Brevet FR2516195A1 — publié le 19830513

Obturateur pour robinet mélangeur commandé par levier unique. L'invention concerne un obturateur pour robinet mélange commandé par levier unique du type à tiroir de commande de débit muni d'évidements périphériques. Les obturateurs dont les tiroirs comportent des trous percés dans le corps de clapet à la place des évidements péri- phériques ne concernent pas cette invention. Le brevet américain N O 3 965 935 divulgue un obturateur pour robinet mélangeur commandé par levier unique comprenant essentiellement de façon étanche un palier supportant un corps sphérique d'o s'étend, au sommet, un levier de commande acces- sible de l'extérieur et, à la base, un pivot de raccordement à un tiroir en forme de disque en céramique logé dans la chambre de mélangeage, et doté d'évidements périphériques. Ce disque en céramique est mobile sur une paire de disques tubulaires en céramique raccordés, respectivement, aux conduites d'arrivée d'eau chaude et d'eau froide, comprimés élastiquement contre ledit disque en céramique afin de constitu E ainsi un dispositif obturateur. Afin d'assurer le passage du débit d'eau désiré, il a été prévu sur la périphérie du disque en céramique des évidement périphériques triangulaires qui, lorsque l'on déplace la positic du disque, peuvent être amenés dans l'alignement des orifices formés dans les sièges tubulaires afin d'obtenir ainsi le débit d'eau désiré On constatera que la portée d'étanchéité entre le disque et les sièges tubulaires est établie sur le bord annulaii ou périphérie des orifices des sièges tubulaires et la face du disque en contact avec ceux-ci. En position de fin de course, représentée par un débit d'eau chaude ou d'eau froide, simplement, le disque en céramique ne recouvre qu'une faible partie du bord annulaire de l'orifice du siège tubulaire correspondant (voir par exemple la figure 4 du brevet américain cité plus haut), ce qui fait que par suite d'un jeu inévitable du siège tubulaire dans sa cavité de retenu et de guidage, ledit siège tubulaire tend à dévier de son axe vertical perpendiculaire au plan de la portée du disque en céramique En conséquence, lors de la phase de fermeture ulté- rieure, l'angle de l'évidement triangulaire défini par le clapet de céramique devrait en pratique venir heurter le bord péri- phérique interne de l'orifice situé au sommet du siège tubulaire qui, étant donné qu'il est incliné pour la raison décriteplus haut, se trouve à un niveau supérieur à celui de la portée de la face inférieure du disque en céramique Un choc répété du bord angulaire contre la partie interne du bord supérieur du siège en céramique provoque au fil du temps une légère abrasion du bord supérieur en question, ce qui, après un certain temps d'utilisation affecte la portée de la surface inférieure du disque en céramique contre le bord supérieur du siège tubulaire et crée une dégradation de l'étanchéité entraînant une fuite du robinet qui conduit à la nécessité du remplacement du dispo- sitif obturateur. Un premier objet de la présente invention est de remé- dier à ces inconvénients en réalisant un obturateur pour robinet mélangeur commandé par levier unique du même type général que celui décrit plus haut et conçu pour maintenir dans toutes les conditions de service l'axe des sièges tubulaires exactement perpendiculaire au plan de la portée de la face inférieure du disque en céramique, ce qui fait que le bord supérieur des sièges tubulaires est toujours'parfaitement coplanaire avec la face inférieure du disque et aucune interférence par collision ne peut se produire entre les parties du siège en céramique et les bords supérieurs des sièges tubulaires. Un autre objet de l'invention est de réaliser un obturateur du type décrit o la disposition coplanaire parfaite de la face inférieure du clapet en céramique et des bords supé- rieurs des sièges tubulaires produit toujours un contact de type purement coulissant entre des surfaces parfaitement lisses, ce qui élimine ainsi les problèmes d'usure mutuelle de ces deux organes et établit donc un joint parfaitement étanche même après une période de fonctionnement prolongée. Un autre objet supplémentaire de l'invention est de réaliser un obturateur pour robinet mélangeur commandé par levier unique qui, tout en assurant des performances notablement amé- liorées, n'impose aucune complication de construction par rapport aux modèles classiques. Un autre objet de l'invention est également de réaliser un obturateur qui, en vertu de ses particularités, peut assurer un fonctionnement fiable et sûr. Selon l'un des aspects de l'invention, ces objets et d'autres encore qui apparaîtront plus loin,sont réalisés par un dispositif obturateur pour robinet mélangeur commandé par levier unique comprenant une bague à contour de siège fermé, doté d'un tiroir en matériau dur muni d'une face d'étanchéité et d'évidements périphériques, se déplaçant de façon étanche sur les orifices d'une paire de sièges tubulaires en matériau dur en communication pendant l'utilisation avec des conduites d'eau chaude et d'eau froide, respectivement et, soumis à une contrainte élastique contre ledit tiroir, les sièges tubulaires en question étant munis d'orifices à bords annulaires en regard de ladite surface d'étanchéité, le contact d'étanchéité coulis- sant entre la face d'étanchéité du tiroir en matériau dur et les sièges tubulaires se faisant sur les bords annulaires des orifices sur des arcs de contact variables desdits bords annu- laires, le tiroir en matériau dur se déplaçant dans une zone définie par ledit contour de siège fermé du tiroir en matériau dur, à partir d'une position d'ouverture totale, jusqu'à une position de fermeture totale de ces orifices avec des positions de fonctionnement intermédiaires, le dispositif obturateur susvisé étant caractérisé en ce que ces bords annulaires, les évidements périphériques et le contour de siège fermé ont des formes et des dimensions prédéterminées grâce auxquelles il se produit un contact entre ladite face d'étanchéité du tiroir et les bords annulaires de chacun des orifices au moins en trois points circonférentiel- lement espacés des arcs de contact, deux de ces points se trouvant en position diamétralement opposée par rapport à la circonférence de chacun des bords des orifices, tout au moins dans la gamme comprise entre la position d'ouverture totale et la position de demi-ouverture du tiroir par rapport à chacun de ces orifices. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description suivante d'une forme de réalisation préférée mais non limitative d'un obturateur pour robinet mélangeur à commande par levier unique en se référant à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale représentant de façon schématique un robinet mélangeur à commande par levier unique doté d'un obturateur selon l'invention; la figure 2 est une vue éclatée de l'obturateur et de l'organe de commande; la figure 3 est une vue en perspective illustrant la forme du disque en céramique o l'on voit en tirets la forme de la tige pour le raccordement au levier de commande; et les figures 4, 5, 6 et 7 illustrent schématiquement toutes les positions mutuelles extrêmes possibles des disques et des sièges tubulaires en céramique, c'est-à-dire les deux orifices fermés, l'un ouvert et l'autre fermé, l'un fermé et l'autre ouvert et tous deux entr'ouverts, respectivement. Si l'on se réfère aux figures, on peut voir un robinet mélangeur à commande par levier unique désigné d'une façon générale par la référence 1, dont l'intérieur reçoit une bague de commande 2 munie d'un corps sphérique 3 disposé à l'intérieur de façon pivotante, en liaison étanche avec celle-ci Le corps sphérique 3 est muni au sommet d'un levier de commande 4, acces- sible de l'extérieur et à la partie inférieure d'une butée sphérique 5 prévue pour être introduite dans une douille 6 sup- portant à la partie inférieure un disque 7 en matière dure telle que de la céramique La douille 6 se déplace dans un arc défini par un couloir de siège 8, généralement polygonal et, de préfé- rence, pentagonal, à angles arrondis, délimité à la partie inférieure par la bague 2 tandis que le contour de siège 8 délimite la course maximale de la douille 6 et,par suite, du disque 7 Le disque en céramique 7 comporte une face inférieure parfaitement lisse, en contact coulissant avec une paire de sièges tubulaires désignés respectivement par 9 et 10, commu- niquant respectivement avec la conduite d'arrivée d'eau froide et la conduite d'arrivée d'eau chaude (non représentées). Les sièges tubulaires 9 et 10 comportent au sommet un bord d'orifice parfaitement lisse, disposé de manière à agir sur le disque 7 en contact coopérant avec celui-ci Les évi- dements du clapet et les orifices des sièges tubulaires défi- nissent en pratique des lumières pouvant être commandées, dé- bouchant dans la chambre de mélangeage 15 du robinet mélangeur à commande par levier unique. Chaque siège tubulaire 9 et 10 est soumis à unecon- trainte élastique contre le disque 7 par la pression de l'eau et l'action des ressorts 20, avec interposition d'un organe d'étanchéité ayant la forme d'un joint torique 21, par exemple du type décrit dans la demande de brevet américain N O 06/314 946 Le disque en céramique 7 en question est muni d'évi- dements périphériques désignés d'une façon générale par 30, susceptibles d'être positionnés par rapport aux sièges tubulaire de façon à donner le débit d'eau désiré. On comprendra que le contact étanche entre la portée d'étanchéité du disque en céramique 7 et les sièges tubulaires 9 et 10 s'effectue sur le bord ou la périphérie annulaire libre des orifices des sièges tubulaires, ce bord ou cette périphérie étant parfaitement coplanaires avec la portée d'étanchéité du disque en céramique 7 On constatera en outre que le contact s'établit généralement sur des arcs de contact de longueur variable On notera d'autre part qu'une caractéristique particu- lière de l'invention réside dans le fait que pour un diamètre donné de l'ouverture annulaire des orifices des sièges tubulaire 9 et 10, la forme et les dimensions des évidements 30 ainsi que la forme et les dimensions du tracé du siège 8 sont choisiesde manière que dans la gamme comprise entre la position d'ouvertur E totale et la position d'entr'ouverture de chacun de ces orifices définie par la position desdits évidements 30 par rapport à ces orifices, le contact sur les arcs de contact se produit sur tro- points espacés périphériquement au moins, deux d'entre eux étant en position diamétralement opposée par rapport à l'orifice En d'autres termes, pour tout positionnement mutuel du disque 7 et des sièges cylindriques 9 et 10, une zone de contour fermée, idéale, définie par le raccordement des poi Lnts de con- tact extérieurs sur Jed Lt disque et lesdits sièges cylindriques 9 et 10, dans toutes les positions relatives admises de ceux- ci, serait intersectée par l'axe des sièges cylindriques Ce contour fermé en question est représenté schématiquement par les pointillés désignés par la référence 8 a sur la figure 6. Dans ce but, le contour 8 du siège est, de préférence, généralement de forme pentagonale à angles arrondis et les évidements périphériques 30 ont, de préférence, une forme es- sentiellement en C et sont disposés l'un en face de l'autre de manière qu'en toute position représentée sur les figures 5 a 7, exception faitede la figure 4 permise pour le clapet 7, les deux lobes 30 a et 30 b des évidements 30 s'engagent sur le bord de l'orifice supérieur des sièges cylindriques 9 et 10 C'est un point important, étant donné que la pression exercée par les sièges 9 et 10 sur le disque 7 ne peut en aucun cas provoquer une inclinaison de l'axe des sièges,étant donné quq la surface de contact entre les bords ou périphéries des orifices des sièges et le disque est toujours supérieure à la surface non en contact des bords des orifices des sièges, de sorte que les pressions appliquées ne peuvent pas provoquer une telle inclinaison lorsqu'un arc de contact au moins est supérieur à la moitié de la périphérie annulaire des bords des orifices. Il en est ainsi parce que le centre de la zone de la surface supérieure de la périphérie de l'orifice des sièges tubulaires est toujours enfermée dans le contour fermé 8 a reliant les points de contact extérieurs, Il est possible d'adopter d'autres formes et dimensions de tracé de siège 8 et d'évidements 30 Une façon inventive pour atteindre cet objectif consiste à préparer des caches transparents sur lesquels on trace provisoi- rement les formes et contours que l'on ajuste ensuite en dispo- sant les caches dans les différentes positions relatives pos- sibles. En empêchant l'inclinaison des sièges cylindriques,on maintient toujours un parallélisme parfait entre les surfaces de contact du disque en céramique 7 et les sièges cylindriques en céramique 9 et 10, ce aui fait qu'il ne se produit qu'un simple mouvement coulissant entre les organes en contact, mou- vement qui ne peut en aucune manière provoquer de chocs entra}- nant une usure comme c'était le cas dans les solutions anté- rieures. Il faut noter en outre que la configuration adoptée pour les évidements périphériques 30 est telle qu'en état de fonc- tionnement, il se maintient toujours une ouverture adéquate de l'orifice pour assurer le passage de l'eau tout en empêchant îo efficacement un étranglement ou une réduction indésirables de l'écoulement. Dans ce but, la distance entre les deux lobes 30 a,30 b des évidements périphériques 30 en formde C est, de préférence, égale ou inférieure à l'ouverture effective définie par les orifices des sièges tubulaires 9 et 10. On notera d'après ce qui précède, que cette invention réalise ses objectifs et l'on doit en particulier souligner le fait que la forme particulière et la construction du disque en céramique 7 assurent dans toutes les conditions de fonction- nement, comme représenté schématiquement sur les figures 4 à 7, le "recouvrement" des sièges cylindriques 9 et 10 par le disque 7 de manière à toujours empêcher le risque d'une inclinaison de l'axe des sièges tout en éliminant les risques d'interférence et de collision entre les bords angulaires qui délimitent les évidements périphériques 30 et les bords des orifices. L'invention, telle qu'elle est décrite, est susceptible de nombreuses modifications et variantes sans s'écarter de son cadre. Dans la réalisation de l'invention, les matériaux uti- lisés, à condition d'être compatibles avec l'application consi- dérée, les dimensions et les formes éventuelles, peuvent être de tout type choisi pour satisfaire aux besoins particuliers. REVENDICATIONS 1 Obturateur pour robinet mélangeur commandé par levier unique comprenant une bague à contour de siège fermé munie à l'intérieur d'un tiroir ( 7) en matériau dur comportant une face d'étanchéité et des évidements périphériques ( 30,30) et mobiles de façon étanche sur les orifices d'une paire de sièges tubu- laires ( 9,10) en matériau dur en communication, pendant l'uti- lisation, avec des conduites d'arrivée d'eau froide et d'eau chaude, respectivement, et comprimés de façon élastique contre ledit tiroir, les sièges tubulaires comportant des orifices à périphérie annulaire tournés vers ladite force d'étanchéité, le contact étanche coulissant entre la force d'étanchéité du tiroir en matériau dur et les sièges tubulaires se faisant sur les bords annulaires desdits sièges sur des arcs de contact variables des bords annulaires, ledit tiroir en matériau dur étant mobile dans une zone définie par ledit contour de siège fermé du tiroir en matériau dur d'une position d'ouverture totale à une position de fermeture totale desdits orifices, avec des positions de fonctionnement intermédiaires, caractérisé en ce que les bords annulaires, les évidements périphériques et le contour de siège fermé ont des formes et des dimensions prédéterminées grâce auxquelles il se produit un contact entre la face d'étan- chéité du tiroir et les bords annulaires de chacun des orifices en au moins trois points espacés circonférentiellement des arcs de contact, deux de ces points étant dans une position diamétra- lement opposée par rapport à la circonférence de chacun des bords des orifices, tout au moins dans la gamme comprise entre la position d'ouverture totale et la position demi-ouverte du tiroir par rapport à chaque orifice. 2 Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits évidements périphériques ont une configuration essentiellement en forme de C. 3 Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits évidements périphériques en forme de C sont disposés en face les uns des autres. 4 Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit tiroir comporte une douille de raccordement et que les évidements périphériques en question sont disposés de façon à être décalés par rapport à la douille. 5 Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur de l'ouverture des évidements en forme de C est essentiellement égale ou inférieure au diamètre des orifice de chacun des sièges tubulaires. 6 Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contour de siège est généralement de forme penta- gonale à angles arrondis.