Brevet FR2472684A1 — publié le 19810703

La présente invention concerne un dispositif de commande actionné par une impulsion de pression et à rappel freiné, destiné a une organe de commutation, et notamment à un robinet, et comprenant deux chambres remplies d'un fluide de commande et reliées par un clapet de non-retour s'ouvrant vers la seconde chambre et un orifice d'étran- glement ouvert en permanence, la première chambre étant équipée pour recevoir l'impulsion de pression tandis que la seconde chambre est fermée par une paroi mobile contre l'action d'un ressort de rappel et reliée a un élément de manoeuvre de l'organe de commutation. Un tel dispositif de commande est utilisable pour ouvrir un robinet d'eau pendant un temps prédéterminé, par manoeuvre d'un poussoir, puis le refermer automatiquement. Un exemple de domaine d'emploi est fourni par les installations sanitaires de douches et les chasses d'eau. Dans un dispositif de commande du type précité, décrit par la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le nO 27 13 204, chacune des deux chambres est réalisée sous forme d'un alésage cylindrique dans lequel un piston est mobile. Le piston de la première chambre est relié a un poussoir, dont l'enfoncement manuel chasse le fluide de commande, par le clapet de non-retour, dans la seconde chambre où il deplace, contre la force exercée par le ressort de rappel, le second piston constituant la paroi et relié à l'élément de manoeuvre. Dans ce dispositif de commande connu, l'obturateur du clapet anti-retour est réalisé sous forme d'un piston guidé dans un second alésage cylindrique et chargé dans le sens de fermeture par la force d'un second ressort. L'orifice d'étranglement de ce piston est cons titué par un alesage coaxial, a travers lequel le retour du fluide de commande est freiné, de sorte que l'organe de commutation à manoeuvrer est rappelle avec retard. Ce dispositif de commande connu exige en outre une chambre de compensation, reliée a la première chambre par des alésages compensateurs et munie d'un orifice de purge d'air. Le fluide de commande habituellement utilisé est un liquide, tel qu'une huile minérale fluide. Le montage de trois pistons au total, y compris l'obturateur du clapet de non-retour, munis chacun d'un ressort de rappel fait que la manoeuvre de ce dispositif de commande connu produit sur les parois cylindriques des résistances de frottement, qui imposent l'application d'une force supplémentaire et risquent de créer des écarts par rapport au temps de retard prévu. Les pistons sont en outre équipés de joints, qui augmentent encore le frottement sur les parois cylindriques et subissent une usure. Il est par suite nécessaire que les alésages cylindriques soient usinés avec une certaine précision au moins, d'o un coût correspondant de production des dispositifs de commande. L'invention a pour objet un dispositif de commande du type précité, d'une constitution aussi simple que possible, présentant une grande durée de vie et garantissant une stabilité suffisante du maintien du temps de retard. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la cloison séparant la première chambre de la seconde comporte un orifice de passage du clapet de non-retour, dont l'obturateur est constitué par une membrane de fermeture disposée dans la seconde chambre, recouvrant la cloison de séparation et comportant un orifice de passage; et l'orifice de passage de la cloison de séparation est décalé par rapport a celui de la membrane de fermeture. La membrane constituant l'obturateur du clapet de non-retour présente plusieurs avantages. Elle ne présente d'abord aucun frottement sur une paroi quelconque; le fluide de commande peut ensuite agir dans le sens d'ouverturé sur une surface relativement grande de la membrane de fermeture, de sorte qu'une faible élévation de pression dans la première chambre suffit pour éloigner la membrane de fermeture de la cloison de séparation, afin d'ouvrir le clapet de non-retour; aucun ressort de rappel n'est enfin nécessaire pour la membrane de fermeture, car cette dernière présente une prétension qui, en liaison avec la pression de rappel produite dans la seconde chambre, suffit pour une fermeture sûre. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, la membrane de fermeture comporte autour de son orifice de passage un bourrelet d'étanchéité, avec une ligne d'étanchéité circulaire. Une telle réalisation produit dans le sens de blocage une portée relativement petite, sur laquelle agit donc une force spécifique d'étanché ité élevée. Dans une autre forme de réalisation préférentielle de l'invention, l'orifice de passage de la cloison de séparation peut etre constitué par une couronne d'alésages entourant le bourrelet d'étanchéité. L'élévation de pression produite dans la première chambre par la manoeuvre agit sur la membrane de fermeture par l'intermédiaire de cette couronne d'alésages; la pression exercée sur la membrane de fermeture est donc régulièrement répartie autour de son orifice de passage. Cette répartition garantit un levage régulier de la membrane de fermeture par rapport à la cloison de séparation, notamment quand l'orifice de passage est disposé au centre de la membrane de fermeture. Dans une autre forme de réalisation préférentielle de l'invention, la première chambre est fermée par une membrane de commande et la seconde par une membrane de manoeuvre. Dans une telle réalisation, les chambres sont fermées de chaque côté par des membranes, de sorte que la manoeuvre ne produit dans l'--ensemble du dispositif de commande aucun frottement sur une paroi de chambre quelconque, con trairement ce qui se passe dans le cas de pistons guidés dans des alésages cylindriques. ta fermeture étanche interdit en outre toute perte de fluide de commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description ci-dessous d'un exemple'de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 est la coupe longitudinale d'un dispositif de commande suivant l'axe I-I de la figure 2; et la figure 2 est la coupe du dispositif de commande suivant l'axe Il- Il de la figure 1. La figure 1 représente le dispositif de commande logé dans un boîtier en trois parties. Ce boîtier comprend un couvercle 10, une partie médiane 12 et une partie de raccordement 14. Dans ce boîtier se trouvent une première chambre 16 et une seconde chambre 18, séparées par une cloison 20 et remplies par un fluide de commande, tel qu'une huile. La première chambre 16 est fermée vers l'extérieur par une membrane de commande 22. Entre cette dernière et le couvercle 10 du boîtier se trouve une chambre d'alimentation 24, qu'un flexible 26 relie à un poussoir 28. Dans la seconde chambre 18, une membrane de fermeture 30 recouvre la cloison de séparation 20. Cette membrane de fermeture comporte au centre un orifice de passage 32, entouré par un bourrelet d'étanchéité 34 à ligne d'étanchéité circulaire. Le bourrelet 34 s'applique avec étanchéité sur la cloison de séparation 20. Cette dernière comporte une couronne d'alésages 36 entourant le bourrlet d'étanchéite 34. L'ensemble de ces alésages 36 forme un orifice de passage dans la cloison de séparation 20. Cet orifice de passage de la cloison de séparation 20, constitué par les alésages 36, et la membrane de fermeture 30, avec son orifice de passage 32 central, forment un clapet de nonretour. La seconde chambre 18 est fermée vers l'extérieur par une membrane de manoeuvre 38. Cette dernière est renforcée par une plaque 40 d'un matériau rigide, un métal par exemple. Un ressort de rappel 42 à appui fixe agit sur la plaque 40 pour la maintenir avec la membrane de manoeuvre 38 contre une butée 44 de la partie médiane 12 du boîtier, quand le dispositif de commande est au repos. La plaque 40 relie la membrane de manoeuvre 38 àun aimant permanent 46 au moins. Cet aimant permanent 46 peut être circulaire par exemple, ou constitué par plusieurs aimants individuels. L'aimantation de cet aimant 46 est dirigée suivant l'axe du boîtier. La bride 48 de la partie de raccordement 14 du boîtier est destinée au montage ou au raccordement d'un dispositif de manoeuvre, du type décrit par exemple dans le brévet suisse nO 588 658. La première chambre 16 est reliée à la seconde chambre 18 par un orifice d'étranglement, constitué par un canal 50 et une vis 52. La vis d'étranglement 52 est logée dans un alésage 54, qui traverse radialement la partie médiane 12 du boîtier jusqu'à la seconde chambre 18. Il est toutefois possible aussi de faire déboucher cet alésage~54 à peu près tangentiellement dans la seconde chambre 18. Un joint torique 56 assure dans l'alésage 54 l'étanchéité de la vis d'étranglement 52 vers l'extérieur. La figure 2 est une coupe de la zone supérieure de la partie médiane 12 du boîtier et d'une bague d'écartement 58, disposée entre la cloison de séparation 20 et la zone d'encastrement de la membrane de commande 22. Le cercle 18' indique la limite extérieure de la seconde chambre 18. La figure 2 illustre également la disposition en couronne des alésages 36, constituant l'orifice de passage de la cloison de séparation 20, autour du bourrelet d'étanchéité 34 de la membrane de fermeture 30. La disposition de la vis d'étranglement 52 est en outre indiquée sur la figure 2. Les parties 10, 12 et 14 du boîtier présentent une section carrée, tandis que les chambres 16, 18 et les membranes 22, 30, 38 sont rondes. La figure 2 représente aussi les alésages 60 qui traversent les parties 10, 12 et 14 du boîtier pour permettre leur assemblage au moyen de boulons. Le mode de fonctionnement du dispositif de commande est décrit ci-après à l'aide des deux figures. Le poussoir 28 peut par exemple être prévu pour une manoeuvre à la main ou au pied. Il peut s'agir d'un poussoir pneumatique, dont la manoeuvre transmet par le flexible 26 une impulsion de pression dans la chambre d'alimentation 24. L'élévation de pression dans la chambre 24 produit le déplacement de la membrane de commande 22 vers la cloison de séparation 20, de sorte que le fluide de commande se trouvant dans la première chambre 16 exerce, par les alésages 36 de la cloison de séparation 20, une pression sur la surface 30' de la membrane de fermeture 30, jusqu'à ce que cette dernière s'éloigne de la cloison de séparation 20 et dégage ainsi son orifice de passage 32 central.Ce dégagement ouvre le clapet de non-retour, de sorte que le fluide de commande est refoulé de la première chambre 16 dans la seconde chambre 18. L'élévation de pression résultante dans la seconde chambre 18 produit un déplacement de la membrane de manoeuvre 38 contre la force exercée par le ressort de rappel 42, qui prend appui sur une cloison intermédiaire 62 solidaire du boîtier. Les aimants permanents 46 se rapprochent ainsi de la cloison intermédiaire 62 avec la membrane de manoeuvre 38. Ils agissent, de l'autre côté de la cloison intermédiaire 62, sur un dispositif de manoeuvre non représenté, qui ouvre l'organe de commutation également non représenté, un robinet par exemple. Les aimants permanents 46 produisent une manoeuvre du type basculement. Il est également possible de relier la membrane de manoeuvre 18, ou la plaque 40 dont elle est solidaire, à un élément de manoeuvre agissant mécaniquement-sur le robinet à commander ou sur son dispositif de manoeuvre. Untel élément de,lmanoeuvre est par exemple constitué par un poussoir agissant sur la membrane de manoeuvre 38, au centre du ressort de rappel 42. La pression exercée sur le fluide de commande dans la première chambre 16 diminue dès la fin de l'impulsion de pression produite par le poussoir 28, de sorte que la force du ressort de rappel 42 déclenche un retour du fluide de commande de la seconde chambre 18 dans la première chambre 16. Ce retour, c'est-à-dire l'élévation de pression dans la seconde chambre 18 par rapport à celle dans la première chambre 16, ramène la membrane de fermeture 30 avec son bourrelet d'étanchéité 34 dans la position représentée à la figure 1. Le bourrelet 34 assure alors l'étanchéité de la membrane de fermeture 30 par rapport a la cloison de séparation 20 et interdit la poursuite du retour du fluide de commande par les orifices de passage 32 et 36.Un retour du fluide de commande de la seconde chambre 18 dans la première chambre 16 s'effectue alors par la vis d'étranglement 52 et son canal 50. Cet orifice d'étranglement formé par les éléments 50 et 52 freine le retour du fluide de commande de laseconde chambre 18 vers la première chambre 16. Le retour de la membrane de manoeuvre 38, avec les aimants permanents 46 constituant les éléments de manoeuvre, dans la position initiale représentée à la figure 1 est également freiné par ce retard. L'organe de commutation à manoeuvrer, tel que le robinet, demeure ainsi ouvert pendant un certain temps encore, jusqu'à ce que les aimants permanents 62 se trouvent à une distance déterminée de la cloison intermédiaire 62. Le robinet à commander est alors refermé. Bien que le retour de la membrane de manoeuvre 38 et des aimants 46 solidaires soit continu, le robinet à commander passe directement de sa position d'ouverture dans sa position de fermeture. La vis 52 permet de faire varier la section de l'orifice d'étranglement, afin de faire varier dans des limites prédéterminées le temps de retard du retour automatique de l'organe de commutation à manoeuvrer, tel que le robinet précité mais non représenté. L'équipement d'un clapet de non-retour avec une membrane de fermeture 30, comme l'indique la figure 1, presente des avantages parti culierement notables, car l'ouverture n'exige qu'une faible élévation de pression dans la première chambre 16 par rapport à la seconde chambre 18, et la fermeture n'exige qu'une faible surpression dans la seconde chambre 18 par rapport à la première chambre 16. La force de rappel de la membrane de fermeture 32 agit en outre dans le sens de la fermeture, de sorte qu'aucun ressort de rappel n'est nécessaire. Le montage du bourrelet d'étanchéité 34 entourant l'orifice de passage 32 se traduit par une portée d'étanchéité relativement faible agissant avec la cloison de séparation 20, de sorte qu'une faible perte de charge entre la seconde chambre 18 et la première chambre 16 produit déjà une force spécifique d'étanchéité élevée. Malgré cette force d'étanchéité élevée, une faible perte de charge entre la première chambre 16 et la seconde chambre. 18 permet l'ouverture facile de la membrane de fermeture 30. Cette dernière ne présente en outre pratiquement aucun frottement pendant sa manoeuvre. La fermeture des deux chambres 16 et 18 par la membrane de commande 22 d'une part et la membrane de manoeuvre 38 d'autre part interdit toute perte du fluide de commande, contrairement au cas par exemple de pistons guidés dans des alesages cylindriques. L'élasticité des membranes permet aussi de ne prévoir aucune chambre de compensation pour le fluide de commande. Il est également possible de réaliser directement la membrane de commande 22 sous forme d'un poussoir, contrairement au cas de l'exemple représente à la figure 1. Le couvercle 10 peut alors être remplacé par une bague de serrage fixant la membrane de commande. Cette der nière peut alors par exemple être réalisée sous forme d'un poussoir, en saillie hémisphérique sur une telle bague de serrage. Il est par ailleurs possible aussi, contrairement a l'exemple représenté à la figure 1, de supprimer totalement la membrane de com mande 22, afin de relier la chambre 16 continûment au poussoir 28, par le flexible 26. Le fluide de commande remplit alors aussi le flexible 26 et le poussoir 28. La membrane de fermeture du système est dans ce cas disposée dans le poussoir 28. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de commande actionné par une impulsion de pression et à rappel freiné, destiné à un organe de commutation, et notamment à un robinet, et comprenant deux chambres remplies d'un fluide de commande et reliées par un clapet de non-retour s'ouvrant vers la seconde chambre et un orifice d'étranglement ouvert en permanence, la première chambre etant équipée pour recevoir l'impulsion de pression tandis que la seconde chambre est fermée par une paroi mobile contre l'action d'un ressort de rappel, et reliée à un élément de manoeuvre de l'organe de commutation, ledit dispositif de commande étant caractérisé en ce que la cloison (20) séparant la premiere chambre (16) de la seconde chambre (18) comporte un orifice de passage (36) du clapet de non-retour, dont l'obturateur est constitué par une membrane de fermeture (30) disposée dans la seconde chambre (18) recouvrant la cloison de séparation (20) et comportant un orifice de passage (32); et l'orifice de passage (36 de la cloison de separation (20) est décalé par rapport à celui (32) de la membrane de fermeture (30). 2. Dispositif de commande selon revendication 1, caractérisé en ce que la membrane de fermeture (30) comporte un bourrelet d'étanchéité (34) entourant son orifice de passage (32), avec une ligne d'étan cherté circulaire. 3. Dispositif de commande selon revendication 2, caractérisé en ce que l'orifice de passage de la cloison de séparation (20) est constitué par une couronne d'alésages (36) entourant le bourrelet d'étanchéité (34). 4. Dispositif de commande selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par la disposition de l'orifice de passage (32) au centre de la membrane de fermeture (30). 5. Dispositif de commande selon revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'étranglement comporte un étrangleur (52) ajustable et interchangeable. 6. Dispositif de commande selon revendication 1, caractérise en ce que la première chambre (16) est fermée par une membrane de commande qui transmet l'impulsion de pression au fluide de commande. 7. Dispositif de commande selon revendication 6, caractérisé en ce que la membrane de commande (22) est réalisée sous forme d'un poussoir à manoeuvre manuelle ou reliée à un poussoir. 8. Dispositif de commande selon revendication 1, caractérisé en ce que la première chambre (16) est reliée par une canalisation (26) à un poussoir (28)monté à distance. 9. Dispositif de commande selon revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de fermeture mobile de la seconde chambre (18) est une membrane de manoeuvre (38). 10. Dispositif de commande selon une des revendications 1 et 9, caractérisé en ce que l'élément de manoeuvre est constitué par au moins un aimant permanent (46) agissant sur un dispositif de manoeuvre.