Brevet FR2801690A1 — publié le 20010601

Les températures de production d'eau chaude des chauffe-eau ou des chaufferies sont souvent supérieures aux températures raisonnables d'utilisation. Pour réduire la température de cette eau chaude à une valeur raisonnable ou à une valeur choisie par l'usager, on utilise souvent un mitigeur thermostatique. Ce mitigeur thermostatique mélange de l'eau froide à l'eau chaude de sortie du chauffe- eau pour maintenir le mélange à une température constante. Il existe actuellement plusieurs dispositifs pour maintenir le mélange à une température constante. Ces dispositifs peuvent être classés en deux grandes catégories. Les dispositifs de la première catégorie utilisent un élément qui se dilate et se rétracte avec la température et qui agit directement sur une vanne de mélange monobloc qui commande les sections de passage de l'eau chaude et de l'eau froide. Les dispositifs de la seconde catégorie utilisent une information pour commander soit un système de vannes soit une vanne monobloc pour mélanger l'eau chaude et l'eau froide, cette information dépend généralement de la température de l'eau mitigée obtenue en sortie du mitigeur. La présente invention a pour objet un système de commande de la pression interne du soufflet qui positionne une vanne de mélange eau chaude et eau froide. Ce système de commande est appelé système pilote. II est placé en sortie de la vanne de mélange du mitigeur. II crée la variation de la pression interne du soufflet de commande qui positionne la vanne de mélange eau chaude et eau froide. Cette variation de pression interne permet en particulier d'évacuer l'eau contenue à l'intérieur du soufflet, elle est obtenue par le débit à travers un circuit dérivé appelé circuit pilote. Le débit du circuit pilote est fonction de la température du mélange en sortie du mitigeur. La figure 1 représente le schéma d'implantation d'un mitigeur thermostatique équipé d'un tel système pilote. Le schéma d'implantation de la figure 1 représente la vanne de mélange en butée dans ses deux positions extrêmes. La figure 2 représente une coupe du système pilote. La figure 3 représente une coupe de la commande mécanique (8) en température du système pilote. La figure 4 représente une coupe du système de régulation du débit pilote formé par la vanne pilote (11) et le siège (19). L'eau chaude de sortie du chauffe-eau arrive par l'orifice de raccordement (17). L'eau froide arrive par l'orifice (4). Le palier (18) est solidaire du corps du mitigeur (1) et l'eau chaude qui arrive par l'orifice (17) peut s'écouler autour du palier (18) et communique avec le volume (21). Le palier (18) comprend un orifice calibré (16) qui communique avec l'intérieur (15) du soufflet (2). La vanne de mélange est constituée par un flasque (13) et un tube (12) solidaire du flasque (13) par des nervures radiales. La canalisation pilote (14) communique directement avec l'intérieur (15) du soufflet (2) et avec le siège (19) de la vanne pilote (11). Le raccordement (20) entre le corps du mitigeur (1) et le corps du système pilote (10) est parfaitement étanche. L'eau mitigée s'écoule à travers l'orifice (9) et à travers le clapet anti-retour (7). Le clapet anti-retour (7) a pour fonction de créer une chute de pression sensiblement constante lors de l'écoulement entre l'intérieur (6) du tube (12) et l'orifice de sortie (9). La position de la vanne pilote peut être modifiée ou ajustée par un système de commande mécanique (8). Le mélange eau chaude et eau froide se forme à l'intérieur (6) du tube (12). La vanne de mélange formée par le flasque (13) et le tube (12) est guidée dans le palier (3) et le tube (5) du corps (1). Le soufflet (2) est élastique et son effet ressort a tendance éloigner le flasque (13) du palier (18). Le soufflet (2) a sa paroi étanche et est fixé étanche sur le palier (18) et sur le flasque (13). La figure 2 représente une réalisation en coupe d'un tel système pilote agrandi de deux fois environ. Le corps du système pilote (10) schématisé figure 1 correspond au corps (22). Les perçages (23) et (24) correspondent à la canalisation pilote (14) schématisée figure 1. La sortie (25) correspond au raccordement (20) schématisé figure 1. La vanne pilote (11) schématisée figure 1 est constituée par l'ensemble (26). Le système de commande (8) schématisé figure 1 est constitué par l'ensemble (27). L'ensemble pilote (26) est guidé dans le fourreau (28). La figure 3 représente l'ensemble de commande mécanique (27) de positionnement de l'ensemble pilote (26). II est constitué par un corps (32) vissé étanche dans le corps pilote (22). Le guide (33) solidaire de l'écrou d'entraînement (31) par l'intermédiaire de la vis de réglage (29). Le guide (33) et l'écrou d'entraînement (31) sont vissés avec collage étanche dans la vis de réglage (29). Le guide (33) est ajusté et guidé dans le corps (32), il a une étanchéité par joints toriques, il possède un perçage axial dans lequel vient se loger et se guider l'axe de dilatation (34) de l'ensemble pilote (26). L'ensemble constitué par l'écrou (31), le guide (33) et la vis de réglage (29) est mobile en translation lorsque l'on tourne l'écrou (31) avec des fins de courses en butée sur le corps (32) qui maintiennent cet ensemble prisonnier du corps (32). La vis de réglage (29) est une vis à plusieurs filets extérieurs pour limiter à une valeur inférieure à 360 la rotation de l'écrou (31) pour obtenir les butées de fin de course. Une vis de réglage fin (30) munie d'une étanchéité par joints toriques coulisse dans l'écrou (31) et est vissée dans le guide (33). L'axe de dilatation (34) de l'ensemble pilote (26) vient en butée sur la vis de réglage fin (30). La vis de réglage fin (30) permet d'ajuster la position extrême de l'axe (34) obtenue par l'écrou d'entraînement (31) lorsque le guide (33) est en butée sur le corps (32) et donc d'ajuster la température maximale admissible. La figure 4 représente l'ensemble pilote (26) qui forme la vanne thermostatique pilote. L'ensemble pilote (26) est constitué par une enveloppe (36) formant avec le vérin (37) et l'axe de dilatation (34) une chambre (47) parfaitement étanche qui renferme une pâte visqueuse qui a comme particularités d'avoir un très important coefficient de dilatation cubique en température et un très important coefficient de transmission de chaleur. L'étanchéité de la chambre (47) est réalisée par joints caoutchoucs (35), par joints toriques montés sur le vérin (37) et par sertissage de la bille (38). L'enveloppe (36) transmet sa température extérieure qui est celle l'eau en sortie de mitigeur à la pâte contenue dans la chambre (47). La pâte de l'enveloppe (47) se dilate avec la température. Un compensateur de fin de course est serti sur l'enveloppe (36) et est constitué par une enveloppe (40) dans laquelle se loge un ressort (45) de très forte puissance qui appuie sur une rondelle (39) de répartition. La rondelle (39) vient repousser le vérin (37) jusqu'à ce qu'elle soit en contact avec l'enveloppe (36). La vanne pilote est constituée par un clapet (44) qui obture plus ou moins le passage (48), le clapet (44) vient s'ajuster dans son logement (41) qui lui-même est ajusté dans l'enveloppe (40). Un ressort (42) beaucoup moins puissant que le ressort (45) vient s'ajuster sur le clapet (44) et s'appuie sur le corps pilote (22). Dans la figure 4 le corps pilote (22) est symbolisé par la partie hachurée (43). Le ressort (42) est dimensionné pour maintenir, en période normale de fonctionnement, une butée franche entre l'axe de dilatation (34) et l'ensemble de commande mécanique (27), cette butée se situe sur la vis de réglage fin (30). En période normale de fonctionnement le ressort (42) est dimensionné pour permettre au ressort (45) de maintenir la rondelle (39) au contact de l'enveloppe (36). L'axe (46) est l'axe de sortie du jet du mitigeur, il est perpendiculaire à l'axe de l'enveloppe (36). Le centre du volume (47) est le plus près possible de l'axe (46). L'élément sensible à la chaleur de l'ensemble pilote (26) est donc situé dans le jet de sortie du mitigeur, dans l'axe et perpendiculaire au jet de sortie du mitigeur. Le passage (48) est la section libre de passage entre le clapet (44) et le perçage (23) de la canalisation pilote (14) du schéma figure 1. Lorsque le mitigeur fonctionne à sa température d'équilibre qui est sa température de réglage mécanique, il y a un écoulement à travers le passage (48), cet écoulement est celui nécessaire au bon positionnement de la vanne de mélange. A cette température d'équilibre, le volume interne (15) du soufflet (2) est constant pour assurer une bonne stabilité de la vanne de mélange. L'écoulement à travers le passage (48) passe par le volume (50) et par l'orifice (49) spécialement usiné, il se fond avec l'écoulement principal de sortie du mitigeur. A la température d'équilibre, le volume (47) de la pâte visqueuse contenue dans l'enveloppe (36) a pour valeur Veq. Lorsque la température du mélange du jet de sortie est supérieure à la température d'équilibre, la valeur Veq augmente ce qui a pour effet de faire ressortir l'axe (34) du volume (47) et de réduire la section efficace du passage (48). Inversement, lorsque cette température du mélange est inférieure à la température d'équilibre, la valeur Veq diminue ce qui a pour effet de faire rentrer l'axe (34) dans le volume (47) sous l'action du ressort (42), d'augmenter la section efficace du passage (48), d'évacuer l'eau avec un plus grand débit et en particulier d'évacuer l'eau contenue à l'intérieur (15) du soufflet (2), ce qui a pour conséquence de comprimer le soufflet, donc d'augmenter la section de passage de l'eau chaude et de diminuer la section de passage de l'eau froide de la vanne de mélange du mitigeur. Le soufflet (2) positionne la vanne de mélange constituée par le flasque (13) et le tube (12) solidaire du flasque (13) par des nervures radiales. Si, pour une cause quelconque, le passage (48) se referme complètement et le clapet (44)vient en butée sur le corps (22), par exemple en cas de modification brusque de la consigne de température par action sur la commande mécanique (27), l'axe (34) rentrera dans le volume (47) ce qui aura pour effet d'augmenter considérablement la pression dans le volume (47).A partir d'un seuil prédéfini de pression et qui dépend du dimensionnement du ressort (45), les forces de pression appliquées au vérin (37) seront suffisante pour qu'il se déplace et qu'il maintienne une pression raisonnable à l'intérieur du volume (47) en augmentant suffisamment le volume (47) du fait de son déplacement. Ce mécanisme d'absorption du dépassement de la course en butée permet d'éliminer des contraintes mécaniques excessives qui endommageraient gravement le matériel. REVENDICATIONS 1) Système pilote de mitigeur thermostatique pour eau chaude placé sortie du mitigeur et relié par une canalisation pilote étanche (14) à l'intérieur (15) d'un soufflet qui positionne la vanne de mélange eau chaude et eau froide du mitigeur remarquable en qu'il est équipé d'une vanne thermostatique pilote (26) dont l'élément thermosensible est dans le de sortie du mitigeur, dont le débit augmente lorsque la température du jet de sortie du mitigeur est inférieure à la température d'équilibre et inversement, qui comprime le soufflet de commande (2) en évacuant l'eau contenue à l'intérieur (15) du soufflet (2) lorsque son débit augmente. 2) Système pilote suivant revendication 1 remarquable en ce qu'il possède une pâte de dilatation enfermée dans un volume (47) qui est munie d'un système de vérin (37) qui permet d'augmenter le volume (47) qui renferme la pâte de dilatation lorsque le système pilote en butée. 3) Système pilote suivant revendication 1 remarquable en ce possède un ensemble de commande mécanique (27) qui permet un réglage mécanique du mitigeur et muni d'une vis de réglage fin (30) qui permet d'ajuster la température maximale admissible du mitigeur en butée.