Brevet FR2419446A1 — publié le 19791005

La presente invention a pour objet un robinet mélangeur du type dans lequel le débit fourni et les proportions de mélange entre eau froide et eau chaude sont réglés par au moins deux disques ou organes analogues en matière dure, mobiles l'un par rapport à l'autre en contact mutuel suivant des surfaces planes. Les difficultés d'usinage des matières dures, en général des matières céramiques rodées, imposent certaines limitations aux formes réalisables industriellement, et elles obligent en particulier à réaliser des aretes presques vives aux bords des ouvertures pratiquées dans les disques pour le passage de l'eau. La présence de ces arêtes vives est également désirable, du fait qu'elle garantit que des matières étrangères accidentellement présentes ne peuvent se glisser entre deux disques en les éloignant mutuellement.Cependant, la présence de telles aretes vives, nécessaire pour les motifs indiqués, fait que, dans des conditions de débit particulières avec fort étranglement de ltécoulement et une vitesse élevée de celui-ci, et donc principalement dans les conditions de réglage intermédiaire, il apparaît de fortes turbulences qui provoquent des vibrations bruyantes, tant directement que par l'intermédiaire de phénomènes de résonance avec d'autres parties du robinet et avec les conduites. Ces phénomènes sont, par contre, négligeables lors de la production de forts débits, quand l'étranglement est réduit, et de débits très faibles, quand la vitesse de l'écoulement est très réduite. Pour réduire cette caractéristique bruyante du type de robinet rappelé, on introduit en général des grillages ou des éléments en matière flexible-et amortissante, qui perturbent cependant le fonctionnement et ne sont pas suffisamment efficaces, et l'on a surtout recours à l'étranglement des conduites en amont du robinet, ce qui limite fortement le débit maximum pouvant etre produit, et représente un coût important. Un autre problème présenté par les robinets du type envisagé consiste en ce que, lorsque l'on déplace les disques pour régler le débit fourni, il se produit également une variation indésirable du rapport de mélange et, par suite, de la température de l'eau mélangée débitée par le robinet. On peut réduire cet inconvénient en conformant et en disposant de façon appropriée les robinets pratiqués dans les disques de matière dure, mais on ne parvient ainsi à obtenir des robinets présentant une forte fidélité de température et, par suite, une variation très réduite de température résultant du réglage du débit. L'inconvénient subsiste particulièrement dans certaines conditions de réglage intermédiaires pour lesquelles l'étranglement des ouvertures pratiquées dans les disques en matière dure provoque de fortes chutes de pression dans les écoulements et une vitesse d'écoulement élevée.Les raisons de cet inconvénient sont, dans une certaine mesure, les mêmes que celles qui provoquent le bruit du robinet. L'invention a pour objet de perfectionner les robinets du type indiqué au début, avec une disposition susceptible de réduire considérablement l'un et/ou l'autre des inconvénients indiqués présentés par les robinets connus. Selon l'invention, un robinet mélangeur du type indiqué au début comprend, en série avec le dispositif de régulation principal constitué par les disques en matière dure, un dispositif ou moyen d'étranglement de l'écoulement auxiliaire, commandé en même temps qu'est commandée la position des disques en matière dure, et disposé de façon à être pratiquement inactif dans la position de débit maximum des disques en matière dure, et à parvenir à une position de fort étranglement, sans cependant provoquer un blocage de l'écoulement (une interception), à partir d'une position de réglage intermédiaire des disques en matière dure. Ainsi, lorsque les disques en matière dure sont en position de débit maximum, le dispositif d'étranglement auxiliaire ne limite pas notablement le débit pouvant être obtenu ; lorsqu'on ferme partiellement le robinet, le dispositif d'étranglement auxiliaire freine l'écoulement, en I'empêchant d'être le siège au niveau des arêtes vives des disques de chutes de pression susceptibles de compromettre la fidélité de réglage et de vitesse susceptible d'engendrer des vibrations ; et enfin, au cours de la dernière phase de la fermeture, les disques en matière dure sont de nouveau susceptibles d'exercer l'action prépondérante qui vise alors à intercepter l'écoulement.L'effet du dispositif d'étranglement auxiliaire est maximum pour les débits intermédiaires, c 'est-à-dire précisément dans les conditions les plus critiques pour les robinets courants. Du fait que le dispositif d'étranglement auxiliaire n'est pas destiné à exercer une action de fermeture complète, il ne nécessite pas de moyens d'étanchéité ni l'utilisation de matières spéciales, et il peut être réalisé en matière plastique, avec par suite la possiblité de conformer ses passages de la façon la mieux appropriée, tant pour éviter la turbulence et le bruit que pour augmenter la fidélité de température. Selon les différentes exigences d'application, le dispositif d'étranglement auxiliaire selon l'invention peut être conçu dans le but d'agir en prédominance sur le silence ou sur la fidélité de température ou encore de façon à n'agir pratiquement que sur l'une de ces caractéristiques, lorsque l'autre n'importe pas ou ne présente pas de problèmes particuliers ou que ceux-ci sont résolus d'une autre façon.Cependant, il est en général possible de réaliser le dispositif d'étranglement de façon qu'il ait un effet notable sur le silence comme sur la fidélité de température du robinet. Selon un mode dtexécution de l'invention, le moyen d'étranglement auxiliaire est réalisé par la coopération d'une tête de commande en matière plastique, pour le disque ou les disques mobiles du robinet, conformée en chambre creuse à orifices de sortie latéraux, et de parois pourvues d'orifices ou conformations susceptibles de coopérer avec les orifices de sortie de la tête, de façon à les obstruer plus ou moins selon la position prise par la tête de commande, et disposées de façon à laisser ces orifices complètement libres dans la position correspondant à ltouverture complète et à parvenir progressivement à une obstruction totale de ceux-ci, se produisant pour une position de réglage intermédiaire du robinet. Les orifices indiqués peuvent être au nombre de un ou plus, et lorsqu'il y en a plusieurs, ils peuvent avantageusement être de dimensions différentes, de façon à parvenir à la fermeture par périodes successives. Ces orifices et toutes les parties qui coopèrent peuvent être raccordés de façon appropriée pour éviter des arêtes vives et autres conformations susceptibles de provoquer des bruits, et pour réaliser une progressivité de fermeture appropriée, ce à quoi l'on parvient facilement grâce à la moulabilité de la matière plastique. Les parois à orifices et conformations indiquées peuvent avantageusement être présentées par des ailettes d'un organe monté rotatif dans le corps du robinet. Cet organe rotatif peut être le support de guidage de la tête mobile ou bien, dans le cas de robinets du type à trois disques, le support du disque intermédiaire qui est monté de façon à être rotatif mais non mobile en translation. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, le moyen d'étranglement auxiliaire est réalisé par la coopération d'une lèvre présentée par la tête de commande et d'un bord du disque en matière dure qui se trouve sous celui qui est directement accouplé à la tête de commande. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple seulement et représentés aux dessins annexés, dans lesquels Fig. 1 est une coupe verticale d'un premier mode d'exécution de l'invention, représenté à l'état de fermeture ; Fig. 2 est une coupe verticale perpendiculaire à la précédente suivant la ligne II-II de la figure 1, mais à l'état d'ouverture ; Fig. 3 est une coupe horizontale suivant la ligne III-III de la figure 1 Fig. 4 est une coupe analogue à celle de la figure 3 mais le robinet étant en position d'ouverture, Fig. 5 représente à échelle agrandie la partie indiquée par V sur la figure 4 ; Fig. 6 est une coupe analogue à celle de la figure 4, mais correspondant à une variante ;; -Fig. 7 représente une coupe, analogue à celle de la figure 1, correspondant à un robinet du type à trois disques, représenté en position d'ouverture ; Fig. 8 est une coupe du même robinet, suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7 Fig. 9 est une coupe analogue à celle de la figure 7 correspondant à un autre mode d'exécution, représentée en position d'ouverture ; Fig. 10 représente le robinet selon la figure 9, mais en position de fermeture partielle. Le robinet représenté comprend un corps 1 auquel parviennent deux conduits d'alimentation 2 et 3 pour eau chaude et eau froide et duquel part un bec ou conduit le débit 4 pour l'veau mélangée. Dans le corps 1 est monté fixe un disque inférieur 5 en matière dure, comportant des ouvertures communiquant de façon étanche avec les embouchures des conduits 2 et 3. Au-dessus du disque 5 est monté mobile un disque supérieur 6 en matière dure mais comportant, lui, des ouvertures. Le robinet est du type à deux disques ; dans les robinets du type à trois disques, un autre disque en matière dure serait interposé entre le disque inférieur 5 et le disque supérieur 6, sans rien changer toutefois à l'application de l'invention. Le disque supérieur 6 est accouplé à une tete de commande 7 susceptible d'être manoeuvrée en translation et en rotation au moyen d'une manette 8 montée dans un organe rotatif 9 monté de façon étanche dans le corps 1 au moyen d'un couvercle 10. Ce mécanisme ne sera pas décrit ultérieurement, du fait qu'il est connu en soi, et aussi parce que le choix de celui-ci ou d'un autre mécanisme de commande ne conditionne pas l'application de l'invention. La tête de commande 7 est aplatie latéralement, comme le montrent les figures 3 à 6, et elle est guidée dans son mouvement de translation entre deux ailettes de guidage 11 qui s'étendent vers le bas à partir de l'organe rotatif 9. La tête de commande 7 délimite une chambre intérieure 12 (dans laquelle débouchent les ouvertures du disque supérieur 6) fermée à l'exception d'ouvertures 13, 14 pratiquées dans les parois plates de la tête de commande 7, en regard des ailettes de guidage li de l'organe rotatif 9 qui obstruent donc lesdites ouvertures (figure 3). Dans les ailettes 11 sont cependant pratiquées des ouvertures 15, 16, de sorte qu'en déplaçant la tête de commande 7, on peut faire coïncider les ouvertures 13, 14 de la tête 7 avec les ouvertures 15, 16 des ailettes 11, ce qui permet de faire eommuniquer librement la chambre 12 et le volume intérieur au corps 1 du robinet, communiquant avec le bec de débit 4 (figure 4). La disposition des différentes ouvertures décrites est telle que leur fermeture mutuelle a lieu avec une avance considérable sur la fermeture mutuelle des ouvertures des disques 5, 6. Cependant, aucune précaution n'est prise pour garantir une fermeture étanche réalisée par les ailettes 11 sur les ouvertures 13, 14, au contraire comme le montre la figure 5, un certain Jeu S est prévu entre la tête 7 et les ailettes 11, pour que ladite fermeture ne soit pas étanche. Comme le montre la même figure, les différentes ouvertures indi quées sont, de façon appropriée, à bords arrondis, et les ouvertures 15 et 16 s'agrandissent vers l'extérieur, pour réduire au minimum le bruit de l'écoulement qui les traverse. Il ressort également de la figure 5 que les fenêtres 15, 16 peuvent avoir avantageusement les largeurs F, G différentes, de façon que l'une d'elles se ferme avant l'autre, de sorte que l'bn obtient une fermeture d'ensemble plus progressive. En variante, les fenêtres elles-mêmes pourraient être décalées par rapport aux fenêtres 13, 14, de façon à obtenir le même effet. Comme il est clair, dans la position d'ouverture du robinet, les fenêtres 13, 14 et 15, 16 sont en regard et un étranglement minimum est appliqué à l'écoulement réglé par les disques 5, 6. Par contre, dans les positions intermédiaires des disques 5, 6 les fenêtres 13, 14 et 15, 16 ne sont plus alignées, et ltécoule- ment peut continuer à passer, grâce à l'existence du Jeu S, mais à vitesse très modérée, de sorte qu'il n'est pas engendré de vibrations ni de forte chute de pression au niveau des arêtes presque vives des disques 5, 6. Enfin, dans la dernière partie de la course les disques 5, 6 effectuent l'interception complète de l'écoulement. Selon un exemple d'exécution représenté sur la figure 6, la tête de commande 7 peut présenter de chaque côté une seule ouverture 17 coopérant avec une seule ouverture 18 de l'ailette de guidage 11 correspondante. Inversement, d'autre part, on pourrait prévoir plus de deux ouvertures par côté. Elles pourraient, en outre, quel qu'en soit le nombre, être profilées de façon appro-priée pour réaliser une fermeture progressive, ce profilage ne présentant pas de difficultés d'estampage de la matière plastique qui constitue la tête de commande 7 et les ailettes 11. Dans certains modes d'exécution de robinets à disques en matière dure, le disque inférieur fixe est remplacé par deux petits disques, anneaux ou cylindres. Bien entendu, cette modification ne change rien à l'application de la présente invention dont le domaine d'utilisation s'étend donc aussi à ces types de robinets. Dans le mode d'exécution du type de la figure 6, la partie de chaque ailette Il qui se trouve du côté opposé à celui duquel ne ferme l'ouverture correspondante 17 peut être absente ou être rabaissée. Dans ce cas, et avec une disposition dissymétrique de l'ouverture 17, il devient possible de neutraliser en permanence le moyen d'étranglement auxiliaire en montant la tête de commande 7 en position retournée. Cela peut être utile, lorsque le robinet doit être installé sur un réseau à pression très basse, où l'exigence d'éviter même l'étranglement minimum est prédominante. Dans les robinets selon les figures 7 à 10, on trouve encore, comme dans le cas de la figure 1, un corps 1 avec des conduits 2 et 3 assurant l'alimentation en eau froide et en eau chaude et un bec ou conduit de débit 4 ; dans le corps 1 est monté un disque en matière dure fixe 5, tandis que le disque mobile supérieur 6 est accouplé à une tête de commande 7 manoeuvrable au moyen d'une manette 8 montée dans un organe rotatif 9 monté lui-même de façon étanche dans le corps 1 et retenu par un couvercle 10. Dans ce cas cependant, il s'agit de robinets du type à trois disques, c 'est-à-dire qu'un disque 19 en matière dure est interposé entre le disque inférieur fixe 5 et le disque supérieur 6 accouplé à la tête de commande 7.Ce disque intermédiaire 19 est attaqué par un anneau de guidage 20 qui présente lui-même des ailettes 21 accouplées à des parois de la tête de commande 7, de façon à transmettre à l'anneau 20 les rotations de la tête de commande 7, mais non ses translations. En se référant au mode d'exécution des figures 7 et 8, le moyen d'étranglement auxiliaire, destiné à produire une préfermeture étranglant l'écoulement, sans le bloquer, en correspondance avec une position de fermeture intermédiaire des disques en matière dure, est réalisé par la coopération d'ouvertures 23 pratiquées dans la tête de commande 7 et d'ouvertures 22 pratiquées dans les ailettes de guidage 21 de l'anneau de guidage 20 du disque intermédiaire 19. Le fonctionnement d'un dispositif semblable est entièrement équivalent à celui décrit en regard des figures 1 à 6, et il ne requiert donc pas d'éclaircissement ultérieur, mais, du point de vue de la réalisation pratique, la coopération, dans le cadre de l'invention, de la tête de commande avec les ailettes 21 de l'anneau de guidage 20, et non avec les ailettes 11 de l'organe rotatif 9, s'avère considérablement avantageuse. Bien entendu, le mode d'exécution selon les figures 7 et 8 est réservé aux types de robinet à trois disques et il ne s'applique pas aux robinets à deux disques seulement. Dans le mode d'exécution selon les figures 9 et 10, la tête de commande 7 ne présente pas de trous latéraux destinés à participer à la préfermeture, mais elle comporte un bord 24 disposé à une certaine distance du bord correspondant du disque mobile 6 accouplé à la tête 7, de façon à délimiter un passage 25 par lequel l'eau mélangée passe de la chambre 12 située à l'intérieur de la tête de commande à la cavité intérieure du corps 1 et donc au bec ou tube de débit 4. Alors que la fermeture du robinet progresse par déplacement mutuel du disque supérieur 6 et du disque situé au-dessous de celui-ci, dans ce cas, le disque intermédiaire 19, le bord 24 de la tête de commande 7 se rapproche du bord du disque sous- > acent 19 et le passage 25 est étranglé progressivement, comme le montre la figure 10. Même dans ce cas, la forme et les dimensions des parties doivent être choisies de façon que, pour un état de réglage intermédiaire des disques en matière dure, l'étranglement réalisé dans ce cas, par le passage étranglé 25 réduise de façon notable la chute de pression disponible au niveau de la zone d'étranglement des disques, et donc évite d'une part l'établissement de vibrations bruyantes et évite ou réduit, de l'autre, les perturbations que le réglage du débit apporte au réglage du rapport de mélange. Il va de soi que la disposition selon les figures 9 et 10 peut aussi être adaptée immédiatement à des robinets du type à deux disques seulement ; dans ce cas, le bord 24 de la tete de commande 7 coopérerait avec le bord du disque inférieur fixe 5, et non avec le bord du disque intermédiaire rotatif 19. il est en outre clair que, bien que l'on se soit référé à un disque inférieur fixe 5, celui-ci pourrait être remplacé, de façon connue, par une paire d'anneaux ou cylindres coopérant avec le disque suraacent, sans rien changer à l'application de l'invention. Les caractéristiques décrites peuvent être appliquées à un robinet dans le but d'obtenir les deux avantages d'une réduction du bruit et d'une réduction des variations du rapport de mélange, et donc de la température résultante, lorsque le débit fourni varie ; ou bien, elles pourraient être appliquées en visant un seul de ces objectifs, lorsque l'autre est atteint par diverses dispositions ; par exemple, il est avantageux d'appliquer l'invention également dans le seul but d'améliorer la fidélité de tempé rature du robinet mélangeur, lorsque le bruit est atténué grâce à la présence de moyens d'amortissement particuliers, ou bien lorsqu'il n'y a pas lieu de la craindre à cause de la basse pression de fonctionnement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDiCATiONS 10 - Robinet mélangeur, du type dans lequel le débit et les proportions du mélange entre eau froide et eau chaude sont contrôlés par au moins deux disques ou analogues, en matière dure, déplaçables l'une par rapport à l'autre réciproquement à contact le long de surfaces planes, caractérisé en ce que, il comprend, en série avec le moyen principal de régulation constitué par des disques (5,6,19) en matière dure, un moyen auxiliaire d'étranglement du flux (13 > 16, 17-18, 22-23), contrôlé simultanément à la position des disques en matière dure, et disposé de manière à être sensiblement inactif dans la position de débit maximum des disques en matière dureetd'occuper une position de fort étranglement, sans provoquer cependant un blocage de l'écoulement à partir d'une position de réglage intermédiaire des disques en matière dure. 20 - Robinet mélangeur selon la revendication 1, du type dans lequel le disque mobile supérieur en matière dure est couplé avec une tête de commande, à proximité duquel un organe rotatif est monté tournant dans le corps du robinet, caractérisé en ce que ledit moyen auxiliaire d'étranglement est constitué par la coopération d'ouvertures (13, 14, 17, 23) percées dans les parois à génératrice rectiligne de la tête de commande (7), et d'ouvertures (15, 16, 18, 22) percées dans des ailettes de guidage (11, 21), couplées avec lesdites parois, présentées par l'organe rotatif (10;20) monté tournant dans le corps du robinet. 30 - Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites parois de la tête de commande 7 et lesdites ailettes (11, 21) de l'organe rotatif (10,20) sont substantiellement planes. 40 - Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un certain Jeu S est prévu entre lesdites parois de la tête de commande 7 et lesdites ailettes 11, 21 de l'organe rotatif 10, 20, ce jeu assurant que la fermeture réciproque entre les ouvertures respectives ne soit pas étanche. 50 - Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites ouvertures 13-16, 17-18, 22-23, du moyen auxiliaire d'étranglement sont façonnées et profilées de façon à réaliser une fermeture graduelle et à réduire au minimum le bruit du flux qui les traverse, les parois 7 et les ailettes 11, 21 dans lesquelles lesdites ouvertures sont percées étant fabriquées en matière plastique. 60 - Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que plus d 'une ouverture 13, 14 est percée de chaque côté dans la tête de commande 7 et dans l'ailette Il correspondante. 70 - Robinet mélangeur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les ouvertures 13, 14, 15, 16 disposées de chaque côté ont des dimensions ou/et une disposition différentes, de sorte que quelques-unes d'entre elles arrivent à la fermeture plus tôt que les autres. 80 - Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen auxiliaire d'étranglement est réalisé en forme asymétrique, de sorte qu'il peut être rendu inactif d'une façon permanente en disposant la tête de commande 7 en position renversée. 90 - Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe rotatif monté tournant dans le corps du robinet est un support tournant de guidage 10 pour la tête de commande 7. 100 - Robinet mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe rotatif monté tournant dans le corps du robinet est un anneau tournant 20 de support pour le disque mobile intermédiaire 19 d'un robinet du type à trois disques en matière dure. 110 - Robinet mélangeur selon la revendication 1, du type dans lequel le disque mobile supérieur en matière dure est couplé avec une tête de commande, caractérisé en ce que la tête de commande 7 est pourvue d'une lèvre 24 située à une certaine distance du bord correspondant du disque supérieur 6 pour définir un passage 25 pour l'eau mélangée, de la chambre interne de la tête de commande 7 à la cavité interne du corps 1 du robinet, ladite lèvre de la tête de commande coopérant avec un bord du disque 19 en matière dure qui se trouve au-dessous du disque 6 couplé avec la tête de commande 7, pour étrangler ledit passage 25 à partir d'une position intermédiaire de réglage des disques en matière dure.