Brevet FR2319063A1 — publié le 19770218

a présente invention concerne les robinets mélangeurs d'eau chaude et d'eau froide,et plus précisément ceux dans lesquels le réglage du mélange et le réglage du débit sont assurés par deux organes distincts - à savoir une clé rotative et un piston coulissant portés par un axe de commande unique actionné par un seul organe de manoeuvre. Dans les robinets actuels de ce type, la clé rotative de régla- ge du mélange comporte deux joints de profil particulier disposés en regard des orifices d'entrée d'eau chaude et d'eau froide et qui sont azotes à modifier les sections de passage en fonction de la o- sition angulaire de cette clé.Le profil de ces deux joints est déterminé de façon que,lors de la rotation de la clé de réglage, les sections de passage pissent être progressivement dégagées ou obturées, de sorte qu'une augmentation du débit d'eau chaude admis soit compensée par une diminution du débit d'eau froide, et vice versa. Le résultat est donc, suivant le cas, d'augmenter ou de réduire la température de l'eau mitigée. Mais en meme temps,l'opérateur peut modifier l'importance du débit de sortie de l'eau mitigée par coulissement du piston correspondant et ce, indépendamment du réglage de lempérature.0r ces deux réglages indépendants peuvent être effectués au moyen du même organe de manoeuvre,en l'occurrence un levier de commande,en imprimant à celui-ci des mouvements différents,à savoir: un mouvement de rotation autour de l'axe général du robinet pour modifier la température de liteau mitigée et un mouvement de basculement pour régler le débit de sortie d'eau mitigée. Cependant les robinets actuels de ce type doivent être complétés par des clapets antiretour disposés dans les canalisations dtar- rivée d'eau chaude et d'eau froide.Ceci est rendu nécessaire par le fait que,lors de l'obturation de la sortie d'eau mitigée,les orifices d'entrée d'eau chaude et d'eau froide peuvent rester ouverts, tout au moins en partie.Il existe donc un risque de passage d'eau froide dans la canalisation d'eau chaude,ou inversement.Par ailleurs il existe également une possibilité de "coup de bélier" dans les canalisationsau moment de l'obturation de la sortie de l'eau mitigée. D'autre part, les conditions d'étanchéité des passages d'entrée d'eau chaude et d'eau froide,lors de leur fermeture, ne sont pas assurées dans des conditions pleinement satisfaisantes.Du reste les joints de profil particulier prévus sur la clé rotative de commande constituent des pièces de réalisation délicate et dont la fla- bilité laisse à désirer. C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser un robinet mélangeur perfectionné,dans lequel ces divers inconvénients se trouvent supprimés.Cependant ce robinet est également conçu de façon à comporter un certain nombre de perfectionnements suppplémentaires par rapport aux robinets actuels du même genre. Ce robinet est essentiellement caractérisé en ce que son axe rotatif et coulissant de commande porte,concentriquement à la clé rotative de réglage du mélange, une douille d'obturation présentant deux lumières de passage situées en regard des orifices d'entrée lorsque le piston de réglage du débit est en position d'ouverture,cettesouil- le étant appliquée élastiquement contre la paroi interne du corps du robinet. En raison de l'agencement ainsi prévu,la douille d'obturation permet l'entrée d'eau froide et d'eau chaude uniquement lorsque le piston d'obturation de la sortie est lui-même en position d'cuverture.Mais lorsque ce piston est amendé en position de fermeture,cette douille assure l'obturation des passages d'entrée d'eau chaude et d' eau froide, ce qui évite les inconvénients rappelés précédemment. Dans une forme de réalisation avantageuse de ce robinet,cette douille et la clé rotative de réglage sont réalisées en matériau déformable,par exemple en matière plastique moulée,et ces deux pièces présentent une fente longitudinale sur toute leur longueur, un organe élastique étant par ailleurs disposé à l'intérieur pour appliquer ces deux pièces contre la paroi interne du corps du robinet de façon à assurer les conditions dlétanchéité requises. Cependant d'autres avantages et particularités du présent robinet mélangeur apparaîtront au cours de la description suivante d'une forme de réalisation de celui-ci. Cette description est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif,et sur lequel La figure 1 est une vue en coupe axiale du présent robinet représen té alors que le piston d'obturation de sa sortie est en position d'ouverture; La figure 2 est une vue similaire représentant ce robinet lorsque ce même piston est en position de fermeture;; La figure 3 est une vue en perspective éclatée des différents orga ne mobiles de réglage prévus à l'intérieur de ce robi net, La figure 4 est une vue en nerseective selon un angle différent de la bague fendue constituant la clé rotative de réglage du mélange, La figure 5 est une vue en perspective représentant une pièce fixe de guidage prévue à l'intérieur du robinet, lies fig. 6, 7 et 8 sont des vues en coupe, respectivement suivant les lignes VI-VI, VII-VII et VIII-VIII de la figure 1. lie corps 1 du présent robinet comporte deux orifices la et lb d'arrivée d'eau chaude et d'eau froide, lesquels sont situés à un meme niveau, mais en des positions diamétralement opposées. De plus, à sa partie inférieure ce corps présente un orifice 1c our la sortie de l'eau mitigée. A sa partie inférieure, le corps 1 renferme un siège 2 fixé en place par vissage, à l'intérieur duquel se déplace un piston 3a porté par un axe mobile de commande 3, qui sera décrit plus en détail par la suite, ce piston étant destiné à assurer l'obturation de la sortie de l'eau mitigée, ainsi que le réglage du débit. A sa partie supérieure, le corps 1 porte un écrou 4. Cet écrou maintient en place, immobile en translation, un guide 5 représenté isolément à la fig. 5. Ce guide est constitué par une couronne portant une patte 5a faisant saillie vers le haut et qui est pourvue d'un ergot externe 5b emprisonné entre l'eVtrémité correspondante du corps 1 et un épaulement 4a de l'écrou 4. Par ailleurs la couronne constituant le guide 5 est munie de deux joints toriques 6 et 7, disposés respectivement à l'intérieur et à l'extérieur, ces joints étant destinés à assurer l'étanchéité à la pression principale régnant à l'intérieur de la chambre inférieure de mélange et ce, vis-à-vis de la partie supérieure du robinet. Cependant l'écrou 4 assure également l'immobilisation d'une autre pièce de guidage 8 présentant une collerette 8a qui se trouve serrée entre 11 épaulement supérieur 4a de cet écrou et l'extrémité correspondante du corps 1. A sa partie supérieure, cette pièce 8 comporte une série d'ergots latéraux 8b assurant la retenue en place d'une tête rotative 9 pourvue d'un capuchon 10.A cet effet, celle-ci présente une collerette interne 9a située a-dessous des ergots 8b. Cette ccllerette comporte une série d'encoches permettant de l'engager au-dessaus de ces ergots à la façon d'un système d'accrochage à balonnette. Cependant après ce montage, la tête rotative 9 peut tourner librement par rapport à la pièce fixe de guidage 8. Il convient de noter que celle-ci a pour seconde fonction de former, à l'intérieur de la partie supérieure du robinet, une chambre d'équilibrage 11 dans le but d'éviter un déplacement intempestif du piston 3a sous l'effet de la pression régnant en aval. A cet effet, le corps de ce piston présente un alésage axial 3b débouchant à sa partie supérieure dans la chambre d'équilibrage 11 par l'intermédiaire d'un ou plusieurs orifices latéraux 3c, cette chambre communiquant par ailleurs avec l'atmosphère. Il faut également observer que les deux pièces de guidage 5 et 8 sont immobilisés en rotation. Ceci est assuré par le fait que l'ergot 5b de la pièce 5 est engagé dans une fente ld ménagée dans le bord supérieur du corps 1 du robinet (voir fig. 8). Or, la pièce 8 est elle-même immobilisée en rotation sur la pièce 5 en raison du fait que la languette 5a de cette dernière est placée dans une rainure 8c prévue sur la paroi externe de la pièce 8 (voir également ig. 8). Dans ces conditions, les pièces 4, 5 et 8 sont donc totalement Immobiles par rapport au corps 1 du robinet. En raison de la relative complexité des pièces 5, 8 et 9, il est avantageux de réaliser celles-ci par moulage en résine synthé- tique présentant de hautes caractéristiques mécaniques. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, l'organe de réglage du débit de sortie est constitué par le piston 3a. Celui-ci est monté coulissant dans le sens axial et il est guidé dans ses mouvements par les deux pièces 5 et 8. Quant à l'organe de réglage du mélange, c'està- dlre de la proportion d'eau chaude et d'eau froide, il consiste, selon une caractéristique importante de l'invention, en une bague 12 pourvue de deux cames de réglage 12c, dont la fonction sera dé crite plus loin. Cette bague comporte un ergot intérieur 12a qui est engagé dans un cran 3d de l'axe 3 nortant le piston 3a. Ainsi cette bague est solidalre en rotation avec cet axe. Cependant cette bague est pourvue de quatre autres ergots intérieurs 12b qui sont engagés dans une gorge circulaire 3e ménagée sur l'axe 3. De ce fait, cette bague est également solidaire en translation avec l'axe 3. Dans ces conditions, les mouvements de cet axe et de cette bague sent absolument les mêmes. Lorsque le piston 3a est en position d'ouverture (voir fig. 1) la bague 12 constituant la clé rotative de mélange des proportions d'eau froide et d'eau chaude se trouve située au niveau des orifices d'entrée la et lb. Or, les deux cames de réglage 12c sont prévues sur le bord de cette bague, dirigé du côté de l'orifice de scrtie le, ces deux cames 12c étant disposées de part et d'autre d'un plan de symétrie de cette pièce passant par l'axe de celle-ci. Cependant ces cames peuvent ne pas être symétriques elles-mêmes.Beur profil est tel que, suivant la position angulaire donnée à la bague 12 par rotation de l'axe 3 sur lui-même, il modifie la section de passage de l'entrée d'eau chaude et de l'entrée d'eau froide de fa çon telle que l'une de ces sections se trouve progressivement augmentée pendant que l'autre est réduite, et vice-versa, de manière à augmenter ou à réduire la température de l'eau mitigée. lie profil de ces cames est déterminé théoriquement et expérimentalement pour obtenir une bonne sensibilité de l'appareil. ta bague 12 est fabriquée par moulage en résine synthétique, ce qui permet d'obtenir une très grande précision dans le profil des cames de réglage 12c Ceci est un avantage extrêmement important puisque la loi d'ouverture des deux passages d'entrée d'eau chaude et d'entrée d'eau froide est donnée par ces deux cames. On obtient donc ainsi une très grande précision de fonctionnement du présent robinet. La bague de réglage 12 présente par ailleurs une fente longitudinale 12d qui s'étend sur toute sa hauteur et il est prévu à l'intérieur de cette bague, un jonc élastique 13 qui tend à provoquer son expansion par déformation élastique. Suivant une autre caractéristique importante du robinet selon l'invention, une douille d'obturation 14 est disposée concentriquement autour de la bague 12, cette douille étant destinée à assurer l'obturation des orifices d'entrée la, lb lorsque le piston 3a se trouve en position de fermeture (voir fig. 2). Cependant cette douille présente deux lumières oblongues 14a, 14b situées en regard des orifices d'entrée la et lb lorsque le piston 3a est en position d'ouverture (voir fig. 1). De même que la bague 12 constituant l'organe de réglage de température, la douille 14 cohorte une fente longitudinale 14c qui s étend sur toute sa hauteur et elle est également fabriquez e me- tière déformable et/ou élastique, par exemple e résine synthétique moulée. Dans ces conditions, cette douille possède une possibilité d'expansion élastique de sorte qe le jonc ir+rieur 13 tend a l'appliquer contre la paroi interne du corps du robinet. Cette douille est solidarisXe en translation avec la ague 12 du fait de l'engagement d'une ccllerette externe 12e de cette bague à l'intérieur d'une gorge 14d de la paroi interne de cette douille Mais la bague 12 peut tourner librement à l'intérieur de cette douille. En effet, celle-ci est immobilisée en rotation par une lan- guette 5c portée par la couronne fixe de guidage 5 déjà mentionnée. Cette languette est engagée à l'intérieur de la fente longitudinale 14c de la douille 14, cette fente ayant, dans ce but, une largeur suffisante (voir fig. 6). Au niveau de la bague 12 et de la douille 14, le piston 3e présente des fraisures 3f permettant le passage de l'eau mitigée en direction de l'orifice de sortie le lorsque ce piston est dans sa position d'ouverture (voir fig. 1). A ce sujet, il convient de noter qu'une chambre de mélange 15 se trouve formée à l'intérieur du robinet au niveau des orifices d'entrée la et lb. Cependant cette chambre ne peut communiquer avec l'orifice de sortie le que dans la position abaissée d'ouverture du piston représentée à la fig. 1. L'étanchéité de la fermeture est assurée par un joint torique 16 prévu autour du piston 3a et qui est destiné à s'appliquer contre la paroi interne d'une partie supérieure cylindrique 2e du siège 2 déjà mentionné. lie joint torique 16 est disposé dans une gorge 3g du piston 7a. Celle-ci présente une section de forme trapézoïdale dont la petite base est située du côté externe. De tolus cette gorge est reliée à l'orifice de sortie par des petits orifices 3h. Ceci évite tout risque d'extrusion du joint 16 au moment de la fermeture, car ces orifices permettent d'évacuer l'eau ou l'air susceptibles de s'être engagés dans cette gorge. Au-dessous de sa partie supérieure cylindrique 2a, le siège 2 comporte une partie cônique 2b, qui va en s'évasant vers le bas. Le profil de cette partie est déterminé de façon à cbtenirXpregressive- ment la fermeture de la sortie d'eau lors du relèvement du piston 3a. Cette progressivité de fermeture est également réalisée par un profil judicieux des fraisures 3f ménagées à la périphérie de ce piston. lies différents organes prévus sur l'axe de commande 7 constituent un équipage mobile dont certaines parties sont suscentloles d'un mouvement de translation, tandis que d'autres peuvent aussi effectuer un mouvement de rotation, ces mouvements étant commandés par l'axe principal 3, lui-même actionné au mcyen d'un levier unique de manoeuvre 17.L'extrémité intérieure décolletée 17'il de ce levier est engagée dans une chape 31 de l'extrémité supérieure de l'axe 3 et elle présente une fente 17a à l'intérieur de laquelle passe un axe ou une goupille d'accouplement 18 porté par les deux joues de la chape 31. lie levier de manoeuvre 17 est monté pivotant dans un plan passant par l'axe X-X' de l'appareil. A cet effet, il s'articule par l'intérméciaire d'une rotule 19 à l'intérieur d'un écrou 20 à sIège sphérique prévu dans la paroi latérale de la tête 9.Cependant le levier 17 ne neut pivoter que dans un tlan vertical tassant par l'axe X-X' car il se trouve maintenu dans ce plan du fait que son extremi- té 17b est engagée entre les deux parois d'une gorge 9b ménagée dans la tête rotative 9 (voir fig. 7). Or, le pivotement de ce levier dans ce plan commande le coulissement de ltaxe 7 dans un sens et dans l'autre du fait de l'accou pliement assuré par l'axe 18. Les limites de ce déplacement axial sont obtenues par la butée d'une collerette 3i de lraxe 3, respectivement contre la couronne fixe de guidage 5 et contre la pièce supérieure 8. Cependant le levier de manoeuvre 17 peut également commander la rotation de l'axe 7 sur lui-même et ce, du fait du montage rotatif de la tête 9 sur la pièce de guidage fixe 8. Il suffit en effet de déplacer le levier 17 transversalement dans un sens et das l'autre pour faire tourner la tête 9 sur elle-même et entraîner l'axe 7 en rotation à l'intérieur des pièces de guidage 5 et 8. Les limites de ce déplacement en rotation st obtenues par l'arrêt en butée des extrémités d'un évidement de la tête 9 contre l'ergot externe 5t de la patte Sa de la couronne fixe 5. Ç ce sujet il convient de noter que l'engagement de l'extrémité 17b du levier 17 dans la gorge 9b de la tête 9, a pour avantage que l'axe 3 est seulement scllicité pour son entraînement en rotation, mais sans qu'il soit soumis à des contraintes anormales, notamment en butée. En effet, c'est la tête rotative 9, largement dimensionnée, qui est amenée à encaisser de tels efforts, par exemple en fin de course. Bien entendu les mouvements de pivotement et de rotation du levier de manoeuvre 17 peuvent être combinés pour réaliser diffé- rentes combinaisons de coulissement et de rotation de l'axe unique de commande 3, la rotation de celui-ci ayant pour effet de modifier la température de l'eau mitigée, tandis que son coulissement a pour rôle de modifier le débit de sortie. A ce sujet, il faut observer que la plus ou moins grande surface de recouvrement entre les différents orifices en regard déterminent des sections de passage variables pour l'entrée d'eau chaude et l'entrée d'eau froide. Ces sections varient donc du maximum jusqu'à O en fonction du déplacement vertical de l'axe 3 donc du pivotement vertical du levier 17. En effet, dans la position haute de l'axe 3 de commande (voir fig. 2), les orifices d'entrée la et lb sont complètement obturés par la douille 14, tandis que dans la position basse de cet axe, ces mêmes orifices sont complètement ouverts. La douille 14 constitue donc un organe de fermeture de la chambre de mélange en amont. Or la présence de cet organe permet d'éviter de prévoir des clapets antiretour sur les canalisaticns d'entrée d'eau chaude et d'eau froide.C'est du reste la raison pour laquelle cette douille peut être qualifiée de douille "antiretour". A ce sujet, il faut observer que l'agencement prévu dans le présent robinet permet d'obtenir une fermeture étanche des orifices d'entrée la et lb, et ce, grâce à l'élasticité de la douille 14 et à la présence du joint élastique d'expansion 13 à l'intérieur de la bague 12. Comme déjà indiqué, le joint 16 du piston 3a assure la fermeture étanche de la chambre de mélange en aval lorsque les orifices d'entrée sont eux-mêmes obturés par la douille 14. Cependant la conception du présent robinet permet de faire en sorte que les obturations totales en amont et en aval ne soient pas simultanées. En effet les positions relatives des orifices d'entrée et du siège 2 sont indépendantes. Il est donc passible de faire en sorte que les fermetures soient légèrement décalées pour éviter,ou tout au moins atténuer, un défaut fréquent de ce type de robinet à fermeture rapide, en l'occurrence un effet de "coup de bélier".Certaines installations peuvent conduire à réaliser à cet effet une fermeture aval (fermeture principale) s'effectuant légèrement avant la fermeture amont. Cependant d'autres types d'installations pourront conduire expérimentalement à une solution inverse. Comme déjà indiqué, le mélange eau froide - eau chaude est obtenu par la rotation de l'axe 3 portant la bague 12. Celle-ci tourne alors à l'intérieur de la douille 14 de sorte que les cames 12e se déplacent simultanément et complémentairement devant les ouvertures 14a , 14b de cette douille. Il est ainsi possible de dégager de fa çon progressive et complémentaire, ou d'obturer de même façon, les sections de passage d'entrée d'eau froide et d'entrée d'eau chaude. Ainsi par exemple, une augmentation de débit d'eau chaude admis se trouve compensée par une diminution du débit d'eau froide, le résultat étant d'augmenter la température de l'eau mitigée obtenue à l'intérieur de la chambre de mélange 15. L'agencement de l'ensemble des pièces constitutives de cette chambre conduit à un isolement hydraulique de celle-ci lorsque l'une au moins des arrivées est fermée. En raison de Z'étanchéité réalisée grâce à l'élasticité de la bague 12 et de la douille 14, et à la présence du joint d'expansion 13, l'eau, chaude ou froide, ne peut entrer dans la chambre de mélange que lorsque les orifices correspondants présentent des sections de passage ouverts entre les trois pièces concentriques en présence, le corps 1 du robinet,la douille 14 et la bague 12. Du reste si la bague 12 obture une des ouvertures 14a et 14b de la douille 14, il y a également étanchéité de fermeture.Il faut observer que dans le cas particulier où la bague 12 de réglage de température ferme une des admissions d'eau et où par ailleurs la douille 14 antiretour découvre l'autre admission, c'est-à-dire lorsque l'on est en pleine admission d'eau chaude ou d'eau froide,avec débit de sortie,la chambre de mélange 15 est fermée de façon étanche à l'entrée du fluide qui ntest pas appelé. Cette étanchéité, due au ressort d'expansion 13, se trouve alors renforcée par l'action de la pression de l'eau à l'intérieur de la chambre de mélangeur effet, cette pression tend également à provoquer l'expansion de la bague 12 et de la douille 14 contre la paroi interne du corps du robinet. Il va de soi que le présent robinet peut faire l'objet de différentes variantes. Notamment, les organes prévus pour contrôler la nature des mouvements des différents pièces de l'équipage mobile portées par l'axe de commande,peuvent être remplacés par d'autres organes susceptibles de jouer le même rôle. Par ailleurs la douille d'obturation 14 pourrait éventuellement être disposée à l'intérieur de la bague de réglage 12 au lieu d'être placée autour de celle-ci. Quant au levier de manoeuvre 17, il pourrait être remplacé par un organe de commande de nature différente, mais également susceptible d'imprimer un mouvement de coulissement et/ou de rotation à l' axe unique de commande du présent robinet. REVENDICATIONS 1.- Robinet mélangeur d'eau chaude et d'eau froide dans lequel le réglage du mélange et le réglage du débit sont assurés car deux organes distincts - à savoir : une clé rotative et un piston coulissant - portés par un axe de commande unique actionné par un seul organe de manoeuvre susceptible dé lui imprimer un mou vement de rotation et/ou de coulissement, ce robinet étant ca ractérisé en ce que cet axe rotatif et coulissant de commande porte, concentriquement à la clé rotative de réglage du mélange, une douille d'obturation présentant deux lumières de passage si tuées en regard des orifices d'entrée lorsque le piston de ré glage du débit est en position d'ouverture, cette douille étant appliquée élastiquement contre la paroi interne du corps du ro binet. 2.- Robinet mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clé rotative de mélange consiste en une bague fabriquée par moulage en résine synthétique, et qui comporte deux cames de réglage, prévues sur l'un de ses bords, et situées en regard des orifices d'entrée d'eau froide et d'eau chaude lorsque le piston est dans sa position d'ouverture, cette bague étant soli daire de ce dernier à la fois en rotation et en translation. D.- Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague constituant la clé de réglage du mélange et la douille d'obturation sont toutes deux réalisées en matière dé formable et présentent chacune une fente s'étendant sur toute la longueur, un ressort annulaire d'expansion étant disposé à l'intérieur de ces deux pièces pour appliquer celles-ci contre la paroi interne du corps du robinet afin d'assurer une double étanchéité à la fois entre l'une et l'autre de ces deux pièces, et entre la paroi interne du corps du robinet la pièce placée à son contact. 4.- Robinet mélangeur selon l'une desZkevendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions et positions respectives des lumières de la douille d'obturation et du piston de réglage du débit sont telles qu'il se produit un décalage dans le temps entre la fermeture des orifices d'entrée d'eau chaude et d'eau froide par cette douille d'obturation et la fermeture du passa ge de sortie situé en aval de la chambre de mélange, cette der nière fermeture étant assurée par le piston de réglage du débit en coopération avec un siège fixe prévu à l'intérieur du corps du robinet. 5.- Robinet mélangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le siège fixe avec lequel coopère le piston de réglage du débit comporte un col cylindrique destiné à recevoir l'extrémi- té de ce piston dans la position de fermeture de celui-ci, des fraisures étant ménagées sur la partie attenante de ce piston de façon à permettre la sortie de l'eau mitigée lorsque l'ex trémité de celui-ci est amenée au-delà du col cynlindrique de spn siège fixe. 6.- Robinet mélangeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que, du côté tourné vers l'orifice de sortie, le siège fixe du piston de réglage du débit comporte une partie conique qui va en s'évasant vers l'orifice de sortieet dont le profil est dé terminé pour assurer une fermeture progressive lorsque le pis ton est amené en position de fermeture. 7.- Robinet mélangeur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le profil des fraisures prévues sur le corps du piston, dans sa partie attenante à son extrémité, est déterminé pour obtenir une fermeture progressive lorsque ce piston est amené en position de fermeture. 8.- Robinet mélangeur selon l'une des revendications 5 à 7, caractéri sé en ce que l'extrémité du pistDn est pourvue d'un joint torique place dans une gorge trapézoïdale dont la petite base est placée du côté externe, cette gorge débouchant en bout du piston par plusieurs petits orifices.