Brevet FR2486597A1 — publié le 19820115

DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE DES PRESSIONS REGNANT DANS DEUX CANA LISATIONS. La présente invention a trait à un dispositif d'é- quilibrage des pressions régnant dans deux canalisations, notamment dans les alimentations en eau chaude et en eau froide d'un robinet mitigeur. On sait qu'un robinet mitigeur, tel que ceux qui sont utilisés sur les installations sanitaires, est alimenté par deux canalisations amenant chacune un fluide. Les deux canalisations sont reliées à des organes permettant à l'utilisateur de régler séparèment ou simultanément le débit de chacun des deux fluides, les deux fluides débités étant envoyés dans une même buse de distribution, ladite distribution s'effectuant sous la forme d'un mélange des deux fluides. Généralement à l'extrémité de la canalisation de distribution est disposé un filtre qui crée une perte de charge ; il est bien clair que, pour un réglage donné des organes définissant le débit de chacun des deux fluides, on n'obtient un mélange bien défini que dans la mesure o?i les pressions des canalisations fournissant les deux fluides sont équilibrées.En effet, s'il existe un déséquilibre entre ces pressions, la canalisation, dont la pression diminue, va assurer un débit plus faible alors que l'autre va assurer un débit plus important de sorte que le mélange distribué sera modifié par rapport au réglage initial. Ce problème est particulièrement sensible dans les installations sanitaires où l'utilisateur règle les débits d'eau chaude et d'eau froide de façon à obtenir à la sortie d'un robinet mitigeur une température d'eau désirée ; si un soutirage d'eau dans l'une des deux canalisations d'alimentation s'effectue par un autre robinet au cours de la distribution, il en résulte une chute de pression sur ladite canalisation de sorte que le rapport des débits d'eau chaude et d'eau froide est modifié et que la température de l'eau distribuée varie. On a déjà proposé un dispositif de compensation des différences de pression d'alimentation d'un robinet mitigeur d'eau chaude et d'eau froide : un tel dispositif a été décrit dans la demande de brevet français 2 250 936 ; il comprend une membrane souple déformable, qui est soumise sur chacune de ses faces à l'action de la pression de l'un des fluides d'alimentation et qui est solidaire de deux clapets disposés symétriquement par rapport à elle, chacun de ces clapets étant susceptible par son déplacement de créer une perte de charge rétablissant l'équilibre entre les deux pressions dans le cas où l'une des pressions varie par rapport à l'autre.Chacun des clapets du dispositif proposé est solidaire d'un piston qui coulisse dans un cylindre et qui sert, d'une part, au guidage du clapet et, d'autre part, à son réglage éventuel par rapport au siège du clapet ; les pistons sus-mentionnés coulissent dans des cylindres de façon étanche, de sorte qu'il est absolument obligatoire, dans un tel dispositif, de prévoir des joints d'étanchéité entre les pistons et les cylindres, qui leur sont associés. La présence de ces joints d'étanchéité, qui doivent nécessairement résister à la pression des fluides distribués, entrasse un frottement important des pistons dans leurs cylindres, ce frottement devant nécessairement être vaincu avant que ne se produise un mouvement de la membrane.Etant donné que la membrane est solidaire des deux clapets et, par conséquent, des deux pistons, la régulation de pression ne peut intervenir que si la différence de pression est suffisamment importante pour vaincre l'ensemble des frottements des joints d'étanchéité des deux pistons. Par ailleurs, la section efficace sur laquelle agit la pression de fluide n'est pas égale à la surface de la membrane mais à celle-ci diminuée de la surface- des pistons qui constituent les clapets. I1 résulte de ces circonstances que le dispositif du brevet français 2 250 936 ne permet de corriger les diff6- rences de pression que dans la mesure où celles-ci dépassent un seuil correspondant aux frottements de l'appareil, c'est h-dire que, d'une part, l'appareil agit avec un hystérésis et que, d'autre part, l'équilibrage recherché ne s'effectue qu'avec une imprécision irréductible. Or, on a constaté que ltimprécision de l'équilibrage rendait l'appareil sensiblement inopérant et que la température de l'eau débitée par un robinet mitigeur associé à un tel dispositif ne pouvait être maintenue constante de façon satisfaisante. La présente invention a pour but de décrire une modification apportée au dispositif proposé par la demande de brevet français nO 2 250 936, modification qui permet de supprimer l'hystérésis de fonctionnement du dispositif de l'état de la technique et d'atteindre un équilibrage parfait des pressions existant dans deux canalisations de fluide telles que les canalisations d'eau chaude et d'eau froide alimentant un robinet mélangeur. Selon l'invention, on a imaginé de supprimer les joints d'étanchéité, qui étaient la cause du mauvais fonctionnement des dispositifs de l'état de la technique et de relier le cylindre, où se déplaçait le piston, à la chambre correspondante où s'exerce la pression qui agit sur la membrane de l'appareil.De la sorte, le piston ne joue plus aucun r8le d'étanchéité et devient simplement un coulisseau qui est soumis sur ses deux bases à la même pression, un débit de fuite pouvant exister entre le coulisseau et son cylindre sans que le fonctionnement soit perturbé, ce débit de fuite s'écoulant en parallèle du débit principal qui passe par le clapet associé au coulisseau. Etant donné que le coulisseau est soumis sur ses deux faces d'extrémité à la même pression, l'action de la pression sur sa section droite n'intervient plus en déduction de l'action de la pression sur la membrane et, par conséquent, pour une membrane de même taille, la sensibilité de l'appareil selon l'invention est améliorée par rapport à l'apparéil de l'état de la technique. La présente invention a, en conséquence, pour objet un dispositif d'équilibrage des pressions régnant dans deux canalisations, notamment dans les alimentations en eau chaude et en eau froide d'un robinet mitigeur, constitué d'un corps comportant deux raccords amont reliés à deux tubulures d'entrée et deux raccords aval reliés à deux tubulures de sortie, ledit corps renfermant une membrane souple déformable qui sépare deux chambres communiquant chacune avec un raccord amont et un raccord aval, la membrane étant solidaire de deux clapets de réglage disposés chacun entre l'une des chambres et l'un des raccords correspondants, les deux clapets étant chacun guidés en translation dans le corps du dispositif, caractérisé par le fait que le guidage de chaque clapet dans le corps s'effectue au moyen d'un coulisseau, qui est solidaire du clapet et se déplace librement, sans joint, dans un cylindre du corps, ledit cylindre étant relié en permanance à celle des chambres, qui est associée au clapet considéré. Dans un mode préféré de réalisation, chaque clapet de réglage est disposé entre une chambre du dispositif et un raccord amont ; la liaison entre un cylindre et la chambre, qui lui correspond, est réalisée par un alésage traversant le coulisseau associé audit cylindre ; chaque coulisseau compor- te, à son extrémité extérieure au cylindre de guidage, une portée conique, ladite portée coopérant avec un siège de diamètre approprié, pratiqué dans le corps entre la chambre associée au coulisseau et l'un des raccords correspondants, pour constituer le clapet associé au coulisseau ; l'alésage traversant un coulisseau comporte une partie pratiquée selon l'axe du coulisseau et une partie3 qui est perpendiculaire à la précédente et débouche dans la chambre associée au coulisseau ; chaque coulis seau et son cylindre associé ont une section droite circulaire, ledit cylindre étant ménage dans un bouchon rapporté par vissage, de façon étanche, sur le corps du dispositif ; la portée conique de chaque coulisseau se prolonge, du c8té opposé à celui qui coopère avec le cylindre associé au coulisseau, par une tête de fixation qui est solidarisée de la membrane ; les têtes de fixation des deux coulisseaux sont visées sur un axe maintenu en position par rapport à la membrane grSce à deux flasques, qui enserrenrc entre ladite membrane et qui maintiennent, de façon étanche, une col- lerette ménagée sur la partie centrale dudit axe ; les raccords amont et aval associes à une même chambre sont co-axiaux; le dispositif est entièrement symétrique par rapport à la membran, l'axe des coulisseaux étant perpendiculaire à ladite membrane. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin la figure unique représente, en coupe, un disposés tif selon l'invention, le plan de coupe étant perpendiculaire à la membrane et passant par les axes coplanaires des quatre raccords du dispositif. En se référant au dessin, on voit que le dispositif selon l'invention comporte un corps désigne par 1 dans son ensemble, le corps 1 est symétrique par rapport au plan médian dont la traca a été désignée par 2 sur la figure, ledit plan étant celui où est disposée une membrane souple déformable 3 maintenue par sa périphérie dans le corps de l'appareil. Le corps de l'appareil comporte une partie centrale 4 cylindrique constituée de deux moitiés symétriques par rapport au plan 2 ; la membrane 3 est bloquée par sa périphérie entre les deux moitiés précitées, qui sont assemblées l'une à l'autre par tout moyen approprié tel qu'un boulonnage ou un vissage ; la section droite de la partie cylindrique est circulaire de même que la membrane 3. De chaque c6té de la partie cylindrique 4, le corps 1 comprend un raccord amont 5a, 5b et un raccord aval 6a, 6b. De façon générale, dans la suite de cette description, les indices a ont été affectés pour désigner les éléments, qui correspondent à la partie gauche de la figure, et les indices b pour désigner les éléments symétriques dans la partie droite de la figure.Les axes des raccords Sa, 6a, d'une part, et Sb, 6b, d'autre part, sont confondus ; les axes des raccords Sa, Sb, 6a et 6b sont coplanaires. Les raccords Sa et 5b comportent extérieurement des filetages permettant de les relier à des tubulures d'entrée les raccords 6a et 6b comportent également extérieurement des filetages permettant de les relier à des tubulures de sortie aucune de ces tubulures n'a été représentée sur le dessin. Les raccords 6a et 6b débouchent dans des logements cylindriques 7a et 7b respectivement ; les logements 7a, 7b communiquent respectivement par des orifices 8a, 8b avec des chambres 9a, 9b délimitées dans la partie cylindrique 4 du corps 1, de part et d'autre de la membrane 3. La membrane 3 est enserrée dans sa partie centrale entre deux flasques lOa, lOb ; dans leur zone centrale, les flasques lOa, lOb s'appuient de part et d'autre d'une collerette 11, l'étanchéité de cet appui étant assurée par la compression d'un joint torique 12 disposé autour de la collerette 11 entre les deux flasques lOa, lob. La collerette 11 constitue la partie centrale d'un axe fileté 13, qui s'étend symé- triquement par rapport à la collerette 11, selon l'axe de celle-ci. De part et d'autre de la collerette 11 vient se visser sur l'axe 13 la tete de fixation l4a ou 14b d'un coulisseau désigné par 15a ou 15b dans son ensemble.La tête de fixation 14a, 14b vient par un rebord 16a, 16b respectivement s'appuyer sur la zone centrale des flasques lOa, lOb, ce qui permet de serrer ainsi l'un contre l'autre lesdits flasques, de part et d'autre de la membrane 3. Les coulisseaux 15a, 15k comportent, dans leur partie qui est opposée à la tête de fixation 14a, 14b, une partie cylindrique 17a, 17b, qui est reliée à la tête de fixation 14a, 14b au moyen d'une portée conique 18a, 18b. La partie cylindrique 17a, 17b et la portée conique 18a, 18b ont des sections droites circulaires.La portée conique 18a, 18b se raccorde à la tête de fixation 14a, 14k par un collet cylindrique l9a, 19b de faible diamètre par rapport au diamètre de la partie cylindrique 17a, 17b et par un cône de raccordement 20a, 20b Chaque coulis seau 15a, 15k comporte selon son axe un alésage 21a, 21b respectivement, qui débouche dans la chambre 9a, 9b respectivement par des alésages radiaux 22a, 22b perpendiculaires aux alésages 21a, 21b.Les parties cylindriques 17a, 17b de chaque coulis seau sont logées dans des cylindres constitués par des bouchons 23a, 23b, qui sont vis sés dans le corps 1 de l'appareil et qui s'adaptent de façon étanche sur ledit corps grace à des joints d'étanchéité 24a, 24b. Les bouchons 23a, 23b sont vissés dans des alésages filetés disposés, selon l'axe de la membrane 3, à égale distance des raccords Sa, 6a ou 5b, 6b de l'appareil. Les raccords 5a, 5b se prolongent par des logements eylindriques 25a, 25b, qui sont séparés des logements 7a, 7b par des zones de paroi 26a, 26b.La communication entre les logements 25a, 25b et respectivement les chambres 9a, 9k - est assurée par des orifi- ces circulaires 27a, 27b respectivement, orifices qui constituent des sièges de clapet et coopèrent respectivement avec les portées cyniques 18a, 18b des coulisseaux 15a, îSb. Le fonctionnement du dispositif, qui vient d'être décrit, est facilement compréhensible : tous tous les organes de l'appareil sont disposés symétriquement par rapport à la membrane 3 et celle-ci se trouve sans déformation dans le plan de symétrie 2, lorsque les pressions dans les tubulures reliées aux raccords Sa, 5b sont égales. Si la pression au niveau du raccord Sa augmente, l'augmentation de pression se répercute en passant par le clapet 18a-27a dans la chambre 9a, ce qui provoque la déformation de la membrane 3 vers la droite sur le dessin. I1 en résulte que le clapet 18a-27a a tendance à se fermer, alors que le clapet 18b-27b a tendance à s'ouvrir.La diminution de la section de passage au niveau du clapet 18a-27a entrasse une perte de charge, qui se déduit de la pression existant au niveau du raccord amont Sa de sorte que la pression au niveau du raccord aval 6a est, en cours de débit, diminuée par rapport à la pression amont ; de la même façon étant donné que le clapet 18a-27b tend à s'ouvrir, la perte de charge au niveau de ce clapet tend à diminuer et, par conséquent, la pression au niveau du raccord 6b tend à devenir supérieure à celle au niveau du raccord 6a.On assure ainsi un rééquilibrage des pressions existant au niveau des raccords aval 6a et 6b en compensant le déséquilibrage amont par une variation de perte de charge au niveau des clapets du dispositif : la section de passage 21a-22a est, bien entendu, supérieure à la section de fuite entre le piston 15a et le cylindre 23a. I1 convient de remarquer que les coulisseaux l5a, 15b se déplacent librement à l'intérieur des cylindres définis par les bouchons 23a, 23b. Aucun joint d'étanchéité ne doit titre prévu entre les coulisseaux et leurs cylindres, puis- que le fond des cylindres est relié par les alésages 21a-22a et 21b-22b avec les chambres 9a-9b respectivement. Le déplacement des coulisseaux dans leurs cylindres s'effectuant pratiquement sans frottement, il n'y a pas de retard à la réponse de la membrane 3 en cas de déséquilibrage de pression.On évite donc le phénomène d'hystErEsis, qui se produisait avec le dispositif de l'état de la technique décrit dans la demande de brevet français 2 250 936. En outre, les coulisseaux 15a, 15b sont soumis sur leurs deux bases à des pressions très voisines de la pression dans les chambres 9a et 9b et, par conséquent, ajoutent leur action de réglage aux pressions s 'exerçant dans les deux chambres 9a-9b. Lorsqu'un appareil tel que celui, qui vient d'être décrit, est disposé sur les canalisations d'alimentation d'un robinet mitigeur, on constate que l'on peut maintenir la température de l'eau débitée par le robinet avec une excellente précision malgré des déséquilibrages importants entre les pressions d'eau froide et d'eau chaude. I1 est bien entendu que le mode de réalisation cidessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Revendications 1 - Dispositif d'équilibrage des pressions régnant dans deux canalisations, notamment dans les alimentations en eau chaude et eau froide d'un robinet mitigeur, constitue d'un corps comportant deux raccords amont reliés à deux tubulures d'entrée et deux raccords aval reliés à deux tubulures de sortie, ledit corps renfermant une membrane souple déformable, qui sépare deux chambres communiquant chacune avec un raccord amont ét un raccord aval, la membrane étant solidaire de deux clapets de réglage disposés chacun entre l'une des chambres et l'un des raccords correspondants, les deux clapets étant chacun guidés en translation dans le corps du dispositif,ca caractérisé par le fait que le guidage de chaque clapet (18a27a, 18b-27b)dans le corps (1) s'effectue au moyen d'un coulisseau (15a, 15b), qui est solidaire du clapet et se déplace librement, sans joint, dans un cylindre du corps cylindre étant relié en permanence à celle des chambres (9n, 9b), qui est associée au clapet considéré. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que chaque clapet de réglage (18a-27a, 18b-27b) est disposé entre une chambre (9a, 9b) du dispositif et un raccord amont (Sa, 5ex), 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la liaison entre un cylindre et la chambre (9a, 9b), qui lui correspond, est réalisée par un alésage (2 la, 215) traversant le coulisseau (15a, lSb) associé audit cylindre. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque coulisseau (isba, 15b) comporte, à son extrémité extérieure au cylindre de guidage, une portée cônique (18a, 18b), ladite portée coopérant avec un siège (27a, 27b) de diamètre approprié pratiqué dans le corps 1 entre la chambre (9a, 9b) associée au coulisseau et l'un des raccords correspondants pour constituer le clapet associé au coulisseau (15a, 15b). 5 - Dispositif selon les revendications 3 et 4 prises simultanément, caractérisé par le fait que l'alésage tra- versant le coulis seau (15a, 15b) comporte une partie (2 la, 21b) pratiquée selon l'axe du coulisseau et une partie (22a, 22b), qui est perpendiculaire à la précédente et débouche dans la chambre (9a, 9b) associée au coulisseau (15a, 15b). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que chaque coulis seau (15a, 15b) et son cylindre associé ont une section droite circulaire, ledit cylindre étant ménagé dans un bouchon (23a, 23b) rapporté par vissage, de façon étanche, sur le corps (1) du dispositif. 7 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la portée cônique (18a, 18b) de chaque coulisseau (15a, 15b) se prolonge, du côté opposé à celui qui coopère avec le cylindre associé au coulisseau, par une tête de fixation (14a, 14b), qui est solidarisée de la membrane (3). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les têtes de fixation (14a, 14b) des deux coulisseaux (15a, 15b)sont vissées sur un axe (13) maintenu en position par rapport à la membrane gracie à deux flasques (lOa, 10b), qui enserrent entre eux ladite membrane et qui maintiennent, de façon étanche, une collerette (11) ménagée sur la partie centrale dudit axe (13). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les raccords amont (5a, o) et aval (6a, 6b) associés à une même chambre (9a, 9b) sont coaxiaux. 10 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il est entièrement symétrique par rapport à la membrane (3), l'axe des coulisseaux (15a, 15b) étant perpendiculaire à ladite membrane.