FR2834036A1 - Robinet de radiateur a capacite de debit accrue - Google Patents
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Abstract
Dans ledit robinet, une ligne de fermeture (20-22) comporte au moins un segment (21) dirigé, vers l'intérieur, dans un orifice (19). Un espace libre (23) est prévu extérieurement, le long de la ligne de fermeture (20-22), également dans une position de fermeture d'un élément obturateur.
Description
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ROBINET DE RADIATEUR A CAPACITE DE DEBIT ACCRUE
La présente invention se rapporte à un robinet de radiateur comportant un siège d'obturation entourant un orifice pouvant être obturé par un élément obturateur qui, dans une position de fermeture, est appliqué contre ledit siège d'obturation le long d'une ligne de fermeture.
La présente invention se rapporte à un robinet de radiateur comportant un siège d'obturation entourant un orifice pouvant être obturé par un élément obturateur qui, dans une position de fermeture, est appliqué contre ledit siège d'obturation le long d'une ligne de fermeture.
Des robinets de ce genre sont universellement connus, et sont utilisés dans ou sur la plupart des radiateurs. L'élément obturateur, également désigné par"cône obturateur", est précontraint par un ressort dans la direction de l'ouverture, c'est-à-dire dans une direction l'éloignant du siège d'obturation. Un dispositif d'actionnement, se présentant en général comme un embout thermostatique, applique à l'élément obturateur, en fonction d'une température ambiante, une force de fermeture par laquelle, si nécessaire, ledit élément est appliqué contre le siège d'obturation. Cela a pour effet d'interrompre l'afflux ultérieur de fluide de chauffage dans le radiateur. Dans ce cas, le contact de l'élément obturateur avec le siège d'obturation s'effectue le long d'une ligne de fermeture. Cette ligne de fermeture n'est pas exactement une ligne au sens mathématique du terme, mais elle matérialise en général une région superficielle relativement étroite, dans laquelle un contact s'établit entre l'élément obturateur et le siège d'obturation.
Les dimensions extérieures d'un tel robinet de radiateur sont limitées.
Dans ce cas, l'on prend par exemple en compte les cotes de raccordement des radiateurs, mais également les conditions d'encombrement dans l'environnement du radiateur. Il en résulte que le diamètre extérieur du siège d'obturation ne peut pas excéder une grandeur prédéterminée. L'amplitude de course de l'élément obturateur, par rapport au siège d'obturation, est elle aussi limitée.
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L'invention a pour objet de permettre un fort débit, moyennant des dimensions extérieures inchangées.
Conformément à l'invention, dans un robinet de radiateur du type cité en introduction, cet objet est atteint par le fait que la ligne de fermeture comporte au moins un segment dirigé vers l'intérieur, dans l'orifice, et un espace libre est prévu extérieurement, le long de la ligne de fermeture, également dans une position de fermeture de l'élément obturateur.
Du fait de cette configuration, la ligne de fermeture est agrandie vis-àvis d'une simple ligne circulaire ceinturant l'orifice. Ainsi, lorsque l'élément obturateur se décolle du siège d'obturation, l'on dispose d'une plus grande superficie de section transversale par laquelle le fluide de chauffage peut circuler. Cela présuppose néanmoins la présence, de part et d'autre de la ligne de fermeture, d'un espace libre à travers lequel le fluide de chauffage peut s'écouler sans aucun étranglement. Lorsque cet espace libre est déjà présent dans la position de fermeture, il demeure également maintenu lorsque l'élément obturateur est soulevé d'une petite distance à l'écart du siège d'obturation.
L'agrandissement de la ligne de fermeture se traduit ainsi, concrètement, par un agrandissement de la section transversale d'écoulement par laquelle le fluide peut circuler à l'état non étranglé.
L'on a prévu, de préférence, plusieurs segments uniformément répartis autour de la périphérie de l'orifice. Plus le nombre des segments prévus est grand, plus la ligne de fermeture devient longue, ce qui est synonyme d'un agrandissement de la section transversale d'écoulement par laquelle le fluide peut s'écouler lorsque l'élément obturateur est décollé du siège d'obturation. La répartition uniforme assure une certaine symétrie, de sorte que l'élément obturateur est contraint uniformément lors du passage traversant du fluide caloporteur.
Cela diminue la propension vibratoire dudit élément obturateur.
Le segment s'éloigne préférentiellement de l'élément obturateur, avec inclinaison, vis-à-vis d'un plan défini par des segments périphériques de l'orifice occupant, dans le sens radial, des positions extérieures extrêmes. Ainsi, la ligne de fermeture présente pour ainsi dire une inclinaison concave de l'extérieur vers l'intérieur. A l'état fermé, l'élément obturateur doit ensuite accuser une légère déformation convexe. Cette configuration offre l'avantage de donner tout d'abord naissance dans la zone centrale, c'est-à-dire au niveau des segments radialement intérieurs de la ligne de fermeture, lors de l'ouverture du robinet, c'est-à-dire lorsque l'élément obturateur se décolle du siège d'obturation, à un
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petit interstice qui sépare ledit élément dudit siège et autorise déjà un petit écoulement de fluide. Cet interstice croît lorsque la pression de fermeture exercée sur l'élément obturateur se relâche, jusqu'à ce que, pour finir, ledit élément se décolle intégralement du siège d'obturation. Ce comportement à l'ouverture permet, au début de l'ouverture, une commande très sensible du fluide caloporteur parcourant le robinet.
Le segment présente alors d'une manière particulièrement préférentielle, vis-à-vis du plan, une distance maximale située dans la plage de 0,1 mm à 0,2 mm. Un petit encaissement de ce genre, affectant les extrémités intérieures des segments par rapport à leurs extrémités extérieures, peut être aisément compensé par une déformation de l'élément obturateur. Néanmoins, il autorise la commande très sensible susmentionnée du fluide caloporteur parcourant le robinet.
De préférence, le siège d'obturation est ménagé sur un élément d'embase, et l'espace libre est matérialisé par un évidement pratiqué dans ledit élément d'embase. Cette configuration procure l'avantage de permettre l'utilisation d'un élément obturateur classique, muni d'une surface d'appui plane pratiquement circulaire. Le contact, entre le siège d'obturation et cette surface d'appui plane de l'élément obturateur, s'établit ensuite le long de la ligne de fermeture qui ne se cantonne plus à une région circulaire, sur le bord dudit élément, mais concerne également des régions superficielles de cet élément situées davantage à l'intérieur dans le sens radial. La présence d'évidements à l'extérieur de la ligne de fermeture, plus précisément aux emplacements auxquels les segments de ladite ligne s'étendent radialement vers l'intérieur, assure la mise à disposition immédiate, après que l'élément obturateur s'est décollé du siège d'obturation, de la section transversale d'écoulement nécessaire autorisant le débit plus grand et assurant, par conséquent, la capacité supérieure du robinet.
L'évidement présente, de préférence, un fond incliné. Cette configuration confère des avantages mécaniques. L'élément d'embase recevant le siège d'obturation devient mécaniquement plus stable. La ligne de fermeture ne s'étend plus uniquement sur l'arête supérieure d'une"paroi", mais est fiablement soutenue par des parties structurelles de l'élément d'embase.
Dans ce cas, d'une manière particulièrement préférentielle, le fond se prolonge de l'extérieur par la ligne de fermeture. Ainsi, un appui est conféré à ladite ligne dans une mesure suffisante, pratiquement sur toute sa longueur. Le
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fond incliné, fusionnant de l'extérieur dans la ligne de fermeture, assure de surcroît une transition en douceur au fluide lorsqu'il franchit ladite ligne de fermeture. Cela se traduit par un comportement peu bruyant du robinet. Certes, ce comportement peu bruyant du robinet est déjà procuré, en tant qu'effet secondaire positif, par le prolongement de la ligne de fermeture et par la chute de pression plus faible qui en découle (comparativement à un robinet traditionnel présentant une hauteur de course identique), mais il est amélioré davantage encore grâce à la réalisation du fond.
Le fond présente alors, de préférence, un angle d'inclinaison situé dans la plage de 300 à 900. Cet angle d'inclinaison assure, d'une part, une stabilité mécanique suffisante tout en autorisant, d'autre part, un écoulement relativement peu bruyant s'opérant par le robinet.
Dans une forme de réalisation optionnelle ou additionnelle, il peut être prévu que l'espace libre soit ménagé dans l'élément obturateur, et que ledit élément obturateur soit monté avec verrouillage antirotation vis-à-vis du siège d'obturation. Lorsque ledit élément est monté avec verrouillage antirotation vis-àvis dudit siège, les évidements pratiqués dans ledit élément peuvent être prévus de façon telle qu'ils coïncident avec le tracé de la ligne de fermeture, c'est-à-dire qu'on dispose en permanence à l'extérieur de la ligne de fermeture, également dans les segments de ladite ligne qui sont dirigés radialement vers l'intérieur, d'un espace libre suffisant par lequel le fluide caloporteur peut s'écouler.
La ligne de fermeture est de préférence réalisée en forme d'étoile. Une réalisation configurée en étoile permet d'engendrer une ligne de fermeture relativement longue dans un espace restreint.
Dans un agencement structurel préférentiel, il est prévu que l'élément obturateur soit équipé d'un limiteur réglable de l'amplitude de course. Le limiteur de l'amplitude de course rend possible un préréglage du débit maximal du fluide caloporteur parcourant le robinet. A cette fin, il est déjà connu d'employer une "chape"qui est agencée avec recouvrement variable vis-à-vis d'un orifice d'écoulement pratiqué dans le carter du robinet. Une rotation de cette chape permet de modifier la section transversale d'écoulement. Néanmoins, cette configuration n'exerce pas toujours l'effet souhaité en association avec la ligne de fermeture prolongée. Dans ce cas, il peut notamment se produire des contraintes irrégulières imposées à l'élément obturateur. Ces inconvénients sont évités par l'utilisation d'un limiteur de l'amplitude de course dudit élément.
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L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une coupe schématique d'un robinet de radiateur conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en plan d'un siège d'obturation ; la figure 3 est une coupe d'un élément d'embase, suivant la ligne lit-lit de la figure 2 ; la figure 4 est une coupe d'un exemple de réalisation modifié ; les figures 5a et 5b illustrent, en plan, un siège d'obturation associé à un élément obturateur ; la figure 6 montre une autre forme de réalisation d'un siège d'obturation ; et la figure 7 représente une quatrième forme de réalisation d'un siège d'obturation.
Un robinet 1 de radiateur, illustré sur la figure 1, présente un carter 2 dans lequel une soupape intégrée 3 est vissée. Ladite soupape 3 est munie d'une broche obturatrice 4, portant un élément obturateur 5 à l'une de ses extrémités. L'élément 5 est constitué d'un matériau élastomère et est soutenu par un disque d'appui 6. Ledit élément 5 revêt, pour l'essentiel, la forme d'un cylindre aplati.
La broche obturatrice 4 est actionnée par une tige d'actionnement 7 guidée à travers un presse-étoupe 8. La tige 7 agit sur la broche 4 en s'opposant à la force d'un ressort d'ouverture 9.
L'élément obturateur 5 coopère avec un siège d'obturation 10 ménagé sur un élément d'embase 11. L'élément 11 est illustré en deux versions différentes sur la figure 1. Dans la moitié de gauche de la figure 1, ledit élément 11 est relié à la soupape intégrée 3 par une solidarisation 12 à collet rabattu, ladite soupape 3 possédant un prolongement 13 comportant, à son tour, une rangée d'orifices 14 qui autorisent le passage d'un fluide caloporteur depuis le siège d'obturation jusqu'à une chambre de sortie 15.
L'élément d'embase 11 est à son tour emboîté sur un manchon 16. A son extrémité tournée vers ledit manchon 16, il porte une bague torique 17 logée dans une rainure intérieure 18 façonnée sur ledit élément 11.
La forme de réalisation de l'élément d'embase 11, illustrée dans la moitié de droite de la figure 1, est certes pareillement retenue par une solidarisation 12 à collet rabattu du prolongement 13 de la soupape intégrée 3.
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Dans ce cas, cependant, ladite solidarisation 12 retient simultanément la bague torique 17 qui assure l'étanchéité de la liaison avec le manchon 16. Ledit manchon 16 est sensiblement plus long dans cette forme de réalisation.
Comme l'atteste une observation de la figure 2, le siège d'obturation 10 revêt une forme particulière. Ledit siège 10 entoure un orifice 19 à travers lequel du fluide caloporteur peut être transféré dans la chambre de sortie 15, à partir du manchon 16, lorsque l'élément obturateur 5 est décollé du siège d'obturation 10. Cet orifice possède un diamètre maximal D qui est limité par la taille de réalisation du robinet 1.
Le diamètre maximal D précité marque l'emplacement de segments 20 d'une ligne de fermeture du siège d'obturation 10, sur lesquels l'élément obturateur 5 est appliqué lorsque le robinet 1 est fermé. Des segments 21, partant de ces segments 20, s'étendent vers l'intérieur dans l'orifice 19, dans le présent cas sous la forme de rayons radiaux. Deux segments 21 de ce type sont reliés par des segments 22 situés sur un diamètre notablement plus petit.
La ligne de fermeture, formée par les segments 20,21, 22, présente par conséquent une allure en zigzag ou en étoile. Ainsi, elle est nettement plus grande qu'une ligne de fermeture uniquement formée par une ligne circulaire de diamètre D.
Le côté intérieur de la ligne de fermeture 20-22 délimite l'orifice 19.
Il est prévu de toutes parts, sur le côté extérieur de la ligne de fermeture 20-22, un espace libre ménagé dans l'élément d'embase 11. Cet espace libre 23 peut être observé sur la figure 3.
L'élément d'embase 11 porte le siège d'obturation 10 sur son côté situé à gauche sur la figure 3. Des évidements, prévus sur le côté extérieur entre les segments 21, délimitent l'espace libre 23. Ces évidements présentent un fond incliné 24, plus précisément selon un angle d'inclinaison situé dans la plage comprise entre 30 et 900. Dans ce dernier cas, aucun fond n'est présent au sens strict du terme. Le fond 24 se prolonge par le siège d'obturation 10, c'est-àdire que chaque espace libre 23 possède la hauteur minimale sur le côté radialement intérieur. Cette hauteur croît toutefois vers l'extérieur dans le sens radial.
Le fluide, affluant dans la chambre de sortie 15 en provenance du manchon 16, est étranglé uniquement par la coopération de l'élément obturateur 5 avec la ligne de fermeture 20-22 du siège d'obturation 10, c'est-à-dire que la résistance est déterminée exclusivement par la distance comprise entre ledit
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élément 5 et ledit siège 10. Du fluide, sortant du manchon 16 au niveau des segments 20, peut s'écouler sans être influencé de l'élément d'embase 11 à la chambre de sortie 15. Du fluide, débordant au-delà des segments 21 de la ligne de fermeture, peut pareillement s'écouler dans l'espace libre 23 sans aucune obstruction. Ces considérations s'appliquent même à des régions situées davantage à l'intérieur, dans le sens radial, car l'espace libre 23 n'oppose, par le fond incliné 24, aucune résistance d'étranglement supplémentaire notable. Au niveau également des segments 22, pratiquement aucun étranglement n'est additionnellement provoqué par une distance éventuellement trop faible entre l'élément obturateur 5 et l'élément d'embase 11. Pour le cas où un étranglement supplémentaire viendrait néanmoins à se produire dans cette zone, il ne revêt aucun caractère critique étant donné que la somme des longueurs des segments 22, comparée à la longueur de la ligne de fermeture 20-22, est relativement petite.
La longueur relativement grande de la ligne de fermeture 20-22 se traduit, lorsque l'élément obturateur 5 est décollé du siège d'obturation 10, par une ouverture conséquemment grande permettant la circulation traversante du fluide. La grandeur de l'ouverture correspond à l'amplitude de course (distance entre l'élément 5 et le siège 10), multipliée par la longueur de la ligne de fermeture 20-22. De toute évidence, en présence d'une ligne 20-22 conséquemment grande, une ouverture de grandeur correspondante est également mise à disposition pour le passage du fluide caloporteur.
La soupape intégrée 3 renferme une butée 25 dont la position axiale peut être modifiée par rotation dans ladite soupape 3. Un filetage 26 est prévu à cette fin. La butée 25 matérialise un limiteur de l'amplitude de course de l'élément obturateur 5. Cela autorise un préréglage du débit maximal parcourant le robinet. Pour faire tourner la butée 25 dans la soupape 3, il est prévu un élément 27 transmetteur de couple de rotation, pouvant être animé d'une rotation à l'aide d'une poignée 28.
La forme de réalisation illustrée autorise des débits de l'ordre de 1 000 I/h à 1 500 I/h. La longueur fortement agrandie de la ligne de fermeture 20-22 est liée à un accroissement d'environ 50 % de la capacité du robinet, par rapport à une ligne de fermeture circulaire présentant un diamètre maximal D identique.
Les figures 4 et 5a, 5b montrent une forme de réalisation modifiée d'un élément d'embase 11'. Ledit élément 11'présente tout d'abord, sur sa face extérieure, une rainure périphérique 18'dans laquelle une bague torique peut
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être introduite afin de réaliser une étanchéité entre ledit élément 11'et un embout tubulaire, lorsque ledit élément 11'est introduit dans ledit embout.
Par ailleurs, l'élément d'embase 11'est plan à sa face supérieure matérialisant le siège d'obturation 10'. Dans ce cas également, une ligne de fermeture 20-22 relativement longue est cependant formée en délimitant l'orifice 19 par un tracé en forme d'étoile de ladite ligne de fermeture. Pour créer l'espace libre 23's'avérant alors nécessaire, l'élément obturateur 5 présente une forme correspondant à la forme de l'orifice 19, sachant que ledit élément 5 est, bien entendu, sensiblement plus grand afin de pouvoir venir s'appliquer contre le siège 10'. De surcroît, ledit élément 5 est pourvu d'une broche 4'équipée d'un verrouillage antirotation 29, de sorte que ledit élément obturateur 5 est retenu sans aucune faculté de rotation vis-à-vis de l'élément d'embase 11'.
Les figures 6 et 7 illustrent d'autres formes d'une ligne respective de fermeture 30 ou 31. Dans tous les cas, l'orifice 19 est ceinturé par une ligne de fermeture 30,31 relativement longue, de sorte que le robinet de radiateur de ce type est d'une très grande capacité.
En conséquence, avec un tel robinet 1 de radiateur, l'on se contente d'une amplitude de course relativement faible de l'élément obturateur 5 lorsqu'on souhaite obtenir, concrètement, les mêmes débits que dans des robinets classiques. Pour une amplitude de course identique, l'on obtient un débit notablement supérieur. En présence d'un débit donné, l'on pourrait réduire la taille du robinet.
La mise à disposition d'une ligne de fermeture 20-22 relativement grande tolère une plus grande chute de pression provoquée par le robinet. Les éléments thermostatiques, habituellement utilisés pour commander un robinet de ce genre, développent une force limitée. En présence d'un grand orifice 19, une chute de pression plus accentuée n'est pas admissible étant donné que l'élément thermostatique ne pourrait pas appliquer la force nécessaire pour fermer l'élément obturateur 5. Toutefois, une plus forte chute de pression peut être autorisée lorsque ledit orifice 19 est diminué et lorsque la ligne 20-22 est simultanément agrandie.
Le fait que la longueur de la ligne de fermeture 20-22 augmente exerce, également, une influence sur la vitesse d'écoulement de l'eau parcourant le robinet. Le niveau sonore dudit robinet s'en trouve ainsi positivement influencé.
Un avantage supplémentaire est par ailleurs procuré : la ligne de fermeture 20-22 relativement longue diminue le risque d'un"claquement"de
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l'élément obturateur 5, c'est-à-dire le risque qu'il soit brusquement plaqué contre le siège obturateur 10 lorsque le robinet est installé dans la direction de circulation erronée. Cela jugule, par conséquent, le risque d'un"coup de bélier hydraulique".
Une observation de la figure 3 révèle que le siège d'obturation 10 est de réalisation concave, c'est-à-dire que les segments 21 sont inclinés radialement vers l'intérieur, de sorte que les segments 22 présentent une distance axiale a vis-à-vis des segments 20. Cette distance a est de l'ordre de 0,1 mm à 0,2 mm. L'élément obturateur 5 doit être suffisamment déformable pour pouvoir épouser la forme de ce bombement, également dans une position de fermeture. La représentation du bombement concave est exagérée sur l'illustration de la figure 3.
La réalisation concave du siège d'obturation 10 exerce l'effet suivant : lorsque la force de fermeture agissant sur l'élément obturateur 5 diminue, la déformabilité dudit élément 5 se traduit tout d'abord par un défaut d'étanchéité, dans la région radialement intérieure dudit siège 10, de sorte que du fluide peut s'écouler dans les espaces libres 23 en passant au-delà des segments 22.
Lorsque la pression continue de se relâcher, un orifice de plus en plus grand prend naissance le long des segments 21, ce qui gouverne, dans ce cas, la possibilité d'un écoulement ultérieur de fluide. Lorsque, pour finir, l'élément 5 se décolle du siège 10 et libère également les segments 20 de la ligne de fermeture, le robinet est intégralement ouvert. A la suite de quoi, l'étranglement n'est plus provoqué que par la distance entre l'élément obturateur 5 et la ligne de fermeture 20-22.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au robinet décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (11)
1. Robinet de radiateur comportant un siège d'obturation (10) entourant un orifice (19) pouvant être obturé par un élément obturateur (5) qui, dans une position de fermeture, est appliqué contre ledit siège d'obturation (10) le long d'une ligne de fermeture (20-22), robinet caractérisé par le fait que ladite ligne de fermeture (20-22) comporte au moins un segment (21) dirigé vers l'intérieur, dans l'orifice (19), et un espace libre (23) est prévu extérieurement, le long de la ligne de fermeture (20-22), également dans une position de fermeture de l'élément obturateur (5).
2. Robinet selon la revendication 1, caractérisé par la présence de plusieurs segments (21) uniformément répartis autour de la périphérie de l'orifice (19).
3. Robinet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le segment s'éloigne de l'élément obturateur (5), avec inclinaison, vis-à-vis d'un plan défini par des segments périphériques (20) de l'orifice (19) occupant, dans le sens radial, des positions extérieures extrêmes.
4. Robinet selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le segment (22) présente, vis-à-vis du plan, une distance maximale (a) située dans la plage de 0,1 mm à 0,2 mm.
5. Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le siège d'obturation (10) est ménagé sur un élément d'embase (11), et l'espace libre (23) est matérialisé par un évidement pratiqué dans ledit élément d'embase (11).
6. Robinet selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'évidement présente un fond incliné (24).
7. Robinet selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le fond (24) se prolonge, de l'extérieur, par la ligne de fermeture (20-22).
8. Robinet selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le fond (24) présente un angle d'inclinaison situé dans la plage de 300 à 900.
9. Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'espace libre (23') est ménagé dans l'élément obturateur (5), et ledit élément obturateur (5) est monté avec verrouillage antirotation (29) vis-à-vis du siège d'obturation (10').
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10. Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la ligne de fermeture (20-22 ; 30,31) est réalisée en forme d'étoile.
11. Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'élément obturateur (5) est équipé d'un limiteur réglable (25) de l'amplitude de course.
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