Brevet FR2712100A1 — publié le 19950512

Cette invention se rapporte principalement à des robinets qui mélangent eau chaude et eau froide. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à des robinets o la température de l'eau qui sort est sensiblement maintenue à une température prédéterminée, indépendamment des variations brutales des pressions d'alimentation en eau chaude et/ou froide. Plusieurs types de robinets mélangeurs thermostatiques qui régulent automatiquement la température de l'eau sont bien connus. On peut se reporter par exemple aux brevets U.S. n 4 760 953 et 148 976. Ces deux brevets divulguent un élément sensible à la température qui peut effectuer un déplacement axial d'un élément de robinet afin de réguler la proportion d'écoulement d'eau chaude et d'eau froide dans une chambre de mélange en réponse à des variations brutales de la température de l'eau délivrée et/ou de la pression de l'eau délivrée. Dans le cas du brevet 4 760 953, des chemises formant robinet sont utilisées afin d'améliorer les performances du robinet. Dans le brevet 5 148 976, un élément sensible à la température particulier est utilisé. L'utilisation de composants spéciaux ou additionnels augmente le coût d'un robinet, ainsi que les coûts d'entretien. Il existe une demande pour un robinet de mélange thermostatique amélioré qui peut être fabriqué avec moins de pièces et qui conserve une commande de température précise. Il existe également une demande pour un robinet thermostatique qui est très sensible. Selon un aspect, l'invention prévoit un dispositif de mélange de fluide destiné à commander la température de fluides chaud et froid, le dispositif comprenant un élément de corps ayant une chambre interne. Il y a au moins une entrée dans la chambre afin d'amener dans la chambre une alimentation en fluide chaud, une entrée dans la chambre afin d'amener dans la chambre une alimentation en fluide froid, et une sortie de la chambre destinée à recevoir de la chambre un mélange de fluides chaud et froid. Un élément à déplacement alternatif est positionné de façon opérationnelle dans la chambre et possède une partie s'étendant radialement depuis celui-ci dans les entrées de fluide chaud et froid. Un élément de dilatation thermique est relié à l'élément à déplacement alternatif, l'élément de dilatation thermique étant construit et disposé de façon à déplacer de manière alternative la partie de l'élément à déplacement alternatif dans les entrées de fluide chaud et froid en fonction de la température des fluides chaud et froid. Selon un aspect, les entrées destinées à délivrer les fluides chaud et froid sont procurées par un orifice commun qui est divisé par une partie de l'élément à déplacement alternatif. Selon encore un autre aspect, l'élément de corps est positionné dans un boîtier de cartouche de robinet extérieur qui retient des moyens de filtrage en amont des entrées d'élément de corps. Dans une autre forme préférée, il y a des moyens de commande de volume en aval de la sortie afin de réguler l'écoulement des fluides provenant du dispositif de mélange et des moyens de réglage reliés à l'élément de dilatation thermique afin de réguler une température d'équilibre. Selon un autre aspect, les moyens de commande et les moyens de réglage sont positionnés aux extrémités opposées de l'élément de corps. Selon encore un autre aspect, les moyens de commande et les moyens de réglage sont positionnés de manière concentrique à la même extrémité. Dans encore une autre forme préférée, une partie de l'élément à déplacement alternatif s'étend au-delà d'une paroi extérieure de l'élément de corps et bute également de façon étanche contre une surface intérieure d'un boîtier. Les buts de l'invention comprennent par conséquent: a. le fait de prévoir un dispositif de mélange du type ci-dessus qui est très sensible aux conditions de température; b. le fait de prévoir un dispositif de mélange du type ci-dessus qui peut facilement ajuster des différences de pression d'alimentation et de température d'alimentation en eau chaude et froide; c. le fait de prévoir un dispositif de mélange du type ci-dessus qui peut être fabriqué à partir de quelques pièces; d. le fait de prévoir un dispositif de mélange du type ci-dessus qui se présente sous la forme d'une cartouche, et est facilement remplacé tout en permettant un montage étanche à l'eau; et e. le fait de prévoir un dispositif de mélange du type ci-dessus dans lequel l'écoulement de fluide est commandé en sortie de robinet. Ces buts et avantages, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description suivante. Dans la description ci-dessous, les formes de réalisation préférées de l'invention sont décrites en se référant aux dessins annexés. La figure 1 est une vue de côté des parties principales du dispositif de mélange de cette invention; La figure 2 est une vue en coupe de la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne 3-3 de la figure 2; La figure 4 est une vue en coupe le long de la ligne 4-4 de la figure 2; La figure 5 est une vue similaire à la figure 2, montrant le dispositif de mélange dans un autre mode de fonctionnement; La figure 6 est une vue de détail agrandie le long de la ligne 6-6 de la figure 5; La figure 7 est une vue similaire à la figure 2, montrant encore un autre mode de fonctionnement; La figure 8 est une vue schématique illustrant le dispositif de mélange; La figure 9 est une vue en coupe d'un robinet destiné à être utilisé avec le dispositif de mélange; La figure 10 est une vue en perspective éclatée d'un robinet avec une deuxième forme de réalisation du dispositif de mélange. Si l'on se réfère aux figures 1 et 8, le dispositif de mélange de fluide désigné d'une manière générale par la référence 10 est représenté en liaison avec un élément réglage de température 13 et un appareil de commande d'écoulement 12. Le robinet 12 peut être n'importe quel robinet de commande d'écoulement standard. Les flèches de la figure 8 illustrent le passage de l'eau à travers le dispositif de mélange à cartouche depuis un tuyau d'eau chaude 14 et un tuyau d'eau froide 15 et en passant par le passage d'eau chaude 17 et le passage d'eau froide 18, ainsi que les entrées d'eau chaude et froide 19 et 20. De là, l'eau chaude et froide passe dans le dispositif de mélange à régulation de température 10 et sort par un passage 22 vers la commande d'écoulement 12 qui sert également de robinet d'arrêt. De la commande d'écoulement 12, l'eau s'écoule par l'intermédiaire d'un passage 24 vers un accessoire de bain 25 tel qu'une pomme de douche. Si l'on se réfère à la figure 2, le dispositif de mélange de fluide 10 possède une cartouche 26 constituée de deux composants principaux, un corps 27 et un boîtier 28. Ceux-ci sont reliés par les filets 30. Une cavité ou chambre 31 est prévue dans l'élément de corps 27 o est disposé un élément de dilatation thermique 32. Il comprend une cire expansible logée dans une cartouche en laiton 33 avec une section de diamètre agrandi 35 destinée à recevoir un élément de disque à déplacement alternatif 37. Des éléments de bras 40 s'étendent depuis l'élément de disque 37 pour un appui positif de la section de diamètre agrandi 35. Un ressort 42 est placé dans la cavité 31 et procure une force de rappel sur l'élément de disque 37 ainsi que l'élément de dilatation thermique 32 qui (au moyen d'une partie d'axe 43) est maintenu contre une tige de réglage 45. Une section filetée agrandie 46 permet (par rotation) un ajustement axial de la tige 45. Un joint est représenté en 44. Un collier 47 avec une butée 48 est relié à la tige 45 et agit en liaison avec une butée 50 ou l'élément de corps 26 afin de limiter la rotation. La butée 48 relie également le collier 47 à la tige 45. Une poignée 13 (figure 8) est placée sur une partie moletée 51. Le corps inférieur 53 est relié au boîtier 28 par des filets 55 et procure un passage central 57 et une sortie de fluide 58. Le corps inférieur 53 procure également un siège et un guide pour le ressort 42 et possède une paroi 59 qui se termine sous la partie de corps supérieur de l'élément de corps 27. Cet espacement procure un espace d'entrée commun 60 pour l'eau chaude et froide. Une section intermédiaire 64 du boîtier 28 espacée de celui-ci grâce à des parois de raccordement 68 et 71 est disposée radialement à l'extérieur de l'entrée 60. Ceci se voit mieux sur les figures 3 et 4. Un joint 62 est disposé entre la partie prolongée 37' du disque 37 et la section intermédiaire 64. Des filtres 70 et 69 sont placés dans les passages d'eau chaude et froide respectifs 19 et 20 du boîtier 28. Des joints 66 permettent un raccordement étanche au fluide à un élément de robinet qui l'entoure. Une caractéristique importante de cette invention est l'élément de disque à déplacement alternatif 37 avec la partie 37' qui s'étend dans et de préférence à travers une entrée commune 60 destinée à introduire de l'eau chaude et froide dans la cavité 31. Cette caractéristique apporte des avantages en mélangeant l'écoulement d'eau chaude et froide avant contact avec l'élément de dilatation thermique 32. Sa conception réduit également les forces d'inertie pour déplacer l'élément de disque 37 du fait qu'un seul joint 62 est nécessaire. Comme cela se voit sur la figure 2, la partie prolongée 37' peut fermer l'entrée commune 60 à l'écoulement d'eau froide tout en permettant l'entrée d'eau chaude dans la chambre 31 comme cela se voit grâce aux flèches 63. Tel peut être le cas lorsque l'alimentation en eau est en dessous des valeurs d'équilibre. Comme cela se voit sur la figure 5, l'inverse peut être obtenu lorsque la température de l'alimentation en eau chaude augmente ou lorsque la pression d'eau froide chute. L'eau froide est libre de s'écouler comme cela est indiqué par les flèches 65 dans la cavité 31 et de s'y mélanger avec l'eau chaude en passant par les passages 67 dans l'élément de disque 37 (voir spécialement la figure 3). Si l'on se réfère de nouveau à la figure 2, si la température de l'eau chaude augmente soudainement, ceci entraîne une dilatation de l'élément de dilatation thermique 32 et en particulier des sections 35 et 36. Ceci amène la partie prolongée 37' à se déplacer de la droite vers la gauche, ouvrant ainsi l'entrée commune 60 à davantage d'eau froide comme cela se voit sur la figure 5. Inversement, et en considérant la position de la partie prolongée 37' au niveau du côté gauche de l'entrée 60 comme cela est représenté sur la figure 5, si la température de l'eau froide diminue soudainement, ceci entraîne une contraction de l'élément de dilatation thermique 32 qui amène l'élément à déplacement alternatif à se déplacer vers la droite, ouvrant ainsi l'entrée commune à l'eau chaude. Une position intermédiaire de la partie à déplacement alternatif 37 dans l'entrée commune 60 est représentée sur la figure 6 et illustre le mélange d'eau chaude et froide avant contact avec l'élément de dilatation thermique 32. Un réglage d'équilibre de l'élément de dilatation thermique 32 est effectué en tournant une poignée sur la partie moletée 51, ce qui, au moyen de filets de vis 49 sur la section 46, amène la tige de réglage 45 à se déplacer vers l'intérieur et vers l'extérieur et entraîner ainsi l'élément de dilatation thermique 32 vers l'intérieur et vers l'extérieur avec l'élément de disque 37 et la partie prolongée 37'. Ceci se voit sur la figure 7 en la comparant aux figures 2 et 5. Comme cela a été exposé précédemment, la rotation d'une poignée peut être limitée par la goupille de butée 50 qui peut interagir avec une butée 48 sur le collier 47. La figure 9 illustre le dispositif de mélange en liaison avec un robinet 90 qui est utilisé avec une douche comme cela est indiqué sur la figure 8. L'eau froide entre par le passage 18 et l'eau chaude par le passage 17. L'eau froide et l'eau chaude entrent par les entrées 20 et 19 respectivement du dispositif de mélange thermostatique 10. Après régulation de température dans le dispositif de mélange 10, l'eau mélangée s'écoule dans la chambre ou passage 22 o l'écoulement est régulé, après être entré par l'orifice 92, par la commande d'écoulement 12 ayant l'agencement à disques fixe et mobile habituel 82 et 80 comme cela est décrit plus tard en liaison avec l'unité de robinet 73. L'eau sort de la commande d'écoulement 12 par l'orifice 94 et la chambre ou passage 24, et par l'orifice de sortie 96 jusqu'à une douche. Cette unité de robinet est positionnée parallèlement à un mur. Une variante d'unité de robinet 73 est représentée sur la figure 10, pour utilisation avec le dispositif de mélange 10 qui est également représenté en vue en perspective éclatée. L'unité de robinet 73 comprend de manière générale un boîtier supérieur 74 et un boîtier inférieur 75 reliés par des brides 74' et ' avec un joint 87 entre elles. Un corps de robinet 76 est logé à l'intérieur du boîtier supérieur 74 et reçoit le dispositif de mélange thermostatique 10. L'eau froide entre par le passage d'entrée 88, passe par le passage 77, l'orifice 78 et dans le passage 18. Simultanément, l'eau chaude entre par le passage d'entrée 89, sort par l'orifice 79 et entre dans le passage d'eau chaude 17. La régulation d'eau chaude et froide grâce au dispositif de mélange 10 se fait comme cela a été expliqué précédemment. Lorsque l'eau mélangée sort du passage 12, elle est commandée par le disque de robinet mobile 82 qui se déplace sur le disque de robinet fixe 80 de la manière habituelle, chacun ayant dans ce but les ouvertures standard en forme de secteurs telles que 81. Le disque de robinet mobile 82 est tourné par le bouton de commande d'écoulement 85 qui est relié au disque 82 par l'axe 83 ayant des extrémités de diamètre réduit 83' afin de se loger dans des ouvertures (non représentées) dans le bouton 85 et le disque 82. Un joint 86 est placé entre le bouton 85 et le corps de robinet 76. A l'état assemblé, une partie 85' du bouton 85 s'étend hors de l'ouverture 74' du boîtier 74 afin d'être accessible. Cette unité de robinet est positionnée transversalement à un mur. Il est par conséquent à noter qu'un mélange thermostatique d'eau chaude et froide est obtenu par le déplacement d'un disque s'étendant à travers une paroi de corps. Ceci permet une convergence d'un mélange d'écoulement d'eau chaude et froide vers une zone centrale et en amont de la cartouche de cire. Cela procure également une force positive destinée à assurer un arrêt souhaité de l'un des deux courants d'eau en entrée lorsque l'autre est arrêté. Cela permet en outre l'utilisation d'un disque de régulation mobile avec une faible inertie thermique afin de faciliter l'échange thermique entre la cartouche de cire et l'eau mélangée. Comme cela est représenté sur la figure 1, la cartouche est étagée et les parois extérieures du corps 27 et du boîtier 28 se rétrécissent afin de permettre un montage étanche lorsqu'elle est placée dans un élément de robinetterie. Une autre caractéristique est la capacité d'adaptation à différentes unités de vanne ou de robinet. Ceci est permis par la commande de l'écoulement d'eau à la sortie. L'écoulement en sortie a également pour résultat une commande plus facile du fait que l'on a un seul courant d'eau à commander. Bien que les formes de réalisation préférées aient été décrites cidessus, il est évident que plusieurs modifications et changements sont possibles sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention. Par exemple, bien qu'un robinet d'installation sanitaire ait été représenté, le robinet peut être utilisé avec d'autres types de robinets de fluide. De même, l'unité de robinet ou le robinet spécifique ne sont pas les seuls éléments qui peuvent être utilisés. Par exemple, un robinet avec un inverseur peut être employé pour une utilisation avec une baignoire et une douche. REVENDICATIONS. 1. Dispositif de mélange de fluide (10) destiné à commander la température de fluides chaud et froid, caractérisé en ce qu'il comporte: un élément de corps (27) ayant une chambre interne (31); au moins une entrée (19) dans la chambre (31) afin d'amener dans la chambre (31) une alimentation en fluide chaud, une entrée (20) dans la chambre (31) afin d'amener dans la chambre (31) une alimentation en fluide froid, et une sortie de la chambre (31) destinée à recevoir de la chambre (31) un mélange de fluides chaud et froid; un élément à déplacement alternatif (37) positionné de façon opérationnelle dans la chambre (31) et possédant une partie (37') s'étendant radialement depuis celui-ci dans les entrées de fluide chaud et froid (19, 20); et un élément de dilatation thermique (32) relié à l'élément à déplacement alternatif (37), l'élément de dilatation thermique (32) étant construit et disposé de façon à déplacer de manière alternative la partie de l'élément à déplacement alternatif (37) dans les entrées de fluide chaud et froid (19, 20) en fonction de la température des fluides chaud et froid. 2. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les entrées destinées à délivrer les fluides chaud et froid sont définies par un orifice commun (60) qui est divisé par ladite partie (37') de l'élément à déplacement alternatif (37). 3. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de corps (27) est positionné dans un boîtier de cartouche de robinet extérieur (28). 4. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier (28) retient des moyens de filtrage (69, 70) en amont des deux entrées (19, 20) d'élément de corps (27). 5. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande de volume (12) en aval de la sortie afin de réguler l'écoulement des fluides provenant du dispositif de mélange (10). 6. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de réglage de température (13) reliés à l'élément de dilatation thermique (32) afin de réguler une température d'équilibre du fluide qui sort du dispositif de mélange (10). 7. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande de volume (12) et les moyens de réglage de température (13) sont positionnés aux extrémités axiales opposées du dispositif de mélange (10). 8. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande de volume (12) et les moyens de réglage de température (13) sont positionnés de manière concentrique à la même extrémité axiale du dispositif de mélange (10). 9. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie (37') de l'élément à déplacement alternatif (37) s'étend également au-delà d'une paroi extérieure de l'élément de corps (27). 10. Dispositif de mélange de fluide (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite partie (37') de l'élément à déplacement alternatif (37) bute également de façon étanche contre une surface intérieure d'un boîtier (28).