Brevet FR2592454A1 — publié le 19870703

Robinet permettant le réglage du débit de deux fluides et de la proportion de leur mélange, en particulier pour chalumeau de soudage et de coupage L'invention porte sur un robinet permettant le réglage du débit de deux fluides et de la proportion de leur mélange, en particulier pour chalumeau de soudage et de coupage. L invention s applique à toutes les techniques nécessitant le du débit de deux fluides liquides ou gazeux et la proportion de leur mélange, y compris par exemple la robinetterie des appils sanitaires débitant un mélange d' eau chaude et d' eau froide dont il faut régler le débit et la proportion. Toutefois, c' est dans la technique des chalumeaux de soudage et de coupage que 1' invention a reçu sa première application pratique et dans cette technique la proportion du gaz combustible et dugaz comburant est usuellement dénomme "richesse" du mélange. Dans la suite de cet expose c' est donc le terme "richesse" qui sera utilisé en lieu et place du terme "proportion du mélange", sans que il puisse e résulter quelque limitation que ce soit quant à la porte de 1' invention. L invention porte donc sur un robinet permettant le réglage du débit de deux fluides et de la richesse de leur mélange, en particulier pour chalumeau de soudage, formé d'un corps pourvu pour chaque fluide, entre une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie, d' un circuit comprenant un clapet de réglage de son débit, le positionnement de ces deux clapets étant commandé par une manette de monocommande et par une manette de richesse. Pour régler, après leur mélange, le débit global et la richesse de deux fluides, la première solution qui vient à l'esprit consiste à utiliser un robinet pour chaque fluide, le réglage de la richesse se faisant par utilisation de l'un d'entre eux. Qu'il s'agisse de fluides hydrauliques ou de gaz, cette conception est onéreuse et peu efficace en particulier du fait quelle exige un nouveau réglage de la richesse à chaque utilisation. On a donc conçu des appareils dans lesquels un seul robinet règle simultanment le débit des deux fluides, tandis que l'autre robinet affine le débit de l'un d'entre eux. Ainsi, le réglage du débit global du mélange des deux fluides se fait par utilisation du premier robinet, après quoi le réglage de la richesse se fait par utilisation du second. Cette conception amène un progrès puisque le réglage de la richesse ne se perd pas à chaque utilisation, le second robinet n'étant donc à manoeuvrer que si l'utilisateur désire modifier la richesse. Dans un stade ultérieur, on a conçu des appareils dans lesquels ces deux robinets, au lieu d' être indépendants l'un de l'autre, sont groupés dans un même corps de robinet. Toutefois, ces appareils à deux manettes permettant par l'une le réglage du débit et par autre le réglage de la richesse n'ont pas connu le succès commercial que l'on pouvait attendre. Ils se sont en effet révélés extrêmement complexes et donc onéreux et peu fiables, la multiplicité des pièces entraînant également des fuites au détriment de la sécurité et de l'efficacité. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et pour ce faire, un robinet conforme à l'invention se caractérise essentiellement en ce que les deux clapets sont positionnes, pour le réglage du débit, par la translation de deux noyaux entraînés simultanément et en synchronisme par la manette de monocommande à 1' intérieur de deux chambres étanches symétriques faisant partie du circuit de chaque fluide, des moyens de réglage de la richesse étant en outre prévus pour assurer le déplacement de 1' un des noyaux seulement par la manette de richesse. Il apparaît immédiatement qu'un tel robinet est d'un prix de revient extrêmement bas, car un même noyau assure successivement le réglage du débit et de la richesse selon qu' il est commandé par la manette de monocommande ou par la manette de richesse. En outre, les risques de fuites sont pratiquement réduits à néant et la fiabilité est grandement améliorée puisque les chambres contenant les organes de réglage constituent aussi 1' un des éléments des circuits. Selon un mode de réalisation de 1' invention auquel il semble qu' il y a lieu de donner la préférence, les moyens de réglage du débit sont contitués par une vis solidaire de la manette de monocommande en prise par deux filetages à pas inversés avec les deux noyaux calés en rotation, vis qui traverse les deux chambres et la cloison qui les sépare, tandis que pour le réglage de la richesse, 1' un des noyaux est constitué par une douille interne entraînée par la manette de monocommande et par une jupe externe positionnée grace à une butée réglable par la manette de richesse, butée qui coopère avec un ressort interposé entre la douille et la jupe. Cette disposition présente 1 intéret majeur que la manette de monocommande peut être solidaire de la vis et calée en translation, ce qui simplifie encore la fabrication et le montage du robinet. En outre, le même noyau composé seulement de deux pièces assure à la fois, pour 1' un des fluides, les deux réglages de débit et de richesse. Avantageusement, la butée réglable est un manchon interne de la molette de richesse mobile en translation par vissage. Cette construction très attrayante par sa simplicité peut ke mise en oeuvre si 1' on ne redoute pas que 1' utilisateur soit perturbé par une manette de richesse qui se déplace en translation lorsqu' elle est manoeuvrée en rotation: Si une telle réaction est à craindre, selon une variante, la butée réglable peut être réalisée sous forme d' un chapeau qui se visse sur la douille interne et dont la rotation est assurée par la molette de richesse, laquelle est alors calée en tranlation. En ce qui concerne maintenant les clapets, ils peuvent eAtre constitués par les parois extérieures des noyaux prévus de section décroissante, parois extérieures qui coopèrent soit avec les parois latérales des chambres qui les contiennent, soit avec des joints toriques logés dans ces parois latérales. On utilise ainsi directement les deux noyaux eus-memes pour constituer 1' un des éléments des clapets au bénéfice d' une simplicité encore accrue. Si la première solution demande un usinage soigné des parois latérales des chambres, ce qui ne pose d' ailleurs pas de problème majeur puisque ces parois, comme les parois extérieures des noyaux sont de préférence réalisées coniques, par contre la seconde solution évite cet usinage et n' exige que la mise en place correcte de deux joints toriques. Selon encore un autre mode de mise en oeuvre de 1' invention, les clapets sont des clapets à billes logés dans les parois latérales des chambres au niveau des tubulures d'entrée, dont les billes coopèrent à l'encontre d'un ressort avec les parois extérieures des noyaux prévus de section décroissante, un joint élastique étant alors avantageusement interposé entre chaque clapet à bille et la tubulure d' entrée correspondante. L' utilisation de clapets à billes peut présenter, pour certains fluides et certaines usages, 1' avantage qu' ils comportent des sièges de plus petite taille au bénéfice de 1' étanchéité, de la progessivité et de la sensibilité et 1' on voit que 1' invention permet de monter de tels clapets sans aucune pièce supplémentaire, puisque les billes sont directement commandées par les noyaux. Les deux joints élastiques ont pour objet de compenser tous retard ou avance à la fermeture de 1' un des clapets par rapport à 1' autre provenant du réglage de la richesse. L' invention vise également un chalumeau de soudage formé d'un robinet tel que spécifié ci-dessus dispose dans un corps alimenté par deux tubulures entrée en comburant et en combustible, qui à son tour, par deux tubulures de sortie alimente une lance de soudage Un certain nombre de modes de réalisation de linvention sont maintenant décrits à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels -la figure 1 est une vue schématique à échelle réduite un chalumeau conforme à l'invention; -la figure 2 est une coupe longitudinale du robinet de ce ( chalumeau;; -les figures 3, 4 et 5 sont des coupes longitudinales semblables montrant diverses positions de réglage du robinet -les figures 6 et 7 sont. des coupes longitudinales de deux autres robinets conformes à 1' invention; et -les figures 8 et 9 représentent, toujours en coupe longitudinale, deux autres positions de réglage du robinet selon la figure 7. Le chalumeau représenté en figure 1 est essentiellement constitué d'un manche M, d'un robinet R, d'une gâchette G avec son levier V, d'une lance L et d'un embout E. On sait que de tels chalumeaux sont. alimentés à partir de prises P 1 et. P2 en combustible et en-comburant provenant par des tuyauteries T 1 et T2 de réserves qui sont en général des bouteilles de gaz, le gaz comburant arrivant en P 1 pouvant être de l'oxv,gène, tandis que le gaz combustible arrivant en P2 est le plus souvent de l'acétylène; Les deux gaz circulent à travers le chalumeau selon deux circuits distincts, pour se rejoindre à l'extrémité de l'embout et former la flamme de soudage Pendant la traversée du robinet, les deux gaz sont soumis à un réglage de débit grâce å une manette de monocommande M2 qui règle simultanément le débit des deux gaz et à un réglage de richesse grâce à une manette de richesse M 1 qui règle uniquement le débit de l'oxygène. La figure 2 représente à plus grande échelle, en coupe longitudinale, le corps R du robinet et l'extrémité du manche M qui entoure le corps et comporte une protubérance P. Dans sa partie centrale, le corps R du robinet est pourvu de deux chambres de révolution C 1 et C2 symétriques à parois latérales L1 et L2 légèrement coniques dans lesquelles débouchent les tubulures d'entrée 1 et 2 et les tubulures de sortie 3, 4 de 1' oxygène et de l'acétylène. Plus présisément, les tubulures d' entrée 1 de 1' oxygène et 2 de 1' acétylène débouchent au voisinage de la cloison centrale 5 qui sépare les deux chambres tandis que les tubulures de sortie 3 de 1' oxygène et 4 de l'acétylène sont situées dans la partie opposée des chambres au delà de leurs parois coniques L 1 et L2. La cloison centrale 5 est traversée avec interposition d' un joint d' étanchéité 6 par une vis 7 pourvue dans les deux chambres C 1 et C2 de filets à pas contraires, vis solidaire par son extrémité carrée ô de la manette de monocommande M2. Cette dernière est calée en translation par une gorge périphérique 9 située en bout de sa jupe extérieure 10 et qui coopère avec un voile 1 1 disposé à 1' intérieur de la protubérance P du manche M. Les deux filets à pas contraires de la vis 7 sont en prise avec des filets intérieurs de deux noyaux symétriques N1 et N2 situés dans les chambres C 1 et C2, noyaux dont les parois extérieures comprennent chacune une partie cylindrique recevant un joint d' étanchéité 12, 13 suivie d' une partie conique E 1, E2 de même conicité que les parois L 1 et L2 des chambres. Quelques aiguilles dont deux 14 et 15 sont représentées au dessin fichées dans la cloison transversale 5 assurent le calage en rotation des noyaux N 1 et N2 dans lesquels elles pénètrent grâce à des canaux 16 et 17 autorisant leur translation. L' étanchéité des deux chambres C 1 et C2 est complétée par deux joints toriques lô et 19 placés dans des gorges de la vis 7, qui coopèrent avec les parois latérales de deux logements axiaux 20 et 21 des noyaux N 1 et N2. Pour assurer le réglage de la richesse, le noyau N 1 n' est pas, comme le noyau N2, une pièce monobloc. II se compose d' une douille interne 22, qui porte le filet en prise avec le filet de la vis 7 et le logement 20, et d' une jupe externe 23 qui porte le joint d' étanchéité 12 et la paroi extérieure conique E 1. Entre la douille interne 22 et la jupe externe 23 est interposé un ressort 24 retenu par des décrochements de 1' une et de 1' autre, ressort qui repousse la jupe externe 23 à 1' encontre d' une butée 25 constituée par un chapeau vissé sur la tête 26 de la douille interne 22. Le noyau N 1, du fait qu' il est composé de deux pièces mobiles 1' une par rapport à 1 autre nécessite la présence d' un joint d étanchéité supplémentaire 27 placé dans une gorge de la douille interne 22 et s' appuyant contre la paroi cylindrique intérieure de la jupe externe 23. Le chapeau 25 est commandé par la manette de richesse M 1 grâce par exemple à une configuration extérieure polygonale ou simplement carrée qui assure sa solidarisation en rotation avec une ouverture de même configuration 26 prévue au centre de la manette tout en autorisant sa translation. La manette M 1 enfin est pourvue d' une jupe extérieure 29 se terminant par une collerette 30 retenue entre le corps R du robinet et une butée circulaire 31 du manche M. Ce robinet fonctionne de la façon suivante: L' utilisateur qui désire procéder à une opération de soudage à 1' aide du chalumeau représenté en figure 1 trouve le robinet dans la position selon la figure 2, qui est la position de fermeture. Les deux clapets constitués par les parois externes El et E2 des noyaux N 1 et N2 et par les parois internes L 1 et L2 des chambres C1 et C2 sont fermés. Ainsi 1' oxygène arrivant par la tubulure 1 dans la chambre C 1 ne peut atteindre la tubulure 3 et il en va de même pour 1' acétylène arrivant par la tubulure 2 dans la chambre C2 qui ne peut atteindre la tubulure 4. L' utilisateur doit alors manoeuvrer la manette de monocommande M2 dans le sens de 1' ouverture grâce à quoi les deux noyaux calés en rotation par les aiguilles 14 et 15 se déplacent en translation en s' éloignant 1' un de 1' autre. Plus précisément, en ce qui concerne le noyau N N1, c' est 1' ensemble des pièces le constituant, à savoir la douille interne 22, la jupe externe 23 et le ressort 24, ainsi que la butée 25 qui se déplace puisque cette dernière est libre en translation par rapport à la manette de richesse M1. L'utilisateur peut ainsi atteindre la position d'ouverture maximale représentée en figure 3 pour l'oxygène et pour l'acétylène ou toute autre position intermédiaire selon le débit global des deux fluides qu'il souhaite. Comme on le voit sur la figure 3 le robinet représenté a été réglé lors d'une utilisation précédente à un régime de richesse moyen qui correspond, pour l'ouverture maximum, à une position de la butée 25 telle que sa face supérieure est au meAme niveau que la face supérieure de la manette de richesse M1. Si l'utilisateur souhaite modifier la richesse, il utilise la manette de richesse Ml pour déplacer par rotation la butée 25 soit vers la position de la figure 4 pour laquelle la butée est plus enfoncée soit vers la position de la figure 5 pour laquelle au contraire elle émerge de la manette de richesse M1. La douille interne 22 demeurant immobile, le ressort 24 se trouve ainsi soit comprimé soit détendu et la jupe externe 23 se déplace soit vers la position de fermeture comme représenté en figure 4 soit vers la position d'ouverture comme représente en figure 5. Comme le noyau N 2 est, resté fixe l'utilisateur a donc par simple rotation de la manette de richesse IvZ1 obtenu soit. une diminution soit une augmentation du débit d d'oxygène sans variation du débit d'acétylène. En fin de compte l'utilisateur dispose ainsi grâce à l'invention d'un chalumeau de soudage dont le robinet est d'une conception particulièrement simple et d'une maneuvre particulièrement aisèe. Le nombre. de pièces fixe's ou mobiles est. tr&num;:s faible. L'étanchéité est excellente et ne fait appel qu'à des joints classiques. Enfin le réglage du débit et de la richesse se fait de façon très progressive puisqu'il est obtenu par la coopération de surfaces coniques à faible conicité. Le robinet représenté en figure 6 ne diffère du précédent que par ses clapets pour lesquels il est fait usage de joint toriques et par sa butée qui est solidaire de la menatte de richesse. Les autres organes de ce robinet étant semblables à ceux du précédent ne seront pas décrtis. En premier lieu dans ce robinet les parois L'1 elL L'2 des deux chambres C1 et C2 sont cylindriques au lieu d'être coniques. Le parol L'1 porte face à la paroli conique El du noyau Nl un joint torique 32 logé dans une gorge adéquate. T-i la même manière Sa paroi L '2 de la chambre C2 porta au droit de la paroi conique E2 du noyau N2 un joint torique 33 semblable au précédent et logé comme lui dans une gorge adéquate. Ce sont ces joint toriques 32 et 33 qui constituent avec les parois coniques El et E2 les clapets assurant la fermeture et l'ouverture des circuits de l'oxygène et de l'acélytène et le réglage du débit ainsi que de la richesse. Cette disposition présente par rapport a la précédente le double avantage d'une plus grande simplicité d'usinage et d'une plus grande sécurité à la fermeture même lorsque les deux noyaux Ni et N2 ne s'ont pas parfaitement, symétriques puisque les joints toriques sont légèrement déformables. Par contre il est possible de considérer qu'elle offre une moins grande progressivité dans le réglage des débits puisque les surfaces coniques El et E2 ne coopèrent théoriquement avec les joints toriques 32 et 33 que le long de deux lignes circulaires. L'autre caractéristique constructive par laquelle le robinet selon la figure 6 differe du robint selon les figures précédentes est à voir dans la réalisation de la manette de richesse M1 et de la butée 25' qui forment une pièce unique. En effet cette butée 25 est située en bout d'un manchon interne 34 faisant partie de la manette de richesse M1 est qui est en prise par un filetage 3.5 avec une collerette 36 solidaire du corps R du robinet. Bien entendu la colerette destinée à- bloquer la manette de richesse Ml en translation est supprimée. Il est aisé de constater que cette construction est plus simple mais que par contre la manette de richesse M1 se déplace en translation lorsqu'elle est commandée en rotation, ce que certains utilisateurs peuvent ne pas apprécier. Bien entendu une telle manette de richesse solidaire de la. butee peut être utilisée quels que soient le clapets choisis et par exemple en particulier avec les clapets coniques des figures 2 à 5 ou les clapets à billes des figures 7 à 9. On se reportera d ailleurs maintenant a ces figures 7 à 9 qui montrent un robinet tout à fait semblable à celui de-s figures 2 à 5 dont ii ne diffère que par l'utilisation de clapets à bille. Les chambres C 1 et. C2 sont encore cylindriques tandis que les parois coniques E 1 et E2 des noyaux N 1 et N2 cooperent avec deux billes 37 et 3ô qu'elles appuient, à l'encontre de ressorts Si et 40 contre les sièges de deux clapets situés à l'extrémité de deux buses tubulaires 41 et 42 logées dans le corps R du robinet après deux joints élastiques 43 et 44. Les passages traversant le fond des buses 41 et 42 les joints élastiques 43 et 44 font communiquer les chambres il et C2 avec les prises P 1 et P2 des deux gaz. Il est bien entendu inutile d'expliquer en détail le fonctionnement de ces clapets à billes qui sont en eux-mêmes parfaitement classiques. Ils sont représentés à la figure 7 en position de fermeture, position pour laquelle les billes 37, 38 sont fortement appuyées sur leurs sièges par les deux noyaux N 1 et NZ et les ressorts 39, 40 sont comprimés. Au contraire la position selon la figure 6 est la position d'ouverture maximum pour laquelle les billes 37, 38 sont. dégagées de leurs sièges par les ressorts 39, 40. Cette position selon la figure 8 correspond par ailleurs à une richesse moyenne pour laquelle la butée 25 et la manette de richesse M 1 ont leurs faces supérieures dans le même plan. On a représenté au contraire à la figure 9 une position pour laquelle le débit d'oxygène a été diminué par descente de la butée 25 ,ce qui a conduit à rapprocher la bille 37 de son siège.Il est à noter que si l'utilisateur d'un tel robinet procède alors à sa fermeture, le joint élastique 43 pourra absorber la course plus grande de la bille 37 et permettre la fermeture du clapet d'acétylène. Inversement, si le débit d'oxygène a été augmenté par montée de la butée 25, la bille 37 peut atteindre sa position de fermeture par compression du joint élastique 44. De toute façon l utilisateur dispose grâce à ce robinet d'un chalumeau dont les moyens de réglage du débit et de la richesse font appel à des clapets à billes dont on connait les qualités de précision et de longévité. REVENDICATIONS 1. Robinet permettant le réglage du débit de deux fluides et de la richesse de leur mélange, en particulier pour chalumeau de soudage, formé d'un corps (R) pourvu pour chaque fluide, entre une tubulure d'entrée (1, 2) et une tubulure de sortie (3, 4), d' un circuit comprenant un clapet de réglage de son débit, le positionnement de ces deux clapets étant commandé par une manette de monocommande (M2) et par une manette de richesse (M , caractérisé en ce que les deux clapets sont positionnés, pour le réglage du débit, par la translation de deux noyaux (N 1, N2) entrainés simultanément et en synchronisme par la manette de monocommande (M2) à 1' intérieur de deux chambres étanches symétriques(C 1, C2) faisant partie du circuit de chaque fluide, des moyens de réglage de la richesse étant en outre prévus pour assurer le déplacement de 1' un des noyaux (N1) seulement par la manette de richesse. 2. Robinet selon la revendication 1, caractérise en ce que les moyens de réglage du débit sont contitués par une vis (7) solidaire de la manette de monocommande (M2) en prise par deux filetages à pas inversés avec les deux noyaux (N1, N2) calés en rotation, vis qui traverse les deux chambres (C 1, C2) et la cloison (5) qui les sépare. 3. Robinet selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que pour le réglage de la richesse, 1' un des noyaux (N 1) est constitué par une douille interne (22) entraînée par la manette de monocommande (M2) et par une jupe externe (23) positionnée par une butée (25) réglable par la manette de richesse (Ml), butée qui coopère avec un ressort (24) interposé entre la douille (22) et la jupe (23). 4. Robinet selon la revendication 3, caractérisé en ce que la butée réglable est un manchon interne de la molette de richesse mobile en translation par vissage. 5. Robinet selon la revendication 3, caractérisé en ce que la butée réglable (25) est un chapeau qui se visse sur la douille interne (22) et dont la rotation est assurée par la molette de richesse (M 1). 6. Robinet selon 1' une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les clapets sont constitués par les parois extérieures (E 1, E2} des noyaux (N I, N2) prévus de section décroissante, parois extérieures (E 1, E2) qui coopèrent avec les parois latérales (L 1, L2) des chambres C1, C2) qui les contiennent. 7. Robinet selon 1' une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les clapets sont constitués par les parois extérieures (E 1, E2) des noyaux (N1,N2) prévus de section décroissante, parois extérieures (E1, E2) qui coopërent. avec des joints toriques (32, 33) logés dans les parois latérales (L'1, L'2) des chambres C1, C2) qui les contiennent. 8. Robinet selon 1' une des revendications là. 5, caracténsé en ce que les clapets sont des clapets à billes logés dans des parois latérales des chambres au niveau des tubulures d'entrée, dont les billes(37, 38) coopèrent à l'encontre d'un ressort (39, 40) avec les parois extérieures des noyaux (N1, N2) prévues de section décroissante. 9. Robinet selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un joint élastique (43, 44) est, interposé entre chaque clapet à bille et la tubulure d'entrée correspondante. 10 Chalumeau de soudage formé d'un robinet (R) disposé dans un corps alimenté par deux tubulures d'entrée en comburant et en combustible (1, 2), qui à son tour, par deux tubulures de sortie (3, 4) alimente une lance de soudage (L) caractérisé en ce que son robinet (R) est conforme à l'une des revendications 1 à 9.