CH670143A5 - - Google Patents

Description

DESCRIPTION

La présente invention concerne une vanne, par exemple une vanne mélangeuse à poignée unique ayant une cartouche dans laquelle sont logés les éléments de commande de débit.

Les vannes mélangeuses sont largement utilisées dans les équipements sanitaires et domestiques pour fournir l'eau chaude et l'eau froide à partir de conduites d'alimentation. Habituellement, ces vannes mélangeuses comportent une plaquette de vanne fixe en un matériau dur tel que le plastique ou la céramique, ayant des ouvertures communiquant avec deux conduites d'alimentation, un mécanisme de commande, un élément glissant relié opérationnellement avec le mécanisme de commande, un anneau de guidage disposé au-dessus de l'élément glissant, un espace entourant l'élément glissant qui communique avec la sortie et une plaquette de vanne mobile faite en un matériau dur fixé sur l'élément glissant dont les ouvertures sont sélectivement alignables avec les ouvertures de la plaquette fixe, de manière à régler le débit et le rapport dans lequel les deux liquides des conduites d'alimentation sont mélangés. Une telle vanne est décrite dans le brevet US N° 4 325 403 accordé à Uhlmann le 20 avril 1982.

Dans certains cas, ces vannes mélangeuses présentent le problème particulier d'être bruyantes. Il y a du bruit lorsque le débit d'un liquide est fortement réduit. Le liquide est en fait forcé entre les bords vifs de disques en un matériau dur et il atteint de grandes vitesses, ce qui produit des vibrations soit directement, soit par impact sur une surface du robinet, qui peuvent provoquer des cavitations.

D'autre part, la mise en œuvre de dispositifs connus de préfermeture rend la fabrication plus compliquée, et peut amener une réduction excessive du débit de l'eau que le robinet peut fournir. Dans certains cas, on peut améliorer le fonctionnement d'un robinet en insérant en une position adéquate, par exemple à l'intérieur de l'élément glissant, un treillis métallique, par exemple un écran. Toutefois, ces écrans ont une efficacité limitée, réduisant le débit 5 maximum d'eau. En plus, ils sont susceptibles d'être aisément bouchés, ce qui diminue encore le débit d'eau.

Il existe un besoin pour une structure capable de réduire le bruit d'un robinet du type considéré en formant une unité de préfermeture pouvant commander le débit et diminuer les vibrations lorsque le io débit est fortement réduit sans qu'il y ait d'effet marquant sur le comportement du robinet à débit élevé.

Une telle structure ayant les avantages indiqués ci-dessus doit pouvoir être produite industriellement sans augmenter le prix d'une manière appréciable.

15 Cette structure doit également pouvoir — et cela en conservant les avantages techniques indiqués — améliorer.nettement le débit maximum du robinet.

Ces buts sont atteints par une vanne selon la présente invention qui est définie par la revendication 1.

20 Le liquide s'écoulant des ouvertures passe par le creux de l'élément glissant où il est mélangé, puis sort de l'élément glissant par sa sortie vers les fentes et les lames de l'anneau de guidage. Le liquide passant par les fentes subit un changement de direction de 180° en arrivant dans la zone entourant l'élément glissant et en débouchant 25 sur la sortie. Les lames fines de l'anneau de guidage divisent, règlent et rendent silencieux le flux de liquide, quelles que soient les conditions d'écoulement. Quand l'élément glissant est déplacé vers la position de fermeture, les fentes et les lames de l'anneau de guidage sont en partie ou en totalité couvertes par l'élément glissant qui coupe 3o alors le passage vers la zone entourant l'élément glissant. Par conséquent, le débit du liquide mélangé peut être fortement réduit par un passage très étroit entre l'anneau de guidage et la zone entourant l'élément glissant. A la limite, ce passage étroit peut découler simplement du jeu existant entre l'élément glissant et l'anneau de guidage, 35 ce qui réduit d'une façon très efficace le bruit et les vibrations.

La préfermeture de l'élément de guidage sous l'anneau a pour effet de créer une contre-pression dans la zone où le liquide — dont le flux a été fortement réduit — vient lécher les bords tranchants des plaquettes constituées d'un matériau dur. La contre-pression 40 s'oppose effectivement à l'apparition de bruit, de cavitation ou d'autres turbulences.

Par ailleurs, lorsque le débit est augmenté, les restrictions à l'écoulement du liquide venant du creux de l'élément glissant sont considérablement diminuées quand ce liquide est dévié. Cette dévia-45 tion a lieu à l'intérieur de l'anneau de guidage dans une cavité qui est relativement large. Lorsque l'élément glissant est déplacé vers la position d'ouverture complète, la présence de lames à la sortie de l'élément glissant ne gêne pas d'une manière significative l'écoulement du liquide sortant du robinet, parce que la section transversale so totale des fentes non couvertes communiquant avec la zone entourant l'élément glissant se trouve considérablement augmentée, et le passage relativement étroit est changé en un passage qui n'offre pas de résistance au passage du liquide.

Toutefois, lorsqu'il faut augmenter le débit maximum possible, 55 on peut prévoir une seconde ouverture de sortie dans l'élément glissant. Cette ouverture se trouve sous l'anneau de guidage et sur le côté opposé à celui où se trouvent les lames. Cette seconde sortie vient en alignement sélectif avec une fente aménagée dans le fond et sur le côté de l'anneau de guidage. La seconde ouverture peut être 60 disposée de manière à se fermer d'une manière synchronisée ou non avec la première ouverture. La seconde ouverture peut également devenir fonctionnelle uniquement lorsqu'on veut atteindre le débit maximum. Dans ce cas,, la seconde ouverture augmente le débit maximum de l'eau, mais elle se trouve fermée par l'anneau de 65 guidage aussitôt que l'élément glissant est déplacé de la position de débit maximum de manière à ne pas perturber le fonctionnement des lames et des fentes lorsque le débit de l'eau est réduit d'une manière importante.

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La fente de l'anneau de guidage peut également comporter une série de lames ou d'autres dispositifs équivalents pour réduire le bruit du robinet. L'élément glissant de contrôle et l'anneau de guidage peuvent être fabriqués à partir de plastique par injection-moulage. De ce fait, les coûts de fabrication peuvent soutenir la comparaison avec ceux d'autres robinets traditionnels.

Il sera fait maintenant référence aux dessins en annexe où:

la fig. 1 est une vue latérale et segmentée d'une vanne selon l'invention représentée dans sa position d'ouverture totale lorsque le débit de l'eau est maximum;

la fig. 2 est une vue de l'élément glissant de contrôle et de l'anneau de guidage selon II-II de la fig. 2; et la fig. 3 montre les mêmes éléments que la fig. 2, mais lorsque le débit de l'eau est restreint par l'élément glissant de contrôle et l'anneau de guidage.

Lorsqu'on examine la fig. 1, la vanne mélangeuse à une poignée comporte une cartouche remplaçable installée dans un corps creux 1 muni des raccords d'entrée 3 (un seul a été représenté sur le dessin) pour recevoir deux conduites d'alimentation en eau froide et chaude, et d'un espace annulaire 2 communiquant avec une sortie 4. Le corps 1 est fermé avec un bouchon 5 qui, dans ce cas, est vissé sur le corps 1.

Une cartouche remplaçable est introduite dans la cavité du corps 1 et fixée en place par le bouchon 5. Cette cartouche contient le mécanisme de vanne. La cartouche consiste en une coque 6 avec une plaquette fixe 7 faite en un matériau dur et placée à l'intérieur. La plaquette 7 a deux passages d'entrée 7a (un seul a été représenté), communiquant chacun avec son raccord d'entrée respectif 3. Une plaquette mobile 8 est montée sur la plaquette fixe 7 et peut glisser. La plaquette mobile 8 est en un matériau dur tel que'la céramique et elle a deux ouvertures 8a de forme appropriée (une seule a été représentée sur le dessin). Les ouvertures 8a coopèrent avec les passages 7a de la plaquette fixe 7 pour commander la quantité d'eau et le rapport dans lequel sont mélangés les liquides arrivant des raccords 3 et qui est réglé en faisant tourner la plaquette 8 par rapport à la plaquette 7.

La plaquette mobile 8 est fixée sur un élément glissant dénommé également tête de commande 9, comportant une partie haute 11 servant à la guider dans une fenêtre diamétrale 16 d'un anneau de guidage 15, habituellement dénommé anneau de commande, monté dans la coque 6 de la cartouche de manière à pouvoir tourner. La partie haute 11 de la tête 9 comporte un enfoncement plat où vient se loger la tige 18 formant le second bras d'un levier de commande 19 dont la bille 20 sert de point de rotation. La bille 20 est disposée entre le bouchon 5 et une moitié de support interne 21 formée dans la coque 6 de la cartouche. L'anneau de commande 15 vient contre la surface intérieure de la moitié de support interne 21 et exerce sur le bouchon 5 la pression qu'il reçoit des parties mobiles du robinet. Quelques joints de rétention qui ne sont pas indiqués par des chiffres sont placés aux endroits appropriés pour empêcher les fuites. La structure de la cartouche et des joints n'est pas très différente de celle décrite dans le brevet US N° 4 325 403 accordé à Uhlmann.

Lorsqu'on examine les fig. 1 et 2, on voit que la tête de commande 9 a la structure générale d'un boîte avec au moins une cavité interne 10 communiquant avec les ouvertures 8a de la plaquette mobile 8. Sur le côté où se trouve l'anneau 15, cette tête a une première sortie 12 et une seconde sortie 13 à l'opposé de la première. On a représenté les sorties 12 et 13 comme s'étendant sur toute la largeur de la cavité interne 10 de la tête 9. Elles pourraient également être plus petites ou être interrompues par des éléments de renforcement, tels que des nervures. Les sorties 12 et 13 font face à une cavité de l'anneau 15 formée par sa fenêtre diamétrale 16. Cette cavité peut avantageusement avoir une taille plus importante en lui adjoignant une chambre 22 formée dans la moitié de support 21. Un ensemble de fentes parallèles 14a dans la surface de l'anneau 15 qui vient contre la tête 9 partent de la fenêtre 16 jusqu'à l'espace annulaire 2 qui communique avec la sortie 4. Une série de dents 14 similaires à celles d'un peigne sont formées par ces fentes 14a. On utilise de préférence huit dents en association avec neuf fentes. Toutefois, moins de dents et de fentes peuvent donner satisfaction. On peut descendre le nombre de dents à quatre et le nombre de fentes à cinq tout en conservant un fonctionnement correct. Les fentes n'atteignent pas la paroi latérale 15a de l'anneau de contrôle 15, mais s'arrêtent à quelque distance de celle-ci. Ces fentes sont disposées de manière à être couvertes en partie ou en totalité (comme cela est représenté sur la fig. 3) par la tête 9 avant que celle-ci n'atteigne la position de fermeture complète.

Sur le côté opposé de l'anneau de celui où se trouvent les lames 14, la surface inférieure de l'anneau 15 a une fente périphérique 17. Des lames additionnelles (non représentées) et similaires aux lames 14 ou d'autres systèmes pour réduire le bruit peuvent y être installés. Ces lames n'ont pas été représentées parce que leur présence n'est pas aussi importante à cet emplacement qu'elle l'est dans la première sortie, où l'eau se trouve déviée d'un angle de 180°.

Lorsque la tête 9 est dans la position où la plaquette mobile 8 assure un débit maximum (voir fig. 1), la première sortie 12 de la tête 9 dirige le flux d'eau mélangée vers la fenêtre 16 et vers la chambre 22. A partir de là, l'eau passe par les fentes 14a entre les lames 14 pour atteindre l'espace annulaire 2 et la sortie 4. En outre, la seconde sortie 13 de la tête 9 se trouve sous la fente périphérique 17 de l'anneau 15. Dans ces conditions, une partie de l'eau mélangée y passe pour aboutir à l'espace annulaire 2. La résistance opposée à l'écoulement entre la plaquette mobile 8 et la sortie 4 est réduite d'une manière considérable, ce qui augmente le débit maximum.

Aussitôt que la tête 9 est déplacée vers une position de fermeture partielle, la seconde sortie 13 se trouve décalée par rapport à la fente périphérique 17 de l'anneau 15 et ne laisse plus passer un important débit d'eau. La sortie 13 et la fente 17 ont une longueur circonféren-tielle assez importante, tandis que la largeur radiale reste faible.

Elles permettent le passage d'une grande quantité d'eau lorsqu'elles sont alignées. Toutefois, un léger déplacement de la tête 9 diminue rapidement l'alignement de la sortie 13 avec la fente 17, ce qui réduit le débit d'eau qui y passe. Lorsque le débit de l'eau est modéré, l'eau mélangée passe par l'ouverture 12 et sa déviation à 180° est contrecarrée par le passage dans la fenêtre 16, la chambre 22 et les fentes 14a entre les dents 14. Lorsque la chambre approche la fermeture, le débit de l'eau par les fentes 14a entre les lames 14 se trouve fortement restreint. Les fentes 14a et les lames 14 assurent alors un écoulement d'eau moins bruyant.

La tête 9 finit par fermer les fentes 14a, comme cela est représenté sur la fig. 3. A ce moment, le débit est pratiquement interrompu du fait de la coopération des plaquettes 7 et 8. L'eau ne peut sortir de la cavité 10 de la tête 9 que par les interstices résultant du jeu existant entre la tête et l'anneau de commande 15. Le débit est donc fortement ralenti et le bruit est réduit d'une manière significative.

La tête 9 et l'anneau de commande 15 sont habituellement en plastique et sont fabriqués par injection-moulage. La seule modification que l'on peut prévoir dans la fabrication de la vanne selon l'invention est un changement de moules qui n'entraînera pas d'augmentation importante du coût. Le robinet peut comporter une cartouche; on peut également avoir un robinet dont les composantes sont montées directement dans le corps. Les parties fonctionnelles peuvent avoir toutes les formes connues. La plaquette fixe 7 et la plaquette mobile 8 peuvent également avoir différentes formes, de même que les entrées et les ouvertures. Les lames 14 (et les lames facultatives similaires dans la fente 17) peuvent se prolonger jusqu'à la surface et venir contre la tête 9 ou s'arrêter légèrement au-dessus de la tête 9. Les lames 14 (et les lames facultatives dans la fente 17) peuvent être jointes ensemble par des chicanes transversales inférieures pour définir des cavités de stagnation ou elle peuvent être interrompues et prendre la forme d'une brosse. La seconde sortie 13 de la tête et la fente périphérique 17 peuvent avoir des courbures dont les rayons sont différents, ce qui permet de contrecarrer les effets d'imperfections possibles dans la production.

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En outre, la fenêtre formée dans la tête 9 peut être divisée en de la tête. On voit que l'invention peut être appliquée aux vannes deux parties pour retarder le mélange de l'eau jusqu'après sa sortie mélangeuses ou aux vannes simples.

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1 feuille dessins

Claims (6)

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1. Vanne, caractérisée par:

un siège de vanne fixe (7) ayant au moins un passage (7a) en communication avec au moins une conduite d'alimentation (3);

une plaquette de vanne mobile (8) pouvant glisser sur le siège de vanne fixe (7) pour fermer ou ouvrir sélectivement ledit passage (7a);

un élément glissant (9) fixé à la plaquette de vanne mobile (8) ayant une cavité (10) qui communique avec ledit passage (7a)

lorsque la plaquette mobile (8) est positionnée pour ouvrir ledit passage (7a) et une sortie (12) partant de ladite cavité;

un élément de guidage (15) pour guider ledit élément glissant, ayant une fenêtre (16) communiquant avec ladite sortie (12) dudit élément glissant (9) et ayant une section à fentes avec une succession de lames (14) et de fentes (14a) disposées suffisamment près les unes des autres pour réduire le bruit provoqué par le liquide qui y coule, et étant agencée de manière à être fermée par ledit élément glissant (9) lorsque ledit élément glissant est déplacé de manière à déplacer la plaquette mobile (8) pour fermer ledit passage, et des moyens de commande (11,18, 20) pour déplacer ledit élément glissant.

2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément glissant a une seconde sortie (13) dirigée vers l'élément de guidage (15) opposée à celle comportant des fentes, et en ce que l'élément de guidage a une fente périphérique (17) communiquant sélectivement avec la seconde sortie (13) lorsque ledit élément glissant (9) est placé pour ouvrir ledit passage.

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REVENDICATIONS

3. Vanne selon la revendication 2, où la fente périphérique (17) de l'élément de guidage est munie d'une série de lames.

4. Vanne selon la revendication 1, où les lames viennent contre l'élément glissant (9).

5. Vanne selon la revendication 1, où les lames viennent près dudit élément glissant tout en restant espacées de celui-ci.

6. Vanne selon la revendication 2, où la seconde sortie (13) de l'élément glissant (9) et la fente périphérique (17) de l'élément de guidage (15) sont courbes et ont des rayons différents.