Brevet FR2748082A1 — publié le 19971031

Actuellement il est intéressant d'augmenter les températures de production d'eau chaude sanitaire domestique d'une part en raison des gains de place car cela diminue les volumes de stockage et d'autre part pour une meilleure hygiène. Pour augmenter la température de l'eau à la sortie des générateurs d'eau chaude, il est utile de disposer de régulateurs de température qui permettent un puisage d'eau chaude pour les utilisations domestiques à une température connue et raisonnable et éventuellement à une température proche de la température d'utilisation pour les salles de bains par exemple. La présente invention a pour objet un module de régulation thermostatique pour Installations sanitaires domestiques qui se place sur les alimentations d'eau chaude et d'eau froide, en aval de la génération d'eau chaude et en amont de i'utilisation et qui permet un puisage d'eau chaude à une température connue qui peutêtre réglée soit à la fabrication du module thermostaté (règlage en usine), soit directement par l'utilisateur. La figure 1 représente un module de régulation thermostaté en coupe, la figure 2 représente l'implantation de la vanne thermostatique pilote, la figure 3 représente la section en coupe A-A de la vanne thermostatique pilote figure 2, la figure 4 représente une coupe de l'actionneur de la vanne principale de mélange. L'eau chaude arrive du générateur d'eau chaude par [a tuyauterie (14). I'eau mitigée à température régulée sort par la tuyauterie (1). les tuyauteries (11) et (4) sont les tuyauteries d'arrivée et de départ de l'eau froide. Les raccords hydrauliques des tuyauteries (1), (4), (11) et (14) ne sont pas représentés. Sur le corps (12) du module de régulation sont fixés le raccord d'entrée d'eau chaude (13), les raccords d'entrée et de sortie d'eau froide (10) et (5), le bouchon d'étanchéité (7), le corps de la partie pilote (52) dont l'étanchéité est assurée par joints toriques et la fixation par vis non représentées. Le raccord d'entrée d'eau chaude (13) est équipé d'un clapet anti-retour (15) qui a comme particularité d'avoir une faible résistance à l'écoulement. La section d'entrée (53) de l'eau froide est équipée d'un clapet anti-retour (6) du même type que le clapet anti-retour (15) et présentant également une faible résistance à l'écoulement. L'actionneur de la vanne principale de mélange est fixé sur le support (54) du corps (12) du module de régulation par l'axe (45) venant se loger dans l'alésage (17), qui est arrêté en translation par un jonc métallique et ayant à chaque extrémité une étanchéité par joint torique, il est arrêté et positionné en rotation par un système non représenté. Le support (54) présente une faible résistance à l'écoulement entre les volumes (16) et (55) d'écoulement de l'eau chaude. L'actionneur de la vanne principale de mélange représenté figure 4 est constitué par une embase inférieure (46) et une embase supéneure (39) sur lesquelles le soufflet métallique (40) est soudé étanche et par un tube (36) ayant des ouvertures latérales (37) et (38) qui est luiméme fixé sur l'embase supéneure (39) par un système de clip (51) Le soufflet métallique (40) a la particularité d'être parfaitement étanche et d'avoir une raideur de compression très faible. L'embase (39) est maintenue dans l'axe de l'embase (46) par un ensemble constitué par l'axe (50) évidé par l'alésage (49) dans lequel coulisse librement l'axe (47) constituant le prolongement de l'embase (46). L'ensemble formé par l'embase (46) et les axes (45) et (47) possède un perçage axial (42) et un perçage radial (43). Le perçage axial (42) comporte à sa base une restriction calibrée (44) et à sa partie supérieure un corps poreux (48) ajusté et qui présente une résistance à l'écoulement calibrée, il est å noter que la restriction calibrée (44) peut éventuellement être remplacée par un corps poreux et que le corps poreux (48) peut éventuellement être remplacé par une restriction. L'ajustement entre l'alésage (49) et l'axe (47) est suffisant pour que la résistance à l'écoulement entre le volume interne (41) du soufflet (40) et l'alésage (49) soit faible. Le tube (36) coulisse librement dans le corps de vanne à eau chaude (18). Le corps de vanne à eau chaude (18) est ajusté dans le corps (12) du module de régulation, son arrêt en translation est assuré par un jonc métallique et son étanchéité latérale est assurée par un joint torique, il comporte une levure (56) qui permet une bonne étanchéité entre les volumes (55) et (57) lorsque embase (39) vient en contact avec le corps (18) Le tube (36) coulisse également librement dans un autre tube (19) qui est dans l'axe et dans le prolongement du support du clapet de sortie (20) et soudé sur celuici. Le support du clapet de sortie (20) est ajusté dans le corps (12) du module de régulation, son arrêt en translation est assuré par un jonc métallique et son étanchéité latérale est assurée par un joint tonque, il est équipé d'un clapet anti-retour (21) qui a comme particularité d'avoir une résistance à l'écoulement entre le volume (58) et le volume de sortie (22) qui est calibrée et sensiblement constante L'eau froide du volume (9) contourne d'une part (e logement (53) et d'autre part pénétre dans le support (8) du clapet anti-retour (6). Le support (8) est ajusté dans le logement (53), son étanchéité latérale est assurée par un joint torique et son arret en translation est assuré par un jonc métallique L'ensemble pilote est situé en sortie de l'eau mitigée et le raccord de sortie (2) de l'eau mitigée est fixé sur le corps (52) de l'ensemble pilote Le perçage radial (43) est orienté pour communiquer avec une canalisation Interne non représentée du corps (12) du module de régulation, cette canalisation pilote se poursuit dans le corps de la partie pilote (52),1'étanchéité entre le corps (12) et le corps (52) est assurée par un joint d'étanchéité non représenté, cette canalisation pilote débouche dans le volume (3) et permet donc une communication directe entre le perçage radial (43) et le volume pilote (3). Le volume pilote (3) est un alésage dans lequel vient s'ajuster le corps (28) de la vanne pilote dont l'étanchéité latérale est assurée par deux joints toriques d'étanchéité logés dans les gorges (27) et (29) et qui est arrêté en translation par un jonc métallique Le corps (28) de la vanne pilote possède un alésage (34) se prolongeant par un autre alésage calibré (32) qui débouche dans un perçage radial (30) qui communique avec le volume pilote (3). Deux orifices (31) permettent un écoulement vers le volume de sortie (22) Le détecteur de température est constitué par un corps (25) qui agit sur la tige (26) en la ressortant ou en la rentrant du corps (25) suivant une loi déterminée qui dépend de la température ambiante du corps (25) et également constitué par [a vanne pilote qui est constituée elle-meme par la tige (26). l'arbre ajusté (35) et le clapet pilote (59). Un ressort de rappel (33) repousse le détecteur de température contre [a tige de réglage de température (23). Le corps (25) a pour particularité d'avoir un compensateur de fin de course intégré. La tige de réglage de température (23) possède un carré de manoeuvre et un filetage venant dans le taraudage (24) qui permettent de la positionner suivant son axe. Son étanchéité entre l'extérieur et le volume (22) est assurée par joint torique. Le corps (25) venant en appui sur la tige de règlage de température (23), la position du détecteur de température est donc réglée par la tige de réglage de température (23). Lorsque le module thermostaté est alimenté en eau chaude et en eau froide, les clapets ant- retour (6) et (15) empêchent tout débit d'eau froide dans la canalisation d'arrivée d'eau chaude (14) et tout débit d'eau chaude dans les canalisations d'eau froide (11) et (4). Si la température du mélange de sortie dans le volume (22) est plus froid que la température de règlage du module pilote, la tige (26) rentre à ['intérieur du corps (25) du détecteur de température et le passage du circuit pilote entre le clapet (59) et l'alésage calibré (32) augmente, le circuit pilote s'ouvre, si la température du mélange de sortie dans le volume (22) est plus chaud que la température de réglage du module pilote, la tige (26) a tendance à sortir du corps (25) du détecteur de température et le passage du circuit pilote entre le clapet (59) et l'alésage calibré (32) diminue, le circuit pilote se referme. Donc plus la température de mélange contenue dans le volume (22) diminue, plus le circuit pilote s'ouvre et plus la température de mélange dans le volume (22) augmente, plus le circuit pilote se referme. Les butées générées par la dilatation excessive du détecteur de température sont absorbées par le compensateur de fin de course intégré du corps (25). Lorsque la température du mélange dans le volume (22) est très chaud, le circuit pilote est fermé, la pression dans le volume (41) s'équilibre avec la pression dans le volume (16) par les écoulements dans les passages (44), (42) et (48) et les forces de pression agissant sur l'embase supéneure (39) viennent [a mettre en contact avec [a lèvre (56), la section de passage entre le volume (55) et l'intérieur du tube (36) est nulle, il n'y a donc pas de passage d'eau chaude possible. La section de passage entre le volume (57) et l'intérieur du tube (36) correspond à l'ouverture latérale (37), la section de passage de i'eau froide est maximale, I'écoulement de l'eau froide peut donc se faire à travers le clapet anti-retour (21), la température du mélange de sortie sera la température de l'eau froide. Plus la température du mélange diminue et plus le circuit pilote est ouvert, lorsque le circuit pilote est ouvert, il y a écoulement à travers le circuit pilote car la pression de la chambre (16) est plus grande que la pression de la chambre (22), le clapet anti-retour (21) assurant principalement cette chute de pression. Le soufflet (40) muni de ses deux flasques que sont les embases (39) et (46) agit comme un vérin sans frottement entrainant le tube (36 > . En effet, lorsqu'il y a écoulement dans le circuit pilote, I'écoulement dans la restriction (44) provoque une chute de pression et la pression dans le perçage axial (42) diminue, le volume (41) a tendance å se vider sous l'effet des forces de pression appliquées sur le soufflet (40) et sur l'embase supérieure (39) avec une rapidité qui dépend de la résistance à l'écoulement du corps poreux (48). Lorsque le volume (41) se vide, le soufflet se comprime, la section de passage de l'eau chaude à travers l'ouverture latérale (38) du tube (36) située entre la lèvre (56) du corps de vanne à eau chaude (18) et l'embase supérieure (39) a tendance à augmenter et la section de passage de l'eau froide à travers l'ouverture latérale (37) du tube (36) diminue car une partie de cette ouverture est alors obstruée par le corps de vanne à eau chaude (18). Lorsque le circuit pilote s'ouvre il y a donc une tendance à augmenter le débit d'eau chaude et à diminuer le débit d'eau froide, donc à augmenter la température de mélange. Lorsque le circuit pilote se referme, il y a une tendance à diminuer le débit d'eau chaude et augmenter le débit d'eau froide, donc à diminuer la température de mélange. Le tube (36) et le corps de vanne a eau chaude (18) se comportent donc comme une vanne de mélange constituée par une double vanne à tiroir qui commande les sections de passage de l'eau chaude et de l'eau froide formant le mélange thermostaté. Les bons dimensionnements de la restriction (44), de [a résistance à l'écoulement (48), du temps de réponse du détecteur de température et de sa course en fonction des écarts de température, de la résistance à lécoulement du clapet anti-retour (21) permettent d'obtenir une température de mélange stable autour du point de règlage. R E V E iSi D i C A T 4 (J N S 1) Module thermostaté place sur les circuits d'alimentation d'eau chaude et d'eau froide des Installations sanitaires domestiques raccordé à une arrivée d'eau chaude (14). à une arrivée d'eau froide (11), a un départ d'eau mitigée à une température régulée (1 > et à un départ d'eau froide (4) remarquable en ce qu'il possède un circuit pilote commandé par une vanne pilote composée d'un clapet (59) et d'un alésage calibré (32) elle-meme actionnée par un détecteur de température (25). cette vanne pilote commande une pression à l'intérieur d'un soufflet métallique (40) parfaitement étanche le soufflet métallique (40) est monté soudé étanche sur deux flasques (39) et (46) et agit comme un vérin sans frottement qui entraîne un tube (36) formant avec le corps de vanne à eau chaude (18j une double vanne à tiroir qui commande, à travers les ouvertures de l'eau chaude i38) et de l'eau froide (37) du tube (36). les sections de passage de l'eau chaude et de l'eau froide formant le mélange thermostaté 2) Module thermostaté suivant revendication 1 remarquable en ce qu'il possède un clapet anti-retour (21) en aval de la vanne de mélange qui genère une chute de pression calibrée et sensiblement constante entre le volume (16) d'écoulement de l'veau chaude et le volume de sortie (22) cette chute de pression permettant l'écoulement du circuit pilote vers le volume de sortie (22) lorsque le circuit pilote est ouvert 3) Module thermostaté suivant revendication 1 remarquable en ce qu'il est équipé d'une restriction calibrée (44) a l'entrée du circuit pilote provoquant une chute de pression lorsqu'il y a un débit dans le circuit pilote. cette restriction peuvant-être remplacée par un corps poreux. 4) Module thermostaté suivant revendication 1 remarquable en ce qu'il possède une résistance à l'écoulement calibrée (48) permettant d'ajuster la rapidité du mouvement de la vanne de mélange. la résistance à l'écoulement (48) pouvant être un corps poreux ou une restriction. 5) Module thermostaté suivant l'une des quelconques revendications 1 à 4 remarquable en ce qu'il est muni d'une tige de règlage (23) de la température de sortie du mélange 6) Module thermostaté suivant l'une des quelconques revendications 1 à 5 remarquable en ce que le raccord d'entrée (13) de l'eau chaude et ia section d'entrée (53) de l'eau froide sont équipés des clapets anti-retour (15) et (6ì offrant une très faible résistance à l'écoulement