CH643641A5 - Melangeur mecanique a plaquettes ceramiques a monocommande. - Google Patents

Description

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REVENDICATIONS

1. Mélangeur mécanique à plaquettes céramiques à monocommande comportant un corps renfermant une plaquette céramique fixe munie d'ouvertures, une plaquette céramique mobile en translation et en rotation par rapport à la plaquette fixe également munie d'ouvertures ainsi qu'un mécanisme d'entraînement de la plaquette mobile dans ses déplacements commandés à l'aide d'un organe de commande émergeant hors de ce corps, le corps du mélangeur comportant deux orifices d'entrée d'eau, l'un pour l'eau chaude et l'autre pour l'eau froide, caractérisé par le fait que le corps du mélangeur comporte deux orifices de sortie l'un pour l'eau chaude et l'autre pour l'eau froide, par le fait que la plaquette fixe comporte deux premières ouvertures communiquant avec les orifices d'entrée et de sortie d'eau froide du corps du mélange et deux secondes ouvertures communiquant avec les orifices d'entrée et de sortie d'eau chaude du corps du mélange, par le fait que la plaquette mobile comporte une première ouverture établissant, suivant la position relative de la plaquette mobile par rapport à la plaquette fixe, une communication entre les premières ouvertures de la plaquette fixe et une seconde ouverture établissant une communication entre les secondes ouvertures de la plaquette fixe par le fait que le mécanisme d'entraînement de la plaquette mobile limite ses déplacements de telle sorte que les premières ouvertures de la plaquette fixe ne soient jamais mises en communication avec les secondes ouvertures de cette plaquette fixe, et par le fait qu'une translation de la plaquette mobile provoque une modification relative des débits d'eau chaude et froide pour modifier la température tandis qu'une rotation de la plaquette mobile provoque une modification pratiquement identique des débits d'eau chaude et d'eau froide.

La présente invention concerne un mélangeur mécanique à plaquettes céramiques à monocommande.

Il existe actuellement un certain nombre de mélangeurs mécaniques à plaquettes céramiques et à monocommande tels que décrits par exemple dans le brevet N° FR 7727802, la demande de brevet allemande publiée OS N° 2907978 ou la demande de brevet européen publiée N° 0022590.

Tous ces mélangeurs mécaniques connus comportent au moins deux plaquettes céramiques présentant des ouvertures, dont l'une au moins est mobile en translation et en rotation par rapport aux autres plaquettes. Le réglage de tels mélangeurs mécaniques est obtenu à l'aide d'un organe de commande unique provoquant la translation de la plaquette céramique mobile pour le réglage du débit et la rotation de cette plaquette pour le réglage de la température.

Ces dispositifs connus donnent satisfaction lorsque le mélange de l'eau chaude et de l'eau froide peut être effectué à l'intérieur même du mélangeur et que le goulot de sortie du mélangeur débite donc un mélange d'eau chaude et d'eau froide.

Dans certaines applications particulières et également pour répondre aux normes fixées par certaines législations, il est nécessaire que l'eau chaude et l'eau froide soient entièrement séparées jusqu'à la sortie du goulot du mélangeur, c'est-à-dire que le mélange des eaux chaude et froide ne s'effectue qu'à la sortie du goulot du mélangeur qui doit alors comporter deux conduits de sortie distincts.

Les mélangeurs mécaniques connus ne sont pas adaptés à ces applications particulières et le but de la présente invention est de réaliser un tel mélangeur mécanique à plaquettes céramiques à monocommande dans lequel les eaux chaude et froide sont séparées jusqu'à la sortie du goulot de l'appareil.

La présente invention a pour objet un mélangeur mécanique à plaquettes céramiques à monocommande comportant un corps renfermant une plaquette céramique fixe munie d'ouvertures, une plaquette céramique mobile en translation et en rotation par rapport à la plaquette fixe également munie d'ouvertures ainsi qu'un mécanisme d'entraînement de la plaquette mobile dans ses déplacements commandés à l'aide d'un organe de commande émergeant hors de ce corps, le corps du mélangeur comportant deux orifices d'entrée d'eau, l'un pour l'eau chaude et l'autre pour l'eau froide, caractérisé par le fait que le corps du mélangeur comporte deux orifices de sortie, l'un pour l'eau chaude et l'autre pour l'eau froide, par le fait que la plaquette fixe comporte deux premières ouvertures communiquant avec les orifices d'entrée et de sortie d'eau froide du corps du mélange et deux secondes ouvertures communiquant avec les orifices d'entrée et de sortie d'eau chaude du corps du mélange, par le fait que la plaquette mobile comporte une première ouverture établissant, suivant la position relative de la plaquette mobile par rapport à la plaquette fixe, une communication entre les premières ouvertures de la plaquette fixe et une seconde ouverture établissant une communication entre les secondes ouvertures de la plaquette fixe, par le fait que le mécanisme d'entraînement de la plaquette mobile limite ses déplacements de telle sorte que les premières ouvertures de la plaquette fixe ne soient jamais mises en communication avec les secondes ouvertures de cette plaquette fixe, et par le fait qu'une translation de la plaquette mobile provoque une modification relative des débits d'eau chaude et d'eau froide pour modifier la température tandis qu'une rotation de la plaquette mobile provoque une modification pratiquement identique des débits d'eau chaude et d'eau froide.

Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution du mélangeur mécanique selon l'invention.

La fig. 1 est une coupe axiale du mélangeur mécanique.

Les fig. 2 à 6 illustrent, vue en plan, la position des plaquettes céramiques fixe et mobile pour différentes conditions de fonctionnement du mélangeur mécanique.

Le mélangeur mécanique illustré à la fig. 1 comporte un corps de batterie 1, généralement en laiton, présentant une forme générale cylindrique, munie d'une paroi terminale 2 dans laquelle quatre orifices sont prévus. Les deux orifices extérieurs 3, 6 sont destinés à être raccordés à des conduits d'alimentation en eau chaude respectivement froide tandis que les deux orifices intérieurs 4, 5 sont destinés à être raccordés à des conduites d'évacuation d'eau chaude respectivement froide. Une partie de la paroi interne cylindrique de ce corps 1 est munie d'un filetage 7 coopérant avec un écrou de fixation 8.

A l'intérieur de ce corps de batterie se trouve une douille 9 renfermant le mécanisme du mélangeur; cette douille est serrée entre l'écrou de fixation 8 et une plaquette de base en matière plastique 10 posée sur la paroi frontale 2 du corps 1. Cette plaquette de base est munie de quatre ouvertures 11,12,13,14 communiquant respectivement avec les orifices 3,4, 5 et 6 de la paroi frontale 2 du corps 1 du mélangeur. La position angulaire de cette plaquette de base 10 est déterminée par un doigt de positionnement 15 de la douille 9 coopérant avec un évidement correspondant pratiqué dans la périphérie de cette plaquette de base 10. Des joints 16 assurent l'étanchêitê entre la plaquette de base et la paroi frontale 2 du corps 1 pour éviter toute communication entre les orifices 3,4, 5,6 et les ouvertures 11,12, 13,14.

Le mélangeur comporte encore une plaquette céramique fixe 17 posée sur la plaquette de base 10 et dont la position angulaire est également fixée par le doigt de positionnement 15 de la douille 9 coopérant avec une entaille 18 de cette plaquette fixe 17.

Cette plaquette céramique fixe 17 présente quatre ouvertures 19, 20, 21, 22 communiquant respectivement avec les ouvertures 11,12, 13,14 de la plaquette de base et les orifices 3,4, 5 et 6 du corps 1.

Des joints 23 assurent l'étanchêitê entre la plaquette de base 10 et la plaquette céramique fixe 17 pour éviter toute communication entre les ouvertures 11,12,13,14 respectivement les orifices 19, 20, 21 et 22.

Une plaquette céramique mobile 24 est placée sur la face libre de la plaquette céramique fixe 17. Les faces planes des deux plaquettes céramiques 17 et 24 assurent, là où elles sont en contact, une étan-chêité parfaite. Cette plaquette mobile 24 comporte deux ouvertures 25 et 26 coopérant, comme on le verra plus loin, avec les ouvertures 19, 20 respectivement 21, 22 de la plaquette céramique fixe 17.

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Le mécanisme d'entraînement de la plaquette céramique mobile 24 dans ses mouvements de translation et/ou de rotation par rapport à la plaquette céramique fixe 17 comporte une pièce intermédiaire 27 prenant appui contre la face supérieure libre de la plaquette mobile 24. Cette pièce intermédiaire 27 comporte deux cavités 28, 29 communiquant respectivement avec les ouvertures 25, 26 de la plaquette 24 et formant des chambres indépendantes. Un joint 30 assure l'étanchéité entre la pièce intermédiaire 27 et la plaquette mobile 24 autour des ouvertures 25, 26 de celle-ci. La pièce intermédiaire comporte un doigt d'entraînement 31 engagé dans une entaille correspondante de la plaquette mobile 24. Cette pièce intermédiaire présente un logement dans sa face supérieure dans lequel vient se loger l'extrémité sphérique 32 d'un levier de commande 33 en acier pivoté autour d'un axe 34, s'étendant parallèlement au plan des plaquettes céramiques 17,24, solidaire d'une tête de manœuvre 35 traversant l'ouverture supérieure de la douille 9. Une butée inférieure 36 formée par un rebord de la tête de manœuvre 35 et une rondelle de fixation 37 fixent la position axiale de cette tête de manœuvre 35 par rapport à la douille 9, tout en permettant un mouvement de rotation relatif entre ces deux pièces. Des butées, non illustrées, peuvent être prévues pour limiter le déplacement angulaire relatif entre la douille 9 et la tête de manœuvre 35. L'écrou 8 fixant la douille 9 sur le corps 1 maintient ainsi tout le mécanisme du mélangeur en place dans le corps 1 avec une pression déterminée pour assurer l'étanchéité de l'ensemble, tout en permettant le fonctionnement.

On voit donc que les eaux chaude et froide sont totalement séparées, de l'entrée jusqu'à la sortie du mélangeur. En effet l'eau chaude est introduite par l'orifice 3, les ouvertures 11,19 et 25 jusque dans la chambre 28 qu'elle quitte par les ouvertures 25, 20 et 12 ainsi que par l'orifice d'évacuation 4. De même, l'eau froide entre dans le mélangeur par l'orifice 6, les ouvertures 14, 22 et 26 pour pénétrer dans la chambre 29 qu'elle quitte par les ouvertures 26, 21 et 13 ainsi que par l'orifice d'évacuation 5. Les circuits d'eau chaude et d'eau froide sont ainsi entièrement séparés.

Le fonctionnement du mélangeur mécanique décrit est le suivant:

a) Une rotation du levier de commande et donc des plaquettes 17 et 24 l'une par rapport à l'autre provoque une modification pratiquement identique du débit d'eau chaude et du débit d'eau froide en faisant varier la section de passage entre les ouvertures 19 et 20 d'une part et 21, 22 d'autre part d'une valeur sensiblement égale. Une rotation du levier de commande provoque donc une variation de débit pratiquement identique des deux eaux et donc le mélange de ces eaux effectué après la sortie du mélangeur reste à une température constante.

b) Une translation de la plaquette mobile 24 par rapport à la plaquette fixe 17, provoquée par un pivotement du levier de commande autour de l'axe 34, provoque une modification des proportions d'eau chaude et d'eau froide passant au travers du mélangeur sans modifier pour autant les débits cumulés d'eau chaude et d'eau froide. On obtient donc par cette translation une variation de la température de l'eau mélangée après la sortie du mélangeur, sans modifier le débit de ce mélange d'eau.

c) Il est évident que par des mouvements de pivotement et de rotation du levier de commande simultanés on peut faire varier à la fois le débit total du mélangeur et la température du mélange des eaux chaude et froide effectué après la sortie du mélangeur.

La fig. 2 illustre la position des plaquettes céramiques 17 et 24 lorsque le mélangeur est fermé, les débits d'eau chaude et d'eau froide sont tous deux nuls et pour une température médiane. En effet, on voit que les ouvertures 19, 21 ne sont pas reliées par l'ouverture 25 et que les ouvertures 21, 22 ne sont pas non plus reliées par l'ouverture 26. Le mélangeur est donc fermé. Par contre, la plaquette mobile 24 étant centrée sur la plaquette 17, les sections de passage entre les ouvertures 20 et 25 respectivement 21 et 26 sont égales.

La fig. 3 illustre le mélangeur toujours en position fermée, la position angulaire relative des plaquettes 17 et 24 est la même qu'à la fig. 1, par contre, la plaquette 24 étant décalée dans le sens de la flèche F d'une valeur 5 par rapport à la plaquette 17, les sections de passage entre les ouvertures 20 et 25 respectivement 21 et 26 sont différentes, ce qui correspond à des débits différents d'eau chaude et d'eau froide.

A la fig. 4 les plaquettes 17 et 24 sont décalées d'une valeur maximale en translation, comme dans la fig. 3, ce qui conduit à des sections de passage différentes pour l'eau froide et l'eau chaude, mais la plaquette 24 a été également déplacée angulairement par rapport à la plaquette fixe 17 d'un angle a qui correspond à la position limite de fermetures du mélangeur pour laquelle les ouvertures 19 et 25 sont à la limite de la communication de même que les ouvertures 22 et 26.

Dans la fig. 6 les plaquettes 24 et 17 sont toujours décalées de la valeur 8 maximale mais leur position angulaire est décalée d'un angle a égal à 90°. Dans cette position, la section de passage entre les ouvertures 19, 26, 20 est maximale, assurant un débit d'eau chaude maximal. Par contre, la section de passage entre les ouvertures 22 et 25 est nulle de sorte que le débit d'eau froide est nul. Le mélangeur délivre donc un débit maximal d'eau chaude.

Dans la fig. 5 on a illustré les plaquettes 24 et 17 décalées angulairement de a = 90°, ce qui correspond au débit maximal mais le décalage linéaire S entre lesdites plaquettes est nul, ce qui correspond à la température médiane. On voit que pour cette position les ouvertures 19, 20, 26 communiquent de même que les ouvertures 21, 22, 25, de sorte que le mélangeur délivre de l'eau chaude et de l'eau froide.

Dans cette position, la section de passage entre les ouvertures 19, 20 d'une part et 21,22 d'autre part sont identiques, ce qui conduit à des débits d'eau chaude et d'eau froide identiques et donc bien à une température médiane du mélange.

La forme des ouvertures 19, 20,26 et 21,22, 25 est déterminée de façon qu'une rotation relative des plaquettes 17, 24, quel que soient les décalages linéaires S, provoque une variation pratiquement identique des sections de passage entre les ouvertures 19, 20 d'une part et 21, 22 d'autre part pour que seul le débit du mélangeur soit modifié mais non la proportion entre les eaux chaude et froide.

De même, cette forme des ouvertures 19,20,26 et 21, 22,25 conduit pour un déplacement relatif linéaire 8 des plaquettes 11, 24 à une diminution respectivement une augmentation de la section de passage entre les ouvertures 19, 20 et à une augmentation respectivement diminution pratiquement identique de la section de passage entre les ouvertures 21, 22 de sorte que le débit du mélangeur reste constant mais que la proportion d'eau chaude par rapport à l'eau froide soit modifiée.

Le mélangeur mécanique décrit présente la réalisation de caractéristiques hydrauliques excellentes, c'est-à-dire qu'il dispose de sections de passage pour les débits d'eau chaude et d'eau froide suffisants, ce qui est irréalisable avec les dispositifs connus si l'on veut avoir un mélangeur à eaux séparées.

Grâce à l'inversion des mouvements de commande, rotation pour commander le débit et translation pour commander la température par rapport aux mélangeurs connus, et grâce aux formes particulières des ouvertures des plaquettes, il a été possible de réaliser un mélangeur mécanique à plaquettes céramiques à monocommande permettant une séparation complète des eaux chaude et froide. Le mélange des débits d'eau chaude et d'eau froide se faisant là où l'utilisateur le désire, en aval du mélangeur.

La forme des ouvertures des plaquettes 17 et 24 est évidemment importante pour qu'une translation des plaquettes n'ait pas d'influence sur le débit et qu'inversement une rotation de ces plaquettes n'ait pas d'influence sur le rapport des débits d'eau chaude et d'eau froide.

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Dans l'exemple illustré, les ouvertures d'entrée 19, 22 de la plaquette fixe 17 présentent une forme allongée légèrement incurvée, dont le bord externe est sensiblement parallèle à la périphérie de la plaquette. Le bord interne de ces ouvertures présente une partie médiane incurvée, concentrique à la plaquette et deux parties terminales rectilignes. Ces deux ouvertures 19, 22 sont de forme et de dimensions identiques, elles sont disposées symétriquement par rapport au centre de la plaquette 17.

Les ouvertures de sortie 20, 21 de la plaquette 17 sont également disposées symétriquement par rapport au centre de la plaquette 17 situées entre les ouvertures 19, 22. Ces ouvertures 20, 21 présentent une extrémité étroite dont la largeur augmente progressivement jusqu'au milieu de l'ouverture puis à partir du point milieu le plus large, la largeur de l'ouverture diminue en direction de son autre extrémité qui est toutefois plus large que l'extrémité étroite.

La forme des ouvertures 25, 26 de la plaquette céramique mobile est telle que pour une position angulaire au moins de cette plaquette 5 mobile 24 par rapport à la plaquette fixe 17, correspondant à la position de fermeture du mélangeur, ces deux ouvertures 25,26 ne soient pas en communication avec les ouvertures 19, 22 de la plaquette fixe.

De même, il faut que la forme de ces ouvertures 25, 26 de la pialo quette mobile 24 soit telle que, en position ouverte totale ou partielle du mélangeur, pour une translation maximale des plaquettes 17 et 24, l'ouverture 25 ne communique pas avec l'ouverture 22 et l'ouverture 26 ne communique pas avec l'ouverture 19.

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3 feuilles dessins