Brevet FR2329918A1 — publié le 19770527

la présente invention concerne les robinets du type mélangeur d'eau froide et d'eau chaude utilisés dans les installations sanitaires et permettant d'obtenir de l'veau au débit et à la température voulus. Dans les robinets mélangeurs consuls pour ces usages, deux robinets dtobturation distincts l'un sur l'admission d'eau froide l'autre sur 11 admission d'eau chaude et ayant une sortie commune permettent par leur manoeuvre simultanée ou non d'obtenir de l'eau à la température et au débit voulus. De tels dispositifs sont d'un emploi malaisé; en effet l'obtention d'eau à une température intermediaire né nécessite la manoeuvre de deux volants, et , le réglage de la température à la valeur désirée étant réalisé en modifiant le débit de l'un au moins des deux fluides entrant il s'ensuit une variation du débit global à la sortie.Le réajustement de celui-ci à la valeur désirée par une nouvelle action sur l'un au moins des deux robinets entrains un déréglage de la température. Le débit et la température voulus étant obtenus après quelques tatonnements, l'arrêt de l'appareil qui né ncessite la fermeture des deux robinets a pour effet de détruire le réglage de la température, tout est donc à recommencer à la remise en service de l'appareil. Quelquefois on évite ce dernier inconvénient en laissant l'appareil en service entre des phases rapprochées d'utilisation ; il en résulte une consommation inutile d'eau et de calories.D'autres dispositifs plus perfectionnés permettent le réglage de la température par action sur une seule commande mais celle-ci reste sans action sur le réglage du débit qui reste pratiquement constant lorsque l'appareil est en service ; il s'ensuit asses souvent une inadaptation au besoin et une consommation inutile d'eau et de calories. Le dispositif suivant l'invention, permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci , en effet, il est possible d'effectuer le réglage de la température du mélange indépendamment du réglage de son débit et vice versa.; neanmoins une grosse variation de température ou de pression dans le circuit d'admission peut influer sur le réglage, mais cette influence est minima et les effets restent compatibles avec l'utilisation à laquelle est destiné l'appareil. Les réglages s'effectuent par action sur un organe de commande unique doue de deux degrés de liberté, tel que rotation d'un volant autour de sa tige et deplacement angulaire dans un plan de l'ensemble tige-volant .La suppression du débit,ou arrêt de l'appareil, s'effectue en une seule manoeuvre et n'entrain pas de modification du réglage de la température; par ailleurs, celle-ci peut entre préréglée avant ouverture de l'appareil avec une appromation suffisante. Â l'art l'étanchéité entre les circuits d'eau chaude et d'eau froide est assuree. Le dispositif objet de l'invention comporte une enveloppe- étanche dans laquelle sont aménagés des orifices permettant par le moyen de filetages et de Jointe d' étant chéite le raccordement avec les circuits d'eau chaude et d'eau froide, et avec la sortie du melange constituée par des accessoires classiques. bec verseur ou conflit de douche ou les deux dans le cas d'un mélangeur combiné baiidcuche. Les trois derniers orifices assurent l'un le montage du mécanisme interne, l'autre le passage de la commande de ce mécanisme de réglage du débit et de la température et l'autre le passage de la commande de l'organe de sélection entre bain et douche ou le passage de la tige de manoeuvre du clapet de vidange suivant éventualité. Le mécanisme du réglage du débit et de la température consiste en un organe support comportant trois articulations disposées selon les sommets dtun triangle isocèle. Chacune de ces articulations permet le deplacement en rotation suivant un axe perpendiculaire au plan contenant le triangle formé Par elles. L'articulation correspondant au sommet commun aux deux cotés égaux du triangle isocèle assure la liaison entre l'organe support et l'enveloppe du mélangeur, à l'endroit du passage de la commande du mécanisme ; elle permet le déplacement angulaire de 11 organe support, l'amplitude de ce déplacement étant fixée par les parois internes de l'enveloppe .Le déplacement de l'organe support est guidé dans le plan contenant le triangle que forment les articulations par les parois de l'enveloppe parallèles à ce plan. Les deux autres articulations correspondant aux deun autres commets du triangle permettent chacune la rotation , dans ce mdme plan, me centre.Les deux secteurs de couronne sont articulés sur l'organe support par l'une de leurs extrémités et voisins l'un de l'au tre par leur autre extrémité située au niveau de l'axe médian de l'organe support confondu avec celui du triangle isocèle formé par les trois articulations. Un embout mobile en translation suivant cet axe médian est relié par l'une de ses extrémités aux deux secteurs de couronne et comporte à l'autre extrémité un moyen permettant d'assurer son déplacement en translation par rapport b l'organe support. L'embout est solidaire de l'organe support dans les déplacements angulaires de ce dernier. Le déplacement en translation de l'embout a pour objet de déplacer les extrémités des secteurs de couronne vers l'extérieur du cercle délimité par la circonférence précédemment définie ou de les ramener sur cette circonférence, l'articulation du secteur de couronne sur 1' organe support permettent le déplacement angulaire du secteur. Les tiges de clapet, mobiles en translation suivant leur axe longitudinal, sont articulées par leur extrémité sur les secteurs de couronne de façon à permettre le déplacement du secteur en regard de l'extrémité de la tige lors du déplacement angulaire de l'organe support. Le déplacement relatif de l'extrémité de la tige sur le secteur de couronne s'effectue suivant un arc d'une circonférence concentrique avec la circonférence définie précédemment. Un déplacement en translation de l'embout provoque un déplacement angulaire égal pour les deux secteurs de couronne qui provoque b son tour un déplacement en translation des tiges de clapet. Le déplaceBent de la tige de clapet est sensible- cent égal au déplacement circonférentiel du point d'articulation de omette tige sur le secteur de couronne.Pour une position en translation donnée de l'embout, c'est à dire pour une position angulaire donnée des secteurs de couronne, le déplacement de la tige de clapet est proportionnel à la distance entre le point d'articulation de la tige de clanet sur le secteur de couronne et le point d'articulation du sec- teur de couronne sur l'organe support, il est maximum lorsque le point d'articulation est amené, par déplacement angulaire de organe support, vers l'extrémité du secteur de couronne côté axe médian de l'organe support, et il est nul lorsque le point dtarticulation est amené en regard de, ou sur, l'axe de rotation du secteur de couronne ou plus loin que cet axe.3ans ces conditions, la somme des déplacements des tiges de clapet est constante et égale au deplacement maximum de l'une d1elles. La figure I représentée sur la planche I annexée illustre cette relation DI + D2 = M = Constante DI et 1)2 étant les déplacements respectifs des tiges de clapet T1 et T2, M le dépla- cement maximum de l'une des tiges, L le déplacement de l'embout X, SI et S2 les secteurs de couronne et tI et t2 la position des tiges de clapet relativement au secteur de couronne pour un déplacement angulaire a de l'organe support 3 Pour une position angulaire donnée de organe support, le rapport entre les dépla ceints des tiges de clapet est égal au rapport des distances entre points d'articu- lation tige sur secteur et secteur sur organe support des deux secteurs de couronne. La figue 2 représentée sur la planche I annexée illustre cette relation: dl j d2 = YI / Y2 dI et d2 étant les déplacements des tiges TI e t et YI et Y2 les distances entre points d'articulation des tiges sur les secteurs SI et 52 et points d'articulation de ces secteurs sur l'organe support 3. Le déplacement angulaire de l'organe support permet le réglage de la proportion d'eau froide et d'eau chaude c'est à dire le réglage de la température à débit global constant. le déplacement en translation de 11 embout permet le réglage du débit global à proportion en eau chaude et en eau froide constante c'est à dire à température constante. La fermeture des clapets est obtenue lorsque les arcs de circonférence suivant lesquels s'effectue le déplacement des tiges sur les secteurs sont confondus avec une me circonférence précédemment définie. Le moyen permettant d'étendre aux débits, au niveau des clapets, les relations existant au niveau des déplacements des tiges de clapet, consiste en l'obtention d'une relation linéaire entre le débit au niveau des clapets et le déplacement de leur tige. Ce moyen est matérialisé par deux clapets de régulation dont la forme, telle qu'un paraooloSde, définit une section de passage assurant un débit lié à la levée du clapet par une relation linéaire. Ceci s'entend pour une pression amont déterminée et constante ; en fait les pressions dans les réseaux d'alimentation peuvent varier et sont fonction du lieu d'implantation, néanmoins l'usage dévolu à l'appareil ne nécessitant pas une grande finesse du réglage, le fonctionnement sera satisfaisant. Le moyen assurant I'étanchéité au niveau des clapets,lorsque le mélangeur est à l'arrêt, consiste en un joint pour clapet, en matériau tel que caoutchouc ou en matériau synthétique, appuyant par l'une de ses faces simultanément sur le siège et sur la base de la partie profilée du clapet de régulation, cette base étant située dans le même plan que i celui de la portée sur le singe lorsque le clapet est en posi- tion de fermeture.Le joint est appuyé sur ces deux portées conjointement par la force de pression régnant dans le circuit d'alimentation et par un ressort de compression placé entre l'autre face du joint et la paroi interne de l'enveloppe ou une pince annexe solidaire de ltenveloppe. Les ressorts ont pour objet de compléter la force de pression et d'empocher le dégagement du joint lors aes arr8tE de distribution d'eau. La partie du joint côté oppos au siège, est logée dans une enveloppe rigide en forme de capsule dont l'objet est d'éviter la mise du joint en forme de " chapeau chinois n sous l'effet des divers efforts auxquels il est soumis lors de l'ouverture du clapet.L'étanchéité entre le joint et d'une part sa capsule et d'autre part la base du clapet de régulation est assurée par un moyen tel que des sillons con concentriques ,ou en ce qui concerne la capsule, le sertissage de celle-ci sur les faces latérales du joint. L'étanchéité entre le joint et le siège, est assurée par une portée de forme telle que plate permettant l'évacuation de corps étrangers solides par le flux liquide obtenu en ouvrant le robinet en grand. Le déplacement en translation des clapets est guidé par un orifice dans lequel coulisse la tige; ce guidage est complété par une contre-tige coulissant dans l'orifice central de la pièce annexe d'appui du resso-rt ou autre. La perennité de l'étanchéité entre le joint et d'une part le siège et autre part la base du clapet de regulation, est assurée par le libre déplacement du joint et de Sa capsule le long de la contre-tige, de façon à pouvoir compenser les effets au au vieillissement du matériau constituant le joint. Dans oe but un jeu suffisant existe entre la contre-tige et l'alésage de la capsule et du joint. Le moyen d'articulation des tiges de clapet sur les secteurs de couronne est constitué par appui direct de l'extrémité de la tige sur la face latérale externe de la couronne. Ce type de réalisation est illustré par la siguze 3 représentée sur la planche il année. Selon une autre particularité de cette réalisation de l'invention , ( iig. 4 Pl. II ) l'appui direct est remplacé par I'interposition d'un galet de roalement sur la face latérale du secteur, ce galet étant solidaire de la tige. Selon une autre particularité de cette réalisation de l'invention, l'appui direct est remplacé par l'interpesition d'un axe matériel solidaire de la tige mais mobile en rotation par rapport à celle-ci suivant un axe perpendiculaire à la tige et dont une partie externe épouse le profil de la face latérale de déplacement du secteur de couronne sur laquelle il s'appuie ( rig. 5 PI. n ). L'articulation de ltembout sur les secteurs de couronne est constitui par un moyen tel que appui direct de l'extrémité de l'embout sur la face latérale côté centre des secteurs de couronne ou par un moyen tel que galet de roulement. L'articulation de l'organe support par rapport å l'enveloppe est constituée par un moyen tel qu'une sphère logée dans une partie sphérique de l'enveloppe dans laquelle elle est maintenue par un bouchon vissé dans l'enveloppe. La sphère est prolongée côté extérieur, à travers un orifice du bouchon, par une manette de commande dont elle est solidaire. C3té intérieur, è l'enveloppe, la sphère comporte un méplat sur lequel s'appuie l'organe support. Le déplacement en translation de l'embout est assuré par un moyen tel que son extrémité opposée aux secteurs de couronne qui est fileteeet engagéedans un trou borgne fileté aménagé dans la sphère normalement au méplat précité et dans le p longement de la manette. Le déplacement angulaire de la manette est transmis à l'organe support par l'intoermédiaire de la sphère et de l'embout. La translation de l'embout est assurée par rotation de la manette suivant son axe longitudinal, elle comporte à cet effet un bouton à son extrémité pour faciliter sa préhension, la rotation de la sphère entraine la translation de l'embout fileté , celui-ui étant immobilisé en rotation dans l'organe support. Un joint d'étanchéité est interposé entre la sphère et l'enveloppe à l'endroit de leur contact qui est assuré également d'une façon directe pour assurer la constance de la position des clapets en position de fermeture. L'embout comporte un conduit de décompression de la chambre constituée par le fond du trou borgne. Selon une particularité de la réalisation de l'invention, le mécanisme de réglage est isolé de la chambre à eau mélangée par une paroi interne à l'enveloppe et comportant deux orifices pour le passage des tiges de clapet avec joint d'étanchéité. Ce type de réalisation permet de lubrifier par une graisse appropriée les parties du mécanisme soumises à frottement. Les accessoires classiques : organe de selection bain ou douche et la tige de manoeuvre du clapet de vidange, éventuels peuvent Autre inclus dans l'appareil ,par exemple dans l'espace aménagé entre les tiges de olapet. L'encombrement en longueur de l'appareil peut etre réduit notaient en faisant arriver les conduits d'eau chaude et d'eau froide latéralement aur chambres à eau contenant les ressorts. Un exemple de cette réalisation de l'invention,donné à titre indicatif et non- limitatif, est illustré par les figures 6 et i représentées sur la planche 11 annexée et dans lesquels :: L'enveloppe r est raccordée aux conduits d'adnission d'eau chaude et d'eau froide AI et S2, au bec verseur VI et au flexible de douche V2 o Les clapet comportent une tige T' et T2, une óntre-ttge m et U2, une partie profilée pour la régulation WI et i2, un joint JI et 52 assurant l'étanchéité à l'arrêt, la capsule CI et C2 contenant le joint, le ressort HI et R2.Le mécanisme de réglage se compose de l'organe support 3, des secteurs de couronne SI et S2, de l'embout de la sphère H prolongée par une manette de commande m et maintenue dans son loge ment par le bouchon G; L'étanchéité entre la sphère et l'enveloppe étant assurée par le joint K. le système de sélection classique entre bain et douche, ou la tige du clapet de vidange, quand ils existent,sont symbolisés par Z. Selon une autre réalisation de l'invention,permettant de faire arriver l'eau sous le clapet, le joint assurant ltétanchéité à ce niveau est appuyé sur le siège et sur la base du clapet de régulation, ou sur un collet de la tige lorsque celuici n'existe pas, par un ressort dont l'effort est suffisant pour assurer l'appui nécessaire à l'étanchéité et ce malgrè la force de pression de l'eau s'exerçant sous le joint. L'étanchéité entre les chambres d'admission d'eau sous les clapets et la chambre contenant le mécanisme de réglage est assurée de façon analogue au cas précité dans lequel l'isolement de cette chambre par rapport à la chambre à eau mélangée est assurée pour réaliser un graissage préalable du mécanisme. L'enveloppe et les divers organes de l'appareil, à l'exception des joints, sont métalliques ou constitués par un matériau synthétique, à l'exception des ressorts, tel que thermo-plastique ou autre. E:YAzICAI IONS I. - Dispositif de robinet mélangeur doleau chaude et d'eau froide permettant le réglage de la températu,'e et le réglage du débit de façon indépendante par un organe de conwide unique, caractérisé par le fait qu'il comporte : - Un organe support solidaire d'une manette de commande dans son déplacement angulaire suivant un axe fixe de rotation , cet organe étant muni de deux secteurs de couro- ine articulés sur lui par l'une de leurs extrémités et rapprochés l'un de l'autre par leur autre extrémité de telle sorte qu'ils matérialisent un secteur de couronne unique dont le centre de la circonférence ainsi déterminée coïncide avec llaxe de rotation de l'organe support. - Un embout solidaire de l'organe support dans ses déplacements angulaires et mobile en translation suivant l'axe de symétrie de l'ensemble organe support secteurs de couronne sous effet de la rotation de la manette suivant son axe longitudinal . Cet embout provoquant par sa translation 1 'ouverture des extrémités rapprochées des secteurs de couronne vers l'extérieur de la circonférence précédezuent définie ou leur retour dans leur position initiale conforme à cette circonférence. - Une articulation de l'extrémité des tiges de clapet sur les secteurs de couronne telle que ceux-là se déplacent, au cnurs du déplacement angulaire de l'organe support par rapport à l'extrémité des tiges de clapet suivent un arc de circonférence de nAme rayon que la circonférence précédemment définie mais de centre colncidant avec l'axe de rotation de l'organe support ou variable en fonction du degré d'ouverture des secteurs de couronne sous effet de la translation de l'embout.De telle sorte que : Pour un déplacement donné de l'embout, les déplacements des tiges de clapet sont proportionnels à la distance entre le point d'articulation de la tige sur le secteur et le point d'articulation du secteur sur l'organe support t la somme des déplacements des tiges de clapet est constante et égale au déplacement maximum de 1' un d'eux qui a lieu lorsque le déplacement de l'autre est nul. Pour un déplacement angulaire donné de l'organe support, le rapport entre les déplacements des tiges de clapet est égal au rapport des distances entre point d'articulation des tiges sur les secteurs et point d'articulation des secteurs sur l'organe support. - Un moyen permettant d'étendre au débit, au niveau des clapets, les relations existant au niveau des déplacements des tiges de clapet. - Un moyen assurant l7étonchéité au niveau des clapets lorsque le mélangeur est fermé. ou l'étanchéité d'un clapet non sollicité. - Un moyen assurant la pérennité de cette étanchéité malgré les déformations du clapet d'étanchéité dues à 11usage et à son vieillissement. 2. - Dispositif selon la revendication I , caractérisé par le fait que le moyen permettant d'étendre au débit , au niveau des clapets , la relation existant au niveau des tiges de clapet, consiste en. l'obtention d'une relation linéaire entre les débits à ce niveau et la levée des clapets égale au déplacement des tiges ; ce moyen étant matérialisé par deux clapets de régulation dont la forme définit une section de passage assurant un ddbit lié à la levée du clapet par une relation linéaire. 3. - Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que le moyen assurant l'étanchéité au niveau des clapets en position de fermeture consiste pour chacun d'eux en un joint porté par la tige de clapet, réalisé en matériau tel que caoutchouc ou matériau synthétique, et appuyant par l'une de ses faces conjointement sur le siège et sur une portée aménagée sur la tige de clapet, sous effet de la force de pression du liquide contenu dans la chambre amont et s'exerçant sur la face du joint opposée à celle d'appui, l'eau étant admise sur le clapet. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'un ressort complète effet de la force de pression de l'eau s'exerçant sur la face du clapet côté opposé au siège, liteau étant admise sur le clapet. 5. - Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que l'étanchéi- té au niveau des clapets en position de fermeture est réalisée comme dans le cas de la revendication 3 ; mais dans lequel l'eau étant admise sous le clapet, le joint est appuyé par un ressort dont la force s'exerce dans le sens joint vers siège et est suffisante pour assurer l'appui nécessaire à l'étanchéité malgrè la force antagoniste de pression de 11 eau. 6. - Dispositif selon Itune quelconque des revendications 3 et 5 , caractérisé par le fait que le joint est solidaire d'une enveloppe,ou capsule, rigide empochant ses déformations sous l'effet des efforts qui lui sont appliqués notamment lors de la levée du clapet. 7e - Dispositif selon l'une queconque des revendications 9 et 5 , caractérisé par le fait que le moyen assurant la pérennité de l'étanchéité au niveau du joint en position de fermeture, consiste dans la possibilité pour le joint, ou l'ensemble capsule-joint, de coulisser par un alésage central le long d'une contre-tige prolongeant le clapet profilé ou la tige coté opposé à celle-ci de façon à continuer à assurer l'adhérence sur les portées d'étanchéite malgrè les déformations du joint telle que son écrasement provenant du vieillissement du matériau constituant.