Brevet FR2567983A1 — publié le 19860124

L 'invention se rapporte à une garniture pour robinetterie, à intercaler entre deux pièces présentant des canaux qui doivent se relier de façon étanche, du genre comportant un support avec deux faces généralement parallèles pour l'appui respectif des deux pièces, et présentant au moins une ouverture de communication en correspondance avec les canaux, délimitée par une surface latérale entre les deux faces, et, en association avec le support, un joint tubulaire qui s'inscrit dans l'ouverture pour porter respectivement sur les deux pièces, et dont l'épais- seur, normalement à la surface latérale de l'ouverture est-de plusieurs fois inférieure à celle du support entre les faces. L'évolution de la robinetterie sanitaire, avec la large diffusion des robinets dits mélangeurs ou mitigeurs en particulier, où le dosage d'eau froide et d'eau chaude, et le réglage du débit sont obtenus par une commande unique, a conduit à revoir la conception des joints qui assurent ltétanchéité entre les canaux d'arrivée et de départ de l'eau, et les organes d'obturation progressive et combinée de ces canaux, en raison notamment de la multiplication des joints à prévoir, et la réduction de l'espace disponible pour loger ces joints. Le problème se trouve aggravé pour les robinets de ce genre, où les organes d'obturation sont constitués de deux plaquettes de céramique en appui l'une sur l'autre par des faces à poli spéculaire, et munies d'ouvertures et de canaux convenablement disposés en sorte que le déplacement d'une plaquette par rapport à l'autre suivant le plan de contact détermine les réglages voulus.Les arrivées et le départ de l'eau s'effectuent à travers une plaquette fixe, la céramique des plaquettes ne se prête ni à des usinages de forme complexe, correspondant au bridage classique des joints, ni à des sollicitations mécaniques en flexion, et les dimensions des plaquettes doivent être réduites (quelques centimètres de diamètre en général), tant pour obtenir des plans de contact polis fiables à un prix acceptable, que pour se loger dans une tête de réglage d'encombrement limité. Par ailleurs, pour des raisons qui relèvent de la rationalisation des fabrications, il est souhaitable qu1 une même tête de réglage soit utilisée dans des robinets à usages divers, ou de styles différents. I1 n'est pas non plus exclu que les mêmes corps de robinets puissent être équipés de têtes différentes. Enfin la disposition de la tête de réglage en un ensemble ou cartouche interchangeable facilite l'entretien et la réparation. I1 existe donc des cartouches interchangeables, contenant tout le mécanisme de réglage d'obturation progressive, qui se montent sur des corps de robinet en bronze ou laiton munis d'une platine de connexion dressée, à l'aide de vis ou de bagues écrous. On pourrait certes prévoir des joints entre la platine du corps et une face de la tête, celle-ci comportant en soi des communications étanches avec la plaquette de céramique fixe. Pour éviter une multiplication des joints, on préfère souvent que les joints soient intercalés directement entre la platine du corps de robinet et la plaquette de céramique fixe. Pour la facilité de montage les joints sont alors inclus dans une garniture comportant un support où s'ouvrent des ouvertures dans lesquelles s'inscrivent les joints. Le support peut être un élément libre, ou faire partie intégrante de la cartouche. On peut classer les joints utilisables en deux catégories les joints, qui sont des bagues en élastomère dont l'épaisseur suivant le plan de joint est du même ordre que l'épaisseur suivant la direction de passage perpendiculairement au plan de joint, et qui seront dits toriques parce qu'ils présentent, au serrage et en service, un comportement comparable à ceux des joints toriques proprement dits dont la section est circulaire. Et les joints, qui présentent une épaisseur perpendiculairement à la direction de passage, de plusieurs fois inférieure à l'épaisseur dans cette direction de passage, et qui seront dits tubulaires, l'aspect tronçon de tube l'emportant sur l'aspect de bague. Les joints toriques se déforment sous compression de façon homogène, les déformations n'intéressant pratiquement que la section effective du joint, la forme générale de la bague n'étant pas affectée. Pour un joint torique vrai, la section circulaire devient ovale, tandis que la fibre neutre qui passe par le centre de cette section circulaire reste une circonférence inchangée. Les joints toriques résistent également bien aux pressions dans le plan de joint. Mais en contrepartie les joints toriques, dès que l'épais- seur du support n'est pas très faible, occupent une surface non négligeable dans le plan de joint. On est conduit à restreindre la section de passage des canaux, et à mal utiliser la surface des plaquettes de céramique. En outre lorsque la garniture présente des passages multiples, l'étanchéité simultanée des joints dans le même plan de serrage implique, soit une régularité excellente d'épaisseur des joints toriques, soit des efforts de serrage qui peuvent devenir excessifs. Les joints tubulaires, par contre, occupent un minimum de section dans le plan de joint. Ils sont susceptibles de déformations notables dans la direction de passage (axiale) sous des efforts de compression réduits, ce qui autorise la multiplication des passages et des joints correspondants dans le plan de joint, sans difficultés particulières d'étanchéité individuelle. Par teilleurs la pression du liquide, de l'eau en la matière, sur la surface intérieure du joint, serre ce joint contre la surface latérale de l'ouverture où il est inséré, cette pression se transmettant sur les tranches terminales du joint qui portent sur les pièces entre lesquelles l'étanchéité est à assurer, en raison du comportement de fluide de l'élastomère qui constitue le joint.Dans le cas de la robinetterie évoquée précédemment, les surfaces où portent les tranches terminales des joints sont la platine du corps et la céramique fixe. Mais par contre, la souplesse du joint en compression axiale peut entraîner un plissement du joint lors du montage, la compression axiale se traduisant par un voilement du joint suivant des génératrices localisées, comparable au flambage d'une tige longue sous charge axiale. Les tranches d'extrémité du joint cessent alors de porter par toute leur surface sur la pièce d'appui. Des déformations du joint analogues peuvent se produire lorsque le liquide, à l'intérieur du joint, se trouve en dépression par rapport à l'ambiance. Le joint est alors "avalé". Une telle dépression peut survenir, soit lorsqu'une colonne d'eau se crée en aval du joint, débouchant à l'atmosphère à un niveau inférieur, soit lorsque la vitesse de l'eau à la traversée du joint est supérieure à sa vitesse au débouché dans l'atmosphère, par effet de pression dynamique. Toutefois, dans le cas de joints tubulaires à section circulaire, l'avalement du joint exige des dépressions considérables, le joint résistant par effet de voûte, avec une symétrie de révolution parfaite des efforts. I1 n'en est pas de même lorsque le rayon de courbure de la périphérie en section droite du joint varie le long de cette périphérie, les régions où le rayon de courbure est le plus grand présentant la moindre résistance à la dépression. Dans la pratique la tenue du joint à la dépression devient critique lorsque, au moins en un point de la périphérie du joint le centre de courbure correspondant est situé en dehors de a section du joint délimitée par cette péri- phérie. L'invention vise une garniture pour robinetterie du genre évoqué plus haut, avec des joints tubulaires qui ne présentent pas les inconvénients qui sont propres à ce type de joint, tout en gardant les avantages correspondants. A cet effet l'invention propose une garniture pour robinetterie, à intercaler entre deux pièces présentant des canaux qui doivent se relier de façon étanche, du genre comportant un support avec deux faces généralement parallèles pour l'appui respectif des deux pièces, et présentant au moins une ouverture de communication, en correspondance avec les canaux, délimitée par une surface latérale entre les deux faces, et, en association avec le support, un joint tubulaire qui s'inscrit dans l'ouverture pour porter respectivement sur les deux pièces, et dont l'épaisseur prise normalement à la-surface latérale de l'ouverture est de plusieurs fois inférieure à celle du support entre ses faces, caractérisée en ce que le joint est solidarisé avec le support au moins suivant la totalité de la surface latérale de l'ouverture. I1 est clair que les faiblesses des joints tubulaires résident dans des déformations où le joint s'écarte localement de la paroi latérale de l'ouverture où il est inséré. La solidari sation du joint avec cette paroi latérale interdit ce type de déformation. Les joints peuvent être solidarisés avec la paroi latérale de l'ouverture du support par collage. En variante préférée le joint est formé en place par surmoulage, le support ayant été rendu adhérent au préalable par une opération classique d adhé- risation, par exemple par immersion dans une solution dite "primaire". Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une coupe axiale, suivant le plan I-I de la figure 2, d'une cartouche de robinet mélangeur dont le fond forme garniture selon l'invention la figure 2 est une vue par-dessus de la cartouche représentée figure 1 la figure 3 est une vue schématique agrandie d'un joint tubulaire pour garniture selon l'invention les figures 4 à 6 représentent les modes de déformation des joints de l'état de la technique, qu'évite la présente invention ; parmi ces figures les figures 4A et 4B se rapportent à un joint torique les figures 5A et 5B à un joint tubulaire en compression axiale les figures 6A et 6B à un joint tubulaire ayant une section à courbure variable. Selon le mode de réalisation représenté figures 1 et 2, une cartouche 1, comprenant une jupe cylindrique 10 et un fond généralement plan 11, est conçue pour enfermer le mécanisme d'obturation et de répartition de robinetterie mélangeuse, ce mécanisme comportant de façon connue deux plaquettes de céramique superposées avec des faces en contact à poli spéculaire. Sur la figure 1, seule la plaquette inférieure 3, fixe, est représentée. Cette plaquette 3, dont la face supérieure 30 est plane et à poli spéculaire, comporte trois ouvertures 36, 37 et 38, affectées respectivement à la sortie de l'eau mélangée, à l'entrée d'eau chaude et l'entrée d'eau froide. L'ouverture 38 n'est pas visible sur la figure 1, mais correspond à l'ouverture 18 dans le fond 11, visible sur la figure 2. On rappelle que la seconde plaquette de céramique, non représentée, comporte des évidements tels que les ouvertures d'arrivée 37 et 38 soient partiellement masquées de façon complémentaire, tandis que l'ouverture de sortie 36 est masquée de façon progressive. Ainsi un premier mouvement de la seconde plaquette permet le dosage complémentaire en eaux chaude et froide, et un second mouvement règle le débit global de façon indépendante. L'étanchéité entre les deux plaquettes, obtenue par un poli spéculaire des faces en regard, et le déplacement de la seconde plaquette, précis et doux, par rapport à la première 3, exigent que la seconde plaquette soit sollicitée en appui sur la première, par des moyens de ressort, bien à plat. Par ailleurs les plaquettes ne doivent pas être sollicitées en flexion de façon excessive, en raison de la relativement faible résistance à la flexion des céramiques rigides, sans compter qu'un fléchissement d'une plaquette compromettrait l'étanchéité entre les plaquettes. Aussi la plaquette fixe n'est-elle pas bridée étroitement sur le fond de la cartouche, mais immobilisée avec un faible jeu suivant le plan de la face 30, et arrêtée avec un jeu important dans la direction perpendiculaire au plan de la face 30, afin de permettre le contact intime des plaquettes sous la sollicitation des moyens de ressort appliquée à la seconde plaquette, mobile. Le fond 11 de la cartouche 1 est percé de trois ouvertures 16, 17 et 18, affectées respectivement à la sortie de l'eau mélangée, à l'entrée d'eau chaude et à l'entrée d'eau froide. La cartouche 1 étant moulée, les ouvertures 16, 17 et 18 s'évasent vers le haut, pour assurer une dépouille pour les noyaux de moule. Le corps de robinet 2 en bronze ou en laiton se termine par une platine 20 où débouchent des canaux 26, 27 et 28. Le canal 26 est relié à l'organe de sortie de la robinetterie, bec de puisage, flexible de douche ou douchette, ou inverseur puisage douche, ou toute autre disposition voulue. Les canaux 27 et 28 sont reliés respectivement aux arrivées d'eau chaude et d'eau froide. Pour que soit réalisée une liaison étanche entre le corps de robinetterie 2 et le mécanisme de répartition et réglage des débits à l'intérieur de la cartouche 1, c'est-à-dire entre les canaux 26, 27 et 28 du corps de robinet 2 et les ouvertures des canaux 36, 37, 38 dans la plaquette de céramique 3, les ouvertures 16, 17 et 18 dans le fond 11 de la cartouche 1 sont garnies de joints tubulaires 12, 13 et 14 respectivement, qui s'inscrivent dans les ouvertures 16, 17 et 18 en contact avec les parois latérales 16a, 17a et 18a de ces ouvertures entre les faces parallèles du fond 11, supérieure lla et inférieure llb. Ces joints tubulaires 12, 13 et 14 font légèrement saillie au-delà des faces lla et llb, en sorte de porter d'un côté sur la face inférieure de la plaquette de céramique 30, et de l'autre sur la platine 20.On notera que l'extrémité supérieure des joints 13 et 14 comporte un jonc périphérique à mi-épaisseur du joint, qui pénètre dans un évidement correspondant de ia périphérie des ouvertures 37 et 38 dans la plaquette 3, afin d'assurer un alignement correct des ouvertures 37 et 38 avec les ouvertures 17 et 18. On a compris qu'au montage, la cartouche 1 est serrée sur la platine 20 du corps 2, par l'intermédiaire de bagues écrous et filetages convenables. En outre les moyens de ressort du mécanisme, qui prennent appui sur un couvercle de la cartouche 1, sollicitent la plaquette 3 contre la face lla du fond 11, par l'intermédiaire de la plaquette mobile. I1 en résulte que les joints tubulaires 12, 13 et 14 sont comprimés par la portée de leurs extrémités terminales sur la plaquette 3 et la platine 20, le fond li faisant fonction alors de support pour les joints, sans participer à l'étanchéité. On notera que tout-ce qui vient d'être décrit est connu. Mais, selon l'invention, et pour éviter certains inconvénients de la disposition connue sur lesquels on s'étendra plus loin, les joints 12, 13, 14 sont solidarisés avec le fond 11 suivant toutes les surfaces latérales 16a, 17a et 18a des ouvertures 16, 17 et 18 respectivement. On prévoit deux processus pour assurer cette solidarisation. Lorsqu'il s'agit d'appliquer l'invention à une garniture existante, avec des joints dont l'outillage d'exécution existe, le collage des joints 12, 13, 14 contre les parois latérales 16a, 17a, 18a enduites d'une couche de colle convenable est une solution relativement économique. Par contre, surtout dans les cas où l'amortissement d'un outillage existant n'est pas à prendre en compte, il sera intéressant de réaliser l'ensemble des joints en une seule opération de surmoulage des joints en place dans les ouvertures 16, 17, 18 du support 11. Suivant le processus usuel en surmoulage adhérent, la pièce-support est enduite d'un composé, dit "primaire", au moins aux emplacements où l'adhérence de la matière surmoulée au support est recherchée. Le "primaire" assure la formation d'une interface d'adhérence entre le support et la matière surmoulée. La figure 3 illustre schématiquement le résultat du surmoulage. Dans le support 11 est pratiquée une ouverture cylindrique 19. Sur la su-rface latérale 19e de l'ouverture 1-9 a été surmoulé un joint 15 en élastomère, rendu adhérent au support 11 par une interface de primaire 15a, d'épaisseur négligeable. Au surmoulage on a ménagé sur le joint 15 des rebords 15c et 15b qui font saillie au-delà des faces lla et llb du support 11, et s'étalent sur ces faces en formant des biseaux. Cette forme résulte du-mouillage du support par l'élastomère en ra son de l'action du "primaire". Comme on en a déjà fait l'observation, l'étanchéité simùl- tanée des joints 12, 13 et 14 suppose que toute la périphérie de chacun des joints vienne porter sur sa surface d'appui. La compensation des défauts de planéité, tant des tranches d-'extrémité des joints que des surfaces d'appui implique des écrasements variables des joints. I1 est nécessaire que les joints soient très souples pour que les différences de déformation en écrasement ne se traduisent pas par des efforts différentiels locaux élevés, notamment lorsque la surface d'appui est une pla- quette de céramique qui n'est pas bridée sur son support, mais plaquée sur les joints à travers une seconde plaquette par des ressorts qui autorisent le glissement de la seconde plaquette sur la première. La souplesse des joints a pour corollaire une moindre résistance propre aux déformations. Les joints toriques (au sens qui a été donné ici à cette expression), tels que représentés aux figures 4A (joint libre) et 48 (joint comprimé), répondent à la compression par une ovalisation du joint dans sa section, la forme générale de bague étant conservée. I1 est apparent, sans qu'il soit nécessaire d'en faire une étude détaillée, que le joint torique requiert une force relativement élevée pour s'écraser, et que sa forme lui donne une très bonne résistance vis-à-vis de déformations perpendiculaires à l'axe de la bague. En se reportant aux figures 5A et 5B, qui correspondent, pour un joint tubulaire, aux figures 4A et 4B relatives aux joints toriques, on comprendra que, à une même valeur absolue d'écrasement, le joint tubulaire oppose une force beaucoup plus faible, en raison, tant de sa longueur qui réduit l'écrasement relatif, que par la forme de déformation qu'il subit, avec une restriction de section de passage à mi-hauteur. En fait la dé déformation représentée figure 5B est instable, en raison de la réaction du tube à une réduction de diamètre de passage dans la partie centrale. I1 se forme des plissements irréguliers, avec aplatissement du tube vers la partie centrale.Ces déformations irrégulières entraînent souvent des défauts de portée des tranches terminales du joint tubulaire. La disposition selon l'invention élimine bien entendu ce type de déformations. I1 est possible d'utiliser des élastomères très souples et concilier une grande souplesse à l'écrasement avec l'absence de risques de déformations incontrôlées. Un autre type de déformation est possible avec des joints tubulaires qui présentent, en section transversale des profils à courbure variable, comme les joints 12, 13, 14 des figures 1 et 2. Les figures 6A et 68 schématisent ces déformations, pour un joint qui a, grossièrement, la forme du joint 12, c'est-à-dire en plan, trois côtés rectilignes à angles droits, et un quatrième côté curviligne, les raccordements entre côtés s'effectuant par des arrondis à faible rayon. Ces déformations sont susceptibles de survenir lorsque le passage intérieur du joint tubulaire se trouve en dépression par rapport à l'extérieur. On rappelle que cette situation peut être due à des causes statiques (présence d'une colonne d'eau débouchant à l'atmoshpère en dessous du joint) ou à des causes dynamiques (vitesse de passage de l'eau dans le joint supérieure à la vitesse de débouché du même courant d'eau à l'atmosphère). Comme on le voit figure 68, les faces de joint qui présentent un rayon de courbure, dans le plan d'une section droite, très grand, se trouvent avalées par la dépression intérieure. La représentation de la figure 6B, est schématique, et est instable, comme celle de la figure 5B. En effet l'orientation des forces de pression, qui commande la déformation, se trouve modifiée par les déformations dans le sens qui accentue Ia déformation. Alors que la partie convexe à rayon de courbure faible résiste à la dépression comme voûte, les parties droites deviennent concaves et s'avalent an se retournant. Dans l'absolu, pour des joints parfaitement souples, tout écart à la circularité parfaite est susceptible d'induire un avalement du joint en dépression. Dans la pratique, on peut admettre que pour les zones du joint dont le centre de courbure de la périphérie d'une section droite se trouve à l'intérieur de cette périphérie, les risques d'avalement peuvent être négligés, ce qui signifie qu'on doit les envisager dans le cas contraire. Quoi qu'il en soit, d'ailleurs, ce risque disparaît par application de la présente invention. Les considérations qui précèdent viennent montrer que la présente invention ne saurait être limitée aux exemples décrits, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution ou d'application. REVENDICATIONS 1. Garniture pour robinetterie (1), à intercaler entre deux pièces (2, 3) présentant des canaux (26, 27, 36, 37) qui doivent se relier de façon étanche, du genre comportant un support (20) avec deux faces (lla, llb) généralement parallèles pour l'appui respectif des deux pièces (2, 3) et présentant au moins une ouverture (16) de communication, en correspondance avec les canaux, délimitée par une surface latérale (16a) entre les deux faces, et, en association avec le support (11), un joint tubulaire (12) -qui s'inscrit dans l'ouverture (16) pour porter respectivement sur les deux pièces (2, 3), et dont l'épaisseur prise normalement à la surface latérale de l'ouverture est de plusieurs fois inférieure à celle du support entre ses faces, caractérisée en ce que le joint (12) est solidarisé avec le support (11) au moins suivant la totalité de la surface latérale (16a) de l ouverture (16). 2. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint (12) est solidarisé avec le support par collage. 3. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint (12) est formé en place Dar surmoulage, le support (11) ayant été rendu adhérent par une opération classique au préalable. 4. Garniture selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le support (11) comporte une pluralité d'ouvertures (16, 17, 18) occupant, dans un plan parallèle au plan des faces du support, ensemble au moins un tiers de la surface totale du support. 5. Garniture selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la courbe, qui forme périphérie de l'ouverture (16) dans un plan parallèle aux faces du support, présente localement au moins un centre de courbure situé à l'extérieur de -cette périphérie.