FR3060700A1 - FLUID CIRCULATION VALVE COMPRISING A SEAL BETWEEN THE VALVE BODY AND A VALVE RECEIVING DEVICE - Google Patents
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Abstract
La présente invention décrit une vanne (30) de circulation de fluide, notamment pour moteur à combustion, comportant : - Un corps de vanne (1), comprenant : ○ une surface de contact direct (2) entre le corps de vanne (1) et un organe de réception (3) de la vanne, la surface de contact direct permettant un échange thermique direct entre les deux pièces, ○ une partie (4) saillant de la surface de contact direct, la partie saillante (4) étant agencée pour être insérée dans une cavité (31) de l'organe de réception (3) de la vanne (30), ○ Un conduit (5) de circulation de fluide compris au moins en partie dans la partie saillante (4), - Un joint d'étanchéité (6), agencé pour assurer l'étanchéité entre le corps de vanne (1) et l'organe de réception (3) de la vanne, le joint (6) étant disposé dans une gorge (7) réalisée dans la surface de contact direct (2).The present invention describes a valve (30) for fluid circulation, in particular for a combustion engine, comprising: - a valve body (1), comprising: a direct contact surface (2) between the valve body (1) and a receiving member (3) of the valve, the direct contact surface for direct thermal exchange between the two parts, ○ a portion (4) projecting from the direct contact surface, the projection (4) being arranged to being inserted into a cavity (31) of the receiving member (3) of the valve (30), ○ A conduit (5) for fluid circulation at least partly in the projecting portion (4), - A seal sealing member (6), arranged to seal between the valve body (1) and the valve receiving member (3), the seal (6) being arranged in a groove (7) formed in the direct contact surface (2).
Description
© N° de publication : 3 060 700 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)© Publication number: 3,060,700 (to be used only for reproduction orders)
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COURBEVOIE © Int Cl8 : F16 K27/00 (2017.01), F 16 K49/00, F 02 M26/21, 26/73COURBEVOIE © Int Cl 8 : F16 K27 / 00 (2017.01), F 16 K49 / 00, F 02 M26 / 21, 26/73
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1A1 PATENT APPLICATION
VANNE DE CIRCULATION DE FLUIDE COMPORTANT UN JOINT D'ETANCHEITE ENTRE LE CORPS DE VANNE ET UN ORGANE DE RECEPTION DE LA VANNE.FLUID CIRCULATION VALVE COMPRISING A SEAL BETWEEN THE VALVE BODY AND A VALVE RECEIVING MEMBER.
FR 3 060 700 - A1 (6/) La présente invention décrit une vanne (30) de circulation de fluide, notamment pour moteur à combustion, comportant:FR 3 060 700 - A1 (6 /) The present invention describes a valve (30) for circulating fluid, in particular for a combustion engine, comprising:
- Un corps de vanne (1), comprenant:- A valve body (1), comprising:
O une surface de contact direct (2) entre le corps de vanne (1) et un organe de réception (3) de la vanne, la surface de contact direct permettant un échange thermique direct entre les deux pièces,O a direct contact surface (2) between the valve body (1) and a receiving member (3) of the valve, the direct contact surface allowing direct heat exchange between the two parts,
O une partie (4) saillant de la surface de contact direct, la partie saillante (4) étant agencée pour être insérée dans une cavité (31 ) de l'organe de réception (3) de la vanne (30),O a part (4) projecting from the direct contact surface, the projecting part (4) being arranged to be inserted into a cavity (31) of the receiving member (3) of the valve (30),
O Un conduit (5) de circulation de fluide compris au moins en partie dans la partie saillante (4),O A fluid circulation conduit (5) included at least partly in the projecting part (4),
- Un joint d'étanchéité (6), agencé pour assurer l'étanchéité entre le corps de vanne (1) et l'organe de réception (3) de la vanne, le joint (6) étant disposé dans une gorge (7) réalisée dans la surface de contact direct (2).- A seal (6), arranged to seal between the valve body (1) and the receiving member (3) of the valve, the seal (6) being disposed in a groove (7) made in the direct contact surface (2).
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Vanne de circulation de fluide comportant un joint dispose dans une gorgeFluid circulation valve comprising a seal arranged in a groove
La présente invention concerne une vanne de circulation de fluide, notamment une vanne de recirculation des gaz d'échappement équipant un moteur à combustion d'automobile.The present invention relates to a fluid circulation valve, in particular an exhaust gas recirculation valve fitted to an automobile combustion engine.
Une vanne de recirculation de gaz d'échappement comporte un obturateur mobile permettant de contrôler le débit de gaz recirculés dans le conduit de la vanne. Dans certaines configurations connues, le conduit d'écoulement des gaz dans la vanne est contenu dans une partie saillante du corps de vanne. Cette partie saillante est insérée dans une cavité de l'organe recevant la vanne. L'entrée et la sortie du conduit de circulation débouchent dans la partie saillante de la vanne. Du coté de l'entrée des gaz dans la vanne comme du coté de la sortie des gaz, un joint d'étanchéité est présent pour assurer l'étanchéité entre la vanne et l'organe de réception de la vanne. L'un des joints d'étanchéité peut ainsi recouvrir toute la surface du corps de vanne entourant la partie saillante de la vanne.An exhaust gas recirculation valve includes a movable shutter for controlling the flow of recirculated gases in the valve conduit. In certain known configurations, the gas flow conduit in the valve is contained in a projecting part of the valve body. This projecting part is inserted into a cavity of the member receiving the valve. The inlet and outlet of the circulation duct open into the projecting part of the valve. On the side of the gas inlet into the valve as on the side of the gas outlet, a seal is present to seal between the valve and the valve receiving member. One of the seals can thus cover the entire surface of the valve body surrounding the projecting part of the valve.
Dans les applications devant fonctionner à des températures élevées, il est également connu de faire circuler un fluide caloporteur dans le corps de vanne, afin de le refroidir. En effet, certains composants de la vanne, comme le moteur électrique actionnant le mécanisme de commande de l'obturateur mobile, peuvent être fragilisés ou endommagés par des températures trop élevées.In applications having to operate at high temperatures, it is also known to circulate a heat transfer fluid in the valve body, in order to cool it. Indeed, certain components of the valve, such as the electric motor actuating the control mechanism of the movable shutter, can be weakened or damaged by excessively high temperatures.
La présence d'un joint sur la totalité de la surface du corps de vanne appliquée sur l'organe de réception diminue le transfert thermique entre le corps de vanne et l'organe de réception. En effet, le joint intercalé entre les deux surfaces ajoute une interface de chaque coté du joint, et intercale ainsi des couches isolantes entre les deux composants. Dans certains cas, la température du corps de vanne peut ainsi être supérieure à la limite acceptable, malgré la présence du circuit de refroidissement. Une possibilité s'offrant au concepteur pour résoudre ce problème peut être d'augmenter la section de passage du circuit de refroidissement du corps de vanne. Cette solution peut être difficile à mettre en œuvre sans augmenter l'encombrement du corps de vanne.The presence of a seal over the entire surface of the valve body applied to the receiving member decreases the heat transfer between the valve body and the receiving member. Indeed, the joint inserted between the two surfaces adds an interface on each side of the joint, and thus insulates insulating layers between the two components. In certain cases, the temperature of the valve body can thus be higher than the acceptable limit, despite the presence of the cooling circuit. One possibility for the designer to solve this problem may be to increase the cross-section of the valve body cooling circuit. This solution can be difficult to implement without increasing the size of the valve body.
Une autre possibilité peut être d'augmenter le débit de fluide de refroidissement sans modifier la géométrie du circuit de refroidissement de la vanne. Dans ce cas, une modification de l'alimentation du circuit est nécessaire, ce qui oblige à une déstandardisation et n'est pas souhaitable.Another possibility may be to increase the flow of cooling fluid without modifying the geometry of the valve cooling circuit. In this case, a modification of the circuit supply is necessary, which requires destandardization and is not desirable.
La présente invention vise à proposer une solution permettant d'améliorer le transfert thermique du corps de vanne vers l'organe de réception de la vanne, sans avoir à modifier le fonctionnement du circuit de refroidissement du corps de vanne.The present invention aims to propose a solution making it possible to improve the thermal transfer from the valve body to the valve receiving member, without having to modify the operation of the valve body cooling circuit.
A cet effet, l'invention propose une vanne de circulation de fluide, notamment pour moteur à combustion, la vanne comportant :To this end, the invention provides a fluid circulation valve, in particular for a combustion engine, the valve comprising:
Un corps de vanne, comprenant :A valve body, comprising:
o une surface de contact direct entre le corps de vanne et un organe de réception de la vanne, o une partie saillant de la surface de contact direct, la partie saillante étant agencée pour être insérée dans une cavité de l'organe de réception de la vanne, o Un conduit de circulation de fluide, le conduit étant compris au moins en partie dans la partie saillante,o a direct contact surface between the valve body and a valve receiving member, o a projecting part of the direct contact surface, the projecting part being arranged to be inserted into a cavity of the receiving member of the valve, o A fluid circulation conduit, the conduit being included at least in part in the projecting part,
Un joint d'étanchéité, agencé pour assurer l'étanchéité entre le corps de vanne et l'organe de réception de la vanne, caractérisée en ce que le joint est disposé dans une gorge réalisée dans la surface de contact direct.A seal, arranged to seal between the valve body and the valve receiving member, characterized in that the seal is disposed in a groove made in the direct contact surface.
Le joint faisant l'étanchéité entre le corps de vanne et l'organe de réception de la vanne étant situé dans une gorge, il existe une surface de contact direct entre les deux pièces. Cette zone de contact direct permet un échange thermique direct entre les deux pièces. L'organe de réception de la vanne contribue ainsi à refroidir le corps de vanne, et par conséquent également les composants de la vanne. La fiabilité des composants de la vanne est améliorée.The seal sealing between the valve body and the valve receiving member being located in a groove, there is a direct contact surface between the two parts. This direct contact zone allows direct heat exchange between the two parts. The valve receiving member thus helps to cool the valve body, and therefore also the valve components. The reliability of the valve components is improved.
Selon un mode de réalisation, la partie saillante du corps de vanne s'étend selon un axe perpendiculaire à la surface de contact direct.According to one embodiment, the projecting part of the valve body extends along an axis perpendicular to the direct contact surface.
L'insertion de la partie saillante dans l'organe de réception est ainsi facilitée.The insertion of the projecting part into the receiving member is thus facilitated.
De préférence, la partie saillante du corps de vanne possède une forme générale cylindrique.Preferably, the projecting part of the valve body has a generally cylindrical shape.
La partie saillante du corps de vanne ainsi que la cavité de l'organe de réception de la vanne sont ainsi facilement obtenues.The projecting part of the valve body as well as the cavity of the valve receiving member are thus easily obtained.
Selon un mode de réalisation, une première extrémité du conduit est située à une extrémité axiale de la partie saillante.According to one embodiment, a first end of the conduit is located at an axial end of the projecting part.
Selon un mode de réalisation, une deuxième extrémité du conduit est située sur une paroi latérale de la partie saillante.According to one embodiment, a second end of the conduit is located on a side wall of the projecting part.
Cette disposition des extrémités du conduit permet une structure compacte.This arrangement of the ends of the conduit allows a compact structure.
Selon un exemple de mise en œuvre de l'invention, la circulation de fluide a lieu de la première extrémité du conduit vers la deuxième extrémité du conduit.According to an exemplary implementation of the invention, the circulation of fluid takes place from the first end of the conduit towards the second end of the conduit.
En variante, la circulation de fluide a lieu de la deuxième extrémité du conduit vers la première extrémité du conduit.As a variant, the circulation of fluid takes place from the second end of the conduit towards the first end of the conduit.
Avantageusement, l'extrémité axiale de la partie saillante comporte un joint d'étanchéité.Advantageously, the axial end of the projecting part comprises a seal.
Selon un mode de réalisation, le fond de la gorge recevant le joint est plat.According to one embodiment, the bottom of the groove receiving the seal is flat.
Avantageusement, l'aire de la gorge est comprise entre 15% et 35% de l'aire de la surface de contact direct.Advantageously, the area of the groove is between 15% and 35% of the area of the direct contact surface.
Le peu de place occupée par le joint permet d'améliorer les échanges thermiques directs entre le corps de vanne et l'organe de réception de la vanne.The little space occupied by the seal improves direct heat exchange between the valve body and the valve receiving member.
Selon un mode de réalisation, le corps de vanne comprend un circuit de refroidissement configuré pour faire circuler un fluide caloporteur, le fluide caloporteur échangeant de la chaleur avec le corps de vanne.According to one embodiment, the valve body comprises a cooling circuit configured to circulate a heat transfer fluid, the heat transfer fluid exchanging heat with the valve body.
Le fluide caloporteur circulant dans le corps de vanne contribue au refroidissement du corps de vanne.The heat transfer fluid circulating in the valve body contributes to the cooling of the valve body.
De préférence, au moins une partie du circuit de refroidissement est situé en vis-à-vis de la surface de contact direct, le circuit de refroidissement et la surface de contact direct échangeant de la chaleur.Preferably, at least part of the cooling circuit is located opposite the direct contact surface, the cooling circuit and the direct contact surface exchanging heat.
La chaleur absorbée par le fluide caloporteur circulant dans le circuit de refroidissement peut donc être également évacuée vers l'organe de réception de la vanne, par transfert thermique à travers la surface de contact direct.The heat absorbed by the heat transfer fluid circulating in the cooling circuit can therefore also be evacuated towards the receiving member of the valve, by thermal transfer through the direct contact surface.
Avantageusement, plus de 60% d'une longueur du circuit de refroidissement est située en vis-à-vis de la surface de contact direct.Advantageously, more than 60% of a length of the cooling circuit is located opposite the direct contact surface.
Plus la proportion de circuit de refroidissement susceptible de permettre un transfert vers la surface de contact direct est importante, meilleur est le transfert thermique.The greater the proportion of cooling circuit capable of allowing transfer to the direct contact surface, the better the thermal transfer.
Selon un mode de réalisation, l'intégralité du circuit de refroidissement est situé en vis-à-vis de la surface de contact direct.According to one embodiment, the entire cooling circuit is located opposite the direct contact surface.
Cette configuration permet de maximiser l'évacuation de la chaleur du corps de vanne.This configuration maximizes the evacuation of heat from the valve body.
Selon un mode de réalisation, le circuit de refroidissement s'étend selon une direction parallèle au plan de la surface de contact direct.According to one embodiment, the cooling circuit extends in a direction parallel to the plane of the direct contact surface.
De préférence, le circuit de refroidissement est obtenu au moins en partie par moulage du corps de vanne.Preferably, the cooling circuit is obtained at least in part by molding the valve body.
L'insertion d'une broche dans le moule donnant sa forme au corps de vanne permet d'obtenir facilement des canaux de circulation de fluide.The insertion of a pin in the mold giving its shape to the valve body makes it possible to easily obtain fluid circulation channels.
Selon un mode de réalisation, le circuit de refroidissement est obtenu au moins en partie par usinage du corps de vanne.According to one embodiment, the cooling circuit is obtained at least in part by machining the valve body.
Les zones usinées permettent d'obtenir une meilleure précision dimensionnelle.The machined areas allow better dimensional accuracy to be obtained.
Avantageusement, la distance minimale entre le circuit de refroidissement et la surface de contact direct est inférieure à 5 mm.Advantageously, the minimum distance between the cooling circuit and the direct contact surface is less than 5 mm.
Une faible distance entre le canal du circuit de refroidissement permet un bon transfert thermique.A small distance between the cooling circuit channel allows good heat transfer.
Selon un mode de réalisation, le fluide caloporteur du circuit de refroidissement de la vanne est commun avec un circuit de refroidissement du moteur thermique.According to one embodiment, the heat transfer fluid of the valve cooling circuit is common with a cooling circuit of the heat engine.
Autrement dit, le corps de vanne est alimenté par le liquide de refroidissement du moteur thermique. Le nombre de composants spécifiques est ainsi réduit, puisque la pompe de circulation de liquide de refroidissement et l'échangeur thermique sont déjà présents.In other words, the valve body is supplied by the coolant of the heat engine. The number of specific components is thus reduced, since the coolant circulation pump and the heat exchanger are already present.
De préférence, la surface de contact direct est plane.Preferably, the direct contact surface is flat.
Selon un mode de réalisation, la surface de contact direct est réalisée par usinage du corps de vanne.According to one embodiment, the direct contact surface is produced by machining the valve body.
Avantageusement, la rugosité de la surface de contact direct est comprise entre 1,5 et 2 Ra.Advantageously, the roughness of the direct contact surface is between 1.5 and 2 R a .
La rugosité est ici définie par le critère de mesure Ra, selon la norme Iso 1302. Cette plage de rugosité permet un bon échange thermique tout en restant facile à fabriquer.The roughness is defined here by the measurement criterion R a , according to the ISO 1302 standard. This roughness range allows good heat exchange while remaining easy to manufacture.
Avantageusement, le corps de vanne est obtenu par moulage.Advantageously, the valve body is obtained by molding.
De préférence, le corps de vanne est métallique.Preferably, the valve body is metallic.
Selon un mode de réalisation, le corps de vanne est en aluminium.According to one embodiment, the valve body is made of aluminum.
De préférence, le joint d'étanchéité possède une forme annulaire.Preferably, the seal has an annular shape.
Selon un mode de réalisation, la périphérie du joint d'étanchéité est circulaire.According to one embodiment, the periphery of the seal is circular.
Avantageusement, le joint d'étanchéité est métallique.Advantageously, the seal is metallic.
Ce type de joint est compatible avec des applications où la température des gaz dépasse 500°.This type of seal is compatible with applications where the gas temperature exceeds 500 °.
Avantageusement encore, le joint d'étanchéité est obtenu par découpe et pliage d'un feuillard métallique.Advantageously also, the seal is obtained by cutting and folding a metal strip.
Selon un mode de réalisation, le joint d'étanchéité est revêtu d'une couche d'élastomère. L’élastomère peut être un caoutchouc fluoré de type FKM.According to one embodiment, the seal is coated with a layer of elastomer. The elastomer can be a fluorinated rubber of the FKM type.
La couche d'élastomère dont le joint est revêtu permet d'améliorer l'état de surface du joint et permet ainsi d'améliorer l'étanchéité.The elastomer layer with which the seal is coated improves the surface condition of the seal and thus improves the seal.
Selon un mode de réalisation, le profil radial du joint d'étanchéité comporte trois portions rectilignes reliées entre elles, une première portion étant parallèle à une troisième portion, et une deuxième portion formant un angle compris entre 30° et 45° avec la première portion.According to one embodiment, the radial profile of the seal comprises three straight portions connected together, a first portion being parallel to a third portion, and a second portion forming an angle between 30 ° and 45 ° with the first portion .
Le profil du joint permet de générer un effort de compression assurant l'étanchéité.The profile of the joint makes it possible to generate a compressive force ensuring sealing.
De préférence, la profondeur de la gorge est comprise entre 3% et 6% de la largeur de la gorge.Preferably, the depth of the groove is between 3% and 6% of the width of the groove.
Cette valeur permet d'assurer une compression efficace du joint, permettant une bonne étanchéité.This value ensures effective compression of the joint, allowing good sealing.
Avantageusement, le joint d'étanchéité comporte des crochets de maintien faisant saillie de la périphérie intérieure du joint et étant orientée vers le centre du joint.Advantageously, the seal includes retaining hooks projecting from the inner periphery of the seal and being oriented towards the center of the seal.
Les crochets de maintien prennent ainsi appui sur la surface latérale de la partie saillante du corps de vanne, et assure le maintien du joint tant que la vanne n'est pas montée sur l'organe de réception.The retaining hooks are thus supported on the lateral surface of the projecting part of the valve body, and ensures the maintenance of the seal as long as the valve is not mounted on the receiving member.
De préférence, les crochets de maintien sont obtenus par pliage du joint.Preferably, the retaining hooks are obtained by folding the joint.
Selon un mode de réalisation, le joint comporte six crochets de maintien.According to one embodiment, the seal has six retaining hooks.
De façon avantageuse, l'écart angulaire entre deux crochets consécutifs est constant.Advantageously, the angular difference between two consecutive hooks is constant.
Les efforts de maintien sont ainsi régulièrement répartis.The maintenance efforts are thus regularly distributed.
Selon un mode de réalisation préféré, la vanne possède une soupape mobile en translation agencée pour contrôler le débit de fluide traversant le conduit, l'axe de déplacement de la soupape étant perpendiculaire à la surface de contact direct.According to a preferred embodiment, the valve has a valve movable in translation arranged to control the flow of fluid passing through the conduit, the axis of movement of the valve being perpendicular to the direct contact surface.
Ce type de vanne présente un faible niveau de fuites parasites.This type of valve has a low level of parasitic leaks.
Selon un mode de réalisation, la soupape est mobile entre une position de fermeture empêchant le passage du fluide dans le conduit et une position d'ouverture maximale.According to one embodiment, the valve is movable between a closed position preventing the passage of the fluid in the conduit and a maximum open position.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture de la soupape rapproche la soupape de la surface de contact direct.According to one embodiment, the opening of the valve brings the valve closer to the direct contact surface.
Selon un autre mode de réalisation, l'ouverture de la soupape éloigne la soupape de la surface de contact direct.According to another embodiment, the opening of the valve moves the valve away from the direct contact surface.
II peut être intéressant d'adapter le sens d'ouverture de la soupape au sens de circulation des gaz. En effet, avoir la pression des gaz qui plaque la soupape sur siège permet d'améliorer l'étanchéité de la vanne.It may be advantageous to adapt the direction of opening of the valve to the direction of gas flow. In fact, having the gas pressure which presses the valve on the seat improves the tightness of the valve.
Selon un mode de réalisation, la vanne est une vanne de recirculation de gaz d'échappement entre un circuit d'échappement et un circuit d'admission d'un moteur à combustion.According to one embodiment, the valve is an exhaust gas recirculation valve between an exhaust circuit and an intake circuit of a combustion engine.
Selon un mode de réalisation, l'organe de réception de la vanne est un répartiteur d'admission du moteur à combustion.According to one embodiment, the valve receiving member is an intake distributor of the combustion engine.
Selon un mode de réalisation, l'extrémité axiale de la partie saillante est en contact direct avec une culasse du moteur à combustion.According to one embodiment, the axial end of the projecting part is in direct contact with a cylinder head of the combustion engine.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures, qui feront apparaître d'autres caractéristiques et avantages de l'invention.The invention will be better understood on reading the figures, which will reveal other characteristics and advantages of the invention.
La figure 1 représente une vue en perspective d'une vanne selon un mode de réalisation de l'invention,FIG. 1 represents a perspective view of a valve according to an embodiment of the invention,
La figure 2 illustre un détail du corps de la vanne de la figure 2,FIG. 2 illustrates a detail of the valve body of FIG. 2,
La figure 3 est une vue en coupe du corps de la vanne des figures 1 et 2,FIG. 3 is a sectional view of the valve body of FIGS. 1 and 2,
Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective de l'organe de réception sur lequel est montée la vanne des figures 1 à 3,FIGS. 4 and 5 are perspective views of the receiving member on which the valve of FIGS. 1 to 3 is mounted,
La figure 6 est une vue de dessus de la vanne des figures 1 à 5.FIG. 6 is a top view of the valve of FIGS. 1 to 5.
Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle.In order to facilitate the reading of the figures, the different elements are not necessarily shown to scale.
On a représenté sur la figure 1 une vanne 30 de recirculation de gaz d'échappement entre un circuit d'échappement et un circuit d'admission d'un moteur à combustion. Le moteur peut assurer la propulsion d'un véhicule, notamment une automobile.FIG. 1 shows an exhaust gas recirculation valve 30 between an exhaust circuit and an intake circuit of a combustion engine. The engine can propel a vehicle, especially an automobile.
La vanne est montée sur un organe de réception 3, qui assure le maintien mécanique de la vanne 30, ainsi que la mise en communication avec les différents circuits de circulation de fluide.The valve is mounted on a receiving member 3, which ensures the mechanical maintenance of the valve 30, as well as the communication with the various fluid circulation circuits.
Comme on peut le voir sur la figure 4, l'organe de réception 3 de la vanne 30 est ici le répartiteur d'admission du moteur à combustion.As can be seen in Figure 4, the receiving member 3 of the valve 30 is here the intake distributor of the combustion engine.
La vanne 30 vient en contact avec la surface 19 de l'organe de réception. Trois vis, non représentées, permettent de plaquer la vanne 30 sur l'organe de réception 3 et de garantir le maintien de la vanne 30.The valve 30 comes into contact with the surface 19 of the receiving member. Three screws, not shown, enable the valve 30 to be pressed onto the receiving member 3 and to guarantee that the valve 30 is maintained.
Comme représenté sur la figure 1, la vanne 30 de circulation de fluide comporte :As shown in FIG. 1, the fluid circulation valve 30 comprises:
Un corps de vanne 1, comprenant :A valve body 1, comprising:
o une surface de contact direct 2 entre le corps de vanne 1 et un organe de réception 3 de la vanne, o une partie 4 saillant de la surface de contact direct, la partie saillante 4 étant agencée pour être insérée dans une cavité 31 de l'organe de réception 3 de la vanne 30, o Un conduit 5 de circulation de fluide, le conduit 5 étant compris au moins en partie dans la partie saillante 4,o a direct contact surface 2 between the valve body 1 and a valve receiving member 3, o a part 4 projecting from the direct contact surface, the projecting part 4 being arranged to be inserted into a cavity 31 of the the receiving member 3 of the valve 30, a conduit 5 for circulating fluid, the conduit 5 being included at least in part in the projecting part 4,
Un joint d'étanchéité 6, agencé pour assurer l'étanchéité entre le corps de vanne 1 et l'organe de réception 3 de la vanne, caractérisée en ce que le joint 6 est disposé dans une gorge 7 réalisée dans la surface de contact direct 2.A seal 6, arranged to seal between the valve body 1 and the valve receiving member 3, characterized in that the seal 6 is arranged in a groove 7 made in the direct contact surface 2.
Le corps de vanne 1 forme le conduit 5 d'écoulement de fluide et reçoit les différents composants de la vanne 30. Parmi ces composants, on trouve un moteur électrique, permettant de commander la position d'un obturateur mobile par l'intermédiaire un mécanisme de commande. La position de l'obturateur mobile permet de contrôler le débit de gaz d'échappement circulant dans la vanne. La position de l'obturateur est déterminée par un capteur de position. Le capteur de position peut être un capteur magnétique.The valve body 1 forms the fluid flow conduit 5 and receives the various components of the valve 30. Among these components, there is an electric motor, making it possible to control the position of a movable shutter by means of a mechanism control. The position of the movable shutter makes it possible to control the flow of exhaust gas circulating in the valve. The position of the shutter is determined by a position sensor. The position sensor can be a magnetic sensor.
La surface de contact direct 2 de la vanne 30 vient en contact avec la surface 19 de l'organe de réception 3 de la vanne 1. Par contact direct, on entend qu'aucune autre pièce mécanique n'est interposée entre les deux surfaces. En particulier, il n'y a pas de joint inséré entre la surface 2 et la surface 19. Un corps liquide ou pâteux, du type graisse ou huile, peut éventuellement être présent entre les deux surfaces 2 et 19. Le serrage de la vanne 1 sur l'organe de réception 3 garantit le contact entre les deux pièces.The direct contact surface 2 of the valve 30 comes into contact with the surface 19 of the receiving member 3 of the valve 1. By direct contact, it is understood that no other mechanical part is interposed between the two surfaces. In particular, there is no seal inserted between the surface 2 and the surface 19. A liquid or pasty body, of the grease or oil type, may possibly be present between the two surfaces 2 and 19. The tightening of the valve 1 on the receiving member 3 guarantees contact between the two parts.
La vanne 30 possède une soupape 20 mobile en translation agencée pour contrôler le débit de fluide traversant le conduit 5, l'axe de déplacement de la soupape 20 étant perpendiculaire à la surface de contact direct 2.The valve 30 has a valve 20 movable in translation arranged to control the flow of fluid passing through the conduit 5, the axis of movement of the valve 20 being perpendicular to the direct contact surface 2.
La soupape 20 est mobile entre une position de fermeture empêchant le passage du fluide dans le conduit 5 et une position d'ouverture maximale. En position de fermeture, la soupape 20 repose sur un siège et le débit traversant la vanne est nul, aux fuites près.The valve 20 is movable between a closed position preventing the passage of the fluid in the conduit 5 and a maximum open position. In the closed position, the valve 20 rests on a seat and the flow through the valve is zero, apart from leaks.
L'ouverture de la soupape éloigne la soupape 20 de la surface de contact direct 2.The opening of the valve moves the valve 20 away from the direct contact surface 2.
Le corps de vanne 1 est métallique. Plus précisément, le corps de vanne 1 est en aluminium. Le corps de vanne 1 est obtenu par moulage. Le corps de vanne peut ainsi résister aux températures des gaz d'échappement du moteur thermique. De plus, le corps de vanne 1 est ainsi bon conducteur thermique, et est également facile à mouler et usiner.The valve body 1 is metallic. More specifically, the valve body 1 is made of aluminum. The valve body 1 is obtained by molding. The valve body can thus withstand the temperatures of the exhaust gases from the heat engine. In addition, the valve body 1 is thus a good thermal conductor, and is also easy to mold and machine.
La partie saillante 4 du corps de vanne 1 s'étend selon un axe D perpendiculaire à la surface de contact direct 2.The projecting part 4 of the valve body 1 extends along an axis D perpendicular to the direct contact surface 2.
La partie saillante 4 du corps de vanne 1 possède une forme générale cylindrique.The projecting part 4 of the valve body 1 has a generally cylindrical shape.
Une première extrémité 8 du conduit 5 est située à une extrémité axiale 9 de la partie saillante 4.A first end 8 of the duct 5 is located at an axial end 9 of the projecting part 4.
Une deuxième extrémité 11 du conduit 5 est située sur une paroi latérale 12 de la partie saillante 4.A second end 11 of the duct 5 is located on a side wall 12 of the projecting part 4.
La circulation de fluide a lieu de la première extrémité 8 du conduit 5 vers la deuxième extrémité 11 du conduit 5. Autrement dit, les gaz d'échappement entrent dans le corps de vanne 1 au voisinage de l'extrémité axiale 9, et ressortent par l'ouverture 11 de la paroi latérale 12 de la partie saillante 4.The circulation of fluid takes place from the first end 8 of the conduit 5 towards the second end 11 of the conduit 5. In other words, the exhaust gases enter the valve body 1 in the vicinity of the axial end 9, and exit through the opening 11 of the side wall 12 of the projecting part 4.
L'extrémité axiale 9 de la vanne 30 est mise en correspondance avec l'ouverture 32 du répartiteur d'admission, visible sur la figure 5. L'ouverture 32 est en communication avec le circuit d'échappement du moteur, par l'intermédiaire d'un canal traversant la culasse du moteur et débouchant dans le répartiteur d'admission. Le canal n'a pas été représenté sur les figures 4 et 5.The axial end 9 of the valve 30 is matched with the opening 32 of the intake distributor, visible in FIG. 5. The opening 32 is in communication with the engine exhaust circuit, via a channel passing through the cylinder head of the engine and opening into the intake distributor. The channel has not been shown in FIGS. 4 and 5.
L'ouverture 11 du conduit 5 est mise en correspondance avec l'ouverture 33 du répartiteur d'admission du moteur. Les gaz d'échappement sont ainsi réadmis dans le circuit d'admission du moteur.The opening 11 of the duct 5 is matched with the opening 33 of the engine intake distributor. The exhaust gases are thus re-admitted into the engine's intake circuit.
L'extrémité axiale 9 de la partie saillante 4 comporte un joint d'étanchéité 10. L'étanchéité est ainsi assurée entre l'ouverture 32 et l'ouverture 33, empêchant les fuites directes entre le circuit d'échappement et le circuit d'admission du moteur.The axial end 9 of the projecting part 4 comprises a seal 10. The seal is thus ensured between the opening 32 and the opening 33, preventing direct leaks between the exhaust circuit and the circuit engine intake.
Le joint 6 assure l'étanchéité entre l'organe de réception de la vanne et la vanne, et évite que les gaz d'échappement recirculés fuient vers l'extérieur en s'insinuant entre la surface 19 de l'organe de réception 3 et la surface 2 de la vanne 30.The seal 6 seals between the valve receiving member and the valve, and prevents the recirculated exhaust gases from leaking outwards, penetrating between the surface 19 of the receiving member 3 and the surface 2 of the valve 30.
Le joint 6 est disposé sur le fond 14 de la gorge 7. Une fois la vanne 30 assemblée sur l'organe de réception 3, le joint 6 est comprimé entre la surface 2 et la surface 19.The seal 6 is placed on the bottom 14 of the groove 7. Once the valve 30 has been assembled on the receiving member 3, the seal 6 is compressed between the surface 2 and the surface 19.
Comme illustré sur la figure 2, le fond 14 de la gorge 7 recevant le joint 6 est plat.As illustrated in Figure 2, the bottom 14 of the groove 7 receiving the seal 6 is flat.
La surface de contact direct 2 est plane.The direct contact surface 2 is flat.
La surface de contact direct 2 est réalisée par usinage du corps de vanne 1.The direct contact surface 2 is produced by machining the valve body 1.
La rugosité de la surface de contact direct 2 est comprise entre 1,5 et 2 Ra.The roughness of the direct contact surface 2 is between 1.5 and 2 Ra.
La rugosité est ici définie par le critère de mesure Ra, selon la norme Iso 1302.The roughness is defined here by the measurement criterion R a , according to the ISO 1302 standard.
L'aire de la gorge 7 est comprise entre 15% et 35% de l'aire de la surface de contact direct 2.The area of the groove 7 is between 15% and 35% of the area of the direct contact surface 2.
La forme plane et l'état de surface des pièces en contact permet un échange thermique efficace entre le corps de vanne et l'organe de réception de la vanne, ce qui contribue à limiter la température du corps de vanne et par conséquent des composants de la vanne. Le joint 6 occupe uniquement la zone voisine de la périphérie de la partie saillante 4. Le reste de la surface d'appui entre vanne et répartiteur d'admission est utilisé pour permettre un échange thermique à travers la surface de contact direct 2.The flat shape and the surface condition of the parts in contact allow efficient heat exchange between the valve body and the valve receiving member, which contributes to limiting the temperature of the valve body and consequently of the components of the valve. valve. The seal 6 occupies only the area adjacent to the periphery of the protruding part 4. The rest of the bearing surface between valve and intake distributor is used to allow heat exchange through the direct contact surface 2.
Sur l'exemple décrit, et comme schématisé sur la figure 6, le corps de vanne 1 comprend un circuit de refroidissement 15 configuré pour faire circuler un fluide caloporteur, le fluide caloporteur échangeant de la chaleur avec le corps de vanne 1.In the example described, and as shown diagrammatically in FIG. 6, the valve body 1 comprises a cooling circuit 15 configured to circulate a heat transfer fluid, the heat transfer fluid exchanging heat with the valve body 1.
Le fluide caloporteur circulant dans le corps de vanne contribue au refroidissement du corps de vanne.The heat transfer fluid circulating in the valve body contributes to the cooling of the valve body.
Une partie du circuit de refroidissement 15 est situé en vis-à-vis de la surface de contact direct 2, le circuit de refroidissement 15 et la surface de contact direct 2 échangeant de la chaleur.Part of the cooling circuit 15 is located opposite the direct contact surface 2, the cooling circuit 15 and the direct contact surface 2 exchanging heat.
Autrement dit, le circuit de refroidissement 15 passe sous la surface de contact direct 2, sur une partie de la longueur du circuit de refroidissement.In other words, the cooling circuit 15 passes under the direct contact surface 2, over part of the length of the cooling circuit.
Dans l'exemple décrit, plus de 60% de la longueur du circuit de refroidissement 15 est située en vis-àvis de la surface de contact direct 2.In the example described, more than 60% of the length of the cooling circuit 15 is located opposite the direct contact surface 2.
Une conduction de chaleur entre le circuit de refroidissement et la surface de contact direct est ainsi assurée. Une partie de la chaleur absorbée par le fluide caloporteur circulant dans le circuit de refroidissement 15 est donc évacuée vers l'organe de réception 3 de la vanne 30, par transfert thermique à travers la surface de contact direct 2. Dans les cas où la vanne 30 est soumise à des températures particulièrement élevées, la capacité supplémentaire de refroidissement procurée par le contact direct entre la vanne 30 et son organe de réception 3 peut permettre d'éviter de redimensionner le circuit de refroidissement 15 de la vanne 30, ou de modifier le débit dans le circuit de refroidissement 15. Des surcoûts importants sont ainsi évités.Heat conduction between the cooling circuit and the direct contact surface is thus ensured. Part of the heat absorbed by the heat transfer fluid circulating in the cooling circuit 15 is therefore evacuated towards the receiving member 3 of the valve 30, by thermal transfer through the direct contact surface 2. In the cases where the valve 30 is subjected to particularly high temperatures, the additional cooling capacity provided by the direct contact between the valve 30 and its receiving member 3 can make it possible to avoid resizing the cooling circuit 15 of the valve 30, or to modify the flow in the cooling circuit 15. Significant additional costs are thus avoided.
Dans d'autres applications, la capacité d'échange thermique apportée par la surface de contact direct 2 peut éviter d'avoir à implanter un circuit de refroidissement dans le corps de vanne. Là encore, un surcoût important peut être évité, ce qui rend le produit plus compétitif.In other applications, the heat exchange capacity provided by the direct contact surface 2 can avoid having to install a cooling circuit in the valve body. Again, a significant additional cost can be avoided, which makes the product more competitive.
Le circuit de refroidissement 15 s'étend selon une direction parallèle au plan de la surface de contact direct 2. Autrement dit, la distance entre l'axe du circuit de refroidissement et la surface de contact direct 2 est constante. Le flux de chaleur est ainsi homogène.The cooling circuit 15 extends in a direction parallel to the plane of the direct contact surface 2. In other words, the distance between the axis of the cooling circuit and the direct contact surface 2 is constant. The heat flow is thus homogeneous.
La distance minimale entre le circuit de refroidissement 15 et la surface de contact direct 2 est inférieure à 5 mm.The minimum distance between the cooling circuit 15 and the direct contact surface 2 is less than 5 mm.
Dans l'exemple représenté, le circuit de refroidissement 15 est obtenu au moins en partie par moulage du corps de vanne 1.In the example shown, the cooling circuit 15 is obtained at least in part by molding the valve body 1.
La forme creuse du circuit de refroidissement 15 est obtenue en insérant pendant le moulage du corps de vanne une ou des broches empêchant le métal liquide de remplir le moule dans certaines zones.The hollow shape of the cooling circuit 15 is obtained by inserting, during the molding of the valve body, one or more pins preventing liquid metal from filling the mold in certain areas.
Le circuit de refroidissement est obtenu au moins en partie par usinage du corps de vanne 1.The cooling circuit is obtained at least in part by machining the valve body 1.
En particulier, les zones recevant les embouts d'entrée et de sortie du liquide de refroidissement dans la vanne sont usinées, afin de garantir l'étanchéité.In particular, the areas receiving the inlet and outlet ends of the coolant in the valve are machined, in order to guarantee sealing.
Le fluide caloporteur du circuit de refroidissement 15 de la vanne est commun avec le circuit de refroidissement du moteur thermique.The coolant in the cooling circuit 15 of the valve is common with the cooling circuit of the engine.
Autrement dit, le corps de vanne 1 est alimenté par le liquide de refroidissement du moteur thermique. Le nombre de composants spécifiques est ainsi réduit, puisque la pompe de circulation de liquide de refroidissement et l'échangeur thermique sont déjà présents.In other words, the valve body 1 is supplied by the coolant of the heat engine. The number of specific components is thus reduced, since the coolant circulation pump and the heat exchanger are already present.
Comme représenté sur les figures 1 et 3, le joint d'étanchéité 6 possède une forme annulaire.As shown in Figures 1 and 3, the seal 6 has an annular shape.
La périphérie du joint d'étanchéité 6 est circulaire. Le joint d'étanchéité 6 est métallique.The periphery of the seal 6 is circular. The seal 6 is metallic.
Ce type de joint est compatible avec des applications où la température des gaz dépasse 500°, ce qui est le cas dans l'application illustrée.This type of seal is compatible with applications where the gas temperature exceeds 500 °, which is the case in the illustrated application.
Le joint d'étanchéité 6 est obtenu par découpe et pliage d'un feuillard métallique.The seal 6 is obtained by cutting and folding a metal strip.
Le joint d'étanchéité 6 est revêtu d'une couche d'élastomère. Cette couche d'élastomère permet d'éliminer les aspérités et autres défauts microscopiques de surface présents sur la surface métallique. Le niveau de fuite est ainsi diminué, autrement dit l'étanchéité est améliorée.The seal 6 is coated with a layer of elastomer. This layer of elastomer eliminates the roughness and other microscopic surface defects present on the metal surface. The level of leakage is thus reduced, in other words the sealing is improved.
Comme on peut le voir sur la figure 3, le profil radial du joint d'étanchéité 6 comporte trois portions rectilignes 16a, 16b, 16c reliées entre elles, une première portion 16a étant parallèle à une troisième portion 16c, et une deuxième portion 16b formant un angle compris entre 30° et 45° avec la première portion 16a.As can be seen in FIG. 3, the radial profile of the seal 6 comprises three rectilinear portions 16a, 16b, 16c linked together, a first portion 16a being parallel to a third portion 16c, and a second portion 16b forming an angle between 30 ° and 45 ° with the first portion 16a.
Le profil du joint 6 permet de générer un effort de compression assurant l'étanchéité.The profile of the seal 6 makes it possible to generate a compressive force ensuring the seal.
Comme schématisé sur la figure 2, la profondeur P de la gorge 7 est ici comprise entre 3% et 6% de la largeur L de la gorge 7.As shown diagrammatically in FIG. 2, the depth P of the groove 7 is here between 3% and 6% of the width L of the groove 7.
Cette valeur permet d'assurer une compression efficace du joint, permettant une bonne étanchéité.This value ensures effective compression of the joint, allowing good sealing.
Comme illustré sur la figure 3, le joint d'étanchéité 6 comporte des crochets de maintien 17 faisant saillie de la périphérie intérieure 18 du joint 6 et étant orientée vers le centre du joint 6.As illustrated in FIG. 3, the seal 6 has retaining hooks 17 projecting from the inner periphery 18 of the seal 6 and being oriented towards the center of the seal 6.
Les crochets de maintien 17 prennent ainsi appui sur la paroi latérale 12 de la partie saillante 4 du corps de vanne 1, et assure le maintien du joint tant que la vanne n'est pas montée sur l'organe de réception. L'extrémité des crochets de maintien est orientée vers l'extrémité axiale 9 de la partie saillante 4, afin s'opposer à un mouvement du joint vers cette extrémité axiale. Le joint 6 ne risque pas de se détacher de la vanne 30 pendant le transport des vannes ou pendant les opérations de montage sur le moteur.The retaining hooks 17 are thus supported on the side wall 12 of the projecting part 4 of the valve body 1, and ensures the maintenance of the seal as long as the valve is not mounted on the receiving member. The end of the retaining hooks is oriented towards the axial end 9 of the projecting part 4, in order to oppose a movement of the joint towards this axial end. The seal 6 does not risk coming off the valve 30 during the transport of the valves or during the mounting operations on the engine.
Les crochets de maintien 17 sont obtenus par pliage du joint.The retaining hooks 17 are obtained by folding the joint.
Selon l'exemple représenté, le joint comporte six crochets de maintien 17.According to the example shown, the seal has six retaining hooks 17.
L'écart angulaire entre deux crochets consécutifs 17 est ici constant.The angular difference between two consecutive hooks 17 is here constant.
Selon des modes de réalisation non représentés, la vanne de circulation de fluide peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles :According to embodiments not shown, the fluid circulation valve can also include one or more of the characteristics below, considered individually or combined with one another:
L'extrémité axiale de la partie saillante peut être en contact direct avec une culasse du moteur à combustion.The axial end of the projection can be in direct contact with a cylinder head of the combustion engine.
L'ouverture de la soupape 20 peut rapprocher la soupape 20 de la surface de contact direct 2.The opening of the valve 20 can bring the valve 20 closer to the direct contact surface 2.
Autrement dit, la tête de la soupape rentre dans le conduit lorsque la vanne s'ouvre.In other words, the valve head enters the conduit when the valve opens.
La circulation de fluide peut avoir lieu de la deuxième extrémité 11 du conduit 5 vers la première extrémité 8 du conduit 5. Autrement dit, le sens du flux de gaz est inversé par rapport à l'exemple décrit.Fluid circulation can take place from the second end 11 of the conduit 5 towards the first end 8 of the conduit 5. In other words, the direction of the gas flow is reversed compared to the example described.
L'intégralité du circuit de refroidissement 15 est situé en vis-à-vis de la surface de contact direct 5 2.The entire cooling circuit 15 is located opposite the direct contact surface 5 2.
Le circuit de refroidissement 15 peut être formé dans l'organe de réception 3 de la vanne 30. Dans ce cas, la vanne 30 est dépourvue de circuit de refroidissement.The cooling circuit 15 can be formed in the receiving member 3 of the valve 30. In this case, the valve 30 has no cooling circuit.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated, which have been given only by way of examples.
Claims (11)
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