Brevet FR2959033A1 — publié le 20111021

L'invention concerne un appareil robinet mitigeur eau chaude et eau froide équipé d'un équilibreur de pressions asymétrique. L'appareil objet de l'invention est un mitigeur pour douche qui est adaptable en mitigeur bain et douche avec inverseur dans la même configuration technique de fonctionnement. Les alimentations eau chaude et eau froide des salles de bains sont souvent soumises à des variations aléatoires des pressions ayant pour conséquences des fluctuations plus ou moins importantes de la température de l'eau mitigée en sortie mitigeur ce qui provoque des situations désagréables et parfois dangereuses pour l'utilisateur. C'est pourquoi il est important d'assurer en fonctionnement une température de sortie de l'eau mitigée parfaitement stable d'une part et d'autre part une sécurité anti-brûlures en ne permettant pas une température de sortie de l'eau mitigée supérieure à la température du réglage initial quelles que soient les fluctuations aléatoires des pressions d'alimentations eau chaude et eau froide. Le dispositif asymétrique décrit dans les brevets 0011154 et 0609500 permet cette particularité en maintenant en sortie d'équilibreur une pression sortie eau chaude qui est toujours limitée par la pression de sortie eau froide ce que généralement ne permettent pas les dispositifs de type symétrique. En effet les dispositifs de type symétrique permettent généralement un passage eau chaude sans passage eau froide en cas d'une pression eau froide très supérieure à une pression eau chaude ce qui amène l'équilibreur en butée avec pour effet immédiat de fermer le circuit eau froide et de laisser un passage libre sur le circuit eau chaude et de ne débiter que de l'eau chaude. Il est donc apparu nécessaire d'intégrer dans un mitigeur eau chaude et eau froide un équilibreur asymétrique reprenant les principes décrits dans le brevet 0011154 qui limite la pression de sortie eau froide par la pression d'entrée eau chaude et simultanément qui limite la pression de sortie eau chaude par la pression de sortie eau froide ce qui a pour résultat d'équilibrer les pressions de sortie eau chaude et eau froide à la plus petite des pressions d'entrée eau chaude et eau froide tout en assurant une pression sortie eau chaude qui ne sera jamais supérieure à la pression sortie eau froide. La figure 1 est une vue éclatée d'un dispositif d'une telle invention. La figure 2 représente le schéma du principe de fonctionnement. La figure 3 représente une vue en perspective isométrique des coupes en son axe du corps de mitigeur (3) équipé des tuyauteries pilotes eau chaude (37) et eau froide (39), les coupes sont décalées de 90 degrés pour une meilleure compréhension et une esquisse en traits fins des tuyauteries (37) et (39) munies de leurs embouts est représentée décalée du corps pour permettre de visualiser le positionnement desdites tuyauteries et de leurs embouts. La figure 4 représente une coupe du mécanisme des cartouches de régulation de pression. La figure 5 est une vue en perspecctivve isométrique de la figure 4. L'appareil tel que présenté figure 1 est composé par : - un flasque d'entrée eau froide (1) et un flasque d'entrée eau chaude (8) identiques et équipés d'écrous tournants de raccordement au réseau et d'un joint torique assurant l'étanchéité lors du montage dans le corps (3). - une cartouche d'équilibrage eau froide (2) et une cartouche d'équilibrage eau chaude (9) identiques - un corps (3) équipé des tuyauteries pilotes eau chaude (37) et eau froide (39) - une cartouche standard de type "céramique" (4) de réglage de débit et température qui vient se positionner dans le corps (3) et qui est munie d'une entrée eau chaude, d'une entrée eau froide, d'une sortie eau mitigée et dont les sections de passage eau chaude et eau froide permettant le mélange eau chaude et eau froide sont constantes pour chaque point de réglage du levier de manoeuvre (7). - un écrou (5) de fixation de la cartouche (4) - un couvercle rotule (6) qui se visse sur l'écrou (5) - un levier (7) de manoeuvre fixé à l'organe de commande de la cartouche (4) qui permet un réglage de température par un mouvement de rotation et un réglage de débit par un mouvement de levier. Les cartouches d'équilibrage eau chaude (9) et eau froide (2) sont représentées figures 4 et 5. Elles sont assemblées monobloc, indémontables et interchangeables. Un corps (43) de la cartouche est en matière plastique injectée adaptée à un environnement d'eau chaude sanitaire. Un clapet de régulation (50) ajuste une section de passage entre un volume (45) d'entrée de l'eau chaude ou de l'eau froide et un volume (47) de sortie. Le clapet de régulation (50) est guidé par les nervures (44) et (51), il est assemblé en 2 parties par vissage et/ou collage ce qui le rend prisonnier du corps (43). Le clapet de régulation (50) est encastré dans une membrane élastique (49) en élastomère de très faible raideur et de forme circulaire, il est fixé à ladite membrane par vulcanisation à froid, une coupelle rigide (48) de même forme que la membrane est placée entre la tige de clapet (50) et la membrane (49) ce qui assure une bonne transmission et une bonne répartition des forces entre la membrane (49) et le clapet (50). Des orifices (46) permettent la sortie eau chaude et eau froide vers la cartouche (4) de réglage de débit et température. Des tenons (42) en forme de cylindres excentrés permettent le positionnement des cartouches eau froide (2) et eau chaude (9) dans le corps (3). Un joint torique (41) assure une étanchéité entre le corps (43) de la cartouche d'équilibrage et son logement dans le corps (3) du mitigeur. Une lèvre (53) de la membrane (49) est ajustée dans le corps de cartouche (43) et dans un logement (54) du corps (3) pour assurer l'étanchéité par serrage ente les volumes (47) et les arrivées (36) et (40) des pressions pilotes lors du montage dans le corps (3). Le corps (3) est une fonderie d'alliage cuivreux usiné, généralement du laiton ou en bronze, l'entraxe des arrivées eau chaude et eau froide est adapté aux usages en vigueur. Des usinages (29) et (35) sont dimensionnés pour recevoir respectivement : - la cartouche d'équilibrage eau froide (2) maintenue par le flasque de fermeture étanche (1) - la cartouche d'équilibrage eau chaude (9) maintenue par le flasque de fermeture étanche (8), les flasques (1) et (8) sont vissés dans le corps (3). Le canal interne (33) fait communiquer le volume (47) via les orifices (46) de la cartouche d'équilibrage eau chaude (9) à l'orifice (32) d'alimentation en eau chaude de la cartouche (4) de réglage débit et température. Le canal interne (30) fait communiquer le volume (47) via les orifices (46) de la cartouche d'équilibrage eau froide (2) à l'orifice (31) d'alimentation en eau froide de la cartouche (4) de réglage débit et température. La canalisation pilote eau froide (39) est munie des embouts (40) et (56) et la canalisation pilote eau chaude (37) est munie des embouts (36) et (57). Les canalisations pilotes (39) et (37) sont des tuyaux en plastique souple terminés par les embouts (40) et (56) d'une part et (36) et (57) d'autre part, les embouts sont en alliage cuivreux, généralement des tubes laiton possédant une extrémité filetée qui vient se visser par auto-taraudage à chaque extrémité des canalisations pilotes eau froide (39) et eau chaude (37), l'étanchéité des filetages auto-taraudés est assurée par application de résine de type anaérobie. Un volume mort obtenu en fonderie permet de loger les canalisations pilote eau froide (39) et eau chaude (37) dans le corps (3) en contournant la cartouche (4) de réglage de débit et température. Les embouts laiton (56) et (40) de la canalisation pilote eau froide (39) s'insèrent dans les perçages calibrés du corps (3), l'embout (56) est ajusté dans un perçage (34) qui communique avec l'entrée de l'eau chaude du mitigeur. Les embouts laiton (36) et (57) de la canalisation pilote eau chaude (37) s'insèrent dans les perçages calibrés du corps (3), l'embout (57) est ajusté dans un perçage (55) qui communique avec le volume (30) de la sortie de l'eau froide où règne la pression de sortie eau froide de la cartouche d'équilibrage eau froide (2). Les embouts laiton des canalisations pilotes eau froide (39) et eau chaude (37) qui s'insèrent dans les perçages calibrés du corps (3) sont fixés étanches sur le corps (3) par application de résine de type anaérobie. La canalisation pilote eau froide (39) communique via un perçage (34) avec le volume (45) de la cartouche d'équilibrage eau chaude (9) où règne la pression d'entrée eau chaude mitigeur et transmet la pression d'entrée eau chaude mitigeur à la membrane (49) de la cartouche d'équilibrage eau froide (2) via l'embout (40). La canalisation pilote eau chaude (37) communique via un perçage (55) avec le volume (30) où règne la pression de sortie eau froide de la cartouche d'équilibrage eau froide (2) et transmet ladite pression de sortie eau froide à la membrane (49) de la cartouche d'équilibrage eau chaude (9) via l'embout (36). L'usinage (38) est dimensionné pour recevoir une cartouche standard de type "céramique" (4) fixée par l'écrou fileté (5). Un perçage fileté (52) est adapté pour recevoir un tuyau de type douche qui permet l'évacuation vers l'utilisateur de l'eau mitigée obtenue en sortie de la cartouche standard de type "céramique" (4). Le fonctionnement d'un tel mitigeur est schématisé figure 2. L'arrivée eau chaude (10) schématise un flasque (8). Le corps (11) schématise un corps de cartouche d'équilibrage eau chaude (43) intégré dans un corps (3). L'arrivée eau froide (28) schématise un flasque (1). Le corps (27) schématise un corps de cartouche d'équilibrage eau froide (43) intégré dans un corps (3). La canalisation (17) schématise la canalisation pilote eau chaude (37) et la canalisation (21) schématise la canalisation pilote eau froide (39). La canalisation (18) schématise le canal interne (33) et la canalisation (20) schématise le canal interne (30). La cartouche standard de type "céramique" (4) de réglage de débit et température est schématisée par le rectangle (19). Lorsque l'appareil fonctionne : - La pression d'arrivée eau chaude règne dans le volume (12) et le volume (22) qui communiquent entre eux par un canal pilote (21). Les forces de pressions régnant dans le volume (26) agissant sur la section efficace du clapet (25) additionnées des forces de pression régnant dans le volume (24) agissant sur la membrane (23) sont soit en équilibre et dans ce cas la pression régnant dans le volume (24) est proche de la pression régnant dans le volume (22) sans lui être supérieure, soit en déséquilibre et en butée plein ouvert dans le cas où la pression régnant dans la chambre (26) serait inférieure à la pression régnant dans la chambre (22), dans ce dernier cas la pression régnant dans la chambre (24) sera égale à la pression régnant dans la chambre (26) diminuée de la chute de pression causée par l'écoulement à travers l'orifice de passage du clapet (25). - La pression de sortie de l'eau froide règne dans les volumes (24) et (20) qui communiquent entre eux et dans le volume (16) qui communique avec le volume (20) par un canal pilote (17). La pression régnant dans les chambres (24) et (16) ne peut pas être supérieure à la pression régnant dans la chambre (12) suivant l'analyse précédente, il en résulte que les forces de pression qui s'exercent sur la membrane (15) seront toujours en équilibre, équilibre qui est maintenu par la position de l'ouverture du clapet (13). La pression régnant dans la chambre (14) sera égale à la pression régnant dans la chambre (16) diminuée de la chute de pression causée par l'écoulement à travers l'orifice de passage du clapet (13). - Un tel dispositif est un double asservissement en pression qui tend automatiquement à réduire l'écart entre la pression de sortie de l'eau froide et une pression de référence qui est la pression d'entrée de l'eau chaude et simultanément qui tend automatiquement à réduire l'écart entre la pression de sortie de l'eau chaude et une pression de référence qui est la pression de sortie de l'eau froide, chacune des pressions de sortie ne pouvant être supérieure à sa pression de référence. - Il en résulte que les pressions régnant dans les volumes (18) et (20) sont limitées par la plus petite des pressions d'entrée eau chaude régnant dans le volume (10) et d'entrée eau froide régnant dans le volume (28) d'une part et d'autre part que la pression de sortie eau chaude régnant dans le volume (18) est limitée par la pression de sortie eau froide régnant dans le volume (20). En fonctionnement le réglage du mitigeur par le levier (7) agit sur les sections de passage de l'eau chaude et de l'eau froide de la cartouche standard de type "céramique" (4) de réglage de débit et température. La technologie des cartouches céramique permet, à réglage constant, d'avoir des sections de passage constantes et indépendantes des conditions des pression et température et d'évacuer le mélange eau chaude et eau froide vers un perçage fileté (52) adapté pour recevoir un tuyau de douche. L'action simultanée de l'asservissement de la pression d'alimentation eau froide de la cartouche (4) à la pression d'alimentation eau chaude du mitigeur et l'asservissement de la pression d'alimentation eau chaude de ladite cartouche (4) à la pression d'alimentation eau froide de cette même cartouche a pour effet d'avoir des pressions d'alimentation eau chaude et eau froide de la cartouche (4) sensiblement égales à la plus petite des pressions d'alimentation eau chaude et eau froide du mitigeur sans que la pression d'alimentation eau chaude de la cartouche (4) puisse prendre une valeur supérieure à la pression d'alimentation eau froide de ladite cartouche (4). Pour une position de réglage donnée du levier (7) le rapport de mélange eau chaude sur eau froide est sensiblement constant quelques soient la variations aléatoires des pressions d'alimentation tout en assurant un rapport de mélange eau chaude/eau froide qui ne pourra jamais être supérieur au rapport des sections de passage efficaces eau chaude/eau froide de la cartouche (4). Avec des conditions d'alimentation eau chaude et eau froide à température constante ce mitigeur assure d'une part la stabilité de la température de mélange quelque soit les fluctuations aléatoires des pressions d'alimentation eau chaude et eau froide et d'autre part la sécurité anti-brûlures en cas de déséquilibre extrême des pressions d'alimentation. Revendications1- Appareil robinet mitigeur pour douche alimenté en eau chaude et en eau froide à des pressions variables et aléatoires qui est équipé d'une cartouche standard de type "céramique" (4) alimentée en eau chaude et en eau froide, ladite cartouche (4) permet de régler par action sur un levier (7) un débit d'eau mitigée et son rapport de mélange eau chaude et eau froide caractérisé en ce qu' il est équipé d'un équilibreur de pressions asymétrique intégré dans le corps (3) du mitigeur qui asservi la pression d'alimentation en eau froide de la cartouche standard de type "céramique" (4) à la pression d'alimentation en eau chaude du robinet mitigeur et simultanément qui asservi la pression d'alimentation en eau chaude de la cartouche standard de type "céramique" (4) à la pression d'alimentation en eau froide de la ladite cartouche (4) 2- Appareil robinet mitigeur pour douche suivant revendication 1 caractérisé en ce que l'équilibreur de pressions asymétrique intégré dans le corps (3) est constitué par un module d'équilibrage eau froide (2) qui limite la pression d'alimentation en eau froide de la cartouche standard (4) à la pression d'alimentation en eau chaude du robinet mitigeur et un module d'équilibrage eau chaude (9) qui limite la pression d'alimentation en eau chaude de la cartouche standard (4) à la pression d'alimentation en eau froide de ladite cartouche (4) 3- Appareil robinet mitigeur pour douche suivant revendication 2 équipé - d'un flasque d'entrée eau froide (1) et d'un flasque d'entrée eau chaude (8) identiques équipés d'écrous tournants de raccordement au réseau et d'un joint torique assurant l'étanchéité lors du montage dans le corps (3). - d'une cartouche d'équilibrage, eau froide (2) et une cartouche d'équilibrage eau chaude (9) - d'un corps (3) équipé des tuyauteries pilotes eau chaude (37) et eau froide (39) - d'une cartouche standard de type "céramique" (4) de réglage de débit et température qui vient se positionner dans le corps (3) - d'un écrou (5) de fixation de la cartouche (4) - d'un couvercle rotule (6) qui se visse sur l'écrou (5) - d'un levier (7) de manoeuvre fixé à l'organe de commande de la cartouche (4) qui permet un réglage de température par un mouvement de rotation et un réglage de débit par un mouvement de levier caractérisé en ce que les cartouches d'équilibrage eau froide (2) et eau chaude (9) sont identiques et monoblocs et sont constituées par : - un corps (43) en matière plastique injectée adaptée à un environnement d'eau chaude sanitaire - un clapet de régulation (50) qui ajuste une section de passage entre un volume (45) du corps (43) d'entrée de l'eau chaude ou de l'eau froide et un volume (47) du corps (43) de sortie, le clapet de régulation (50) est guidé par les nervures (44) et (51) du corps de cartouche d'équilibrage (43), le clapet de régulation (50) est assemblé en 2 parties par vissage et/ou collage - une membrane élastique (49) de très faible raideur en élastomère dans laquelle le clapet de régulation (50) est encastré et fixé à ladite membrane par vulcanisation à froid, - une coupelle rigide (48) placée entre la tige de clapet (50) et la membrane (49) - des orifices (46) qui permettent la sortie eau chaude et eau froide vers une cartouche (4) de réglage de débit et température - des tenons (42) en forme de cylindres excentrés qui permettent un positionnement des cartouches eau froide (2) et eau chaude (9) dans le corps (3) - un joint torique (41) qui assure l'étanchéité entre un volume (45) et un volume (47) lors du montage dans le corps (3) 4 - Appareil robinet mitigeur eau chaude et eau froide équipé d'un équilibreur de pressions 5 asymétrique suivant revendication 3 caractérisé en ce que la membrane élastique (49) possède une lèvre (53) qui est ajustée dans le corps de cartouche d'équilibrage (43) et dans un logement (54) du corps (3) pour assurer l'étanchéité par serrage entre un volume (47) et les arrivées (36) et (40) des pressions pilotes 5 - Appareil robinet mitigeur eau chaude et eau froide équipé d'un équilibreur de pressions asymétrique suivant l'une des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que le corps de cartouche d'équilibrage (43) possède des orifices (46) qui permettent la sortie eau chaude et eau froide vers la cartouche (4) de réglage de débit et température 6 - Appareil robinet mitigeur eau chaude et eau froide équipé d'un équilibreur de pressions asymétrique suivant l'une des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que le corps (3) est équipé de 15 tuyauteries pilotes eau chaude (37) et eau froide (39) telles que : - la tuyauterie pilote eau chaude (37) fait communiquer la pression régnant dans le canal interne (30) d'alimentation en eau froide de la cartouche (4) de réglage de débit et température et la pression régnant sur la face externe de la membrane élastique (49) de la cartouche d'équilibrage eau chaude(9) 20 - la tuyauterie pilote eau froide (39) fait communiquer la pression d'alimentation en eau chaude du mitigeur et la pression régnant sur la face externe de la membrane élastique (49) de la cartouche d'équilibrage eau froide (2) 7 - Appareil robinet mitigeur eau chaude et eau froide équipé d'un équilibreur de pressions asymétrique suivant revendication 6 caractérisé en ce que les tuyauteries pilotes eau chaude (37) et 25 eau froide (39) sont des tuyaux en plastique souple terminés par deux embouts en alliage cuivreux, généralement des tubes laiton possédant une extrémité filetée qui vient se visser par auto-taraudage à chaque extrémité des tuyauteries pilotes eau froide (39) et eau chaude (37) et dont l'étanchéité des filetages auto-taraudés est assurée par application de résine de type anaérobie 8 - Appareil robinet mitigeur eau chaude et eau froide équipé d'un équilibreur de pressions 30 asymétrique suivant revendication 7 caractérisé en ce que les embouts des tuyauteries pilotes eau chaude (37) et eau froide (39) s'insèrent dans des perçages calibrés du corps (3) et sont fixés étanches sur le corps (3) par application de résine de type anaérobie