Brevet FR2636117A1 — publié le 19900309

-1- 2636117 La présente invention concerne un robinet actionné électriquement destiné à commander un milieu liquide, en particulier un robinet sanitaire, comportant: a) un corps présentant un conduit d'arrivée et un conduit de sortie; b) un obturateur agissant sur un siège d'obturateur situé dans la voie d'écoulement, entre le conduit d'arrivée et le conduit de sortie; c) un dispositif de commande de l'obturateur comportant un élément de matière expansible chauffé électriquement, lequel se trouve relié par adhérence à l'obturateur; d) un corps de refroidissement couplé thermiquement à l'élément de matière expansible. Dans le domaine des robinets actionnés électriquement, lesquels permettent de commander un milieu liquide, en particulier de l'eau, il est question d'électrovannes dans la plupart des cas. Leur emploi, en tout cas dans le domaine sanitaire, requiert d'ordinaire une commande dite pilote, laquelle nécessite la présence de petits orifices pilotes. Ces orifices de faibles dimensions ont tendance à s'entartrer, de sorte que l'ensemble des électrovannes est susceptible de ne plus être opérationnel après un certain temps. Il est par ailleurs difficile de maîtriser le comportement de réponse dynamique de telles électrovannes, de manière à éviter dans le domaine d'application sanitaire des coups de bélier dans le système de canalisations domestiques s'y trouvant raccordées. Un robinet actionné électriquement du type mentionné au début est décrit dans DE-OS 37 07 337. Dans ce cas, la force d'ouverture nécessaire pour déplacer l'obturateur est fournie par un élément de matière expansible, laquelle est chauffée électriquement. Lorsque la cire contenue dans l'élément de matière expansible est chauffée, un poussoir sort hors de l'élément de matière expansible et vient alors soulever directement ou indirectement l'obturateur de son siège. Lorsque le courant électrique est coupé, la chaleur subsistant dans la charge de cire de l'élément de matière expansible doit alors encore en être dissipée. Dans le robinet de structure connue, cette opération a lieu au moyen d'une plaque de refroidissement disposée de manière à réaliser un échange de chaleur avec l'air ambiant. Cependant, étant donné que l'air ambiant peut présenter des températures différentes et que l'effet refroidissant se trouve en outre influencé par des rapports d'écoulement incontrôlables de l'air ambiant, le comportement de réponse du robinet de structure connue et dès lors la caractéristique de fermeture de celui-ci sont substantiellement indéfinis après coupure du courant. L'objet de la présente invention est dès lors de développer un robinet actionné électriquement du type mentionné au début, de telle sorte -2- 2 2636117 qu'un comportement de réponse défini, en particulier au moment de la fermeture de celui-ci, soit assuré. A cet effet, la présente invention prévoit que: e) le corps de refroidissement se trouve disposé en aval du siège de l'obturateur, dans ou le long d'un conduit pouvant être parcouru par le milieu liquide. Dans le cas du robinet actionné électriquement de structure correspondant à la présente invention, l'élément de matière expansible n'est dès lors plus refroidi par l'air ambiant mais par le milieu liquide luimême. Celui-ci présente, en tout cas dans le domaine d'application prévu pour l'invention, une température pratiquement constante, de sorte que la différence de température entre le corps de refroidissement et le milieu liquide refroidissant l'élément de matière expansible n'est plus laissée au hasard. Etant donné que le corps de refroidissement se trouve disposé en aval du siège de l'obturateur, dans la voie d'écoulement du milieu liquide, seul le comportement de retour à l'état fermé, dès lors le comportement après coupure du courant, et dans une faible mesure le comportement de réponse lors de l'ouverture du robinet, peuvent être influencés par l'effet refroidissant. Ceci est en effet une caractéristique souhaitée en ce qui concerne l'exemple d'application considéré dans le cadre de la présente. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le corps de refroidissement se trouve disposé dans une voie d'écoulement secondaire du milieu liquide et la quantité de milieu liquide pénétrant dans celle-ci peut être définie au moyen d'une soupape de réglage. Lorsqu'une quantité relativement importante de milieu liquide est admise dans la voie d'écoulement secondaire, l'effet refroidissant sur le corps. de refroidissement et par conséquent sur l'élément de matière expansible est alors conformément plus important. La chaleur subsistant dans la charge de cire, après coupure du courant électrique, se trouve ainsi dissipée assez rapidement, de sorte que la charge de cire peut se contracter tout aussi rapidement. L'obturateur est alors ramené rapidement dans sa position fermée. Par contre, lorsqu'une quantité relativement faible de milieu liquide est admise dans la voie d'écoulement secondaire, son effet refroidissant est relativement faible. Un temps relativement plus long est alors nécessairepour que l'élément de matière expansible se refroidisse complètement et que l'obturateur revienne dans sa position fermée. Le fait de modifier la position de la soupape de réglage permet dès lors de définir plus facilement la caractéristique de fermeture du robinet, de sorte que l'apparition de coups de bélier lors de la fermeture du robinet peut être évitée de manière adaptée aux réalités locales du système de canalisations domestiques. -3- 2636117 En ce qui concerne la voie d'écoulement secondaire, celle-ci peut être un conduit annulaire prévu dans le corps du robinet, leque] s'avère aisé à réaliser du point de vue géométrique et de la technique de fabrication. Dans ce cas, de nouveau pour des raisons géométriques, il est avantageux que l'élément de matière expansible soit logé dans une chambre sèche autour de laquelle le conduit annulaire se trouve disposé. Le corps de refroidissement peut présenter une surface augmentée par des cannelures et être couplé thermiquement à l'élément de matière expansible au moyen d'une tige. Un exemple de réalisation de l'invention est exposé de manière plus détaillée par la suite, par référence au dessin. L'unique figure montre une coupe schématique d'un robinet à eau actionné électriquement. Le robinet à eau représenté comporte un corps 1 présentant un conduit d'arrivée d'eau 2 et un conduit de sortie d'eau 3. L'extrémité intérieure du conduit d'arrivée d'eau 2 communique avec un conduit annulaire interne 5 par l'intermédiaire d'un orifice 4. A l'endroit o l'orifice 4 débouche dans le conduit d'arrivée d'eau 2 se trouve formé un siège d'obturateur 6 contre lequel vient se positionner un obturateur 7. L'obturateur 7 est pressé contre le siège 6 par un ressort de pression 7', de sorte que l'orifice 4 formant le passage entre le conduit d'arrivée d'eau 2 et le conduit annulaire 5 se trouve normalement fermé. L'eau parvenant dans le conduit annulaire 5 est divisée en deux écoulements par une soupape de réglage tournante 8. Dans toutes lespositions de rotation de la soupape de réglage 8, la majeure partie de l'eau s'écoule par un conduit interne 9 vers le conduit de sortie d'eau 3. Une deuxième partie de l'écoulement d'eau est dirigée par la soupape de réglage 8 dans le conduit annulaire 5 au moyen d'un évidement 10 et dépend étroitement de la position de rotation de la soupape de réglage 8. La raison d.'une telle structure sera encore expliquée par la suite. L'obturateur 7, lequel règle en définitive l'écoulement d'eau entre le conduit d'arrivée d'eau 2 et le conduit de sortie d'eau 3, est actionné par un élément de matière expansible 11 de structure fondamentalement connue, comme utilisé au sein des vannes thermostatiques du domaine sanitaire. Cet élément de matière expansible 11 est logé dans une chambre 12 prévue à l'intérieur du conduit annulaire 5. La chambre 12 est sèche et n'est dès lors pas parcourue par l'eau circulant dans le robinet. Le corps 13 de l'élément de matière expansible 11 renferme de manière connue une charge de cire 14 présentant un coefficient de dilatation thermique élevé, laquelle agit sur un piston 15. Le piston 15 est relié b l'obturateur 7 au moyen d'une tige 16 sortant axialement du corps 13 de l'élément de matière -4- 2636 1 1 7 expansible 11 et traversant de façon étanche la paroi 17 entre le conduit annulaire 5 et la chambre intérieure 12 du corps 1 du robinet. La paroi 17 est encore traversée de façon étanche par une autre tige 18 couplant thermiquement le corps 13 de l'élément de matière expansible 11 à un corps de refroidissement 19. Le corps de refroidissement 19, dont la surface se trouve augmentée par des cannelures 20, est soumis à l'action de l'eau affluant dans le conduit annulaire 5. Enfin, le corps 13 de l'élément de matière expansible 11 est entouré coaxialement par un enroulement électrique 21, dont les fils d'alimentation 22 sont amenés de manière appropriée vers l'extérieur, hors du corps 1 du robinet. Le mode de fonctionnement du robinet à eau décrit plus haut est le suivant: Normalement, lorsque l'enroulement 21 n'est pas sous tension, l'obturateur 7 se trouve collé contre le siège 6 sous l'effet du ressort 7'. Le passage de l'eau entre le conduit d'arrivée 2 et le conduit annulaire 5, et dès lors également vers le conduit de sortie 3, est obturé; le robinet est fermé. Afin d'ouvrir le robinet, l'enroulement 21 est mis sous tension. La chaleur s'y développant provoque une dilatation de la charge de cire 14 au sein de l'élément de matière expansible 11, de sorte que le piston 15 se trouve déplacé vers le bas. Ce déplacement est communiqué par l'intermédiaire de la tige 16 du piston 15 à l'obturateur 7, lequel se décolle du siège 6. L'eau peut à présent s'écouler depuis le conduit d'arrivée 2 dans le conduit annulaire 5 et parvenir dans le conduit de sortie 3 via le conduit interne 9 de la soupape de réglage 8. En fonction de la position de rotation de la soupape de réglage 8, une quantité déterminée d'eau s'écoule en outre dans le conduit annulaire 5 et agit dès lors sur le corps de refroidissement 19. Afin de refermer le robinet, il y a lieu de mettre hors tension l'enroulement 21. La charge de cire 14 au sein de l'élément de matière expansible 11 se refroidit, de sorte que le volume de celle-ci se réduit progressivement. Sous l'action du ressort de pression 7', l'obturateur 7 vient se positionner contre le siège 6 et le piston 15 se trouve simultanément déplacé vers le haut, par référence au dessin, au sein du corps 13 de l'élément de matière expansible 11. L'écoulement d'eau entre le conduit d'arrivée 2 et le conduit de sortie 3 se trouve alors empêché. Le retard suivant lequel l'obturateur 7 réagit à la coupure du courant électrique parcourant l'enroulement 21, dépend du refroidissement de l'élément de matière expansible 11. Le refroidissement de celui-ci est par contre fonction de la quantité d'eau s'écoulant dans le conduit annulaire 5 et influant sur le corps de refroidissement 19. Lorsqu'une fermeture rapide du robinet est souhaitée, après coupure du courant, la soupape de réglage 8 est tournée dans une position ou une partie relativement importante de l'écoulement d'eau pénètre dans le conduit annulaire 5. Cet écoulement d'eau relativement important refroidit alors assez fortement le corps de refroidissement 19, de sorte que la chaleur au sein de la charge de cire 14 de l'élément de matière expansible 11 se trouve rapidement dissipée après mise hors tension de l'enroulement 21. Dans cette position de rotation de la soupape de réglage 8, le retard de fermeture du robinet est par conséquent relativement faible. Inversement, lorsqu'un comportement de fermeture relativement lent du robinet est souhaité, la soupape de réglage 8 est amenée dans une position de rotation o une quantité d'eau peu importante est admise dans le conduit annulaire 5. Il en résulte que le corps de refroidissement 19 se trouve alors relativement peu refroidi. Après coupure du courant circulant dans l'enroulement 21, la chaleur au sein de la charge de cire 14 n'est dès lors dissipée que très lentement, de sorte que le temps de retour de l'obturateur 7 contre le siège 6 est relativement important. La position de rotation de la soupape de réglage 8 n'influence que très faiblement le comportement d'ouverture du robinet, étant donné qu'en début d'ouverture de celui-ci le conduit annulaire 5 n'est pas encore parcouru par l'eau. Les rapports d'ouverture sont précisément inverses aux rapports de fermeture: lors d'un refroidissement important du corps de refroidissement 19, par conséquent lorsque le conduit annulaire 5 est parcouru par une quantité d'eau relativement importante, le comportement de réponse du robinet est relativement lent alors que l'enroulement 21 se trouve sous tension, étant donné que l'équilibre thermique n'est atteint qu'ultérieurement, suite à l'importante dissipation de chaleur. Inversément, lorsque le conduit annulaire 5 est parcouru par une quantité d'eau relativement faible, le piston 15 de l'élément de matière expansible 11 réagit assez rapidement alors que l'enroulement 21 se trouve sous tension. Différentes caractéristiques de réponse du robinet décrit ci-avant peuvent dès lors être obtenues en modifiant la position de rotation de la soupape de réglage 8. Il est en particulier possible d'obtenir une fermeture progressive du robinet, de sorte que les coups de bélier peuvent être évités. -6- 2636117 REVENDICATIONS 1. Robinet actionné électriquement destiné à commander un milieu liquide, en particulier un robinet sanitaire, comportant: a) un corps présentant un conduit d'arrivée et un conduit de sortie; b) un obturateur agissant sur un siège d'obturateur situé dans la voie d'écoulement, entre le conduit d'arrivée et le conduit de sortie; c) un dispositif de commande de l'obturateur comportant un élément de matière expansible chauffé électriquement, lequel se trouve relié par adhérence à l'obturateur; d) un corps de refroidissement couplé thermiquement à l'élément de matière expansible, caractérisé en ce que le corps de refroidissement (19) se trouve disposé en aval du siège de l'obturateur (6), dans ou le long d'un conduit (5) pouvant être parcouru par le milieu liquide. 2. Robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de refroidissement (19) se trouve disposé dans une voie d'écoulement secondaire du milieu liquide et en ce que la quantité de milieu liquide pénétrant dans ladite voie d'écoulement secondaire peut être définie au moyen d'une soupape de réglage (8). 3. Robinet suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la voie d'écoulement secondaire du milieu liquide comprend un conduit annulaire (5) dans le corps (1) du robinet. 4. Robinet suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de matière expansible (11) est logé dans une chambre sèche (12) autour de laquelle le conduit annulaire (5) se trouve disposé. 5. Robinet suivant une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le corps de refroidissement (19) présente une surface augmentée par des cannelures (20). 6. Robinet suivant une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le corps de refroidissement (19) est couplé thermiquement à l'élément de matière expansible (11) au moyen d'une tige (18).