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Robinet chaul'rant électrique fonctionnant à clapet avec obturateur à bille.
L'invention a trait à la réalisation d'un robinet électro-mécanique dont les organes d'obturation sont invariablement étanches et qui est susceptible d'être installé sur toutes canalisations d'arrivée d'eau pour obtenir, à volonté de l'eau froide ou de l'eau chaude, à la température et sous le débit désirés et sous une alimentation électrique basse tension réglable, par exemple, de 24 à 220 volts.
Les robinets actuellement utilisés présentent, du point de vue méca- nique, une sérieuse tendance àl'usure rapide soit des robinets eux- mêmes, soit de leurs organes d'étanchéité; de plus, le réglage du débit est généralement trop brutal. Du point de vue électrique, les robinets chauffants existants présentent des dangers d'électrocution, surtout lorsque ces robinets sont réalisés trop simplement; même s'ils sont en matière isolante, l'eau chauffée par les robinets reste chargée d'un potentiel électrique présentant de grands risques pour les usagers. Les robinets équipés avec des résistances chauffantes obligent à remplacer ces dernières après usure, ce qui est d'un usage onéreux.
Le robinet conforme à l'invention écarte ces inconvénients en per- mettant de chauffer l'eau instantanément, au furet à mesure des besoins,
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donc sans pertes de calories ; prix de revient est peu élevé eu égard aux services rendus par la possibilité d'obtenir, sans aucune manoeuvre préalable, de l'eau chaude ou de l'eau froide.
Le robinet -comprend essentiellement une chambre à électrodes prolongée par un collecteur et un ajutage dont elle est séparée par une cloison étanche évidée en son centre ; plaque isolante ferme la partie supérieure de la chambre et sert de support, à des bornes pour les connexions électriques aboutissant à ces bornes dans une chambre de connexions protégée par un capot servant, lui-même, de support à un bouton de manoeuvre; deux broches verticales à électrodes sont fixées aux bornes en étant montées, sous la plaque isolante, dans la chambre à électrodes, et sont reliées alternativement à des disques métalli- ques plans perforés et superposés.
Un obturateur prend appui, dans le collecteur, sur une épaulement du corps du robinet et comporte, en regard d'une prise d'eau adaptée à l'obturateur, un siège sur lequel est appliquée une bille susceptible d'être repoussée de son siège par une came sur laquelle s'appuient deux clapets opposés sollicités, chacun, par un ressort de rappel. Une tige centrale évidée en son centre manoeuvre l'ensemble des clapets et de la came intermédiaire et traverse toute la longueur du robinet pour se fixer un doigt de commande logé dans une alvéole du bouton de manoeuvre et s'appuyant sur un bossage en hélice à la partie supérieure du capot de la chambre de connexions.
Les disques plans sont maintenus à un écartement rigide les uns des autres par des bagues pleines entourant les broches d'électrodes mais leur écartement peut être rendu variable par un jeu de ressorts normalement comprimés.
L'extrémité inférieure de la tige centrale se termine par un peigne métallique constamment relié au sol, de façon à neutraliser la ten- sion résiduelle de l'eau et à écarter tout danger d'électrocution.
Deux modes de réalisation de l'invention sont représentés, à titre d'exemple, sur les dessins ci-annexés, sur lesquels: la fig. I est une vue en coupe verticale du robinet établi suivant l'invention; la fig. 2 est une coupe verticale d'une-variante de réalisation du dispositif.
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la fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, d'un détail du robinet montré sur la fig. 2.
Le robinet comprend un corps I ayant toute forme appropriée et réalisé en métal ou en toute autre matière, par exemple en matière plastique.
Le corps I comporte, à sa partie inférieure, un collecteur d'eau 2 terminé par un ajutage 3 de section appropriée, et, à sa partie supé- rieure, une chambre à électrodes 4 séparée du collecteur 2 par une cloison étanche 5 en matière plastique ou autre, évidée en son centre.
Le corps I du robinet est fermé, à sa partie supérieure, par une plaque isolante 6 munie de bornes 7 pour la connexion, sur la plaque 6, de conducteurs électriques 8 reliés à un secteur ou à toute autre source de courant. Aux bornes 7, sont reliés électriquement des proches verti- cales à électrodes 9 montées dans la chambre 4, sous la plaque 6. Les bornes 7 sont logées dans une chambre de connexions 10 obturée par un capo II appliqué sur la plaque 6 et servant de support à un bouton de manoeuvre 12.
Les broches à électrodes 9 sont reliées alternativement, d'une manière appropriée, à des disques métalliques plan 13 perforés en 14 pour assu- rer une bonne turbulence de l'eau lors de son échauffement. Ces disques 13, en fonte ou tout autre métal, sont superposés dans la chambre 14, cornue le montre le dessin, et sont maintenus à l'écartement désiré par des bagues pleines 15 formant entretoises entre deux disques 13 non successifs et entourant les broches 9. mais' ces bagues peuvent être remplacées par un jeu de ressorts qui sont normalement comprimés et qui, lors du desserrage des écrous terminaux 16 aux extrémités libres des broches 9, peuvent se détendre et entrainer les disques dans leur course, rendant variable l'écartement de ces disques.
La partie mécanique du robinet comprend une prise d'eau 17 qui se branche directement sur une canalisation quelconque et qui s'adapte, par vissage ou autrement, à un obturateur 18 en prenant appui sur le corps I grâce à un épaulement 19 de ce dernier. L'obturateur 18 comporte une bille 20 prenant appui sur un siège 21 prévu sur l'otu- rateur; un ressort de rappel 22 peut, au besoin, être utilisé en cas de faible pression pour solliciter l'appui de la bille 20 sur son siège 21.
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L'obturateur comporte, en outre, deux clapets 23, 24 opposés l'un à l'autre et s'appuyant, chacun, sur une came d'ouverture 25. Ces clapets sont destinés à diriger l'eau soit vers le haut, soit vers le bas du robinet et sont respectivement sollicités vers une position neutre par des ressorts de rappel 26, 27, par exemple en acier inoxydable. L'en- semble des clapets 23, 24 et de la came 25 s'appuie sur une tige cen- trale 28 évidée en son centre et communiquant avec la chambre 4 par un orifice 29 ménagé à la partie supérieure de la tige 28. Celle-ci est calorifugée à sa bse par une cheminée isolante 30, et traverse, avec un certain jeu, l'évidement central de la cloison 5.
L'extrémité inférieure de la tige 28 se termine par un peigne électrique 31 en métal perforé, relié au sol et à l'intérieur duquel est placée éventuellement une balle de liège 32 (clapet sur retour d'eau).
L'extrémité supérieure de la tige 28 se prolonge à travers la plaque 6 et la chambre de connexions 10 grâce à un presse-étoupe 33 dans la chambre 10, puis à travers le capot II pour être fixée à un doigt de commande 34 logé dans une alvé&le appropriée 35 du bouton de manoeuvre 12. Ce doigt 34 s'appuie, sous l'action d'un ressort de plussée 36, sur la partie supérieure du capot II qui présente un bossage 37 en hélice, au pas allongé et dimension égale à la course des clapets 23,24. Ce bossage 37 est déterminé de façon à offrir une pente appropriée à la bonne manoeuvre du doigt 34 et à assurer le bon fonctionnement du robinet.
Fonctionnement - En service normal pour la fourniture d'eau froide, le bouton 12 est manoeuvré de façon à tourner dans un sens déterminé, ce qui relève, par l'intermédiaire de la tige 8, commandée par le doigt 34, l'ensemble des clapets 23, 24 et de la came 25; celle-ci repousse la bille 20 et l'eau provenant de la prise 17, pénètre dans l'obturateur 18 et est dirigée vers la partie inférieure de ce dernier pour s'écouler par l'ajutage 3. La manoeuvre inverse du bouton 12 ramène l'ensemble clets-came à sa position initiale, interrompant le débit de l'eau parce que la bille 20 revient sur son siège 21.
Pour la fourniture d'eau chaude, le bouton 12 est manoeuvré en sens inverse, de façon à amener, par la tige 28, l'ensemble clapets-came
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à s'abaisser à la position montrée sur le dessin ; labille 20 est à nouveau repoussée par la came 25 et l'eau provenant de la prise 17 pénètre dans l'obturateur 18 et ne peut que se diriger dans la chambre à électrodes 4, dans laquelle elle monte lentement et assure la ferme- ture du circuit électrique par les disques 13 L'eau s'échauffe instan- tanément et vient s'accumuler à la partie supérieure de la chambre 4, pour s'écouler ensuite, par l'orifice 29, dans la tige centrale 28 et être dirigée sur le collecteur 2, après avoir traversé le peigne élec- trique 31, pour sortir par l'ajutage 3.
inverse La manoevere du bouton 12 coupe l'arrivée d'eau froide par le retour de la bille 20 sur son siège 21 par suite de la remontée à sa position initiale, de la came 25. Les clapets 23, 24 sollicités en position neutre par l'action des ressorts de rappel 26, 28, reviennent à une position intérieure et le balayage des dépôts calcaires est effectué automatiquement par vidange de l'eau restant dans la chambre 4, avec évacuation dans le collecteur 2, puis dans l'ajutage 3.
Suivant la variante des figs. 2 et 3, le robinet comprend une cuve à électrodes 38 réalisée en toute matière appropriée, fermée à sa partie supérieure Par une plaque à bornes 39 également en toute matière et ajustée à sa partie inférieure à une cage 40 by-pass d'obturateur d'eau; cette cage est en métal ou en toute autre matière.
Dans la cage 40 est engagé l'obturateur 41 réalisé par un clapet d'arrêt 42 monté sur caoutchouc et coulé dans une coquille 43; ce cla- pet 42 peut être réalisé par une simple bille en une matière quelconque.
Le clapet 42 est logé dans un corps 44 d'arrivée d'eau; il est maintenu sur son siège par un ressort inoxydable de rappel 45, qui s'appuie sur un filtre 46 établi en toute matière. Le filtre 46 est serré par une bague 47 qui forme butée sur un raccord 48, droit ou incliné et en matière quelconque. Un joint 49 assure l'étanchéité entre le corps 44 et le raccord 48. Le clapet 42 s'appuie axialement sur un guide 50, dont la tête 51 a , par exemple, la forme d'une bille.
Deux clapets de retenue d'eau 52, en caoutchouc ou autre matière, sont montés respectivement sur une coquille 53 et prennent chacun appui libre sur une came 54 comportant une hélice 55 ; came 54, en métal ou autre matière, est solidaire d'une tubulure centrale 56 sur la- quelle peuvent tourner librement les clapets de retenue 52. L'hélice
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de la came 54 prend appui sur une vis de guidage 57.
La cage d'obturateur 40 comporte, à sa partie supérieure , un siège 58 de clapet haut ; est fermée, à sa partie inférieure, par une bague 59 de même matière que la cage ou en une autre matière et formant siège 60 de clapet bas. Cette bague est, en outre, percée d'un trou central 61 formant palier-guide de la tubulure 56. Des trous 62 pour le libre passage de l'eau froide sont percés sur cette bague.
La plaque à bornes 39 ferme la partie supérieure de la cuve 38 avec étanchéité assurée par un joint 63 en matière quelconque. Sur la plaque 39, sont montées les broches 64 qui la traversent de part en part. Le nombre des broches 64 dépend du mode de branchement électrique dispo- nible.
Le branchement électrique est assuré à la partie supérieure de la plaque 39 par une canalisation guipée caoutchouc 65, protégée mécaniquement par un tube métallique souple 66 ; fils sont raccordés aux broches 64 par des écrous 67. L'isolement électrique est assuré par des rondell
68 en mica ou autre matière isolante.
A la partie inférieure de la plaque 39, les broches 64 sont prolongées vers le fond de la cuve 38 et servent de support à des disques d'élec- trodes 69 avec lesquels les broches sont reliées électriquement, une sur deux, par des rondelles d'épaisseur 70. Une gaîne calorifuge et électriquement isolante 71, concentrique à,la tubulure 56, évite le refroidissement de l'eau chaude circulant par gravité dans la tubulure 56 vers son évacuation. Les broches 64 sont isolées électriquement de la plaque 39 par des rondelles 72 en mica ou autre matière isolante, l'étanchéité étant assurée par les joints 73.
La tubulure centrale 56 est percée, près de la plaque 39, d'un ori- fice 74 pour collecter l'eau chaude. Elle traverse la plaque 39 avec interposition d'un presse-étoupe approprié 75 assurant l'étanchéîté.
Une enveloppe 76, en métal ou autre matière, réalise un cloisonnement d'air 77, calorifuge naturel pouvant être remplacé par tout autre dispositif. Au-dessus de l'enveloppe 76, est emboîté un capot 78 assurant une protection complète de la chambre de connexions 79 et présentant un dispositif de ventilation 80 pour assurer le refroi- dissement de la partie haute du robinet.
L'enveloppe 76 comporte, à sa partie inférieure, un collecteur d'eau
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rendu étanche par interposition d'une rondelle-joint 82 s'appuyant sur la bague 89. Elle se termine par un ajutage 83 concentrique à la tubulure 56 et par lequel s'écoule l'eau chaude ou froide.
Enfin, le robinet se termine, à sa partie supérieure, par une clé de manoeuvre 84 en toute matière appropriée ; cette clé est calée sur la tubulure 56 grâce à une vis 85 montée sur un carré 86 solidaire de la tubulure 56. Des trous 87 dans la tête de la clé 84 permettent de placer un plombage de garantie 88, qui est masqué et protégé par un capuchon 89 en matière quelconque.
La fig. montre que la came 54 présente un embrèvement 90 sur lequel s'appuie un téton 91 commandé par un ressort 92, afin d'encliqueter au point mort la manoeuvre de la clé 84, pour nettement nuancer la posi tion neutre du robinet lorsqu'il est au repos, position coïncidant avec la vidange et le détartrage partiel automatiques de la cuve 38, ainsi que l'ouverture, également automatique par manque d'eau, du circuit électrique.
Fonctionnement - En service normal, pour la fourniture d'eau froide, la clé 84 est manoeuvrée de façon à tourner dans un sens déterminé (sur le dessin le sens trigonométrique); l'hélice 55 de la came 54 détermine alors le relèvement du clapet de retenue haut sur son siège 58, et l'eau froide venant du raccord 48 pénètre par le corps 44, dans la cage 40 aussitôt que la came 54, à la suite d'une continuation de la rotation de la clé 84 agit sur la bille 51, ce qui repousse en arrière le clapet 42, dégageant le passage d'une quantité d'eau déterminée.
Cette eau froide, canalisée par la cage 40, est déversée, par les trous 62 de la bague 59, dans le collecteur d'eau 81 et est évacuée à l'exté- rieur par l'ajutage 83. Le débit d'eau est augmenté our alenti en accentuant ou en diminuant la simple manoeuvre de la clé 84.
En ramenant la clé 84 à son point, mort, qui est sensibilisé par l'en- cliquetage du téton 91 sur l'embrèvement 90 de la came 54, le clapet 42 retombe sur son siège et interrompt l'arrivée d'eau froide.
Pour la production d'eau chaude, la clé 84 est manoeuvrée en sens inverse, ce qui entraine la rotation de la tubulure 56 et, par suite, de la came. 54 qui applique le clapet de retenue bas 52 sur son siège 60, obturant l'évacuation de l'eau froide vers l'ajutage 83 par les trous 63 L'eau froide est alors canalisée vers la cuve 38 et, aussitôt qu'elle
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arrive au contact des électrodes 69, ferme automatiquement le circuit électrique et provoque la transformation de l'énergie électrique en énergie calorifique.
L'eau s'échauffe très rapidement au fur et à mesure qu'elle s'élève dans la cuve 38 au contact des électrodes 69, pour atteindre une tempé- rature élevée au sommet de la cuve. Par l'orifice 74, l'eau chaude s'écoule dans la tubulure centrale 56 pour s'évacuer par l'ajutage 83.
Dans cet échange d'énergie, il est évident que la température de l'eau chaude obtenue est inversement proportionnelle à son débit. Un très faible débit d'eau chaude fournit de la vapeur d'eau.
Le robinet décrit comporte les qualités d'un chauffe-eau le mieux con- ditionné. En cours d'opération, le calcaire de l'eau se dépose au fond de la cuve 38. En fin d'opération, lorsque la clé 84 est ramenée à son point mort, l'effet by-pass de la cage 40 entre en action et la cuve se vidange automatiquement, entrainant les boues calcaires vers l'exté- rieur par le collecteur d'eau 81 et l'ajutage 83.
Du fait de la vidange instantanée de la cuve 38, le circuit électrique est automatiquement ouvert et, de plus, la température élevée de la cuve sèche aussitôt les électrodes 69, ce qui assure une sécurité totale au point de vue de l'isolation électrique entre les électrodes et la cuve. Le circuit électrique est bien ouvert et sans perte à cet instant.
Le robinet se met à la place de tout robinet ordinaire et ne nécessite que la pose d'une prise de courant qu'on ne débranche jamais, supprimant tout interrupteur. Ce robinet étant, dans toute sa partie métallique, relié au sol en permanence grâce à la canalisation d'eau, aucun risque d'électrocution n'est à redouter.
Pour des canalisations d'arrivée d'eau, mal polarisées à la terre (cas des réservoirs, des canalisations de fer, etc...), une précaution complémentaire consiste à relier à la terre, par un fil spécial, le robinet qui devient ainsi neutre à toutes manifestations extérieures d'ordre électrique.
Diverses modifications de détail peuvent être apportées à la réalisation du robinet représenté, quant à la nature, à la forme et au nombre de ses organes constitutifs; à leur mode de connexions électriques et mécaniques, etc...., sans sortu du cadre de l' invention.