Brevet FR2395541A1 — publié le 19790119

La présente invention se rapporte à un dispositif pour réguler les pressions -de deux écoulements de fluide, avec deux ouvertures d'arrivée et de sortie séparées, dans lequel les deux écoulements agissent sur une membrane fixée dans le boîtier pour détecter toute différence de pression, la membrane étant directement reliée à un élément pour contrôler les volumes s'écoulant La fonction de ce dispositif est de compenser diverses fluctuations de pression dans les deux canalisations d'arrivée en changeant les sections d'écoulement de sorte qu'on obtienne deux écoulements identiques en aval.Des dispositifs de ce type sont prévus par exemple pour des robinets pour eau chaude et froide et servent dans ce cas à compenser les fluctuations de pression dans les deux canalisations arrivée d'eau chaude et froide de sorte qu'on évite les fluctuations de température de l'eau mélangée dues aux fluctuations de pression dans les canalisations d'arrivée. Un dispositif de ce type est décrit dans la demande de brevet allemand examinée DT-AS 2 156 980. Là, les sections d'écoulement pour les deux écoulements de fluide sont contrôlées par un piston, supporté de manière mobile dans un alésage du bottier et de maniere étanche par un joint torique. Des systèmes glissants de ce type venant en contact avec les écoulements de fluide sont sujets à ltencrassement et aux incrustations par des dépôts qui se produisent particulierement par des précipitations de calcaire dans les vannes mélangeuses pour l'eau chaude et froide, de sorte que les éléments glissants peuvent s'encrasser ou même se bloquer en un temps court et le fonctionnement ne peut entre garanti sur une longue période.En outre, il est essentiel pour la fonction d'étanchéité du joint torique qu'il soit pressé contre la paroi de l'alésage,d'où la nécessité de forces de contrôle relativement élevées pour le dispositif de commande et, en conséquence, les mem- branes de contrôle nécessitent un diametre considérablement plus grand que les éléments de contrôle, ce qui se traduit par des dimensions plus grandes qu'il n'est souhaitable. Dans le modèle d'utilité allemand 1 991 296, on décrit une vanne mélangeuse dans laquelle les éléments de contrôle du dispositif régulateur de pression sont fixés à une membrane. Les deux milieux arrivant, eau chaude et froide, sont ici conduits axialement chacun à travers un cône de soupape fermant dans la direction d'écoulement dans une chambre divisée par une membrane supportant le cône de soupape,et émergent latéralement par rapport à la membrane et radialement par rapport à la direction initiale.L'inconvénient de ce dispositif est en particulier que les fluides arrivant affectent d'abord le cône de soupape, ce qui provoque la fermeture de la soupape du côté de la pression la plus élevée, et cela completement dans le cas de différences de pression élevées, et le maintien dans cette position On ne peut pas obtenir d'adaptation précise des écoulements de fluide llun à l'autre avec ce dispositif,du du moins pour des différences de pression importantes. En outre, dans le cas de vannes mélangeuses pour installations sanitaires, on risque des brûlures lorsque l'eau chaude seule coule, l'eau froide ayant été coupée soudainement dans le dispositif. L'invention est basée sur le besoin de remédier à ces inconvénients pour réaliser un dispositif régulateur de pression qui soit insensible au calcaire, à la boue ou autres substances transportés par l'écoulement de fluide,et qui assure un fonctionnement particulièrement sûr et sensible. Selon l'invention, ceci est obtenu en prévoyant, dans un dispositif régulateur du type mentionné au début, que les couvertures d'arrivée des deux écoulements de fluide sont disposées de chaque côté de la membrane au voisinage de la surface de travail, que l'élément de contre relié à la membrane est formé de manière qu'une soupape d'étranglement de l'écoulement soit prévue pour chaque écoulement en aval des ouvertures d'arrivée et que le guidage et le maintien dans le bottier soiect assurés par des membranes. Les avantages du système selon l'invention résident en particulier dans le fait que le dispositif est réalisé et formé de sorte que les fluides arrivant sont reçus sans nuire au comportement de la commande, et que les pressions des fluides sont régulées. En suspendant les cônes de soupape d'étranglement sur des membranes dans le bottier, on obtient un écoulement qui est complètement insensible à l'encrassement et à la précipitation à partir des fluides et qui ne présente aucune espèce de friction. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - la figure 1 montre une vue en coupe d'un dispositif régulateur de pression - la figure 2 est une coupe d'un autre dispositif régulateur de pression ; et - la figure 3 représente un autre mode de réalisation du dispositif régulateur de pression, vu en coupe. Le dispositif régulateur de pression 3 representé sur la figure 1 est supporté daas un bottier 1 dans un alésage borgne en même temps qu'unie vanne mélangeuse 2 connue contrôlée par thermostat pour l'eau chaude et l'eau froide. Le bottier 1 est relié à des canalisations d'arrivée 4 et 5 pour l'eau chaude et l'eau froide ainsi qu'à une canalisation de sortie 6 pour l'eau mélangée. Avantageusement, la vanne mélangeuse connue 2 et le dispositif régulateur de pression 3 sont vissés ensemble à un manchon tubulaire commun, le manchon pouvant entre inséré dans l'alésage borgne du bottier et fixé axialement.Le bottier 7 du dispositif régulateur de pression consiste en deux parties creuses à symétrie centrale reliées dans le milieu, à angle droit de l'axe de rotation, par une liaison filetée 10 qui maintient en même temps le bord extérieur d'une membrane 9. Une tige de soupape 11 également subdivisée est fixée sur l'axe de rotation du bottier par une liaison filetée 13 au milieu de la membrane 9. Une chambre creuse formée dans le bottier est ainsi divisée par la membrane 9 en deux chambres d'arrivée 14 et 15 pour l'eau chaude et l'eau froide respectivement, un col étant formé comme un siège de soupape 16 dans chacune des régions extrêmes. La tige de soupape 11 passe dans le col des deux côtés et supporte sur ses extrémités des cônes de soupape d'étranglement 17 fonctionnant avec les sièges de soupape et disposés en aval. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne comme suit. L'eau froide arrive de la canalisation 4 dans un passage annulaire 18 formé dans le bottier 1 et stécoule de là à travers les ouvertures 19 dans la chambre d'arrivée 15. De la même manière, l'eau chaude coule de la canalisation 5 dans un passage annulaire 20 et, de là, à travers les ouvertures 21 dans la chambre d'arrivée 14.Les deux écoulements de liquide sont séparés l'un de l'autre par la membrane 9 et, dans le cas de pressions différentes, provoquent le déplacement de la tige de soupape 11 à partir de sa position centrale vers le côté à plus faible pression, ce qui augmente ainsi la section d'écoulement du cône de soupape d'étranglement 17 du côté de la plus faible pression et réduit cette même section du côté de la plus forte pression de sorte que les deux écoulements de fluide sont approximativement dans le même état de contrainte en aval des cônes de soupape 17. L'eau chaude est ensuite envoyée axialement dans la région d'admission de de la vanne mélangeuse 2.L'eau froide est d'abord envoyée dans une chambre de bottier inférieure 23 et est conduite de là à une chambre d'arrivée 25 sur la vanne mélangeuse 2 par des passages 24 parallèles à l'axe et formés dans les parois latérales. Une variante est représentée sur la figure 2. Les éléments communs aux figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Le dispositif régulateur de pression 103 a la forme d'un bottier en deux parties 104 qui peuvent entre vissées l'une à l'autre avec symétrie centrale, et ce bottier est fixé dans un alésage borgne du bottier de ltaccessoire 101 en meme temps que la vanne mélangeuse 2,de la manière décrite ci-dessus. Deux membranes 111 et 114 sont fixées par leur bord extérieur dans le bottier 104. Un corps creux 109 percé longitudinalement et suspendu aux deux membranes est supporté centralement dans le bottier 104 et joue le rôle d'un élément de soupape qui peut être déplacé longitudinalement. Deux soupapes à étranglement 107 décalées axialement sont formées sur la surface génératrice du corps creux et correspondent aux sièges de soupape 16 formés par des cols dans le boîtier 104. Les deux membranes sont fixées ici au bottier 104 et au corps creux 109 par des fixations à vis 110. L'eau chaude et l'eau froide sont amenées de la même manière que décrit dans la figure 1. Les deux fluides arrivant passent d'abord dans les chambres d'arrivée 14 et 15 séparées par la membrane 111. Celle-ci est réalisée de telle sorte que, en dehors de sa fonction de soutien et de guidage du corps creux 109, sa surface efficace correspond approximativement à la surface intérieure du siège de soupape 16. Ceci a pour effet que la pression de chacun des fluides est reçue indépendamment dans les chambres d'arrivée et les forces résultantes sont compensées dans la chambre elle-même de sorte que le corps creux 109 n'est soumis à aucune déviation. Ensuite l'eau chaude passe de la chambre d'arrivée 14 par un cône de soupape 107 dans une chambre de trop-plein 115 et, de là > à travers un alésage 112 disposé centralement dans le corps creux 109,vers la partie supérieure d'une chambre de sortie 113 subdivisée par la membrane 114. L'eau froide passe de la chambre d'arrivée 15 par l'autre cône de soupape 107 dans la partie inférieure de la chambre de sortie 113. La surface efficace de la membrane 114 est donc conçue plus grande que la surface intérieure du siège de soupape 16. Si des variations de pression se produisent entre les deux fluides, la membrane 114 dans la chambre 113 subit une déflexion vers le côté de plus basse pression et provoque un déplacement axial du corps creux tel que le cône de soupape d'étranglement 107 réduit la sectiond'écoulement du côté de la pression la plus élevée et l'accrolt du côté de la pression la plus basse. Ainsi, la membrane 114, en dehors de sa fonction de détection de différences de pression dans les deux fluides et de modification correspondante de la position de l'élément de soupape par rapport au siège de soupape 16, assure la fonction de guider avec précision le corps creux 109 servant d'élément de soupape Ce mode de realisation de l'invention est caractérisé par- sa structure particulièrement robuste qui assure une longue duree de service avec des caractéristiques de commande sensibles et stables. Un autre mode de réalisation est représenté sur la figure 3. Le dispositif régulateur de pression est disposé ici à quatre-vingt-dix degrés de l'axe longitudinal de la vanne mélangeuse 2 dans un bottier separé 200 dans le corps de l'accessoire 201, bottier qui peut être insére avec symétrie centrale. L'arrivée et la sortie pour l'eau chaude et liteau froide sont prévues à travers des passages annulaires 202 et 203 dans le corps de l'accessoire qui sont reliés chacun à l'une de quatre chambres disposées l'une derrière l'autre avec symétrie centrale,par des ouvertures d'arrivée et de sortie disposées radialement dans le bottier 200.Dans la région extérieure du boiter 200 est disposée, de chaque côté, une chambre d'entrée 204 dont la face extérieure est formée dans chaque cas par une membrane 205. A l'opposé de la membrane, il y a une paroi de séparation 206 ayant un trou central 207 qui assure les liaisons aux chambres de sortie 208 divisées par une autre membrane 209. On a prévu une tige de liaison 210 fixée centralement sur les trois membranes et passant au centre des quatre chambres. En outre, il y a un cône de soupape d'étranglement 211 formé sur la tige de liaison dans chacune des chambres d'entrée 204, ces cônes déterminant la section d'écoulement des trous 207 selon leur position. Grâce à ce mode de réalisation, les deux fluides coulent d'abord chacun dans une chambre d'entrée 204, et coopèrent chacun en direction opposée avec une membrane 205 et, à l'opposé dans la direction de fermeture, avec un cône de soupape 211, de sorte que les forces en présence se compensent. Chacun des fluides s'écoule à travers une section d'étranglement du trou 207 vers la chambre de sortie 208 limitée par la membrane 209. Dans le cas où les pressions de fluide varient l'une par rapport à l'autre, la membrane centrale 209 est défléchie vers la chambre à basse pression et provoque ainsi la réduction de la section d'écoulement du côte de la pression la plus élevée, par l'intermédiaire du cône de soupape 211 de la tige de liaison 219 et l'augmentation correspondante du côté de la pression la plus faible. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDIG~TIONS 1. Dispositif pour réguler les pressions de deux écoulements de fluide avec deux ouvertures d'arrivée et de sortie séparées, dans lequel les deux écoulements affectent une membrane fixée dans un bottier pour détecter toute différence de pression, la membrane étant directement reliée à un élément pour commander les volumes d'écoulement, caractérisé en ce que les ouvertures d'arrivée pour les deux écoulements de fluide sont disposées de chaque côté de la membrane (9, 111) au voisinage de la surface de travail, en ce que l'élément de commande relié à la membrane est formé de manière à fournir une soupape d'étranglement d'écoulement pour chacun des écoulements de fluide en aval des ouvertures d'arrivée, et en ce que le guidage et le support dans le bottier (7, 104) est-assuré par des membranes (9, 111, 114). 2. Dispositif pour réguler les pressions de deux écoulements de fluide avec deux ouvertures d'arrivée et de sortie séparées,dans lequel les deux écoulements affectent une membrane fixée dans un bottier à symétrie centrale pour détecter toute différence de pression, la membrane étant directement reliée à un élément pour commander les volumes d'écoulement, caractérisé en ce qu'une chambre d'arrivée (204) limitée sur sa face extrême par une membrane (205) est prévue de chaque côté dans la région extérieure avec des ouvertures d'entrée radiales, suivie par une chambre de sortie (208) limitée par une autre membrane (209) disposée au milieu, reliée par un trou central (207) dans une paroi de séparation (206) et ayant des ouvertures de sortie radiales, et en ce qu'une tige de liaison (210) traverse les quatre chambres comme élément de contrôle et porte un cône de soupape d'etranglement (211) dans chacune des chambres d'arrivée coopérant avec les trous dans les parois de séparation la tige de liaison étant fixée centralement, dans un but de guidage et de support, sur les trois membranes (205, 209). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures d'arrivée sont disposées radialement dans un bottier à symétrie centrale (7) et les ouvertures de sortie sont disposées coaxialement, et en ce qu'une soupape d'étranglement d'écoulement est prévue, se fermant contre la direction d'écoulement pour chacun des écoulements, les cônes de soupape (17) étant disposés dans la direction de sortie axiale. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce qu'il est prévu,cmme élément de commande, un corps creux à symétrie centralc (109) suspendu sur deux membranes (111, 114) fixées dans le bottier (104à percé selon l'axe de rotation et muni de cônes de soupape (107), corps sur lequel est disposée une membrane initiale (111) pour le guidage et le support du corps creux et pour la compensation des forces produites par les fluides d'arrivée dans les chambres d'arrivée (14, 15), et une seconde membrane (114) pour diviser une chambre de sortie (113) et pour détecter des variations de pression des deux écoulements de fluide l'un par rapport à l'autre, l'un des écoulements étant amené axialement à travers le corps creux vers la partie supérieure de la chambre de sortie et l'autre écoulement étant amené dans la partie inférieure de la chambre de sortie le long de la paroi extérieure du corps creux.