Brevet FR2283372A1 — publié le 19760326

La présente invention concerne un robinet destiné au mélange de fluides et plus particulièrement w robinet mélan- geur destiné à distribuer de l'eau chaude et de l'eau freide. Le robinet mélangeur de l'inventien comprend un corps contenant une chambre cylindrique délimitée par un uriace. Plusieurs orifices d'entrée relient d source. de fiuide dif- férentes å la chambre et au moins un orifice de sole permet l'évacuation du fluide de celle-ci. Un organe du robinet, disposé à l'intérieur de la chambre, comprend un élément de fermeture et un élément ae commande du mélange disposés coaxiale- ment par rapport à l'axe ae révolu-tion de la chambre. Les éIh- ments sont mobiles ensemble, axialement par rapport a la cham- bre et ils peuvent prendre une position d'ouverture ou de fermeture et ils peuvent prendre une position d'ouverture ou de fermeture du robinet.Dans cette dernière, l'élément de fermeture obture les orifices d'entrée de la chambre. L'élément de commande du mélange peut également pivoter auteur d la chambre afin de faire varier les surfaces d'ouverture relatives des orifices d'entrée lorsque ceux-ci ne sont pas en position de fermeture du robinet. Le déplacement axial et le pivotement des éléments commandent le choix, le mélange et le volume des fluides introduits dans le robinet. Un seul dispositif de commande relie au robinet commande le déplacement axial et le pivotement de ses éléments. L'invention sera décrite plus en détail cri regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une coupe 'ongitudinale d'un premier mode de réalisation du robinet mélangeur de l'invention les figures 2 et 3 sont des coupes du robinet mélangeur suivant les lignes II-II et III-III de la figure 1 la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 1 deux second mode de réalisation de l'invention la figure 5 est une coupe transversale du second mode de réalisation du robinet, suivant la ligne V-V de la fiure4;; la figure 6 est une vue, suivant la ligne V-V de la figure 4, d'une partie du robinet à une échelle agrandie la figure 7 est une élévation d'une partie d'un quatrième mode de réalisation de l'invention la figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de ia figure 7 la figure 9 est une coupe longitudinale d'un quatrième mode de réalisation de l'invention ; et les figures 10 et Il sont des coupes suivant les lignes X-X et XI-XI de la figure 9. Un premier mode de réalisation du robinet mélangeur selon l'invention, représenté sur les figures 1 à 3, comprend un corps i contenant une chambre cylindrique 2. Des orifices d'entrée 3, 4 de la chambre l'alimentent en eau chaude et eau froide. La chambre comprend également un orifice de sortie 5 permettant le refoulement d'eau froide, d'eau chaude ou d'eau mélangée. Comme on le voit sur les figures, les orifices d'entrée sont alignés diamétralement l'un sur l'autre et l'orifice de sortie eWest espacé axialement, le long de la chambre. Une noix 6 est disposée à l'intérieur de la chambre 2. Elle comprend un élément 7 de commande du mélange et un élément de fermeture 8, disposé coaxialement à la chambre par rapport à l'élément 7. Un dispositif de commande unique comprend une broche 9 passant coaxialement par les éléments 7 et 8 et par un chapeau de fermeture 10 qui obture l'extrémité supérieure de la chambre 2. Le sommet de la broche est destiné au montage d'une poignée de commande (non représentée). L'élément 7 de commande du mélange est fixé à la broche 9 par ajustage à la presse, par collage ou par tout autre procédé, de manière qu'il occupe toujours une position déterminée sur la broche. Celle-ci peut tourner cependant dans l'élément de fermeture 8.Ce dernier est fixé à la broche par une rondelle il qui porte contre l'extrémité inférieure de l'élément et par une bague à déclic 12 qui maintient la rondelle en place contre l'élément 7. La broche 9 est rotative dans la chambre et elle est également mobile axialement. En conséquence, l'élément de com mande du mélange peut également être déplacé dans ces deux directions par la broche. Un déplacement axial de la broche provoque également un déplacement axial de l'élément de fermeture 8. Cependant, l'élément 8 ne peut tourner du fait d'une goupille 13 pénétrant dans la chambre et fixée au corps 1. La goupille est engagée dans une fente 14 disposée axialement le long de la surface périphérique de l'élément 8. En conséquence, lorsque la broche 9 tourne l'élément 8 reste immobile. L'élément de fermeture 8 comprend deux joints d'étanchéité élastiques 15 et 16 qui obturent les orifices d'entrée lorsque l'élément de fermeture occupe sa position haute qu'on voit sur la figure I. Les joints sont tubulaires et ils sont logés dans deux évidements cylindriques 17, 18 de l'élément 8. Ils sont en contact d'étanchéité glissant avec la surface cylindrique du corps contenant la chambre 2. Chaque joint est monté par un ajustage d'étanchéité glissant dans son évidement correspondant et il comprend une ouverture 19 qui, lorsqu'elle est alignée sur un orifice d'entrée correspondant 3 ou 4, permet à la pression de l'eau de s'exercer sur l'extrémité intérieure du joint de façon à pousser son extrémité extérieure contre la partie de la surface cylindrique qui entoure immédiatement l'orifice d'entrée. Ce déséquilibre hydraulique est dfl au fait que. le joint est ajusté à la presse contre la surface cylindrique de la chambre de manière que l'eau sous pression ne puisse atteindre l'extrémité extérieure du joint mais puisse accéder à son extrémité intérieure. Chaque joint est légè- rement comprimé longitudinalement de manière que l'élasticité de sa-matière maintienne toujours son extrémité extérieure contre la surface cylindrique de la chambre. En variante, des ressorts peuvent être montés dans chaque évidement 17, 18 afin de pousser les joints contre la surface cylindrique de la chambre 2. L'élément de commande 7 du mélange est essentiellement un segment de cylindre. Lorsqu'il est descendu dans la cham- bre 2, il est aligné progressivement sur les orifices d'entrée 3 et 4. Il peut être tourné d açon à ouvrir les deux orifices d'entrée du degré relatif voulu permettant de régler la température du fluide sortant. Inversement, il est possible de faire varier le volume du fluide refoulé par un réglage de la position axiale de la noix, sans modification de la température car les joints 15, 16 peuvent recouvrir les orifices d'entrée de la façon voulue lorsque la noix est disposée à n'importe quelle position intermédiaire en-tre ses positions limites supérieure et inférieure.Le robinet peut etre fermé complète- ment 'a n'importe quelle position angulaire de l'élément de commande du mélange par un déplacement axial de la broche jus qutà sa position supérieure extrême, représentée sur la figure 1, dans laquelle la noix est en position de fermeture et les joints 15, 16 obturent les orifices d'entrée 3 et 4. Il convient d'observer que la noix ntest pas équilibrée hydraullquement lorsqu'elle est en position d'ouverture, car ses surfaces opposées sur lesquelles s'exerce la pression de l'eau à l'intérieur de la chambre ont des surfaces différentes et produisent en conséquence une force nette qui a tendance à déplacer la noix vers le haut. La pression régnant dans la chambre 2 varie, de la pression atmosphérique lorsque le robinet est fermé 'a une pression maximale, à me sure que le robinet est ouvert progressivement. Cette pression équivaut à la chute de pression entre la chambre et l'orifice dc sortie 5. Dans des robinets de distribution d'eau,cette pression est relativement faible et à condition que la différence entre les deux surfaces transversales opposées soit relativement peu éle uvée, la force nette- axiale qui a tendance à déplacer la noix axialement n'est pas suffisante pour prédominer la force due à la friction entre les joints 15, 16 et la surface de la chambre 2. Ce serrage par friction est également accru par une bague torique 20 disposée à l'intérieur du chapeau 10 et portant hermétiquement contre la broche 9. La bague d'étanchéité 21 isole aussi hermétiquement le chapeau du corps 1. En fait la différence entre les surfaces transversa- les opposées est proche de la surface en section droite de la broche 9. Si l'on maintient le diamètre de celle-ci à une va leur aussi faible que possible (par exemple de l'ordre de 6 mm) il est tout à fait possible de réaliser un agencement qui a l'davantage d'hêtre moins compliqué et moins coûteux qu'un agencement équilibré. Dans les autres modes de réalisation décrits ci-après, les mêmes références numériques indiquent des éléments de meme construction que dans le premier mode de réalisation. Dans un second mode de réalisation représenté sur les figures 4 à 6, une noix disposée à l'intérieur d'un robinet mélangeur 22 comprend un élément 23 de commande du mélange qui fait partie intégrante d'une broche 24. L'élément 23 et la broche sont montés avec l'élément de fermeture 25 à llinté- rieur d'une chambre cylindrique 26 du corps 27 du robinet. Comme dans le premier mode de réalisation, l'élément de fermeture 25 peut être déplacé axialement dans la chambre mais une goupille 13 logée dans la fente 14 llempeche de tourner. Une bague torique 28, disposé entre la broche 24 et l'élément 25, empêche l'eau de fuir dans le fond de la chambre 26. Un évent 29, foré dans la paroi d'extrémité inférieure du corps 27, relie l'intérieur du robinet à l'atmosphère.Comme dans le premier mode de réalisation, une bague à déclic 12, montée à l'extrémité inférieure de la broche 24, maintient l'élément 25 à une position relative déterminée sur celle-ci par rapport à l'élément 23 de commande du mélange. L'élément de fermeture 25 est équipé de deux joints élastiques destinés à obturer les orifices d'entrée de la chambre. Ces joints sont deux bagues toriques 30 disposées dans des évidements annulaires 31 réalisés entre les côtés d'alésages forés dans l'élément 25 et un bouchon 32 introduit dans chaque alésage. Cette disposition est clairement visible sur la figure 6. Les axes principaux des bagues toriques et des évidements sont perpendiculaires à l'axe de la chambre 26 et chaque bague torique est comprimée entre le fond de l'évidement correspondant et la surface du corps qui limite la chambre 2. Les bagues sont également ajustées par forçage sur la paroi latérale 33 de l'évidement correspondant de l'élément 25. Les bouchons 32 centrent les bagues toriques et les empechent de s'affaisser vers l'intérieur lorsqu'un moultemen-t alternatif est transmis à élément de fermeture. Pendant le fonctionnement du robinet, lorsque les bagues toriques 30 sont alignées sur la surface du corps qui entoure immédiatement les orifices d'entrée 3 et 4, la pression de l'eau s'exerce sur la surface interne projetée des bagues, de manière à les pousser encore plus contre la surface 33, contre le fond de ltévidement 31 et contre la surface cylindrique 26. Les figures 4, 5 et 6 représentent la position de fermeture du robinet pour laquelle cette situation existe.Une joue 34, orientée radialement, de l'en- semble de la noix du robinet, de l'élément de mélange 25 et de la broche est espacée axialement de l'élément 23 et est dispo sée au-dessus de celui-ci. Une bague torique d'étanchéité 35 dc la joue 34 est disposée dans un évidement de sa périphérie extérieure et porte hermétiquement contre la surface cylindrique du corps contenant la chambre 2. Comme on le voit sur la figure 4, la bague torique 35 est disposée au-dessus de l'orifiee de sortie 5 et pendant un mouvement de descente de la noix de sa position de fermeture représentée sur la figure 4, le joint 35 est rapproché de 11 orifice de sortie mais ne le croise jamais, de sorte que la partie de la chambre située au-dessus du joint est toujours isolée de l'eau qui s'écoule. Dans sa position haute, la joue 34 porte contre le chapeau 36 qui est simplement vissé sur le sommet du corps de sorte qu'aucun joint d'étanchéité n'est nécessaire entre le chQeau 36, le corps et la broche. L'élément de mélange 23 est de même forme que l'élé- ment 7 du premier mode de réalisation Lorsque la noix est à la position de fermeture du robinet mulon voit sur la figure 4, une bague torique 37, disposée autour de l'élément de fermeture 25, est en dessous des joints 30. Les bagues 37 et 35 équilibrent hydrauliquement la noix dans toutes ses positions Le mode de fonctionnement du second mode de réalisation est semblable à celui du premier par le fait qu'un déplacement axial de la noix vers le bas, de la position représentée sur la figure 4, permet aux joints 30 de l'élément de fermeture 35 de faire varier llimportance de l'ouverture des orifices d'entrée de la chambre.Une rotation de la broche 24 et par suite de l'élément 23 modifie le débit des fluides dans les deux orifices d'entrée, de manière à faire varier leur mélange. Dans un troisième mode de réalisation représenté sur les figures 7 et 8, un élément de fermeture 38 du robinet mé langeur, qui autrement est semblable à celui du second mode de réalisation, diffère de l'élément de fermeture 25 de celui-ci. élément 38 en diffère par le fait qu'il ne comprend qultm seul joint élastique 39 portant contre la surface du corps contenant la chambre. Dans ce cas, le joint 39 comprend deux éléments d'étanchéité annulaires 40 logés dans des évidements annulaires formés autour de élément de fermeture et espacés axialement le long de celui-ci. Le joint comprend deux éléments d'étanchéité 41 diamétralement opposés, disposés axialement et logés dans des évidements orientés axialement, disposés entre les éléments d'étanchéité annulaires. Dans la position de fer-meture du robinet, l'élément 38 est disposé de manière que les orifices d'entrée 3 et 4 soient situés entre les éléments d'é- tanchéité annulaires 40.Les orifices d'entrée dont la position est représentée en pointillé sur la figure 7, sont situés de chaque coté de élément de fermeture. De plus, dans la posi- tion de fermeture du robinet, les éléments d'étanchéité 41, orientés axialement, sont disposés entre les orifices d'entrée. Cette position des éléments d'étanchéité a pour effet que les orifices d'entrée sont isolés l'un de l'autre et de l'orifice de sortie. Dans el quatrième mode de réalisation représenté sur les figures 9 à 11, le corps 42 du robinet contient une chambre 43. La noix de ce mode de réalisation comprend une broche 44 sur laquelle est fixé un élément 45 de commande du mélange, de la même façon que dans le premier mode de réalisation. La forme de l'élément 45 est semblable à celle des éléments des modes de réalisation décrits ci-dessus mais il fait partie in- tégrante d'un élément cylindrique 46 orienté vers le haut et logeant une bague torique 48 dans un évidement de sa périphé- rie extérieure. Comme on le voit sur la figure 92 lorsque la noix est en position de fermeture$ le joint 48 est disposé entre les orifices d'entrée 3, 4 et l'orifice de sortie 5.Dans cette position, le joint 48 porte contre une surface d'étant chéité 49 du corps, au sommet de la chambre, de manière a em- pêcher l'eau de s'écouler de celle-ci par l'orifice de sortie. Lorsque la noix est descendue axialemen-t, le joint 48 es-t éloi gné de la surface d'étanchéité 49, de manière à permettre à l'eau de sortir de la chambre par l'orifice de sortie. Un chapeau de fermeture 50, disposé au sommet du corps 1, comprend des joints d'étanchéité 51 et 52 qui le rendent étanche par rapport à la broche et par rapport au corps, de façon à éviter que 11 eau ne fuie lorsque le robinet est en position d'ouver-- ture. Un élément de fermeture 53 du robinet, monté sur la broche 44 est rotatif, comme dans le premier mode de réalisation. Comme dans ce dernier, il est maintenu en position par une goupille 13 afin que le mouvement de rotation de la broche transmis h l'élément 45 de commande du mélange, ne provoque pas de mouvement de rotation de l'élément de fermeture. L'élément 53 est entouré par un manchon 53a d'une matière plastique de faible friction, fendu longitudinalement comme on le voit en 54 sur la figure 10. le manchon 53a est poussé vers rieur par l'ouverture de la fente. Il est éloigné de élément de fermeture du robinet et appliqué in-timement en contact d'é- tanchéité glissant contre la surface de la chambre 43 par un -joint élastique 55.Le joint 55 est identique au joint 39 du troisième mode de réalisation, à l'exception du fait qu'il comprend trois éléments d'étanchéité orientés axialement 56, dont deux dlentre eux sont disposés de chaque côté de la fente lon gitudinale 54. Deux ouvertures 57 du manchon 53a sont alignées lorsque la noix est en position de fermeture sur les orifices d'entrée 3 et 4, comme on le voit sur la figure 9, de sorte que la pression de l'eau s'exerçant par les ouvertures à l'in- tériellr du manchon aide le joint 55 h pousser ce dernier contre la surface cylindrique du corps.Les surfaces sur lesquelles agit l'eau dans le manchon, sont séparées l'une de l'autre par des éléments d'étanchéité disposés axialement 55 et par des éléments d'étanchéité annulaires 56a du joint 55. Lorsque le robinet est en position de fermeture le manchon est poussé hermétiquement au fluide de cette façon contre les parties de la surface cylindrique qui entourent immédiatement les orifices 3 et 4, de manière à empêcher l'eau de s'écouler hors des orifices et de pénétrer dans la chambre. En plus du fait que la goupille 13 passe dans la fente 14 afin d'empêcher l'élément 52 de tourner, elle passe egalement par une fente 58 du manchon de façon que ce dernier et l'élément 52 soient maintenus et ne puissent tourner ensemble. Le robinet du quatrième mode de réalisation fonctionne de la même manière que les robinets des autres modes de réalisation décrits plus haut, par le fait qu'un mouvement de descente axial de l'élément de fermeture découvre les orifices 3 et 4 de distances dépendant de la position axiale de la noix de manière à régler le débit de l'eau dialimentation par les orifices d'entrée tandis que l'élément 45 de commande du mélange fait varier ce dernier par un mouvement 4e rotation. Il est possible de réaliser des variantes de ces modes de réalisation. Lt élément de commande du mélange peut par exemple être divisé axialement et comporter deux moitiés poussées par des ressorts contre la surface de la chambre. De même, le manchon 53 du quatrième mode de réalisation peut être métallique et peut etre poussé élastiquement vers 11 extérieur, dans la chambre, de façon à porter hermétiquement contre sa surface cylindrique. Dans ce cas les éléments d'étanchéité 48 et 55 peuvent être supprimés. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Robinet mélangeur de fluides, caractérisé ei1 ce qu'il comprend un corps dans lequel une surface délimite une chambre cylindrique, plusieurs orifices permettallt entrée de fluides d'alimentation différents dans la chambre et au moins un orifice de sortie permettant l'évacuation du fliddc de la chambre, un organe du robinet disposé dans la chambre com prenant un élément de fermeture du robinet et un élément dc commande du mélange disposés coaxialement par rapport à l'axe de révolution de la chambre, les éléments pouvant etre déplacés ensemble axialement par rapport å la chambre et mis dans une position d'ouverture ou dans une position dc fermeture du robinet dans laquelle élément de fermeture obture les orifices d'entrée de la chambre, élément de commande du mélange pouvant également pivoter autour de la chambre de façon à faire varier le degré d'ouverture relatif des orifices d'entrée lorsque ces derniers ne sout pas dans la position de fermeture du robinet, le déplacement axial et le pivoteent des éléments commandant le choix, le mélange et le volume des fluides d'a limentation, un dispositif de commande unique du robinet étant relié à son organe correspondant de façon à commander le déplacement axial et le pivotement de ses éléments. 2. Robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande unique est une broche disposée axialement par rapport à la chambre, l'élément de commande du mélange et la broche étant mobiles ensemble axialement et pouvant pivoter en bloc. 3. Robinet suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la broche et l'élément de commande du mélange sont d'une seule pièce. 4. Robinet suivant la revendication 2, caractérisé en ce que orifice de sortie est espacé axialement des orifices d'entrée dans le sens de la longueur de la chambre, l'ensemble de la broche et de l'élément de commande du mélange comprenant un joint appliqué hermétiquement contre la surface du corps qui délimite la chambre, le joint pouvant outre déplacé axialement et pouvant pivoter avec l'ensemble de façon à rendre étanche une surface située a l'une des extrémités de la chambre. 5. Robinet suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'orifice de sortie est espacé axialement des orifices d'entrée dans le sens de la longueur de la chambre, une surface d'étanchéité du corps étant située entre l'orifice de sortie et les orifices d'entrée, ltensemble de la broche et de l'élément de commande du mélange comprenant un joint susceptible de pivoter avec l'ensemble et d'entre déplacé axialement avec ce dernier de façon à être rapproché ou éloigné de la surface d'é tanchéité, le joint portant contre celle-ci dans la position de fermeture dudit organe du robinet afin d'isoler l'orifice de sortie des orifices d'entrée. 6. Robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fermeture comprend une fente disposée axialement, le corps étant équipé d'une goupille, engagée dans la fente et pénétrant dans la chambre, de manière à permettre à l'élément de fermeture d'être déplacé axialement,mais de fa çon à l'empêcher de pivoter. 7. Robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif d'obturation est disposé entre l'élément de fermeture du robinet et la surface du corps qui délimite la chambre et placé dans une position telle qu'il ferme les orifices d'entrée lorsque l'élément de fermeture est en position de fermeture du robinet, le dispositif d'obturation comprenant au moins un joint élastique disposé dans un évidement de l'é- lément de fermeture, de manière qu'il puisse glisser tout en portant hermétiquement contre la surface de la chambre pendant un déplacement axial de l'élément de fermeture. 8. Robinet suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs joints dont chacun est destiné à chaque orifice d'entrée, chaque joint étant tubulaire et étant logé dans un évidement cylindrique de l'élément de fermeture de manière à porter hermétiquement contre la surface du corps qui délimite la chambre. 9. Robinet suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les orifices d'entré sont espacés circonférentiel- lement les uns des autres autour de la surface du corps qu; délimite la chambre, le joint comprenant deux éléments d'étan- cliéité annulaires logés dans des évidements annulaires réal- ses autour de l'élément de fermeture et espacés axialement le long de ce dernier, des éléments d'étanchéité du joint qui sont parallèles à l'axe étant logés dans des évidements orientés axialement de l'élément de fermeture, les éléments d'étan- chéité orientés axialement étant prolongés jusqu'aux éléments d'étanchéité annulaires, les éléments d'étanchéité annulaires étant disposés de façon que les orifices entrée soient situés entre eux et les éléments d'étanchéité orientés axialement étant disposés entre les orifices d'entrée dans la position de fermeture de l'élément de fermeture, de manière que les orifices d'entre soient isolés l'un de l'autre et de l'o rifle de sortie 10. Robinet suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le joint comprend un manchon fendu axialement et en tournant l'élément de fermeture, le manchon étant susceptible d'être déplacé axialement avec ledit élément, un dispositif élastique étant disposé dans le manchon afin de le pousser de façon qu'il glisse et qu'il porte hermétiquement contre la surface du corps qui délimite la chambre, le manchon recouvrant les orifices d'entrée dans la position de fermeture de l'élé- ment de fermeture du robinet. 11. Robinet suivant la revendication 1C, caractérisé en ce que plusieurs ouvertures du manchon sont disposées de manière que chacune d'elles soit alignée sur chaque orifice d'entrée lorsque l'élément de fermeture est en position de for- eture, le dispositif élastique monté à l'intérieur du manchon exerçant une pression contre ce dernier dans des régions entourant immédiatement les orifices d'entrée de la chambre, le fluide sous pression pouvant s'infiltrer des orifices d'entrée entre le manchon et l'élément de fermeture lorsque les ouver- tures sont alignées sur les orifices d'entrée,afin d'assister le dispositif élastique à pousser le manchon contre la surface du corps.