Appareil de distribution et de mélange de deux fluides La présente invention a pour objet un appareil de distribution et de mélange de deux fluides, com prenant un corps creux principal, muni de deux em bouchures d'arrivée pour les deux fluides et d'un ajutage de sortie des fluides mélangés, cet appareil comprenant en outre deux passages pour les deux fluides respectifs, ces passages étant de section va riable en sens inverse l'une de l'autre et dirigeant les fluides par des canaux respectifs vers une chambre de mélange, un organe de manoeuvre permettant d'une part le réglage du débit de l'ajutage de sortie et, d'autre part, le réglage du mélange.
L'appareil objet de l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend un corps central en forme de boisseau cylindrique mobile angulairement dans le corps creux principal de l'appareil, les canaux et la chambre de mélange étant formés dans ce corps cen tral qui porte l'organe de manoeuvre et un organe ob turateur permettant le réglage simultané du débit des deux canaux, cet organe de manoeuvre constituant simultanément l'organe de commande des mouve ments angulaires du boisseau réglant le mélange, l'em bouchure des canaux étant située sur les extrémités frontales du boisseau,
des flasques fixes angulaire- ment par rapport au corps creux principal mais. sus ceptibles d'être déplacés axialement étant disposés contre les extrémités frontales du boisseau pour être maintenus plaqués contre celles-ci par la pression des deux fluides respectifs, ces flasques présentant chacun au moins une ouverture coopérant avec l'em bouchure desdits canaux pour former un passage de section variable selon la position angulaire du bois seau par rapport au corps creux principal.
Le dessin annexé représente, schématiquement et 'a titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ap pareil selon l'invention.
La fig. 1 représente la première forme d'exécu tion en coupe longitudinale.
La fig. 2 est une vue de profil avec coupe par tielle selon II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue extérieure de l'appareil avec coupe partielle selon III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est un schéma représentant un disposi tif permettant d'égaliser les pressions régnant dans les deux fluides avant leur mélange.
La fig. 5 est une vue en coupe partielle d'une réa lisation constructive du dispositif selon la fig. 4.
La fig. 6 est une vue en coupe axiale d'une se conde forme d'exécution de l'appareil selon l'inven tion. La fig. 7 est une vue de ce même appareil dans le plan VII-VII de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe partielle selon VIII-VIII de la fig. 6. La fig. 9 est une coupe transversale selon IX-IX de la fig. 6.
La fig. 10 est une vue fragmentaire de 1a_ fig. 6 représentée à échelle agrandie.
Cet appareil de distribution et de mélange de deux fluides, qui peuvent être deux fluides gazeux différents, deux liquides différents ou -deux liquides de même nature, mais de température différente, comprend un corps creux principal 1, muni de deux embouchures 2 et 3 pour l'arrivée des deux fluides à mélanger. Ce corps creux principal 1 est muni d'un ajutage 4 de sortie des fluides mélangés. A l'in térieur de ce corps creux principal 1, qui est de forme cylindrique, est disposé un corps central en forme de boisseau cylindrique 5 mobile angulairement dans le corps 1.
Comme on le voit à la fig. 1, le corps 1 est com posé d'une pièce cylindrique centrale 6 fermée à ses deux extrémités par des bouchons 7 vissés dans la pièce 6. Quant aux embouchures 2 et 3 et à l'aju- tage 4, ils sont formés sur des pièces montées con tre la paroi externe du cylindre 6. Ce boisseau 5 pré sente intérieurement des canaux 8 et 9 faisant com muniquer l'espace 10, respectivement 11, situés à chaque extrémité du boisseau 5, avec une chambre centrale 12 prévue dans celui-ci et constituant la chambre de mélange des deux fluides.
Des passages de section variant en sens inverse l'une de l'autre lors du déplacement de la pièce 5 sont prévus à l'intérieur du corps principal 1. En effet, des flasques 13 et 14 sont disposés transversalement dans le cylindre 6 et rendus fixes angulairement dans celui-ci au moyen de vis-ergots 15 dont les pointes 16 s'engagent dans des fentes 17 prévues dans le bord des flasques 13 et 14. Ces flasques 13 et 14 pos sèdent donc une certaine liberté de déplacement axial, mais sont maintenus appliqués contre des disques 18 fixés aux extrémités du boisseau 5, par la pression des fluides, pression qui s'exerce dans les espaces 10 et 11.
Chaque flasque 13 et 14 présente une ouverture en arc de couronne 19 dont la forme peut- corres pondre à l'embouchure 20 du canal 8, respective ment 9, aux extrémités correspondantes du boisseau 5, c'est-à-dire dans les disques 18. Les ouvertures 19, prévues dans les flasques 13 et 14, sont déca lées l'une par rapport à l'autre de sorte que, lorsque l'ouverture 19 du flasque 13 se trouve en correspon dance exacte de l'embouchure 20 située à l'entrée du canal 8, l'embouchure 20 située à l'entrée du ca nal 9 se trouve fermée par une partie pleine du flas que 14.
La partie commune de ces ouvertures 19 et. 20 constitue donc précisément les passages de section variable en sens inverse l'une de l'autre. Ainsi, on peut, en amenant le boisseau 5 dans une posi tion angulaire déterminée, obtenir un mélange des deux fluides dans toute proportion.
Les canaux 8 et 9 débouchent dans la chambre de mélange 12 par une ouverture commune 21 cloison née en 22. Cette ouverture commune 21 constitue le siège d'un organe obturateur unique 23 muni d'une garniture d'étanchéité 24. Cet organe obturateur 23 est guidé dans une pièce 25 vissée dans la partie centrale du boisseau 5. Cette pièce 25 porte un axe 26 sur l'extrémité 27 duquel est fixé un bouton de manoeuvre 28 permettant l'entraînement en rotation de l'axe 26. Cet axe 26 est solidaire d'une partie 29 taraudée et dans laquelle se visse une partie filetée 30 solidaire de l'organe obturateur 23.
Celui-ci pré sente, en outre, un ergot 31 guidé dans une encoche 32 de la pièce 25, ce qui empêche tout mouvement angulaire de l'organe obturateur 23. Tout mouve ment de rotation imparti au bouton de manoeuvre 28 dans un sens ou dans l'autre provoque un déplace ment axial de l'organe 23 dans le sens de son rap prochement ou de son éloignement du siège 21, selon qu'on désire diminuer ou augmenter le débit de fluide mélangé sortant par l'ajutage de sortie 4. En effet, de la chambre de mélange 12, les fluides mélangés passent par un canal 33 et arrivent, par l'intermé diaire d'une gorge 34, dans un collecteur 35 situé en amont de l'ajutage 4.
Des bagues d'étanchéité 87 sont interposées en tre le boisseau 5 et l'alésage interne du corps 1 pour garantir l'étanchéité des différents canaux à l'intérieur de l'appareil.
Le corps principal 1 présente dans sa partie cen trale une ouverture allongée 36 dans laquelle passe la pièce 25. Cette ouverture 36 est prévue de di mension suffisante pour permettre des déplacements angulaires du bouton de manoeuvre 28 selon l'arc 37 représenté à la fig. 2. Les positions angulaires des ou vertures 19 et 20 par rapport à la pièce 25 sont telles que, lorsque cette pièce 25 bute contre une extrémité de l'ouverture allongée 36, l'un des passages de sec tion variable 19 et 20 est complètement ouvert, alors que l'autre est tout à fait fermé.
Ainsi, lorsque le bouton de man#uvre 28 est amené de manière que la pièce 25 se trouve dans la position centrale de l'ouverture 36, position indiquée par des repères 38, les passages de section variable 19 et 20, situés aux deux extrémités du boisseau 5, ont la même section, ce qui donne un mélange à 50 11/o de chacun des fluides arrivant dans les embouchures 2 et 3.
Le mélange des deux fluides arrivant par les em bouchures 2 et 3 peut être obtenu dans toutes les pro portions désirées en choisissant la position angulaire correspondante du bouton de manoeuvre 28 par rap port à l'ouverture allongée 36. Des repères peuvent être indiqués soit sur le boisseau 5, soit sur le corps 1 pour montrer la proportion de mélange correspon dant à chaque position angulaire du bouton de ma- naeuvre 28 par rapport à l'ouverture 36.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 3, des marques de forme générale triangulaire, et par exemple de couleur différente, 39 et 40, ont été in diquées sur la paroi externe du boisseau 5. Ces marques de forme triangulaire apparaissent de di mensions différentes, selon la position angulaire du boisseau 5 par rapport au corps 1, étant donné qu'une partie de chacune des marques 39, 40 peut être mas quée par le corps 1. Ainsi, plus l'une des marques 39 ou 40 est de grande dimension dans l'ouverture 36, plus le fluide auquel elle correspond, par exemple l'eau chaude, est en proportion élevée dans le mé lange sortant par l'ajutage 4.
La fig. 2 montre que les embouchures 2 et 3 sont prévues sur des pièces de forme telle qu'elle per- mette la fixation de l'appareil soit contre une paroi verticale 41, soit contre un support horizontal 42 pouvant être constitué par la face supérieure du bord d'un lavabo, par exemple. Il suffit, en effet, de déplacer de 1800 les pièces formant les embouchures 2 et 3 par rapport au corps 1 pour obtenir l'une ou l'autre des positions de montage représentées à la fig. 2.
L'utilisation d'un appareil tel que décrit ci-dessus en regard des fig. 1 à 3 se fait de la manière sui vante : lorsqu'aucun écoulement de fluide par l'aju- tage 4 n'est désiré, le bouton de manoeuvre 28 est en traîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre pour provoquer le serrage de l'organe obtura teur 23 contre le siège 21.
Lorsqu'on désire avoir à disposition un mélange des deux fluides arrivant par les embouchures 2 et 3 dans une proportion détermi née, on déplace angulairement le boisseau 5 par rapport au corps 1 en agissant sur ce même bouton de man#uvre 28 de manière à obtenir le mélange dans la proportion désirée.
Il suffit alors de des serrer le bouton de manoeuvre 28 pour provoquer un éloignement de l'organe obturateur 23 de son siège 21 et permettre ainsi le mélange des deux flui des arrivant par les canaux 8 et 9 dans la chambre 12, le mélange résultant sortant par l'ajutage 4 se lon un débit déterminé par le degré d'ouverture de l'organe obturateur 23 par rapport à son siège 21. Il est à noter que le choix d'une certaine proportion de mélange des deux fluides, de même que le choix du débit sortant par l'ajutage 4 peuvent être com mandés simultanément en agissant sur le bouton de manoeuvre 28.
L'appareil décrit ci-dessus en regard des fig. 1 à 3 est d'un fonctionnement parfaitement régulier et sûr tant que les fluides arrivant par les embouchu res 2 et 3 ont des pressions égales ou peu différen tes l'une de l'autre. Toutefois lorsque de grands écarts de pression existent entre les deux fluides, les proportions de mélange indiquées par la position angulaire du boisseau 5 par rapport au corps 1 ne sont plus exactes. Dans ce cas, il est prévu de com pléter l'appareil décrit ci-dessus par un dispositif per mettant d'égaliser les pressions régnant dans les deux fluides avant leur arrivée dans la chambre de mé lange 12.
Un tel dispositif est représenté schémati quement à la fig. 4. Ce dispositif comprend un boî tier 4.3 à l'intérieur duquel sont formées deux cham bres 44 et 45 dont au moins une paroi de chacune d'elles est mobile sous l'effet des variations de pres sion régnant dans ces chambres 44 et 45. La paroi mobile de chaque chambre est constituée par une membrane 46, respectivement 47. Chaque membrane 46, respectivement 47, est solidaire d'un organe 48, respectivement 49, servant au contrôle d'un passage 50, respectivement 51, par où arrive chaque fluide à mélanger.
En effet, l'une des sources de fluides à mélanger est raccordée à une conduite 52, alors que l'autre est raccordée à une conduite 53, ces deux conduites débouchant dans le boîtier 43 par les ou- vertures 50, respectivement 51. Chaque organe 48, 49 de variation du débit est constitué par un- clapet d'obturation porté par un étrier 54, respectivement 55, fixé à la membrane respectivement 46, 47, dans la partie centrale de celle-ci. Un canal 56 met en communication la chambre 45 avec la conduite 52, alors qu'un canal 57 met en communication la cham bre 44 avec le canal 53.
Les fluides sortant de l'em bouchure 50, respectivement 51, débouchent dans une chambre 58, respectivement 59, de laquelle ils sont dirigés par des conduites 60, respectivement 61, vers les embouchures 2 et 3 de l'appareil repré senté à la fig. 1. Le clapet d'obturation 49 est tou jours soumis à une force de fermeture supérieure à la force d'ouverture produite par la pression du fluide agissant dans la conduite 53. En effet, ce cla pet 49 présente un passage 62 permettant au fluide arrivant par la conduite 53 d'agir dans un cylindre 63 de section plus grande que la section d'obtura tion du clapet 49; c'est-à-dire la section de l'embou chure 51.
Ce cylindre 63 est formé sur un prolon gement de l'étrier 55 et coulisse sur un piston 64 formé sur la paroi interne du boîtier 43. Quant à l'étrier 54, il présente un évidement 65 dans lequel s'engage la pointe 66 d'une vis 67 permettant un ré glage du degré d'ouverture du clapet 48 par rapport à l'embouchure 50, cette vis 67 permettant même la fermeture complète de l'embouchure 50.
Le fonctionnement du dispositif égalisateur de pression représenté à la fig. 4 est le suivant Si la pression régnant dans la conduite 52 est supérieure à la pression régnant dans la conduite 53, cet excès de pression dans 52 agit dans la chambre 45 et provoque un déplacement de la paroi mobile 47 vers la droite, déterminant une ouverture de l'embouchure 51 d'autant plus forte que la diffé rence des pressions sera plus grande.
Il s'ensuit au tomatiquement une augmentation du débit de l'em bouchure 51 en direction de la conduite 61 qui com pense le débit sous plus forte pression sortant de l'embouchure 50 qui, elle, est maintenue faiblement ouverte du fait que la chambre 44 est soumise à la faible pression de la conduite 53. Ce dispositif per met donc de garantir que le débit des deux fluides sortant par les conduites 60 et 61 soit bien équiva lent malgré leur pression initiale différente.
La fig. 5 représente une forme d'exécution de l'objet de l'invention muni d'un dispositif d'égalisa tion des pressions. Les différentes parties de cette dernière forme d'exécution qui sont de fonction équi valente à celle représentée à la fig. 4 portent les mêmes signes de référence. Comme on le voit à la fig. 5, le cylindre 63, au lieu d'être formé sur l'étrier 55,a été formé dans la partie centrale d'un bouchon 68 faisant partie du boîtier 43. Par contre, le pis ton 64 est formé sur l'étrier 55 et une garniture d'étanchéité 69 est interposée entre le piston 64 et le cylindre 63.
En outre, une aiguille 70 est dis posée dans le passage 62 pour éviter les risques d'ob turation de ce passage par le tartre ou autre impureté. La membrane 47 est fixée dans le boitier 43 au moyen d'un écrou crénelé 71.
En outre et en supplément, une vanne à trois voies 72 est prévue sur le canal 57 pour permettre de mettre en communication soit directement la chambre 44 avec la conduite 53 (position repré sentée à la fig. 5), soit, lorsque le pointeau 73 est appliqué contre le siège 74, de mettre en commu nication la chambre 44 avec l'espace 59 se trouvant à plus faible pression que la conduite 53. Dans cette dernière position, les clapets 48 et 49 tendent à se rapprocher de leur position de fermeture des embou chures 50, respectivement 51.
Cette vanne à trois voies 72 est particulièrement utile lorsqu'on désire remplacer la garniture d'étanchéité 24 de l'organe obturateur 23, puisque cette opération peut se faire sans qu'il soit nécessaire de fermer les conduites 52 et 53 en amont du dispositif égalisateur de pression.
La forme d'exécution de l'appareil représentée aux fig. 6 à 10 montre un appareil du même genre que celui représenté à la fi-. 1, dans lequel un dis positif égalisateur de pression selon la fig. 5 a été incorporé. Les mêmes signes de référence ont été repris pour des organes dont les fonctions sont équi valentes à celles des organes représentés aux fig. 1 et 5.
Comme on le voit sur cette fig. 6, les embou chures 2 et 3 sont rapportées contre le corps 1 grâce à des vis 75 vissées à l'intérieur de chaque embou chure et dont la tige filetée 76 s'engage dans la par tie centrale d'un raccord 77 vissé lui-même dans le corps 1. Chaque raccord 77 présente une série de passages axiaux 78. L'embouchure 50, respective ment 51, est prévue à l'extrémité d'un tube coudé 79 fixé entre le corps 1 et le raccord 77. Les mem branes 46, respectivement 47, sont fixées dans les extrémités correspondantes du corps 1 entre un épau lement 80 et un bouchon interne 81 vissé dans le corps 1.
Les bouchons externes 7 sont vissés eux- mêmes sur la partie centrale 82 de chaque bouchon interne 81. Les canaux 56, respectivement 57, sont prévus dans la partie inférieure du corps 1 et com muniquent avec une gorge 83 prévue à la périphérie de la partie filetée du bouchon 81, gorge 83 com muniquant avec la chambre 44, respectivement 45, par des passages radiaux 84. Quant au piston 64, il est formé par un joint en forme de cuvette 85 fixé dans la partie centrale du flasque 13.
C'est aussi ce flasque 13 qui porte l'aiguille de détartrage 70 passant dans l'ouverture 62 du clapet 49. Le cy lindre 63 est<I>donc</I> formé sur un prolongement de l'étrier 55, comme dans l'exemple représenté à la fig. 4. En outre, un ressort 86, engagé entre le flas que 13 et l'étrier 55, tend à maintenir le clapet 49 contre son siège 51. Comme dans l'exemple repré senté à la fig. 1, des bagues d'étanchéité 87 sont pré vues entre le boisseau 5 et l'alésage interne du corps 1.
Le fonctionnement du dispositif égalisateur de pression incorporé dans l'appareil représenté à la fig. 6 est en tous points semblable à celui représenté aux fig. 4 et 5.
L'appareil représenté à la fig. 6 comprend en outre un dispositif correcteur du débit de fluide pas sant par le passage de section variable 19, 20 cor respondant. Chacun de ces dispositifs correcteurs comprend un by-pass 88 entre l'embouchure d'arri vée du fluide 2, respectivement 3 et le canal 9, res pectivement 8, dirigeant le fluide du passage de sec tion variable 19, 20 vers la chambre de mélange 12.
Ce by-pass 88 est contrôlé par une soupape 89 com mandée par pression de fluide et ouvrant d'autant plus le passage du fluide par le by-pass 88 que la perte de charge résultant du passage du fluide dans le passage de section variable 19, 20 correspondant est plus élevée.
Comme on le voit à la fig. 6, une membrane 90 est fixée dans le boisseau 5 entre une pièce tubulaire 91 et une pièce 92 formant dans sa partie centrale le siège 93 de la soupape 89. Ces pièces 90, 91 et 92 sont maintenues serrées entre un épaulement 94 du boisseau 5 et le disque correspondant 18. La tige 95 de la soupape 89 est fixée à la partie centrale de la membrane 90. Cette tige est prolongée vers la gau che, par rapport à la fig. 6, par un piston 96 muni d'une garniture d'étanchéité 97, piston 96 coulis sant dans la pièce 91. En outre, cette soupape 89 présente un canal central 98 faisant communiquer l'espace situé à gauche de la membrane 90 avec l'espace situé en amont de la soupape 89.
D'autre part, des lumières 99 et<B>100</B> sont prévues dans le disque 18 et le flasque 13 correspondants.
Le fonctionnement du dispositif correcteur de débit qui vient d'être décrit est le suivant Lorsque l'organe obturateur 23 est faiblement es pacé de son siège 21 et que le débit du mélange sor tant par l'ajutage 4 est faible, la perte de charge pro duite par le passage de chacun des fluides dans son passage de section variable 19, 20 est très faible et la soupape 89 conserve la position représentée aux fig. 6 et 10, c'est-à-dire que la garniture d'étanchéité 101, dont est munie cette soupape 89, reste appliquée sur le siège 93. Aucun écoulement ne se produit par le by-pass 88.
Par contre, lorsque l'organe obturateur 23 permet un débit plus élevé des fluides mélangés par l'ajutage de sortie 4, la perte de charge à tra vers chaque passage de section variable 19, 20 de vient sensible et il en résulte que le fluide contenu dans l'espace 10, ou 59 (selon qu'on se reporte aux signes de référence correspondant à la fig. 1 ou à la fig. 4), se trouve à pression plus élevée que le fluide contenu dans le canal 8 correspondant.
La pression régnant en 59 agit, par l'intermédiaire des lumières 99 et 100 et du canal 98, dans l'espace situé à gauche de la membrane 90. Il en résulte donc un déplace ment vers la droite de cette membrane (par rapport à la partie droite de la fig. 6), donc une ouverture de la soupape 89 permettant à un certain débit de fluide de s'écouler par le by-pass 88 vers le canal 8.
Ainsi, dans cette position, les lumières 99 et 100, en coopérant avec le by-pass 88, permettent un cer tain débit d'appoint du fluide en direction de la chambre de mélange 12, débit d'appoint compensant la perte de charge provoquée par le passage à sec tion variable 19, 20.
Dans le cas où l'obturateur 23 est éloigné le plus possible de son siège 21 et permet un débit maxi mum, il peut arriver que l'ajutage de sortie 4 ne soit pas suffisant pour permettre ce débit maximum et qu'il s'ensuive une augmentation de la pression ré gnant dans la chambre de mélange 12. Dans ce cas cette augmentation de pression dans la chambre 12 agit sur le piston 96 du dispositif correcteur et le dé place vers la droite, par rapport à la fig. 10, en ten dant à ouvrir encore davantage la soupape 89. Il s'ensuit une compensation encore plus forte des pertes de charge que subit chaque fluide lors de son pas sage à travers l'appareil, d'où une augmentation pro portionnelle du débit des fluides mélangés s'écoulant par l'ajutage 4.
Comme on le voit à la fig. 6, les opérations de montage et démontage de l'appareil, lors de sa révi sion par exemple, sont rendues aisées du fait que le collecteur 35 peut être facilement séparé du corps 1 en dévissant une vis 102 engagée dans la partie cen trale de ce corps 1. D'autre part, l'enlèvement des em bouchures 2 et 3 par démontage des vis 75 permet un accès facile aux raccords 77, permettant de dégager les tubes coudés 79. Les bouchons 7 et 81 autorisent un démontage rapide aussi bien du dispositif égali sateur de pression que du dispositif correcteur de débit à soupape 89.
Des variantes de cet appareil sont possibles : ainsi les membranes 46, 47, aussi bien que les membranes 90, pourraient être remplacées par d'autres types de parois déplaçables, par exemple par des pistons coulissant dans des cylindres correspondants. Ces membranes pourraient aussi être remplacées par des parois de capsules anéroïdes.
L'appareil décrit en regard des fig. 6 à 10 pour rait aussi ne pas être muni des dispositifs correc teurs de débit englobant notamment les parties 88 à 100 et ne comprendre, en plus de la forme d'exécu tion représentée à la fig. 1, que le dispositif d'éga lisation des pressions englobant notamment les par ties 44 à 59. Réciproquement, on pourrait concevoir une forme d'exécution semblable à celle représentée à la fig. 1, qui serait complétée uniquement par les dispositifs correcteurs de débit représentés à la fig. 10 et englobant notamment les parties 88 à 100.
Un dispositif égalisateur de pression pourrait être monté en amont des embouchures 2 et 3 de l'appa reil selon la fig. 1. Cette installation comprenant un dispositif égalisateur de pression indépendant et l'appareil de distribution aurait un fonctionnement équivalent à celui de l'appareil combiné représenté à la fig. 6.