Brevet FR2373735A1 — publié le 19780707

On sait que les robinets utilisés pour commander le débit d'un fluide sont très souvent amenés à fonctionner dans des conditions de température variables : ceci peut advenir pour un robinet réglant le débit d'un seul fluide lorsque la température dudit fluide est modifiée ; ceci advient également dans un robinet mélangeur de fluide chaud et de fluide froid lorsque l'on fait varier la proportion de fluide chaud et de fluide froid. Pour réaliser des robinets mélangeurs ayant un fonctionnement satisfaisant dans toute la gamme de température d'utilisa- tion envisagée, on a déjà proposé de faire glisser l'une sur l'autre deux plaques en céramique lisses qui portent chacune des ouvertures, le déplacement des plaques permettant de régler la proportion des fluides d'entrée. La variation de température des fluides de sortie ne perturbe pas le glissement des plaques oar la dilatation des plaques peut s'effectuer perpendiculairement au plan de glissement.Cependant, la réalisation d'un tel robinet est relativement onéreuse, compte-tenu du prix de revient des plaques en céramique et de la complexité des organes permettant leur mise en mouvement0 On a également cherché à réaliser des robinets mélangeurs comportant un rotor qui peut tourner et/ou coulisser à l'intérieur d'un stator, le rotor étant traversé par le flux de sortie. Dans un tel cas, il est nécessaire, pour ne pas avoir de fuite, d'éviter qu'il existe un Jeu entre le rotor et le stator ; cependant, stil n'existe aucun Jeu à froid, toute dilatation différentielle entre le rotor et le stator se traduit par un serrage à chaud du rotor à l'intérieur du stator, ce qui entralne un blocage du robinet.Cet inconvénient est particulièrement sensible lorsque l'on utilise, pour la fabrication des éléments constitutifs du robinet, des matières plastiques ayant des courbes de dilatation non linéaires dans les gammes de température d'utilisation. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précitées et de proposer un robinet pour la distribution d'un ou plusieurs fluides qui, d'une part, peut être construit selon le type, qui comporte un rotor et un stator cylindrique, de réalisation peu onéreuse, et qui, d'autre part, donne toute satisfaction en fonctionnement lorsque la température varie en raison du fait que lton évite tout coincement du rotor à l'intérieur du stator.Le robinet selon l'invention peut être utilisé pour la dis tribution d'un seul fluide mais il trouve une application particu lièrement avantageuse pour le mélange de deux fluides, en particulier dans le cas d'un robinet mélangeur d'eau chaude et d'eau froide tel que ceux que. ceux que l'on utilise dans les insatallations sanitaires. La présente invention a donc pour objet le produit industriel nouveau que constitue un robinet pour la distribution d'au moins un fluide, ledit robinet comportant un corps externe et un noyau, qui peuvent avoir un mouvement relatif de rotation l'un par rapport à l'autre, le noyau et le corps comportant des ouvertures pouvant être mises en liaison l'une avec l'autre pour faire communiquer au moins une canalisation d'entrée avec au moins une canalisation de sortie, caractérisé par le fait que la partie du noyau, qui porte une ou plusieurs ouvertures de passage du fluide, est mise en place dans un fourreau maintenu fixe à l'intérieur du corps par l'intermédiaire d'au moins un joint annulaire élastiquement compressible, un jeu étant ménagé en permanence entre le fourreau et le corps. Dans un mode préféré de réalisation, la partie du noyau, qui porte une ou plusieurs ouvertures de passage du fluide, est mise en place dans le fourreau avec un serrage inférieur à celui qui provoque le blocage mécanique du noyau par rapport au fourreau ; le matériau constitutif du fourreau a un coefficient de dilatation supérieur ou égal à celui du matériau constitutif de la partie du noyau qui est mise en place dans le fourreau et le serrage noyau/ fourreau a une valeur au moins égale à la différencie de dilatation du noyau et du fourreau sur leur (s) diamètre (s) de frottement entre les deux températures extrtmes d'utilisation du robinet ; la partie du noyau, qui est mise en place dans le fourreau, est cylindrique et le fourreau est réalisé en une seule pièce ; la partie du noyau, qui est mise en place dans le fourreau, constitue un rotor qui tourillonne à l'intérieur d'un stator formé par le fourreau et le corps de robinet ; le robinet est un robinet mélangeur de n fluides, n étant un nombre entier supérieur à 1, le noyau, le fourreau et le corps comportant chacun n ouvertures pour l'entrée des n fluides dans le robinet, chaque ouverture du noyau venant en visà-vis de ltouverture correspondante du fourreau au voisinage d'une position angulaire moyenne, lesdites positions angulaires moyennes étant différentes ; le noyau comporte intérieurement, sensiblement selon son axe, un évidement borgne dans lequel on dispose (n-l) manchons sensiblement coaxiaux délimitant chacun un anneau cylin drique qui communique aveç une seule des ouvertures du noyau ; les manchons cylindriques sont avantageusement frettés à l'intérieur du noyau; du cSté où débouche l'évidement borgne du noyau, les manchons et le noyau ont, de préférence, leurs extrémités coplanaires ; dans le cas ou le robinet reçoit en entrée deux fluides, le fourreau s'appuie sur le corps qui l'entoure par l'intermédiaire de trois joints annulaires disposés dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe commun du noyau et du fourreau, un de ces joints annulaires étant prévu de part et d'autre de chaque ouverture pratiquée dans la paroi latérale du fourreau; le joint d'un clapet, mobile en translation dans le corps parallèlement à l'axe du noyau, peut venir en appui étanche sur les extrémités des manchons et du noyau ; dans le cas où les extrémités des manchons et du noyau sont coplanaires, le joint du clapet mobile est un disque plan élastique ; le corps du robinet est sensiblement cylindrique et comporte à l'une de ses extrémités un organe de manoeuvre du noyau, qui forme le rotor, et à son autre extrémité un organe de manoeuvre du clapet mobile ; le fourreau est réalisé en une matière plastique ayant de bonnes caractéristiques de frottement telle que, par exemple, celle connue sous la marque commerciale "TEFLON" ; le fourreau est réalisé par surmoulage de matière plastique sur le noyau ; le noyau est réalisé en métal, par exemple en laiton; les joints annulaires disposés entre le fourreau et le corps sont des joints toriques mis'en place dans des gorges prévues à la surface extérieure du fourreau. I1 est clair que le fait de ménager en permanence un jeu entre le fourreau et le corps du robinet permet une libre dilatation du fourreau à l'intérieur du corps ; le noyau, qui est mis en place à l'intérieur du fourreau, peut donc se dilater en provoquant lex- pansion diamétrale du fourreau, cette expansion étant permise en raison de l'existence du jeu ménagé entre le fourreau et le corps. L'expansion diamétrale du fourreau, soit sous l'effet de la dilatation du noyau, soit sous l'effet de la dilatation du fourreau lui mimez s'effectue en provoquant une compression des joints annulaires interposés entre le fourreau et le corps, ces joints annulaires encaissant les variations dimensionnelles en raison de leur élasticité.Par ailleurs, au montage, on ménage un léger serrage entre le noyau et le fourreau pour éviter toute fuite entre ces deux éléments, qui ont un mouvement relatif.On voit donc que le robinet selon l'invention ne peut donner lieu, lorsqu'il y a des variations de température du fluide qui traverse le robinet, à aucun blocage. Lorsque l'on choisit pour le fourreau un matériau ayant un coefficient de dilatation supérieur à celui du noyau, le serrage noyau/fourreau diminue lorsque la température augmente : n choisit le serrage initial pour qu aux basses températures ce fonctionrn- ment, ce serrage soit inférieur à celui qui provque le blocage du robinet et pour qu'aux hautes températures, le serrage reste OSi tif ou au moins nul, ce qui évite toute fuite du robinet même à haute température. Lorsque l'invention est appliquée à la réalisation d'un robinet mélangeur de deux fluides, le rotor, que constitue le noyau, peut avantageusement comporter deux ouvertures oblongues dont les plans moyens sont perpendiculaires à l'axe du rotor et espacés l'un de l'autre ; les ouvertures peuvent astre chacune comprises dans des angles dièdres égaux et adjacents, l'arete commune des dièdres étant l'axe du rotor. Pour mieux faire comprendre ltobjet de 11 invention > on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin : - la figure 1 représente une coupe axiale d'un robinet mélangeur selon l'invention destiné à régler le mélange d'une eau chaude et d'une eau froide, un bouton de commande permettant de choisir la température de l'eau de sortie et un autre bouton de commande permettant de régler le débit de l'eau aistrsbuée par le robinet - la figure 2 représente schématiquement en perspective le noyau-rotor du robinet de la figure 1. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble le corps du robinet mélangeur selon 1 'in- vention. Ce robinet mélangeur comporte deux ouvertures circulaires filetées 2 et 3 destinées respectivement au raecordement avec les canalisations d'eau chaude et d'eau froide. Ces ouvertures 2 et 3 communiquent, respectivement par des alésages 2a et 3a, avec un logement cylindrique 6 pratiqué dans le corps 1, selon l'axe, de celui ci.Dans une zone de la paroi latérale du corps 1 qui est axialement décalée par rapport à celle où se trouvent les ouvertures 2 et 3, on a pratiqué dans le corps 1 une enveloppe filetée 4 permettant le raccordement de la canalisation de sortie, ltouverture 4 communiquant par un alésage 5 avec l'une des extrémités du logement 6. Au voisinage de cette extrémité du logement 6, on a mis en place un corps de clapet 7 comportant un clapet mobile 8 à l'extrémité duquel est disposé un joint 9 formé par un disque plan en caout chou. Le clapet mobile 8 peut se déplacer en translation par rap port - au corps de clapet 7 grâce à une vis 10, dont le filetage mâle coopère avec un filetage femelle 11 pratiqué dans le clapet mobile, la vis 10 étant maintenue solidaire du corps de clapet 7. La vis 10 peut être manoeuvrée au moyen d'un bouton rotatif 12. La rotation du bouton 12 permet de provoquer la translation du disque-joint 9 parallèlement à l'axe du logement 6. Dans la partie du logement 6, où sont pratiquées les ouvertures 2 et 3, on a mis en place un fourreau 13 réalisé en une matière plastique connue sous la marque commerciale "TEFLON'I. Le fourreau 13 a la forme dtun anneau cylindrique, dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre intérieur du logement 6. De la sorte, il subsiste un Jeu entre le fourreau 13 et le corps 1 ; Le maintien du fourreau 13 dans le logement 6 est assuré par ltin- termédiaire de trois Joints toriques 14 disposés dans des gorges pratiquées à cet effet sur la surface extérieure du fourreau 13. Les Joints toriques 14 sont placés de part et d'autre des ouvertures 2 et 3 et assurent ltétanchéité entre les zones annulaires alimentées par les canalisations d'eau chaude et d'eau froide raccordées aux ouvertures 2 et 3 précitées Le fourreau 13 comporte des ouvertures 15 et 16 disposées respectivement en vis-à-vis des alésages 2a et 3a, qui assurent la communication entre les ouvertures 2 et 3 et le logement 6. Une vis radiale 17 bloque en rotation le fourreau 13 par rapport au corps 1 pour que ledit fourreau ne puisse se déplacer après que les ouvertures 15 et 16 aient été convenablement positionnées comme ci-dessus indiqué. A l'intérieur du fourreau 13, on met en place un noyau ou rotor 18, qui a une forme extérieure cylindrique et qui comporte intérieurement un évidement borgne 19 pratiqué selon son axe. Dans la paroi latérale eylindrique, qui entoure ltévidement 19, on a pratiqué deux ouvertures 20 et 21, qui ont une forme oblongue et qui s'étendent chacune sur 900 d'angle, les deux ouvertures 20 et 21 étant adjacentes, par l'une de leurs extrémités, à un meAme plan radial et étant disposées de part et d'autre de ce plan radial. Les ouvertures 20 et 21 ont chacune un plan moyen perpendiculaire à l'axe du rotor 18, les deux plans moyens étant espacés d'une distance égale à celle qui sépare les plans moyens des ouvertures 15 et 16 du fourreau.Le rotor 18 est mis en place dans le fourreau en l'introduisant par l'extrémité du logement 6, qui est destinée à être ensuite obturée par le corps de clapet 7. L'enfoncement du rotor 18 dans le fourreau s'effectue jusqu'à ce qu un épaulement d'extrémité 22 du rotor vienne en appui contre une rondelle de friction 23 insérée entre le fond du logement 6 et l'une des extrémités du fourreau 13. Au delà de l'épaulement 22, le rotor 18 se prolonge par une portée cylindrique 24, qui traverse la paroi du corps 1, qui obture le fond du logement 6 ; dans cette zone, on a prévu, autour de la portée 24, un joint torique de sécurité 25 équipé dtun couvre-åoint 26 ; la portée 24 se prolonge, en outre, par une tete d'entratnement 27 qui coopère avec un bouton de manoeuvre 28, dont la rotation est limitée en angle par la coopération d'une rainure 29 pratiquée dans le bouton avec un téton 30 solidaire. du corps 1. Le bouton de manoeuvre 28 se trouve donc accolé à l'extrémité du corps qui est opposée à celle où se trouve le bouton de manoeuvre 12. A l'intérieur de l'évidement 19 du rotor 18, on a introduit un manchon 31, qui a le même axe que l'évidement 19. Le manchon 31 comporte à son extrémité, qui est la plus proche du fond de ltévidement borgne 19, une collerette de frettage 32 qui assure la solidarisation du manchon 31 et du rotor 18; Le positionnement du manchon 31 à l'intérieur de l'évidement 19 est effectué en enfonçant le manchon. 31 dans l'évidement 19 Jusqu a ce que la collerette de frettage 32 vienne en butée contre un épaulement 33 ménagé dans l'évidement 19 entre les plans limites les plus voisins des ouvertures 20 et 21.Le diamètre extérieur du manchon 31, dans la zone non occupée par la collerette de frettage 32, est inférieur au diamètre intérieur de l'évidement 19 > de sorte que l'on délimite, entre le manchon 31 et le rotor 18, un espace 34 en forme d'anneau cylindrique, qui met en communication l'ouverture 21 et l'alésage 5 lorsque le Joint 9 ne vient pas obturer la sortie de l'espace 34. Les extrémités du rotor 18 et du manchon 51, qui se trouvent en vis-à-vis du joint 9, sont disposées dans un même plan perpendiculaire à l'axe du corps 1. A titre de sécurité > on a prévu également un joint d'étanchéité 35 entre une collerette de base 36 prévue à l'extrémité libre du noyau 18 d'une part, et la paroi du logement 6 d'autre part. La collerette de base 36 vient sensiblement en appui contre le fourreau 13 lorsque l'épaulement 22 est en appui contre la rondelle 23. A titre de sécurité également, on a prévu un joint torique d'étanchéité 37 entre le clapet mobile 8 et le corps de clapet 7. Le montage du robinet, qui vient d'entre décrit, s'effec- tue en insérant d'abord dans le logement 6 du corps 1 la rondelle 23 et le fourreau 13 ; les joints toriques 14 peuvent avoir une section circulaire de 2mm de diamètre, être réalisés en une matière plastique telle que du poly(éthylène/propylène) et être montés dans le logement 6 avec un serrage de 0,3 mm. Le Jeu ménagé entre le fourreau 13 et le corps 1 est d'environ 0,3 mm. On introduit ensuite dans le fourreau 19 le rotor 18 par l'extrémité où ne se trouve pas la rondelle 23.Cette introduction s'effectue à 20"C avec un serrage de 0,08 mmO Le rotor 18 est réalisé en laiton et, au moment du montage, il comporte le manchon 31 qui a été préalablement solidarisé par frettage dans ltévidement borgne 19. Le rotor 18 est enfoncé Jusqu t à venir en appui contre la rondelle 23 et lton met alors en place le Joint de sécurité 25 et le bouton d'entratnement 28. On constate que, selon la position angulaire du rotor 18 par rapport au fourreau, on met en communication ou bien les ouvertures 2 et 15 avec l'intérieur du manchon 31 par l'ouverture 20 ou bien les ouvertures 3 et 16 avec la chambre annulaire 34 par l'ouverture 21 ; pour des positions intermédiaires entre les deux positions extrêmes ci-dessus précisées, on laisse passer plus ou moins d'eau chaude ou plus ou moins d'eau froide et l'on voit, par conséquent, que la position angulaire du bouton 28 permet de régler la proportion eau chaude/eau froide de l'eau débitée par ce robinet mélangeur. Le réglage complet est obtenu par un demi-tour du bouton 28 et le téton 30 permet de bloquer le bouton 28 aux deux fins de course du demi-tour. Après avoir mis en place le rotor 18, on fixe sur l'ex- trémité du corps 1 qui n'est pas occupée par le bouton 28, le corps de clapet 7 et on met en place le bouton 12, qui permet d'assurer la translation du disque joint 9. Lorsque le disque-Joint est en appui contre les extrémités du rotor 18 et du manchon 31, les sections de sortie des flux d'eau froide et d'eau chaude sont obturées au contraire, lorsque le disque-ioint 9 est en retrait par rapport aux extrémités du rotor 18 et du manchon 31, le robinet débite le flux, qui lui provient de la chambre annulaire 34 et de l'intérieur du manchon 31. On voit donc que le bouton 12 permet de régler le débit qui est délivré par le robinet dans la canalisation de sortie. Pour achever la mise en oeuvre, il surfit alors de relier le corps de robinet aux deux canalisations d'entrée correspondant aux ouvertures 2 et 3 et à la canalisation de sortie correspondant à 11 ouverture 4. Il convient de noter que le réglage de la température du mélange peut steffectuer, que le robinet soit ouvert ou fermé, si l'on prend la précaution de monter le disque-joint 9 de façon qutil puisse tourner librement par rapport au clapet mobile qui le porte. On voit que la réalisation du robinet qui vient d'entre décrite permet d'éviter tout blocage lors des variations de température du fluide, qui traverse le robinet ; le fonctionnement de ce robinet est donc particulièrement fiable, bien que son prix de revient soit relativement réduit. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n1 est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de i tinven tion. REVENDICATIONS 1 - Robinet pour la distribution d1au moins un fluide comportant un corps externe et un noyau, qui peuvent avoir un mouvement relatif de rotation ltun par rapport à autre, le noyau et le corps comportant des ouvertures pouvant être mises en liaison ltune avec l'autre pour faire communiquer au moins une canalisation d'entrée avec au moins une canalisation de sortie, caractérisé par le fait que la partie du noyau qui porte une ou plusieurs ouvertures de passage du fluide est mise en place dans un fourreau maintenu fixe à l'intérieur du corps par l'intermédiaire d'au moins un joint annulaire élastiquement compressible, un jeu étant ménagé en permanence entre le fourreau et le corps. 2 - Robinet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie du noyau, qui porte une ou plusieurs ouvertures de passage du fluide, est mise en place dans le fourreau avec un serrage inférieur à celui qui provoque le blocage mécanique du noyau par rapport au fourreau. 3 - Robinet selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le matériau constitutif du fourreau a un coefficient de dilatation au moins égal à celui du matériau constitutif de la partie du noyau qui est mise en place dans le fourreau, le serrage noyau/fourreau ayant une valeur au moins égale à la différence de dilatation du noyau et du fourreau sur leur (s) diamètre (s) de frottement entre les deux températures extrêmes d'utilisation du robinet. 4 - Robinet selon l'une des revendications I à 3, caractérisé par le fait que la partie du noyau, qui est mise en place dans le fourreau, est cylindrique, le fourreau étant réalisé en une seule pièce. 5 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la partie du noyau, qui est mise en place dans le fourreau, constitue un rotor qui tourillonne à l'intérieur d'un stator formé par le fourreau et le corps de robinet. 6 - Robinet selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu1il constitue un robinet mélangeur de n fluides, n étant un nombre entier supérieur à 1, le noyau, le fourreau et le corps comportant n ouvertures pour l'entrée des n fluides dans le robinet, chaque ouverture du noyau venant en vis-à-vis de l'ouverture correspondante du fourreau au voisinage d'une position angulaire moyenne du noyau, lesdites positions angulaires moyennes étant différentes pour les n ouvertures afférentes aux n fluides, un moyen d'étanchéité étant prévu entre le fourreau et le corps dans les zones annulaires qui séparent deux ouvertures adjacentes du corps. 7 - Robinet selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le noyau comporte intérieurement, sensiblement selon son axe, un évidement borgne dans lequel on dispose (n-l) manchons sensiblement coaxiaux délimitant chacun un anneau cylindrique qui communique avec une seule des ouvertures du noyau. 8 - Robinet selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les manchons sont frettés à l'intérieur du noyau. 9 - Robinet selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que, du caté où débouche l'évidement borgne du noyau, les manchons et le noyau ont des extrémités coplanaires. 10 - Robinet selon l'une des revendications 6 à 9, permettant le mélange de deux fluides, caractérisé par le fait que le fourreau s'appuie sur le corps qui l'entoure par trois joints annulaires disposés dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe commun du fourreau et du noyau, un de ces joints annulaires étant prévu de part et d'autre de chaque ouverture pratiquée dans la paroi la térale du fourreau. 11 - Robinet selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que le oint d'un clapet, mobile en translation dans le corps parallèlement à l'axe du noyau, peut venir en appui étanche sur les extrémités des manchons et du noyau. 12 - Robinet selon les revendications 9 et 11 prises simultanément, caractérisé par le fait que le joint du clapet mobile est un disque plan élastique. 13 - Robinet selon les revendications 5 et 11 prises simultanément, caractérisé par le fait que le corps du robinet est sensiblement cylindrique et comporte, à l'une de ses extrémités, un organe de manoeuvre du noyau, qui forme le rotor, et à son autre extrémité, un organe de manoeuvre du clapet mobile. 14 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que le fourreau est réalisé en une matière plastique ayant de bonnes caractéristiques de frottement telle que celle connue sous la marque commerciale "TEFI)N". 15 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le fourreau est réalisé par surmoulage d'une matière plastique sur le noyau. 16 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 15, caracté térisé par le fait que le noyau est réalisé en métal, par exemple en laiton. 17 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que les joints annulaires disposés entre le fourreau et le corps sont des joints toriques mis en place dans des gorges prévues à la surface extérieure du fourreau.