Brevet FR2789747A1 — publié le 20000818

L'invention se rapporte à un dispositif d'équilibrage des pressions d'eau chaude et eau froide dans un robinet à eau chaude sanitaire, tel un robinet thermostatique. Elle se rapporte également au robinet notamment thermostatique pourvu du dit dispositif d'équilibrage. Classiquement, un robinet dit thermostatique comprend: - un corps délimitant localement une chambre dite de mélange alimentée, d'une part, au moins indirectement par un conduit d'arrivée d'eau froide et, d'autre part, au moins indirectement par un conduit d'arrivée d'eau chaude, - une sortie d'eau mitigée ayant une température prédéterminée et - un dispositif d'ajustement des débits d'eau froide et d'eau chaude pour obtenir une eau dite de sortie à la température appropriée, lequel dispositif comprend un élément qui, sensible à la température de l'eau dans la chambre de mélange, commande le déplacement d'un tiroir de distribution modifiant les sections de passage des entrées d'eau chaude et d'eau froide en fonction d'une consigne. Ainsi, lorsque l'eau dans la chambre de mélange dépasse la température de consigne, l'élément sensible réduit la section de passage de l'arrivée d'eau chaude et, en même temps, augmente la section de passage de l'eau froide et, 2 0 vice et versa, si la température est inférieure à la température de consigne. L'élément sensible présente nécessairement une inertie pour éviter que le système soit constamment instable. Le maintien de la température de l'eau en sortie du robinet dépend principalement des fluctuations des débits d'eau froide et d'eau chaude en entrée et donc de la stabilité des pressions eau froide et eau chaude qui influent nécessairement sur les débits. On connaît un système d'équilibrage de pression monté en amont de la chambre de mélange d'un robinet thermostatique (FR-A-2.636.705) et dont l'objectif est d'atténuer les variations de pression. Ce dispositif est constitué par un piston dont les extrémités sont creuses pour former une chambre dite d'eau froide par laquelle transite l'eau froide et une chambre dite d'eau chaude par laquelle transite l'eau chaude, ces chambres communicant en amont et en aval par des orifices radiaux. Le piston agit comme un tiroir de distribution. Un inconvénient de ce système est une faible sensibilité et également un risque non négligeable de coincement après une période de non utilisation. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est d'améliorer notamment la sécurité des robinets d'eau chaude sanitaires, tels les robinets thermostatiques. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif d'équilibrage des pressions d'eau chaude et d'eau froide dans un tel robinet comprenant: - une enveloppe délimitant un logement dans lequel sont délimitées deux chambres symétriques, dite chambre froide pour celle alimentée en eau froide et chambre chaude pour l'autre, chacune des chambres comprenant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, - un équipage mobile qui, soumis à la pression de l'eau contenue dans les chambres froide et chaude, modifie la section de passage des entrées eau chaude /eau froide, ce dispositif étant caractérisé en ce que: I'équipage mobile est constitué d'une membrane, dont le plan détermine le plan de symétrie des chambres précitées, et d'une tige de commande traversant la membrane en son centre et sur laquelle tige, est fixée la dite membrane, - les clapets sont montés sur chacune des deux extrémités de la tige commune de commande et les sièges des clapets sont tournés chacun vers l'extrémité de la tige au plus près de laquelle il se situe, de sorte qu'à défaut de pression dans la chambre froide, le clapet monté sur l'orifice eau chaude se ferme, - des moyens de guidage en translation de la tige de commande qui, situés à chacune des extrémités de la dite tige de commande, ont des surfaces de guidage réduites pour limiter la friction et - montés sur chacune des sorties des chambres, un clapet anti-retour. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement une coupe axiale d'un dispositif d'équilibrage monté sur un robinet thermostatique. En se reportant, au dessin, on voit un robinet 1 d'eau chaude sanitaire tel un robinet thermostatique. Un tel robinet 1 thermostatique comprend - un corps 2 délimitant localement une chambre 3 dite de mélange alimentée, d'une part, au moins indirectement par un conduit 4 d'arrivée d'eau froide et, d'autre part, au moins indirectement par un conduit 5 d'arrivée d'eau chaude, - une sortie 6 d'eau mitigée ayant une température prédéterminée et - un dispositif 7 d'ajustement des débits d'eau froide et d'eau chaude pour obtenir une eau dite de sortie à la température appropriée, lequel dispositif comprend un élément 8 qui, sensible à la température de l'eau dans la chambre de mélange, commande le déplacement d'un tiroir de distribution modifiant les sections de passage des entrées d'eau chaude et d'eau froide en fonction d'une consigne. Ainsi, lorsque que l'eau dans la chambre de mélange dépasse la température de consigne, I'élément sensible réduit la section de passage de l'arrivée d'eau chaude et, en même temps, augmente la section de passage de l'eau froide et, vice et versa, si la température est inférieure à la température de consigne. L'élément sensible présente nécessairement une inertie pour éviter que le système soit constamment instable. Avantageusement, le robinet est pourvu en aval de la chambre de mélange d'un dispositif d'équilibrage pour atténuer les variations de pression de l'eau chaude et l'eau froide. 2 5 Classiquement, ce dispositif d'équilibrage comprend: - une enveloppe 100 délimitant un logement 101 dans lequel sont délimitées deux chambres 102, 103 symétriques, dite chambre froide 102 pour celle alimentée en eau froide et chambre chaude 103 pour l'autre, chacune des chambres comprenant un orifice 104, 105 d'entrée et un orifice de sortie 106, 107, - un équipage 108 mobile qui, soumis à la pression de l'eau contenue dans les chambres froide et chaude, modifie la section de passage des entrées 104 eau chaude et 105 eau froide. Selon une caractéristique de l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que: - I'équipage mobile 108 est constitué d'une membrane 109, dont le plan détermine le plan de symétrie des chambres précitées, et d'une tige 110 de commande traversant la membrane 109 en son centre et sur laquelle tige, est fixée la dite membrane, - les clapets 111, 112 sont montés sur chacune des deux extrémités de la tige commune de commande et les sièges 113, 114 des clapets sont tournés chacun vers l'extrémité de la tige au plus prés de laquelle il se situe, de sorte qu'à défaut de pression dans la chambre froide, le clapet 112 monté sur l'orifice eau chaude se ferme, - des moyens 115, 116 de guidage en translation de la tige de commande qui, situés à chacune des extrémités de la dite tige de commande, ont des surfaces de guidage réduites pour limiter la friction et - montés sur chacune des sorties des chambres, un clapet 117, 118 anti- retour. Les moyens 115, 116 de guidage sont, par exemple, réalisés par un coulisseau de section réduite par rapport à la section de la tige de commande solidaire de l'extrémité de cette tige de commande et se déplaçant dans un 2 0 alésage. La combinaison de ces points techniques permet au système de fonctionner dans une position très proche de l'équilibre et de réagir très rapidement. En effet, les forces de frottement de l'équipage mobile sont réduites notamment en raison des faibles surface de contact et du fait également du report du guidage en extrémité. Pour améliorer ces performances, les moyens de guidage peuvent comprendre sur une des pièces en contact l'une de l'autre une bague ou manchon en polymère évitant le contact métal sur métal qui, au cours du temps, s'oxyde et s'entartre. Les clapets anti-retour montés en sortie de chambre et donc en amont de la chambre de mélange du robinet thermostatique évitent que la pression dans la chambre de mélange influe sur les pressions régnants dans les chambres chaude et froide. Pour minimiser encore l'effet d'inertie de l'équipage et favoriser la sécurité, un organe 120 élastique sollicite l'équipage mobile dans le sens de la fermeture du clapet monté sur l'entrée d'eau chaude. Il est également possible de prévoir un équilibrage de l'équipage mobile avec des ressorts tarés. Le rapport des sections des clapets et surface de la membrane pourra être d'environ 15 à 20 ce qui améliore la sensibilité. Les clapets 111, 112 montés sur les entrées seront munis de joints à lèvre. La surface de ces clapets sera légèrement supérieure à la section de passage que ces clapets contrôlent de manière à créer une résultante favorisant la fermeture du clapet contribuant ainsi à une limitation du débit lors d'une augmentation de pression. Selon une autre caractéristique, le robinet est en outre équipé en aval de la sortie 6 d'eau chaude mitigée d'un dispositif de sécurité obturant la sortie en réponse à une température excessive. Le dispositif de sécurité 38 comprend - une enveloppe 9 délimitant un logement 10 traversant, de part en part, la dite enveloppe avec l'une 11 des deux extrémités 11, 12 du dit logement, dite extrémité amont 11, qui présente au moins indirectement des moyens de raccordement hydraulique avec la sortie d'un robinet d'eau chaude et, en amont de l'autre extrémité 12, un conduit 13 dit d'évacuation, d'une part, débouchant hors de l'enveloppe et, d'autre part, se raccordant hydrauliquement en un point intermédiaire aux deux extrémités du logement conférant à l'enveloppe la forme d'un Té, - délimité dans l'alésage prés de son extrémité amont, un siège 14 de clapet 15, et - monté dans le logement depuis l'extrémité amont: 30. un clapet 15 avec un organe 16 élastique le sollicitant vers sa position dite de fermeture en l'appliquant sur le siège 14 et une tige 17 dite de manoeuvre du clapet, reliée à un dispositif 18 de commande apte à pousser le dit clapet vers la position dite ouverture en contrariant l'action de l'organe élastique précité, entre le clapet et le dispositif de commande, cette tige de manoeuvre comprenant localement un matériau 19 fusible qui, lorsqu'il est soumis à une température supérieure à une température prédéterminée, fond de sorte que la longueur de la tige de manoeuvre se réduit et induit ainsi la fermeture du clapet. La tige 17 de manoeuvre du clapet est en deux pièces 17A, 17B: - l'une 17A des pièces est solidaire du clapet et forme une queue de soupape qui s'étend selon l'axe longitudinal de l'alésage et - I'autre pièce 17B vient en appui sur l'extrémité libre de la queue par I'intermédiaire du matériau 19 fusible. Le matériau 19 fusible est logé dans une chemise 21 isolant le matériau fusible des variations fugaces de température. La queue du clapet s'engage partiellement dans cette chemise et un joint 22 torique disposé à l'entrée de la chemise 21 complète l'isolation du matériau fusible de l'eau. Le conduit d'évacuation loge un clapet anti-retour 20. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'équilibrage des pressions d'eau chaude et eau froide dans un robinet à eau chaude sanitaire comprenant: - un corps (2) délimitant localement une chambre (3) dite de mélange alimentée, d'une part, au moins indirectement par un conduit (4) d'arrivée d'eau froide et, d'autre part, au moins indirectement par un conduit (5) d'arrivée d'eau chaude, - une sortie (6) d'eau mitigée ayant une température prédéterminée et - un dispositif (7) d'ajustement des débits d'eau froide et d'eau chaude pour obtenir une eau dite de sortie à la température appropriée, lequel dispositif comprend un élément (8) qui, sensible à la température de l'eau dans la chambre de mélange, commande le déplacement d'un tiroir de distribution modifiant les sections de passage des entrées d'eau chaude et d'eau froide en fonction d'une consigne, ce dispositif étant CARACTERISE en ce que: - I'équipage mobile (108) est constitué d'une membrane (109), dont le plan détermine le plan de symétrie des chambres précitées, et d'une tige (110) de commande traversant la membrane (109) en son centre et sur laquelle tige, est fixée la dite membrane, - les clapets (111, 112) sont montés sur chacune des deux extrémités de la tige commune de commande et les sièges (113, 114) des clapets sont tournés chacun vers l'extrémité de la tige au plus près de laquelle il se situe, de sorte qu'à défaut de pression dans la chambre froide, le clapet (112) monté sur l'orifice eau chaude se ferme, - des moyens (115, 116) de guidage en translation de la tige de commande qui, situés à chacune des extrémités de la dite tige de commande, ont des surfaces de guidage réduites pour limiter la friction et - montés sur chacune des sorties des chambres, un clapet (117, 118) anti-retour. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de guidage sont réalisés par un coulisseau de section réduite par rapport à la section de la tige de commande solidaire de l'extrémité de cette tige de commande et se déplaçant dans un alésage. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de guidage comprennent sur une des pièces en contact l'une de l'autre une bague ou manchon en polymère évitant le contact métal sur métal. 4. Robinet notamment thermostatique caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Robinet selon la revendication 4 comprenant: - une enveloppe (100) délimitant un logement (101) dans lequel sont délimitées deux chambres (102, 103) symétriques, dite chambre froide (102) pour celle alimentée en eau froide et chambre chaude (103) pour l'autre, chacune des chambres comprenant un orifice (104, 105) d'entrée et un orifice de sortie (106, 107), - un équipage (108) mobile qui, soumis à la pression de l'eau contenue dans les chambres froide et chaude, modifie la section de passage des entrées (104) eau chaude et (105) eau froide, ce robinet étant caractérisé en ce qu'il est équipé en aval de la sortie (6) d'eau chaude mitigée d'un dispositif de sécurité obturant la sortie en réponse à une température excessive. 6. Robinet selon la revendication 5 caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (38) comprend: - une enveloppe (9) délimitant un logement (10) traversant, de part en part, la dite enveloppe avec l'une (11) des deux extrémités (11, 12) du dit logement, dite extrémité amont (11), qui présente au moins indirectement des moyens de raccordement hydraulique avec la sortie d'un robinet d'eau chaude et, en amont de l'autre extrémité (12), un conduit (13) dit d'évacuation, d'une part, débouchant hors de l'enveloppe et, d'autre part, se raccordant hydrauliquement en un point intermédiaire aux deux extrémités du logement conférant à l'enveloppe la forme d'un Té, - délimité dans l'alésage prés de son extrémité amont, un siège (14) de clapet (15), et - monté dans le logement depuis l'extrémité amont: un clapet (15) avec un organe (16) élastique le sollicitant vers sa position dite de fermeture en l'appliquant sur le siège (14) et une tige (17) dite de manoeuvre du clapet, reliée à un dispositif (18) de commande apte à pousser le dit clapet vers la position dite ouverture en contrariant l'action de l'organe élastique précité, entre le clapet et le dispositif de commande, cette tige de manoeuvre comprenant localement un matériau (19) fusible qui, lorsqu'il est soumis à une température supérieure à une température prédéterminée, fond de sorte que la longueur de la tige de manoeuvre se réduit et induit ainsi la fermeture du clapet. 7. Robinet selon la revendication 6 caractérisé en ce que la tige (17) de manoeuvre du clapet est en deux pièces (17A, 17B): - I'une (17A) des pièces est solidaire du clapet et forme une queue de soupape qui s'étend selon l'axe longitudinal de l'alésage et - I'autre pièce (17B) vient en appui sur l'extrémité libre de la queue par l'intermédiaire du matériau (19) fusible. 8. Robinet selon la revendication 7 caractérisé en ce que le matériau (19) fusible est logé dans une chemise (21) isolant le matériau fusible des variations fugaces de température. 9. Robinet selon la revendication 8 caractérisé en ce que la queue du clapet s'engage partiellement dans cette chemise et un joint (22) torique disposé à l'entrée de la chemise (21) complète l'isolation du matériau fusible de l'eau.