Brevet FR2250867A1 — publié le 19750606

La presente invention concerne les robinets à flotteur utilisés pour le remplissage automatique des chasses d'eau. Les robinets à flotteur sont trous généralement du type dans lequel la communication entre une admission d'eau sous pression et une chambre de sortie pourvue d'un passage d'évacu tion débouchant dans ltintérieur de la chasse est contrôlée par un élément d'obturation mobile commande' par un flotteur en fonction du niveau de l'eau dans la chasse. Ces robinets présentent l'in- convenaient d'être bruyants. De plus, l'opération du remplissage est relativement longue, compte tenu du fait que la montée du niveau de l'eau s'accompagne d'une fermeture progressive du robinet et ainsi d'un ralentissement du debit d'eau d'emplissage. L'objet essentiel de l'invention est de proposer un robinet à flotteur permettant de remplir rapidement et silencieusement le réservoir de chasse. A cette in, le robinet selon lJinvention est caractérisé en ce qutil comporte un élément d'étranglement mobile qui, chargé par un ressort, coopère avec un orifice formé dans ledit passage d'évacuation de maniere à introduire dans ce dernier une perte de charge capable, lors du remplissage de la chasse, d'engendrer dans la chambre de sortie une contre-pression susceptible d'éviter l'apparition de phénomènes de cavitation au droit de 1' élément d'obturation. L'élimination, tout au moins dans la gamme des pressions d'alimentation habituelles,d'une possibilité de cavitation dans le robinet permet de rendre silencieux le fonctionnement de ce dernier, les bruits trouvant, on le sait, leur principale origine dans l'apparition de phénomènes de cavitation résultant eux-mêmes de vitesses d'écoulement locales excessives au sein du robinet. Selon une disposition particulière avantageuse,complémentaire à la précédente, on met à profit la contre-pression ainsi créee dans la chambre de sortie pour retarder au maximum le déplacement dans le sens de la fermeture de ltélément d'obturation. Plus précisément, ce dernier est à cette fin actionné par un élément de piston soumis aux effets antagonistes de la contre- pre s sion régnant dans la chambre de sortie et de la force de commande engendrée par la poussée de l'eau sur le flotteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins ci-annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels la Fig. 1 est une vue en coupe d'un robinet à flotteur selon l'invention, la Fig. 2 est une vue on élévation avec arrachement partiel du robinet de la Fig. 1, et, la Fig. 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III-III de la Fig. 2. Sur les figures, la référence 10 désigne globalement un robinet du type général dit à flotteur, destiné à équiper une chasse d'eau pour en contrôler automatiquement le remplissage. Le robinet 10 se compose essentiellement d'un corps 12 réalisé par exemple en matière plastique et dans lequel sont formés un passage d'entrée 14, conçu pour être relié de manière étanche à une conduite dtadmission d'eau sous pression (non représenté), et un passage de sortie 16 formé par une collerette cylindrique 18-venue de moulage avec le corps 12. Le passage d'entrée 14 se prolonge dans L'intérieur du corps 12 par une partie tronconique 20 qui débouche en 21 dans une chambre annulaire 22 formée à l'intérieur du corps 12. Le débouché 21 du passage 14 est contrôlé par un élément d'obturation mobile 24 tel qu'un clapet, réalisé en matière élastomère. Le clapet 24 est rendu solidaire,par collage par exemple, d'un élément de piston 26 monté coulissant de manière étanche dans un alésage 28 formé dans un bouchon 30. Ce dernier est maintenu en butée étanche par l'intermédiaire d'une bague filetée intérieurement 32, sur les bords d'une extrémité ouverte 34 prévue dans le corps 12 à l'opposé du passage 14. Pour des raisons qui apparaitront plus loin, il faut remarquer que la section efficace de l'élément de piston 26 qui est soumise à la pression du fluide dans la chambre interne 22 est très supérieure à la section efficace du clapet 24 et que la course utile de cet élément de piston 26 est relativement faible et limitée, en fait, comme représenté à la Fig. 1 à la distance "d" séparant cet élément 26 du bouchon 30.L'élément de piston 26 est pourvu d'une tige de commande 36 qui traverse une ouverture axiale 38 du bouchon 30 et qui est filetée à son extrémité libre pour recevoir de manière réglable une pièce de butée telle qu'un écrou 40. La position de l'ensemble d'obturation défini par le clapet 24, l'élément de piston 26 et le. pièce de butée 40 est commandée par un flotteur 42 par l'intermédiaire d'un levier coudé 44 monté pivotant en 46 sur dieux pattes en vis à vis 48 prévues sur le bouchon 30.Les deux extrémités 50 et 52 du levier 44 sont rendues solidaires respectivement de la pièce de butée 40 et du flotteur 42 ; dans ltexemple représenté, l'extrémité 50 est constituée d'une rotule convenablement disposée entre deux surfaces annulaires en regard 54 ménagées sur la pièce 40 et l'ex- trémité 52 est fixée au flotteur 42 par ltintermédiaire d'un tube rigide 55. La collerette. 18 est reliée à un tube souple d'évacuation 56 débouchant dans l'intérieur de la chasse, par l'intermédiaire d'un raccord tubulaire 58 dont l'extrémité supérieure 60 de forme cylindrique est emmanchée à force de façon étanche sur la collerette 18 et dont l'extrémité inférieure 62 en forme de gradin est reliée de façon étanche au tube d'évacuation 56 et est pourvue intérieurement d'un croisillon 64.Dans l t intérieur du raccord 58 est disposé un élément d'étranglement mobile 66 qui peut être formé, comme dans l'exemple représenté à la Fig. 1, par un manchon cylindrique pourvu sur sa surface externe d'un certain nombre de gorges longitudinales 68 à profil incliné sur l'axe de l'élément 66. Le manchon d'étranglement 66 est monté coulissant dans le passage cylindrique 16 de la collerette 18 pour coopérer avec Orifice inférieur 70 de ce passage et est sollicité vers le haut, si l'on considère la Fig. t, c'est à dire dans le sens correspondant à l'étranglement maximum de l'orifice 70, par un léger ressort de compression 72 disposé entre le manchon 66 et le croisillon 64. Le manchon 66 comporte de plus un prolongement axial cylindrique 74 destiné, en venant en appui sur le croisillon 64, comme expliqué ci-après, à limiter le déplacement relatif dru manchon d'étranglement 66 par rapport à l'orifice 70 du passage 16, de manière à limiter ainsi à une valeur maximum la section de passage susceptible d'être offerte au fluide entre le passage 16 et le tube 56. Comme représenté à la Fig. 2, la chambre interne 22 du corps 12 est par ailleurs reliée à l'extérieur par l'intermé diaire d'un passage 76.controlé par un obturateur anti-retour appropria 78 susceptible de s'opposer a la sortie vers l'exté- rieurpar le passage 76, du fluide contenu dans la cliainbre 22. Dans la disposition représentée, ltobturateur anti-retour 78 est constitue d'une languette élastique 80 apte à coopérer avec l'orifice central 82 d'un chapeau 84 emmanché à force de façon étanche sur la collerette 86 définissant le passage 76 du corps 12, avec interposition de la base de la languette 80. En cas de coupure d'eau et dtaspiration par le passage î4, l'admission d'air dans la chambre 22 par le passage 76, à la suite de l1ou- verture de l'obturateur 78, évite l'apiration parle tube 56 de l'eau déjà contenue dans la chasse (siphonnage). En fonctionnement normal, l'obturateur 78 prévient tout débit de fuite au travers du passage 76 vers la chasse et évite ainsi un ruissele- ment désagréable.Par ailleurs, il permet à l'élément d'étranglement 66 de jouer pleinement son rôle. Comme représenté sur la Fig. 2, le passage d'admission 14 peut être pourvu d'une prise de pression 88 destinée à l'alimentation, par exemple, d'un système assisté (non représenté) pour la commande de la vidange de la chasse. Le fonctionnement du robinet décrit ci-dessus est le suivant Lorsque a chasse d'eau (non représentée) qu'il équipe est vide, le flotteur 42 est sollicité par son propre poids vers le bas et commande par l'intermédiaire du levier 44 l'ouverture du clapet 24. L'eau sous pression fournie au passage 14 envahit la chambre 22 et gagne le passage de sortie 16. Sous l'action de la pression, l'élément d'étranglement 66 es.t déplacé vers le bas à l'encontre de la force du ressort 72 et l'eau gagne alors le tube d'évacuation 56 et l'intérieur de la chasse. De par son tarage, l'élément 66 établit, en coopération avec l'orifice 70 du passage 16, une contre-pression dans la chambre 22. Cette contre-pression a essentiellement pour effet, pour une pression d'admission donnée, de diminuer la chute de pression au droit de l'orifice 21 de manière à éviter l'apparition de phénomènes de cavitation et de vitesses d'écoulement excessives immédiatement à la sortie de cet orifice. On s'assure ainsi d'un fonctionnement silencieux du robinet au moins au niveau de la commande principale d'obturation 21-24. Un autre effet également de la contre-pression ainsi .établie dans la chambre 22, est de retarder au maximum le mouve- ment de fermeture de 11 obturateur 24 lors de la montée de l'eau dans la chasse, compte tenu de la force de pression retardatrice qu'elle engendre sur la section relativement importante de l'é- lément de piston 26. Le clapet 24 ntest en effet commandé dans sa position de fermeture que lorsque la poussée exercé.e par l'eau sur le flotteur-42 (que l'on peut considérer alors comme pratiquement fixe) devient suffisante pour vaincre la force de la contre-pression sur l'élément 26.Avec une telle commande "en force" du clapet 24, on conçoit que sa fermeture est obtenue rapidement par une augmentation de niveau minime. Le rôle principal de l'élément d'étranglement est de maintenir une certaine contre-pression minimum aux faibles et très faibles valeurs (1 à 3 bars par exemple) de la pression d'alimentation, de manière à permettre notamment une fermeture rapide de l'obturateur comme expliqué ci-dessus, tout en assurant cependant que la perte de charge qu'il engendre aux valeurs plus élevées (5 à 6 bars par exempLe) de-la pression d'admission sera suffisante pour éviter l'apparition de phénomènes de cavitation au droit-de l'obturateur 24 mais limitée toutefois à une valeur maximum pour que ces mêmes phénomènes de cavitation ntapparais- sent pas au droit de l'élément d'étranglement lui-meme. Pour les faibles pressions d'admission, ltélément 66 est maintenu dans une position intermédiaire telle que la contrepression équilibre la force du ressort 72, pour le débit d'eau qui traverse alors le robinet et qui est déterminé par la posi tion de l'obturateur 24 par rapport à l'orifice 21. Pour des pressions d'admission plus importantes, l'élé- ment 66 vient en butée sur le croisillon 64 et la section de pas sage offerte au fluide devient constante et égale à une valeur maximum. Cette dernière est judicieusement choisie pour éviter l'apparition de conditions de cavitation tant au droit de l'ori fice 21-24 qu'au droit de l'étranglement 66-70. On peut aussi sinaler que la forme en coniques" des gorges GEi permet cltéviter une vibration de l'élé- ment 66 lors du remplissage. De plus, la mobilité de l'élément 66 par rapport à l'orifice 70 définit un auto-nettoyage de la perte de charge par lui introduite pour les différentes saletés qui seraient susceptibles de ltengorger. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et que de nombreuses modifications, concernant notamment le forme particulière de l'élément d'étranglement 66 et le tarage du ressort 72, la réalisation particulière de la liaison entre le flotteur 42 et l'élément de piston 26 et la réalisation de l'obturateur anti-retour 78, etc... peuvent etre apportées sans sortir du cadre de la présente demande, REVLNDICATI ONS 1 - Robinet à flotteur pour chasse d'eau du type dans-lequel la communication entre une admission d'eau sous pression et une chambre de sortie pourvue d'un passage d'évacuation débouchant dans l'intérieur de la chasse est contrée par un élément d'obturation mobile commandé par un flotteur en fonction du niveau de l'eau dans la chasse, caractérisé en ce qu'il comporte un élément d'étranglement mobile qui, chargé par un ressort, coopère avec un orifice formé dans ledit passage d'évacuation de manière à introduire dans ce dernier une perte de charge capable, lors du remplissage de la chasse, d'engendrer dans la chambre de sortie une contre-pression susceptible éviter l'apparition de phénomènes de cavitation au droit de l'élément d'obturation. 2. - Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étranglement est constitué d'un manchon cylindrique monté coulissant dans ledit orifice et pourvu sur sa surface externe d t au moins une gorge s'étendant le long de llaxe du manchon. 3. - Robinet selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section droite de la ou des gorges varie par valeurs décrois- santes dans le sens du déplacement du manchon. 4. - Robinet selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une butée est prévue dans le passage d'évacuation pour limiter le déplacement de ltélément d'étranglement dans le sens correspondant à l'ouverture de l'orifice avec lequel il coopère. 5. - Robinet selon Itune des revendications 1 à 4, caractérise en ce que l'élément d'obturation est actionné par un élément de piston soumis aux effets antagonistes de la contre-pression règnant dans la chambre de sortie et de la force de commande engendrée par la poussée de l'eau sur le flotteur. 6. - RObinet selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre de sortie est pourvue d'un orifice de mise en communication avec l'atmosphère qui est équipé d'un obturateur anti-retour s'opposant à la sortie par cet orifice de l'eau contenue dans la chambre.