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Title:
SAFETY THERMOSTAT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/003633
Kind Code:
A1
Abstract:
Immersed, fusible, safety valve(s) device substituting for the defective thermostat element in an engine or the like. The device is comprised of a predetermined temperature eutectic alloy fusible element (20), a valve closing antagonist spring (80), a safety holding spring (90), an extensible staple (70), a body (30), a function valve (40), a holding staple (60), a thermosensitive element (50), a pusher rod (51). To remedy the shearing efforts, the eutectic alloy is used for the weldings. In order to remedy the inconveniency of a temporary or permanent break-down, the extensible staple (70) reverses the closing device into an opening device, releases the stress and prestress elements, neutralizes the function of the thermosensitive element. The same applies when the safety device has been made by eutectic welding of the annular valve (40) to the thermosensitive element (50). This device, in these two embodiments, gives during normal and safety operation conditions a maximum flow indefinitely.

Inventors:
BOURGIN ALAIN (FR)
Application Number:
PCT/FR1990/000596
Publication Date:
March 21, 1991
Filing Date:
September 07, 1990
Export Citation:
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Assignee:
BOURGIN ALAIN (FR)
International Classes:
F01P11/16; F16K17/38; F16K31/68; G05D23/13; (IPC1-7): F01P11/16; G05D23/02
Foreign References:
US4353501A1982-10-12
US1952516A1934-03-27
US4245782A1981-01-20
US4453668A1984-06-12
EP0138618A21985-04-24
US3045918A1962-07-24
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 211 (M-501)(2267) 24 juin 1986, & JP-A-61 49930 (MATSUSHITA ELECTRIC) 12 mars 1986, voir le document en entier
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Claims:
REVENDICATIONS
1. 1°) Dispositif à soupape(s) de sécurité, fusible, immergé pour un systhème de refroidissement par liqui¬ de, caractérisé en ce qu'il comporte un élément fusible sous forme de soudure (20) en alliage eutectique à tem perature prédéterminée, cet élément fusible maintient le dispositif de fermeture en fonction lors des températu¬ res normales de fonctionnement, un ressort de maintient de sécurité (90) fixé, soit sur l'élément thermosensible, soit sur le cavalier de maintient d'élément thermosen sible, il condamne toute fermeture inopinée de la soupa¬ pe de fermeture après une position de sécurité Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il concerne un ressort antagoniste de fermeture de soupape (80), neutralisé en position de sécurité. 3°) Dispositif selon la revendication 1 caractéri¬ sé en ce qu'il comporte un cavalier extensible (70) qui comprime le ressort antagoniste de fermeture qui inverse le dispositif de fermeture de la soupape en dispositif d'ouverture. En position de sécurité, libère, neutralise le ressort antagoniste de fermeture de la soupape et annihile toutes les contraintes et précontraintes sur le dispositif de fermeture. . ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un élément de corps (30). 5. ) Dispositif selon la revendication 1 caractéri¬ sé en ce qu'il comporte une soupape de fonction d'ouver¬ ture et de fermeture ( 0).
2. 6 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un cavalier de maintient d'élément thermosensible (50) muni d'une tige de poussée (5T).
3. 7 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un élément thermosensible (60). 8°) Dispositif selon l'une quelconque des revendica¬ tions précédentes caractérisé en ce que lorsque la tempé rature prédéterminée est atteinte, les soudures (20) en alliage eutectique passent de l'état solide à l'état li¬ quide sans passer par l'état pâteux, libérant le cavaw lier extensible. Par sa détente, le cavalier extensible inverse le dispositif de fermeture en dispositif d'ou 5 verture, il libère , neutralise, le ressort antagoniste de fermeture de la soupape de fonction. Le cavalier ex¬ tensible en position de sécurité annihile les fonctions de la soupape, du ressort antagoniste de fermeture, et la poussée de l'élément thermosensible. Dans cette posi 10 tion de sécurité, le ressort de poussée (90) maintient l'ensemble des pièces neutralisées : soupape, ressort antagoniste de fermeture, élément thermosensible, ainsi que le cavalier extensible, en position de sécurité. Le ressort de poussée (90) évite une fermeture inopinée du 15 dispositif de sécurité. Il maintient l'ensemble des piè¬ ces entre elles. 9°) Dispositif selon l'une quelconque des revendica¬ tions précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une 2ème réalisation. La soupape de fonction (40) est annu 20 laire, et est directement soudée sur l'élément thermo¬ sensible (50) qui la traverse avec un alliage eutecti¬ que à température fusible prédéterminée (Fig. 3) 10e ) Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte un ressort de poussée (90) fixé, soit 25 sur le cavalier de maintien de la tige de pousée, soit sur la soupape de fonction. Il éjecte la soupape de fonc¬ tion (40) de son emplacement et empêche la fermeture ino¬ pinée de la soupape de fonction. 11°) Dispositif selon les revendications 9 et 10 ca 30 ractérisé en ce que lorsque la température fusible prédé¬ terminée est atteinte, l'alliage eutectique passe de l'é¬ tat solide à l'état liquide (sans passer par l'état pâteux), sans perte de résistance mécanique, et le ressort de pous¬ sée (90) vient désaccoupler les deux parties soudées entre 35 elles avec l'alliage eutectique, éjecte la soupape, annihile m c r r rπ.
Description:
Thermostat de sécurité

L'invention concerne un dispositif à soupape(s) de sécurité, fusible, immergé, suppléant l'organe thermostat défaillant dans un moteur ou analogue, comprenant un élé¬ ment fusible sous forme de soudures en alliage eutectique à température prédéterminée, un ressort de maintient de sécurité, un ressort antagoniste de fermeture, un cava- lier extensible, un élément de corps, une soupape de fonc¬ tion, un cavalier de maintient, un élément thermo-sensible, une tige de poussée.

Dans le moteur ou analogue utilisant un réfrigérant liquide, des thermostats permettent la régulation de la température du moteur en modifiant le débit du liquide réfrigérant. De part leurs conceptions ils ferment le dé¬ bit du liquide réfrigérant lors d'une panne temporaire ou permanente de l'élément thermo-sensible. Cette fermeture du débit du liquide réfrigérant peut détériorer gravement tous les éléments constituant le moteur ou analogue, ain¬ si que les éléments constituant le circuit réfrigérant. On connaît déjà un appareil de sécurité correspon¬ dant au préambule de revendication 1, le Brevet TJ.S.A. 21+5 732. Cet appareil est inséré sur la soupape de fer- meture. Il est composé de plusieurs éléments qui sont : un ressort de plongée, de deux disques, de deux bras télescopiques et d'un fusible.

Cet appareil entraîne des inconvénients assez lourds de conséquences : Il est disposé sur la soupape d'ouver- ture, il offre une résistance au passage du liquide de refroidissement, en diminue le débit, qu'il soit en fonc¬ tion normale ou en fonction de sécurité.

Pour assurer la position de sécurité, la puissance du ressort d'ouverture de sécurité doit être supérieure à celle du ressort de fermeture. '

Ceci implique que pendant un fonctionnement normal (hors sécurité) du thermostat, une charge et un effort de cisaillement considérable sont exercés sur le fusible qui n'est pas en alliage eutectique. Ces contraintes diffici- les à supporter par un alliage fusible augmentent lors des élévations de température proches des températures de fu¬ sion. Ces températures d'approche du point de fusion di¬ minuent les résistances mécaniques du matériau fusible qui passe de l'état solide à l'état liquide en passant par l'état pâteux. Ces soudures fusible sont soumises à la déformation et à la rupture prématurée provoquant des dé- clanchements intempestifs, rendant difficile la précision de la température de déclanchement.

Il faut remarquer également, que lors d'une défail- lance temporaire de l'élément thermo-sensible, l'appareil de sécurité va se mettre en fonction. Suite à un refonc¬ tionnement de l'élément thermo-sensible, le disque supé¬ rieur de l'appareil de sécurité se trouve entraîné vers une position de fermeture diminuant ainsi le débit du li- quide réfrigérant. Cette incidence ne permet pas une ré¬ frigération correcte du moteur ou analogue.

On connaît également un dispositif fusible dans le brevet U.S.A. 1+5 668 qui décrit un dispositif de sécu- rite avec un bras principal articulé ou d'un rivet en al¬ liage fusible qui n'est pas eutectique. Il permet le dé¬ placement d'un mécanisme mis sous pression pour une posi¬ tion de sécurité. Les inconvénients sont une résistance mécanique du matériau fusible diminuée lors de l'éléva- tion de température proche des points' de fusion, et il exerce un effort important sur le mécanisme de sélection de passage de sécurité.

La présente invention a pour but de remédier à ces incanvénients. L'invention, telle qu'elle est caractéri- sée dans les revendications résout les problèmes de ré¬ sistances mécanique du matériau fusible, il supprime les

efforts, contraintes ou précontraintes sur les éléments en fonction. Il augmente la précision des températures de déclenchement de sécurité. Il annihile tous les efforts pouvant être transmis après une défaillance temporaire ou permanente de l'élément thermo-sensible.

Les avantages obtenus grâce à cette invention con¬ sistent essentiellement en ceci :

- que les organes de fixation (soudure) en eutectique ne passent pas par l'état pâteux et gardent leur résis¬ tance mécanique.

- que dans la 2éme réalisation, on supprime les char¬ ges sur les soudures.

- que l'on obtient, et ce dans les deux réalisations, une ouverture permanente de plein débit, quel que soit le type de deffaillance subit par le thermostat,

- que l'on obtient la neutralisation de l'élément thermo¬ sensible dans tous les cas de figures (deffaillance tempo¬ raire, permanente) après une position de sécurité et ce dans les deux réalisations.

L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'ai¬ de de dessins représentants seulement les modes d'exécution

- la figure 1 représente le thermostat en fonction de marche normaleconformément à la présente invention

- la figure 2 représente le thermostat en position de sécurité décrit conformément à la présente invention.

- la figure 3 représente le thermostat dans sa 2éme réa¬ lisation en position de fonction de marche normale décrit à la présente invention.

- la figure <+ représente le thermostat -dans sa 2éme réa¬ lisation conformément à la présente invention en position de sécurité.

Les figures représentent un thermostat comprenant le corps de thermostat (30), la soupape de fonction (Z+O),

- -

le ressort antagoniste de fermeture de la soupape (80), un cavalier extensible (70), des soudures fusible (20), un élément thermo-sensible (50) muni d'une tige de pous¬ sée (51) » un cavalier de maintient d'élément thermo-sensible (60), un ressort de poussée (90).

Conformément à la présente invention, le dispositif comporte figure 1 :

- un corps de thermostat (30), un cavalier extensible (70) qui comprime le ressort antagoniste de fermeture de soupape, qui inverse le dispositif de fermeture en dispo¬ sitif d'ouverture. En position de sécurité, le cavalier extensible libère le ressort antagoniste de fermeture, annihile tous les efforts de contraintes et de précon¬ traintes, neutralise l'élément thermo-sensible. Ce cavalier extensible étant pourvu de soudures fusible de sécurité (20) en alliage eutectique à température de fusion prédé¬ terminée, une soupape de fonction de fermeture (_l+0) vient se loger dans l'orifice du corps de thermostat, un ressort antagoniste de fermeture de soupape (80) en appui sur celle-ci, un cavalier de maintient de l'élément thermo¬ sensible (60) fixé sur le corps (30) il verrouille l'élé¬ ment thermo-sensible entre son logement et la soupape de fonction de fermeture, un élément thermo-sensible (50) muni d'une tige de poussée (5'). Cet élément réagit à la température, et la tige de poussée (51) vient ouvrir la soupape de fonction de fermeture (i+O) lors d'élévation de température normale prédéterminée. Lorsque la température diminue, la tige de poussée (51) se replace en position initiale à l'intérieur de l'élément thermo-sensible, sous la poussée du ressort antagoniste de fermeture (80) qui pousse la soupape de fonction de fermeture (ZO) en position fermée en butée sur le corps (30} un ressort de poussée de sécurité (90) fixé, soit sur l'élément thermo-sensible, soit sur le cavalier de maintient de l'élément thermo- sensible, il condamne toutes fermetures inopinées de la soupape de fermeture après une position de sécurité, et

maintient cette position de sécurité indéfiniment.

Lorsque la température fusible prédéterminée est at¬ teinte, les soudures de sécurité (20) en alliage eutecti- que passent de l'état solide à l'état liquide sans passer par l'état pâteux (ces soudures conservent leurs proprié¬ tés de résistance mécanique)libérant le cavalier exten¬ sible (70) avec précision, aidé par l'inversion du sens de la poussée du ressort antagoniste de fermeture (80), figure 2.

Le cavalier extensible (70) figure 2 libère le res¬ sort antagoniste de fermeture (80) et la soupape de fonc¬ tion de fermeture (40). Il neutralise les efforts, con¬ traintes et précontraintes de tous les éléments du dispo- sitif de fermeture. Il annihile les fonctions de l'élément thermo-sensible (50). Le ressort de poussée de maintient de sécurité (90) fixé : soit sur l'élément thermo-sensible, soit sur le cavalier de maintient d'élément thermo-sen¬ sible. Il maintient la soupape en position d'ouverture, condamne toutes les fermetures inopinées de la soupape de fonction durant toute la position de sécurité, qu'elle soit due à une deffaillance temporaire ou permanente. Le ressort de poussée de maintient de sécurité (90) permet la libre circulation du liquide dans le circuit réfrigé- rant d'un moteur ou analogue pendant une durée illimitée.

Dans une 2éme réalisation, la soupape de fonction ( 0) est annulaire, directement soudée sur l'élément thermo-sensible (50) qui la traverse. Elle est soudée avec un alliage eutectique fusible à température prédéterminée, figure 3. Lorsque cette température fusible prédéterminée est atteinte l'alliage eutectique passe de l'état solide à l'état liquide sans passer par l'état pâteux, sans perte de résistance mécanique. Un ressort de poussée (90) vient désaccoupler les deux parties soudées entre elles avec

- D -

l'alliage eutectique, éjecte la soupape, annihile les con¬ traintes et précontraintes du ressort antagoniste de fer¬ meture (80) . Ce désaccouplement de la soupape (1+0) et de l'élément thermo-sensible (50) rend toutes les fonctions de l'élément thermo-sensible nulles, Il est neutralisé. Cette éjection permet la libre circulation du liquide de refroidissement dans le circuit réfrigérant d'un moteur ou analogue, pendant une durée indéterminée, figure i.

La caractéristique dans cette 2éme réalisation est la position de la soudure eutectique. Cette position supprime tous les efforts de cisaillement sur la-dite soudure.