CH680683A5 - - Google Patents

Description

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Domaine technique

La présente invention concerne une cartouche pour un robinet mélangeur ayant un levier de commande se déplaçant autour d'un seul point de pivotement, dans laquelle la force pour assurer i'étanchéi-té entre les conduites d'eau de la cartouche et les conduites d'eau correspondantes du corps du robinet est fournie par des éléments tubulaires qui sont pourvus d'un élément de ressort élastique.

Arrière-plan de l'invention

Dans les robinets à poignée unique conventionnels comportant des cartouches logées dans la cavité du corps, les passages d'arrivée de l'eau chaude et de l'eau froide par la base métallique du robinet forment un logement cylindrique allongé pour le passage de l'eau vers la cavité dans laquelle est logée la cartouche. Un élément élastomé-rique d'étanchéité tubulaire et un ressort comprimé sont insérés dans le logement. L'anneau peut être allongé et ressembler à un tube. Le tube exerce une force radiale sur les parois du logement dans lequel il se trouve et le ressort appuie sur lui pour qu'il fasse saillie du logement au-dessus de la surface de la paroi de la base de la cavité du corps. Avec cet agencement, lorsque la cartouche renfermant le mécanisme de valve pour commander le débit est insérée dans la cavité du corps du robinet, les tubes élastomériques faisant saillie des logements respectifs dans la base du corps sont tenus en place par une surface de butée frontale de la base de la cartouche autour des entrées de cette cartouche. La quantité de déplacement permise des tubes en caoutchouc sur lesquels presse le ressort est suffisante pour compenser les variations prévisibles de distance entre la base de la cartouche et la base du corps du robinet, provenant soit des tolérances de fabrication, soit de changements de dimensions des composants provoqués par une expansion thermique.

Les robinets mélangeurs réalisés de la manière conventionnelle présentent quelques inconvénients. D'abord, le robinet nécessite que les logements dans la base du corps pour recevoir les tubes en caoutchouc sur lesquels on place la cartouche soient formés d'une manière précise. Alors que la formation du contour de la base n'est pas difficile, les parois cylindriques des logements doivent être finies d'une manière très précise pour assurer l'étanchéité radiale des tubes en caoutchouc. La finition précise des logements peut être difficile sur le plan technique et constituer une opération coûteuse. Ensuite, l'assemblage des tubes de caoutchouc et des ressorts respectifs dans les logements est une opération délicate et difficile, parce que les logements se trouvent la base de la cavité du corps du robinet et par conséquent l'accès est malais pour positionner facilement les ressorts et les tubes en caoutchouc. Plus tard, la réparation et le remplacement des tubes en caoutchouc sont également difficiles.

Le besoin se fait sentir d'avoir un robinet mélangeur ayant une cartouche qui élimine le besoin de travaux difficiles et coûteux, ainsi que les difficultés d'assemblage, de démontage et d'inspection des éléments d'étanchéité des robinets mélangeurs conventionnels à cartouche.

Exposé de l'invention

L'invention a pour objet une cartouche pour un robinet mélangeur conforme à la revendication 1.

La base de la cavité formée par le corps métallique du robinet pour loger la cartouche ne nécessite qu'une opération de lissage qui est facile à réaliser. L'élément d'étanchéité tubulaire contenu dans le logement à la base de la cartouche vient buter de front contre la surface lisse de la base du corps du robinet, lorsque la cartouche est insérée dans la cavité préformée dans le corps du robinet. Le travail effectué sur les logements pour les tubes prévus à la base de la cartouche ne présente aucune difficulté, à cause de l'accès facile à ces logements. En outre, une étape de travail supplémentaire n'est généralement pas nécessaire, parce que la cartouche est réalisée en un matériau plastique et peut être moulée d'une pièce avec les logements nécessaires. Les logements sont faciles d'accès à l'extrémité de la cartouche lorsque celle-ci est hors de la cavité, ce qui rend ensuite toutes les opérations d'insertion ou de démontage des éléments d'étanchéité tubulaires élastomériques extrêmement faciles. Egalement, chaque fois que la cartouche est enlevée du corps du robinet, les éléments tubulaires font saillie des logements et peuvent facilement être inspectés même sans les enlever des logements.

Pour la mise en œuvre de cette invention, on peut utiliser des éléments d'étanchéité élastomériques tubulaires communément utilisés dans les robinets mélangeurs. Les éléments d'étanchéité élastomériques ont un corps tubulaire avec une extrémité resserrée qui définit un épaulement sur lequel vient buter l'extrémité d'un ressort hélicoïdal inséré à l'intérieur du corps tubulaire. Il est également possible d'utiliser un corps élastomérique tubulaire qui fournit une force d'appui propre suffisante pour apporter l'élasticité qui permet une compression. Dans ce cas, le ressort qui presse contre les joints est constitué par les joints eux-mêmes. En outre, il est possible de former les éléments élastomériques d'étanchéité de manière à ce que la pression de l'eau qui circule tende à les déformer et les presser contre le corps du robinet avec une force suffisante pour avoir un joint d'étanchéité effectif.

Egalement, un élément d'étanchéité tubulaire peut être réalisé en un matériau sensiblement rigide et il peut par ailleurs être pourvu de joints toriques d'étanchéité déformables pour assurer l'étanchéité radiale avec le logement dans la cartouche et venir buter de front contre la base de la cavité du corps du robinet. L'élément de pression élastique pour presser l'élément d'étanchéité peut être un ressort hélicoïdal ou il peut être constitué d'un couplage élastomérique élastique. Dans ce dernier cas, le couplage peut être réalisé de manière à ce que la

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pression d'eau à l'intérieur tende à le déformer, ce qui augmente d'une manière avantageuse la pression qui s'applique sur l'élément d'étanchéité et fournit la force de compression frontale contre l'extrémité de la cavité, assurant l'étanchéité.

Brève description des dessins

On va maintenant se reporter aux dessins en annexe dans lesquels:

la fig. 1 est une vue en coupe d'un corps de robinet logeant une cartouche selon une forme d'exécution de l'invention;

la fig. 2 est une vue latérale d'un joint élastomérique représenté sur la fig. 1 ;

la fig. 3 est une vue d'en haut de la plaque fixe représentée sur la fig. 1 ;

la fig. 4 est une vue partielle et en coupe de la partie inférieure du corps du robinet représentant une seconde forme d'exécution de l'invention:

la fig. 5 est une vue partielle et en coupe de ia partie inférieure du corps du robinet représentant une troisième forme d'exécution de l'invention;

la fig. 6 est une vue partielle et en coupe de la partie inférieure du corps de robinet, représentant une quatrième forme d'exécution de l'invention; et la fig. 7 est une vue partielle et en coupe de la partie inférieure du corps de robinet représentant une cinquième forme d'exécution de l'invention.

Description détaillée de la forme d'exécution préférée

Comme représenté sur la fig. 1, le robinet a un corps métallique 1 dont l'intérieur est formé en cavité ou chambre 2 pour loger une cartouche. Les conduites d'alimentation 4 et 5 pour l'eau chaude et pour l'eau froide sont formées dans le corps 1 et elles débouchent sur la base 3 de la chambre 2. Une chambre annulaire 6 est conçue pour recevoir l'eau mélangée de la cartouche et !a guider vers le bec du robinet (non représenté) de la manière conventionnelle. Le corps 1 est fermé par un couvercle vissé 8 qui vient sur le corps 1, l'étanchéité étant assurée par un joint torique élastique 7.

La cartouche comprend un boîtier 9 avec une base 10 comportant les passages 11 et 12 pour l'entrée de l'eau chaude et de l'eau froide. Le passage 13 sert de sortie à l'eau mélangée depuis le boîtier 9 de la cartouche dans la chambre annulaire 6 du corps 1. Une plaque fixe 16 faite en un matériau dur tel qu'un plastique rigide ou de la céramique est montée à l'intérieur de la base 10 de la cartouche et elle est fixée au moyen de la vis 21. Un joint 22 se trouve sous la plaque en compression. Les passages 17 et 19 pour l'entrée de l'eau froide et de l'eau chaude de la plaque fixe 16 sont alignés avec les passages 11 et 12 de la base 10. Dans la partie supérieure, les passages 17 et 19 mènent respectivement aux cavités 18 et 20 pour la distribution de l'eau en coopération avec une plaque mobile 23 faite en un métal dur. La plaque 23 est positionnée au-dessus de la plaque fixe 16 et peut être déplacée par translation et par rotation au moyen d'un guide 24 dans un anneau d'entraînement rotatif 25 entre certaines limites définies par le logement 9. Une moitié inférieure de palier 26 connectée au logement 9 est en appui contre le couvercle 8 du corps 1 du robinet et forme une moitié de siège pour une sphère de pivotement 27. Un bras interne 28 part de la sphère 27 pour déplacer l'élément coulissant 24 et un bras externe 29 est connecté au levier de commande 30. Le siège de la sphère de pivotement est complété par une moitié supérieure de palier 31 montée dans le couvercle 8 du corps du robinet et qui exerce une force de compression au moyen d'un joint 32 appuyant contre la moitié inférieure de palier 26 et la sphère de pivotement 27.

Le levier de commande bidirectionnel 30 permet de déplacer le guide 24 qui déplace par translation et rotation la plaque mobile 23 qui ouvre sélectivement les cavités 18 et 20 de la plaque fixe 16 dans différentes proportions, permettant ainsi le passage de différentes quantités et proportions d'eau chaude et froide qui sont alors mélangées avant de sortir du robinet. De cette manière, on peut régler le débit d'eau mélangée et la proportion dans laquelle l'eau chaude et l'eau froide sont mélangées.

La structure du robinet et de la cartouche décrite et illustrée doit être considérée uniquement comme constituant une explication de la mise en œuvre de l'invention, ceile-ci n'étant d'aucune manière limitée à la forme du robinet et de la cartouche décrits. Au contraire, l'invention peut être appliquée d'une manière générale à n'importe quelle cartouche d'un robinet mélangeur du type où la force d'obturation compressive dans le passage des conduites d'eau de la cartouche aux conduites correspondantes du corps du robinet est assurée par des éléments d'étanchéité et un moyen de pression à ressort.

Pour la mise en œuvre de l'invention, les logements 14 et 15 sont aménagés dans la base 10 du boîtier 9 de la cartouche pour correspondre aux passages d'arrivée 11 et 12 de l'eau chaude et de l'eau froide lorsque la cartouche est insérée dans la cavité 2 du corps de robinet 1 au-dessus des passages d'alimentation 4 et 5 du corps 1. Dans les logements 14 et 15, un élément d'étanchéité 33 est associé à un ressort hélicoïdal métallique 36. L'élément 33 est fait en un matériau élastomérique et il a une forme tubulaire qui se resserre à l'extrémité inférieure en formant un épaulement. Le ressort 36 est comprimé entre l'épaulement 34 de l'élément 33 et la base supérieure des logements 14 et 15, et presse donc l'élément 33 vers la surface de la cavité 3. Les logements 14 et 15, le ressort 36 et l'élément 33 sont dimensionnés de manière à ce qu'au repos, l'épaulement inférieur 34 de l'élément d'étanchéité 33 fasse saillie axialement par rapport à la base 10 de la cartouche. Comme représenté sur la fig. 2, l'élément 33 a un relief en forme d'anneau 35 qui une fois monté comme représenté sur la fig. 1, devient imperceptible lorsqu'il est comprimé contre la paroi du logement 10, 11. Le relief en forme d'anneau 35 vient presser avec friction sur les parois latérales des logements 14 et 15, pour en assurer l'étanchéité.

Lorsque la cartouche 9-26 est insérée dans la cavité 2 du corps 1 du robinet, l'extrémité inférieure à épaulement 34 de l'élément 33 vient presser

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contre la surface d'extrémité inférieure 3 de la cavité 2 en alignement autour des passages 4 et 5, sous l'effet des ressorts respectifs 36. De cette manière, le passage 4 du corps 1 est connecté au passage 11 de la base 10 de la cartouche et le passage 5 du corps 1 est connecté au passage 12 de la base 10 de la cartouche pour permettre l'écoulement de fluide, les éléments d'étanchéité 33 empêchant des fuites latérales hors des passages 4, 5 et 10, 11. En même temps, la force du ressort 36, s'ajoutant à la pression hydraulique s'exerçant sur la base 10 des logements 14 et 15, presse toute la cartouche contre le couvercle 8, en maintenant une pression de compression sur ses composants, en particulier la plaque fixe 16 et la plaque mobile 23.

Il est à noter, qu'il n'est pas nécessaire que le ressort 36 exerce une force importante, mais simplement il faut qu'il assure une force de compression adéquate des éléments d'étanchéité 33 en absence de pression contre la surface inférieure 3 de la cavité 2. Lorsque l'eau arrive sous pression, elle agit sur les éléments d'étanchéité 33 précisément sur une surface égale à la différence entre la surface maximale de la section transversale de l'élément d'étanchéité et de la surface de l'ouverture à travers l'épaulement 34. La force résultante est ajoutée à la force de compression exercée par le ressort, si bien que la force de compression augmente sur l'extrémité de la base 3 de la cavité 2 parallèlement à l'augmentation de la pression et ceci aboutit à une force totale nette qui est suffisante à tout moment.

L'examen de la fig. 1 montre immédiatement que la nouvelle construction apporte une réponse au problème mentionné de l'art antérieur. En fait, l'extrémité de la base 3 de la chambre 2 du corps 1 du robinet ne nécessite pas autre chose qu'une simple opération de lissage. Les logements 14 et 15 sont formées facilement et ils sont d'accès immédiat lorsque la cartouche n'est pas insérée dans la cavité du robinet. L'assemblage et le démontage des joints d'étanchéité 33 et des ressorts 34 dans les logements 14 et 15 de la base 10 de la cartouche est extrêmement facile lorsque la cartouche est enlevée du corps 1 du robinet. En outre, les sections d'obturation en épaulement 34 des éléments 33 peuvent être inspectées lorsque la cartouche est enlevée de la cavité 2 et ces éléments peuvent facilement être remplacés dans les logements respectifs 14 et 15, lorsque cela est nécessaire.

La fig. 4 décrit un élément d'étanchéité 37 conçu pour éliminer le besoin du ressort 36 associé au tube 33 et représenté sur la fig. 1. L'élément 37 est réalisé avec un matériau élastique et il s'étend jusqu'à l'extrémité du logement respectif agencé dans la base 10 de la cartouche. Son élasticité est suffisante pour produire la force d'appui nécessaire à la compression frontale contre l'extrémité de base 3 de la cavité 2 renfermant la cartouche. L'élément élastique 37 s'étend jusqu'à l'extrémité du logement dans la base de la cartouche et lorsqu'il est sous compression, il réalise un joint d'étanchéité non seulement frontal contre la base du logement, mais encore radial contre les parois cylindriques de ce-lui-ci.

La fig. 4 illustre comment il est possible de faire en sorte que l'élément d'étanchéité 37 pénètre dans des cavités formées dans la base 3 de la chambre 2 pour empêcher une rotation accidentelle de la cartouche. Le logement dans l'extrémité de base 3 n'augmente pas le coût d'une manière significative parce que le logement dans la base 3 pour recevoir l'élément 37 ne nécessite pas de précision dans la mesure de son diamètre ou de ses interfaces, et il ne nécessite pas de précision de mesure sur ses parois périphériques: il suffit qu'il soit lisse sur sa base frontale. Dans le cas où la rigidité du matériau des éléments élastique ne serait pas suffisante pour empêcher que la cartouche ne tourne, il est possible de former un prolongement sur la cartouche depuis les colliers entourant les éléments 37 pour venir en partie dans les logements de la base 3 de la cavité 2.

Selon la fig. 5, les éléments élastiques 38 agissent en principe comme ceux de la fig. 4, avec comme caractéristique additionnelle que leurs parois sont incurvées vers l'intérieur. La pression hydraulique qui se stabilise à l'intérieur des éléments 38 pousse radialement les portions incurvées de leurs parois, en produisant une force qui tend à augmenter la distance entre la base 10 de la cartouche et la base 3 de la cavité 2 du corps 1 du robinet. De cette manière, la force élastique est augmentée d'une manière avantageuse pour stabiliser la force de compression frontale entre les éléments 37, la base 10 et l'extrémité de base 3 du corps 1.

La fig. 6 montre comment les éléments élastiques 33 de la fig. 1 peuvent être remplacés par des tubes 43 en matériau sensiblement rigide pourvus de joints toriques d'étanchéité réalisés avec un matériau élastomérique élastique. Un joint torique 44 est placé à l'avant pour stabiliser la tension avec la base 3 de la chambre 2 renfermant la cartouche et un joint 45 est placé sur la périphérie pour assurer l'étanchéité avec les parois cylindriques des logements 14 et 15. La force s'exerçant sur le tube 43 est fournie par un ressort hélicoïdal métallique 36, comme représenté sur la fig. 1.

Les cas tels que ceux décrits où les éléments tubulaires d'étanchéité sont réalisés en matériaux sensiblement rigides sont particulièrement adaptés pour empêcher la rotation accidentelle de la cartouche, en pénétrant dans un logement à l'extrémité de base 3 de la chambre 2, comme représenté sur la fig. 4.

Le ressort métallique hélicoïdal 36 de la fig. 6 peut être remplacé par un tube en un matériau élastomérique élastique qui fonctionne du point de vue de son élasticité, d'une manière similaire à celle de l'élément 37 de la fig. 4. Le tube peut avoir ses parois incurvées vers l'intérieur, comme représenté en 46 sur la fig. 7 et la pression hydraulique qui agit sur l'intérieur des tubes 46 presse radialement la portion de paroi incurvée vers l'extérieur, ce qui produit une force qui tend à pousser la base 10 de la cartouche pour l'éloigner de la base 3 de la cavité 2 du corps du robinet. De cette manière, la force élastique est augmentée d'une manière avantageuse pour fournir la force de compression frontale sur le

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tube s'exerçant contre la cartouche et assurant une étanchéité appropriée.

Il a été mentionné que la pression hydraulique appliquée au dispositif selon l'invention exerce une poussée utile sur la cartouche pour maintenir les parties internes de la cartouche en contact sous une pression appropriée. Contrairement aux autres formes d'exécution qui font appel à ce principe, mon invention atteint le même effet sans nécessiter des travaux de finition coûteux sur la cavité dans le corps.

Bien que dans les formes d'exécution représentées, on ait prévu que deux passages pour l'entrée de l'eau chaude et de l'eau froide dans la base 10 de la cartouche et dans l'extrémité de base 3 du corps du robinet, et que l'eau mélangée sorte sans retourner à la base 10 et à l'extrémité de cavité 3, il est entendu que l'invention s'applique également au cas où la base comporte également un ou plusieurs passages de retour pour la sortie de l'eau mélangée. En outre, dans le cas où les éléments d'étanchéité tubulaires sont conçus pour exercer une force de pression frontale soit sur le corps du robinet soit sur la cartouche (comme ceux représentés sur les fig. 4 et 5), les logements formés dans la base de la cartouche par les éléments d'étanchéité peuvent se prolonger jusqu'à la plaque fixe et les éléments d'étanchéité peuvent alors être réalisés pour pousser directement contre la surface inférieure de la plaque fixe, ce qui évite d'avoir à insérer un joint entre la plaque fixe et la base de la cartouche.

Des variations et des modifications de l'invention sont envisagées qui sont conformes à l'esprit de l'invention, comme défini dans les revendications en annexe.

La forme d'exécution dont la propriété ou le droit d'exploitation est revendiqué est défini comme suit:

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Revendications

1. Cartouche pour un robinet mélangeur ayant un levier de commande se déplaçant autour d'un point de pivotement où les passages pour l'eau dans la cartouche et les passages correspondants pour l'eau dans le corps du robinet sont alignés et sont réunis respectivement par des éléments de connexion tubulaires étanches sur lesquels pressent des moyens élastiques caractérisée en ce que:

lesdits passages pour l'eau dans la base de la cartouche comportent un logement qui s'ouvre jusqu'à la surface externe de la base de la cartouche et en ce que les logements contiennent un élément de connexion tubulaire renforcé par des moyens élastiques de manière à faire saillie quelque peu par rapport à la cartouche et qui vient buter de front contre une surface du corps.

2. Cartouche définie dans la revendication 1, caractérisée en outre en ce que:

ledit élément tubulaire est réalisé en un matériau élastomérique élastique et il constitue un coips tubulaire avec une extrémité resserrée qui définit un épaulement contre lequel vient appuyer un ressort hélicoïdal s'insérant à l'intérieur du corps tubulaire pour fournir le moyen élastique pressant l'élément tubulaire contre ladite surface du corps.

3. Cartouche comme défini dans la revendication

1, caractérisée en outre en ce que:

ledit élément tubulaire est fait en un matériau élastomérique élastique s'étendant jusqu'à la base des logements respectifs et présentant lui-même une élasticité suffisante pour assurer une force élastique permettant d'obtenir un effet de compression, pour constituer ainsi un moyen élastique pour presser l'élément tubulaire.

4. Cartouche comme défini dans la revendication 3, caractérisée en outre par le fait que:

ledit élément tubulaire élastique est formé par des parois courbées vers l'intérieur de manière à ce que la pression de l'eau circulante pousse les parois radialement vers l'extérieur et augmente la force élastique entre la cartouche et le corps du robinet mélangeur.

5. Cartouche comme défini dans la revendication

2, caractérisée en outre en ce que:

ledit élément tubulaire est fait en un matériau sensiblement rigide avec un anneau élastomérique disposé radialement entre ledit élément et le logement et un second anneau élastomérique à l'extrémité en saillie du tube, monté de manière à venir appuyer contre ladite surface dudit corps en assurant l'étanchéité.

6. Cartouche comme défini dans la revendication 1, caractérisée en outre en ce que:

ledit élément tubulaire est réalisé en un matériau sensiblement rigide avec un anneau élastomérique disposé radialement entre ledit élément et le logement et un second anneau élastomérique à l'extrémité en saillie du tube, monté de manière à venir appuyer d'une manière étanche contre ladite surface dudit corps.

7. Cartouche comme défini dans la revendication 6, caractérisée en outre en ce que:

ledit moyen élastique comprend un manchon fait en un matériau élastomérique, disposé axialement entre une extrémité interne du tube et l'extrémité interne du logement.

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