Brevet FR2539203A1 — publié le 19840713

2-392 O 3 VALVE A REGLAGE PREALABLE DE DEBIT, NOTAMMENT POUR INSTAL- LATIONS DE CHAUFFAGE A EAU CHAUDE La présente invention se rapporte à une valve à régla- ge préalable de la quantité débitée, en particulier à un ro- binet thermostatique pour installations de chauffage à eau chaude, dont le corps est percé d'un alésage cylindrique dont le fond forme le siège de la valve et dont la surface périphérique cylindrique présente un orifice fixe en commu- nication avec un raccord, ladite valve comportant une pièce insérée à laquelle une rotation peut être imprimée par un élément d'ajustement actionnable de l'extérieur et qui possè- de une paroi circonférentielle entourant une chambre de la valve, cette paroi étant appliquée par sa face frontale sous l'action d'un ressort contre le fond de l'alésage du corps de valve et délimitant du côté de sa périphérie un orifice de commande qui, coopérant avec l'orifice fixe, s'étend à partir du fond de l'alésage dudit corps avec une hauteur décroissant dans le sens circonférentiel. Dans une valve connue de ce type (DE-C-1 261 722), la face extrême de la pièce insérée est biseautée sur la plus grande partie de son pourtour en vue de former l'orifice de commande De la sorte, il est possible d'obturer plus ou moins fortement l'orifice fixe, et de régler ainsi une valeur kv souhaitée La pièce insérée est relativement lon- gue dans le sens axial parce qu'elle se prolonge jusqu'à proximité du bord supérieur du corps de valve et, dans cette région, elle est fixée rigidement à un presse-étoupe inséré qui sert d'élément d'ajustement Cette pièce insérée est mobile non seulement dans l'alésage du corps de la valve, mais également dans une partie évasée contiguë à cet alésa- ge Dans cette forme de réalisation, il se produit de temps 2-33920 3 à autre des coincements qui empêchent le mouvement rotatif de la pièce insérée. L'invention a pour objet de proposer une valve du type précité, dans laquelle des forces relativement petites suf- fisent pour provoquer le mouvement d'ajustement et dans laquelle le risque de coincement est faible. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que la paroi circonférentielle supporte une zone circonférentielle qui s'étend jusqu'au fond de l'alésage du corps de valve et qui obture l'orifice de commande, en direc- tion de la chambre de la valve, mis à part au moins un orifi- ce de passage restant; et par le fait que la pièce insérée est mobile seulement dans ledit alésage du corps et est reliée à l'élément d'ajustement par l'intermédiaire d'un accouplement en rotation qui autorise un jeu. Dans cette forme de réalisation, grâce à la zone cir- conférentielle, la pièce insérée peut prendre appui non seu- lement d'un côté sur le fond de l'alésage du corps, mais également pour l'essentiel tout autour de ce fond Par consé- quent, elle ne peut pas non plus être coincée par le ressort qui la charge; au contraire, elle conserve toujours son alignement axial précis La séparation de la pièce insérée et de l'élément d'ajusteraent en deux parties empêche que des forces transversales susceptibles de provoquer un coincement soient appliquées de l'extérieur à la pièce insérée, par exemple par un outil d'ajustement Ainsi, il n'est pas non plus nécessaire de guider cette pièce insérée sur une plus grande longueur Il suffit de prévoir seulement un guidage relativement court dans l'alésage du corps de valve La réduction de la superficie des surfaces de guidage permet également de réduire les forces de friction, ce qui diminue globalement les forces de mise en mouvement. Etant donné que l'élément d'ajustement peut être monté avec un jeu relatif, la friction des portées de cet élément ne joue aucun rôle notable Du fait que la pièce insérée n'est pas contrainte-par des forces transversales, 2 39203 il est également possible de choisir un ajustement nettement plus serré qu'auparavant Cela permet à son tour de travail- ler avec de courts trajets d'étanchement, si bien que la pièce insérée peut globalement conserver de petites dimen- sions. Il est particulièrement avantageux de prévoir seule- ment'un orifice de passage situé à une extrémité de l'orifice de commandes Etant donné que, dans ce cas, la zone circonfé- rentielle est fermée sur la majeure partie de sa longueur, il est formé entre l'orifice fixe et l'orifice de passage un canal obturé de toutes parts, qui peut provoquer-intégra- lement ou partiellement l'étranglement souhaité. Il est alors favorable que l'orifice de passage se trouve à l'extrémité à laquelle l'orifice de commande pré- sente sa hauteur maximale Il en résulte que, lorsque le tronçon efficace du canal augmente de longueur, la partie de l'orifice fixe dégagée par l'orifice de commande devient également plus petite De la sorte, les effets d-'étrangle- ment dans la zone des orifices associés et dans le canal varient de manière égale. De préférence, la face de guidage de la pièce insérée s'achève déjà à une courte distance au-dessus de l'orifice de commande La partie la plus étroite de cette face de guidage qui se trouve au voisinage de la hauteur maximale de l'orifice de commande doit seulement présenter une hau- teur correspondant au trajet d'étanchement nécessaire Du fait qu'un bon ajustement est possible, une hauteur infé- rieure à 5 mm, voire inférieure à 2 mm,suffit en présence des pressions habituelles. En outre, la pièce insérée peut consister en une matière autre que celle constituant l'élément d'ajustement. Il est ainsi possible de tenir compte des caractéristiques particulières de la pièce insérée ( bonne étanchéité, faible friction, aptitude élevée de résistance à l'écoulement) indépendamment des propriétés nécessaires pour-l'élément d'ajustement (stabilité mécanique, robustesse vis-à-vis de 2 9203 l'outil d'ajustement). En particulier, la pièce insérée peut consister en une matière plastique Parmi les nombreuses matières plasti- ques utilisables, on peut recommander notamment le sulfure de polyphénylène renforcé par des fibres de verre. On obtient d'autres avantages lorsque la pièce insé- rée consiste en une pièce moulée par injection, par coulée ou sous pression Il est alors possible de fabriquer cette pièce insérée sans aucun façonnage avec enlèvement de copeaux, l'orifice de commande s'étendant sur une partie de la périphé- rie pouvant être réalisé sous la forme d'une gorge partant de la face extrême De cette manière, il est également possible de donner à la gorge des configurations qui ne pourraient absolument pas être obtenues à l'aide d'un outil d'enlèvement de copeaux Dans de nombreux cas, cela permet une adaptation extrêmement précise aux exigences d'étranglement considérées. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la zone circonférentielle augmente d'épaisseurtout en conservant le même diamètre interne, au fur et à mesure que la hauteur de l'orifice de commande décroît De ce fait, la section du canal produisant l'étranglement est influencée non pas seule- ment par une variation de hauteur, mais aussi par une varia- tion de largeur, ce qui permet d'exercer une influence plus forte encore sur l'effet d'étranglement. Il est avantageux de choisir la hauteur de l'orifice de commande de telle façon que la valeur k varie linéaire- v ment lors d'une rotation de la pièce insérée De la sorte, cette valeur kv peut, à l'aide d'une échelle graduée ménagée sur le corps de valve, être ajustée de manière très précise et à n'importe quelle valeur intermédiaire Pour atteindre ce but, il peut être nécessaire que la hauteur de l'orifice de commande se compose, par segments, de différentes fonc- tions mathématiques. On obtient un type particulièrement simple d'accou- plement en rotation autorisant un jeu lorsque la pièce insé- - 01 2 59203 rée présente des gorges axiales dans lesquelles s'engagent avec jeu des saillies orientées axialement sur l'élément d'ajustement Dans ces conditions, il est même possible de maintenir le diamètre externe de l'élément d'ajustement plus petit que le diamètre de la face de guidage de la pièce insérée, si bien que l'accouplement et ladite pièce insérée peuvent être logés dans le même alésage du corps de valve. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe transversale d'une valve conforme à l'invention la figure 2 est une coupe longitudinale fragmentaire du corps de la valve, à échelle réduite par rapport à la figure 1; la figure 3 est une élévation latérale de la pièce insérée illustrée sur la figure 1 t la figure 4 est une vue par-dessous de la pièce insérée de la figure 1; et la figure 5 est une vue en plan de ladite pièce insé- rée de-la figure 1. Un corps de valve 1 présente un siège 2 avec lequel coopère un obturateur 3 Ainsi, à l'état obturé, une premiè- re chambre 4 de la valve-est isolée d'une seconde chambre 5 qui communique avec un raccord 7 par l'intermédiaire d'un canal 6 Le siège 2 se trouve au fond 8 d'un alésage 9 du corpsdont une surface périphérique 10 est percée d'un ori- fice fixe 11 o Ce dernier communique avec un second raccord 12. L'obturateur 3 est supporté par une queue de valve 13 traversant une pièce insérée 14 emboîtée dans l'alésage 9, ainsi qu'un élément d'ajustement 15 Une tige 16, en prise avec l'extrémité supérieure de la queue 13, peut être déplacée par un embout de thermostat non représenté et elle traverse un presse-étoupe 17 vissé dans l'élément d'ajuste- ment 15 Un ressort de rappel 18 porte contre un collet 19 de la queue de valve 13 et il est en appui contre une colle- rette annulaire interne 20 de la pièce insérée 14 La queue 13 supporte en outre une garniture 21 d'étanchement par réac- tion, qui coopère avec un épaulement 22 ménagé sur ledit élé- ment 15. Pour déterminer la position axiale de l'élément d'ajus- tement 15, un ressort 23 prenant appui sur la pièce insérée 14 pousse un épaulement 24 de l'élément d'ajustement contre l'épaulement 25 d'une pièce 26 de maintien en position basse vissée dans le corps de valve 1 L'étanchéité entre cette pièce de maintien en position basse et l'élément d'ajustement est assurée au moyen d'une bague d'étanchement 27 Une rotation peut être imprimée à l'élément 15 à l'aide d'une bague de réglage 28 lorsque cette dernière est déplacée axi- alement vers le haut à l'encontre de la force d'un ressort 29 Dans ce cas, 7 une denture 30 à gorges multiples élaborée sur la bague de réglage 28 se dégage de configurations pro- filées correspondantes 31 façonnées sur la pièce 26, cepen- dant qu'une autre denture 32 à gorges multiples ménagée sur ladite bague 28 demeure en pri-se avec des configurations profilées complémentaires 33 prévues sur l'élément d'ajuste- ment 15, ce qui permet un réglage par mouvement*rotatif. L'élément d'ajustement 15 possède deux saillies axia- les 34 et 35 qui s'engagent, dans des gorges axiales corres- pondantes 36 et 37 de la pièce insérée 14, avec un jeu tel que ces deux pièces peuvent accomplir des mouvements rela- tifs de faible ampleur On obtient ainsi un accouplement en rotation 38 par lequel peut être transmis de l'élément d'ajustement 15 à la pièce insérée 14 seulement un couple de rotation, mais pas une force transversale provoquant des coincements. La pièce insérée 14 présente une face cylindrique de guidage 39 qui est associée hermétiquement à la surface périphérique 10 de l'alésage 9 du corps de valve Une hau- teur minimale h de cette face de guidage-est choisie de 2592 03 façon qu'elle soit suffisante pour former un trajet d'étan- chement compte tenu de l'ajustement Une seconde surface d'étanchement est constituée par une face extrême 40 de la pièce insérée 14, que le ressort 23 pousse contre le fond 8 de l'alésage 9 Etant donné qu'aucune force transversale ni force de basculement ne peut être appliquée de l'extérieur, les faces 39 et 40 sont plaquées, contre les surfaces complé- mentaires correspondantes, d'une manière tellement satisfai- sante que de courts trajets d'étanchement suffisent. La pièce insérée 14 possède-une paroi circonférentiel- le 41 entourant la chambre 4 de la valve et dont la surface circonférentielle externe est délimitée en partie par la face de guidage 39 Au-dessous de cette face de guidage, se trouve un orifice de commande 42 s'étendant entre un décro- chement 43 du côté inférieur de la face de guidage 39 et le fond 8 de l'alésage 9 Une hauteur H de l'orifice de commande 42 augmente unidirectionnellement dans le sens périphérique Une zone circonférentielle 44, s'étendant sur la majeure partie de la périphérie entre l'orifice de comman- de et la chambre 4, se prolonge également jusqu'au fond 8. L'épaisseur de cette zone 44 croit en direction de la plus petite hauteur de l'orifice de commande 42, comme le montre la figure 4 Un orifice de passage 45 se trouve à proximité de la hauteur maximale H. Après que la pièce insérée 14 a été introduite dans l'alésage 9, il est formé, entre la surface périphérique 10 dudit alésage, le fond 8 dc ce dernier, le décrochement 43 et la zone 44, un canal 46 reliant l'orifice fixe 11 dans le corps 1 à l'orifice de passage 45 Il en résulte un effet d'étranglement qui dépend de la section de transition entre l'orifice fixe il et l'orifice de commande 42, de la longueur efficace du canal 46 et de la section considérée de ce canal déterminée par la hauteur et la largeur. Lorsqu'une rotation est imprimée à la pièce insérée 14 au moyen de l'élément d'ajustement 15, tous les paramè- tres se modifient dans le sens d'une variation identique de l'effet d'étranglement Lorsque, par exemple, une région de plus petite hauteur de l'orifice 42 est amenée en recou- vrement de l'orifice fixe 11, le canal 46 est simultané- ment prolongé et un tronçon de plus petite section est rendu efficace Par un choix approprié de la hauteur H, il est pos- sible de faire varier sur une très grande plage les valeurs kv déterminant la quantité débitée, de telle façon que des différences angulaires identiques provoquent les mêmes dif- férences entre les valeurs k v Comme l'illustre la figure 2, l'orifice fixe 11 peut aussi se prolonger dans le fond 8 de l'alésage 9 du corps de valve, si bien que le canal 46 peut encore étre empli à partir de la face extrême Cela est souhaitable dans de nombreux cas lorsque, le corps de valve présentant la plus petite hauteur possible, ledit orifice fixe doit conserver une section la plus grande possible. Dans l'exemple de réalisation considéré, la pièce insérée d'étranglement 14 consiste en une matière plastique, le corps 1, l'élément 15, le presseétoupe 17, la pièce 26 et la bague 28 consistant en revanche en du laiton. Le diamètre de la pièce insérée 14 et celui de l'alé- sage 9 mesurent seulement 14,5 mm et la hauteur de ladite pièce insérée est seulement de 13,5 mm. Lorsque l'effet d'étranglement est provoqué essentiel- lement par la section de recouvrement entre l'orifice libre 11 et l'orifice de commande 42, la zone circonférentielle a 44 peut comporterau lieu de l'orifice unique de passage élaboré à l'extrémité, plusieurs orifices de passage -répartis sur sa longueur. Bien que la valve soit destinée en premier lieu à être utilisée dans des robinets thermostatiques d'installa- tions de chauffage à eau chaude pour permettre, par un ré- glage préalable de la valeur kv souhaitée, une répartition uniforme dans l'installation du fluide conduisant la cha- leur, ledit réglage préalable est également approprié pour d'autres valves, par exemple pour des robinets de radiateurs à actionnement manuel ou pour des valves montées sur des canalisations d'eau. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la valve décrite et représentée, sans sortir du cadre de l'invention - REVENDICATIONS 1 Valve à réglage préalable de la quantité débitée, en particulier robinet thermostatique pour installations de chauffage à eau chaude, dont le corps est percé d'un alé- sage cylindrique dont le fond forme le siège de la valve et dont Ila surface périphérique cylindrique présente un orifice fixe en communication avec un raccord, ladite valve compor- tant une pièce insérée à laquelle une rotation peut être imprimée par un élément d'ajustement actionnable de l'exté- rieur et qui possède une paroi circonférentielle entourant une chambre de la valve, cette paroi étant appliquée par sa face frontale sous l'action d'un ressort contre le fond de l'alésage du corps de valve et délimitant du côté de sa pé- riphérie un orifice de commande qui, coopérant avec l'ori- fice fixe, s'étend à partir du fond de l'alésage dudit corps avec une hauteur décroissant dans le sens circonférentiel, valve caractérisée par le fait que ladite paroi circonféren-. tielle ( 41) supporte une zone circonférentielle ( 44) qui s'étend jusqu'au fond ( 8) de l'alésage ( 9) du corps-de valve et qui obture l'orifice de commande ( 42), en direction de la chambre ( 4) de la valve, mis à part au moins un orifice de passage ( 45) restant; et par le fait que la pièce insérée ( 14) est mobile seulement dans ledit alésage du corps et est reliée à l'élément d'ajustement ( 15) par l'intermédiaire d'un accouplement en rotation ( 38) autorisant un jeu. 2 Valve selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'il est prévu seulement un orifice de passage ( 45) situé à une extrémité de l'orifice de commande ( 42). 3 Valve selon la-revendication 2, caractérisée par le fait que l'orifice de passage ( 45) se trouve à l'extré- mité à laquelle l'orifice de commande ( 42) présente sa hauteur maximale (H). 4 Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la face de guidage ( 39) de la pièce insérée ( 14) s'achève à une courte distance À o au-dessus de l'orifice de commande ( 42). Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la pièce insérée ( 14) consiste en une matière autre que celle constituant l'élément d'ajustement ( 15). 6 Valve selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la pièce insérée ( 14) consiste en une matière plastique. 7 Valve selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la pièce insérée ( 14) est une pièce moulée par injections par coulée ou sous pres- sion. 8 Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la zone circonférentielle ( 44) augmente d'épaisseur, tout en conservant le même diamè- tre interne, au fur et à mesure que la hauteur (H) de l'ori- fice de commande ( 42) décroît. 9 Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que la hauteur (H) de l'orifi- ce de commande ( 42) est choisie de telle sorte que la valeur k varie linéairement lors d'une rotation de la pièce insé- v rée. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la pièce insérée ( 14) pré- sente des gorges axiales ( 36, 37) dans lesquelles s'engagent avec jeu des saillies ( 34, 35) orientées axialement sur l'élément d'ajustement ( 15).