Brevet FR2416413A1 — publié le 19790831

L'invention a pour objet un robinet de chauffage central, comportant un croisillon, ou volant, rotatif vissé sur un support fixé rigidement sur un élément fixé ou formé sur le corps de robinet, dont le clapet règle l'admission du fluide caloporteur et peut être déplacé vers son siège, à l'encontre d'une action élastique, par une poussée exercée sur un organe de transmission solidaire en translation du clapet, au moyen d'un élément d'actionnement porté par le croisillon. le but de l'invention est de réaliser un dispositif d'actionnement permettant notamment, dans le cas où le dispositif est associé à un radiateur de chauffage central, aux occupants d'un local d'afficher une température voulue par une action manuelle sur le croisillon, tout en donnant la possibilité d'imposer dans ce local, et le cas échéant dans un ensemble de plusieurs locaux, une température effective inférieure à la température affichée dans le local, ou dans chaque local, à partir d'un poste central comportant des moyens de commande reliés électriquement au dispositif d'actionnement ou à chaque dispositif d'actionnement. le dispositif d'actionnement suivant l'invention est caractérisé en ce que le croisillon supporte une monture, par exemple en forme de lanterne, bloquée en rotation mais solidaire en translation du croisillon, dans laquelle est prévu au moins un bilame dont les faces respectives sont adjacentes à l'or- gkne de transmission et à une résistance électrique portée par la monture et capable, en chauffant le bilame, de le déformer en modifiant ainsi la position du clapet. Ia commande électrique centralisée permet d'assigner une limite effective à la température des locaux, par exemple dans un immeuble collectif ou dans un bâtiment public, et de moduler cette limite en fonction des circonstances, par exemple en abaissant systématiquement l'apport de calories pendant la nuit, tout en laissant aux utilisateurs la possibilité d'exercer une commande mécanique de règlage de température, l'affichage correspondant ne permettant d'obtenir que des températures inférieures à la consigne électrique. On évite ainsi le gaspillage que représenterait le maintien à sa position de pleine ouverture du clapet et, corrélativement, d'une température élevée dans des locaux, alors que serait justifié un abaissement, pour la commande duquel les utilisateurs ne sont pas motivés. le dispositif d'actionnement peut comporter un bilame unique dont les faces respectives sont en contact permanent avec la résistance de chauffe et avec l'organe de transmission. Suivant une variante de l'invention, on utilise au lieu d'un bilame unique, deux bilames parallèles sollicités par une source de calories unique. I1 est alors possible de ne pas utiliser toute la course de déformation des bilames et de limiter la plage utile à la partie la plus linéaire de cette course. Ainsi en sommant les déformations des deux bilames on peut obtenir un fonctionnement qui ne soit pas bistable, comme dans le cas d'un bilame unique en forme de disque cambré. De plus, la déformation de chaque bilame étant limitée, on évite le claquement qui résulte de l'inversion de sens de la cambrure du bilame. En outre et surtout on limite la température de chauffe ce qui diminue les risques de détérioration notamment des pièces en matière plastique. Suivant une autre variante de l'invention, on utilise deux bilames pa rallèles, dont chacun est doté de sa propre résistance de chauffe. On peut ainsi, dans les limites d'un encombrement maximum, utiliser deux bilames, ou davantage, ayant leur résistance de chauffe indépendante en sommant leurs déformations. Suivant cette variante on peut, en utilisant deux bilames ayant chacun un interrupteur interposé dans son circuit d'zlimentation, obtenir un fonctionnement avec 0, 1 ou 2 bilames et obtenir ainsi une position d'arrêt, une position veilleuse et une position de grande ouverture. Cette disposition s'applique particulièrement à la commande d'une électrovanne par exemple pour chaudière à gaz. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaftront à la lecture de la description ci-après en faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels - la fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'actionnement appliqué à un robinet de chauffage central et conforme à la présente invention; - la fig. 2 est une vue, également en coupe axiale, du croisillon de manoeuvre du dispositif de la figure 1; - la fig. 3 est une vue de dessus du croisillon de la figure 2; - la fig. 4 est une vue en coupe d'une lanterne du dispositif prévue pour le montage d'un bilame; - la fig. 5 est une vue de dessus de la lanterne de la figure h; - la fig. 6 montre une variante de l'invention utilisant deux bilames;; - la fig. 7 est la courbe de déformation des bilames de la figure 5 en fonction de la température; - la fig. 8 montre une autre variante de l'invention à deux bilames. Suivant l'exemple représenté à la figure 1, le dispositif d'actionnement objet de l'invention est d'axe XX, qu'on supposera vertical, et comporte une embase 1 comprenant une jupe supérieure 2, sur laquelle vient se visser un croisillon de manoeuvre 3, et une jupe basse 4, qui porte un écrou 5 retenu par encliquetage et muni de cannelures extérieures 6. le filetage interne 56 de cet écrou assure la fixation de l'ambase 1 sur la périphérie filetée 57 du corps de robinet 58 et, simultanément, le montage par Sa collerette 59 d'une cuvette 61 dans laquelle prend appui l'une des extrémités d'un ressort tronconique de compression 62 dont l'autre extrémité est appuyée sur une collerette 63 d'un obturateur 64, dont le clapet 66 obture ou découvre une ouverture 67 par laquelle le fluide caloporteur admis dans la tubulure d'entrée 68 du corps de robinet 58 peut alimenter une tubulure 69 branchée sur l'entrée d'un radiateur de chauffage central. Un anneau torique 65, engagé dans une gorge de l'ouverture interne du fond de la cuvette 61, est en contact glissant d'étanchéité avec la partie cylindrique 70 de l'obturateur 64. le moyeu 8 de l'embase 1 comporte un alésage 8a, de section carrée, dans lequel coulisse un piston 9 bloqué en rotation grâce à sa section carrée complémentaire de celle de l'alésage 8a. Dans un alésage taraudé de ce piston est vissée une vis d'étalonnage 10 sur la tête 11 de laquelle est maintenue en appui, par le ressort 62, l'extrémité supérieure d'une aiguille 7 emboîtée dans un alésage borgne 71 de l'obturateur 64. le piston 9 présente à sa partie supérieure une tête cylindrique dont la base forme un épaulement 12 destiné à venir, lors du montage, en butée contre la partie supérieure du moyeu 8 de l'embase 1. le piston 9 est, par Sa partie supérieure convexe, en contact permanent avec la face inférieure d'un bilame 13 en forme de disque cambré. Dans la position de repos représentée, pour laquelle il n'est pas soumis à un apport de calories, le disque mince 13 présente une légère convexité dirigée vers le haut. Cette position permet une ouverture effective du robinet, par levée du clapet 66, sous l'action du croisillon 3. Ce croisillon 3, représenté en détail en coupe à la figure 2, est creux et présente à sa partie supérieure des fentes axiales 14 destinées à favoriser les échanges thermiques entre le volume intérieur au croisillon de manoeuvre 3 et le milieu ambiant. le croisillon 3 est muni à sa partie inférieure d'un taraudage 15 destiné à coopérer avéc un filetage complémentaire de la jupe supérieure 2 de l'embase 1, afin de constituer avec celle-ci un système vis-écrou pouvant transmettre des mouvements de translation axiaux à l'aiguille 7. L'intérieur du croisillon 3'reçoit une monture 16, en forme de lanterne, qui contient l'ensemble électrothermique agissant sur le bilame 13. La lanterne 16 comprend une jupe inférieure 17 et une coiffe supérieure 18 délimitant avec la précédente un épaulement 19. Au niveau de la partie supérieure de sa coiffe 18 la lanterne 16 est ajourée en 20 pour favoriser les échanges thermiques précités. L'épaulement 19 de la lanterne 16 présente sur une étendue angulaire d'environ 200t une épaisseur qui est de 1 'ordre de la moitié de la hauteur de la Jupe 17.Cette surépaisseur 21 est destinée à permettre la réalisation d'une rainure 22 s'étendant sur 1800 å la partie supérieure de l'épaulement 19. les extrémités 22a, 22b de cette rainure 22 servent de butées de fin de course angulaire au croisillon 3 qui porte, sur l'une de ses trois extensions radiales intérieures 23, un orifice 24 recevant une goupille axiale 25, dont la partie inférieure est engagée et peut se déplacer dans la rainure 22 de la lanterne 16 et bute en fin de course du croisillon 3 contre l'une des deux extrémités de cette rainure 22. Sur sa surface périphérique la jupe 17 de la lanterne 16 porte deux bossages 26 qui, en venant se placer de part et d'autre d'un bossage complémentaire de la surface intérieure de la jupe supérieure 2 de l'embase 1, servent à solidariser en rotation l'ensemble de la lanterne 16 et l'embase 1 de la tête tharmostatique. A l'intérieur de la lanterne 16 sont disposés le bilame 13, une résistance 27 qui est en contact avec la face supérieure du bilame 13 et qui peut être alimentée en courant électrique à partir d'un système de commande, au moyen de fils 28, un protecteur thermique 29 destiné à limiter à environ 1000 le chauffage de la résistance afin d'éviter les éventuelles détériorations qui sont surtout à craindre lorsque, comme dans le présent exemple, la plupart des éléments sont en matière plastique, et une lame élastique 30 en U constituant un ressort. le bilame 13, qui dans la position non sollicitée représentée a sa convexité tournée vers la partie supérieure du dispositif, est centré sur la base de la Jupe 17 de la lanterne 16, base qui à cet effet est légèrement ar rondie. les éléments 13, 27, 29, 30 sont disposés dans cet ordre de bas en haut à l'intérieur de la lanterne 16. Le protecteur thermique 29 et la résistance de chauffe 27 forment un empilage appliqué en permanence contre la face supérieure du bilame 13 grâce à l'action du ressort en U 30 dont l'aile supérieure peut être solidarisée avec le plafond 31 de la lanterne lfi, par exemple au moyen d'un rivet creux 32.La jupe 17 présente un orifice radial 33 permet tant la sortie des fils 28, ceux-ci traversent la base de la jupe supérieure 2 de l'embase 1 et émergent entre l'embase 1 et la base du croisillon de manoeuvre 3. La partie supérieure du croisillon de manoeuvre 3 est obturée par un couvercle 34. La base du croisillon de manoeuvre 3 porte des chiffres-repères qui, lorsque l'un d'entre eux est mis en regard d'un index fixe, par exemple solidaire du corps du robinet, permettent d'afficher une position de réglage manuel. Grâce au serrage de l'écrou 5 l'embase 1 est bloquée en rotation sur le corps de robinet 58. Compte tenu des bossages 26 prévus sur la Jupe 17 de la lanterne 16, celle-ci est solidarisée en rotation (mais non pas en translation) avec l'embase 1 et peut donc être considérée comme fixe en rotation. le croisillon 3 peut être mû en rotation manuellement, sa rotation entraînant une translation suivant XX, vers le bas lors d'un vissage, et vers le haut lors d'un dévissage, de l'ensemble formé par la lanterne 16, l'empilage 30, 29, 27 et le bilame 13.Cette translation de l'équipage. mobile se transmet bien sûr par le piston 9 à l'aiguille 7 et au clapet du robinet. fans la position représentée, le croisillon 3 est supposé dévissé à fond, la goupille 25 se trouvant en butée à l'extrémité 22b de la rainure 22 de la lanterne 16. L'obturateur est ouvert au maximum. L'utilisateur dispose donc d'une commande manuelle, comme il en disposerait dans le cas d'un robinet manuel pour radiateur tout à fait classique. Le bilame 13 permet toutefois de neutraliser cette commande manuelle et de la supplanter par une commande électrique émanant normalement d'un poste central. On peut, en effet, à partir d'une position quelconque du croisillon 3, faire agir le bilame 13, supposé initialement froid, en le déformant par alimentation en courant électrique de la résistance de chauffe 27. Le signal en voyé dans la résistance 27 provoque des déformations plus ou moins importantes du bilame 13 vers le bas (diminution de sa courbure) qui se traduisent par un effort transmis par le piston 9 à l'aiguille 7, à l'encontre de l'action du ressort 62. Lorsque la quantité de chaleur produite par la résistance 27 atteint une certaine valeur, le bilame 13 se retourne, sa convexité, initialement dirigée vers le haut (fig. 1), s'orientant alors vers le bas, ce qui provoque la fermeture du clapet 66 et donc l'arrêt du débit d'eau chaude traversant le radiateur. Lorsque le croisillon est vissé à fond, la goupille 25 se trouvant en butée à l'extrémité 22a de la rainure 22, et que par conséquent l'obturateur 64 est fermé, l'inversion du bilame 13 ne fait que confirmer la commande manuelle. Dans tous les autres cas le signal électrique envoyé à la résistance 27 ne peut qu'entraîner un abaissement de l'aiguille 7 provoquant la fermeture du clapet 66. Corrélativement le refroidissement et le retour en position initiale du bilame 13, consécutifs à la coupure de l'alimentation électrique de la résistance 27, rétablissent la commande manuelle, c'est-à-dire une ouverture du robinet correspondant à la position du croisillon ). Le protecteur thermique 29 n'a qu'un rôle de sécurité; il permet en effet de limiter à environ 1000 le chauffage obtenu par la résistance 27.Cette limitation évite les détériorations des éléments du dispositif constitués en matière plastique. Le protecteur thermique 29 peut être un interrupteur thermique qui ouvre le circuit d'alimentation en courant électrique de la résistance 27 lorsque la température maximum est atteinte. L'invention a été décrite ci-dessus en tant que dispositif d'actionnement pour robinet de chauffage central. L'invention pourrait également être appliquée à la commande d'une vanne mélangeuse montée sur un circuit d'alimentation en eau chaude pour installation de chauffage central. A titre de variante de réalisation du dispositif de la figure 1, on peut supprimer le protecteur thermique 29 et remplacer la résistance ordinaire 27 par une thermistance stabilisée : résistance dont la caractéristique puissance émise/intensité du courant d'alimentation est telle qu'elle ne permet pas de dépasser une température maximum prédéterminée. On choisit la thermistance de façon que cette température maximum soit de l'ordre de 1000C afin d'éviter les détériorations possibles, notamment des éléments du dispositif qui sont en matière plastique. Ia figure 6 illustre une variante de l'invention, suivant laquelle on remplace le bilame unique 13 de la figure 1 par un couple de bilames 13a-13b sollicités thermiquement par une résistance unique 27 alimentée en courant électrique par deux fils conducteurs 28. Les deux bilames 13a-1Q sont montés sur un tiroir 35 et ont leur convexité tournée l'une vers l'autre. Le bilame supérieur l3a prend appui sur une butée fixe schématisée par 36. La figure 7 montre pour chacun des deux bilames 13a-lQ la courbe représentative de leurs déplacements D (ordonnées) en fonction de la température T (abscisses). Le déplacement mesuré ici correspond à la flèche du bilame l3a ou 13b en son centre. L'utilisation de deux bilames permet, en sommant leurs déformatiorbs, d'avoir une plage de température TA, Tn plus réduite pour obtenir la course nécessaire de l'aiguille 7 de l'obturateur du robinet. On utilise ainsi pour chaque bilame la portion au la plus linéaire de leur courbe déplacement/tempé- rature, et en sommant les déformations des deux bilames l3a-13b (comme cela est rendu possible par le montage de la fig. (;), on peut obtenir un fonctionnement du dispositif qui ne soit pas bistable comme à la figure 1. Le fonctionnement du dispositif de la figure 5 est le suivant : lorsque la résistance 27 est alimentée par un courant électrique, elle émet des calories qui provoquent les déformations simultanées des deux bilames 1 et 30. le bilame supérieur 13e tend à diminuer sa courbure et se rapproche d'une forme plane. Le contact de son centre avec ia butée 36 provoque le déplacement de l'ensemble du tiroir 35 dans le sens de la flèche f de la figure > :. Farallè- lement, le bilame inférieur 13b, également sollicité en température, s forme et sa section tend à se approcher d'une section plane. Sa déformation est transmise au piston 9 qui communique cette translation à l'aiguille 7 de l'obturateur du robinet. I1 est clair, suivant cette variante, que les efforts et les déplacements se cumulent.On a réduit la gamme de températures nécessaires pour provoquer la course utile de la soupape et il n'est plus nécessaire de faire franchir à chacun des deux bilames l3a-13b sa position moyenne (plane) qui correspond au passage de la forme convexe à la forme concave, et qui s'ac coipagne d'un claquement dont la suppression est souhaitable. Dans la variante de la figure 6, les températures nécessaires étant moins élevées et leur gamme plus réduite, il n'est plus indispensable de doter la tête d'un protecteur thermique tel que 29 (fig. 1). Ia figure 8 iilustre une autre variante de l'invention dans laquelle on utilise deux bilames 13a-13b, chacun étant équipé de sa propre résistance de chauffe 27a-27b. Sur la figure 8 la tige 109 est équivalente au piston 9 représenté à la figure 1 et sert d'intermédiaire entre l'actionneur à bilames et la partie supérieure de l'aiguille 7 de l'obturateur du robinet. Chaque résistance de chauffe 27a-27b est montée sur un boîtier 37. les deux bilames 13e et 13b sont montés sur l'extrémité libre, tournée vers le bas, de la jupe des bottiers 37. A l'étant de repos, la convexité des deux bilames est tournée vers-le haut. L'ensemble est disposé à l'intérieur d'une cartouche 38 dont la base présente un orifice de passage 39 pour la tige-piston 109. La cartouche 38 est fermée à sa partie supérieure par un croisillon de manoeuvre 103 présentant intérieurement une saillie centrale 41 qui sert de point d'appui à la face supérieure du bottier supérieur 37. Entre les deux bottiers 37 est interposée une plaque 42 qui peut coulisser librement à l'intérieur de la cartouche 38, parallèlement à l'axe de celle-ci. Ia plaque 42 est dotée en son centre d'un renflement sphérique, constitué par exemple par une bille d'acier, sur lequel prennent appui, d'une part le bilame supérieur 13e, et d'autre part la face supérieure du bot- tier inférieur 37.Le piston 109 est pourvu de moyens de rappel élastique cons titués par un ressort 50 prenant appui, d'une part sur une coupelle 51 solidaire du piston 109, et d'autre part sur un épaulement plan intérieur 52. Chaque résistance 27a, 27b possède sa propre alimentation en courant électrique, représentée par des fils 28a, 28b. Sur chaque alimentation des résistances 27a, 27b est interposé un interrupteur 55, 56. Les interrupteurs 43a, 43b sont des sécurités thermiques internes équivalentes à la sécurité 29 de la figure 1. Ils peuvent Etre supprimés si on utilise des thermistances stabilisées, à la place des résistances 27a, 27b. Lorsque les deux interrupteurs 55, 56 sont en position d'ouverture, telle que représentée à la figure 8, l'ensemble est inopérant. Seule l'action annuelle sur le croisillon 40 donne un déplacement de l'ensemble 37, 13a, 42, 13b et 9. Lorsque l'un des deux interrupteurs 55, 56 est en position ouverte, l'autre ôtant fermé, seul l'un des deux ensembles 13-27-37 est opérant, l'autre est inerte et ne constitue en fait qu'un élément mécanique interposé dans la transmission des déplacements et des efforts. Lorsque les deux interrupteurs 55, 56 sont fermés, les deux ensembles 27-13-37 sont opérants et les déplacements et les efforts se cumulent pour être transmis à la tige-piston 109. Cette variante de la figure 8 peut être utilisée par exemple en tant qu'électrovanne pour chaudière à gaz, les trois modes de fonctionnement possibles permettent d'obtenir une position fermée, une position en veilleuse et une position de grande ouverture. les résistances 27, 27a, 27b pourraient être remplacées par une couche résistive déposée sur la face correspondante des bilames 13, l3a, 13b. - FEVENDICATIONS - 1 - Dispositif d'actionnement, notamment pour robinet de chauffage central, comportant un croisillon, ou volant,rotatif vissé sur un support fixé rigidement sur un élément fixé ou formé sur le corps de robinet, dont le clapet règle l'admission du fluide caloporteur et peut être déplacé vers son siège, à l'encontre d'une action élastique, par une poussée exercée sur un organe de transmission solidaire en translation du clapet au moyen d'un élément d'actionnement porté par le croisillon, caractérisé en ce que le croisillon supporte une monture (16), par exemple en forme de lanterne, bloquée en rotation mais solidaire en translation du croisillon (3), dans laquelle est prévu au moins un bilame (13, 13a, 13b) dont les faces respectives sont adjacentes à l'organe de transmission (9, 109) et à une résistance électrique (27, 27a, 27b) portée par la monture (16) et capable, en chauffant le bilame, de le déformer en modifiant ainsi la position du clapet (56). 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'en- semble croisillon (3)-montur (16) est mobile en translation entre deux positions extrêmes définies par des moyens (22, 25) qui limitent la course angulaire du croisillon (3, 40) à une fraction de tour. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens limitant la course angulaire du croisillon (3) comprennent une goupille (25) splidaire du croisillon, qui est engagée dans une rainure circulaire (22) de la monture (16). 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bilame ou chaque bilame (13, 13a, 13b) a, au repos, la forme d'un disque circulaire cambré. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un bilame (13) unique, dont les faces respectives sont en contact permanent avec la résistance (27) et avec l'organe de transmission (9). 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, dans la monture (16) est prévu un ressort (30), par exemple en U, qui sollicite la résistance (27) au contact du bilame (13). 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par deux bilames (l3a, 13b) entre lesquels est interposée une résistance (27) et qui, à l'état de repos, ont leur convexité tournée l'une vers l'autre. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les faces des bilames (13a, 13b) qui, à l'état de repos, sont concaves, sont en contact respectivement avec une butée fixe (36) et avec l'organe de transmission (9) et les deux bilames (13a, 13b) sont montés sur un tiroir (35), mobile en translation suivant l'axe du croisillon (3). 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par deux bilames (l3a, 13b) dont la concavité est tournée vers l'organe de transmission (109), qui sont couplés l'un avec l'autre et sont associés chacun à une résistance propre (27a, 27b). 10 - Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que chaque bilame (13a, 13b) est monté dans un bottier distinct (37a, 37b) contenant la résistance correspondante (27a, 27b), l'un des bilames (13b) est appliqué sur l'organe de transmission (109) tandis que l'autre (l5a) prend appui sur un or organe intermédiaire (42), mobile en translation axiale, lui-même appuyé sur le bottier (37b) du bilame (13b), tandis que le bottier (37a) du bilame (13a) est appliqué sur une saillie (41) du croisillon (40). 11 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la résistance électrique ou chaque résistance électrique (27, 27a, 27b) est constituée par une couche résistive déposée sur l'une des faces du bilame (13, l3a, 13b). 12 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par un protecteur thermique (29) associé à la résistance électrique ou à chaque résistance électrique (27, 27a, 27b). 13 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la résistance électrique ou chaque résistance électrique (27, 27a, 27b) est constituée par une thermistance stabilisée.