Brevet FR2843789A1 — publié le 20040227

La présente invention concerne un mitigeur thermostatique mono-commande qui est un dispositif mécanique qui mélange automatiquement l'eau chaude et l'eau froide et qui permet à l'utilisateur en actionnant un seul levier d'afficher une température de mélange et puiser de l'eau mitigée à la température affichée. La plupart des mitigeurs mécaniques usuels n'ont pas la fonction thermostatique et sont des mitigeurs mono-commande à levier, un seul levier permet à l'utilisateur de régler simultanément le débit et la température de l'eau mitigée en testant physiquement la température de sortie. Les mitigeurs mécaniques à mono-commande qui n'ont pas la fonction thermostatique représentent la presque totalité des installations existantes modernes sur éviers et installations sanitaires. Les 10 robinets mitigeurs ou mélangeurs thermostatiques d'aujourd'hui sont de plus en plus utilisés pour les applications sanitaires en robinets de douche, baignoires ou autres. Généralement ils sont constitués par des appareils possédant deux commandes, une commande pour le réglage du débit et une commande pour le réglage de la température. Aussi il est intéressant de mettre à la disposition des utilisateurs des mitigeurs mécaniques à une seule commande à levier dite mono-commande et qui ont 15 la fonction thermostatique qui permet d'obtenir automatiquement la température affichée à l'ouverture du robinet. La figure 1 représente un tel mitigeur thermostatique mono-commande monté et prêt à l'emploi. La figure 2 représente une coupe longitudinale du corps équipé du mitigeur et permet de visualiser la position du levier (101) et de la cartouche (103) recevant l'ensemble du mécanisme. La 20 figure 3 représente une coupe transversale en perspective du corps (100). La figure 4 représente une coupe longitudinale en perspective du corps (100). La figure 5 représente une vue en perspective du corps (100). La figure 6 représente une perspective ouverte de la cartouche (103) équipée de tous ses joints et composants (pour une meilleure compréhension de cette figure les hachures de coupe ne sont pas représentées). La figure 7 représente la vanne de mélange (85). La figure 8 représente à 25 I'échelle 2 une coupe de la cartouche (103) et de ses principaux composants. La figure 9 montre une perspective de la vis de commande de température (54) et de la vis de réglage (31) du mécanisme thermostatique. La figure 10 détaille l'axe de rappel (47). La figure 11 détaille le corps (39) du mécanisme d'affichage de la température. La figure 12 représente une perspective du levier (101).La figure 13 représente une perspective longitudinale de l'éclaté du mécanisme d'affichage de la 30 température de la cartouche (103). La figure 14 représente les perspectives du dessus et du dessous de l'écrou (52). La figure 15 représente les perspectives du dessus et du dessous du couvercle (55). La figure 16 détaille à l'échelle 2 la partie mâle (61) du système d'enclenchement d'affichage de la température. La figure 17 détaille à l'échelle 2 la partie femelle (63) du système d'enclenchement d'affichage de la température. La figure 18 représente une perspective longitudinale de l'éclaté du 35 mécanisme de mélange thermostatique de la cartouche (103). La figure 19 détaille à l'échelle 2 la vanne de mélange (76). La figure 20 détaille à l'échelle 2 le fond amovible (74) de la cartouche. La figure 21 est une coupe du corps (79) de la cartouche (103). Le dispositif est un robinet formé par un corps (100) dans lequel vient se loger une cartouche (103) arrêtée en translation par le jonc (107) qui se loge dans la rainure torique (121) et maintenue en rotation par la patte (64) qui vient se loger dans la rainure (114), un capot (106) est libre en rotation et il reçoit le levier (101) fixé par l'axe (105), le capot (106) est maintenu en translation sur le corps (100) par la butée formée par le jonc (109) et l'écrou (108) vissé sur le corps (100) par le filetage (125). L'axe (105) est maintenu en translation dans le levier (101) par un système à frottement non représenté et il est libre en rotation dans le capot (106). Le corps (100) est fixé sur son support par le filetage (116). Les filetages (115) et (117) permettent respectivement les raccordements de l'eau froide et de l'eau chaude par des tuyauteries flexibles ou 10 rigides non représentées et munies de clapets de non retour. L'orifice annulaire (118) du circuit eau chaude est alimenté en eau chaude par la chambre (124) et concide avec l'arrivée (93) de l'eau chaude dans la cartouche (103). La canalisation interne (113) amène l'eau froide par la chambre (123) dans l'orifice annulaire (119) qui concide avec l'arrivée (95) de l'eau froide dans la cartouche (103). L'eau mitigée sort de la cartouche (103) par quatre orifices (25) dans la chambre annulaire (120) puis 15 dans la canalisation (104) du bec (126) du robinet. Les alésages (110),(111),(112), et (122) sont ajustés avec l'extérieur (42) du corps de la cartouche (79) et l'étanchéité est assurée par joints toriques élastomères (10), (12), (28), (27), et (16) entre le corps de la cartouche (79) et le corps (100) du robinet. La fenêtre (102) permet de lire l'affichage de la température sur la face (58) de l'écrou (52). Le levier (101) peut-être actionné verticalement et horizontalement à la main lorsque le robinet est fixé. Il possède à son extrémité une encoche en forme de U qui vient s'ajuster avec un jeu fonctionnel minimum dans l'encoche (6) de la vanne d'arrêt (85). La forme de l'encoche (6) permet un débattement vertical de la vanne d'arrêt (85) suffisant pour assurer les ouvertures et fermetures complètes de la vanne d'arrêt (85). La vanne d'arrêt (85) est constituée par les corps cylindriques creux (9) et (8). Pour assurer un bon réglage du débit, le corps (8) se raccorde sur un cône creux de faible angle au sommet qui est luimême raccordé à un autre cylindre creux. Des nervures (7) assurent un bon maintient du joint torique (15) à l'ouverture de la vanne d'arrêt (85) et assurent la liaison rigide avec l'axe de transmission (4). Le joint torique d'étanchéité (84) maintenu par la rondelle (83) emmanchée dur est fixé dans l'alésage 30 (24) de l'axe de transmission (4) et assure l'étanchéité entre l'axe (23) du détecteur thermostatique et l'axe de transmission (4) de la vanne d'arrêt (85). L'alésage (3) guide l'axe (23) du détecteur thermostatique. L'alésage hexagonal (5) reçoit l'axe hexagonal (48) qui entraîne en rotation la partie femelle (63) du système d'enclenchement d'affichage de la température et qui est laissée libre en translation. L'étanchéité haute de la cartouche est assurée par les joints toriques (18) et (22) montés dans le corps (39) du mécanisme d'affichage de la température et l'étanchéité basse est assurée par le joint torique (30) monté dans le fond amovible (74). Le corps (39) du mécanisme d'affichage de la température est poussé par la pression interne de la cartouche (103) et arrêté en translation par le jonc torique (21) qui se loge dans la rainure (96). Le fond amovible (74) est poussé par la pression interne de la cartouche (103) et arrêté en translation par le jonc torique (73) qui vient se loger dans la rainure (94). Le déséquilibre des forces mécaniques agissant sur la vanne d'arrêt (85) et d aux efforts de pressions s'exerçant sur l'axe de transmission (4) est compensé par la différence des sections efficaces des cylindres (8) et (9). Un détecteur thermostatique composé d'un axe (23) de petit diamètre, d'un réservoir étanche (81) contenant une composition thermostatique et d'un compensateur de fin de course (80) s'allonge 10 lorsque la température augmente et se rétreint lorsque la température diminue. Le compensateur de fin de course limite l'allongement à la butée, Par l'intermédiaire de l'axe de transmission (46), l'extrémité de l'axe (23) du détecteur thermostatique est en appui sur la vis de réglage (31) du mécanisme thermostatique qui est elle-même vissée dans la vis de commande de température (54). La base du compensateur de fin de course (80) est maintenue en appui sur la vanne de mélange (76) 15 par le ressort de compression (75) et guidée radialement par les nervures (86). Le ressort de compression (75) s'appuie sur la base (91) du fond amovible (74). Le corps (79) de la cartouche (103) possède des ouvertures annulaires (93) et (95) permettant d'alimenter respectivement en eau chaude et en eau froide la vanne de mélange thermostatique. La tenue mécanique du corps (79) au niveau des ouvertures annulaires (93) et (95) est réalisée 20 respectivement par les nervures circulaires (77) et (78) du corps (79). La vanne de mélange (76) est guidée et ajustée dans le corps (79) et possède deux sièges, le siège eau froide (87) et le siège eau chaude (89) présentant un très bon état de surface. Sa course axiale est limitée par le contact des sièges eau froide (92) du corps (79) et (87) de la vanne de mélange (76) d'une part et par le contact des sièges eau chaude (90) du fond amovible (74) et (89) de la vanne de 25 mélange (76). De la position de la vanne de mélange (76) dépendent l'écartement entre le sièges eau froide (92) et (87) qui détermine la section de passage (13) de l'eau froide et l'écartement entre les sièges eau chaude (90) et (89) qui détermine la section de passage (11) de l'eau chaude. Un joint torique (29) permet de supprimer un chemin de fuite de l'eau chaude lorsque la section de passage (11) est nulle, ies passages (88) permettent l'écoulement de l'eau chaude pour former le mélange 30 thermostatique en aval de la vanne de mélange (76). Le mélange thermostatique est obtenu par le positionnement de la vanne de mélange (76) par rapport aux sièges (92) de l'eau froide et (90) de l'eau chaude. Si la température du mélange est trop froide, le détecteur thermostatique se rétracte et sous l'action du ressort (75) le passage d'eau chaude (11) augmente et le passage d'eau froide (13) diminue, la température du mélange augmente. Si la 35 température du mélange est trop chaude, le détecteur thermostatique se dilate ce qui a pour effet d'augmenter le passage d'eau froide (13) et de diminuer le passage d'eau chaude (11), la température du mélange diminue. Une position d'équilibre en température est atteinte lorsque la température du mélange correspond au réglage de la vis de commande de température (54). Le corps (39) du mécanisme d'affichage de la température du mélange est ajusté sur ie corps (79) de la cartouche (103), arrêté en translation par le jonc torique (21) et arrêté en rotation par le tenon (36) qui vient se loger dans l'échancrure (44) du corps (79). Le ressort de rappel (20) est un ressort de torsion qui assure le retour du levier (101) dans l'axe du robinet, il est monté sur l'axe (4) de la vanne 5 d'arrêt (85) et son extrémité fixe se loge dans le trou (40) du corps (39) du mécanisme d'affichage. L'ouverture (38) du corps (39) du mécanisme d'affichage permet un un grand débattement horizontal et vertical du levier (101). L'axe de rappel (47) est ajusté sans frottement dans le corps (39) du mécanisme d'affichage, l'extrémité du ressort de torsion (20) se loge dans l'échancrure (33), I'échancrure (34) permet le 10 débattement en rotation de l'axe de rappel (47). L'échancrure (32) est légèrement plus grande que le levier (101) pour permettre un léger débattement du levier (101) avant d'être en contact avec l'axe de rappel (47) lors d'un mouvement horizontal du levier (101). Le couvercle (55) est fixé sur le corps (39) du mécanisme d'affichage, il est immobilisé en rotation par les tenons (35) ajustés avec la forme complémentaire (45) et immobilisé en translation par le jonc 15 torique (19) qui vient se loger dans la gorge torique (57). L'écrou (52) vient s'ajuster avec un large jeu radial dans le couvercle (55) et un plus faible jeu radial entre l'alésage (65) et le corps (39) du mécanisme d'affichage, il est maintenu également avec un léger jeu axial entre le couvercle (55) et le corps (39) du mécanisme d'affichage pour réduire les frottements. La vis de réglage de la température (54) est vissée dans la partie filetée (66) de l'écrou (52) et immobilisée en rotation par son hexagone 20 qui vient dans le logement hexagonal (67) du couvercle (55) qui est fixe. Lorsque l'écrou (52) tourne, la vis (54) est entraînée en translation. La vis de réglage du mécanisme thermostatique (31) est vissée dans la vis de réglage de la température (54). La vis (31) possède un logement hexagonal pour ajuster à travers l'orifice (56) le réglage du mécanisme thermostatique aux graduations de la face (58) avec la clé prévue à cet effet. 25 Un mécanisme d'embrayage de l'écrou (52) est situé dans l'alésage (37) entre l'écrou (52) et le corps (39) du mécanisme d'affichage. L'axe de rappel (47) possède un jeu axial suffisant pour ne pas perturber le fonctionnement du mécanisme d'embrayage de l'écrou (52). Le mécanisme d'embrayage est constitué par un ressort de compression (51) qui appuie sur un système limiteur de frottement qui lui-même appuie sur la partie mâle (61) et la partie femelle (63) du système d'enclenchement 30 d'affichage de la température. Le système limiteur de frottement est constitué par une cage (60) qui renferme les billes (50) qui roulent sur les rondelles (49) et (59), il se loge dans l'alésage (69) de la partie mâle (61) du système d'enclenchement d'affichage de la température. L'axe de transmission (46) guide radialement le limiteur de frottement par les alésages prévus à cet effet dans les rondelles (49) et (59) et dans la cage (60). Le système d'enclenchement est formé par une partie mâle (61) munie de formes sphériques en saillie (70) et une partie femelle (63) munie formes sphériques en creux (71) qui concident. L'angle d'attaque des formes sphériques en saillie (70) et des formes sphériques en creux (71) est d'environ 45 degrés de façon à écarter la partie mâle (61) de la partie femelle (63) lors d'une rotation de la partie femelle (63) et de ramener la concidence des formes sphériques en saillie (70) et en creux (71) sous l'action d'un effort axial fourni par le ressort de compression (51). L'axe de transmission (46) traverse la partie mâle (61) et la partie femelle (63) respectivement par les alésages (68) et (72) et maintient les parties mâle (61) et femelle (63) dans le même axe. La partie femelle (63) est liée en 5 rotation à la vanne d'arrêt (85) par son axe hexagonal (48) qui vient se loger dans l'alésage hexagonal (5) de la vanne d'arrêt (85) ce qui permet au levier (101) de transmettre une rotation à la partie femelle (63) lors d'un mouvement horizontal. Lorsque le levier (101) est positionné vers le bas, la partie cylindrique (8) de la vanne d'arrêt (85) vient au niveau du joint torique (15) et la partie cylindrique (9) est toujours en contact avec le joint 10 torique (26), les orifices (25) de sortie sont fermés. Le robinet est fermé. Lorsque le levier (101) est positionné vers le haut, la vanne d'arrêt (85) est poussée vers le bas ce qui permet d'ouvrir le passage (14), l'eau mitigée passe de l'intérieur (2) de la vanne de mélange à travers les orifices (1) la traversant, pénètre dans la chambre (17) et ressort par l'orifice (14) dans les orifices (25) de sortie. Le robinet est ouvert. Pour ouvrir ou fermer le robinet et pour régler le débit d'eau mitigée il faut actionner le levier de commande (101) verticalement. Lorsque le levier (101) est poussé horizontalement par des impulsions il revient automatiquement dans l'axe du robinet sous l'action du ressort de torsion (20) qui agit sur l'axe de rappel (47) dans lequel vient se loger le levier (101) et par l'action finale du ressort de compression 20 (51) de l'embrayage qui fait à nouveau concider les formes sphériques en saillie (70) avec les formes sphériques en creux (71) ce qui a pour effet de transmettre le mouvement final au levier (101) par l'axe hexagonal (48) et la vanne d'arrêt (85). Lors de l'impulsion horizontale du levier (101) , un mouvement de rotation est d'abord transmis à la partie femelle (63) du système d'enclenchement d'affichage de la température, l'échancrure (32) de l'axe de rappel (47) étant légèrement plus grande 25 que le levier (101). Au départ de l'impulsion il y a un effet de coincement du système d'embrayage d à l'effort exercé sur le levier (101) qui se transmet à l'écrou (52), sous l'effet du coincement l'écrou (52) tourne et entraîne axialement la vis de réglage de température (54) ce qui modifie la température de sortie du mélange. Lors d'impulsions du levier (101) vers la droite la vis de réglage de température (54) et la vis de réglage (31) enfoncent l'axe (23) du détecteur thermostatique ce qui diminue la 30 température du mélange et inversement lors d'impulsions du levier (101) vers la gauche la température du mélange augmente. Pour faciliter la rotation de l'écrou (52) le contact entre la face (53) de l'écrou et le couvercle (55) est réalisé avec des formes et des matériaux donnant un très faible couple de frottement. Lorsque le levier (101) est relâché, le ressort de compression (51) supprime le coincement, l'écrou (52) ne tourne plus car il est débrayé et le réglage de la température du mélange 35 reste modifié lorsque le levier (101) revient automatiquement dans l'axe du robinet sous l'impulsion du ressort de torsion (20) qui transmet le couple de rappel par l'intermédiaire de l'axe de rappel (47) et sous l'impulsion du ressort de compression (51) qui remet en position neutre le système d'embrayage. La fenêtre (102) du couvercle (55) permet de lire sur la partie découverte de la face visible (58) de l'écrou (52) le nouveau point de réglage de la température du mélange de sortie. L'ensemble de la cartouche (103) est entièrement démontable. Le démontage est facilité par les encoches (41) et (43) qui permettent un démontage aisé des joncs toriques (73) et (21). REVENDICATIONS 1 - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide possédant une commande de débit à levier (101) actionné verticalement caractérisé en ce que des impulsions horizontales sur ce même levier (101) permettent d'afficher la température souhaitée, qu'après impulsions horizontales le levier (101) revient automatiquement à sa position angulaire initiale dans l'axe du robinet. 2 - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide suivant revendication 1 caractérisé en ce qu'il est équipé d'une fenêtre (102) qui permet la lecture directe de la température souhaitée. 3 - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide suivant revendication 1 et 2 caractérisé en ce qu'il est équipé d'une cartouche (103) qui contient un système mécanique d'embrayage qui fait tourner l'écrou (52) lorsque l'on donne une impulsion horizontale sur le levier (101) et qui ramène 10 automatiquement le levier (101) dans l'axe du robinet sans faire tourner l'écrou (52) après l'impulsion. 4 - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide suivant revendication 1 à 3 caractérisé en ce le choix du côté de l'impulsion horizontale donnée au levier (101) permet d'abaisser ou d'augmenter la température souhaitée. - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide suivant revendication 1 à 4 caractérisé en ce 15 que la cartouche (103) est équipé d'une vanne (85) de réglage et de fermeture de débit. 6 - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide suivant revendication 1 à 5 caractérisé en ce que la cartouche (103) est munie d'un système de régulation thermostatique pour fournir la température affichée qui est lui-même formé par un détecteur thermostatique composé d'un axe (23), d'un réservoir étanche (81) contenant une composition thermostatique et d'un compensateur de fin de 20 course (80) qui agit sur une vanne formée par le corps de vanne (76) et les sièges (90) et (92). 7 - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide suivant revendication 1 à 6 caractérisé en ce que la position du système thermostatique est déterminée la position de l'écrou (52) qui agit sur l'ensemble de la vis (54) et de la vis de réglage initial (31). 8 - Robinet mitigeur eau chaude et eau froide suivant revendication 1 à 7 caractérisé en ce 25 qu'il permet d'ajuster la température du mélange avec l'affichage de l'écrou gradué (52) par la vis de réglage initial (31).