième orifices, et des premier et second sièges d'étanchéité des premier et second orifices, - un clapet d'obturation disposé à l'intérieur du corps de vanne, le clapet comprenant des première et seconde grandes faces portant respecti- vement des première et seconde surfaces d'appui, - des moyens pour déplacer le clapet par rapport au corps de vanne en rotation autour d'un axe entre au moins des première et seconde positions dans lesquelles respectivement la première surface d'appui du clapet coopère avec le premier siège pour obturer le premier orifice, et la seconde surface d'appui du clapet coopère avec le second siège pour obturer le second orifice, l'axe de rotation étant monté sur le corps de vanne dans une zone si-tuée entre les premier et second orifices, à l'opposé du troisième orifice, les première et seconde surfaces d'appui présentant des premier et second plans moyens respectifs parallèles à l'axe de rotation, les premier et second plans moyens étant décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle supérieur à 4 autour d'une ligne de référence parallèle à l'axe de rotation. Une telle vanne est connue du document EP-1 493 951, qui décrit son utilisation dans une ligne d'échappement de véhicule automobile. En effet, les normes de dépollution pour les gaz d'échappement de véhicules automobiles sont de plus en plus sévères et imposent un post-traitement gaz en vue de piéger les oxydes d'azote, même dans le cas d'un fonctionnement du moteur en mélange pauvre.

Les oxydes d'azote sont généralement piégés à l'aide du procédé connu sous le sigle SCR (Réduction Catalytique Sélective), qui consiste à faire passer les gaz d'échappement à travers un monolithe de céramique poreuse, contenant des éléments catalytiques tels que le platine.

2908492 2 Toutefois, les éléments catalytiques des monolithes sont sensibles au vieillissement thermique, notamment quand ils sont exposés à des températures supérieures à 650 C. Les gaz d'échappement provenant de moteurs à essence fonctionnant à des régimes élevés et sous une forte charge dépas- 5 sent cette température. De plus, les gaz d'échappement subissent une forte perte de charge en traversant le monolithe de céramique, ce qui pénalise les performances du moteur à régime élevé. Pour les raisons indiquées ci-dessus, il est courant de prévoir dans 10 les lignes d'échappement une tuyauterie de bi-passe du monolithe céramique. Les gaz d'échappement sont orientés vers le circuit de bi-passe pour un régime du moteur proche du maximum. Ils sont orientés vers le monolithe de céramique quant le moteur fonctionne à un régime éloigné de son maximum. La vanne trois voies permet à tout instant d'orienter les gaz soit vers le 15 monolithe de céramique, soit vers le circuit de bi-passe, en fonction des conditions du fonctionnement du moteur. Les moyens pour déplacer le clapet comprennent généralement un actionneur pneumatique, par exemple un vérin, dont la course linéaire est limitée, pour des raisons de transmission d'effort de la tige de l'actionneur 20 vers l'axe de rotation du clapet. De ce fait, l'angle maximum de rotation du clapet est limité à 75 . Les sièges d'étanchéité des deux sorties doivent donc présenter un écartement angulaire maximum inférieur ou égal à 75 , ce qui a pour conséquence soit d'augmenter la complexité de réalisation du corps de vanne, soit de pénali- 25 ser la compacité de la vanne, soit de pénaliser l'écoulement du flux gazeux à travers la vanne. Ainsi, il est souhaitable d'écarter angulairement les deux sièges d'étanchéité au-delà de 75 . Cecil peut être réalisé en utilisant un autre type d'actionneur, par exemple un actionneur électrique, mais ce type 30 d'actionneur est beaucoup plus coûteux qu'un actionneur pneumatique. Il est également possible, comme dans EP-1.493.951, de décaler angulairement les surfaces d'appui du clapet l'une par rapport à l'autre. Toute-fois, dans ce cas, la vanne présente des zones mortes pour la circulation 2908492 3 des gaz d'échappement qui augmentent les pertes de charge subies par les gaz en traversant la vanne. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer une vanne trois voies optimisée pour l'écoulement des gaz d'échappement.

5 A cette fin, l'invention porte sur une vanne trois voies du type précité, caractérisée en ce que, en seconde position du clapet, la première grande face délimite avec le corps de vanne un premier passage du troisième orifice vers le premier orifice, la première grande face présentant une première zone périphérique comprenant des portions opposées qui sont disposées, 10 en seconde position du clapet, à proximité de parois périphériques du troisième orifice et du premier orifice. La vanne peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 15 - la seconde grande face délimite avec le corps de vanne un second passage du troisième orifice vers le second orifice en première position du clapet, la seconde grande face présentant une seconde zone périphérique comprenant des portions opposées qui sont disposées, en première position du clapet, à proximité de parois périphériques du troisième orifice et 20 du second orifice ; - les première et seconde zones périphériques sont à contours fermés et forment les première et seconde surfaces d'appui ; les première et seconde surface d'appui délimitent intérieure-ment des première et seconde zones des première et seconde grandes fa- 25 ces entièrement concaves ; - les premier et second plans moyens sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle compris entre 4 et 110 autour de la ligne de référence ; - le clapet comprend des premier et second volets portant respec- 30 tivement les première et seconde surfaces d'appui, les premier et second volets étant décalés angulairement l'un par rapport à l'autre autour de la ligne de référence et étant liés l'un à l'autre au moins par des entretoises ; 2908492 4 - le clapet comprend des premier et second volets portant respectivement les première et seconde surfaces d'appui, les premier et second volets étant décalés angulairement l'un par rapport à l'autre autour de la ligne de référence, le clapet comprenant en outre une couche thermiquement 5 isolante entre les deux volets ; - le clapet est venu de rnatière et plein ; - les première et seconde sièges présentent des plans moyens respectifs parallèles à l'axe de rotation se coupant le long d'une ligne d'intersection, les plans moyens étant décalés angulairement l'un par rap10 port à l'autre d'un angle compris entre 30 et 180 autour de la ligne d'intersection ; - la ligne d'intersection s'étend à proximité immédiate de l'axe de rotation ; - dans sa première et/ou dans sa seconde position, le clapet pré- 15 sente une grande face s'étendant au moins partiellement face au troisième orifice ; et - le troisième orifice est dégagé sur plus de 80 % de sa section de passage en première et en seconde position du clapet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la 20 description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limita-tif, en référence aux figures annexées, et parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'une vanne trois voies conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de la vanne trois voies, considérée 25 dans le plan P de la figure 1, le clapet étant représenté dans sa position d'obturation de la seconde sortie, - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2, le clapet étant représenté dans sa position d'obturation de la première sortie, - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, pour une variante de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue agrandie, en perspective, de la semelle et du clapet de la vanne des figures 1 à 3, et 2908492 5 - les figures 6 à 9 sont des vues en coupe dans le plan P de la figure 1 de différentes variantes de réalisation du clapet. La vanne trois voies 10 représentée sur la figure 1 est prévue pour être disposée dans une ligne d'échappement de véhicule automobile.

5 Elle comporte : un corps de vanne 12 définissant une entrée des gaz d'échappement 14, des première et seconde sorties 16 et 18 des gaz d'échappement, et des premier et second sièges d'étanchéité 20 et 22 des sorties 16 et 18 (voir figure 2), 10 - une tuyauterie 24 d'entrée des gaz d'échappement et des première et seconde tuyauteries 26 et 28 de sortie des gaz d'échappement, raccordées respectivement à l'entrée 14 et aux première et seconde sorties 16 et 18, - un clapet d'obturation 30 disposé à l'intérieur du corps de vanne 12, 15 le clapet 30 comprenant des première et seconde surfaces d'appui 32 et 34, - des moyens 36 pour déplacer le clapet 30 par rapport au corps de vanne 12 en rotation autour d'un axe matérialisé par le trait mixte référencé X sur la figure 1, entre au moins des première et seconde positions dans lesquelles le clapet 30 obture respectivement les première et seconde sor-20 ties 16 et 18. La tuyauterie 24 est prévue pour être raccordée à une partie amont de la ligne d'échappement et communique avec le collecteur des gaz d'échappement placé en sortie du moteur. Les tuyauteries de sortie 26 et 28 sont prévues pour être raccordées, 25 l'une à une ligne conduisant les gaz vers un monolithe de céramique apte à piéger les oxydes d'azote, l'autre vers une ligne de bipasse du monolithe. Le corps de vanne 12 comprend une semelle 38 pourvue de deux parois 40 et 42 disposées en V dans lesquelles sont ménagées les première et seconde sorties 16 et 18, et un couvercle 44 rapporté sur la semelle 38 dans 30 lequel est ménagée l'entrée 14. L'entrée 14 et les première et seconde sorties 16 et 18 sont circulaires et de même diamètre.

2908492 6 La semelle 38 est une pièce monobloc moulée, frittée ou usinée, d'épaisseur comprise entre 2 et 10 mm. Les parois 40 et 42 sont chacune sensiblement planes, et sont parallèles à l'axe de rotation X. Elles sont solidaires l'une de l'autre par un bord commun 46 sensiblement parallèle à l'axe 5 X, et forment entre elles par rapport à ce bord commun un angle compris typiquement entre 30 et 180 , et valant par exemple 90 . Chaque paroi 40 et 42 est délimitée à l'opposé du bord commun 46 par un bord en demi-cercle 48. Chaque bord en demi-cercle 48 se prolonge par deux bords droits 49 parallèles l'un à l'autre jusqu'au bord commun 46. Les bords 49 sont per- 10 pendiculaires à l'axe X. Chacune des parois 40 et 42 comporte sur sa face interne 50 tournée vers l'intérieur du corps de vanne une nervure 52 s'étendant parallèlement et à proximité des bords 48 et 49. Les nervures 52 des deux parois 40 et 42 se rejoignent à proximité 15 des deux extrémités du bord commun 46 et forment deux voiles triangulaires 54 s'étendant dans l'angle formé par les parois 40 et 42. Un trou est ménagé dans chacun des voiles 54. Le trou 56 d'un des voiles 54 est semi-circulaire et ouvert vers l'intérieur du corps de vanne. Le trou de l'autre voile 54 (non représenté) est circulaire et fermé. Les deux 20 trous forment des paliers de guidage de l'axe de rotation X. Une portée 58 de réception du couvercle 44 est ménagée sur les fa-ces internes des parois 40 et 42, entre la nervure 52 et les bords 48 et 49. Par ailleurs, les zones circulaires des faces internes 50 des deux parois jouxtant les première et seconde sorties 16 et 18 constituent les pre- 25 rniers et seconds sièges d'étanchéité 20 et 22 des sorties. Les sièges d'étanchéité 20 et 22 sont venus de fabrication avec la semelle, ou sont usinés ultérieurement pour améliorer les tolérances géométriques des sièges et donc l'étanchéité de la vanne. Le couvercle 44 est une pièce en tôle fine, d'épaisseur comprise en- 30 tre 1 et 3 mm, dont la forme est obtenue par exemple par emboutissage. Le couvercle 44 comprend des parties supérieures et inférieures 60 en pointes, prévues pour s'adapter le long des bords 49 de la semelle, et une partie 2908492 7 convexe 62 prévue pour s'adapter le long des bords semi-circulaires 48 de la semelle. La partie convexe 62 relie les deux parties en pointe 60. La forme de la partie convexe 62 est obtenue en faisant pivoter un des bords 48 de la 5 semelle autour de l'axe X sur environ un quart de tour. Le couvercle 44 est en appui sur la semelle 38 le long de la portée 58 et est soudé étanche à la semelle le long de la portée 58. Une des deux parties en pointe 60 comprend un orifice 64 de pas-sage de l'axe de rotation.

10 L'entrée 14 est située au centre de la partie convexe 62, à équidistance des parois 40 et 42 de la semelle et à équi-distance des deux parties en pointe 60. Ainsi, l'axe de rotation X est monté sur le corps de vanne dans une zone située entre les première et seconde sorties 16 et 18, à l'opposé de l'entrée 14 (figure 2).

15 Le clapet 30 est délimité par des première et seconde grandes faces opposées 66 et 68, sur lesquelles sont ménagées respectivement les première et seconde surfaces d'appui 32 et 34. Les surfaces d'appui 32 et 34 sont à contours fermés. Dans la première position du clapet, la première surface d'appui 32 20 est appliquée contre le premier siège 20 de telle sorte que le clapet obture la première sortie 16 (figure 3). La seconde grande face 68 délimite alors avec le corps de vanne 12 un passage 74 allant de l'entrée 14 allant à la seconde sortie 18. Dans la seconde position du clapet (figure 2), la seconde zone 25 d'appui 34 est appliquée contre le second siège d'étanchéité 32, le clapet 30 obturant ainsi la seconde sortie 18. La première grande face 66 délimite alors avec le corps de vanne 12 un passage (figure 3) 76 allant de l'entrée 14 à la première sortie 16. Par ailleurs, la tranche du clapet tournée vers le bord commun 46 de 30 la semelle est conformé en demi-cylindre. Cette partie semi-cylindrique 78 se prolonge par des bouts d'axe 80 engagés dans les trous des voiles 54. L'un des bouts d'axe 80 traverse l'orifice 64 du couvercle et fait saillie à l'extérieur du corps de vanne. Il coopère avec les moyens de déplacement 2908492 8 du clapet 36, comme décrit plus loin. La partie en demi-cylindre 78 et les bouts d'axe 80 constituent l'axe de rotation du clapet. La tranche 82 du clapet opposée à l'axe de rotation présente une forme en secteur de cylindre coaxial à l'axe X.

5 Comme on le voit sur les figures 2 et 3, les première et seconde sur-faces d'appui 32 et 34 s'inscrivent, considérées à partir de l'axe de rotation X, dans des secteurs angulaires respectifs Al et A2 séparés l'un de l'autre autour d'un axe de rotation X d'un angle al de plus de 4 . De préférence, ces secteurs Al et A2 sont séparés l'un de l'autre par un angle compris en- IO tre 4 et 110 , et de manière encore préférée par un angle compris entre 10 et 50 . Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, l'angle al vaut environ 15 . Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, les première et seconde surfaces d'appui 32 et 34 présentent des plans moyens parallèles à l5 l'axe X, respectivement P1 et P2, décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle a2 compris entre 4 et 110 autour d'une ligne de référence R parallèle à l'axe de rotation X. De préférence, l'angle a2 est compris entre 10 et 50 , et vaut dans l'exemple de réalisation des figures 2 et 3 environ 15 .

20 Les plans moyens P1 et P2 sont les plans parallèles à l'axe X tels que la distance moyenne entre les points des surfaces d'appui 32 et 34 et les plans P1 et P2 respectivement soient minimales. La distance moyenne entre les points d'une surface d'appui 32 ou 34 et le plan correspondant est égale à la moyenne, en considérant tous les 25 points de la surface d'appui, des distances entre chaque point et le plan, la distance entre chaque point et le plan étant prise suivant une direction perpendiculaire au plan et passant par le point. Par ailleurs, les premiers et seconds sièges d'étanchéité 20 et 22 de la semelle s'inscrivent, considéré à partir de l'axe de rotation X, dans des 30 secteurs angulaires respectifs B1 et B2, séparés l'un de l'autre autour de l'axe de rotation X par un angle f3 compris entre 30 et 180 (figure 3). L'angle i3 vaut, dans l'exemple de réalisation des figures 2 et 3, sensiblement 90 .

2908492 9 Dans un mode de réalisation privilégié, les premiers et seconds sièges d'étanchéité 20 et 22 de la semelle présentent des plans moyens respectifs P3 et P4 parallèles à l'axe de rotation X se coupant le long d'une ligne d'intersection I.

5 Les plans P3 et P4 sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle compris entre 30 et 180 autour de la ligne d'intersection 1. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, les plans P3 et P4 sont décalés de 90 . La ligne d'intersection I s'étend à proxi- 10 mité immédiate de l'axe de rotation X. Les plans moyens P3 et P4 sont déterminés pour les sièges 20 et 22 comme les plans moyens P1 et P2 des surfaces d'appui 32 et 34. Dans l'exemple de réalisation des figures 2 à 9, les surfaces d'appui 32 et 34 s'inscrivent sur la totalité de leurs longueurs respectivement dans 15 les plans P1 et P2 représentés sur les figures 2 à 4. De même, les premier et second sièges 20 et 22 s'inscrivent sur la totalité de leurs longueurs respectivement dans les plans P3 et P4 des figures 2 à 4. Par ailleurs, comme le montrent les figures 2 et 3, les première et se- 20 conde surfaces d'appui 32 et 34 sont constituées par des bords périphériques des première et seconde grandes faces 66 et 68. Les zones 84 et 86 des première et seconde grandes faces 66 et 68 situées à l'intérieur des première et seconde surfaces d'appui 32 et 34 sont entièrement concaves.

25 Dans la première position du clapet (figure 3), la concavité de la seconde grande face 68 est tournée vers le second passage 74. Inversement, la concavité de la première grande face 66 est tournée vers le passage 76 dans la seconde position du clapet (figure 2). Considérées dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation X, 30 les première et seconde surfaces concaves 84 et 86 présentent des profils concaves, et plus précisément des profils en arc de cercle. De plus, dans la première position du clapet (figure 3), des portions amont et aval opposées de la seconde surface d'appui 34 sont disposées à 2908492 10 proximité de parties 88 et 90 des parois périphériques de l'entrée 14 et de la seconde sortie 18. Plus précisément, lesdites parties 88 et 90 des parois périphériques de l'entrée et de la première sortie sont situées dans le prolongement de la 5 seconde grande face 68, de telle sorte que cette seconde grande face as-sure un guidage des gaz d'échappement de l'entrée vers la seconde sortie. De manière symétrique, quand le clapet occupe sa seconde position (figure 2), des portions amont et aval opposées de la première zone d'appui 32 sont disposées à proximité de parties 92 et 94 des parois périphériques 10 respectivement de l'entrée 14 et de la première sortie 16. Plus précisément, lesdites parties 92 et 94 sont situées dans le prolongement de la première grande face 66. L'entrée 14 et les première et seconde sorties 16 et 18 présentent des axes centraux L1, L2 et L3 s'étendant dans un même plan P perpendi- 15 culaire à l'axe de rotation X. L'axe L1 forme un même angle y avec l'axe L2 et avec l'axe L3. De manière à assurer un bon guidage de flux de gaz à travers la vanne, les zones concaves 84 et 86, considérées en coupe dans le plan P, forment chacune un arc de cercle de largeur angulaire y. Comme le montre la figure 2, en première position du clapet, l'entrée 20 14 est dégagée sur plus de 80% de sa section de passage, de préférence est dégagée sur plus de 90% de sa section de passage et encore plus de préférence est dégagée sur plus de 99% de sa section de passage. Typiquement, l'entrée 14 est totalement dégagée. La tranche 82 du clapet se trouve entièrement au regard d'une zone de la partie convexe 62 du couver- 25 cle située entre l'entrée 14 et la paroi 40 de la semelle. La seconde grande face 68 se trouve alors face à l'entrée. Inversement, en seconde position du clapet, la première grande face 66 se trouve face à l'entrée 14. La tranche 82 du clapet se trouve en regard d'une zone de la partie convexe 62 située entre l'entrée 14 et la seconde 30 paroi 42 de la semelle. Dans cette position, également, l'entrée est dégagée sur plus de 80% de sa section de passage, de préférence dégagée sur plus de 90% de sa section de passage et encore plus de préférence sur plus de 2908492 11 99% de sa section de passage. Typiquement, l'entrée est totalement dégagée. Comme le montre la figure 1, les moyens 36 pour déplacer le clapet comprennent un vérin pneumatique 96 et une manivelle 98. Le vérin 96 est 5 pourvu d'une tige 100 mobile en translation, la manivelle 98 est montée pi-votante d'une part sur la tige 100 et d'autre part sur le bout d'axe 80 sortant de l'orifice 64. Comme le montrent les figures 6 à 9, le clapet 30 peut être formé de différentes façons. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, le clapet 30 10 comprend deux volets 102 et 104 définissant respectivement les première et seconde grandes faces 66 et 68, décalés angulairement l'un par rapport à l'autre par rapport à la ligne de référence R. Le clapet 30 comprend également une partie cylindrique ou semicylindrique 106 formant une partie de l'axe de rotation, à laquelle sont rigi- 15 dement fixés les volets 102 et 104. Le clapet comprend en outre des entre- toises 108 interposées entre les deux volets en vue de rigidifier le clapet. Le clapet de la figure 7 est une variante du clapet de la figure 6 qui ne comprend pas d'entretoise 108. En revanche, il comprend une couche de matériau isolant 110 interposée entre les volets 102 et 104.

20 Le volet de la figure 8 est plein et est venu de matière. Le clapet de la figure 9 est une variante de celui de la figure 8. De manière à limiter la conduction thermique entre les première et seconde grandes faces du clapet, celui-ci est évidé. De manière facultative, des ouvertures 112 peuvent être pratiquées dans la tranche 82 de manière à allé- 25 ger encore le clapet et à limiter encore les ponts thermiques entre les deux grandes faces. De manière facultative également, l'espace interne évidé du clapet peut être rempli par un matériau isolant thermiquement. Quelque soit la variante de réalisation, le clapet peut être en métal ou en céramique. Selon les cas, il peut être venu de matière ou non.

30 Le montage et le fonctionnement de la vanne à trois voies décrite ci- dessus vont maintenant être détaillés. Le clapet 30 est d'abord monté dans les paliers de la semelle. Le bout d'axe inférieur est introduit dans le palier fermé en premier. Puis, le 2908492 12 bout d'axe supérieur 80 est introduit dans le palier ouvert 56, une bague (non représentée) étant ensuite placée autour du bout d'axe supérieur. Le couvercle 44 est ensuite rapporté sur la semelle 38 et soudé le long de la portée 58. II est impératif de procéder dans cet ordre, puisque le clapet 30 5 présente des dimensions trop importantes pour pouvoir être introduites à travers l'entrée 14 ou à travers les sorties 16 et 18. Les tuyauteries d'entrée 24 et de sortie 26 et 28 sont ensuite raccordées à l'entrée et aux deux sorties. Enfin, le vérin 96 est raccordé au bout d'axe supérieur 80 par l'in- 10 termédiaire de la manivelle 98. Pour orienter les gaz d'échappement vers la première sortie 16, le vérin 96 est actionné de manière à déplacer en translation dans un sens la tige 100, ce qui provoque le déplacement en rotation du clapet 30 autour de son axe X par l'intermédiaire de la manivelle 98.

15 Le clapet 30 est ainsi placé dans sa seconde position représentée sur sa figure 2. Dans cette position, la zone d'appui 34 de la seconde grande face du clapet vient en contact sur toute sa périphérie avec le second siège d'étanchéité 22. La seconde sortie 18 est ainsi obturée de manière étanche. Dans cette position, le fait que la surface d'appui 32 de la première face présente des portions opposées disposées à proximité des parois périphériques de l'entrée 14 et de la première sortie 16 fait qu'il n'existe pas, à l'intérieur du corps de vanne, de zones mortes de recirculation des gaz, qui induisent des pertes de charge. De plus, la première face 66 assure un guidage des gaz 25 d'échappement depuis l'entrée 14 jusqu'à la première sortie 16 le long du passage 76. La partie concave 84 épouse la forme des lignes de flux, de telle sorte que les pertes de charge à travers la vanne à trois voies sont minimisées. Le fait que le bord périphérique de l'entrée, la première grande face 30 du clapet, et le bord périphérique de la première sortie sont placés dans le prolongement les uns des autres contribue à améliorer le guidage des gaz d'échappement le long du passage 76.

2908492 13 Par ailleurs, du fait que la première grande face 66 est placée face à l'entrée 14, les gaz d'échappement exercent une pression sur ladite première grande face dans un sens tel que le clapet 30 est sollicité contre le second siège d'étanchéité de la semelle. La pression de contact du clapet 5 est ainsi plus élevée, et l'étanchéité est améliorée. En outre, l'interstice entre la tranche 82 du volet et la partie concave 62 du couvercle est faible et est compris entre 1/1Oème mm et 10 mm en fonction de l'ajustement et des tolérances des pièces. De préférence, l'interstice est compris entre 1/10 et 2 mm. Le gaz suivant une ligne de fuite 10 passant par cet interstice subit donc une perte de charge extrêmement éle- vée, ce qui contribue à limiter les fuites à travers le second orifice. Par ailleurs, les parties du volet qui sont en contact avec le second siège d'étanchéité sont protégées thermiquement du flux de gaz d'échappement chaud par toute l'épaisseur du volet. Cette protection est 15 particulièrement efficace quand le volet comprend une couche de matériaux isolants thermiquement. La protection thermique se traduit par une diminution de la température moyenne de la surface d'appui, donc par une dilatation thermique plus faible de cette surface et par une température plus homogène le long de cette surface.

20 Les déformations de la surface d'appui sont ainsi réduites, ce qui contribue à minimiser les risques de fuite non maîtrisés de gaz d'échappement par la seconde sortie. Pour dévier le gaz d'échappement vers le second orifice 18, le vérin 96 est actionné et la tige 100 est déplacée en translation en sens inverse, ce 25 qui provoque la rotation du clapet 30 autour de son axe X par l'intermédiaire de la manivelle 98. Le clapet 30 pivote autour de l'axe X de sa seconde position jusqu'à sa première position, dans laquelle la première surface d'appui 32 vient porter de manière étanche contre le premier siège d'étanchéité 20. Le premier orifice 16 est ainsi obturé de manière étanche.

30 L'amplitude de la rotation nécessaire pour passer de la seconde posi- tion à la première position est sensiblement égale à l'angle diminué de l'angle a1. En effet, pour un écartement angulaire donné entre les deux siè- 2908492 14 ges d'étanchéité, la rotation du clapet sera d'autant moins grande que les deux surfaces d'appui seront plus écartées angulairement. Inversement, pour une course angulaire maximum donnée du clapet 30 autour de son axe X, plus l'écartement angulaire entre les deux surfaces 5 d'appui sera importante,plus il sera possible de placer les deux sièges d'étanchéité écartés angulairement. Dans sa première position, le clapet 30 assure l'étanchéité et le guidage des gaz de la même façon que décrit ci-dessus pour la seconde position.

10 La vanne trois voies décrite ci-dessus peut présenter de multiples va-riantes. Chacune des première et seconde surfaces d'appui du clapet d'obturation peut, en partie ou dans sa totalité, ne pas s'inscrire dans un plan parallèle à l'axe de rotation.

15 Les première et seconde surfaces d'appui peuvent présenter des formes différentes l'une de l'autre. La ligne de référence le long de laquelle se coupent les plans moyens des première et seconde surfaces d'appui peut être placée plus ou moins loin de l'axe de rotation du clapet. De préférence, la ligne de référence sera 20 placée au plus près de l'axe de rotation. Comme le montre la figure 4, le clapet peut ne pas comporter de zones concaves au centre des surfaces d'appui. Dans ce cas, les deux grandes faces du clapet peuvent être planes, et s'inscrire dans leur totalité dans des plans respectifs décalés angulairement l'une par rapport à l'autre autour 25 de la ligne de référence. Dans une variante non préférée, les zones 84 et 86 délimitées par les surfaces d'appui 32 et 34 peuvent n'être que partiellement concaves. Les moyens de déplacement du clapet peuvent être de tout type. Ils peuvent comprendre un vérin pneumatique, un vérin hydraulique, un vérin 30 électrique ou même un moteur électrique entraînant le clapet en rotation par l'intermédiaire d'un réducteur. Toutefois, pour des raisons de coût, l'utilisation d'un vérin pneumatique est préférée.

2908492 15 Comme on l'a vu ci-dessus, selon un aspect indépendant de l'invention, le corps de vanne peut être formé d'une semelle à deux parois disposées en V, de forte épaisseur, et d'un couvercle rapporté sur la semelle et d'épaisseur plus faible. Ce type de construction présente des avantages 5 notables par rapport à une méthode traditionnelle de fabrication, dans la-quelle le corps de vanne complet est moulé d'une pièce. II est ainsi possible de réaliser un gain de masse appréciable, dans la mesure où la partie nécessitant une forme d'épaisseur, c'est-à-dire la semelle, a été réduite à son minimum.

10 Par ailleurs, la semelle et le couvercle sont des pièces de faible complexité, qui sont assemblés de manière très simple. Le coût de production du corps de vanne est ainsi diminué. De plus, du fait qu'il est possible d'introduire le clapet à l'intérieur du corps de vanne avant de souder le couvercle sur la semelle, il est possible 15 de choisir des diamètres égaux pour l'entrée et pour les deux sorties, et de conférer aux premier et aux second passages, reliant l'entrée aux première et seconde sorties, des sections de passage sensiblement constantes. Ce n'est pas possible dans le cas d'un corps moulé d'une pièce, où au moins l'un des orifices doit être de section supérieure à celle du clapet de 20 manière à permettre son introduction à l'intérieur du corps. La vanne trois voies a été décrite dans son application à une ligne d'échappement, mais peut être utilisée dans tout type de circuit de fluide, avec tout type de fluide, gazeux ou liquide, à bord de véhicules ou dans des installations industrielles fixes.

25 La vanne trois voies a été décrite dans une application où elle comprend une entrée et deux sorties sélectivement mises en communication avec l'entrée en fonction de la position du clapet. Toutefois, la vanne peut aussi comprendre deux entrées, et une sortie unique sélectivement mises en communication avec l'une ou l'autre des entrées en fonction de la posi- 30 tion du clapet. Dans ce cas, les sièges d'étanchéité sont disposés autour des entrées, le clapet étant prévu pour obturer sélectivement l'une ou l'autre des entrées.

2908492 16 Par ailleurs, les surfaces d''appui du clapet peuvent ne pas être constituées des zones périphériques des grandes faces. Les surfaces d'appui peuvent être décalées vers le centre des grandes faces par rapport auxdites zones périphériques, notamment quand les grandes faces sont planes. Les 5 surfaces d'appui peuvent également être formées sur des nervures en saillie sur les grandes faces.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Vanne trois voies comprenant : - un corps de vanne (12) définissant une entrée, des premier, second et troisième orifices (16, 18, 14), et des premier et second sièges (20, 22) d'étanchéité des premier et second orifices (16, 18), - un clapet d'obturation disposé à l'intérieur du corps de vanne (12), le clapet (30) comprenant des première et seconde grandes faces (66, 68) portant respectivement des première et seconde surfaces d'appui (32, 34), - des moyens (36) pour déplacer le clapet (30) par rapport au corps de vanne (12) en rotation autour d'un axe (X) entre au moins des première et seconde positions dans lesquelles respectivement la première surface d'appui (32) du clapet (30) coopère avec le premier siège (20) pour obturer le premier orifice (16), et la seconde surface d'appui (34) du clapet (30) coo- père avec le second siège (22) pour obturer le second orifice (18), l'axe de rotation (X) étant monté sur le corps de vanne (12) dans une zone située entre les premier et second orifices (16, 18), à l'opposé du troisième orifice (14), les première et seconde surfaces d'appui (32, 34) présentant des premier et second plans moyens (P1, P2) respectifs parallèles à l'axe de rotation (X), les premier et second plans moyens (P1, P2) étant dé-calés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle (a2) supérieur à 4 autour d'une ligne de référence (R) parallèle à l'axe de rotation (X), caractérisée en ce que, en seconde position du clapet (30), la première grande face (66) délimite avec le corps de vanne (12) un premier pas- sage (76) du troisième orifice (14) vers le premier orifice (16), la première grande face (66) présentant une première zone périphérique (32) comprenant des portions opposées qui sont disposées, en seconde position du clapet (30), à proximité de parois périphériques du troisième orifice (14) et du premier orifice (16).

2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde grande face (68) délimite avec le corps de vanne (12) un second pas-sage (74) du troisième orifice (14) vers le second orifice (18) en première position du clapet (30), la seconde grande face (68) présentant une seconde 2908492 18 zone périphérique (34) comprenant des portions opposées qui sont disposées, en première position du clapet (30), à proximité de parois périphériques du troisième orifice (14) et du second orifice (18).

3. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les 5 première et seconde zones périphériques sont à contours fermés et forment les première et seconde surfaces d'appui (32, 34).

4. Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les première et seconde surface d'appui (32, 34) délimitent intérieurement des première et seconde zones (84, 86) des première et seconde grandes faces 10 (64, 66) entièrement concaves.

5. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les premier et second plans moyens (P1, P2) sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle (a2) compris entre 4 et 110 autour de la ligne de référence (R). 15

6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le clapet (30) comprend des premier et second volets (102, 104) portant respectivement les première et seconde surfaces d'appui (32, 34), les premier et second volets (102, 104) étant décalés angulaire-ment l'un par rapport à l'autre autour de la ligne de référence (R) et étant liés 20 l'un à l'autre au moins par des entretoises (108).

7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le clapet (30) comprend des premier et second volets (102, 104) portant respectivement les première et seconde surfaces d'appui (32, 34), les premier et second volets (102, 104) étant décalés angulaire- 25 ment l'un par rapport à l'autre autour de la ligne de référence (R), le clapet (30) comprenant en outre une couche (110) thermiquement isolante entre les deux volets (102, 104).

8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le clapet (30) est venu de matière et plein. 30

9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les première et seconde sièges (20, 22) présentent des plans moyens (P3, P4) respectifs parallèles à l'axe de rotation (X) se coupant le long d'une ligne d'intersection (I), les plans moyens (P3, P4) 2908492 19 étant décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle compris entre 30 et 180 autour de la ligne d'intersection (I).

10. Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que la ligne d'intersection (I) s'étend à proximité immédiate de l'axe de rotation (X). 5

11. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que, dans sa première et/ou dans sa seconde position, le clapet (30) présente une grande face (66, 68) s'étendant au moins partielle-ment face au troisième orifice (14).

12. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le troisième orifice (14) est dégagé sur plus de 80 % de sa section de passage en première et en seconde position du clapet (30).