Brevet FR2471541A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un robinet d'arrêt ou mélangeur comportant un corps de robinet, à l'intérieur duquel sont montés deux organes de réglage du débit, l'un rotatif et l'autre fixe, qui sont en contact l'un avec Il autre par des surfaces planes résistantes à l'usure et dans lesquels sont ménagés des évidements pour le réglage précité. On connaît un robinet d'arrêt de ce type; il est décrit dans le brevet suédois NI 82 990. Dans cet appareil, une plaque d'une matière donnée, dans laquelle est ména- gée une ouverture réniforme de réglage du débit, est mon- tée fixe dans le corps de robinet, tandis qu'une autre plaque, faite d'une matière différente et munie d'une ou- verture de réglage du débit qui s'étend dans le sens péri- phérique et dont la largeur diminue dans ce même sens, est montée mobile dans le dit corps. Ce robinet connu comporte en outre une poignée, avec une tige de manoeuvre qui tra- verse en son centre la plaque fixe et qui est liée à la plaque mobile de façon que la rotation de celle-ci provo- que, suivant son sens, la fermeture ou l'ouverture du ro- binet. Un autre robinet de ce type est décrit dans la de- mande de brevet danois NI 125/79 du 11.1. 1979 au nom de la Demanderesse. Dans ce robinet, les évidements de régla- ge du débit sont définis par des bords en arc de cercle qui s'étendent coaxialement aux organes correspondants et par des bords qui s'étendent radialement. Au cours de travaux en vue de perfectionner encore ce dernier robinet, on a constaté l'existence de problèmes de bruit que l'on croit liés à la forme des évidements de réglage. L'invention a donc pour objet de pallier cet incon- * vénient. Elle consiste à cet effet en ce que dans un robinet du type précité, chaque évidement de réglage du débit a au moins un bord conformé en spirale d#Archimède par rap- port à l'axe central de l'organe correspondant et les 247154 1 bords ainsi conformés correspondent entre eux par paires. L'expression "spirale d'Archimède", telle qu'elle est uti- lisée dans le présent mémoire, s'applique à une courbe sé- parée du centre correspondant par une distance qui, pour une rotation d'un angle constant, augmente d'une valeur constante.-On a constaté qu'en utilisant cette forme par- ticulièré on obtient une réduction considérable du bruit de fonctionnement, en particulier au cours de l'ouverture et/ou de la fermeture du robinet, réduction qui s'explique par le fait qu'au début de l'ouverture et/ou à la fin de la fermeture il se forme une fente allongée entre les bords conformés en spirale d'Archimède et que la largeur de cette fente, immédiatement avant la fermeture complète ou immédiatement après le début d'ouverture, est constante sur toute la longueur de celleci, de sorte que l'énergie correspondant à la perte de charge dans le robinet est ré- partie uniformément le long de la fente allongée et se disssipe ainsi de façon beaucoup plus silencieuse. Pour obtenir ce résultat aussi bien au début de I' ouverture qu'à la fin du mouvement de fermeture du robinet, une forme d'exécution de l'invention est caractérisée en ce qu'au moins un des évidements de réglage du débit est défini par un autre bord en forme de spirale d'Archimède par rapport à l'axe central de l'organe correspondant et en ce que les deux bords de l'évidement ainsi conformés sont géométriquement semblables. Dans une forme d'exécution encore différente d'un robinet d'arrêt selon l'invention, chacun des bords con- formés en spirale d'Archimède s'étend-approximativement à partir d'un point adjacent à un passage central jusqu'à un point adjacent à la périphérie de l'organe de réglage respectif. Grâce à cette disposition, on donne à la fente précitée une longueur maximale. A cet égard et lorsqu'il s'agit d'un robinet mélan- geur, au moins un des bords conformés en spirale d'Archi- mède de chaque évidement de réglage peut s'étendre sur un angle d'environ 900 autour du centre de l'organe respectif. De toute façon, 1 invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce robinet-. Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une forme de exécution d'un robinet d'arrêt selon l'invention, mais dans laquelle la forme du corps, dans le cas d'un robinet mélangeur, est indiquée en trait discontinu; Fig. 2 est une vue en coupe suivant IV - IV de fige 1, pour un robinet d'arrêt représenté en position d'ouver- ture complète; Fig. 3 est une vue en coupe analogue à fig. 29 mais représentant le robinet d'arrêt en position de fermeture complète, Fig. 4 est une vue en coupe suivant IV - IV de fig. 1, pour un robinet mélangeur représente dans la position qu'il occupe lorsqu'un des orifices d'entrée est complète- ment ouvert et lorsque l'autre orifice d'entrée est sur le point de commencer à s'ouvrir; Fig. 5 est une vue en coupe analogue à fig. m, Mais représentant le robinet mélangeur dans la position o ses deux orifices d'entrée sont fermés. Dans les figures, la référence 1 désigne le corps de robinet, qui, lorsqu'il appartient à un robinet d'arrêt (en trait continu à la fige 1), est muni d'un raccord 2, qui s'étend sur le coté, et d'un autre raccord 3, qui s'é- tend vers le bas.Lorsqu'il appartient à un robinet mélan- geur, le corps de robinet 1 comporte en plus un autre rac- cord latéral 4, dessiné en trait discontinu à la figure 10 Dans le cas d'un robinet d'arrêôt le sens d'écoulement du liquide à travers le robinet est indifférent et 19on peut choisir comme entrée aussi bien le raccord vertical 3 que le raccord latéral 2. Lorsqu'il s'agit d'un robinet mélan- geur, les deux raccords latéraux 2 et 4 sont utilisés com- me entrées, tandis que le raccord orienté vers le bas 3 fournit l'orifice de sortie. Le raccord 3 communique avec un conduit 5 qui s'é- tend centralement à travers le corps 1 et, à son extrémité supérieure, débouche dans un passage 6 pour le fluide. Chacun des deux raccords latéraux 2 et 4 communique avec un conduit coudé respectif 7, 8, qui débouche à côté du passage 6. A sa partie supérieure, le corps de robinet 1 forme un collet 9, dans lequel est monté un organe de ré- glage du débit constitué par un disque 10, lequel présente une saillie latérale 11,-qui s'engage dans une rainure a- xiale correspondante 12 (fig. 2) de la face interne du col- let 9, immobilisant ainsi le disque 10 dans le sens péri- phérique. Des joints 13 et 14 assurent l'étanchéité entre le disque 10 et le corps de robinet 1, pour empêcher le fluide sortant du passage 6 de s'écouler par cet endroit vers les conduits 7 et 8 et, entre ceux-ci, vers l'exté- rieur en passant entre la face périphérique du disque et la face interne du collet 9. Au-dessus de l'organe de réglage du débit 10 est disposé un autre organe de réglage, également en forme de disque 15, dans la face supérieure duquel est encastrée une bague de glissement 16, laquelle coopère avec une ba- gue de glissement similaire 17, montée à la partie supé- rieure du collet 9. Le corps de robinet 1 est muni d'un couvercle 18 maintenu en contact avec la bague 17 par le bord supérieur 12,rabattu vers l'intérieur, du collet 2. La bague 17 est ainsi pressée contre la bague 16, laquelle applique le disque 15 contre le disque 10, pour que ce dernier soit pressé contre les joints d'étanchéité 1 et 14. Le couvercle 18 est muni d'une ouverture centrale pour le passage d'une tige de manoeuvre 20, à l'extrémité supérieure de laquelle est fixée une poignée 21. Sur sa face en bout inférieure la tige 20 présente une nervure 22, qui s'engage dans une rainure diamétrale de la face supérieure du disque 15, la rotation de ce dernier pouvant ainsi être commandée par la poignée 21. Lorsqu'il s'agit d'un simple robinet d'arrêt (fig. 2 et 3), l'organe de réglage fixe 10 est muni, en plus d' 247-1541 un passage central 24, d'un évidement de réglage du débit , qui est situé sur le côté du passage central 24 et communique avec le conduit 7. La forme de l'évidement 25 se distingue nettement à la figure 2. Vers l'intérieur, cet évidement est délimité par un bord 26, qui décrit une spirale autour de l'axe central 27 du corps de robinet, et la forme géométrique de cette spirale est celle d'une spi- rale d'Archimède, c'est-à-dire d'une courbe séparée de i' axe 27 par une distance qui, pour une rotation d'un angle constant du vecteur qui relie la courbe à l'axe, augmente d'une valeur constante. Cette courbe peut être aussi dé- finie comme étant engendrée par un point déplacé par la combinaison d'un mouvement uniforme autour d'un point fixe et d'un autre mouvement uniforme qui l'éloigne de ce point fixe. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 2 et 3, le bord 28 qui délimite l'évidement 25 vers l'extérieur est également en forme de spirale d'Ar- chimède, c'est-à-dire présente la même forme de spirale que le bord 26. Dans la face de l'organe de réglage 15 qui est tour- née vers l'organe de réglage 10 est ménagé un évidement de réglage 30. La forme de cet-évidement 30 pour un robinet d'arrêt apparaît clairement aux figures 2 et 3. Il s'agit d'une forme générale de dôme, avec un plafond plat 31 vi- sible à la figure 1, dont la transition avec la paroi pé- riphérique est très progressive. La projection de cette. paroi sur un plan horizontal est visible aux figures 2 et 3. On peut voir que cette projection décrit aussi une spi- rale depuis un point 32 jusqu'à un point 33, pour former un bord de réglage 30a, lequel constitue aussi une spirale d'Archimède de même pas que celles que représentent les bords 26 et 28. La distance radiale entre les points 32 et 33, qui résulte de la configuration du bord 30a, est supérieure à la largeur maximale de l'évidement 25 et la distance radiale maximale entre la paroi de l'évide- ment 30 et l'axe central 27, laquelle correspond au point 33, est égale ou supérieure à la distance minimale entre l'axe 27 et le bord 26. Le robinet représenté aux figures 2 et 3 fonctionne de la manière suivante: Comme il a été dit plus haut, la figure 2 repréisen- te le robinet en position d'ouverture complète, dans la- quelle le bord 28 de l'évidement 25 se trouve dans l'ali- gnement de la partie correspondante de la paroi périphéri- que de l'évidement 30.La fermeture de ce robinet s'obtient par rotation du disque 15 dans le sens de la flèche 3 à la figure 2, ce qui amène le bord de réglage 30a constitué par la paroi de l'évidement 30 à chevaucher l'évidement de plus en plus, comme le montre le trait discontinu ' et, en raison de la forme de spirale utilisée, la lar- geur de ce chevauchement est constante sur toute la lon- gueur de l'évidement 25. Cet état continue jusqu'à ce que l'organe 15 recouvre complètement l'évidement 25 et, sous ce rapport, il convient de signaler que la largeur de la fente définie entre les bords 26 et 30a est sensiblement constante sur toute la longueur de celle-ci immédiatement avant la fermeture totale du robinet. En conséquence, i'é- nergie libérée par la perte de charge à l'intérieur du ro- binet est, en particulier lorsqu'elle atteint son maximum, c'est-à-dire à la fin du mouvement de fermeture, répartie sur toute la longueur de la fente et, de ce fait, sur tou- te la longueur du bord 26. On comprendra que le même phéno- mène se produira tout au début de l'ouverture, si l'on fait tourner l'organe 15 dans le sens anti-horloge à parz- tir de la position représentée à la figure 3. Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 2 et 3, la paroi de l'évidement 30 a, vue en projection ho- rizontale, la forme d'une spirale d'Archimède sur toute sa longueur, à l'exception de l'épaulement entre les points 32 et 33. Toutefois, étant donné que ce sont surtout les conditions qui règnent au début de l'ouverture et à la fin de la fermeture qui provoquent du bruit, on compren- dra qu'il suffit de donner la forme de spirale d'Archimède au bord intérieur 26 de l'évidement 25 et à la partie de paroi j2a qui coopère avec lui au début de l'ouverture et à la fin de la fermeture. Comme il a 6té précisé plus haut, les figures 4 et représentent une forme d'exécution de l'invention adap- te à un robinet mélangeur et, en conséquence, le corps de robinet 1 est muni de deux raccords latéraux 2 et 4. En outre, le sens de l'6coulement du fluide à travers le robi- net est d&terminé à l'avance, il est représenté par les flèches 40 dans les figures 4 et 5o Dans cette forme d' w exécution, le corps de réglage fixe 10 est muni, pour ré- gler le d6bit, de deux évidements 41 et 42,-dont chacun communique avec un conduit respectif 7 ou 8. Chacun de ces deux évidements 41 et 42 est défini par deux bords 43 et 44 (fig. 4), qui ont la forme de spirales d'Archimède géo- métriquement semblables. Etant donné qu'il faut prévoir deux évidements, les bords 43 et 44 sont plus courts que les bords 26 et 28 de l'évidement 25 dans la'forme d'exécu- tion décrite en référence aux figures 2 et 3, lesquels st étendent sur un angle d'environ 1800, alors que les bords 4= et 44 aux fig. 4 et 5 ne s'étendent que sur 90 environ. Le corps de réglage rotatif 15 est, dans ces figures, muni d'un 6videment représenté en projection horizontale. Dans ce cas aussi, l'évidement de l'organe rotatif 15 comporte un fond plat et, par conséquentD ne s'étend pas jusqu'à la face supérieure du dit organe. D'un passage central 46,9 l'évidement de l'organe 15 s'étend en forme de crochets dans deux directions opposées pour former deux parties d' évidement 47 et 48, dont chacune est définie par deux bords 49 et 50 (fig. 5), lesquels ont, sur la plus grande partie de leur longueur, une forme de spirale correspon- dant à celle des bords 4 et 44. Ceci ne s'applique pas cependant aux extrémités intérieures des parties d'évide- ment 47 et 48, c'est-à-dire aux endroits o-elles débou- chent dans le passage central 46. Vers l'ext6rieur, les parties d5 videment 7 et 48 sont définies par des parties de paroi 51 et 52, lesquelles décrivent chacune un arc de cercle et sont coaxiales aux bords correspondants des e- 247154 1 videments 41 et 42 de l'organe fixe 10. Les parties d'évidement 47 et 48 sont décalées an- gulairement de 1800 l'une par rapport à l'autre, ce qui ne s'applique évidemment pas aux évidements 41 et 42, ces derniers étant décalés angulairement l'un relativement à l'autre de telle façon que lorsqu'une des parties (cf. 48 à la fig. 4) recouvre entièrement l'évidement 42, l'autre partie 47 présente un léger décalage par rapport à l'autre évidement 41. On comprendra facilement le fonctionnement du robi- net représenté aux figures 4 et 5 en se reportant aux ex- plications relatives à celui du robinet décrit en référen- ce aux fig. 2 et 3. Il convient cependant de signaler que lorsqu'on fait tourner l'organe supérieur 15 dans le sens de la flèche 54 à partir de la position qu'il occupe à la figure 4, il se produit un début d'ouverture de l'évide- ment 41 sur toute la longueur d'un des bords de celui-ci pour produire une fente dont la largeur est constante sur toute sa longueur, et en même temps il se produit un début de fermeture de l'autre évidement 42, avec étranglement du passage du fluide venant du raccord 2.On obtient ainsi un mélange progressif de l'eau,- par exemple, qui arrive par le raccord 2, avec de l'eau, par exemple, qui pénètre par le raccord 2, le mélange d'eau obtenu quittant le robi- net par le raccord 3 orienté vers le bas. Lorsque l'évide- ment 41 est complètement ouvert, l'évidement 42 est fermé, cette fermeture produisant une fente de plus en plus étroi- te mais constante sur toute sa longueur, comme il a été expliqué plus haut. Le robinet est représenté en position de fermeture à la figure 5, dans laquelle on peut voir que la partie d'évidement 48 peut venir se placer entre les deux évidements 41 et 42 de l'organe fixe 10. En conséquence, à cause de la forme de spirale des deux bords opposés de chacune des deux parties d'évidement 47 et 48, et des évidements 41 et 42 de la forme d'exécu- tion représentée aux figures 4 et 5, on obtient une réduc- tion du bruit-à la fois à l'ouverture et à la fermeture 247154 1 des évidements de l'organe fixe 10. On comprendra que dans les deux formes d'exécution décrites ici les faces des deux organes 10 et 15 tournées l'une vers l'autre sont complètement planes et rectifiées de façon à ce qu'elles puissent, en coopérant, établir un contact étanche le long des bords des évidements. Les dits organes peuvent être faits, par exemple, d'un matériau ce- ramique fritté ou d'un matériau correspondant apte à résis- ter à l'usure auquel on peut donner la forme plane néces- saire pour obtenir l'effet d'étanchéité désiré. - REVENDICATIONS - 1.- Robinet d'arrêt ou mélangeur, comportant un corps de robinet (1), à l'intérieur duquel sont montés deux organes de réglage de débit (10,15), l'un rotatif (15) et l'autre fixe (10), qui sont en contact l'un avec l'autre par-des surfaces planes résistantes à l'usure et dans lesquels sont ménagés des évidements (25; 41,42 et ; 47,48) pour le réglage précité, caractérisé en ce que chaque évidement de réglage (25; 41,42 et 30; 47,48) a au moins un bord (26,28,30a,43,44,49,50) conformé en spi- rale d'Archimède par rapport à l'axe central (27) de 1' organe correspondant (10 et 15, respectivement) et en ce que les bords ainsi conformés correspondent géométrique- ment entre eux par paires. 2.- Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des évidements de réglage du--débit est défini par un autre bord conformé en spirale d'Archimè- de par rapport à l'axe central de l'organe correspondant et en ce que les deux autres bords (26,28; 43,44; 49,50) de l'évidement ainsi conformés sont géométriquement sem- blables. 3.- Robinet selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des bords conformés en spirale d'Archimè- de s'étend approximativement à partir d'un point adjacent à un passage central (24) jusqu'à un point adjacent à la périphérie de l'organe de réglage respectif (10, 15). 4.- Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des bords (26 ou 28) conformés en spirale d'Archimède s'étend le long d'un angle d'environ 180 autour du centre (27) de l'organe de réglage respec- tif. 5.- Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord conformé en spirale d'Archimède de cha- que évidement de réglage (41,42) s'étend sur un angle de 90 environ autour du centre (27) du l'organe de réglage respectif (10).