FR2885181A1 - Element thermostatique a reponse rapide, cartouche et robinet equipe d'un tel element, et procede de fabrication d'un tel element - Google Patents

Abstract

Cet élément thermostatique comporte une coupelle métallique externe (1) contenant une matière dilatable et contractile (3) en fonction du sens de variation de sa température, un radiateur interne (9) de conduction de la chaleur entre le coupelle (1) et la matière (3) stockée dans des cavités délimitées par le radiateur, et un piston (5) mobile par rapport à la coupelle suivant un axe (X-X) de celle-ci et couplé à la matière (3) pour se déplacer en sens opposés selon que cette matière se dilate ou se contracte. Pour faciliter la fabrication de cet élément et améliorer ses performances, le radiateur (9) comporte deux plaquettes métalliques (91) partiellement fendues, assemblées l'une à l'autre en positionnant une partie non fendue (98) de chaque plaquette dans la fente (92) de l'autre plaquette.

Description

2885181 1

La présente invention concerne un élément thermostatique du type comportant une coupelle externe métallique de forme allongée, contenant une matière notablement dilatable et contractile en fonction du sens de variation de sa température, et un piston mobile par rapport à la coupelle dans la direction longitudinale de celle-ci et couplé à la matière dilatable et contractile pour se déplacer en sens opposés selon que la matière se dilate ou se contracte. L'invention concerne également une cartouche et un robinet thermostatique équipé d'un tel élément. L'invention a trait en outre à un procédé de fabrication d'un tel élément.

De tels éléments thermostatiques sont utilisés notamment dans le domaine du réglage de la température d'un fluide issu du mélange de deux courants de fluide à des températures différentes, le mouvement relatif du piston et de la coupelle étant mis en oeuvre pour modifier la proportion du mélange des deux courants de fluide. C'est notamment le cas dans les cartouches de robinet mitigeur et dans les robinets mitigeurs.

Pour un grand nombre d'applications dans ce domaine, il est nécessaire que la réponse de l'élément thermostatique soit très rapide, c'est-à-dire que la modification de la température du milieu dans lequel se trouve la coupelle entraîne à très bref délai un mouvement correspondant du piston. Cela est particulièrement le cas pour les éléments thermostatiques plongés dans un courant d'eau d'alimentation d'une installation sanitaire, application pour laquelle, une température idéale étant sélectionnée, une baisse de température de trois ou quatre degrés seulement est très désagréable, et une augmentation de quelques degrés peut être la cause de brûlures.

Les éléments thermostatiques utilisés classiquement dans ce type d'application comportent, par exemple 2885181 2 conformément aux figures 1 et 2, une coupelle métallique 1 ayant une partie courante tubulaire 11 présentant une forme générale cylindrique à base circulaire et d'axe longitudinal X-X. Une extrémité de fond 12 ferme cette partie 11 tandis que l'extrémité opposée s'épanouit pour se raccorder à une collerette 13. Un fourreau 2, ayant une forme de révolution avec un canal central 21, comprend une embase 22 logée dans la collerette de la coupelle de telle sorte qu'hormis l'embase 22, le fourreau 2 s'étend hors de la coupelle en direction opposée à la partie cylindrique 11 de celle-ci, et coaxialement. La collerette 13 est sertie autour de l'embase 22.

La partie tubulaire 11 de la coupelle est emplie d'une masse de matière qui est très dilatable et contractile en fonction des variations de température, notamment autour d'une température fonctionnelle, ici une masse de cire 3. L'embase 22 du fourreau comporte dans sa face qui est en vis-à-vis de cette masse de cire, un logement annulaire 23 dans lequel est ancrée la périphérie d'un diaphragme 4 en forme de disque et déformable élastiquement, obturant le canal central 21 du fourreau du côté de la coupelle 1. A l'intérieur du canal 21 du fourreau, est logé un piston 5 assujetti aux mouvements de la région centrale du diaphragme par l'intermédiaire d'un tampon 7 en élastomère déformable en contact contre la surface du diaphragme opposée à la cire et d'une rondelle 8 en polymère tel que du PTFE insérée entre le tampon et le piston et ajustée dans le canal 21 pour empêcher le fluage de l'élastomère du tampon autour du piston. L'extrémité du piston 5 opposée au diaphragme 4 est plus ou moins en saillie hors du fourreau en fonction du volume occupé par la cire, donc de la température de celle-ci.

La conception générale de ces éléments thermostatiques est bien adaptée à l'utilisation d'une cire 2885181 3 dont le coefficient de dilatation est très important par rapport à celui des fluides communs (environ 10 à 20 fois supérieur) et ainsi susceptible de provoquer un mouvement très ample du piston. Malheureusement, ces cires ont une très faible conductibilité thermique (environ 1000 fois inférieure à celle du cuivre), et ainsi la température de la masse entière de la cire ne reflète qu'imparfaitement et avec un grand retard celle du fluide qui baigne la coupelle. Pour cette raison, la cire est généralement chargée d'une poudre en matière présentant une bonne conductibilité thermique, par exemple une poudre de cuivre de granulométrie appropriée. Par simplification, dans la suite, on désignera par cire aussi bien les matières chargées que les mélanges non chargés et les cires à composant unique. Cependant, tous ces artifices sont insuffisants pour obtenir un élément thermostatique à réponse rapide utilisable sans précaution particulière dans une installation sanitaire.

Pour remédier en particulier à cet inconvénient, on a proposé, notamment dans EP-A-O 153 555, de rapporter, à l'intérieur de la coupelle de l'élément thermostatique, un insert métallique en contact avec la face intérieure de la coupelle, comme représenté aux figures 1 et 2 sur laquelle cet insert est référencé 6. Cet insert présente, en coupe transversale comme à la figure 2, une section pleine en forme de croix dont les quatre branches s'étendent de la zone centrale de l'élément thermostatique jusqu'à la paroi tubulaire 11 de la coupelle 1. Suivant l'axe X-X, l'insert 6 s'étend sur presque toute la longueur de la coupelle 1, son extrémité opposée au piston 5 étant en contact avec la paroi de fond 12 de la coupelle. L'insert 6 divise ainsi l'essentiel du volume intérieur de la coupelle 1 en quatre cavités borgnes distinctes 14 réparties autour de l'axe X-X et débouchant toutes sur le diaphragme 4. La majeure partie 2885181 4 de la cire 3 est stockée dans ces cavités, le reste de la cire étant axialement interposée entre le diaphragme et les débouchés des cavités. De la sorte, la chaleur des parois tubulaire 11 et de fond 12 de la coupelle 1 est transmise plus rapidement à l'insert métallique interne 6 qu'à la cire 3, cette dernière étant alors chauffée par l'insert en complément de son chauffage par les parois de la coupelle.

Le temps de réponse de cet élément thermostatique est ainsi nettement amélioré. Cependant, la réalisation de l'insert 6 en une seule pièce comme dans EP-A-O 153 555, par exemple par extrusion, moulage, usinage ou analogue, est onéreuse et implique de disposer d'un insert dont les parois sont relativement épaisses, ce qui oblige à, d'une part, augmenter les dimensions extérieures de la coupelle 1, pour un volume de cire et une épaisseur de paroi de coupelle donnés, et, d'autre part, tenir compte d'une inertie thermique significative en ce qui concerne cet insert puisque, en raison de sa masse importante, il faut une certaine quantité d'énergie et donc de temps pour qu'il s'échauffe puis se refroidisse.

Le but de la présente invention est de proposer un élément thermostatique à réponse rapide, dont l'insert interne soit plus économique à fabriquer et optimisé en ce qui concerne le temps de réponse de l'élément thermostatique.

A cet effet, l'invention a pour objet un élément thermostatique, comportant: - une coupelle métallique externe contenant une matière dilatable et contractile en fonction du sens de 30 variation de sa température, - un radiateur métallique de conduction de la chaleur, disposé dans la coupelle en divisant son volume intérieur en plusieurs cavités de stockage d'au moins une partie de la matière dilatable et contractile, ledit 2885181 5 radiateur étant adapté pour transmettre de la chaleur entre la coupelle et la matière stockée dans ces cavités, et - un piston mobile par rapport à la coupelle suivant un axe de celle-ci et couplé à la matière dilatable et contractile pour se déplacer en sens opposés selon que la matière se dilate ou se contracte, caractérisé en ce que le radiateur comporte au moins deux plaquettes métalliques partiellement fendues de délimitation des cavités de stockage de la matière dilatable et contractile, assemblées l'une à l'autre en positionnant une partie non fendue de chaque plaquette dans la fente de l'autre plaquette.

Le recours aux deux plaquettes partiellement fendues pour obtenir le radiateur de l'élément thermostatique selon l'invention se révèle particulièrement économique car ces plaquettes peuvent être fabriquées à partir d'une tôle métallique de faible épaisseur, que l'on découpe aisément aux dimensions adéquates. En outre, l'épaisseur des parois du radiateur, c'est-à-dire l'épaisseur de ces plaquettes, peut être choisie suffisamment fine pour optimiser le temps de réponse de l'élément thermostatique suivant l'invention puisque, en réduisant cette épaisseur, on réduit la masse du radiateur, ce qui limite l'énergie et donc le temps nécessaire pour échauffer ce radiateur, ainsi que le temps nécessaire à son refroidissement lors de la contraction de l'élément thermostatique. Ainsi, par rapport à l'élément thermostatique connu des figures 1 et 2, l'élément thermostatique selon l'invention est plus économique à fabriquer et son temps de réponse est amoindri. De plus, par rapport à un élément thermostatique dépourvu de radiateur interne, la présence du radiateur de l'élément thermostatique selon l'invention, dont les parois présentent une faible épaisseur, n'entraîne pas une augmentation significative des dimensions extérieures de la 2885181 6 coupelle pour un volume donné de matière dilatable et contractile et pour une épaisseur donnée des parois de la coupelle. Par ailleurs, l'utilisation des plaquettes fendues permet de disposer d'un radiateur interne dont la section transversale présente avantageusement une forme en croix à branches orthogonales.

Suivant d'autres caractéristiques de cet élément thermostatique, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles - les deux plaquettes sont géométriquement identiques; la partie non fendue de chaque plaquette, positionnée entre les bords de la fente de l'autre plaquette est sensiblement alignée avec l'axe de la coupelle; -chaque plaquette est sensiblement plane; les plaquettes sont sensiblement perpendiculaires l'une à l'autre; - la fente de chaque plaquette s'étend, suivant 20 l'axe de la coupelle, sur environ la moitié de la plaquette, et les bords de cette fente sont écartés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la plaquette; - les deux plaquettes sont soudées à la face 25 intérieure de la coupelle; - la fente de chaque plaquette débouche sur un des côtés de la plaquette en formant une échancrure adaptée pour guider la plaquette lors de l'assemblage des deux plaquettes; chaque plaquette est en contact avec la face intérieure de la coupelle au niveau de deux zones distinctes, et le radiateur comporte, dans sa partie opposée au piston, au moins une ouverture de passage de la matière dilatable et contractile entre au moins deux des 2885181 7 cavités de stockage de cette matière, cette ou au moins une de ces ouvertures étant délimitée par une partie d'au moins une des fentes des plaquettes.

L'invention a également pour objet une cartouche thermostatique, ainsi qu'un robinet thermostatique, munis d'un élément thermostatique tel que défini ci-dessus.

L'invention a en outre pour objet un procédé de fabrication d'un élément thermostatique, dans lequel on dispose d'une coupelle métallique et d'un radiateur métallique de conduction de la chaleur, et dans lequel on rapporte le radiateur à l'intérieur de la coupelle, caractérisé en ce que, avant de rapporter le radiateur dans la coupelle, on assemble l'une à l'autre deux plaquettes métalliques partiellement fendues, en positionnant une partie non fendue de chaque plaquette dans la fente de l'autre plaquette, pour obtenir le radiateur.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un élément thermostatique connu qui a été décrit plus haut; - la figure 2 est une coupe transversale de l'élément de la figure 1 selon le plan II- II de cette figure, le plan I-I indiqué à la figure 2 correspondant au plan de coupe de la figure 1; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, d'un premier mode de réalisation d'un élément thermostatique selon l'invention; - la figure 4 est une coupe transversale de l'élément thermostatique de la figure 3 selon le plan IV-IV de cette figure, le plan III-III indiqué à la figure 4 correspondant au plan de coupe de la figure 3; 2885181 8 - la figure 5 est une coupe longitudinale de l'élément de la figure 3, selon le plan V-V de la figure 4; - la figure 6 est un éclaté en perspective d'un 5 organe interne à l'élément de la figure 3; - la figure 7 est une vue en perspective de l'organe de la figure 6, représenté à l'état assemblé ; et - la figure 8 est une vue analogue à la figure 3, illustrant un état de fonctionnement de l'élément.

L'élément thermostatique connu des figures 1 et 2 ayant été décrit plus haut, il ne sera pas détaillé ici de nouveau. Par commodité, les organes des éléments thermostatiques selon l'invention qui correspondent à des organes de l'élément connu portent les mêmes repères numériques.

Comme l'élément thermostatique connu, l'élément thermostatique représenté aux figures 3 à 5 et 8 est destiné à équiper une cartouche de robinet ou un robinet thermostatique et comporte: - une coupelle métallique 1 s'étendant le long d'un axe central X-X, ayant une paroi courante tubulaire 11 emplie d'une masse de matière essentiellement dilatable et rétractile 3, telle que de la cire, et munie, à une extrémité, d'une paroi transversale de fond 12 fermée tandis que l'extrémité opposée s'épanouit pour se raccorder à une collerette 13, -un fourreau 2 ayant une forme de révolution avec un canal central 21 et une embase 22 logée dans la collerette de la coupelle, la collerette 13 étant sertie autour de l'embase 22, et la coupelle et le fourreau s'étendant coaxialement suivant l'axe X-X dans des directions opposées, -un diaphragme 4 élastiquement déformable et un piston 5 assujetti au mouvement de la région centrale de 2885181 9 ce diaphragme par l'intermédiaire d'un tampon 7, avec interposition d'une rondelle 8, ces composants n'étant pas ici détaillés de nouveau puisqu'ils ont été présentés précédemment en regard des figures 1 et 2, et - un insert métallique 9 détaillé ci- dessous.

En s'intéressant maintenant aux différences par rapport à l'élément des figures 1 et 2, l'insert 9 est constitué de deux plaquettes métalliques planes 91 identiques l'une à l'autre. Comme représenté plus en détail aux figures 6 et 7, chaque plaquette 91 a une forme globalement parallélépipédique de faible épaisseur et présentant un plan de symétrie P s'étendant suivant le plan à la fois médian à la plaquette et parallèle aux côtés latéraux 91A de la plaquette, étant convenu que les côtés latéraux sont les côtés opposés les plus longs de la plaquette vue de face, tandis que les deux autres côtés opposés 91B sont désignés par la suite comme étant les côtés frontaux de la plaquette.

Chaque plaquette 91 présente une longueur légèrement inférieure à celle de la partie tubulaire 11 de la coupelle 1, tandis que sa largeur, c'està-dire la dimension séparant les deux côtés latéraux 91A, est sensiblement égale au diamètre intérieur de cette partie tubulaire.

Chaque plaquette 91 est munie d'une fente longitudinale traversante 92 qui s'étend suivant le plan de symétrie P, depuis un des côtés frontaux 91B jusqu'à mi-longueur de la plaquette 91. De part et d'autre du plan P, les bords de la fente 92 sont écartés d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la plaquette 91.

Au niveau de son extrémité longitudinale située à la mi-longueur de la plaquette 91, la fente 92 débouche dans un trou traversant 93 central à la plaquette. Ce trou est de forme globalement cylindrique à base circulaire et d'axe noté Z-Z. A son extrémité opposée, la fente 92 débouche sur 2885181 10 le chant du côté frontal 91B en formant une échancrure évasée 94 sensiblement symétrique par rapport au plan P et convergente vers la partie courante de la fente.

Au niveau de son côté frontal 91B opposé à celui muni de l'échancrure 94, chaque plaquette 91 présente une autre échancrure frontale 95 sensiblement symétrique à l'échancrure 94 par rapport à un plan à la fois perpendiculaire au plan P et contenant l'axe Z-Z.

Chaque plaquette est fabriquée de manière 10 économique, notamment par découpe d'une tôle métallique de faible épaisseur.

Les deux plaquettes 91 sont adaptées pour être assemblées l'une à l'autre pour former l'insert 9, en positionnant la moitié non fendue de chaque plaquette dans la fente 92 de l'autre plaquette. Dans la configuration assemblée des plaquettes 91, représentée à la figure 7, les deux plaquettes s'étendent de façon sensiblement perpendiculaire l'une à l'autre, en formant, en coupe transversale comme à la figure 4, un motif en croix à quatre branches orthogonales les unes aux autres. Les trous 93 ménagés à l'extrémité fermée des fentes des deux plaquettes sont alors en communication l'un avec l'autre, leur axe respectifs Z-Z s'étendant perpendiculairement l'un à l'autre. En raison du dimensionnement de ces trous, chacun des quatre cadrans du motif en croix formé par les plaquettes 91 est en libre communication avec les trois autres cadrans.

L'assemblage des deux plaquettes 91 l'une à l'autre est réalisé en positionnant d'abord les deux plaquettes comme à la figure 6, c'est-àdire avec leur plan respectifs P sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre et leur côté frontal 91B muni de l'échancrure 94 en regard l'un de l'autre. Puis, en rapprochant les deux plaquettes 91 l'une par rapport à l'autre suivant une direction parallèle à 2885181 11 leur direction longitudinale, comme indiqué par les flèches 96 à la figure 6, les fentes 92 des deux plaquettes pénètrent l'une dans l'autre, la forme évasée des échancrures 94 guidant le positionnement relatif des deux plaquettes lors de l'amorçage de la mise en prise des plaquettes l'une avec l'autre. Ce mouvement de rapprochement relatif est poursuivi jusqu'à ce que les axes respectifs Z-Z des trous 93 se coupent l'un l'autre, de manière perpendiculaire. L'échancrure frontale 94 ménagée à l'extrémité ouverte de la fente 92 de chacune des plaquettes est alors située au même niveau que l'échancrure 95 de l'autre plaquette, les chants d'extrémité des côtés frontaux correspondants 91B de chaque plaquette étant alors en affleurement l'un avec l'autre. De manière analogue à la zone de croisement des trous 93, chaque zone frontale de croisement des échancrures 94 et 95 met en libre communication les quatre cadrans du motif en croix formé par les plaquettes 91.

Dans sa configuration assemblée de la figure 7, l'insert 9, constitué des deux plaquettes 91, est prévu pour être assemblé à la coupelle 1 des figures 3 à 5, en étant introduit dans le volume intérieur V1 de la coupelle de sorte que sa direction longitudinale s'étende parallèlement à l'axe X-X de la coupelle 1, puis en étant soudé à la face intérieure lA de cette coupelle. Plus précisément, l'insert 9 est rapporté à l'intérieur de la coupelle 1 de sorte que les parties non fendues 98 des plaquettes, positionnées respectivement entre les bords de la fente 92 de l'autre plaquette s'étendent dans le prolongement l'une de l'autre, de façon sensiblement alignée avec l'axe X-X de la coupelle 1. Par commodité, la suite de la description sera orientée de façon que les termes supérieur et haut désignent une direction dirigée vers la partie haute des figures 3, 5 et 8, tandis 2885181 12 que les termes inférieur et bas correspondent à une direction opposée, l'axe X-X s'étendant ainsi suivant une direction sensiblement verticale sur les figures précitées. De la sorte, l'insert 9 est rapporté à l'intérieur de la coupelle 1 suivant un mouvement vertical, orienté du haut vers le bas.

L'assemblage de l'insert 9 dans la coupelle 1 conduit à ce que.

- les deux côtés frontaux 91B inférieurs des 10 plaques 91 sont en contact avec la face supérieure 12A de la paroi de fond 12 de la coupelle, et les quatre côtés latéraux 91A des plaquettes 91 sont en contact avec la face intérieure 11A de la partie tubulaire 11 de la coupelle.

De la sorte, les plaquettes 91 sont en contact avec la face intérieure lA de la coupelle 1 au niveau de quatre zones distinctes référencées 15 à la figure 4. Comme la longueur de l'insert 9 est légèrement inférieure à celle de la partie tubulaire 11 de la coupelle 1, la partie d'extrémité frontale supérieure 9A de l'insert 9, constituée des deux côtés frontaux 91B supérieurs des plaquettes 91, est axialement distante du diaphragme 4, en délimitant une zone volumique 16 de la partie haute du volume intérieur V1 de la coupelle, axialement située à peu près au niveau de la base inférieure de la collerette 13.

La cire 3 contenue dans la coupelle 1 est ainsi stockée dans, d'une part, la zone volumique 16 et, d'autre part, quatre cavités longitudinales 14 délimitées par l'insert 9 et la coupelle 1, au niveau des quatre cadrans du motif en croix formé par les plaquettes 91 de cet insert. Plus précisément, l'insert 9 divise la partie basse du volume intérieur V1 de la coupelle 1 en ces quatre cavités 14 réparties uniformément autour de l'axe X-X et présentant, en coupe transversale comme à la figure 4, un 2885181 13 profil en portion de cercle d'angle au sommet valant 90 environ. Chaque cavité 14 s'étend en longueur sur sensiblement toute la longueur de la partie tubulaire 11 de la coupelle 1, en étant fermée à son extrémité inférieure par la paroi de fond 12 tandis qu'elle débouche, à son extrémité supérieure, dans la zone volumique 16. Les débouchés 14A des cavités sont ainsi délimités par la partie d'extrémité frontale supérieure 9A de l'insert, le reste de l'insert, situé au-dessous de ces débouchés, étant noté 9B sur les figures.

Avantageusement, plus de 80%, voire 90%, de la cire 3 est ainsi stocké dans les quatre cavités 14.

L'insert métallique 9 est relié de façon fixe à la face intérieure lA de la coupelle 1, en étant soudé à cette face le long des zones de contact 15. De la sorte, la partie basse 9B de l'insert isole les parties basses 14B des cavités 14 les unes des autres, excepté au niveau de deux ouvertures 971 et 972, délimitées respectivement par exclusivement les plaquettes 91, dans la zone de croisement de leur trou 93, et par conjointement les plaquettes 91, au niveau de la zone de croisement de leur échancrure inférieure 94 et 95, et la face supérieure 12A de la paroi de fond 12 de la coupelle 1. Ainsi, en dehors de la zone volumique supérieure 16, les cavités 14 sont en libre communication fluidique les unes avec les autres via ces ouvertures 971 et 972, par lesquelles la cire 3 peut passer librement.

En fonctionnement, lorsque l'élément thermostatique des figures 3 à 5 passe d'un premier état dit froid , dans lequel sa cire 3 présente une température homogène égale à la température d'un milieu extérieur, tel que de l'eau mélangée en sortie d'une cartouche de robinet mitigeur, à un état échauffé résultant d'une augmentation soudaine de la température de ce milieu extérieur, un flux 2885181 14 thermique se produit du milieu extérieur vers la coupelle 1, puis de la coupelle 1 vers la cire thermodilatable 3, jusqu'à ce que, au bout d'une certaine durée, l'élément thermostatique, en particulier sa cire 3, atteigne une température homogène égale à la nouvelle température échauffée du milieu extérieur. Plus précisément, la chaleur circule très rapidement dans tout le métal de la coupelle 1, notamment jusqu'à sa paroi intérieure lA délimitant en partie les cavités internes 14, ainsi que dans tout le métal de l'insert 9, les soudures de cet insert à la face intérieure lA de la coupelle constituant des continuités thermiques entre la coupelle 1 et l'insert 9. Cet insert joue ainsi le rôle d'un radiateur de conduction de la chaleur entre la coupelle et la cire contenue dans les cavités 14.

La température de la cire 3 ayant augmentée, la cire se dilate et, comme l'ensemble coupelle 1/fourreau 2 n'est pas déformable, la cire 3 déforme, en se dilatant, le diaphragme 4, qui, à son tour, déforme le tampon 7, ce dernier translatant la rondelle 8 et le piston 5 dans le canal 21 du fourreau. Ainsi, une augmentation de la température du milieu extérieur entraîne la translation du piston 5 hors du fourreau 2, suivant la direction X-X, au bout d'une durée donnée, appelée en pratique temps de réponse . Ce temps de réponse est d'autant plus court que le flux thermique vers la cire 3 est important, d'où l'intérêt de la forme en croix à branches orthogonales les unes aux autres du radiateur interne 9 et de la division qui en résulte du volume intérieur V1 de la coupelle en les quatre cavités 14. En effet, ce flux thermique augmente avec la valeur de la surface de contact entre la cire 3 et le métal échauffé de la coupelle 1 et du radiateur 9, tandis qu'il diminue avec la distance maximale, en coupe 2885181 15 transversale, entre toute particule de la cire et ces parois métalliques.

En outre, l'obtention du radiateur 9 par les plaquettes fendues 91 assemblées l'une à l'autre permet de disposer de parois métalliques de délimitation des cavités 14 particulièrement peu épaisses, ce qui optimise le temps de réponse de l'élément thermostatique, puisque, en raison de sa faible masse, le radiateur 9 ne nécessite qu'une petite quantité d'énergie et donc de temps pour être échauffé.

Le fonctionnement décrit ci-dessus est réversible lorsque la température du milieu extérieur diminue. Dans ce cas, l'élément thermostatique se contracte en passant d'une température dans laquelle la cire 3 est dilatée dans un état visqueux, voir liquide, comme représenté à la figure 8, à une température plus basse pour laquelle la cire 3 est contractée dans un état plus visqueux, voire solide, comme aux figures 3 à 5. La majeure partie de la masse de cire 3 située dans la zone 16, c'est-à-dire située entre le diaphragme 4 et le radiateur 9, pénètre alors dans les cavités 14 sous l'action de la force de pression F générée par la charge du piston 5 repoussé en pratique par des moyens de rappel non représentés, extérieurs à l'élément thermostatique. La force de pression F est transmise à la cire 3 par l'intermédiaire du tampon 7 et du diaphragme 4 lors de l'escamotage du piston 5 dans le fourreau 2.

Cependant, dans certains cas, notamment après de multiples cycles de fonctionnement chauffage/refroidissement, la cire 3 a souvent des difficultés, au cours de la phase de refroidissement de l'élément thermostatique, à pénétrer dans les cavités 14 au niveau de leur débouché 14A. Ces débouchés présentent en effet des faibles sections transversales par lesquelles la cire doit se retirer vers la paroi de fond 12 de la coupelle, en laissant une place 2885181 16 suffisante pour l'escamotage du piston. Ces difficultés d'écoulement de la cire au niveau des débouchés des cavités 14 sont d'autant plus marqués lorsque ces cavités présentent une profondeur importante, comme c'est le cas pour la coupelle 1 dite longue , dont la dimension axiale est sensiblement supérieure à son diamètre pour augmenter la surface d'échange thermique entre la cire et la face intérieure de la coupelle. En pratique, les causes potentielles de ces difficultés d'écoulement de la cire sont notamment liées: - à un manque d'homogénéité de la cire 3, en particulier lorsque cette dernièreest chargée d'une poudre conductrice de la chaleur, comme évoquée plus haut, puisque, après de multiples cycles de dilatation et de contraction de cette cire, la proportion de la poudre conductrice tend à augmenter dans certaines zones, ce qui a pour effet d'augmenter localement la viscosité de la cire chargée, et/ou - à des différences de dimensions des sections transversales des différentes cavités 14, résultant de la conception de la coupelle 1 et/ou de l'insert métallique 9, et/ou résultant d'imprécisions d'assemblage de cet insert lors de la fabrication de l'élément thermostatique.

Le débouché 14A d'une des cavités 14 peut se trouver ainsi obturé, comme indiqué par les flèches 3A pour la cavité représentée dans la partie gauche de la figure 8. Dans ce cas, de la cire 3 provenant des trois autres cavités 14 passe alors par les ouvertures 971 et 972, comme indiqué par les flèches 3B, pour remplir la cavité dont le débouché est obturé. La cire qui passe par ces ouvertures est déplacée sous l'effet de la force de pression F du piston 5, transmise par la cire contenue dans la zone volumique 16, qui se retire ainsi dans les trois cavités 14 2885181 17 non obturées, dont la cavité représentée dans la partie droite de la figure 8, comme indiqué par la flèche 3C.

Divers aménagements et variantes aux éléments thermostatiques décrits cidessus sont bien entendu envisageables: - on peut prévoir notamment des formes de réalisation présentant des dimensions différentes, appropriées a l'application spécifique de l'élément thermostatique - de même, des formes de cavité de stockage de la cire très diverses sont possibles, résultant des diverses géométries envisageables du radiateur interne, dont les plaquettes fendues positionnées l'une dans l'autre peuvent être par exemple galbées, et/ou résultant de diverses géométries de la coupelle, dont la face extérieure latérale peut présenter des plats, des dépressions et/ou des bombements ou bien dont la longueur peut être plus faible que le diamètre; - plutôt que de prévoir la soudure du radiateur dans la coupelle de l'élément thermostatique, ce radiateur peut être venu de matière avec la face intérieure de la coupelle; et/ou - bien que l'exemple envisagé ci-dessus inclut plusieurs ouvertures de passage de la cire 3 entre les cavités 14 délimitées dans la coupelle 1, une seule ouverture de ce type peut être suffisante pour éviter les risques de blocage de la cire 3 au niveau du débouché de ces cavités, cette unique ouverture pouvant tout aussi bien être située dans la partie courante du radiateur, comme l'ouverture 971r qu'au niveau de son extrémité opposée au piston 5, c'est-à-dire à proximité de la paroi de fond 12 de la coupelle, comme l'ouverture 972.

Claims (3)

18 REVENDICATIONS

1. Elément thermostatique, comportant: - une coupelle métallique externe (1) contenant 5 une matière (3) dilatable et contractile en fonction du sens de variation de sa température, - un radiateur métallique (9) de conduction de la chaleur, disposé dans la coupelle (1) en divisant son volume intérieur (V1) en plusieurs cavités (14) de stockage d'au moins une partie de la matière dilatable et contractile (3), ledit radiateur étant adapté pour transmettre de la chaleur entre la coupelle (1) et la matière (3) stockée dans ces cavités, et - un piston (5) mobile par rapport à la coupelle (1) suivant un axe (X-X) de celle-ci et couplé à la matière dilatable et contractile (3) pour se déplacer en sens opposés selon que la matière se dilate ou se contracte, caractérisé en ce que le radiateur (9) comporte au moins deux plaquettes métalliques partiellement fendues (91) de délimitation des cavités (14) de stockage de la matière dilatable et contractile (3), assemblées l'une à l'autre en positionnant une partie non fendue (98) de chaque plaquette dans la fente (92) de l'autre plaquette.

2. Elément thermostatique suivant la revendication 25 (1), caractérisé en ce que les deux plaquettes (91) sont géométriquement identiques.

3. Elément thermostatique suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie non fendue (98) de chaque plaquette (91), positionnée entre les bords de la fente (92) de l'autre plaquette est sensiblement alignée avec l'axe (X-X) de la coupelle (1).

4. Elément thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plaquette (91) est sensiblement plane.

2885181 19 5. Elément thermostatique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les plaquettes (91) sont sensiblement perpendiculaires l'une à l'autre.

6. Elément thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fente (92) de chaque plaquette (91) s'étend, suivant l'axe (X-X) de la coupelle (1), sur environ la moitié de la plaquette, et en ce que les bords de cette fente sont écartés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la plaquette.

7. Elément thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux plaquettes (91) sont soudées à la face intérieure (1A) de la coupelle (1).

8. Elément thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fente (92) de chaque plaquette (91) débouche sur un des côtés (91B) de la plaquette en formant une échancrure (94) adaptée pour guider la plaquette lors de l'assemblage des deux plaquettes.

9. Elément thermostatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plaquette (91) est en contact avec la face intérieure (1A) de la coupelle (1) au niveau de deux zones distinctes (15), et en ce que le radiateur (9) comporte, dans sa partie (9B) opposée au piston (5), au moins une ouverture (971, 972) de passage de la matière dilatable et contractile (3) entre au moins deux des cavités de stockage de cette matière (14), cette ou au moins une de ces ouvertures (971, 972) étant délimitée par une partie (93, 94) d'au moins une des fentes (92) des plaquettes (91).

10. Cartouche thermostatique ou robinet thermostatique équipé d'un élément thermostatique conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.

2885181 20 11. Procédé de fabrication d'un élément thermostatique, dans lequel on dispose d'une coupelle métallique (1) et d'un radiateur métallique (9) de conduction de la chaleur, et dans lequel on rapporte le radiateur (9) à l'intérieur de la coupelle (1), caractérisé en ce que, avant de rapporter le radiateur (9) dans la coupelle (1), on assemble l'une à l'autre deux plaquettes métalliques (91) partiellement fendues, en positionnant une partie non fendue (98) de chaque plaquette dans la fente (92) de l'autre plaquette, pour obtenir le radiateur (9).