Brevet FR2487473A1 — publié le 19820129

L'invention concerne une vanne mélangeuse, notamment pour eau chaude et eau froide, dans laquelle des plaques à surface plane, faisant office d'organes de vanne, sont munies d'ouvertures de passage pour l'eau chaude et l'eau froide et sont agencées parallèlement à l'axe central, l'une de ces plaques étant mobile en translation parallèlement à l'axe central, pour régler le débit de sortie, et étant mobile angulairement autour d'un point de tourillonnement dépla- çable axialement, pour régler le rapport de mélange. Une vanne mélangeuse de ce genre est décrite dans la demande de brevet allemand publiée DE-OS 26 58 023. L'invention a pour objet de réaliser une vanne mélangeuse à faible usure et grande longévité ayant une grande souplesse d'utilisation et qui, tout en ayant une forme très élancée, permettra d'obtenir des débits importants et pourra être commandée avec une grande précision par des forces de réglage relativement faibles. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que la plaque mobile comporte, dans chacune de ses deux faces planes, un canal de transfert, celui situé dans la première face plane recevant l'eau chaude et celui situé dans l'autre face plane recevant l'eau froide, par le fait que cette plaque mobile est placée entre deux plaques fixes contre lesquelles elle porte, chacune de ces dernières comportant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie,et par le fait que chaque ouverture d'entrée peut communiquer avec l'ouverture de sortie de la même plaque par un canal de transfert. Les avantages obtenus par l'invention résident en parti- culier dans le fait que l'agencement diamétral des canaux de transfert des deux cotés plans de la plaque mobile permet à celle-ci d'9tre beaucoup plus mince, à débit égal. En outre, le fait qu'il y ait une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie dans chaque plaque fixe permet d'obtenir, par un déplacement axial de la plaque mobile, la commande du débit total qui a lieu dans la région des ouvertures d'entrée et de la partie amont du canal de transfert, tandis que la commande du mélange s'effectue dans la région de la partie aval du canal de transfert, en coopération avec les ouvertures de sortie, par basculement de la plaque mobile. Avec l'invention, il n'est plus nécessaire que les deux ouvertures d'entrée soient agencées parallè- lement l'une à coté de l'autre. Les canaux de transfert dans la plaque mobile peuvent être réalisés au choix sous forme de dépressions ou d'évidements ouverts, ou sous forme de passages d'eau fermés,munis d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie. Pour faciliter la mise en place et l'utilisation de la vanne mélangeuse, les organes de celle-ci peuvent être rassemblés en un module, dans un manchon ou cartouche. Avec l'agencement proposé pour les organes de la vanne, il est possible, en cas d'interversion desraccordements de l'eau chaude et de l'eau froide (chaud à droite et froid à gauche),de conserver les directions de réglage normales en modifiant de cent-quatre- vingts degrés la position de montage de la cartouche. Le fait que le point de tourillonnement de la plaque mobile soit désormais situé sur une zone extrême externe de celle-cisituée à l'opposé de la région attaquée par la poignée,permet d'effectuer avec un effort relativement faible un réglage fin du rapport de mélange. En outre, un doigt constituant le point de tourillonnement peut avanta- geusement être maintenu dans cette région de la plaque mobile et être guidé dans des rainures longitudinales du manchon lui permettant d'être déplacé dans une plage limite, pour le réglage du débit total. Pour que la vanne mélangeuse ait une forme élancée, il est avantageux que les côtés longitudinaux de la plaque mobile aient des orientations convergentes telles que, lors du basculement autour du point de tourillonnement, le coté de la plaque mobile venant au contact de la paroi soit sensiblement parallèle au manchon. Les canaux de transfert peuvent aussi être formés- parallèlement aux c8tés à directions convergentes, de sorte que, vus en projection sur une face plane, ces canaux forment une figure sensiblement trapézoïdale. Outre une configu- ration à profondeur sensiblement constante des canaux de transfert, on peut aussi, en tenant compte de la zone convergente de la plaque mobile, donner une profondeur sensiblement plus grande aux parties situées côté aval, de sorte que, dans cette région, la plaque mobile présente une section droite ayant, par exemple, la forme d'un S ou d'un U double. Ainsi, si les parties aval des canaux de transfert sont situées chacune dans une moitié de la plaque mobile différente, on peut donner aux parties amont une profondeur inférieure à la moitié de l'épaisseur totale de la plaque mobile et aux parties aval une profondeur supérieure à la moitié de l'épaisseur totale de la plaque. Une autre possibilité est que les canaux de transfert formés dans les faces planes peuvent être agencés de façon à occuper sensiblement la même plage axiale, les ouvertures de sortie dans les plaques fixes étant alors formées asymétriquement le long de l'axe central. Pour obtenir un contact étanche des deux plaques fixes contre la plaque mobile, on peut placer, dans la région des ouvertures d'entrée et des ouvertures de sortie, des moyens de serrage et d'étanchéité prenant appui en des régions de robustesse appropriée, aménagées dans la vanne mélangeuse. Pour obtenir une étanchéité particulièrement fiable, les moyens d'étanchéité peuvent alors prendre appui directement contre le corps de la vanne, dans- la région des ouvertures d'entrée, de sorte qu'il y a simplement une fonction de guidage dans les ouvertures du manchon. Afin que le manchon ou cartouche soit, avec ses plaques, maintenu assemblé sous la forme d'un module ins-rable dans diverses vannes, il est opportun que les moyens de serrage et d'étanchéité dans la région des ouvertures de sortie soient agencés entre les plaques fixes et les surfaces de contact dans le manchon. Pour obtenir une bonne caractéristique d'ouverture et de mélange, les ouvertures de sortie peuvent être réalisées sous forme de fentes étroites parallèles à l'axe central, tandis que les ouver- tures d'entrée aménagées dans les plaques fixes peuvent avoir une section droite de forme relativement ramassée, par exemple circulaire, carrée, triangulaire ou analogue. Enfin, toutes les surfaces d'étanchéité chargées dynami- quement peuvent être constituées exclusivement par de la céramique d'oxyde très résistante à l'abrasion et polie. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints ou: - la figure I représente une vue en coupe longitudinale d'une vanne mélangeuse dont le corps n'est que partiellement représenté; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale faite selon la ligne Il-II de la figure 1; - la figure 3 représente la vanne mélangeuse selon la figure 1,vue en coupe longitudinale,faite perpendiculairement au plan de la figure 1; - la figure 4 représente une coupe transversale faite selon la ligne IV-IV de la figure 3; et - la figure 5 représente une vue en perspective du manchon pouvant être monté, en tant que cartouche, dans des- corps de vanne, et montre les composants qui lui sont associés. Le corps ou enveloppe I de la vanne représenté partiellement sur les figures I à 4 comporte un alésage cylindrique 101 pour recevoir, avec étanchéité, et maintenir un manchon 2 dans lequel sont agencés les divers organes de la vanne. Dans la paroi de l'alésage cylin- drique 101,sont aménagées, en vis-à-vis, une entrée d'eau chaude 61 et une entrée d'eau froide 62, et, axialement décalées, des sorties d'eau 71. Pour assurer l'étanchéité dans l'alésage cylindrique, des bagues d'étanchéité 102 sont agencées dans la surface externe du manchon 2. Pour que le manchon 2 soit arrêté en rotation dans le corps 1, il est prévu un verrou 104 s'introduisant dans une fente 103 formée dans le manchon 2 et se logeant, par un bec 105, dans une rainure radiale correspondante aménagée dans le corps 1. L'immobilisation axiale du manchon est assurée par une tête (non représentée) qui se visse par- dessus le corps et qui est munie d'une poignée pour actionner la vanne, cette tête maintenant en même temps le verrou 104 dans sa position de verrouillage. Le manchon 2, dont l'extérieur est sensiblement cylindrique, comporte, pour le maintien en place des plaques 4, deux surfaces de contact planes et parallèles 41. Entre les plaques 4 se trouvant des deux c8tés,est agencée une plaque mobile 3 qui, par ses cotés plats, est au contact des faces latérales planes des plaques 4. Les trois plaques sont pressées les unes contre les autres par des éléments de serrage et d'étanchéité 14, 15 qui sont en élastomère. Les trois plaques 3 et 4 sont ici constituées par une céramique d'oxyde polie, du moins pour ce qui est de leurs surfaces de contact. On peut remarquer que les éléments de serrage et d'étan- chéité 14,dans la région des ouvertures d'entrée 6,présententune lumière plus grande que l'ouverture d'entrée 6 proprement dite dans les plaques fixes 4, de sorte que la pression du liquide contribue à presser les plaques fixes 4 contre la plaque mobile 3. La plaque centrale 3 est mobile entre les deux plaques fixes 4 du manchon 2. Elle comporte, à son extrémité située dans le corps de la vanne, un appendice 9 dans lequel est maintenu un doigt Il qui constitue le point de tourillonnement, déplaçable axialement, de la plaque mobile 3. A cette fin, les extrémités du doigt Il s'engagent radialement dans des fentes longitudinales 12 aménagées dans le manchon 2, de sorte que la plaque mobile 3 est déplaçable axialement dans une plage limitée et peut pivoter autour du doigt Il faisant office de tourillon. En son côté opposé à l'appendice 9, la plaque mobile 3 comporte un téton 13 par lequel la grandeur de réglage engendrée au moyen d'une poignée (non représentée) lui est transmise. Les deux plaques 4, fixes et de même forme, possèdent chacune une ouverture d'entrée 6 et une ouverture de sortie 7, l'ouverture d'entrée ayant une section circulaire et l'ouverture de sortie ayant la forme d'une fente relativement longue et étroiteparallèle à l'axe central 8. Dans chaque face plane de la plaque mobile 3,est formé un canal de transfert 5. Une partie 51 de canal, située c8té amont, est formée sur chacun des deux côtés plats, sensiblement au même niveau axial que la partie amont équivalente située de l'autre côté. Les dimensions de chaque partie amont 51 sont choisies de façon que, lorsque la plaque mobile 3 est en position d'ouverture complète, cette partie 51 couvre entièrement la section droite de l'ouverture d'entrée 6. Les parties aval 52 des canaux de transfert 5 sont environ moitié moins larges et sont disposées de façon à se trouver chacune essentiellement sur une moitié différente de la plaque mobile 3. Selon le basculement, ces parties aval 52 des canaux de transfert 5 peuvent venir, l'une ou l'autre, se placer de façon à recouvrir plus ou moins complètement les ouvertures de sortie 7. Dans chaque position extrême, l'une des ouver- tures de sortie 7 est complètement obturée. La vanne mélangeuse décrite ci-dessus opère comme suit. Sur les figures I à 4, cette vanne mélangeuse est représentée en position de mélange et d'ouverture complète. L'eau chaude et l'eau froide arrivent dans des directions diamétralement opposées et passent par l'entrée d'eau chaude 61 et l'entrée d'eau froide 62, aménagées dans le corps 1, et par les deux ouvertures d'entrée 6 dans les plaques fixes 4 et parviennentdans ce cas, dans la partie amont 51 des canaux de transfert 5. L'eau froide et l'eau chaude, amenées séparément,passent chacune dans la partie aval plus mince 52 et parviennent ensuite chacune dans l'ouverture de sortie 7 de la plaque fixe correspondante 4 d'o elles vont à la sortie 71 pour 9tre mélangées et parvenir à un lavabo, par exemple par un bec de sortie. Ceci étant, s'il faut modifier la température de l'eau mélangée, on peut alors, au moyen du téton 13, faire basculer la plaque mobile 3 autour du doigt 11, de sorte que les deux sections de passage allant aux deux ouvertures de sortie 7 sont modifiées dans des sens inverses-et qu'ainsi le rapport de mélange et, par conséquent,la température de l'eau sortante sont modifiés. S'il s'agit de modifier le débit total, la plaque mobile 3 peut alors, au moyen du téton 13, 9tredéplacée parallèlement à l'axe central 8, le doigt Il étant alors guidé dans les fentes longitudi- nales 12 du manchon 2. A partir de la position d'ouverture complète représentée, la plaque mobile 3 peut être déplacée à un point tel que les ouvertures d'admission 6 soient séparées des parties amont 51 des canaux de transfert 5 et que la sortie soit ainsi complètement obturée. En la déplaçant de façon appropriée, la vanne peut être amenée progres- sivement de la condition de fermeture complète à la condition d'ouver- ture complète, et inversement. Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. REVENDICATIONS 1. Vanne mélangeuse, notamment pour eau chaude et eau froide, dans laquelle des plaques à surface plane, faisant office d'organes de vanne, sont munies d'ouvertures de passage pour l'eau chaude et l'eau froide et sont agencées parallèlement à l'axe central, l'une de ces plaques étant mobile en translation parallèlement à l'axe central, pour régler le débit de sortie, et étant mobile angulairement autour d'un point de tourillonnement déplaçable axialement, pour régler le rapport de mélange, cette vanne étant caractérisée en ce que la plaque mobile (3) comporte, dans chacune de ses deux faces planes, un canal de transfert (5), celui situé dans la première face plane recevant l'eau chaude et celui situé dans l'autre face plane recevant l'eau froide, en ce que cette plaque mobile (3) est placée entre deux plaques fixes (4) contre lesquelles elle porte, chacune de ces dernières comportant une ouverture d'entrée (6) et une ouverture de sortie (7), et en ce que chaque ouverture d'entrée (6) peut communiquer avec l'ouverture de sortie (7) de la même plaque par un canal de transfert (5). 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le débit de sortie est, pour l'essentiel, déterminé par les positions, modifiables simultanément par translation, des deux parties amont (51) des canaux de transfert (5) par rapport aux ouvertures d'entrée (6), et en ce que le rapport de mélange de l'eau chaude et de l'eau froide est déterminé pour l'essentiel par la position des parties aval (52) des canaux de transfert par rapport aux ouvertures de sortie (7). 3. Vanne selon l'une des revendications I ou 2, caractérisée en ce que les plaques (3, 4) sont allongées et agencées longitudi- nalement, symétriquement par rapport à l'axe central (8), dans une cartouche ou manchon sensiblement cylindrique (2). 4. Vanne selon l'une des revendications I ou 2, caractérisée en ce que les canaux de transfert (5) aménagés dans la plaque mobile (3) sont réalisés sous forme de dépressions ou d'évidements ouvrant sur la face de-contact. 5. Vanne selon l'une des revendications I ou 2, caractérisée en ce que les canaux de transfert dans la plaque mobile sont réalisés sous la forme de passages fermés qui, côté amont et côté aval, compor- tent une ouverture dont la section droite correspond sensiblement à celle des ouvertures d'entrée et de sortie des plaques fixes. 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les parties amont (51) des canaux de transfert (5) sont sensiblement au même niveau sur les faces planes de la plaque mobile (3) et sont suivies chacune par une partie aval (52) qui est plus étroite et en ce que chacune de ces parties aval est située dans une moitié de la plaque mobile (3) différente de celle dans laquelle est située l'autre partie aval. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les canaux de transfert ont, dans leur partie amont, une profondeur inférieure à la moitié de l'épaisseur totale de la plaque et, dans la partie aval, une profondeur supérieure à la moitié de l'épaisseur totale de la plaque. 8. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que, dans la région des ouvertures de sortie, la plaque mobile présente, en coupe transversale, sensiblement une forme en S ou en U double, dans la région des ouvertures de sortie, chaque canal de transfert étant, dans cette région, déterminé par une forme en U et la surface de base plane de cet U constituant à chaque fois la surface de fermeture de l'ouver- ture de sortie de l'autre canal de transfert. 9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les deux plaques fixes (4) ont la môme forme et en ce que les ouvertures d'entrée (6) qui y sont aménagées sont l'une en face de l'autre, ainsi que les ouvertures de sortie (7) qui sont décalées axialement le long de l'axe central (8) par rapport aux ouver- tures d'entrée (6). 10. Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée en ce que les canaux de transfert sont sensiblement au méme niveau le long de l'axe central et en ce que les ouvertures de sortie dans les plaques fixes sont aménagées asymétriquement à proximité de l'axe central. Il. Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 10 caractérisée en ce que la plaque mobile (3) comporte, côté amont, un appendice (9) dans lequel se trouve le point de tourillonnement et en ce qu'en son extrémité opposée, cette plaque mobile (3) comporte des moyens de transmission du mouvement de réglage engendré au moyen d'une poignée. 12. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les grands côtés (10) de la plaque mobile (3) sont convergents de façon que, dans chacune des positions de bascu- lement maximal, celui de ces grands côtés qui se trouve voisin de la paroi du manchon (2) soit sensiblement parallèle à cette dernière. 13. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la paroi latérale externe de chaque canal de transfert (5) est parallèle à un grand côté (10) de la plaque mobile (3). 14. Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 11, caractérisée en ce qu'un doigt (11) est maintenu dans l'appendice (9) et orienté radialement par rapport au manchon (2) dans lequel il est guidé et peut être déplacé parallèlement à l'axe central (8), dans une plage limitée. 15. Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 11, caractérisée en ce qu'un téton (13), destiné à être commandé par une poignée, est prévu sur l'extrémité de la plaque mobile (3) opposée à l'appendice (9). 16. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les plaques fixes (4) sont maintenues dans la région des surfaces de contact parallèles (41) du manchon (2) et sont pressées contre la plaque mobile (3) par des moyens de serrage et d'étanchéité (14, 15) qui sont en élastomère. 17. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 16, caractérisée en ce que, dans la région des ouvertures de sortie (7) , les moyens de serrage et d'étanchéité (15) sont agencés entre le manchon (2) et les plaques fixes (4) et en ce que, dans la région des ouvertures d'entrée (6), les moyens de serrage et d'étan- chéité (14) sont agencés dans des ouvertures (16) du manchon (2), entre la paroi du corps (1) de la vanne mélangeuse et les plaques fixes (4). 18. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 16 et 17, caractérisée en ce que, dans les plaques fixes (4), les ouvertures de sortie (7) sont réalisées chacune sous la forme d'une fente étroite relativement longue, parallèle à l'axe central (8), tandis que les ouvertures d'entrée (6) ont une section droite de forme relativement compacte, par exemple circulaire, carrée, triangulaire, ou analogue. 19. Vanne selon la revendication 18, caractérisée en ce que les moyens de serrage et d'étanchéité dans la région de l'ouverture d'entrée (6) présentent un lumière plus grande que l'ouverture d'entrée (6) proprement dite, de sorte que la pression du liquide presse la plaque fixe (4) contre la plaque mobile (3). 20. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée en ce que les parties des plaques (3, 4) qui sont en contact mutuel sont en céramique d'oxyde polie. 21. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisée en ce que les organes de la vanne sont constitués de façon qu'en cas d'interversion des branchements de l'eau froide et de l'eau chaude,les directions normales de réglage de la vanne mélangeuse soient conservées si l'on monte la cartouche ou manchon (2) dans une position à cent-quatre-vingts degrés. 22. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisée en ce que le mélange de l'eau chaude et de l'eau froide s'effectue à l'extérieur du manchon (2), par exemple dans le bec de sortie d'un robinet d'installation sanitaire.