Brevet FR2458016A1 — publié le 19801226

L'invention concerne des perfectionnements apportés aux robinets mélangeurs de fluides, et elle concerne plus particulièrement des robinets mélangeurs destinés à mélanger de l'eau chaude et de l'eau froide. Ces robinets mélangeurs peuvent être utilisés en association avec un chauffe-eau ou fixés à un chauffe-eau. Des robinets mélangeurs de type connu comportent fréquemment deux éléments séparés de commande, à savoir un élément destiné à commander le débit d'écoulement et l'autre élément destiné à régler la température de sortie de liteau mélangée. Ces éléments de commande sont normalement équipés de poignées ou de leviers tournants séparés, ou bien d'autres organes réglables ou pouvant être positionnés, ces organes étant montés sur le robinet ou à proximité de ce dernier. L'invention concerne un robinet mélangeur conçu pour être utilisé avec un appareil de chauffage de fluide à déplacement, et comportant un élément de commande qui peut être utilisé pour fournir un fluide à toute température comprise entre la température d'arrivée du fluide et une température maximale prédéterminée. Selon une caractéristique de l'invention, le robinet mélangeur de fluide, destiné à être utilisé avec un appareil de chauffage de fluide à déplacement, comporte une entrée destinée à être reliée à une source de fluide froid, une première sortie destinée à ce fluide froid, une seconde sortie destinée à l'écoulement du fluide froid vers l'appareil de chauffage à déplacement, et un conduit destiné à l'écoulement du fluide chauffé, provenant de l'appareil de chauffage, vers la première sortie afin qu'il se mélange avec le fluide froid provenant de cette sortie, la température du fluide mélangé pouvant être réglée entre une valeur basse et une valeur maximale prédéterminée au moyen d'un seul élément de commande, tel que defini précédemment, mobile à l'intérieur du corps du robinet. L'expression "un seul élément de commande" désigne, par exemple, un seul axe tournant portant une poignée ou un bouton, ou bien un mécanisme à levier unique tel qu'une seule manoeuvre suffise pour actionner le robinet et pour obtenir un fluide à diverses températures. L'application à laquelle le robinet selon l'invention convient le mieux est le mélange de l'eau et le terme "eau" est utilisé dans le présent mémoire dans un sens désignant également tout autre fluide. On entend par appareil de chauffage de l'eau ou d'un fluide à déplacement un appareil de chauffage qui, en utilisation normale, présente une seule entrée d'eau froide et une seule sortie d'eau chaude. L'eau chauffée ne s'écoule de l'appareil que pendant l'introduction d'eau froide qui déplace un volume égal au volume d'eau chaude s'écoulant de l'appareil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le robinet mélangeur d'eau, destiné à être utilisé avec un appareil de chauffage de l'eau à déplacement, comprend un corps qui présente une chambre s'étendant entre un orifice d'arrivée d'eau froide et un premier orifice de sortie de l'eau. Le corps comporte un siège adjacent à l'orifice d'arrivée d'eau froide et un second orifice de sortie de l'eau destiné à être relie à l'entrée de l'appareil de chauffage de l'eau et pénétrant dans la chambre, entre l'orifice d'arrivée d'eau froide et le premier orifice de sortie de l'eau. Un conduit d'eau chaude est relié à la sortie de l'appareil de chauffage de l'eau et est disposé de manière à communiquer avec le premier orifice de sortie de l'eau afin que, en cours d'utilisation, l'eau chauffée puisse se mélanger avec l'eau provenant du premier orifice de sortie.Un axe de commande, disposé le long de la chambre, porte un obturateur destiné à s'appliquer contre le siège adjacent à l'orifice d'arrivée d'eau froide et un piston mobile le long de la chambre et destiné à obturer les premier et second orifices de sortie de l'eau, ce piston étant traversé par un canal au moyen duquel l'eau, introduite dans la chambre par l'orifice d'arrivée d'eau froide, peut s'écouler vers le premier orifice de sortie de l'eau.Les différentes pièces sont disposées de manière que, lorsque l'axe de commande du robinet est déplacé dans un sens éloignant l'obturateur du siège, le piston dégage progressivement le second orifice de sortie de l'eau afin de permettre, lors de l'utilisation, le passage de quantités croissantes d'eau froide vers l'appareil de chauffage et, par conséquent, le déplacement de quantités croissantes d'eau chaude par l'orifice d'arrivée d'eau chaude, tout en refermant progressivement le premier orifice de sortie de l'eau afin de réduire l'écoulement de l'eau froide vers ce premier orifice et d'accroître ainsi la température de l'eau mélangée. Le piston peut être disposé à l'intérieur de la chambre de manière qu'un mouvement initial de l'axe pour éloigner l'obturateur du siège se produise avant que le piston commence à ouvrir le second orifice de sortie de l'eau, ce qui a pour résultat qu'une ouverture initiale du robinet provoque uniquement un écoulement d'eau relativement froide, car aucun déplacement de l'eau ne se produit alors dans l'appareil de chauffage associé. Les dimensions du canal traversant le piston et les dimensions du siège peuvent être déterminées afin d'assurer un écoulement à peu près total d'eau froide vers le premier orifice de sortie de l'eau avant que de l'eau chauffée soit refoulée de l'appareil de chauffage. L'invention concerne également un appareil de chauffage de fluide à déplacement associé à un robinet de mélange de fluide ou d'eau tel que décrit précédemment. Ce robinet mélangeur ou robinet mitigeur est de préférence monté directement sur la plaque chauffante qui supporte l'appareil de chauffage de l'eau par le dessous. Le robinet peut ensuite être placé dans une partie de l'enveloppe de l'appareil de chauffage faisant saillie vers le bas, de manière que seul un bouton convenable de commande de l'axe soit visible de l'extérieur de l'enveloppe. Il est préférable qu'un jeu suffisant soit ménagé entre le piston et les parois de la chambre pour permettre un passage de fuite pour l'eau froide du premier orifice d'entrée vers le premier orifice de sortie, entre le piston et les parois du cylindre. Le piston et la chambre l'entourant sont de préférence cylindriques. La présence de ce passage ou trajet de fuite permet au thermostat de l'appareil de chauffage d'être réglé à une valeur supérieure à la température maximale demandée pour l'eau, par exemple à une température de 750C lorsque la température maximale demandée pour l'eau est de 550C, car, lorsque le robinet est dans toute position d'ouverture, il s'écoule toujours de l'eau froide par le trajet de fuite vers le premier orifice de sortie, même dans le cas où le piston a totalement fermé ce premier orifice de sortie.Cette eau froide se mélange à l'eau chauffée provenant de l'orifice d'arrivée d'eau chaude pour donner de l'eau tiède ou relativement chaude, par exemple d'une température maximale de 550C. Le fonctionnement de l'appareil de chauffage avec un réglage du thermostat à une valeur supérieure est plus rentable en ce qui concerne la consommation d'énergie, mais, du point de vue de la sécurité, ce mode de fonctionnement n'est possible que dans le cas où l'eau de température plus élevée ne peut s'écouler du robinet sans se mélanger avec suffisamment d'eau froide. La dimension du trajet de fuite est telle que l'on obtienne une eau mélangée ayant une température de 55au, par exemple, lorsque le robinet est complètement ouvert.La température maximale de l'eau mélangée peut etre modifiée par l'utilisateur de l'appareil de chauffage si cet utilisateur considère que la température est trop élevée. L'utilisateur modifie simplement le réglage du thermostat de l'appareil de chauffage de l'eau afin de régler ce thermostat à une température inférieure. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une coupe longitudinale du robinet mélangeur de fluide selon l'invention, destiné à être utilisé avec un appareil de chauffage de l'eau à déplacement. Le robinet mélangeur ou robinet mitigeur selon l'invention comporte un corps longitudinal 10 réalisé à partir d'une pièce métallique moulée et usinée ou d'une barre usinée. Le corps 10 présente une chambre cylindrique 11 s'étendant sur une grande partie de sa longueur. Un orifice 12 d'arrivée d'eau froide débouche dans la chambre 11 à une première extrémité. Cet orifice 12 d'arrivée est d'un diamètre inférieur à celui de la chambre 11 et il est aligné sur l'axe longitudinal de cette chambre 11. L'épaulement formé entre la chambre 11 et l'orifice 12 d'arrivée constitue un siège 13 orienté radialement par rapport à l'axe longitudinal de la chambre 11. L'orifice 12 d'arrivée d'eau froide présente un coude de 900 adjacent à l'extrémité du corps 10 et il est percé, dans cette zone, pour permettre le branchement d'un conduit convenable 14 d'arrivée d'eau froide. A l'extrémité de la chambre 11 éloignée de l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide, l'intérieur du corps 10 est épaulé radialement vers l'extérieur en trois emplacements distincts avant de déboucher à l'extrémité du corps éloignée de l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide. On obtient ainsi trois tronçons cylindriques 15, 16 et 17 par rapport à l'intérieur, ces tronçons étant coaxiaux à la chambre 11. Le premier tronçon coaxial 15, adjacent à la chambre 11, comporte une bague annulaire 18 dont la face cylindrique extérieure est évidée de manière à présenter un canal 19 de circulation d'eau. Cette bague présente également un orifice radial qui constitue un premier orifice 20 de sortie de l'eau communiquant avec le canal 19 et opposé à un orifice correspondant 21 ménagé dans la paroi du corps 10. Cet orifice 21 est réalisé par perçage afin de permettre le branchement d'un conduit 40 de sortie de l'eau mélangée. La face cylindrique extérieure de la bague 18 présente un diamètre légèrement supérieur à celui de la chambre 11 à laquelle elle est adjacente. Le côté du corps 10 diamétralement opposé à celui où se trouve l'orifice 20 présente un orifice 22 d'arrivée d'eau chaude qui communique avec le canal 19 de circulation d'eau. Cet orifice 22 d'arrivée d'eau chaude présente une partie percée qui permet le branchement d'un conduit 23 d'eau chaude pénétrant dans un appareil de chauffage de l'eau indiqué globalement en 24 en trait pointillé. Un second orifice 25 de sortie de l'eau part radialement vers l'extérieur de la chambre 11, à travers le corps 10, entre l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide et le premier orifice 20 de sortie de l'eau et sur le même côté du corps 10 que l'orifice 22 d'arrivée d'eau chaude. Un tuyau fileté 26 est branché dans le second orifice 25 de sortie de l'eau et aboutit à l'intérieur de la partie supérieure de l'appareil 24 de chauffage de l'eau. Le conduit 26 comporte un bouchon 27 qui dirige l'eau froide d'alimentation vers le fond de l'appareil 24 de chauffage. Le bouchon 27 présente un petit orifice 41 réalisé dans sa partie supérieure et destiné à empêcher tout refoulement par effet de siphon. En ce qui concerne l'intérieur du corps 10, un manchon 28, qui fait saillie vers l'extérieur du corps 10, est vissé dans le deuxième tronçon cylindrique 16. Ce manchon 28 comporte une bride 29 qui fait saillie radialement vers l'extérieur et qui porte contre une face annulaire présentée par l'extrémité du corps 10 éloignée de l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide. Le troisième tronçon cylindrique 17 de l'intérieur du corps 10 constitue un évidement annulaire situé entre le manchon 28 et le corps 10 et logeant un joint annulaire 30 qui assure l'étanchéité entre le corps 10 et la bride 29 du manchon 28. Un axe 31 passe à l'intérieur du manchon 28 et pénètre dans la chambre 11. Cet axe porte une plaque de support qui, elle-même, porte une rondelle élastique 32 à son extrémité adjacente à l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide. Dans la position montrée sur la figure, la rondelle 32 est comprimée contre le siège 13 afin de constituer un obturateur empêchant le passage de l'eau froide dans l'orifice 12 d'arrivée, cette eau- étant normalement sous pression. L'axe 31 porte également un piston 33 espacé, le long de la chambre 11, de la plaque de support et de la rondelle 32. Le piston 33 est cylindrique et coaxial à la chambre 11, mais il est dimensionné de manière qu'un jeu soit ménagé entre la chambre 11 et la surface cylindrique du piston 33. Ce jeu constitue un trajet de fuite pour l'eau froide, de la partie de la chambre 11 adjacente au siège 13 vers le premier orifice 20 de sortie de l'eau. Le piston 33 est traversé axialement par un ou plusieurs canaux, représentés en trait pointillé, de manière que l'eau froide provenant de l'orifice d'arrivée d'eau froide puisse s'écouler vers le premier orifice 20 de sortie de l'eau lorsque le piston 33 est dans la position montrée sur la figure. La longueur axiale du piston 33 et sa position sur l'axe 31 sont telles que, lorsque la rondelle 32 est comprimée contre le siège 13, le piston isole de la chambre 11 le second orifice 25 de sortie de l'eau vers l'appareil de chauffage (à l'exception du trajet de fuite), et qu'il n'obture pas le premier orifice de sortie de l'eau. L'axe 31 est monté de manière à pouvoir tourner dans la paroi cylindrique du manchon 28 et un joint annulaire 34 assure l'étanchéité entre l'axe 31 et le manchon 28. Un tronçon de l'axe 31, présentant un filetage de pas relativement important, est engagé dans un filetage complémentaire de la paroi cylindrique intérieure du manchon 28 afin qu'une rotation de l'axe 31 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, par exemple au moyen d'une poignée ou d'un bouton (non représenté), provoque un déplacement de l'axe 31, le long de l'axe longitudinal de la chambre 11, dans un sens s'éloignant de l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide.Ce mouvement permet une augmentation progressive de la quantité d'eau froide sous pression pénétrant de l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide dans la chambre 11. Initialement, l'eau froide s'écoule directement à travers le piston 33 (et par le trajet de fuite) vers le premier orifice 20 de sortie de l'eau, car le piston 33, grâce à un léger chevauchement du second orifice 25 de sortie de l'eau, empêche encore sensiblement l'eau froide de pénétrer dans l'appareil 24 de chauffage. Les dimensions des pièces du robinet sont telles qu'un écoulement d'eau froide à peu près maximal peut être obtenu dans le robinet lorsque l'axe est dans une première position, avant que de l'eau soit refoulée de l'appareil 24 de chauffage. Lorsque l'axe est davantage déplacé dans le même sens que celui indiqué précédemment, le piston 33 ouvre progressivement le second orifice 25 de sortie de l'eau tout en refermant progressivement le premier orifice 20 de sortie de 11 eau. Une proportion croissante d'eau froide, provenant de l'orifice 12 d'arrivée d'eau froide, pénètre dans l'appareil 24 de chauffage et déplace donc une quantité croissante d'eau chauffée qui, par l'intermédiaire de l'orifice 22 d'arrivée d'eau chaude et du canal annulaire 19, se mélange à l'eau froide sortant par le premier orifice 20. Ainsi, il est possible d'obtenir de l'eau plus chaude ou plus froide en plaçant l'axe dans différentes positions. Lorsque la rotation de l'axe 31 a amené le piston 33 dans une position telle que le second orifice 25 de sortie de l'eau est à peu près totalement dégagé par le piston 33, le premier orifice 20 de sortie de l'eau est totalement fermé par ce piston 33, de sorte que la totalité de l'eau froide pénétrant dans la chambre 11 est dirigée vers l'appareil 24 de chauffage, à l'exception de l'eau s'écoulant par le trajet de fuite entre le piston 33 et la paroi de la chambre 11. Dans cette position, le robinet donne à l'eau mélangée une température maximale. Le trajet de fuite permet de faire fonctionner l'appareil de chauffage de lleåu avec un réglage thermostatique supérieur à la température maximale demandée pour l'eau mélangée s 'écoulant par le conduit 40. Le fait que le piston 33 recouvre le second orifice 25 de sortie de l'eau empeche également, au début de l'ouverture du robinet, un écoulement d'eau chaude, ayant la température maximale, vers l'extérieur. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au robinet décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Robinet mélangeur d'eau destiné à être utilisé avec un chauffe-eau à déplacement, comportant un corps, une entrée destinée à être reliée à une source d'alimentation en eau froide et une sortie destinée à être reliée au chauffeeau à déplacement, ce robinet étant caractérisé en ce qu'il présente une seconde sortie (20) destinée à l'écoulement de l'eau froide et un conduit (19) qui dirige l'eau chauffée, refoulée de l'appareil (24) de chauffage, vers la seconde sortie (20) afin de mélanger cette eau chauffée à l'eau froide, un mécanisme unique (31, 32, 33) de commande étant mobile à l'intérieur du corps (10) et pouvant être placé de manière déterminée entre une position permettant d'obtenir de l'eau froide et une position permettant d'obtenir de l'eau d'une température maximale prédéterminée. 2. Robinet selon la revendication 1, comportant un corps qui présente une chambre s'étendant entre l'arrivée d'eau froide et la seconde sortie d'eau, caractérisé en ce que le corps (10) présente un siège (13) adjacent à l'arrivée (12) d'eau froide, la première sortie (25) d'eau vers l'appareil (24) de chauffage à déplacement débouchant dans la chambre (11), entre l'arrivée (12) d'eau froide et la seconde sortie (20) d'eau froide, le mécanisme unique de commande comprenant un axe (31) qui est disposé le long de la chambre (11) et qui porte un obturateur (32) destiné a s'appliquer contre le siège (13), et un piston (33) mobile le long de la chambre (11) afin d'obturer la sortie (25) d'eau froide vers l'appareil (24) de chauffage et la seconde sortie d'eau froide. 3. Robinet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (33) est disposé à l'intérieur de la chambre (11) de manière que le mouvement initial de l'axe (31) pour éloigner l'obturateur (32) du siège (13) se produise avant que le piston (33) commence à ouvrir la sortie (25) d'eau froide vers l'appareil (24) de chauffage. 4. Robinet selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston (33) est traversé par un canal d'écoulement d'eau froide, les dimensions de l'arrivée d'eau (12) et du canal étant déterminées de manière qu'un écoulement d'eau froide sensiblement maximal se produise vers la seconde sortie d'eau froide (20) avant tout déplacement de l'eau chauffée vers l'extérieur de l'appareil (24) de chauffage. 5. Robinet selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un trajet de fuite est ménagé entre le piston (33) et les parois de la chambre (11).