Brevet FR2734620A1 — publié le 19961129

Les robinets ménagers actuels à eau chaude et à eau froide sont généralement soit des mélangeurs avec deux robinets. un pour l'eau chaude et un pour l'eau froide, soit des mitigeurs avec une seule commande généralement une commande par tige permettant de régler le débit par un mouvement vertical et le dosage du mélange par un mouvement de rotation, quelques applications sont proposées avec des mouvements inversés. Les mitigeurs thermostatiques. mitigeurs où l'on peut régler préalablement et durablement la température du mélange, son généralement utilisés pour des applications de salles de bains et particulièrement pour les douches et les baignoires car les contraintes d'encombrement et de manipulations sont généralement moins importantes que pour les robinets placés sur les éviers ou les lavabos. La présente invention a pour objet une cartouche que l'on peut placer dans le corps d'un robinet à usage domestique ayant une seule commande permettant de choisir la température de mélange par sélection à partir d'une échelle graduée sur le robinet quelque soit le débit désiré et de commander ce débit. La figure 1 représente une configuration d'une telle cartouche en coupe, le circuit eau froide étant plein ouvert et le circuit eau chaude étant plein fermé. La figure 2 montre une coupe partielle de la vanne de mélange de la cartouche, le circuit eau froide étant plein fermé et le circuit eau chaude plein ouvert. La figure 3 montre une vue en coupe transversale de la figure 2. Les figures 4, S et 6 montrent respectivement la vue de dessous, une coupe et la vue de dessus de la partie fixe de la vanne d'arrêt (23). Les figures 7, 8 et 9 montrent respectivement la vue de dessous, une coupe et la vue de dessus partie mobile de la vanne d'arrêt (24). La figure 10 montre la partie fixe de la vanne d'arrêt (23) avec en traits mixtes fins la position de la partie mobile de la vanne d'arrêt (24) lorsque la cartouche est fermée, la flèche indiquant le sens d'ouverture. La figure 11 montre le même descriptif que la figure 10 lorsque la vanne est pleine ouverte. La cartouche est montée dans un corps de cartouche (3) cylindrique et comprend une vanne de mélange à sa partie inférieure et un ensemble de commande et de régulation thermique à sa partie inférieure. La vanne de mélange de la partie inférieure comprend une entrée d'eau chaude (1) et une entrée d'eau froide (2) et chaque entrée est munie d'un clapet anti-retour (4) actionné par les ressorts de clapets anti-retour (5) pour éviter d'éventuelles remontées d'eau chaude dans le circuit eau froide et réciproquement. Le réceptacle eau chaude (10) alimente par le trou calibré (8) le circuit pilote constitué au niveau de la vanne de régulation par la chambre intermédiaire de régulation (11) et la canalisation pilote (12) qui débouche dans l'orifice circuit pilote (40) de la partie fixe de la vanne d'arrêt (23). La chambre intermédiaire de régulation (11) communique par la canalisation chambre intermédiaire (13) avec la chambre de régulation (14) du soufflet de régulation (15) qui commande la vanne de régulation composée d'un clapet de vanne eau chaude (16) lié par la tige de transmission (17) au tiroir de fermeture eau froide (19) et d'un siège de clapet de vanne eau chaude (18) muni d'un orifice d'écoulement eau chaude (48).L'eau chaude arrive dans la chambre eau chaude (9) par une canalisation eau chaude (7) de forme annulaire, l'eau froide arrive dans la chambre de mélange (22) par la canalisation eau froide (6) de forme annulaire. Le mélange eau chaude et eau froide formé dans la chambre de mélange (22) passe à travers le tiroir de fermeture eau froide (19) par les orifices de passage mélange (20) pour arriver dans la cham bre de sortie de la vanne de mélange (21). L'ensemble de commande comprend à sa partie inférieure une vanne composée d'une partie fixe de la vanne d'arrêt (23) et d'une partie mobile de la vanne d'arrêt (24), un joint d'étanchéité (49) assure l'étanchéité avec le corps cartouche (3). La partie fixe de la vanne d'arrêt (23) est représentée aux figures 4, 5 et 6. C'est une vanne avec une étanchéité de type étanchéité plane en matérière céramique. Elle possède un circuit de passage pilote composé par un logement de joint d'étanchéité (39), un alésage de positionnement et d'arrêt de la vanne fixe (38), l'organe d'arrêt n'étant pas représenté, un orifice circuit pilote (40) et un canal de distribution circuit pilote (41). Elle possède également un circuit de passage principal constitué par la chambre d'entrée vanne fixe (42) et l'orifice principal de sortie vanne fixe (43). La partie mobile de la vanne d'arrêt (24) est entraînée en rotation et maintenue en position axiale les bras de transmission (33), le ressort de maintient (25) contribue également à ce positionnement axial, le mécanisme d'accouplement en rotation n'est pas représenté. Elle possède un circuit de passage pilote composé par un canal de distribution circuit pilote vanne mobile (44), l'orifice de sortie du circuit pilote (45) et le siège de sortie du circuit pilote (46). Elle possède également un circuit de passage du circuit principal à travers l'orifice de sortie mélange de la vanne d'arrêt (47). La commande de la cartouche s'effectue par la tige de commande en température et débit (32) solidaire en rotation de la came (31) par l'intermédiaire de l'axe de commande (30) et solidaire dans l'autre axe de rotation du flasque de commande (35) par l'intermédiaire des paliers supports (29). Le flasque de commande (25) tourne à l'intérieur du corps cartouche (3) cylindrique, l'arrêt en translation est assuré par une butée qui peut-être un jonc d'arrêt (34) et l'étanchéité par un joint d'étanchéité (50). La came (31) agit sur le poussoir (28) possédant un joint d'étanchéité (51) qui règle la distance entre un dilatateur thermique (27) et le siège de sortie du circuit pilote (46). Le dilatateur thermique est maintenu par le ressort de maintient et de rappel (25) et agit sur la tige de transmission (26) qui se termine par un cône (non représenté) pouvant venir obturuer le siège de sortie du circuit pilote (46) en fonction du règlage de la came (31) ou de l'action du dilatateur thermique (27). Le dilatateur thermique (27) est soumis à l'ambiance thermique de la chambre de sortie (36) et l'écoulement à l'extérieur de la cartouche se fait par l'orifice de sortie (37). Lorsque l'on actionne la tige de commande en température et débit (32) de haut en bas la came (31) permet au dilatateur thermique (27) et à la tige de transmission (26) de s'éloigner du siège de sortie du circuit pilote (46) sous l'effort du ressort de maintient et de rappel (25), plus la température dans la chambre de sortie (36) augmente, plus le dilatateur thermique (27) se dilate et donc l'extrémité de la tige de transmission (26) a tendance à venir obturer l'orifice de sortie du circuit pilote (45) en venant plaquer son extémité sur le siège (46). Si la température de la chambre de sortie diminue il y a le phénomène inverse et le circuit pilote (45) a tendance à ne plus être obturé. Lorsque l'on actionne la tige de commande en température et débit (32) par une rotation tel que l'indique la figure 10, il y a communication et passage total entre l'orifice circuit pilote (40) jusqu'au siège du circuit pilote (46), le circuit pilote est ouvert, de plus il y a un recouvrement entre l'orifice (43) et l'ori fice (47), ce recouvrement correspond à la section d'ouverture du circuit principal de la cartouche. Lorsque le circuit pilote n'est pas obturé il existe un débit à travers l'étranglement (8), la chambre (11) et la canalisation (12). Ce débit crée une chute de pression au niveau de l'étran81e- ment (8) d'autant plus importante que le débit à travers le circuit pilote est élevé, donc lorsque la distance entre le siège (46) et la tige (26) est grande.Cette chute de pression fait baisser, par l'intermédiaire du canal (13) la pression de la chambre interne du soufflet (14), les forces de pression de la chambre (9) et de la chambre (14) agissant sur le soufflet (15) ont donc tendance à ouvrir la vanne formée par le clapet (16) et le siège (18) et à amener le tiroir (19) à obturer la canalisation (6), il a donc dans ce cas une augmentation de la section de passage de l'eau chaude et une diminution de la section de passage de l'eau froide, le mélange de sortie a donc tendance à augmenter en température. Lorsque le circuit pilote est obturé il n'y a pas de débit dans le circuit pilote, donc pas de chute de pression autour de l'étranglement (8) les pressions dans les chambres (9) et (14) sont pratiquement identiques et ne génèrent pas un effort d'ouverture de la vanne d'eau chaude qui se ferme et par le même mouvement augmente la section d'arrivée de l'eau froide communiquant avec la chambre de mélange (22). Le règlage de la came (31) correspond à-un point d'équilibre en température du mélange eau chaude et eau froide de sortie, si le mélange est trop chaud le dilatateur thermique (27) se dilate ce qui a tendance à fermer le circuit pilote au siège (46), à diminuer la section de passage de l'eau chaude et à augmenter la section de passage de l'eau froide, le mélange a tendance à se refroidir, et dans le cas contraire si le mélange est trop froid, le dilatateur thermique (27) se rétracte ce qui a tendance à ouvrir le circuit pilote au siège (46), à augmenter la section de passage de l'eau chaude et à diminuer la section de passage de l'eau froide, le mélange à tendance à être plus chaud. Le circuit pilote reçoit donc une information du dilatateur thermique (27) qui permet un débit pilote plus ou moins grand suivant que la température de la chambre (36) transmise au dilatateur thermique (27) correspond au réglage de la came (31) ou s'en éloigne, le débit du circuit pilote issu de cette information permet de modifier les sections de passage des circuits eau chaude et eau froide pour obtenir la température de règlage issue de la position angulaire de la came (31). Cette température régulée n'est pas fonction des pressions de chaque circuit puisque le mécanisme régule des sections de passage de deux circuits, il n'est pas influencé non plus par le débit car le débit du circuit pilote qui très faible par rapport au débit du circuit principal est concerné par le mécanisme de régulation. Il est à noter que si une déficience en débit du circuit d'eau froide survenait, le mécanisme coupera automatiquement le circuit d'eau chaude. Il est à noter que le même principe que celui de l'invention peut s'appliquer en inversant les circuits eau chaude et eau froide et en inversant l'effet du dilatateur thermique sur le circuit pilote, c'est à dire en fermant ce circuit si la température de mélange est trop froide et en ouvrant ce circuit si la température de mélange est trop chaude. REVENDICATIONS 1) Cartouche pour robinet mitigeur thermostatique que l'on peut placer à l'intérieur d'un robinet possédant une alimentation en eau froide et une alimentation en eau chaude et une sortie du mélange eau chaude et eau froide caractérisée par le fait que cette cartouche possède une seule commande pour choisir la température du mélange de sortie et son débit, caractérisée par le fait qu'elle possède un circuit pilote alimenté par le circuit d'eau chaude qui agit sur un systéme à soufflet métallique pour augmenter ou diminuer les sections de passages des circuits eau chaude et eau froide qui produisent le mélange de sortie, caractérisée par le fait que le circuit pilote est commandé par un dilatateur thermique placé en sortie du mélange qui permet de faire varier le débit du circuit pilote, caractérisé par le fait que l'action sur le soufflet métallique est obtenu par une chute de pression à l'intérieur du soufflet provoquée par un étranglement du circuit pilote, caractérisé par le fait que plus le mélange est froid plus le circuit pilote débite et inversement quand la température mélange augmente, caractérisé par le fait que la position du dilatateur thermique est obtenue par action sur la tige de commande. 2) Cartouche suivant revendication I caractérisée par le fait qu'elle possède une vanne d'arrêt du mélange eau chaude et eau froide située entre la chambre de sortie de la vanne de mélange (21) et la chambre de sortie (36) dans laquelle se trouve le dilatateur thermique (27), caractérisée par le fait que cette vanne d'arrêt permet un passage total du débit du circuit pilote des son ouverture, caractérisée par le fait que la position en rotation de cette vanne d'arrêt permet de régler le débit du mélange eau chaude et eau froide, caractérisée par le fait que lorsque cette vanne est en position fermée, le circuit pilote est fermé. 3) Cartouche suivant revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que le circuit pilote peut-être alimenté par le circuit d'eau froide, caractérisé par le fait que la variation du débit du circuit pilote est inversée par rapport à la variation du débit du. circuit pilote suivant la revendication 1. 4) Cartouche suivant revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle possède un clapet anti-retour sur les canalisations d'entrée de l'eau chaude et de l'eau froide.