Brevet FR2176953A1 — publié le 19731102

la présente invention concerne un élément sanitaire tel qu'un robinet, ainsi qu'un procédé de fabrication et un appareil pour la mise en oeuvre du procédé. De façon plus particulière, l'invention concerne des robinets, des batteries de robinets, etc. les éléments sanitaires selon l'invention peuvent s'utiliser pour l'équipement sanitaire de cuisines, de salles de bain, etc. Toutefois, et quoique cela ne soit pas précisé de façon particulière, l'invention a des applications beaucoup plus diverses. Ct ainsi que l'invention peut s'utiliser pour des dispositifs tels que vannes industrielles de grandes dimensions, telles que des vannes pour le pétrole, le gaz naturel, etc.. l'élément caractéristique des éléments sanitaires existant dans le commerce est qu'il s'agit de produits moulés en coquille, en un métal insistant à la corrosion tel que du cuivre ou du laiton. Initialement, on a utilisé une coulée appelée "moulage brut en coquille", en tulisant des moules métalliques dont les creux et les canaux étaient réalisés par du sable, ou par le noyau ou analogue. En moyenne environ 25 % des produits coulés doivent être mis au rebut à cause de défauts de coulée tels que des orifices dans les conduites, des fissures et craquelures etc Une autre fraction de 25 % des produits coulés doivent subir un usinage giFss,$ a le bouchage par soudure des orifices des conduites.Puis, il est nécessaire d'usiner intérieurement les produits, en utilisant divers moyens pour réaliser les filets, les semelles etc.. Enfin, il est nécessaire de meuler la surface extérieure du produit coulé, de la polir et de la chromer. Ainsi la réalisation et la finition des garnitures de robinets sont de ce fait très onéreuses et demandent beaucoup de matière brute, chère, ainsi qu'un personnel très qualifié et des investissements en machines élevés. Jusqu'à présent, cependant, l'industrie n'a pas fait d'efforts pour trouver un autre procédé de fabrication permettant d'utiliser d'autres moyens que les procédés de fabrication classiques. la raison de cette situation est la très forte demande qutil faut satisfaire.Des robinets sanitaires tels que des vannes, des tuyaux à emboitement, des batteries de mélange pour cuisines et salles de bain, doivent être de construction robuste, présenter un aspect agré able, résister à la corrosion tant à l'extrieur qu 'à linté- rieur, ils doivent également résister à la chaleur et à la pression Au cours de ces dernières années, des essais ont été faits pour réaliser des vannes et des raccords, tels que des éléments sanitaires, en d 'autres produits et notamment avec des matières synthétiques et avant tout diverses matières plastiques. Or, jusqu'à présent, aucune tentative n'a donné de solution permettant de satisfaire aux -exigences relatives à de tels produits.Un inconvénient des matières synthétiques est que ces matières ne satisfont pas simultanément aux conditions de résistance mécanique, de résistance à la corrosion, et d'aspect extérieur. Une condition particulière posée à la matière est quelle puisse résister à l'effet combiné de la pression et de la chaleur. Or, des robinets à eau froide et eau chaude sous pression doivent satisfaire à de-te11es conditions. Dans le but de combiner les propriétés voulues des métaux et des matières plastiques, diverses tentatives ont été faites pour réaliser des appareillages sanitaires par la combinaison de ces deux types de matériaux. Néanmoins, jusqu'à présent, il n'a pas été possible de réaliser un appareil sanitaire satisfaisant à toutes les conditions énoncées ci-dessus et qui sont des conditions nécessaires pour de tels produits. La présente invention a essentiellement pour but de créer une vanne ou robinet ou plus géneralement un dispositif pour le passage d'un fluide. L'invention se propose également de créer un procédé et un appareillage pour fabriquer de tels produits. A cet effet, l'invention concerne un appareil sanitaire tel qu'unie vanne, un robinet ou analogue, caractérisé en ce qugil se compose de l'intérieur vers l'ex térieur, d'une unité de transfert de fluide, intérieure composée d'éléments tubulaires métalliques réunis,-réalisés en un élément métallique préfabriqué et formant une garniture revêtue exté rieurement d 'un corps monobloc résistant mécaniquement en matière synthétique ou en un produit à base de matière synthétique donnant à la garniture intérieure la résistance et la rigidité mécaniques nécessaires ainsi que la forme extérieure, et enfin une couche essentiellement régulière sur le côté extérieur de la masse de contour, cette couche de matière synthétique constituant le revêtement extérieur ou la gaine ayant les propriétés voulues de dureté, d'aspect etc.. Un appareil sanitaire selon l'invention comporte également de l'intérieur à ltextérieur, un corps lamellaire constitué de trois éléments bien définis à savoir l'organe intérieur de transfert de fluide (garniture de noyau) réalisé à l'aide d'éléments métalliques, une masse de contour, intermédiaire fixée sur cet organe. Cette masse de contour présente la résistance mécanique voulue, assure l'étanchéité et donne à l'appareil la forme extérieure voulue. Enfin, l'appareil comprend un troisième élément extérieur qui est une couche extérieure ou gaine en matière synthétique, donnant à l'appareil sa surface extérieure et son aspect présentable. On connais divers types de produits lamellaires en métal et en matière synthétique. Toutefois, ces produits ne peuvent s'utiliser dans des applications sanitaires. Il a été prouvé que par la combinaison adéquate et le choix de matériaux, la combinaison en trois phases indiquée ci-dessus permet de combiner les propriétés recherchées des métaux et des matières synthétiques. Suivant linvention, le procédé de fabrication d'un appareil sanitaire se caractérise en ce qui'on réalise en premier lieu une unité sanitaire prête à fonctionner, telle qu'un assemblage d'éléments métalliques de préférence des éléments tubulaires métalliques à paroi mince, que l'on réunit par pression, par brasage ou analogue, dans des corps filetés de façon complémentaire, on monte cette unité en tant que noyau de moulage dans un moule dont la surface de la cavité correspond au contour voulu de l'élément sanitaire, on remplit la cavité du moule d'une masse de contour entourant l'unité tgar- niture de noyau) et après un durcissement suffisant on enlève l'ensemble que l'on place dans un second moule ayant de préférence une surface très polie et dont le contour correspond essentiellement à celui du premier moule avec des distances extérieures quelque peu plus grandes, puis on effectue un second moulage sur la masse de contour pour former une couche donnant un aspect extérieur présentable en formant une gaine extérieure. Suivant un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention, on utilise une résine thernoplas- tique telle qu'une matière plastique ABS comme masse de contour et la couche extérieure est en une matière thermoplastique que l'on peut le cas échéant chromer, de façon que l'appareil présente un aspect final identique à celui d'un appareil métallique, chromé, Suivant une variante, on peut utiliser une matière synthétique qui présente elle-même un aspect attrayant et qui est suffisamment dure et résistante aux rayures et présente une couleur adéquate. On peut également utiliser d'autres matériaux comme masses de contour telles que des matières synthétiques thermodureissables renforcées ou non par des fibres de verre. On a constaté de façon surprenante que m8me si lton utilise un matériau identique ou similaire à la fois pour la masse de contour et pour la gaine extérieure, il h'y a aucun risque de rupture thermique, de glissement ou de craquelure, ni dans la masse de contour, ni dans la gaine. le fait que la gaine soit relativement mince et présente une épaisseur régulière. donne lieu à un faible retrait de moulage, à de faibles contraintes thermiques et favorise les bonnes propriétés du produit. Il est également à remarquer que la masse de contour donne à l'appareil sa rigidité et sa résistance. le procédé selon l'invention se compose ainsi de trois phases ce qui pourrait laisser croire qutil s'agit d'un procédé délicat à mettre en oeuvre. Or, contrairement aux techniques de fonderie, le procédé selon l'invention peut s'automatiser à l'aide de machines de fabrication modernes. La garniture de noyau peut être assemblée par exemple par brasage de façon plus ou moins automatique et sans intervention manuelle. La mise en place dela masse de contour et de la couche extérieure peuvent également se faire automatiquement, dans des machines à injecter, si bien que l'ensemble del'appareil sanitaire selon l'invention peut se faire complètement automatiquement sans travail manuel. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue de la garniture de noyau, montrant en coupe les détails des raccords - la figure 2a est une vue en plan dtune garniture de noyau telle que représentée à la figure 1, cette garniture étant logée dans la partie inférieure d'un moule en deux parties, pour le moulage du contour du dispositif - la figure 2b est une coupe verticale suivant le plan II-II de la figure 1, la partie supérieure ou extérieure du moule étant mise en place - la figure 3 représente l'élément muni de la masse constituant la forme - la figure 4 est une vue en plan de la garniture représentée à la figure 3 placée dans la partie inférieure du second moule - la figure 5 représente l'élément après l'application de la couche extérieure à l'aide du moule représenté à la figure 4 - la figure 6 est une vue de 11 élément terminé, obtenu, la partie gauche étant coupée pour montrer la constitution lamellaire. La figure 1 représente un dispositif intitulé "garniture de noyau" 5, pr & à être utilisé. Ce dispositif 5 comporte un robinet pour l'eau chaude et un robinet pour l'eau froide. A la figure 1, les références 2, 4 et 6 se rapportent respectivement à trois éléments tubulaires en cuivre relativement minces, qui sont montés dans des corps 8, 10, 12 par exemple par brasage. Les corps 10 et 12 constituent les corps des robinets recevant des boisseaux non représentés, que l'on commande à l'aide des boutons 18 et 20. Le corps d'un robinet comporte une entrée pour l'eau chaude ou l'eau froide comme représenté dans le mode de réalisation. le corps est fermé par un capuchon fileté 14, 16. Les éléments tubulaires 2, 4, 6 sont représentés en détail dans les détails vus en coupe A et B. Ces éléments tubulaires sont logés dans des cavités respectives et sont brasés à la périphérie dans la zone 22 aux corps 8, 10, 12 et 15. le corps 15 constitue la sortie du mélangeur. A la suite de cela, cette garniture de noyau subit un contrôle (contrele d'étanchéité des soudures). Puis on enlève les robinets ainsi que les boutons 19, 20 et les capuchons 14 et 16. la garniture de noyau est prête pour entre placée dans un premier moule. Les fifres 2a et 2b repreentent le posi tionnement de la garniture de noyau ainsi que sa fixation dans le premier moule. Comme cela ressort de la figure 2b qui est une vue en coupe le long du plan II-II de la figure 2a, le premier moule 26 se compose dune moitié supérieure et d'une moitié inférieure 27a, 27b qui sont portées entre deux plaques d'appui 29 et 30 faisant partie d'une machine à moulerpar extrusion de la matière synthétique, non représentée. les deux moitiés de l'outil sont représentées en position assemblée. Elles forment une cavité 28 qui se remplit par un passage d'alimentation 31 à travers une zone d'accès 31a de la plaque de pression 29 que l'on relie à'une buse d'injection non représentée, de la machine à extruder. Pour placer et fixer la garniture de noyau 5 dans la cavité 28 de l'outil, celui-ci comporte en plus de la cavité 28, des perçages cylindriques 32, 34 et 35 comme représenté à la figure 2a pour la mise en place des tiges de fixation et d'étanchéité complémentaires 36, 37, 38 et 39. les tiges formant bouchons sont placées par groupe de deux dans les orifices 40, 41, 42 et 43 des corps 10 et 12 de la garniture de noyau. Comme cela ressort en outre de la figure 2b, la sortie 15 de la garniture de cette batterie de mélangeur comporte de la m8me façon des bouchons de fixation et d'étanchéité 45 qui sont maintenus dans des perçages complémentaires 47 et 49 respectifs par l'intermédiaire de la seconde moitié 27a du moule et de la plaque de pression 29. En pratique, pour une fabrication, tous les bouchons d'étancéhité 36, 37, 38, 39 et 45 ont des extrémités filetées de façon à permettre leur vissage dans les orifices filetés des garnitures de noyau. Ia garniture de noyau ainsi que la totalité ou une partie des bouchons se placent et se fixent dans la moitié du moule par exemple la moitié 27a. Puis on place la seconde moitié 27b en fermant le moule. Enfin, on place les bouchons de fixation et d'étanchéité 45 comme représenté à la figure 2b en les vissant dans la sortie 15b pour obtenir la mise en place définitive de la garniture de noyau dans le moule. Comme cela ressort clairement dans cette position, la garniture de noyau constitue le noyau proprement dit dans la cavité 28 du moule. Si la machine à mouler par extrusion est une machine à haute pression, il est préférable de remplir les éléments tubulaires à paroi mince de la garniture, d'un fluide non compressible, avant d'effectuer le moulage. Comme fluide non compressible, on peut utiliser du sable, de l'huile ou analogues.La partie restant ouverte dans la cavité de moulage se remplit alors au cours de cette première phase de moulage, par une masse de contour, injectée, en matière de moulage, passant par le passage 31. Le dispositif qui a été revêtu d'une masse de contour dans le moule 26 est représenté à la figure 3. Ce dispositif lorsqu'il est de nouveau garni des robinets et des boutons 18, 20 etc.. peut non seulement fonctionner, mais il peut même s'utiliser puisque la garniture de noyau à paroi mince, intérieure, 5 est munie d'une masse de contour 50, étanche à lteau et résistant mécaniquement aux pressions. Cette masse 50 entoure tous les éléments tubulaires et les éléments de garniture y compris les joints entre ces éléments. Cependant, il est à remarquer comme cela ressort de la vue en coupe détaillée 3b, que la masse de contour ne recouvre pas nécessairement tous les corps de robinet 10 et 12. Les faces latérales de ces corps 10, 12 doivent être dégagées pour donner accès aux orifices ainsi que pour constituer des éléments réguliers, que l'on peut usiner à la préfabrication. La masse de contour 50 donne au dispositif les propriétés d'isolation voulues et constitue en outre un moyen de sécurité pour les fuites, si le joint soudé ou brasé entre les parties métalliques n'est pas suffisamment résistant à la pression, dans le cas d'eau chaude sous pression. En fait, il n'est pas nécessaire d'utiliser des joints soudés ou brasés entre les parties métalliques et ceux-ci peuvent uniquement être réunis par pression, dans la mesure où la masse de contour constitue un joint suffisant pour l'étanchéité à l'eau. Selon l'invention, on met le dispositif selon 18 figure 3 dans un second moule 60 représenté à la figure 4. Abstraction faite de la cavité de moulage, ce second moule est de préférence identique au premier moule 26. Avant la mise en place du dispositif dans ce moule, on garnit de nouveau les robinets, les orifices d'accès, etc d'un jeu de bouchons de fixation et d'étanchéité, de la même façon que ce qui a été fait suivant les figures 2a et 2b. On peut avan tageusement utiliser les mêmes bouchons et en fait, il est inutile de les enlever de la garniture de noyau après la mise en place de la masse de contour, dans le premier moule. 'a cavité 62: du moule 60 a une forme et des dimensions correspondant généralement à la forme et aux dimensions de la cavité 28 du premier moule 26 tout en étant légèrement plus grands de façon à laisser extérieurement, entre la masse de contour 50 et la surface 64 du moule, un certain jeu, uniforme et continu dont la dimension dépend essentiellement des caractéristiques de la couche extérieure-que l'on veut fixer sur la masse de contour, dans ce second moule. Dans le mode de réalisation représenté, selon l'invention, on suppose que-la masse de contour sera garnie d'une couche extérieure 70 à base d'une matière synthétique telle qu'une matière ABS. La surface du moule a de preférence un poli de qualité miroir, permettant en moulant une matière synthétique ABS, d'obtenir sans difficulté particulière une surface polie de qualité miroir, pour la surface extérieure du produit final. La surface de moulage 64 du second outil de moulage doit entourer complètement les corps 10 et 12 des robinets? par une épaisseur pratiquement totale, comme représenté par la référence 66 de façon que les corps des robinets soient noyés dans la couche de matière synthétique de préfé- rence avec une mince couche intérieure sur la masse de contour pour obtenir une adhérence suffisante entre les éléments. Du point de vue du rétrécissement, des contraintes thermiques etc,. il est avantageux que la mince couche entourant la masse de contour, entoure également les corps 10 et 12 des robinets. Selon la figure 2a, on a représenté un faible jeu 11 entre le corps 10 du robinet et la surface de moulage pour par ettre la pénétration dela masse de contour. La cavité ouverte ou espace 62 restant dans le second moule se remplit alors de la couche extérieure en matière synthétique ABS. Dn sort alors de ce second moule, l'élément qui est pratiquement terminé, dans ce second moule 620 Ce dispositif présente l'aspect représenté à la figure 5. La masse de contour 50 est complètement cachée par la couche extérieure 70 qui, comme indiqué, peut être une matière synthétique ABS. Pour les corps de robinets 10 et 12 et l'orifice de sortie 15, seuls les orifices filetés restent visibles. l'éléments est terminé. On le munit des robinets, & pttChées etc.. le mode de réalisation selon l'invention d'une batterie de mélange, est représenté à la figure 6. Ia partie gauche de la figure 6 est une vue en coupe montrant la structure du dispositif. Ce dispositif comprend comme représenté à cette figure 6, une garniture de noyau, intérieure 5, une masse de contour 50 et une couche extérieure 70. les éléments de tube et les corps de robinets qui constituent la garniture de noyau, c'est-à-dire les éléments de tube 2, 4, 6 représentés à la figure 1, peuvent être constitués par des éléments de tube à paroi mince en laiton ou en cuivre. Les essais ont montré que l'on obtenait des résultats parfaitement satisfaisants dans ce cas. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on n'utilise pas des éléments de tube classiques à surface extérieure lisse, mais des tubes à gorges ou à rainures longitudinales. A l'aide de tels modes de réalisation de tubes, on obtient un moulage plus solide et un meilleur accrochage entre l'extérieur du tube et la masse de contour.Des essais ont montré que les différences entre les coefficiants de dilatation des deux matériaux peuvent alors s'absorber par le fléchissement du matériau sans détruire la liaison mutuelle. Un autre avantage de l'utilisation de tubes à gorges ou à rainures est que cela facilite les réglages dans le cas de distances calibrées entre les orifices, au cours de la fixation de la garniture de noyau dans le premier moule. Un autre avantage de ces tubes à rainures ou à gorges est qu'ils présentent une résistance élastique plus grande pour absorber la pression radiale dirigée vers l'intérieur, lorsqu'on applique de la masse de contour dans le premier noule sur la garniture de noyau. Enfin, il faut remarquer qu'avec la mise en place de la masse de contour en matière synthétique ABS les concentrations relativement grandes et variables de produits, qui existent obligatoirement, présentent un certain risque de formation de crevasses ou de fissures. De telles erreurs peuvent cependant être supprimées Efficacement en supprimant lors du mélange, lDagent de soufflage des matières synthétiques avant le moulage. En outre, il faut remarquer que la masse de contour n'est pas nécessairement composée de matière réellement solide, car il peut stagir d'une matière synthétique expansée, dure et rigide, relativement compacte, dans la mesure où ce matériau présente une résistance suffisante, est étanche à l'eau et peut recevoir une couche de revêtement extérieure. Cependant des essais très poussés ont montré quten utilisant deux couches ou parties de matière synthétique comme revêtement de garniture de noyau, il est possible de réaliser des éléments sanitaires de première qualité, pouvant résister au passage d'eau chaude et d'eau froide sous pression, alternant rapidement. Une raison de cette réus-site est que la couche extérieure, quoique intimement liée à la masse de cohtour, constitue une gaine pour la masse de contour qui se trouve à l'intérieur. Cette gaine enserre et limite les contraintes thermiques dans la garniture de noyau et dans la masse de contour. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Elément sanitaire tel que robinet ou analogue caractérisé en ce qu'il se compose de l'intérieur vers l'extérieur, d'une unité de transfert de fluide, intérieur, composée d'éléments tubulaires métalliques réunis, réalisés en un élément métallique préfabriqué et formant une garniture revêtue extérieurement d'un corps monobloc résistant mécaniquement, en matière synthétique ou en un produit à base de matière synthétique donnant à la garniture intérieure la résistance et la rigidité mécaniques nécessaires ainsi que la forme extérieure, et enfin une couche essentiellement régulière sur le côté extérieur de la masse de contour, cette couche de matière synthétique constituant le revêtement extérieur ou la gaine ayant les propriétés voulues de dureté, d'aspect, etc.. 20) Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des éléments constitue l'élément de tube à paroi mince allant d'un corps à un autre de la garniture. 30) Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments tubulaires sont des tubes à paroi mince, ondulée, en laiton ou cuivre. 40) Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments tubulaires métalliques et les corps métallIques sont réunis par soudure ou brasure. 50) Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments tubulaires métalliques et les corps métalliques sont réunis sous pression pour former l'unité de transfert de fluide, intérieure. 60) Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse de contour est réalisée en une matière synthétique cellulaire ou une matière à cellule fermée, résistante mécaniquement et étanche à l'eau. 70) Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine extérieure est en une matière synthétique très dure pour former sur le dispositif, une surface extérieure résistant aux rayures. 8 ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la gaine extérieure est chromée. 90) Procédé de fabrication d'un élément sanitaire tel qu'un robinet, procédé caractérisé en ce quton réalise en premier lieu une unité sanitaire prête à fonctionner, telle qu'un assemblage d'éléments métalliques de préférence des éléments tubulaires métalliques à paroi mince, que l'on réunit par pression, par brasage ou analogue, dans des corps filetés de façon complémentaire, on monte cette unité en tant que noyau de moulage dans un moule dont la surface de la cavité correspond au contour voulu de l'élément sanitaire, on remplit la cavité du moule d'une masse de contour entourant l'unité (garniture de noyau) et après un durcissement suffisant on enlève l'ensemble que l'on place dans un second moule ayant de préférence une surface très polie et dont le contour correspond essentiellement à celui du premier moule avec des distances extérieures quelque peu plus grandes, puis on effectue un second moulage sur la masse de contour pour former une couche donnant un aspect extérieure présentable en formant une gaine extérieure. 100) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu l'unité destinée à permettre le passage intérieur d'un fluide, est intérieurement complètement remplie d'un fluide incompressible, avant le premier moulage. 110) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il se compose de deux moules, à savoir : un premier moule ayant une cavité fermée dans laquelle on fixe 1 !unité constituant le noyau de moulage ainsi qu'un second moule ayant une surface de moulage dont la forme et la dimension correspondent- à celles du premier moule, la dimension étant toutefois légèrement plus grande que celle du premier moule pour laisser un jeu continu, régulier, le second moule servant à réaliser un revêtement de matière synthétique sur la surface extérieure du corps de contour fixée sur l'unité dans le premier moule. 120) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moules comportent des cavités de support et des perçages destinés à constituer des supports pour lknité-au cours du premier et du second moulages. 130) Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les supports sont des entretoises fixées dans les orifices de l'élément à réaliser.