Brevet FR2488670A1 — publié le 19820219

L'invention concerne une vanne mélangeuse, notamment pour le mélange d'eau dans le domaine sanitaire, comportant des vannes-d'alimen- tation actionnées électriquement qui sont montées sur une conduite d'arrivée d'eau froide et sur une conduite d'arrivée d'eau chaude, et des moyens présélecteurs. Des vannes mélangeuses de ce genre sont connues, par exemple, par le brevet suisse n' 451 626 et par la demande de brevet allemand DE-OS 23 23 841. Ces vannes mélangeuses présentent l'inconvénient que les fluctuations subites des pressions dans les conduites d'alimentation ont constamment pour effet d'influencer au début la température de l'eau mélangée. En particulier, cette température commence par croître fortement lors d'une chute subite de la pression dans la canalisation d'alimentation d'eau froide, ce qui survient par exemple lorsqu'un consommateur branché en parallèle prélève subitement de grandes - quantités d'eau froide (chasse d'eau d'un W.-C., etc), et cela est parti- culièrement incommode (risque de brûlure) si la température de l'eau mélangée a déjà été réglée à une valeur élevée. Cette caractéristique désavantageuse des vannes mélangeuses connues est due au fait que leur régulation ne peut jamais intervenir qu'avec du retard pour corriger la température de l'eau mélangée. Ce retard est du au temps de transit de l'eau, à la constante de temps du capteur de température, cette constante de temps étant en outre accrue par la capacité calorifique de la chambre de mélange qui l'entoure, et à la constante de temps des organes de commande. Une diminution des constantes de temps est certes possible en principe, mais elle implique une grande complication pour le capteur de température et les organes de commande. C'est pourquoi les vannes mélangeuses connues présentent, quel que soit le principe de régulation qu'elles mettent en oeuvre, l'inconvénient fondamental que les fluc- tuations de pression dans les conduites d'alimentation se traduisent toujours par des modifications plus ou moins importantes de la tempé- rature de l'eau mélangée. L'invention a pour objet de perfectionner les vannes mélan- geuses connues du genre mentionné au début de façon à améliorer la constance de la température de l'eau mélangée lorsqu'il y a des fluc- tuations de pression dans les conduites d'alimentation. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que les forces d'actionnement mécaniques engendrées par des organes de commande électriques sont appliquées, à chaque fois par l'intermédiaire d'un élément déformable Plastiquement, à un obturateur d'une -vanne d'alimentation, ledit élément déformable élastiquement réagissant à la pression régnant dans la zone de sortie de la vanne d'alimentation de façon qu'en cas d'accroissement de la pression, l'obturateur soit déplacé de façon correspondante dans le sens de la fermeture de la vanne d'alimentation et, en cas de baisse de pression, dans là sens de l'ouverture de cette vanne d'alimentation, de sorte que la pression soit maintenue sensiblement constante dans la région se trouvant en aval de cette vanne d'alimentation, cela indépen- damment des fluctuations de pression survenant dans le réseau d'alimen- tation d'eau. Les avantages atteints avec l'invention résident en parti- culier dans le fait que les forces de réglage engendrées par les organes de commande électriques ne sont pas transmises directement, par une liaison rigide, aux obturateurs des vannes d'alimentation, mais par le truchement d'éléments intermédiaires sensibles à la pression qui répondent à la pression statique instantanée régnant dans la zone de sortie des vannes d'alimentation. Si la pression croît, l'élément actif, sensible à la pression de la liaison de couplage placée entre la vanne d'alimentation et l'organe de commande réagit de façon que l'obturateur de la vanne d'alimentation concernée soit déplacé de façon que le débit, donc la pression dans la zone de sortie, diminuent. Le fonctionnement des liaisons de couplage sensibles à la pression forme donc la base d'une régulation des pressions d'alimentation. Le délai de réponse d'un tel système de régulation peut donc être fortement réduit puisque la force de positionnement de l'obturateur est fournie directement par les fluctuations de pression. C'est pourquoi les modifications initiales de la température de l'eau mélangée, susceptibles d'être provoquées par des fluctuations subites des pressions d'alimentation, sont en principe, avec le dispositif proposé, sensiblement mieux éliminées par la régu- lation selon l'invention,que ce n'est le cas avec les dispositifs connus. La qualité du réglage de la température de l'eau mélangée s'en trouve globalement améliorée. Le dispositif selon l'invention atténue fortement les fluc- tuations du débit d'eau mélangée inhérentes aux fluctuations des pressions d'alimentation et inévitables avec les dispositifs connus,avec lesquels elles sont particulièrement importantes lorsqu'ils opèrent avec une commande classique de compensation de pression montée en amont. En outre, ce n'e-t pas seulement à brève échéance, mais aussi sur des durées plus longues qu'il y a une forte atténuation de l'influence, sur la température de l'eau mélangée, des fluctuations de pression dans les conduites d'alimentation, de sorte que le dispositif de régu- lation électrique du côté sortie peut soit offrir une qualité de réglage améliorée si l'on conserve une complexité équivalente à celle de l'art antérieur, soit être simplifié si une telle qualité de réglage améliorée n'est pas nécessaires Dans les cas o le motif pour lequel il y a lieu de recourir à une vanne mélangeuse régulée réside principa- lement dans les fluctuations des pressions d'alimentation, plutôt que dans les variations des températures d'alimentation, il est alors possible, à la différence des vannes mélangeuses connues, de renoncer complètement à la mesure de la température de l'eau mélangée par un thermocouple, de sorte que, dans un tel cas, la boucle de régulation fermée peut!tre remplacée par une boucle de régulation ouverte plus simple et moins coûteuse. Outre les avantages mentionnés, l'addition des liaisons de couplage sensibles à la pression présente l'avantage que la dépendance du débit sortant vis-à-vis des fluctuations des pressions d'alimentation est fortement réduite; cet avantage est appréciable notamment si la vanne pour régler le débit de l'eau mélangée sortante est actionnable manuellement. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints. o: - la figure. représente schématiquement une vanne mélangeuse selon l'invention; - la figure 2 représente schématiquement une autre vanne mélangeuse; - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'une vanne d'alimentation; et - la figure 4 représente une coupe longitudinale d'une autre vanne d'alimentation. La vanne mélangeuse représentée sur la figure I est constituée par une vanne d'alimentation I sur la conduite d'arrivée d'eau froide 22 et par une vanne d'alimentation 2 sur la conduite d'arrivée d'eau chaude 23,ainsi que par une chambre mélangeuse 24 montée en aval des vannes précédentes et par une conduite 25 de sortie d'eau mélangée. Les vannes d'alimentation I et 2 sont réglées en sens inverses, par réglage progressif, chacune par l'intermédiaire d'un élément 6, 7 déformable Plastiquement par un organe de commande électrique 3. Pour le réglage du débit d'eau mélangée, ii est en outre prévu, en aval de la chambre de mélange 24, une vanne de réglage de débit 20, dont l'actionnement est, par exemple, manuel. La régulation électronique de la température de l'eau mélangée est, pour l'essentiel, regroupée dans le bloc 13. Ici, un présélecteur de température 16 introduit une valeur de consigne dans ce bloc 13. La température de l'eau mélangée produite dans la chambre de mélange 24 est mesurée en aval de celle-ci par un capteur de tempé- rature électronique 15 et envoyée au bloc 13 en tant que valeur réelle. A partir des valeurs qu'il reçoit, le bloc 13 élabore un signal de sortie qui est envoyé à l'organe de commande électrique 3, de sorte que si la vanne de réglage de débit 20 est ouverte, de l'eau mélangée ayant la température choisie au moyen du présélecteur 16 est fournie à la conduite de sortie 25. Dans le cas de la vanne mélangeuse représentée sur la figure 2, la différence par rapport au premier exemple réside dans le fait qu'un organe de commande électrique 4, 5 distinct est prévu pour chacune des vannes d'alimentation 1, 2 qui sont réglables de façon continue indépendamment l'une de l'autre. Un bloc 14 consiste, pour l'essentiel, en une boucle de régulation pour la température, en une boucle de régulation pour le débit d'eau mélangée sortante et en un organe de découplage. Les deux valeurs de consigne peuvent être intro- duites séparément dans le bloc 14 au moyen d'un présélecteur de tempé- rature 16 et d'un présélecteur de débit 17. Comme organes de mesure des valeurs réelles des paramètres de l'eau mélangée produite dans la chambre de mélange 24, il est prévu, en aval de la chambre 24, un capteur de température électronique 15 et un organe de mesure 21 du débit de l'eau sortante, et les grandeurs mesurées par ces organes sont envoyées au bloc 14. Sur la base de ces valeurs qui lui sont envoyées, le bloc 14 engendre deux signaux de sortie envoyés chacun comme grandeur d'entrée d'un organe de commande électrique respectif 4, 5. Dans les exemples décrits ci-avant en se référant aux figures 1 et 2, on peut utiliser les memes vannes d'alimentation 1, 2 avec éléments 6, 7 déformables élastiquement ou éléments de couplage sensibles à la pression. Dans une première forme de réalisation représente sur la figure 3, l'eau arrivant passe d'abord dans une chambre 18 dans la zone d'admission et, de là, à une chambre Il dans la zone de sortie, via une ouverture plus ou moins large qu'un obturateur conique 12 d'une vanne d'alimentation 1, 2 commande. Par l'intermédiaire d'une partie d'une tige de soupape 19, l'obturateur 12 est rigidement lié à une capsule manométrique 10 qui est elle-même liée à l'organe de commande élec- trique 3, 4, 5 par l'intermédiaire de l'autre partie de la tige 19. La position de l'obturateur 12 est donc influencée, d'une part, par l'actionnement de l'organe de commande et, d'autre part, par les pressions P1 et P2 dans les chambres 18 et 11. Si la capsule manomé- trique 10 est conçue et réalisée de façon que la surface de sa section droite soit grande par rapport à celle de l'obturateur 12, l'influence de la pression P1 sur la position de l'obturateur 12 est alors négli- geable tant que la pression P2 ne prend pas de très faibles valeurs par rapport à la pression P1. On peut voir que cette configuration possède les propriétés suivantes: l'obturateur 12 se ferme pour une pression P2 bien déterminée qui dépend de la position à laquelle la tige 19 a été mise par l'organe de commande. La réouverture de l'obturateur a lieu lorsque la pression devient inférieure à cette pression P2 bien déter- minée. Pour chaque position de la tige 19, il y a donc une pression bien déterminée qui, du fait du mode d'action de la capsule manomé- trique 10 (dans le cadre de l'approximation possible avec un régulateur proportionnel),est maintenue constante indépendamment de la valeur de la pression P1. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4, la capsule manométrique 10 est remplacée par une membrane élastique 8 combinée à un ressort 9. Ici, la membrane 8 partage la chambre Il se trouvant dans la zone de sortie, une première partie de la tige de soupape 19 agissant sur un côté de la membrane par l'intermédiaire du ressort 9- et le fluide agissant de l'autre côté de la membrane, la deuxième partie de la tige 19, celle portant l'obturateur 12, étant fixée au côté de la membrane tournée vers le passage du fluide. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Vanne mélangeuse, notamment pour le mélange d'eau dans le domaine sanitaire, comportant des vannes d'alimentation actionnées élec- triquement qui sont montées sur une conduite d'arrivée d'eau froide et sur une conduite d'arrivée d'eau chaude, et des moyens présélecteurs, cette vanne étant caractérisée en ce que les forces d'actionnement mécaniques engendrées par des organes de commande électriques (3, 4, 5) sont appliquées, à chaque fois par l'intermédiaire d'un élément (6, 7) déformable élastiquement, à un obturateur (12) d'une vanne d'alimen- tation (1, 2), ledit élément déformable élastiquement réagissant à la pression régnant dans la zone de sortie de la vanne d'alimentation (1, 2) de façon qu'en cas d'accroissement de la pression, l'obturateur (12) soit déplacé de facon correspondante dans le sens de la fermeture de la vanne d'alimentation et, en cas de baisse de pression, dans le sens de l'ouverture de cette vanne d'alimentation, de sorte que la pression soit maintenue sensiblement constante dans la région se trouvant en aval de cette vanne d'alimentation (1, 2), cela indépendamment des fluctuations de pression survenant dans le réseau d'alimentation d'eau. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu, comme élément déformable élastiquement, une capsule mano- métrique (10) disposée dans une chambre (11) située dans la zone de sortie et exposée au fluide qui s'écoule, cette capsule ayant l'une de ses faces liée à une première partie d'une tige (19) et son autre face liée à une deuxième partie de cette tige (19) portant l'obturateur (12). 3. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu, comme élément déformable élastiquement, une membrane (8) qui partage une chambre (11) située dans la zone de sortie, en ce que, d'un côté de cette membrane,une première partie d'une tige de soupape (19) agit, par l'intermédiaire d'un ressort (9), sur cette membrane (8), en ce que,de l'autre côté de cette membrane, le fluide agit sur celle-ci, et en ce que, de cet autre c6té, une deuxième partie de la tige (19) portant l'obturateur (12) est liée à cette membrane (8). 4. Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que les obturateurs (12) des deux vannes d'alimen- tation (1, 2) sont réglés en sens inverses, par réglage progressif, par un seul organe de commande électrique (3). 5. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chacune des vannes d'alimentation (1, 2) est réglée, par réglage progressif, indépendamment de l'autre vanne d'ali- mentation, au moyen d'un organe de commande électrique mécaniquement séparé de celui de l'autre vanne d'alimentation. 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée en ce que les organes de commande électriques (3, 4, 5) des vannes d'alimentation (1, 2) sont commandés par un circuit de régu- lation électrique et en ce que la valeur de la température désirée pour l'eau mélangée est réglable au moyen d'un présélecteur de tempéra- ture (16), par exemple au moyen d'un potentiomètre. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée en ce que les organes de commande électriques (4, 5) sont commandés par un circuit de régulation électrique qui est relié à un capteur de température électronique (15) situé dans la zone de l'eau mélangée et à un présélecteur de température (16). 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 5 et 7, caractérisée en ce que les organes de commande électriques (4, 5) sont commandés par l'intermédiaire d'un organe de découplage auquel sont associés, d'une part, pour la température de l'eau mélangée, un circuit de régulation avec présélecteur de température (16) et capteur électronique de température (15) agencé dans la zone de l'eau mélangée, et, d'autre part, pour le débit d'eau mélangée, un circuit de régulation avec organe de mesure (21) et présélectaur de débit (17).