Brevet FR2470317A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne une vanne à disques de commande, utile notamment dans le domaine sani taire) comprenant deux disques de commande coaxiaux munis d'ouvertures de traversée. On connait ou on a déjà proposé deux types de telles vannes,dans lesquelles donc l'un des deux disques de commande peut subir une simple rotation coaxiale par rapport à l'autre. Dans le premier type tel que décrit par exemple à la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No. 23 49 772, il s'agit d'une simple vanne d'arrêt. L'autre type,qui a été proposé concerne une robinetterie mélangeuse de sécurité pour un réservoir à basse pression. Alors que le premier type de vanne, comme le nom l'exprime déjà, ne modifie que la section droite de passage du liquide, notamment de l'eau, suivant la position relative des deux disques, le deuxième type de vanne se caractérise par la particularité suivante : lorsque l'on fait tourner le disque de commande mobile, on règle d'abord l'eau froide jusqu'à la quantité maximale; ensuite,tout en maintenant la quantité totale, on ajoute progressivement de l'eau chaude. Les disques de commande de ces vannes connues appartenant à ces deux types de réalisation présentent des ouvertures de traversée,que l'on peut décrire comme étant en arc de cercle ou comme étant circulaires. Les lignes formant les limites intérieure et extérieure suivant la direction radiale de toutes les ouvertures de traversée se trouvent sur deux cercles concentriques, dont le centre coincide avec celui des disques de commande. Si l'on veut bien considérer que pour obtenir une fonction déterminée, il est nécessaire d'avoir dans les disques de commande un nombre déterminé d'ouvertures de traversée, on s'aperçoit de ce qui suit : pour un type de fonction prescrite de la vanne, il ne faut pas dépasser une étendue angulaire déterminée par ouverture de traversée.La somme des angles interceptés par toutes les ouvertures de traversée des deux disques de commande est toujours inférieure à 3600. Cela a un double inconvénient : d'une part la plage de réglage, donc la plage angulaire sur laquelle on peut modifier le réglage pour obtenir un autre rapport de mélangeest relativement petite. D'autre part,on ne peut obtenir de grandes sections droites de passage qu'à l'aide de disques de commande relativement grands. L'invention vise une vanne à disque de comman- de du type précité qui, bien qu'étant d'une forme ramassée en ayant donc des disques de commande de rayon petit, permet d'obtenir des plages de réglage qui sont grandes. Suivant l'invention, au moins une ouverture de traversée de l'un des disques de commande présente une ligne,qui la délimite suivant la direction périphérique (azimutale),dont la distance radiale au centre des disques de commande varie. Grâce à la conformation suivant l'invention des ouvertures de traversée des disques de commande, on tire profit aussi de la dimension radiale de ces disques de commande alors que ce n'était pas le cas dans les vannes connues. Les ouvertures de traversée de l'un des disques de commande peuvent ainsi, en la position de fermeture, "cacher" les ouvertures de traversée de l'autre disque, comme cela sera expliqué davantage plus bas. La somme des angles qui sont interceptés par les ouvertures de traversée des disques de commande peut être supérieure à 3600. Les plages de réglage et les sections droites d'écoulement de tels disques de commande peuvent être nettement plus grandes en comparaison des disques de commande habituels, sans modifier pour autant le rayon de ces derniers. Aux dessins annexés, donnés uniquement à ti tre d t exemple : La figure 1 est une vue en plan d'un disque de commande qui peut tourner (disque de réglage); La figure 2 est une vue en plan d'un disque de commande fixe suivant l'invention (disque fixe); La figure 3 représente schématiquement les disques de commande des figures 1 et 2 alors qu'ils sont superposés en la position de fermeture, et Les figures 4a et 4b représentent schématiquement les disques de commande des figures I et 2 superposés en diverses positions d'ouverture. Le disque 1 de commande représenté à la figure I est monté par complémentarité de forme sur une tige de mise en position ou sur une pièce de guidage,non représentée,de manière à pouvoir être tourné à la main. Il sera dénommé dans la suite disque de réglage. La complémentarité de forme est obtenue par des saillies,non re présentées,qui sont engagées dans des entailles 2 périphériques du disque 1. Le disque 1 de réglage présente trois ouvertures 3, 4 et 5 de traversée dont la fonction sera explicitée plus bas. La première ouverture 3 de traversée a une section droite circulaire et concentrique au disque 2 de réglage.Les deux autres ouvertures 4 et 5 de traversée,qui sont situées de part et d'autre du centre, se caractérisent par une forme en croissant, c'està-dire que la largeur de ces ouvertures 4 et 5 de traversée se modifie suivant la direction périphérique en croissant, dans le mode de réalisation représenté, quand on tourne dans le sens des aiguilles d'une montre.On peut,par exemple, obtenir cette forme en faisant en sorte que l'une des deux lignes due délimitation s'étendant suivant la direction périphérique (azimutale) soit un arc de cercle, dont le centre coincide avec celui du disque (dans l'ouverture 4 il s'agit de la ligne formant la limite extérieure suivant la direction radiale et dans l'ouverture 5 de celle formant la limite inférieure suivant la direction radiale ),tandis que l'autre ligne de limitation azimutale est un arc de cercle dont le centre est décalé par rapport à celui du disque (dans l'ouverture 5 il s'agit de la ligne formant la limite extérieure suivant la direction radiale). Bien entendu,on peut réaliser la forme en croissant des ouvertures 4 et 5 par d'autres lignes de délimitation que celles en arc de cercle. La face cachée du disque 1 de réglage présente à la manière classique un poli d'une très grande qualité et,à l'état monté, est en contact avec une face traitée de la même manière d'un second disque 6 de commande qui ne tourne pas et qui sera dénommé ci-après disque fixe. Le disque 6 fixe est représenté en vue de dessus à la figure 2. il comporte dans le mode de réalisation illustré quatre ouvertures 7, 8, 9 et 10 de traversée. La première ouverture 7 de traversée est à nouveau en forme de cercle concentrique au disque 6 fixe. Deux ouvertures 9, 10 de traversée sont agencées d'une manière essentiellement classique, c'est-à-dire sous forme de segment de couronne de cercle. Leur largeur ne se modifie donc pas suivant la direction périphérique. L'ouverture 9 de traversée ne s'étend que sur une plage angulaire relativement courte et est donc relativement large. L'ouverture 10 de traversée en revanche s'étend sur une plage angulaire plutôt grande, mais est relativement étroite. Les surfaces des deux ouvertures 9 et 10 de traversée sont à peu près égales. Les lignes formant les limites extérieures suivant la direction radiale des ouvertures 9, 10 de traversée, se trouvent sur un même cercle concentrique au disque 6 fixe. L'ouverture 8 de traversée affecte à nouveau la forme d'un croissant. Sa ligne formant la limite extérieure suivant la direction radiale est un arc de cercle excentrique par rapport au centre du disque 6 fixe, tandis que sa ligne formant la limite intérieure suivant la direction radiale est un arc de cercle concentrique au disque 6 fixe. Là encore il est possible, en vue d'obtenir une forme en croissant, d'utiliser d'autres lignes de délimitation que celles en forme d'arc de cercle. A l'opposé des ouvertures 4 et 5 de traversée du disque 1 de réglage, l'ouverture 8 de traversée du disque 6 fixe devient de plus en plus étroite quand on tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Le disque 6 fixe a aussi des entailles Il périphériques qui, pour empêcher la rotation, reçoivent par complémentarité de forme des saillies d'un boîtier d'appareil de robinetterie ou de cartouche non représenté La face polie du disque 6 fixe à la figure 2 est celle qui apparaît au dessin. Aux figures 3, 4a et 4b,le disque 1 de réglage de la figure e 1 est représenté alors qu'il se trouve au- dessus du disque 6 fixe de la figure 2, à la manière dont ces deux disques 1 et 6 de commande sont incorporés à un robinet. La figure e 3 représente la position de ferme- ture des disques 1 et 6 de commande ou du robinet. Elle se caractérise en ce que, abstraction faite bien entendu des ouvertures 3 et 7 de traversée centrales circulaires aucune ouverture 4, 5 de traversée du disque 1 de réglage ne vient en coincidence avec une ouverture 8, 9 ou 10 de traversée du disque 6 fixe. En dépit de l'étendue angulaire relativement grande des diverses ouvertures, cela est possible parce que, en raison de la forme en croissant, la dimension radiale des disques 1, 6 de commande est mise à profit.C'est ainsi que l'extrémité la plus étroite de l'ouverture 5 de traversée du disque de réglage"cache" l'ouverture 10 de traversée du disque fixe; que l'extrémité la plus étroite de l'ouverture 8 de traversée du disque fixe "cache" l'extrémité la plus étroite de l'ouverture 4 de traversée du disque de réglage. Il apparaît nettement à la figure 3 que la somme des angles interceptés par les diverses ouvertures de traversée dépasse nettement 3600. Cela ne serait pas possible sans coincidence si l'on n'utilisait que la dimension azimutale, donc suivant la direction périphérique des disques 1, 6 de commande. La suite de la description sera maintenant donnée à propos d'un domaine d'utilisation particulier auquel sont destinés les disques 1, 6 de commande représentés : une robinetterie mélangeuse de sécurité à basse pression A cet effet,le disque fixe est placé dans un boîtier de cartouche ou de robinet, de manière à ce qu'il y ait les communications suivantes : l'ouverture 7 centrale du disque 6 fixe communique avec le conduit d'eau chaude provenant du réservoir basse pression. En outre, elle communique par l'intermédiaire de l'ouverture 3 centrale du disque 1 de réglage avec la sortie du robinet. L'ouverture 9 communique également avec la sortie du robinet, de préférence par le fait qu'elle communique avec l'ouverture 7 centrale du disque fixe par l'intermédiaire d'une cavité ménagée dans le fond du boîtier sur lequel repose le disque 6 fixe. L'ouverture 10 de traversée ménagée dans le disque fixe communique avec un conduit par lequel de l'eau froide est envoyée au réservoir basse pression. L'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe communique enfin avec le conduit d'amenée d'eau froide (canalisation intérieure). Pour le disque 1 de réglage, les communications s'établissent de la manière suivante : les ouvertures 4,5 de traversée communiquent directement l'une avec l'autre, par exemple par l'intermédiaire d'une cavité correspondante ménagée dans la pièce de guidage en matière plastique qui est placée sur le disque 1 de réglage avec interposition de garnitures d'étanchéité, cette pièce de guidage étant engagée par complémentarité de forme dans les entailles 2 du disque 1 de réglage et étant solidaires de la tige de positionnement grâce à laquelle on peut faire tourner le disque 1 de réglage.On a déjà mentionné plus haut que l'ouverture 3 de traversée ménagée dans le disque de réglage communique d'une part avec la sortie du robinet et d'autre part,par l'intermédiaire de l'ouverture 7 de traversée dans le disque fixe, avec le côté eau chaude du réservoir basse pression. Aux figures 3, 4a et 4b on reconnaît en outre les relations de dimensions suivantes La ligne formant la limite extérieure suivant la direction radiale de l'ouverture 5 de-traversée,ména- gée dans le disque de réglage, se trouve sur un même cercle concentrique auKdisques 1 et.6 de commande que la ligne formant la limite intérieure suivant la direction radiale de l'ouverture 8 detraversée ménagée dans le disque 6 fixe. De même,la ligne formant la limite extérieure suivant la direction radiale de l'ouverture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage se trouve sur le même cercle concentrique aux disques 1, 6 de commande que la ligne formant la limite extérieure suivant la direction radiale de l'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe.La largeur maximale de l'ouverture 5 de traversée ménagée dans le disque de réglage correspond à la largeur maximale de l'ouverture 8 de traversée ménagée dans le disque fixe. La largeur maximale de l'ou- verture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage correspond à la largeur (constante) de l'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe. La largeur de l'ouverture 10 de traversée ménagée dans le disque fixe est finalement à peu près égale à la largeur minimale de l'ouverture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage. Le fonctionnement des disques 1 et 6 décrits, incorporés à la manière indiquée dans un robinet mélangeur de sécurité basse pression,s'effectue de la manière suivante La figure 3 représente,comme on l'a déjà mentionné plus haut, la position de fermeture du robinet. Abstraction faite des ouvertures 3 et 7 centrales, aucune des ouvertures du disque 1 de réglage et du disque 6 fixe ne coïncide. En particulier,l'ouverture 8 de traversée, ménagée dans le disque fixe et communiquant avec le conduit d'amenée d'eau froide, est recouverte par le disque 1 de réglage. Si l'on tourne alors le disque 1 de réglage à partir de la position indiquée à la figure 1 dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport au disque 6 fixe, l'ouverture 5 de traversée ménagée dans le disque de réglage commence à venir en coîncidence avec l'ouvertu- re 8 de traversée ménagée dans le disque fixe. En même temps,l'ouverture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage commence à venir en coincidence avec l'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe.Il en résulte que de l'eau froide s'écoule de l'ouverture 8 de traversée ménagée dans le disque fixe dans l'ouverture 5 de traversée ménagée dans le disque de réglage et,comme cette ouverture est en communication avec l'ouverture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage, l'eau passe dans cette dernière ouverture 4 et s'écoule dans l'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe. Comme celle-ci, comme on l'a déjà mentionné, communique avec la sortie du robinet, de l'eau froide sort de ce dernier. Lorsque l'on continue à tourner le disque 1 de réglage dans le sens des aiguilles d'une montre, on élargit les sections droites des ouvertures. La quantité d'eau froide qui sort augmente jusqu'à ce que l'on atteigne la position représentée à la figure 4a. C'est dans cette position que s'écoule la quantité maximale d'eau froide. Si alors on continue à tourner le disque 1 de réglage par rapport au disque 6 fixe dans le sens des aiguilles d'une montre, ltouverture 4 du disque de réglage commence aussi à venir en coïncidence avec l'ouverture 10 du disque fixe. Cela signifie que de l'eau froide peut s'écouler maintenant aussi par l'ouverture 10 de traversée ménagée dans le disque fixe et de là, comme on l'a déjà mentionné, parvenir au réservoir basse pression. Là cette eau expulse une quantité équivalente d'eau chaude qui s'écoule de son côté par les ouvertures 3 et 7 ménagées dans les disques 1 et 6 de commande pour gagner la sortie du robinet. Elle se mélange ainsi à l'eau froide s'écoulant encore par l'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe. il sort donc du robinet un mélange d'eau chaude et d'eau froide. La figure 4b montre nettement que,lors de la rotation du disque 1 de réglage, l'une des ouvertures 10 ménagée dans le disque fixe est découverte dans la même mesure où l'autre ouverture 9 ménagée dans le disque de réglage est fermée. La fermeture de l'ouverture 9 s'effectue d'abord par le fait que la largeur de la partie de l'ouverture 9 en coincidence devient plus petite. Il en résulte qu'après que l'on ait atteint la pleine ouverture pour l'écoulement de l'eau froide, si lton continue à faire tourner le disque 1 de réglage, cela ne provoque aucune modification de la quantité de l'eau sortant du robinet, mais une modification de la température de cette eau.La position finale est atteinte quand l'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe est entièrement recouverte par le disque 1 de réglage et lorsque l'ou- verture 10 de traversée ménagée dans le disque fixe est entièrement découverte par l'ouverture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage: il s'écoule alors seulement de l'eau chaude. Si on le souhaite, on peut, en dépit de la forme irrégulière des diverses ouvertures de traversée ménagées dans les disques 1 et 6 de commande, obtenir une caractéristique linéaire. On entend par là que d'une part lors de l'ouverture du trajet pour l'eau froide, des rotations angulaires égales du disque 1 de réglage donnent des modifications de quantité égales et d'autre part que dans la zone de mélange d'eau chaude et d'eau froide des rotations angulaires égales du disque 1 de réglage donnent des modifications égales du rapport de mélange, la quantité d'eau restant constante. 1 faut à cet effet observer ce qui suit : la forme irrégulièré de l'ouverture 8 de traversée du disque fixe et de l'ouverture 5 de traversée du disque de réglage est sans importance pour la caractéristique du robinet, puisqu'il ne s'y produit aucun étranglement décisif du passage pour liteau. L'ouverture pour l'eau froide est déterminée par le degré de coïncidence des ouvertures 9 et 4 de traversée. Comme il ressort de la figure 4a, la forme en croissant de l'ouverture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage est pratiquement négligeable sur la plage angulaire de l'ouverture 9 de traversée ménagée dans le disque fixe. Il n'est donc pas nécessaire, ce qui en soi serait possible, que la ligne formant la limite intérieure suivant la direction radiale de l'ouver- ture 4 du disque de réglage, soit, dans la région où l'ouverture 4 à la figure 4a vient en coïncidence avec l'ouverture 9 ménagée dans le disque fixe, parallèle à la ligne formant la limite extérieure suivant la direction radiale. Cela donnerait une caractéristique exactement linéaire. L'ouverture pour l'eau chaude est déterminée par le degré de coincidence des ouvertures 6 et 10. En raison de la forme régulière de l'ouverture 10 ménagée dans le disque fixe, la forme irrégulière de l'ouverture 4 de traversée ménagée dans le disque de réglage ne joue manifestement aucun rôle. il résulte de la description ci-dessus qu'en tirant partie des dimensions radiales des disques de com mande, on peut obtenir des étendues angulaires pour les ouvertures de traversée d'une valeur qui,sinon,ne seraient réalisables. Or des étendues angulaires importantes emportent une grande plage de réglage. Cela est particulièrement important lors du réglage du rapport de mélange,parce qu'ainsi on facilite le choix d'une température agréable. La forme en croissant des ouvertures de traversée permet en outre d'obtenir des sections droites de traversée qui ne pourraient pas être obtenues dans la technique classique, tout en conservant le même rayon pour les disques. REVENDICATIONS 1) Vanne,utile notamment dans le domaine sanitaire, comprenant deux disques de commande coaxiaux munis d'ouvertures de traversée, caractérisée en ce que l'une au moins des ouvertures (4, 5, 8) de traversée ménagée sur l'un au moins des disques (1, 6) de commande présente une ligne,qui la délimite suivant la direction périphérique (azimutale),dont la distance radiale au centre des disques (1, 6) de commande varie. 2) Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture ou les ouvertures (4, 5, 8) de traversée est ou sont en forme de croissant. 3) Vanne suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'une ligne de délimitation azimutale de l'ouverture ou des ouvertures (4, 5, 8) est un arc de cercle concentrique par rapport au centre des disques (1, 6) de commande, tandis que l'autre ligne de délimitation azimutale est un arc de cercle excentrique par rapport au centre des disques (1, 6) de commande. 4) Vanne suivant 1 'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la somme de l'angle intercepté par les ouvertures (4, 5, 8,10) de traversée des deux disques (1, 6) de commande est supérieure à 3600.