Brevet FR2610074A1 — publié le 19880729

La présente invention se rapporte de façon générale aux robinets et concerne, plus particulièrement, un robinet mitigeur d'eau chaude et froide du type à disques céramiques. Une des plus importantes caractéristiques que doit présenter une installation sanitaire est d'avoir un fonctionnement silencieux. Le bruit et les vibrations de ces installations constituent un grave inconvénient ; le phénomène est d'importance capitale, en particulier, pour les constructions modernes en béton ou avec une ossature en fer, étant donné que la sonorité de tels matériaux est très élevée. Des dispositifs de cette catégorie et qui développent, en particulier, un très grand bruit, sont les robinets d'eau et la cause du bruit qui s'y produit est la grande vitesse de l'eau qui les traverse. Moins ouvert est le robinet, c'est-à-dire plus étranglée est la section d'écoulement de l'eau, qui le traverse, et plus grande est l'intensité du bruit. Si les robinets n'ont pas un profil intérieur hydrodynamique, c'est-à-dire un profil sans saillies ou de brusques déviations et s'ils sont de section intérieure insuffisante par rapport au débit et à la pression amont de l'eau, la vitesse de l'eau, lors de son passage,atteint des valeurs allant jusqu'à 50 m/s et plus, au-delà de la vitesse critique. Quand la vitesse critique a été atteinte, ou, ce qui est pire, dépassée, l'écoulement de l'eau prend une forme turbulente qui est la cause du bruit. Pour que l'écoulement d'eau ne donne pas lieu au bruit, on doit satisfaire en même temps aux trois conditions suivantes : 1) V 2) V = Q : F où : r = plus petite section intérieure du robinet ; V = vitesse de l'eau dans ladite section V = vitesse critique de l'eau c H = perte de charge Q = débit ; K = un coefficient qui dépend de la forme de la section et d'autres caractéristiques constructives du robinet. Dans la pratique, les valeurs de H et de Q sont connues, tandis que celles de F, V et K dépendent de la construction spéciale du robinet. Etant donné que, dans les installations actuelles, la pression amont du robinet est très grande, les égalités 2 et 3 sont satisfaites mais non l'inégalité 1. Les moyens pratiques pour obtenir que même la condition 1 soit satisfaite consistent a) à réduire la pression du réseau de distribution de l'eau; et b) à partager le jet d'eau de nombreux filets pour chacun desquels la vitesse de l'eau soit inférieure à la vites se critique. Dans le cas particulier des robinets mitigeurs à monocommande du type à disques céramiques, la source de bruit se trouve en correspondance avec les arêtes des ouvertures prévues dans ces disques. La présente invention a pour but de fournir un atténuateur de bruit destiné à être appliqué, en particulier, aux robinets mitigeurs à monocommande, du type à disques céramiques, n'ayant pas un profil intérieur hydrodynamique et avec lequel on peut obtenir une élimination, ou au moins, une réduction sensible du bruit. Le but est atteint, selon l'invention, par un atténuateur de bruit pour robinets, et en particulier pour robinets mitigeurs d'eau à monocommande du type à disques céramiques, caractérisé en ce qu'il est formé par une pièce rapportée comportant une série d'éléments diviseurs du courant d'eau, qui s'étendent de façon sensiblement parallèle au sens d'écoulement de l'eau et sont destinés à rendre laminaire l'écoulement turbulent qui a lieu dans le corps du robinet, ladite pièce rapportée étant insérée dans l'un des disques céramiques destinés à régler le débit d'eau du robinet mitigeur. Avantageusement, la pièce rapportée est formée par une partie sensiblement annulaire et les éléments diviseurs du courant d'eau s'étendent pour une certaine longueur radialement vers l'intérieur de ladite partie annulaire,parallèlement entre eux. Préférablement, la pièce annulaire est pourvue d'une paroi légèrement divergente dans la direction d'écoulement de l'eau, pour en augmenter la section de passage, et contribuer ainsi à réduire la vitesse de l'eau. Selon une caractéristique de l'invention, les éléments diviseurs du jet d'eau sont formés par des ailettes venues d'une pièce avec la partie annulaire. La pièce rapportée est favorablement en un matériau métallique. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : Fig.1 est une vue en plan en dessus de l'atténuateur de bruit selon l'invention ; Fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant le grand axe du dessin constituant la Fig. 1. Fig. 3 est une vue en plan de dessous ; Fig. 4 est une vue en coupe diamétrale à travers le robinet mitigeur à disques céramiques, qui n'est montré que partiellement ; Fig. 5 est une coupe de la cartouche faisant partie du robinet mitigeur, vue à 9fil0 par rapport à celle de la Fig. 4 ; et Figs. 6A à 6D montrent schématiquement la manière dont fonctionne l'atténuateur de bruits objet de l'invention. En se référant maintenant aux dessins, l'atténuateur de bruit selon l'invention est montré appliqué à un robinet mitigeur à monocommande d'eau chaude et froide du type à disques céramiques, dont l'un est fixe et pourvu de deux ouvertures pour le passage de l'eau chaude et de l'eau froide, respectivement, et l'autre mobile par glissement sur le disque fixe et pourvu d'une ouverture qui, en coopérant avec les deux ouvertures du disque fixe, va déterminer le degré de mélange désiré de l'eau à sa sortie du mitigeur. En se référant, en particulier, aux Figs. 1 et 3, on y peut voir que l'atténuateur de bruit selon l'invention est formé par une pièce rapportée de forme sensiblement annulaire, désignée de façon générale par 1, présentant une forme tronconique, comme on peut le voir en Fig. 2, et ayant un bord supérieur 2, un bord inférieur 3, une surface latérale externe 4 et une surface latérale interne 5, qui sont inclinées par rapport à l'axe de la pièce rapportée. De la surface latérale interne 5 de la pièce rapportée 1 font saillie plusieurs ailettes 6 qui s'étendent chacune sensiblement dans une direction radiale vers l'intérieur de la pièce 1 et qui sont écartées entre elles de manière à former un espace S de largeur prédéterminée. En Fig. 4 on a montré le robinet mitigeur à monocommande en coupe diamétrale. Le robinet comporte un bec d'écoulement 10 en communication avec une chambre intérieure 11 contenant la cartouche 12 qui renferme les parties principales du robinet mitigeur. Cette cartouche 12 comporte, d'une part, le disque fixe 13, pourvu de l'ouverture 14 pour l'eau froide et de l'ouverture 15 pour l'eau chaude, lesdites ouvertures communiquant avec les conduits respectifs d'alimentation F et C ; elle comporte, d'autre part, le disque mobile 16 pourvu de l'ouverture centrale 17 qui, selon sa position par rapport aux deux ouvertures 14 et 15, est destinée à déterminer le degré de mélange de l'eau à sa sortie de la bouche 18 de la cartouche 12. Le mouvement du disque mobile 16 par rapport au disque fixe 13 est obtenu au moyen de la tige 19 reliée au levier de commande 20 du robinet mitigeur.L'ouverture 17 du disque mobile 16 comporte une paroi inclinée vers l'intérieur à partir du haut vers le bas et destinée à l'insertion de la pièce rapportée 1 de forme tronconique représentée aux Figs. 1 à 3. Naturellement, la paroi de l'ouverture 17 pourrait même n'être pas inclinée et, dans ce cas, la pièce rapportée aurait nécessairement une forme qui épouserait celle de l'ouverture 17. La pièce rapportée 1 est pourvue d'ailettes 6 seulement sur une moitié de sa périphérie, parce que cette partie est celle destinée à coopérer avec les ouvertures 14 et 15 du disque fixe 13. Sur les Figs. 6A à 68 on a représenté schématiquement le disque fixe 13 avec l'ouverture 14 de l'eau froide et l'ouverture 15 de l'eau chaude qui communiquent respectivement avec les conduits F et C, ainsi que le disque mobile 16 avec l'ouverture centrale 17 dans laquelle la pièce rapportée 1 avec ses ailettes 6 est insérée. Dans la Fig. 6A le disque mobile 16 est montré dans sa position d'arrêt de l'écoulement d'eau, dans laquelle l'ouverture 17 ne communique ni avec l'ouverture 14 ni avec l'ouverture 15 du disque fixe 13. Le robinet mitigeur est donc en position fermée. Dans la Fig. 6B le disque mobile 16 est montré dans sa position de mélange dans laquelle l'ouverture 17 est en communication soit avec l'ouverture 14 soit avec l'ouverture 15 du disque fixe 13 et les ailettes 6 se trouvent soit dans le courant de l'eau froide soit dans celui de l'eau chaude. Partant les deux courants d'eau qui, dans le robinet, atteignent un régime turbulent par le fait de son profil non hydrodynamique, donnent lieu au bruit mais, en passant à travers les ailettes 6, se partagent en autant de filets qu'il existe d'espaces S entre les ailettes 6, lesdits filets ayant une vitesse inférieure à la vitesse critique qui est la caractéristique de l'écoule.ent laminaire, en éliminant ou réduisant le bruit au moins d'une façon remarquable. Dans la Fig. 6C l'ouverture 17 du disque mobile 16 est en communication seulement avec l'ouverture 15 de l'eau chaude, si bien que, du robinet, il ne sort que de l'eau chaude. Entre les ailettes 6 de la pièce rapportée 1 passe seulement le jet d'eau chaude qui se partage donc en autant de filets qu'il existe d'espaces S entre les ailettes 6, où la vitesse de l'eau est amenée au-dessous de la vitesse critique, de sorte qu'on a un régime d'écoulement laminaire qui élimine le bruit ou le réduit au moins d'une façon remarquable. Dans la Fig. 6D l'ouverture 17 du disque mobile 16 est en communication seulement avec l'ouverture 14 de l'eau froide si bien qu'il ne sort que de l'eau froide du robinet. Entre les ailettes 6 de la pièce rapportée 1 passe seulement le jet d'eau froide qui se partage donc en autant de filets qu'il y a d'espaces S entre les ailettes 6, où la vitesse de l'eau est amenée au-dessous de la vitesse critique de manière qu'on a un régime d'écoulement laminaire qui élimine le bruit ou, à tout le moins, le réduit d'une façon remarquable. En disposant la pièce rapportée annulaire 1, de forme sensiblement tronconique avec sa paroi latérale antérieure 4 divergente dans le sens d'écoulement de l'eau, on a un élargissement de la section qui cause une réduction ultérieure d e la vitesse du courant d'eau, ce qui contribue à amener la vitesse dudit courant au-dessous de la vitesse critique. On peut donc observer qu'en insérant la pièce rapportée annulaire 1 dans l'ouverture 17 du disque mobile 16 du robinet mitigeur à monocommande, même la première condition a été satisfaite, c'est-à-dire l'élimination, ou tout au moins la réduction remarquable du bruit du robinet lorsqu'il est ouvert. Des essais, effectués sur un robinet mitigeur à monocommande équipé de l'atténuateur de bruit selon l'invention, ont démontré que le bruit avait été réduit au-dessous de 20 dB, en obtenant un gain, par rapport aux robinets mit il geurs actuellement dans le commerce, d'environ 14-15 dB. L'atténuateur de bruit est préférablement fait en un matériau métallique, mais il pourrait même l'être en d'autres matériaux qui se comportent comme les matériaux métalliques. REVENDICATIONS 1. Atténuateur de bruit pour robinets, en particulier pour robinets mitigeurs d'eau à monocommande du type à disques céramiques dont l'un est fixe et l'autre mobile, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pièce rapportée (1) comportant une série d'éléments (6) diviseurs du courant d'eau, qui s'étendent de façon sensiblement parallèle au sens d'écoulement de l'eau et sont destinés à rendre laminaire l'écoulement turbulent qui a lieu dans le corps du robinet, ladite pièce rapportée étant insérée dans l'un des disques céramiques destinés à régler le débit d'eau du robinet. 2. Atténuateur de bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce rapportée (1) est formée par une partie sensiblement annulaire et les éléments (6) diviseurs du courant d'eau s'étendent sur une certaine longueur radialement vers l'intérieur de ladite partie annulaire, parallèlement entre eux. 3. Atténuateur de bruit selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie annulaire est pourvue d'une paroi (4) légèrement divergente dans la direction d'écoulement de l'eau, pour augmenter la section de passage, et contribuer ainsi à réduire la vitesse de l'eau. 4. Atténuateur de bruit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments diviseurs du jet d'eau sont formés par des ailettes radiales (6) obtenues d'une pièce avec la partie annulaire. 5. Atténuateur de bruit selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites ailettes (6) sont prévues seulement dans la section dans laquelle se fait le passage de l'eau. 6. Atténuateur de bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce rapportée est disposée dans l'ouverture pour le passage de l'eau prévue dans le disque mobile (16). 7. Atténuateur de bruit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce rapportée (1) est en métal.