Mélangeur thermostatique pour régler le débit et la température d'un mélange de fluides La présente invention a pour objet un mélangeur mermostatique maintenant automatiquement la tempéra- iure de deux fluides et réglant le débit par manceuvre liréliminaire en aval de la chambre de mélange.
com prenant un mécanisme démontable avec bimétal ther- iuostatique. muni d'un tiroir d'admission et de ferme ire et d'un ressort de compression, le tout situé entre !es entrées des deux fluides, commandé par le bimétal ,:
t de l'extérieur pour régler l'arrivée des fluides dans une chambre incluse dans le boîtier à tubulures d'ali inentation latérales, caractérisé en ce que les deux tubu lures d'entrée se joignent parallèlement sur un même plan et à l'intérieur du mélangeur et sont commandées simultanément et chacune par un organe autonome obturateur, qui comporte chacun un clapet coulissant pouvant être placé sur deux sièges et réglant simulta nément le débit des deux fluides, commandés par l'in termédiaire d'un organe à deux branches, dont le dépla cement est perpendiculaire au boîtier et d'un dispositif mobile et commun de manaeuvre,
le boîtier étant fermé hermétiquement sur le côté apparent et extérieur de la paroi circulaire à l'aide d'un couvercle.
Le dessin annexe représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.
La fia. 1 est une vue frontale en coupe transversale de la forme d'exécution du mélangeur thermostatique, représenté sans ses couvercles et sans les poignées de commande.
La fia. 2 est une coupe médiane et verticale de la même forme d'exécution avec son couvercle, suivant l'axe A-A de la fia. 1.
La fia. 3 est une vue en coupe longitudinale du dis positif de commande des débits avec couvercle suivant l'axe B-B de la fia. 1 de la même forme d'exécution.
La fia. 4 est une coupe partielle et longitudinale (sui vant l'axe C-C de la fig. 1) de l'organe de commande des débits, ainsi que de la tubulure d'amenée de l'un des deux fluides.
La fia. 5 est une vue de dessus de la même forme d'exécution avec ses couvercles et les dispositifs de com mande des débits et de la température, en coupe sui vant les axes A-D-D pour la partie droite et E-E pour la partie gauche de la fig. 1.
La fia. 6 est une vue frontale d'une variante du mécanisme thermostatique démontable en un bloc, dont la moitié gauche est en coupe transversale et la moitié droite en vue de face entière.
La forme d'exécution représentée aux fia. 1 à 5 est un mélangeur thermostatique pour deux fluides, l'un chaud, l'autre froid, muni d'un mécanisme à thermostat, clapets et ressort. et démontable de l'extérieur. En réfé rence à ces figures; le mélangeur comporte un boîtier (10) avec tubulures d'alimentation (11 et 12) et tubu lure de distribution (29), formant corps avec le fond (13) et une paroi (14) circulaire.
La tubulure (11) est prolongée en (11a) à l'intérieur du boîtier (10) et incorporée au fond (13) pour être située parallèlement et au même niveau à côté de la tubulure (12a) et afin que les deux débits soient com mandés simultanément par la poignée (15). Chacune de ces tubulures (11a et 12a) débouchent au point (11c) et (12c) sur le même axe à même hauteur et de part et d'autre du mécanisme démontable (16).
Ces tubulures forment partie intégrante du boîtier (coulées avec lui-même), ou peuvent être rapportées ensuite à l'intérieur du boîtier (10) sur le fond (13), par des moyens mécaniques, thermiques, une combinaison de ces deux, ou autres.
Afin que le mécanisme démontable en un bloc (16) et le ressort de compression (100) puissent être dépla cés aisément et osciller sans gêne entre les deux tubu lures (11b et 12b), il a été prévu un décalage (80) des tubulures (11b et 12b) du fond (13). permettant ainsi un fonctionnement simple, sans gêne et une accessibilité très facile du mécanisme démontable (fia. 4). Incorporé au même corps (10) et au même fond (13), l'on a prévu un cavalier (17), destiné à recevoir le mécanisme démon table thermostatique (16) et une cuvette (18) où doit se loger l'arbre de came (19).
Comprises entre le fond (13) et les parois de la tuyauterie (I la) à droite et (11b) à gauche, sont prévues deux tables (20 et 21), munies cha cune d'un filetage (22 et 23), où viendront se visser les vis (24 et 25), qui doivent tenir le couvercle (26), celui-ci s'appuyant sur le pourtour circulaire (14). Faisant par tie du fond (13), est prévu également un épaississement fileté (27), où doit se visser l'axe (28).
Attenant au fond (13) et faisant partie des tubulu res d'alimentation (1 I a et 11b), se trouvent les organes obturateurs (29 et 30) servant à régler le débit de pas sage des fluides, ou leur arrêt.
Destinée à la fermeture hermétique du couvercle (26) sur le boîtier (10), on a prévu une gorge périphé rique (31), où viendrait se loger un joint torique (32) pour assurer l'étanchéité entre le couvercle et le boîtier. Dans le couvercle (26) on a effectué deux trous (33 et 34), o<B>ù</B> viendraient se loger des boulons (25 et 25a), pour @e visser dans les pas de vis (22 et 23) des tables (20 et 21) et assurer par serrage avec le joint torique (32) l'étanchéité entre le couvercle (26) et le boîtier (10).
Afin d'assurer d'autre part l'étanchéité de l'inters tice entre le trou (33) et la vis (25). on a muni celle-ci à sa tête, d'une gorge périphérique (35), où se loge un joint torique (36). Le trou (33) et le boulon (25a) dans le couvercle sont du fait de la coupe, invisibles, mais leur fonction égale s'applique de ce fait à la table (20) et au pas de vis (22).
Incorporés et à l'extérieur du même couvercle (26) il a été prévu deux épaulements cylindriques et tubu laires (37 et 38) destinés à recevoir respectivement l'ar bre de commande de la came (19) et la vis centrale (39), les plaquettes-supports (-10), servant à recevoir la gar niture de joint (41), qui peut être serrée avec le presse- étoupe (42). Dans le même couvercle (26) sont faits les filetages (43 et 44), pour servir à la rotation des pièces (19 et 39).
Aux deux extrémités du couvercle (26) on a ménagé deux trous taraudés et borgnes (45 et 46), où viendront se loger les vis (47 et 48), qui soutiendront le couvercle cache-tout de garniture (49).
En référence aux fi-' 1, 2, 5, l'on décrira le méca nisme démontable en un bloc (16), qui est constitué d'un Bimétal (50), formé de deux branches (51 et 52), dont leur extrémité supérieure est applatie, laissant un léger écart entre elles et pliées ensuite à<B>900</B> environ. La plus longue des branches (52) reçoit à son extrémité infé rieure, muni d'un percement, un ensemble constitué d'un tiroir (53) d'une seule pièce en forme de U et symé triquement selon l'axe A-A. Au centre de ce tiroir, un percement (54) a été prévu pour faire passer une vis (55), qui viendrait se loger dans un écrou (56), situé du côté opposé.
Sur la périphérie extérieure de la vis et de l'écrou a été aménagé un creux de forme mi-sphérique (55a et 56a) où est logé un joint torique à section cir culaire (57a), qui tiendrait entre le creux de la vis (57 et 56) et le creux également circulaire et mi-sphérique (58a et 58b) du tiroir (53), formant ainsi une couronne circulaire sur tout le pourtour des deux côtés du tiroir.
De par cette position, le joint torique forme un épau lement en saillie sur le niveau des deux côtés du tiroir (53) et servira à assurer l'étanchéité ou l'admission des fluides des tubulures (11c et 12c) dans les proportions déterminées par l'élément thermostatique (50) d'une part et par le ressort de compression (100). qui est situé entre le tiroir (53) et la tubulure d'alimentation (12b), s'appuyant sur celle-ci et sur l'épaulement (60), d'autre part. Entre la branche du Bimétal (52) et le tiroir (53), une rondelle-ressort (59) prend place, qui assurera la tension entre les vis (55 et 56) et évitera ainsi que. par suite de la vitesse dynamique des fluides. les deux piè ces viennent à se desserrer ou se dérégler.
Son rôle est aussi celui de maintenir l'écartement constant de la lar geur du tiroir au pied du mécanisme démontable et d'as surer par là même, comme un moyen axial. la solidité dudit mécanisme.
L'élément sensible du mélangeur est un Bimétal ther mostatique (50), qui fait partie intégrante du mécanisme démontable en un bloc (16). Sa tête pliée est logée à l'in térieur du cavalier (17) et le Bimétal est ainsi suspendu de manière libre et constitué de la sorte de deux bran ches légèrement parallèles entre elles et au fond du boî tier. La plus longue branche (52) est reliée au méca nisme situé entre les entrées (11b et 12b). La plus courte branche de la bilame (51) ne touche que par un seul côté la came (61) et elles détermineront ensemble le réglage de la température.
En référence aux fig. 1, 2. 3, 4, 5, l'on décrira la partie du mécanisme du réglage des débits simultanés. soit les deux robinets à monocommande. Les canaux d'entrée de deux fluides (11a et 12a) aboutissent aux deux robinets (62 et 63). Chacun de ces organes com porte un siège interchangeable (64 et 65), vissé dans le corps (62 et 63). Sur ces sièges reposent (en état de fer meture) les deux branches parallèles (67 et 68) de la vis centrale (66) en forme de U renversé, qui comportent chacune à leur extrémité inférieure un clapet (69 et 70). muni d'un joint en matière souple (69a et 70a).
Pour assurer l'étanchéité des deux branches (67 et 68) de la vis centrale (66), l'on a muni les corps (62 et 63) d'un presse-étoupe (71 et 72) pourvu chacun d'eux à l'inté rieur d'une gorge, servant à tenir un joint torique (73 et 74).
L'étanchéité entre les corps (62 et 63) et les presse- étoupes (71 et 72) est garantie par un joint plat (75 et 76), serré entre ces deux pièces. Au milieu. entre ces deux organes de réglage des débits, et incorporé au fond (13), se trouve un épaississement fileté (27), où vient se visser l'axe (28), qui supporte le ressort de rap pel (77), servant à faciliter la montée de la vis centrale (66), lors de l'ouverture des sièges (64 et 65) par le déplacement des clapets (69 et 70) et par la man#uvre du méplat (78), dont aboutit la vis centrale (39), assu- jettie à la poignée (15) par la vis (79).
En référence aux<U>fi-</U>. 1, 2 et 5, on décrira mainte nant la partie du dispositif pour le réglage et la correc tion d'étalonnage de la température. Cette partie du dis positif est constituée par un arbre cylindrique (19). por tant solidairement et près d'une de ses extrémités. la came (61). L'arbre est rotatif et s'appuie d'une part. sur le pas de vis qu'il traverse (43) du couvercle (26) et d'au tre part. par la tête (19a), logée dans la cuvette (19), qui est incorporée au fond du boîtier (13). Afin d'assurer la rotation équilibrée de la portion (19a) de l'arbre (19), l'on a introduit aux deux gorges ménagées, deux anneaux (81). Ceux-ci servant en plus à mieux supporter la rota tion effectuée par l'ensemble du mécanisme de la came, dans un sens. ou dans l'autre.
L'étanchéité et le serrage de l'arbre de la came (19) sont assurés par l'épaulement cylindrique et tubulaire (37), qui reçoivent les pièces (40, 41 et 42). La surface périphérique (61a) de la came (61), est de révolution avec l'arbre. La came est excen trée par rapport au centre de l'arbre, dont elle est soli daire, de sorte qu'à chaque position de sa rotation elle déplace légèrement la position de la branche (51) du bimétal (50), qui agit par l'intermédiaire de la branche (52), sur le mécanisme démontable (16).
Ce déplacement assure l'arrivée de deux fluides et leur température de mélange, en fonction de la graduation indiquée par la poignée (81), qui est réglable manuellement et dont la fixation est garantie par la vis (79a). Cette dernière se loge dans le filetage (82a), dont est muni le prolonge ment de l'arbre de came (19), qui fait saillie à l'exté rieur du couvercle (26).
La valeur de l'angle de rotation, assurant l'ouverture ou la fermeture des entrées (11b et 12b) à partir de la position de la came, dépend de la graduation recherchée au moyen de la poignée (81) sur le cadran gradué (ce dernier invisible sur le dessin) du couvercle cache-tout de garniture (49).
Il y a de ce fait, grâce à l'elliptique de la surface (61a), une proportionnalité automatique entre la rotation de la came et le déplacement du mécanisme démontable (16) au moyen de la branche (51), réglant ainsi par sa sensibilité la température du mélange désiré. en fonction de l'admission des deux fluides.
En référence aux fig. 1, 2, 3, et 5, l'on décrira la partie du mélangeur constituée par les deux poignées de commande et le couvercle cache-tout de garniture. Les poignées (15 et 81) sont fixées respectivement au prolongement de la vis centrale (39) et de l'arbre de came (19). qui font saillie à l'extérieur du couvercle (26).
Par ailleurs. les douilles (83 et 84) solidaires des poi gnées et munies d'un brochage sur toute leur longueur, s'emboîtent dans un brochage correspondant, dont les pièces (39 et 19) sont également munies jusqu'à la hau teur des épaulements (37 et 38). Au centre et dans leurs prolongements dans les pièces (39 et 19), l'on a prévu pour chacun un filetage femelle long (82 et 82a). qui aboutit à la hauteur du couvercle (26) et où se logent les vis (79 et 79a). Ces brochages. ainsi que les filetages.
étant prévus pour l'emboîtage des poignées et leur vis sage, même dans le cas où il s'avérerait nécessaire de les découper d'une certaine portion. pour un ajustement éventuel, lors du montage du mélangeur.
Les poignées (15 et 81) possèdent chacune un évi dement (15a et 81a), pour permettre de cacher et d'abri ter respectivement les épaulements (49a et 49b) du cou vercle (49) et les épaulements cylindriques (37 et 38) du couvercle (26). La poignée (81) diffère de la poignée (15) par la forme de sa base, qui est munie d'un pied large (81c), qui comprend lui-même à sa face interne une gorge circulaire (81d), sur presque toute sa circon- férence et servant dans son déplacement rotatif à laisser libre passage dans certaines positions, à la vis d'ar rêt (85).
serrée dans une entaille circulaire (89), entre le couvercle (-19) et l'écrou (86). Ledit pied est muni à sa face supérieure d'un index, qui doit être placé en face du cadran gradué. fixé dans le couvercle (49), pour ser vir au choix de la température.
Le couvercle cache-tout de garniture est pourvu de deux épaulements cylindriques et tubulaires (49a et 49b), d'un découpage circonférentiel (87) d'environ 250 et d'un pourtour externe, (non visible sur les coupes) et périphérique, légèrement arrondi.
Pour fixer sur le cou vercle (26), le couvercle cache-tout (49), on a prévu dans celui-ci deux trous avec assiette circulaire (87 et 88), traversés res pectivement par les vis (47 et 48), se vissant dans les trous taraudés et borgnes (45 et 46) et dont les têtes plates à fente transversale s'appuient sur ladite assiette circulaire, retenant ainsi de manière sûre le cou vercle de garniture (49).
Le fonctionnement du mélangeur thermostatiqùe est le suivant : La tubulure (11) est raccordée à une source de fluide froid et la tubulure (12) est raccordée à une source de fluide chaud, aboutissant toutes deux aux organes de fermeture (29 et 30). Lorsqu'on manipule la poignée (15), l'on dégage ainsi les clapets (69 et 70) laissant de cette sorte libre passage aux deux fluides qui aboutiront aux orifices calibrés (11b et 12b). Le; débits des fluides (ou leur arrêt), sont obtenus donc avant leur arrivée dans la chambre de mélange, à Pinté rieur du boîtier (10).
Par ailleurs, l'on règle à l'aide de h poignée (81) la température désirée, par rotation de l'in dex de cette poignée, en accord avec le cadran gradué di couvercle (49). Lors-de cette rotation, il y a simultané ment une translation de la came (61).
La surface (61a de cette came viendra déplacer la branche (51) du bimé tel (50) et, par voie de conséquence, assurera le dépla cément de la branche (52), qui agit sur le tiroir (53), c déplacement étant fonction d'abord de la temgératur, choisie.
Si nous supposons que la température voulue es de l'orde de 401, C et que le mélange est débité à cett température, les deux fluides vont s'écouler de part e d'autre du mécanisme démontable, qui doit se trouve dans une position intermédiaire d'ouverture entre le tubulures (l lb et 12b). Ce mélange baignant le thermc stat (50), sort par le canal (29).
Si, par contre, le mélang des fluides qui baigne le bimétal est trop chaud, celui-( va subir une déformation, entraînant le tiroir (53) ver l'ajutage (12b), qui subirait ainsi une obturation propos tionnelle et simultanément l'ajutage (11b) serait par cor séquence dégagé, provoquant une admission égalemer proportionnelle du fluide froid.
Inversement, si le mi lange des fluides qui baigne le bimétal est trop froic le bimétal thermostatique subit une autre déformatio contraire à la précédente et entraîne le tiroir (53) ve: la droite, obturant proportionnellement l'ajutage (11b) i dégageant l'orifice (12b), le ressort (100) facilitant p@ compression les déplacements du mécanisme démont;
blé dans un sens ou dans l'autre. Si la température chic sie correspond à celle du fluide le plus chaud, la cary fera déplacer le mécanisme démontable, obturant grâ4 au tiroir (53) et au moyen des joints (57a et du resso (100) hermétiquement l'ajutage (11b). Si par contre température désirée correspond à celle du fluide le pli froid.
la came déplacera le mécanisme démontabl obturant grâce au tiroir (53) et au moyen des joints (5 hermétiquement l'ajutage (12a), le ressort (100) à moment étant comprimé.
La température d'action du bimétal dépend de température du mélange choisi et par conséquence i la position de la came s'appuyant sur le bimétal. A la tir de cette position, le bimétal imprimera un mous ment oscillatoire, entraînant avec lui le tiroir (53) da un sens ou dans l'autre. C'est par ces mouvemer réactionnels très rapides, que la température sélectio née préalablement est maintenue automatiquement cor tante.
Pour changer cette température, il est nécessai de tourner la poignée (81), en relation avec le cadi gradué du couvercle (49), et que déplacera le bimétal thermostatique à travers la came (61).
La correction d'étalonnage du mélangeur thermos- tatique s'effectue comme suit L'index du pied (81c) de la poignée (81) est à pla cer en face de la graduation désirée sur le cadran gra dué du couvercle (49).
Si le fluide sortant du mélangeur est à température différente de celle indiquée par l'in dex, la poignée (81) est à enlever, sans la tourner, pour la replacer ensuite de manière que son index soit vis-à- vis du degré du cadran. correspondant à la graduation du fluide débité. L'étalonnage est ainsi terminé, Pour démonter le mélangeur l'on tourne la poignée (81) vers la plus forte graduation et l'on dévisse les vis (79 et 79a), pour faire sortir les poignées (15 et 81). L'on dévisse ensuite les vis (47 et 48) pour dégager le couvercle de ,,arniture (49).
Pour enlever le couvercle (26), il y a lieu de dévisser les boulons (25 et 35). A ce stade, le méca nisme démontable en un bloc (16). peut être extrait en comprimant le ressort (100) et en tirant hors du cavalier (17) le bimétal (50). Pour le montage, il y a lieu de pro céder en sens inverse.
Pour limiter dans le mélangeur la température du fluide écoulé. à un degré donné. l'on déplace dans l'en taille circulaire (39) du couvercle (49), la vis (85) pour la serrer ensuite au moyen de son écrou (86). en face du degré donné dans le cadran gradué. La -orge cir culaire (Sld) possède une partie pleine, sans cavité. qui viendra buter contre la vis (85), empêchant le mouve ment de translation du pied (81c) et garantissant par là même le non dépassement de la température donnée.
Le mélangeur thermostatique décrit. garantit par sa construction simple, par son installation facile et son entretien très pratique, un réglage excellent du débit et de la température du mélange, ainsi que les limites de cette température et du fluide écoulé.
A la fig. 6 on a représenté une variante (116) du mécanisme thermostatique démontable en un bloc (16), dans lequel on a ajouté au tiroir (53) (représenté en position intermédiaire) avec tous ses éléments et de part et d'autre du tiroir. une soupape cylindrique (101 et l02). munies elles-mêmes sur tout leur pourtour d'un épaulement (103 et 104).
Afin de garantir la solidité du bloc et par conséquence l'ensemble des deux soupapes (102 et 101) avec le tiroir (53), l'on a prévu un ressort de compression (105) à spires travaillantes verticales, dont les spires terminales entièrement fermées. sont pliées à 90' à l'horizontale. Ces dernières spires reçoi vent chacune à leur centre une vis de fixation (106), (;e vissant sur l'épaulement (104) (et respectivement 103).
Ces spires vissées serviront à tenir le ressort (105) de part et d'autre de l'élément démontable, pour assurer ainsi l'autonomie de tout l'élément. soupapes comprises. Le placage parfait de l'élément entre les tubulures d'ali mentation (11 et 12) des deux fluides est obtenu par la force d'extension du ressort de compression (105). Ces tubulures sont pourvues du même décalage (80) du fond (13) du boîtier (10). comme précédemment. Un deuxième ressort égal au ressort (105) est prévu sur la face arrière et à la même hauteur et sur le même axe.
Cha cune des soupapes (101 et 102) comporte à l'intérieur la description suivante : un joint-filtre en matière souple et en forme d'entonnoir (107), muni de plusieurs perce ments. Ce joint assure à sa partie supérieure l'étanchéité entre la tuyauterie (12) et la gorge circulaire (103a) et l'épaulement (103). A sa partie inférieure. spécialement aménagée en forme de cylindre creux. il reçoit la tige d'un clapet de non-retour (108) de forme correspon dante.
La partie conique du clapet est pourvue d'un joint torique (109), qui servira à g=arantir l'étanchéité en cas de retour du fluide, en se fermant sur la gorge interne et circulaire (110) de la soupape (101). A la base supé rieure du clapet antiretour. l'on a ménagé une cavité (111), destinée à recevoir un ressort de compression (112), s'appuyant sur la cavité (111) d'une part et sur la vis (55) du tiroir (53) d'autre part.
L'on remarquera sur cette fig. 6 la symétrie de l'élé ment démontable en un bloc, suivant les axes A-A et C-C, à l'exception de la rondelle ressort (59) et du res sort de compression (100), chacun appartenant unique ment et respectivement à la partie droite et gauche dudit élément autonome.
Le fonctionnement est égal au précédent. Le réglage de la température, ainsi que tous les organes sont iden tiques, à l'exception de celui du réglage des débits, qui peut être le cas échéant abandonné dans cet exemple, ainsi que par conséquence le prolongement des tubulu res (11a et 11b), à l'intérieur du boîtier (13a), les tubulu res (11 et 12) étant pleinement suffisantes.