Brevet FR2604767A1 — publié le 19880408

La présente invention concerne une vanne à disque de commande, en particulier pour le domaine sanitaire, comportant un corps avec un premier disque de commande fixe présentant au moins un orifice d'entrée pour le liquide à commander, un second disque de commande pouvant se déplacer linéairement par rapport au premier disque de commande et présentant au moins un orifice de réglage associé à l'orifice ou aux orifices d'entrée du disque fixe, ainsi qu'une tige de commande montée de manière pivotante par le biais d'un tourillon et présentant à son extrémité intérieure une tête d'entrainement venant s'insérer dans une ouverture d'entrainement prévue dans la face supérieure du disque de commande mobile. Une vanne à disque de commande de ce genre est connue suivant le brevet DE-OS 15 50 060. Dans ce cas, les surfaces opposées de la tête d'entrainement, parallèles à l'axe du tourillon, sont bombées afin de pouvoir rouler sur les surfaces correspondantes de l'ouverture d'entrainement du disque de commande mobile, lors du pivotement de la tige de commande.Cette disposition a pour conséquence qu'il n'existe qu'un contact linéaire entre la tête d'entrainement et l'ouverture d'entrainement, de sorte que les surfaces de contact par lesquelles sont transmises les forces nécessaires pour faire glisser et/ou tourner le disque de commande mobile sont extrêmement réduites. I1 en résulte une usure locale importante de la tête d'entrainement et/ou de l'ouverture d'entrainement; ladite usure se manifestant par un jeu désagréable après un certain temps de fonctionnement de la vanne. Un réglage précis de la vanne à disque de commande s'avère dès lors particulièrement difficile. Les tentatives pour réduire cet inconvénient, en augmentant les dimensions de la tête d'entrainement et de l'ouverture d'entrainement, ne peuvent, de par leur nature même, que fournir un résultat partiellement satisfaisant, étant donné que la géométrie de la vanne impose dans ce cas des limites bien particulières. L'objet de la présente invention est de fournir une vanne à disque de commande du type précité, conçue de manière à ce que la transmission des forces depuis la tête d'entrainement de la tige de commande vers l'ouverture d'entrainement du disque de commande mobile ait toujours lieu suivant une surface de contact importante. A cet effet, l'invention prévoit que la tête d'entrainement présente deux surfaces planes parallèles à l'axe du tourillon, lesquelles viennent se positionner par toute leur surface contre les surfaces planes parallèles de l'ouverture d'entrainement, de manière à ce que lesdites surfaces planes de la tête d'entrainement ou les surfaces planes de l'ouverture d'entrainement puissent pivoter suivant un axe parallèle à l'axe du tourillon. Dans la structure suivant la présente invention, les surfaces de la tête d'entraînement et de l'ouverture d'entrainement ne roulent plus linéairement l'une sur l'autre. Au contraire, elles restent en contact l'une avec l'autre par toute leur surface, de manière à ce qu'un mouvement de pivotement de la tige de commande provoque uniquement la pénétration plus importante ou moins importante de la tête d'entrainement dans l'ouverture d'entrainement. La possibilité de faire pivoter au moins deux des surfaces planes agissant l'une par rapport à l'autre entre la tête d'entraînement et l'ouverture d'entraînement, offre le degré de liberté requis dans le cas d'une tige de commande et d'un disque de commande mobile se déplaçant linéairement dans un plan. Dans le cas le plus simple, la tige de commande est reliée de façon articulée à la tête d'entrainement. A cet effet, il existe différentes variantes possibles La tige de commande peut, par exemple, présenter un alésage transversal à son extrémité intérieure, dans lequel vient s'insérer de manière tournante une partie cylindrique de la tête d'entraînement. Dans ce cas, la structure suivant laquelle la tête d'entrainement possède deux butées latérales pourvues chacune de deux surfaces planes venant s'insérer chacune dans une ouverture d'entraînement prévue dans la surface supérieure du disque de commande mobile, est particulièrement avantageuse. Les deux ouvertures d'entrainement se trouvent dès lors de part et d'autre de l'extrémité inférieure de la tige de commande. Une autre variante consiste à relier la tige de commande à la tête d'entraînement au moyen d'un ressort plat. Lorsque le ressort présente une double courbure, ses extrémités peuvent être particulièrement bien ancrées dans la tige de commande d'une part et dans la tête d'entrainement d'autre part. Le ressort peut présenter une fenêtre dans la zone de flexion, de manière à augmenter sa souplesse. Une autre connexion articulée consiste à fixer à l'extrémité intérieure de la tige de commande une tête d'entrainement en matière plastique présentant une partie de section plus étroite parallèle à l'axe du tourillon, faisant office d'articulation. Dans ce cas également, le mouvement de pivotement de la tête d'entrainement ne provoque pas un glissement des surfaces l'une sur l'autre. La partie de section plus étroite remplace le ressort de l'exemple de structure décrit ci-avant. Dans cette dernière structure, il est avantageux que la tête d'entraînement vienne s'emboiter exactement et élastiquement dans l'extrémité inférieure de la tige de commande. Dans une autre structure de la vanne suivant l'invention, le bord inférieur de la tige de commande présente la forme d'une surface cylindrique convexe, prévue de manière parallèle à l'axe du tourillon et venant s'insérer dans une surface cylindrique concave complémentaire prévue sur la tête d'entrainement. De manière analogue, d'autres structures de la vanne suivant la présente invention sont évidemment possibles, en modifiant de façon appropriée la position des éléments de connexion de la tête d'entrainement et de l'ouverture d'entraînement. Dans un autre type de structure, cité ici à titre d'exemple, l'ouverture d'entrainement est prévue dans une pièce de forme cylindrique insérée de manière tournante dans un alésage de la pièce d'entraînement, lequel est parallèle à l'axe du tourillon et est ouvert latéralement à la surface supérieure de la pièce d'entrainement. Dans ce type de structure, les surfaces planes de la tête d'entraînement peuvent dès lors être reliées de manière rigide à la tige de commande. Dans ce cas, le degré de liberté requis est fourni par les surfaces de l'ouverture d'entrainement prévue sur le disque de commande mobile. Des exemples de réalisation de la présente invention sont exposés de manière plus détaillée par la suite, par référence au dessin. I1 y est montré: Figure 1 : une vanne mélangeuse à disque de commande, vue en coupe suivant la ligne I-I à la figure 2; Figure 2 : une coupe suivant la ligne II-II à la figure 1; Figures 3 à 5 : des variantes de structures d'une connexion articulée entre la tige de commande et la tête d'entrainement; les figures partielles b représentant chaque fois une coupe suivant la ligne tracée à la figure partielle "a" correspondante; Figure 6 : un exemple de structure comportant une ouverture d'entraînement articulée du disque de commande mobile. La vanne mélangeuse à disque de commande représentée aux figures 1 et 2 comporte un corps 1 avec un fond 2 inséré de manière fixe, sur lequel repose un premier disque de commande fixe 3. Le fond 2 et le disque de commande fixe 3 présentent des orifices d'entrée 4 et 5 alignés pour l'eau froide et l'eau chaude (un seul des orifices étant représenté au dessin), ainsi que des orifices de sortie 6 et 7 alignés pour l'eau mélangée (se référer à la figure 2). Dans les orifices 4 et 6 du fond 2, il est inséré des joints 8 et 9 assurant un transfert correct de l'eau entre les orifices 5 et 7 du disque de commande fixe 3 et les surfaces de raccordement d'un corps d'appareil de robinetterie, non représenté au dessin, dans lequel est montée la vanne mélangeuse à disque de commande. Sur la face supérieure du disque de commande fixe 3 se trouve un second disque de commande, désigné dans son ensemble au moyen du repère 10, pouvant effectuer un mouvement de déplacement linéaire et de rotation suivant l'axe du corps. Ce disque est constitué d'un disque inférieur en céramique 11 et d'une pièce d'entrainement supérieure 12 en matière plastique. Le disque de céramique 11 et la pièce d'entraînement 12 définissent ensemble un canal de deviation 13 servant de chambre de réglage, par lequel l'eau arrivant par les orifices d'entrée 5 peut s'écouler vers l'orifice de sortie 7 du disque de commande fixe 3, en fonction de la position relative des deux disques de commande 3 et 10. La face supérieure de la pièce d'entrainement 12 se trouve contre la face inférieure d'une pièce de guidage 14, dont le col cylindrique 15 traverse un orifice prévu dans la partie supérieure du corps 1. L'ensemble de la pièce de guidage 14 peut tourner suivant l'axe du corps. Une tige de commande 16 traverse un orifice axial 17 de la pièce de guidage 14 et est fixée dans celle-ci au moyen d'un tourillon 18. Dans cette structure, la tige de commande 12 et la pièce de guidage 14 peuvent tourner suivant l'axe du corps et peuvent également pivoter suivant l'axe du tourillon 18. Le changement du type de mouvement de la tige de commande 12 de manière à ce que le disque de commande mobile 10 effectue un mouvement de rotation ou un déplacement linéaire est réalisé au moyen d'une connexion articulée, laquelle se trouve décrite de manière détaillée par la suite. L'extrémité inférieure de la tige de commande 16 est traversée par un alésage transversal 19, dont l'axe est parallèle à l'axe du tourillon 18. Dans l'alésage transversal 19, il est inséré de manière tournante la partie centrale cylindrique 21 d'une tête d'entraînement 20. Sur la tête d'entrainement 20, il est prévu d-eux butées latérales 22 avec chacune des surfaces planes 23 opposées. Celles-ci s'engagent dans deux ouvertures d'entrainement 24 formées entre quatre saillies 25 prévues sur la face supérieure de la pièce d'entrainement 12. Les quatre saillies 25 sont disposées de manière jumelée de part-et d'autre de la tige de commande 12. Chaque ouverture d'entrainement 24 est également pourvue de deux surfaces planes 26 parallèles à l'axe du tourillon 18, sur lesquelles viennent reposer les surfaces planes 23 de la tête d'entrainement 20.Pour plus de clarté, l'espace entre les surfaces planes 23 de la tête d'entrainement 20 et les surfaces planes 26 des ouvertures d'entraînement 24 a été représenté de manière exagérée à la figure 2. Lorsque la tige de commande 16 pivote suivant l'axe du tourillon 18, elle provoque un déplacement linéaire du disque de commande mobile 10, par l'intermédiaire de la connexion entre la tête d'entrainement 20 et les ouvertures d'entraînement 24 correspondantes. La tête d'entrainement 20 tourne dès lors au sein de l'alésage transversal 19 de la tige de commande 16, de sorte que les surfaces planes 23 de la tête d'entrainement 20 et les surfaces planes 26 des ouvertures d'entrainement 24 demeurent toujours parallèles et continuent à appuyer l'une contre l'autre, dans toutes les positions. Dans les figures 3 à 5, il est représenté des variantes de connexions articulées entre une tige de commande 116, 216 ou 316 et une tête d'entrainement 120, 220 ou 320. Dans tous les cas, la tête d'entrainement est pourvue de deux surfaces planes 123, 223 ou 323 opposées, parallèles à l'axe du tourillon, sur lequel se trouve montée la tige de commande 116, 216 ou 316 correspondante. Dans l'exemple de structure suivant la figure 3, la connexion entre la tige de commande 116 et la tête d'entrainement 120 est réalisée au moyen d'un ressort 130 à double courbure, dont les extrémités sont respectivement ancrées dans la tige de commande 116 et dans la tête d'entrainement 129. La partie du ressort 130 parallèle à l'axe de la tige de commande 116 est pourvue d'une fenêtre 131 en vue d'augmenter sa souplesse. Ce ressort peut être réalisé en acier ou en matière plastique. Dans l'exemple de structure suivant la figure 4, la tête d'entraînement 220 est réalisée en matière plastique élastique et est emboîtée sur l'extré- mité inférieure de la tige de commande. Une partie de section plus étroite 232, parallèle et au-dessus des surfaces 223, sert d'articulation élastique. Dans l'exemple de structure suivant la figure 5, le bord inférieur de la tige de commande 316, parallèle à l'axe du tourillon, est une surface cylindrique convexe 333. La tête d'entrainement 320 présente une surface cylindrique concave complémentaire 334, laquelle est emboitée sur la surface cylindrique convexe 333 de la tige de commande 316, soit en la glissant par le côté, soit en l'enfonçant directement vers le haut. Dans les exemples de structures décrits jusqu'à présent, par référence aux figures 1 à 5, les surfaces planes de la tête d'entrainement de la tige de commande pouvaient pivoter suivant un axe parallèle à l'axe du tourillon.Par contre, les surfaces planes de l'ouverture ou des ouvertures d'entrainement étaient rigides. Il est évident qu'une structure inverse est également possible. La figure 6 en donne un exemple. Dans ce cas, la tête d'entrainement 420 est réalisée d'une pièce rigide avec la tige de commande 416 et a la forme d'un rétrécissement (section plus étroite) comportant les deux surfaces planes parallèles 423. L'ouverture d'entrainement 424, avec ses surfaces planes 426, se trouve dans une pièce cylindrique 440. Celle-ci se trouve insérée de manière tournante dans un alésage 441 de la pièce d'entrainement 412, lequel est parallèle à l'axe du tourillon et s'ouvre latéralement vers le haut, de manière à ce que la tête d'entrainement 420 de la tige de commande 412 puisse être insérée par le haut dans l'ouverture d'entrainement 424. Les exemples de structures décrits ci-avant concernaient des vannes mélangeuses au sein desquelles le disque de commande mobile effectue un mouvement combiné de déplacement linéaire et de rotation. Les mêmes principes constructifs peuvent toutefois être également appliqués aux vannes au sein desquelles le disque de commande mobile effectue uniquement un mouvement de déplacement linéaire, la tige de commande ne pouvant que pivoter et non pas également tourner dans le corps, ou encore aux vannes au sein desquelles le disque de commande effectue uniquement un mouvement de rotation, la tige de commande ne pouvant que tourner dans le corps et non pas également pivoter suivant un axe perpendiculaire à l'axe du corps. REVENDICATIONS 1. Vanne à disque de commande, en particulier pour le domaine sanitaire, comportant un corps avec un premier disque de commande fixe présentant au moins un orifice d'entrée pour le liquide à commander, un second disque de commande pouvant se déplacer linéairement par rapport au premier disque de commande et présentant au moins un orifice de réglage associé à l'orifice ou aux orifices d'entrée du disque fixe, ainsi qu'une tige de commande montée de manière pivotante par le biais d'un tourillon et présentant à son extrémité intérieure une tête d'entraînement venant s'insérer dans une ouverture d'entrainement prévue dans la face supérieure du disque de commande mobile, caractérisée en ce que la tête d'entrainement (20; 120; 220; 320; 420) de la tige de commande (16; 116; 216; 316; 416) présente deux surfaces planes (23; 123; 223; 323; 423) parallèles à l'axe du tourillon (18), lesquelles viennent se positionner par toute leur surface contre des surfaces planes parallèles (26; 126; 226; 326; 426) de l'ouverture d'entrainement (24; 124, 224; 324; 424), de manière à ce que les surfaces planes (23; 123; 223; 323; 423) de la tête d'entrainement (20; 120; 220; 320; 420) ou les surfaces planes (26; 126; 226; 326; 426) de l'ouverture d'entrainement (24; 124; 224; 324; 424) puissent pivoter suivant un axe parallèle à l'axe du tourillon (18). 2. Vanne à disque de commande suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la tige de commande (16; 116; 216; 316) est reliée de façon articulée à la tête d'entrainement (20; 120; 220; 320). 3. Vanne à disque de commande suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la tige de commande (16) présente un alésage transversal (19) à son extrémité intérieure, dans lequel vient s'insérer de manière tournante une partie cylindrique (21) de la tête d'entrainement (20). 4. Vanne à disque de commande suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la tête d'entrainement (20) possède deux butées latérales (22) pourvues chacune de deux surfaces planes (23) venant s'insérer chacune dans une ouverture d'entrainement (24) prévue dans la surface supérieure du disque de commande mobile (10). 5. Vanne disque de commande suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la tige de commande (116) est reliée à la tête d'entrainement (120) au moyen d'un ressort plat (130). 6. Vanne à disque de commande suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le ressort (130) présente une double courbure. 7. Vanne à disque de commande suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le ressort (130) présente une fenêtre (131) dans la zone de flexion. 8. Vanne à disque de commande suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la tête d'entraînement (220) est une pièce en matière plastique élastique fixée à l'extrémité intérieure de la tige de commande (216) et présentant une partie de section plus étroite (232) parallèle à l'axe du tourillon (18), faisant office d'articulation. 9. Vanne à disque de commande suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la tête d'entraînement (220) s'emboite exactement et élastiquement dans l'extrémité inférieure de la tige de commande (216). 10. Vanne à disque de commande suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le bord inférieur de la tige de commande (316) présente la forme d'une surface cylindrique convexe (333), prévue de manière parallèle à l'axe du tourillon (18) et venant s'insérer dans une surface cylindrique concave complémentaire (334) prévue sur la tête d'entraînement (320). 11. Vanne à disque de commande suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture d'entrainement (424) est prévue dans une pièce (440) de forme cylindrique insérée de manière tournante dans un alésage (441) de la pièce d'entraînement (412), lequel est parallèle à l'axe du tourillon.(18) et est ouvert latéralement à la surface supérieure de la pièce d'entrainement (412).