Brevet FR2542058A1 — publié le 19840907

DISPOSITIF POUR MELANGER THERMOSTATIQUEMENT DE L'EAU CHAUDE ET DE L'EAU FROIDE La présente invention concerne un dispositif pour mélanger de l'eau chaude et de l'eau froide provenant respectivement de tuyaux d'eau chaude et d'eau froide afin de régler automatiquement la température de l'eau chaude déchargée d'un robinet. La demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N 057-127171 décrit un dispositif connu de ce type dans lequel, lorsqu'un élément de détection de température détecte une différence entre la température d'eau et celle d'eau froide, un distributeur est actionné de façon à commander la température de l'eau chaude déchargée d'un robinet. La figure 2 de cette publication est incorporée dans la présente description sous la forme les figures 9 et 10 des dessins ci-joints, sur ces figures est représenté un carter de distribution 50 comprenant une chambre d'alimentation en eau froide 52, une chambre d'alimentation en eau chaude 51 qui est séparée de la chambre d'alimentation en eau froide 52 par une cloison séparatrice 65, une chambre d'eau mélangée 53 et un corps tubulaire allongé 54 qui est monté à rotation dans la cham- bre d'eau mélangée 53 L'extrémité de gauche du corps tubulaire allon- gé 54 constitue un siège de soupape 56 par l'intermédiaire duquel de l'eau froide est admise dans le corps 54 en provenance de la chambre d'alimentation en eau froide 52 Un chapeau 59 est vissé dans un trou borgne 58 ménagé dans la paroi latérale de la chambre d'alimentation en eau chaude 51 L'extrémité intérieure du chapeau 59 constitue un siège de soupape 57 Un alésage 63 ménagé dans la paroi séparatrice 65 sert de guide pour une soupape de commande tronquée 60 qui est interposée entre les sièges 56 et 57 Un boîtier 61 qui contient un élément de détection de température 64 est monté dans le corps tubulaire allongé 54 Un trou 62 ménagé dans une position excentrée dans la paroi extrême de gauche du boîtier 61 est aligné avec l'un des différents trous 55 prévus dans le fût de la soupape de commande 60 de manière que, lorsque la surface annulaire de gauche de la soupape de commande 60 est écartée du siège 57,- de l'eau chaude puisse s'écouler de la chambre d'alimentation en eau chaude 51 jusque dans le boîtier 61 pour entrer en contact avec l'élément de détection de température 64. Ce dispositif de l'art antérieur présente un inconvénient consis- tant en ce que, pendant le passage d'eau chaude et d'eau froide, la soupape de commande 60 peut être poussée vers le côté basse pression. Cela résulte d'une part du fait qu'il existe une différence entre le diamètre D du trou 63 et le diamètre D 1 des cercles formées par les deux extrémités de la soupape de commande 60 et d'autre part du fait que la soupape de commande 60 est tronquée. Le dispositif de l'art antérieur décrit ci-dessus présente un autre inconvénient consistant en ce que l'élément de détection de tempé- rature 64 n'est pas suffisamment sensible et qu'il faut beaucoup trop de temps à la soupape de commande pour assurer la régulation du débit de sorte qu'il se produit une grande perte d'eau Une aussi basse sensibi- lité est causée par le fait que le courant d'eau s'écoule lentement au travers d'un intervalle en T excessivement grand qui est laissé entre la surface intérieure du boîtier 61 et la surface extérieure de l'élément de détection de température 64. La présente invention a pour but de créer un dispositif qui éli- mine les inconvénients mentionnés ci-dessus, Sur un plan concret, la présente invention a pour objet un dispo- sitif dans lequel les diamètres des axes annulaires des joints d'étan- chéité prévus aux deux extrémités d'une soupape de commande sont égaux au diamètre intérieur du guide de la soupape de commande de façon que cette soupape de commande ne soit pas sollicitée par une pression diffé- rentielle qui provoquerait un mouvement de la soupape de commande vers le côté basse pression, ce qui permet d'adapter la soupape de commande pour une coupure précise de la décharge d'eau et pour empêcher des fuites. Un autre objet de la présente invention est de créer un disposi- tif dans lequel l'espace laissé entre la surface extérieure de l'élément de détection de température et la surface intérieure du boîtier de l'é- lément de détection de température est suffisamment étroit pour per- mettre à l'élément de détection de température de répondre rapidement à une variation de la température de l'eau. 25420 È 58 = Le dispositif conforme à la présente invention est caractérisé en ce que les parties d'aval des deux passages par l'intermédiaire desquels de l'eau chaude et de l'eau froide sont respectivement fournies aux chambres d'alimentation en eau chaude et en eau froide sont placées l'une audessus de l'autre, en ce que les chambres d'alimentation en eau chaude et en eau froide et une chambre d'eau mélangée sont alignées coaxialement l'une avec l'autre de façon à être disposées parallèlement aux passages d'eau chaude et d'eau froide, en ce que les diamètres des axes annulaires des joints annulaires d'étanchéité prévus aux deux extrémités d'une soupape cylindrique de commande sont égaux au diamètre extérieur de la soupape de commande, en ce qu'un boîtier qui reçoit un élément de détection de température est pourvu de plusieurs saillies sur le côté dirigé vers la soupape de commande de façon à permettre à plu- sieurs évidements d'alterner avec les saillies, en ce qu'une extrémité de l'élément de détection de température dépasse du boîtier de façon à pénétrer légèrement dans la soupape de commande, en ce qu'un ressort s'applique par ses extrémités opposées contre la soupape principale et la soupape de commande de façon à écarter la dernière de la première et en ce que le boîtier, en association avec l'élément de détection de température qui y est logé, est poussé contre la soupape de commande par un autre ressort d'une manière telle que le second ressort fonctionne en opposition au premier ressort afin de permettre aux deux ressorts de maintenir normalement la soupape de commande en équilibre, cet équilibre étant adapté pour être supprimé lorsque l'élément de détection de tempé- rature opère en réponse à une variation de la température de l'eau afin de permettre à la soupape de commande d'assurer une régulation correcte des débits d'eau chaude et d'eau froide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnéezà titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan en partie arrachée-d'un dispositif conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue de face et en coupe verticale; la figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe faite suivant la ligne IV-IV de la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V- V de la figure 2; la figure 6 est une vue en coupe à échelle agrandie d'une soupape de commande conforme à la présente invention; la figure 7 est une vue latérale de cette soupape; la figure 8 est une vue en perspective à échelle agrandie et en partie arrachée d'un bottier qui reçoit un élément de détection de température conforme à la présente invention; la figure 9 est une vue en coupe horizontale d'un dispositif de l'art antérieur; la figure 10 est une vue à échelle agrandie d'une partie dudit dispositif de la figure 9. En considérant maintenant les figures 1 à 5, on voit qu'un dispo- sitif conforme à la présente invention comprend un carter 1 dans lequel une chambre d'alimentation en eau chaude 2, une chambre d'alimentation en eau froide 3 et une chambre d'eau mélangée 4 sont formées coaxiale- ment entre elles et sont séparées l'une de l'autre par des collets 28 dirigés vers l'intérieur De l'eau chaude est introduite dans la chambre d'alimehtation en eau chaude 2 par l'intermédiaire d'un passage d'eau chaude 8 qui communique avec la chambre 2 par une entrée d'eau chaude 5. De l'eau froide est introduite dans la chambre d'alimentation en eau froide 3 par l'intermédiaire d'un passage d'eau froide 9 qui communique avec la chambre 3 par une entrée d'eau froide 6 Les passages d'eau chaude et d'eau froide 8, 9, sont séparés des chambres 2, 3 et 4 par une paroi séparatrice 10 de manière que les passages 8 et 9 soient orientés parallèlement aux chambres 2, 3 et 4 dans la direction axiale du car- ter 1 Les parties d'aval des passages 8 et 9 sont situées l'une au- dessus de l'autre comme indiqué sur la figure 3. Un corps de distributeur 24, dans lequel une soupape princi- pale 17 et une soupape cylindrique de commande 18 peuvent coulisser, est monté dans les collets 28 dirigés vers l'intérieur; De l'eau chaude provenant de la chambre d'alimentation en eau chaude 2 pénètre dans le corps de distributeur 24 par l'intermédiaire d'une entrée d'eau chaude 5 ' tandis que de l'eau froide provenant de la chambre d'alimenta- tion en eau froide 3 pénètre dans le corps de distributeur 24 par l'in- termédiaire d'une entrée d'eau froide 6 '. L'extrémité de droite du corps du distributeur 24 est pourvue d'un filetage 42 sur lequel est vissé un écrou à chapeau 19 (figures 1 et 2) Une tige 23 du distributeur passe par un trou ménagé axialement 2542 0058 au centre de l'écrou à chapeau 19 Une extrémité de la tige 23 est vis- sée dans un trou taraudé 43 qui est ménagé axialemrent dans la soupape - principale 17 tandis que l'autre extrémité de la tige de distributeur 23 est pourvue d'un bouton 38 Par rotation du bouton 38, la soupape prin- cipale 17 peut être déplacée axialement de façon à être appliquée contre la soupape de commande 18 En conséquence, le bouton 38 peut être uti- lisé pour arrêter manuellement l'écoulement d'eau. L'extrémité de gauche du corps du distributeur 24 est reliée à l'extrémité de droite d'un corps tubulaire allongé 11 qui traverse la chambre d'eau mélangée 4 (figures 1 et 2) L'extrémité du corps tubu- laire 11 qui est disposée à l'intérieur du corps du distributeur 24 est agencée sous forme d'un siège 13 contre lequel la soupape de commande 18 vient s'appuyer Le corps tubulaire 11 comporte un collet 41 dirigé vers l'extérieur Un tampon 16 est vissé dans l'extrémité de gauche du car- ter i de façon à appliquer le collet 41 dirigé vers l'extérieur contre un épaulement annulaire formé par le collet dirigé vers l'intérieur 28 qui est placé à l'extrême gauche, en regardant la figure 1 Le corps tubulaire Il s'étend plus loin vers la gauche au travers du tampon 16. La partie du corps tubulaire 11 qui dépasse du tampon 16 est pourvue d'un filetage 44 sur lequel est vissé un écrou à chapeau 33 Une tige 23 ' passe par un trou ménagé axialement au centre de l'écrou à chapeau 33 L'extrémité extérieure de la tige 23 ' est accouplée à un bouton 38 ' au moyen d'une cannelure 35 tandis que son extrémité inté- rieure est accouplée à un tampon 45 au moyen d'une cannelure 36 Le tampon 45 est vissé dans le corps tubulaire 11. Une rondelle évidée 21 est appliquée contre M'extrémité de gauche de la soupape de commande 18, figure 2, et un ressort 22 s'applique par ses extrémités opposées contre la rondelle 21 et contre un épaulement annulaire 21 ' formé dans la soupape principale 17 a fin de pousser la soupape de commande 18 contre le siège de soupape 13. En se référant maintenant aux figures-2 à 7, on voit que la sou- pape de commande 18 est pourvue d'un joint d'étanchéité annulaire 15 placé sur le côté dirigé vers la soupape principale 17 et d'un autre joint d'étanchéité annulaire 15 ' placé sur le côté dirigé vers le siège de soupape 13 Les diamètres D des axes annulaires des joints d'étan- chéité 15 et 15 ' sont égaux au diamètre extérieur de la soupape de com- mande 18. Plusieurs trous 14 sont ménagés dans la soupape de commande 18 parallèlement à son axe de manière que, lorsque le-joint annulaire d'é- tanchéité 15 est espacé de la soupape principale 17, de l'eau chaude puisse s'écouler depuis la chambre d'alimentation en eau chaude 2 jusque dans le boîtier 26 par l'intermédiaire de l'entrée d'eau chaude 5 ' et des trous 14 De même, pendant que le joint annulaire d'étanchéité 15 ' est espacé du siège de soupape 13, de l'eau froide peut s'écouler depuis la chambre d'alimentation en eau froide 3 jusque dans le boîtier 26 par l'intermédiaire de l'entrée d'eau froide 6 '. En considérant maintenant les figures 2 et 8, on voit qu'un boî- tier 26 est monté de façon coulissante dans le corps tubulaire allon- gé 11 et reçoit un élément de détection de température 30 qui est rempli d'un agent de détection detempérature à l'état liquéfié ou gazeux Le boîtier 26 est pourvu de plusieurs saillies 27 sur le côté dirigé vers la soupape de commande 18 de façon à permettre à plusieurs évide- ments 27 ' d'alterner avec les saillies 27 Les évidements 27 ' servent à rendre l'élément de détection de température 30 très sensible dans la phase initiale de variations de la température de l'eau Une extrémité de l'élément de détection de température 30 dépasse du boîtier 26 de manière que, lorsque le joint annulaire 15 ' vient buter contre le siège de soupape 13, l'extrémité de l'élément de détection de température 30 puisse légèrement pénétrer dans la soupape de commande 18 Le courant d'eau passe par un intervalle étroit 29 laissé entre la surface inté- rieure du boîtier 26 et la surface extérieure de l'élément de détection de température 30 et il sort du boîtier 26 par l'intermédiaire des sor- ties 40, ledit courant d'eau étant indiqué par la flèche P 3 sur la fi- gure 8 L'effet d'étranglement du boîtier 26 sert à donner à l'élément de détection de température 30 une grande sensibilité - Une tige de poussée 31 est adaptée pour actionner le boîtier 26. Le tampon 45 est pourvu d'un trou dans lequel un disque 32 pourvu d'une surface incurvée destinée à s'appliquer contre l'extrémité de gauche de la tige de poussée 31 est déplaçable axialement Le disque 32 est poussé vers la droite par un ressort 22 ' Ce ressort agit en opposition au ressort 22 et les deux ressorts maintiennent normalement en équilibre la soupape de commande 18 Cet équilibre est supprimé lorsque l'élément de détection de température 30 fonctionne en réponse à une variation de la température de l'eau passant dans l'intervalle 29 La soupape de com- mande 18 est ainsi actionnée pour assurer la régulation des débits d'eau chaude et d'eau froide La référence 34 désigne un bouton-poussoir pour un dispositif de sécurité (non représenté). Les éléments occupent normalement les positions indiquées sur la figure 2 De l'eau chaude est introduite dans la chambre d'alimentation en eau chaude 2 par l'intermédiaire du passage d'eau chaude 8 et de* l'entrée d'eau chaude 5, elle s'écoule depuis la chambre 2 jusque dans le corps de distributeur 24 par l'intermédiaire de l'entrée d'eau chau- de 5 ' puis elle pénètre dans le bottier 26 par l'intermédiaire des trous 14, en restant au contact de la surface de l'élément de détection de température 30 lors du passage dans l'intervalle étroit 29, puis elle sort du boîtier 26 pour pénétrer dans la chambre d'eau mélangée 4 par l'intermédiaire des sorties 40 ménagées dans le boîtier 26 et des sor- ties 40 ' ménagées dans le corps tubulaire allongé 11 et elle peut s'écouler par un robinet 39. L'élément de détection de température 30 fonctionne rapidement lorsqu'il détecte une variation de la température de l'eau chaude intro- duite dans la chambre d'eau mélangée 4 par l'intermédiaire de l'inter- valle 29 L'élément de détection de température 30 se dilate alors en direction de la soupape de commande 18 sur laquelle il exerce une pous- sée L'intervalle existant entre la soupape de commande 18 et la soupape principale 17 est alors rétréci tandis que le joint annulaire d'étan- chéité 15 ' de la soupape de commande 18 est écarté du siège de sou- pape 13 En conséquence, de l'eau froide provenant de la chambre d'ali- mentation en eau froide 3 et qui a pénétré dans le corps de distribu- teur 24 par l'intermédiaire de l'entrée d'eau froide 6 ' peut s'écouler jusque dans le bottier 26 et se mélanger à l'eau chaude pendant son passage dans l'intervalle 29 L'eau mélangée sortant alors du boîtier 26 pénètre dans la chambre d'eau mélangée 4 par l'intermédiaire des sor- ties 40 et 40 ' et elle peurt s'écouler du robinet 39. Pendant le temps o le joint annulaire d'étanchéité 15 ' de la soupape de commande 18 est seulement légèrement espacé du siège de sou- pape 13, de l'eau froide pénètre dans le boîtier 26 par l'intermédiaire des évidements 27 ' de sorte qu'une baisse de la température d'eau provo- quée par l'entrée d'eau froide peut être détectée par l'élément de détection de température 30 à un stade initial de la baisse de tempéra- ture L'élément de détection de température 30 se contracte alors et assure ainsi la régulation de l'intervalle entre la soupape de coin- mande 18 et la soupape principale 17 pour que de l'eau chaude, à une température modérée, soit déchargée du robinet 39 La commande de température décrite ci-dessus est facilitée par le fait que le boîtier 26 et l'élément de détection de température 30 sont poussés élastiquement vers la droite par le ressort 22 ' et par le fait que le ressort 22 agit en opposition au ressort 22 ' afin de maintenir élastiquement la soupape de commande 18 en équilibre. Si on désire obtenir une commande précise, on manipule le bou- ton 38 ' de manière à visser le tampon 45 vers l'intérieur Le res- sort 22 ' est alors comprimé et il exerce une pression sur le boîtier 26 et sur l'élément de détection de température 30 par-l'intermédiaire du disque 32 et de la tige de poussée 31 afin de réduire la plage de dépla- cement de la soupape de commande 18. Pour diminuer le débit d'eau chaude déchargé du robinet 39, on actionne manuellement le bouton 38 de façon à rétrécir l'intervalle existant entre la soupape de commande 18 et la soupape principale 17. Pour interrompre l'écoulement d'eau, on manipule le bouton 38 de façon à faire déplacer la soupape principale 17 vers la gauche, en regardant la figure 2 La soupape principale 17 est alors appliquée contre la soupape de commande 18 de sorte que de l'eau chaude et de l'eau froide sont arrêtées respectivement sur les côtés extérieurs des joints annulaires d'étanchéité 15 et 15 '. La présente invention procure les avantages suivants: ( 1) l'endroit o l'eau chaude est interceptée est maintenu séparé de l'endroit o l'eau froide est interceptée Cette structure empêche que l'eau froide, qui est soumise à une pression d'entrée plus élevée que l'eau chaude, puisse refluer vers l'arrière en direction du chauffe-eau et provoquer ainsi une perte de chaleur et/ou une extinction du brûleur d'allumage. ( 2) les deux côtés de la soupape de commande 18 sont soumis à une pression d'eau égale du fait que les diamètres D des axes annulaires des joints d'étanchéité 15 et 15 ' sont égaux au diamètre extérieur de la soupape de commande 18 En conséquence, la soupape de commande 18 n'est pas soumise à une pression différentielle qui provoquerait un déplacement de cette soupape de commande 18 vers le côté basse pression et qui rendrait le maintien d'une température préréglée difficile pour le dispositif. ( 3) si un dépôt s'est formé, ou bien si une substance étrangère adhère sur les surfaces de la soupape principale 17, de la soupape de commande 18 et/ou du siège de soupape 13 de manière à empêcher une commande précise de la température d'eau chaude, on peut éliminer un dépôt ou une substance étrangère de ce genre par lavage par manipulation du bouton 38 afin de faire déplacer plusieurs fois alternativement la soupape principale 17 pendant la décharge d'eau chaude à partir du robinet 39. ( 4) du fait de la prévision des évidements 27 ' et de l'intervalle étroit 29, l'élément de détection de température 30 est adapté pour répon- dre rapidement même à une manipulation brusque du bouton 38 afin d'obtenir une douceur de commande de la température. ( 5) par comparaison aux dispositifs classiques, il n'existe aucune pos- sibilité que les boutons 38 et 38 ' soient actionnés d'une manière erronée La construction simple du dispositif conforme à la présente invention augmente la productivité et diminue considérablement les frais d'exploitation comme les dépenses de transport et d'emballage. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nom- breuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. -10 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mélanger thermostatiquement de l'eau chaude et de l'eau froide provenant de tuyaux d'eau chaude et d'eau froide, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'alimentation en eau chau- de ( 2) à laquelle est fournie de l'eau chaude en provenance dudit tuyau d'eau chaude, une chambre d'alimentation en eau froide ( 3) à laquelle est fournie de l'eau froide en provenance dudit tuyau d'eau froide, une chambre d'eau mélangée ( 4) communiquant avec les deux chambres précitées et disposées coaxialement par rapport à celles-ci, un corps de distribu- teur ( 24) logé dans lesdites chambres d'alimentation en eau chaude et en eau froide et communiquant avec des deux chambres par l'intermédiaire d'une entrée d'eau chaude ( 5 ') et d'une entrée d'eau froide ( 6 '), une soupape principale ( 17) et une soupape de commande ( 18) pouvant coulis- ser dans ledit corps de distributeur, un corps tubulaire allongé ( 11) logé dans ladite chambre d'eau mélangée ( 4) et relié audit corps de distributeur ( 24), une extrémité dudit corps allongé ( 11) qui est dispo- sée à-l'intérieur dudit corps de distributeur ( 24) et étant agencée sous forme d'un siège de soupape ( 13) contre lequel vient s'appuyer ladite soupape de commande et un boîtier ( 26) monté de façon coulissante dans ledit corps tubulaire allongé ( 11) et recevant un élément de détection de température ( 30). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ressort ( 22) s'applique par ses extrémités opposées contre ladite sou- pape principale ( 17) et ladite soupape de commande ( 18) de façon à pous- ser ladite soupape de commande ( 18) contre ledit siège de soupape ( 13). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape de commande ( 18) est pourvue d'un joint annulaire d'étan- chéité ( 15) sur le côté tourné vers la soupape principale ( 17) et d'un autre joint annulaire d'étanchéité ( 15 ') sur le côté tourné vers le siège dé soupape ( 13), les diamètres (D) des axes annulaires desdits joints d'étanchéité ( 15, 15 ') étant égaux au diamètre extérieur de la- dite soupape de commande ( 18). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boîtier ( 26) est pourvu d'une pluralité de saillies ( 27) sur le côté dirigé vers ladite soupape de commande ( 18) de manière à permettre l'alternance d'une pluralité d'évidements ( 27 ') avec lesdits saillies. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace laissé entre la surface intérieure dudit boîtier ( 26) et la surface extérieure dudit élément de détection de température ( 30) est étroit. 2554205 '8 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une extrémité dudit élément de détection de température ( 30) dépasse Oudit boîtier ( 26) de manière que, lorsque ledit autre joint annulaire d'étan- chéité s'applique contre ledit siège de valve ( 13), l'extrémité précité de l'élément de détection de température ( 30) pénètre légèrement dans ladite soupape de commande ( 18). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une tige de poussée ( 31), une extrémité de ladite tige de poussée étant reliée audit boîtier ( 26) sur le côté opposé au côté tourné vers ladite soupape de commande ( 18),-un tampon ( 45) vissé dans ledit corps tubulaire allongé (il) et qui est pourvu d'un trou dans lequel un moyen servant à maintenir l'autre extrémité de ladite tige de poussée ( 31) peut coulisser axialement, une tige ( 23) reliée audit tam- pon par une extrémité et dépassant extérieurement par l'autre extrémité, et un bouton ( 38) placé sur l'extrémité extérieur de ladite tige ( 23).