FR3038742A1 - Cartouche thermostatique de regulation de fluides chaud et froid a melanger - Google Patents

Abstract

Cette cartouche (1) comprend une embase (4) incluant des première (10) et seconde (20) parties d'embase distinctes et axialement superposées de manière fixe l'une sur l'autre, chacune des première et seconde parties d'embase présentant des première (10A, 20A) et seconde (10B, 20B) faces axiales opposées de sorte que la seconde face de la première partie d'embase et la première face de la seconde partie d'embase sont appliquées axialement l'une contre l'autre en formant une interface (I) de jonction étanche entre les première et seconde parties d'embase. La cartouche comprend également un élément thermostatisque (40), ainsi qu'un tiroir (30) de régulation de la température du mélange des fluides, qui est lié au corps (41) de l'élément thermostatique pour être déplacé selon l'axe (X-X) de l'embase à l'intérieur de la première partie d'embase de façon à faire varier de manière inverse les sections d'écoulement respectives d'un premier passage (F3) pour le premier fluide et d'un second passage (C3) pour le second fluide. Ce second passage est alimenté par un orifice d'entrée (14) de la première partie d'embase, via un canal (C4) de distribution du second fluide autour du tiroir, ce canal de distribution étant formé à l'interface de jonction étanche entre les première et seconde parties d'embase.

Description

CARTOUCHE THERMOSTATIQUE DE REGULATION DE FLUIDES CHAUD ET FROID A MELANGER

La présente invention concerne une cartouche thermostatique de régulation de fluides chaud et froid à mélanger, notamment d’eau chaude et d’eau froide au sein d’une installation sanitaire.

Dans ce type de cartouche, la régulation thermostatique est obtenue au moyen d’un élément thermostatique dilatable selon un axe, comprenant, d’une part, un piston normalement fixe par rapport à une embase creuse de la cartouche et, d’autre part, un corps solidaire d’un tiroir de régulation. Ce tiroir est déplaçable selon l’axe à l’intérieur de l’embase de la cartouche de façon à faire varier de manière inverse les sections d’écoulement des deux fluides, dits « fluide chaud » et « fluide froid », alimentant l’embase par un premier de ses côtés axiaux, en vue de mélanger ces fluides en proportions variables pour obtenir, en aval du tiroir, un mélange, dit « fluide mélangé » ou « fluide mitigé », qui s’écoule le long d’une partie thermosensible de l’élément thermostatique et qui sort de l’embase par son second côté axial. En modifiant la position du piston par rapport à l’embase, généralement au moyen d’un mécanisme de réglage ad hoc, on fixe la température de régulation thermostatique, c’est-à-dire la température d’équilibrage autour de laquelle est régulée la température du fluide mitigé. Ce type de cartouche intègre avantageusement des disques de commande du débit des fluides froid et chaud envoyés vers le tiroir, ces disques étant agencés à l’aplomb du premier côté axial de l’embase et étant alimentés avec les fluides froid et chaud via des canaux de circulation s’étendant depuis le second côté jusqu’au premier côté axial de l’embase. Il est même possible de n’avoir qu’un seul levier pour commander à la fois ces disques de réglage du débit et le mécanisme précité de réglage de température : dans ce cas, la cartouche thermostatique est qualifiée de monocommande. WO-A-96/26475 en fournit un exemple.

En pratique, les déplacements du tiroir entre deux positions extrêmes, respectivement pour lesquelles l’écoulement de fluide chaud est totalement fermé et l’écoulement de fluide froid est totalement fermé, sont de l’ordre du millimètre, voire moins, au sein des cartouches de dimensions standard. Il en résulte que les débits maximaux de fluide chaud et de fluide froid, qui peuvent être admis dans l’embase de ces cartouches, sont limités. Cette limitation des débits de fluide chaud et de fluide froid se trouve accentuée par le fait que l’arrivée de ces fluides au niveau du tiroir de régulation est concentrée sur des portions respectives limitées de la périphérie extérieure du tiroir : en effet, les fluides chaud et froid sont respectivement amenés jusqu’au tiroir en ayant à traverser une partie de l’embase de la cartouche, tout en tenant compte de l’environnement, plus ou moins contraint, dans lequel l’embase est à installer. Pour contourner cette difficulté, il est connu, par exemple de WO-A-96/26475 cité plus haut, de creuser, à l’intérieur de l’embase de la cartouche, des gorges périphériques de distribution du fluide autour du tiroir, les arrivées de fluide chaud et de fluide froid débouchant respectivement dans ces gorges. Cependant, en pratique, cette solution tend à réduire le diamètre du volume libre interne de l’embase, au profit de son épaisseur pour y creuser les gorges précitées, ce qui limite notamment le diamètre extérieur du tiroir et donc limite les débits maximum de fluide pouvant être régulés par ce tiroir. De plus, cette solution est chère à mettre en œuvre car la fabrication de l’embase est complexe : dans le cas où l’embase est réalisée par moulage de matière plastique, le noyau de moulage est nécessairement important en diamètre pour accommoder la présence de broches rétractables qui sont nécessaires pour mouler les gorges précitées, ainsi que leur jonction avec les arrivées de fluide chaud et de fluide froid.

Plus récemment, WO-A-2014/135614 a proposé de distribuer les fluides chaud et froid autour du tiroir non pas par deux gorges délimitées uniquement par l’embase, mais par, à la fois, un premier canal de distribution, le plus éloigné axialement de l’orifice de sortie, qui est partiellement délimité par une partie dédiée du tiroir, et un second canal de distribution, le plus proche axialement de l’orifice de sortie, qui est partiellement délimité par une pièce rapportée fixement dans l’orifice de sortie de l’embase, en particulier la pièce contre laquelle s’appuie le ressort de rappel associé à l’élément thermostatique. Les contraintes de moulage de l’embase s’en trouvent réduites, en permettant d’éviter des contre-dépouilles pour le moulage de ces canaux de distribution des fluides chaud et froid : il est ainsi possible de réaliser l’embase sous forme d’une pièce monobloc qui se démoule axialement, sans utiliser de broches rétractables dans le noyau de moulage. Cette solution permet de faire s’écouler des débits plus importants à travers l’embase jusqu’au tiroir, mais, pour ce qui concerne le second canal de distribution précité, cette solution reste contrainte, notamment en termes de dimensionnement et donc de section de passage du fluide, par la pièce rapportée précitée, en particulier par l’épaisseur radiale de cette pièce.

Le but de la présente invention est de proposer une cartouche du type évoqué ci-dessus, dont l’embase reste simple et économique à fabriquer, tout en permettant de favoriser l’écoulement de forts débits de fluide. A cet effet, l’invention a pour objet une cartouche thermostatique de régulation de fluides chaud et froid à mélanger, comprenant : - une embase, qui définit un axe et qui inclut des première et seconde parties d’embase distinctes et axialement superposées de manière fixe l’une sur l’autre, chacune des première et seconde parties d’embase présentant des première et seconde faces axiales opposées de sorte que la seconde face de la première partie d’embase et la première face de la seconde partie d’embase sont appliquées axialement l’une contre l’autre en formant une interface de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase, laquelle première partie d’embase délimite un premier orifice d’entrée pour un premier des fluides froid et chaud, ainsi qu’un second orifice d’entrée pour le second fluide, les premier et second orifices d’entrées débouchant de manière distincte sur la première face de la première partie d’embase, et laquelle seconde partie d’embase délimite un orifice de sortie pour un mélange des fluides froid et chaud ; - un élément thermostatisque, qui comporte un piston, relié à l’embase, et un corps, contenant une matière thermodilatable et disposé dans l’orifice de sortie, le piston et le corps étant mobiles l’un par rapport à l’autre sensiblement selon l’axe sous l’effet de la dilatation de la matière thermodilatable ; et - un tiroir de régulation de la température du mélange, qui présente des première et seconde faces axiales opposées, tournées respectivement vers la première face de la première partie d’embase et vers la seconde face de la seconde partie d’embase, et qui est lié au corps de l’élément thermostatique pour être déplacé sensiblement selon l’axe à l’intérieur de la première partie d’embase de façon à faire varier de manière inverse les sections d’écoulement respectives d’un premier passage pour le premier fluide et d’un second passage pour le second fluide, lequel premier passage est délimité axialement entre la première face du tiroir et la première partie d’embase et est alimenté par le premier orifice, et lequel second passage est délimité axialement entre la seconde face du tiroir et la seconde partie d’embase et est alimenté par le second orifice via un canal de distribution du second fluide autour du tiroir, ce canal de distribution du second fluide étant formé à l’interface de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase.

Une des idées à la base de l’invention est de sortir de la conception traditionnelle de l’embase monobloc, reconnue pour son étanchéité intrinsèque, au profit d’une réalisation de l’embase en deux parties distinctes, qui sont superposées axialement l’une sur l’autre et qui sont fixées à demeure l’une à l’autre au niveau d’une interface de jonction étanche, formée par application axiale l’une contre l’autre de leur face extérieure respective tournée l’une vers l’autre. Les fluides chaud et froid à réguler par la cartouche conforme à l’invention entrent par une première de ces deux parties d’embase en vue d’atteindre le tiroir de régulation, en aval duquel le mélange des fluides est évacué via un orifice de sortie délimité par la seconde partie d’embase. Selon l’invention, le fluide entrant, dont le passage vers l’orifice de sortie est commandé en ouverture - fermeture par la face du tiroir tournée vers la seconde partie d’embase, est distribué autour du tiroir par un canal de distribution formé à l’interface de jonction entre les première et seconde parties d’embase : de cette façon, ce canal de distribution peut présenter une section de passage de fluide beaucoup plus importante que si l’embase était réalisé d’une seule pièce. En particulier, ce canal de distribution peut être radialement très étendu, notamment dans la direction s’éloignant de l’axe central de la cartouche, sans se préoccuper des contraintes de moulage et démoulage de la première partie d’embase, étant entendu que, après fixation étanche des deux parties d’embase l’une à l’autre, ce canal de distribution est fermé axialement par la seconde partie d’embase. Dans le prolongement des considérations qui précèdent, on comprend que l’orifice d’entrée de fluide, alimentant ce canal de distribution, peut également être prévu avec une grande dimension radiale et/ou une position grandement décalée radialement, ce qui augmente ainsi la section de passage de fluide dans cet orifice d’entrée.

Suivant des caractéristiques additionnelles avantageuses de la cartouche conforme à l’invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le canal de distribution du second fluide est délimité, à la fois, par la première face de la seconde partie d’embase et en creux dans la seconde face de la première partie d’embase ; - le canal de distribution du second fluide s’étend, autour de l’axe, sur 360° et distribue ainsi le second fluide tout autour du tiroir ; - un premier canal de circulation du premier fluide depuis la seconde face de la seconde partie d’embase jusqu’à la première face de la première partie d’embase est délimité par, successivement, la seconde partie d’embase et la première partie d’embase et traverse l’interface de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase, et un second canal de circulation du second fluide depuis la seconde face de la seconde partie d’embase jusqu’à la première face de la première partie d’embase est également délimité par, successivement, la seconde partie d’embase et la première partie d’embase et traverse l’interface de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase ; - le second orifice d’entrée débouche principalement, voire exclusivement, de manière axiale dans le canal de distribution du second fluide ; - la première partie d’embase présente intérieurement une surface sensiblement cylindrique, qui est centrée sur l’axe et qui s’étend axialement depuis la seconde face de la première partie d’embase vers la première face de la première partie d’embase, en délimitant successivement le canal de distribution du second fluide et le second orifice d’entrée ; - le second orifice d’entrée inclut une partie de raccordement entre son débouché sur la première face de la première partie d’embase et le canal de distribution du second fluide, cette partie de raccordement du second orifice d’entrée étant davantage écartée radialement de l’axe que ledit débouché ; - la première partie d’embase présente intérieurement une surface de déflexion de l’écoulement du second fluide entre ledit débouché et ladite partie de raccordement ; - la seconde face de la première partie d’embase et la première face de la seconde partie d’embase sont, au moins pour leur partie respective en contact l’une de l’autre, sensiblement planes et s’étendent de manière sensiblement perpendiculaire à l’axe ; - la première face de la seconde partie d’embase inclut un siège d’appui axial de la seconde face du tiroir, le second passage étant délimité axialement entre ce siège et la seconde face du tiroir ; - le siège est axialement saillant par rapport au reste de la première face de la seconde partie d’embase ; - les première et seconde partie d’embase sont réalisées en matière plastique et sont soudées l’une à l’autre à leur interface de jonction étanche, notamment par soudage au laser. 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 vue en perspective éclatée d’une cartouche thermostatique conforme à l’invention ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, montrant, sous un autre angle d’observation, une embase de la cartouche ; - la figure 3 est une coupe longitudinale partielle de la cartouche de la figure 1 à l’état assemblé ; et - les figures 4 et 5 sont des coupes respectivement selon la ligne IV-IV de la figure 3 et la ligne V-V de la figure 4.

Sur les figures 1 à 5 est représentée une cartouche thermostatique 1 qui est agencée autour et le long d’un axe central X-X. Cette cartouche est adaptée pour équiper un robinet mitigeur d’eau chaude et d’eau froide, non représenté en tant que tel sur les figures, ou, plus généralement, pour équiper une installation sanitaire.

Par commodité, la suite de la description est orientée par rapport à l’axe X-X, en considérant que les termes « supérieur», « haut» et similaires correspondent à une direction axiale tournée vers la partie haute des figures 3 et 5, tandis que les termes « inférieur », « bas » et similaires correspondent à une direction axiale de sens opposé.

La cartouche thermostatique 1 comporte un boîtier supérieur 2 et une embase inférieure 4, qui, à l’état assemblé de la cartouche, sont assemblés fixement l’un à l’autre. L’embase 4 présente une forme extérieure globalement cylindrique, centrée sur l’axe X-X et à base circulaire. Comme bien visible sur les figures 1 à 3 et 5, l’embase 4 comporte principalement deux parties distinctes qui sont agencées l’une au-dessus de l’autre suivant l’axe X-X, à savoir une partie haute 10 et une partie basse 20. Chacune de ces parties d’embase 10 et 20 présente une face extérieure supérieure 10A, 20A et, axialement à l’opposé de cette dernière, une face extérieure inférieure 10B, 20B. A l’état assemblé de la cartouche 1 et donc à l’état assemblé de l’embase 4, les parties d’embase 10 et 20 sont axialement superposées de manière fixe l’une sur l’autre, la face inférieure 10B de la partie haute 10 recouvrant la face supérieure 20A de la partie basse 20, en étant au contact direct de cette dernière. Ainsi, comme bien visible sur les figures 3 et 5, la face inférieure 10B de la partie haute 10 et la face supérieure 20A de la partie basse 20 sont appliquées axialement l’une contre l’autre en formant une interface I de jonction entre les parties d’embase 10 et 20. L’interface de jonction I s’étend transversalement à l’axe X-X. Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, cette interface I s’étend essentiellement à la perpendiculaire de l’axe X-X, les parties respectives, en contact l’une de l’autre, de la face inférieure 10B de la partie d’embase 10 et de la face supérieure 20A de la partie d’embase 20 étant planes et s’étendant de manière perpendiculaire à l’axe X-X.

Comme il sera expliqué plus en détail par la suite, du fait que l’eau chaude et l’eau froide circulent à travers l’embase, entre la face inférieure 20B de la partie basse 20 et la face supérieure 10A de la partie haute 10, l’interface de jonction I est prévue étanche dans le sens où les zones de contact de matière entre la face inférieure 10B de la partie d’embase 10 et la face supérieure 20A de la partie d’embase 20 sont étanchées, en interdisant le passage de fluide au travers de ces zones de contact. De manière préférentielle, pour des raisons d’encombrement dans la direction de l’axe X-X, l’étanchement de l’interface de jonction I n’est pas réalisé par des joints ou des garnitures d’étanchéité, qui seraient rapportés axialement entre les parties d’embase 10 et 20, mais cet étanchement est réalisé par une liaison de matière entre les parties d’embase 10 et 20. En pratique, une telle liaison de matière entre les parties d’embase 10 et 20 est réalisée par de la colle ou, préférentiellement, par une soudure des parties d’embase 10 et 20 l’une à l’autre : ainsi, suivant un mode de réalisation préféré, les parties d’embase 10 et 20 sont réalisées en matière plastique et sont soudées à leur interface de jonction étanche, notamment soudées par laser, la matière plastique de l’une de ces parties d’embase 10 et 20 étant transparente tandis que la matière plastique de l’autre est opaque à la longueur d’onde du laser de soudage utilisé. Bien entendu, diverses techniques, autres que le soudage par laser, peuvent être envisagées pour, au niveau de leur interface de jonction I, souder directement l’une à l’autre les matières plastiques constituant respectivement les parties d’embase 10 et 20.

Comme bien visible sur les figures 1, 2, 4 et 5, la partie d’embase haute 10 délimite, sur toute sa dimension axiale, un canal de circulation d’eau froide 11 et un canal de circulation d’eau chaude 12, chacun de ces canaux reliant l’une à l’autre les faces supérieure 10A et inférieure 10B de la partie d’embase 10, en débouchant sur ces faces supérieure et inférieure. De même, comme bien visible sur les figures 1, 2 et 5, la partie d’embase basse 20 délimite, sur toute sa dimension axiale, un canal de circulation d’eau froide 21 et un canal de circulation d’eau chaude 22, chacun de ces canaux reliant l’une à l’autre les faces supérieure 20A et inférieure 20B de la partie d’embase 20, en débouchant librement sur ces faces supérieure et inférieure. Comme montré sur la figure 5, à l’état assemblé de l’embase 4, les canaux de circulation d’eau froide 11 et 21 sont raccordés directement l’un à l’autre, au travers de l’interface de jonction I, en débouchant l’un dans l’autre au niveau de cette interface I. Il en est de même pour les canaux de circulation d’eau chaude 12 et 22. Autrement dit, à l’état assemblé de l’embase 4, un canal de circulation d’eau froide entre la face inférieure 20B de la partie d’embase 20 et la face supérieure 10A de la partie d’embase 10 est formé conjointement par les canaux 11 et 21, en étant délimité par, successivement, les parties d’embase 20 et 10 et en traversant l’interface de jonction I. De même, un canal de circulation d’eau chaude entre les faces 20B et 10A est formé conjointement par les canaux 12 et 22, en étant délimité par, successivement, les parties d’embase 20 et 10 et en traversant l’interface de jonction I.

Comme bien visible sur la figure 2, la partie d’embase haute 10 délimite également un volume libre interne V10 qui est traversé par l’axe X-X, en étant sensiblement centré sur cet axe. De part et d’autre et de manière distincte de ce volume interne V10, la partie d’embase 10 délimite en outre un orifice d’entrée d’eau froide 13 et un orifice d’entrée d’eau chaude 14, qui, à leur extrémité supérieure, débouchent chacun sur la face supérieure 10A de la partie d’embase 10 tandis que, à leur extrémité inférieure, ces orifices d’entrée 13 et 14 débouchent dans le volume interne V10, l’extrémité inférieure de l’orifice d’entrée 14 étant située axialement plus bas que celle de l’orifice d’entrée 13, comme montré sur les figures 3 et 5. Les canaux de circulation 11 et 12 et les orifices d’entrée 13 et 14 sont positionnés angulairement et radialement par rapport à l’axe X-X de manière à ne pas communiquer directement entre eux.

La partie d’embase basse 20 délimite, quant à elle, un orifice de sortie de mélange 23, qui est sensiblement centré sur l’axe X-X et qui relie l’une à l’autre les faces supérieure 20A et inférieure 20B de la partie d’embase 20, en débouchant sur ces faces supérieure et inférieure. Comme bien visible sur les figures 2 et 5, les canaux de circulation 21 et 22 et l’orifice de sortie 23 sont positionnés angulairement et radialement par rapport à l’axe X-X, de manière à ne pas communiquer directement entre eux.

Le volume interne V10 de la partie d’embase 10 débouche, vers le bas, sur la face inférieure 10B de la partie d’embase 10 de sorte que, à l’état assemblé de l’embase 4, ce volume interne V10 est raccordé directement à l’orifice de sortie 23 de la partie d’embase 20 au travers de l’interface de jonction I, ce volume V10 et cet orifice de sortie 23 débouchant directement l’un dans l’autre de manière centrée sur l’axe X-X.

En service, les canaux de circulation 11 et 21 d’une part et les canaux de circulation 12 et 22 d’autre part sont prévus pour être alimentés respectivement en eau froide et eau chaude, depuis la face inférieure 20B de la partie d’embase basse 20, comme indiqué par les flèches F1 et C1 sur la figure 5. Et, après avoir quitté l’embase 4 par la face supérieure 10A de sa partie d’embase haute 10 et avoir circulé à l’intérieur du boîtier 2 comme évoqué un peu plus en détail par la suite, cette eau froide et cette eau chaude sont retournées, depuis l’intérieur du boîtier 2, vers la face supérieure 10A de la partie d’embase 10 de manière à alimenter respectivement les orifices d’entrée 13 et 14, comme indiqué par les flèches F2 et C2 sur les figures 3 et 5. Cette eau froide et cette eau chaude, circulant vers le bas respectivement dans les orifices d’entrée 13 et 14, alimentent ensuite le volume interne V10 de la partie d’embase 10, dans laquelle elles se mélangent sous forme d’une eau mitigée qui, comme indiqué par des flèches M sur les figures 3 et 5, passent du volume interne V10 à l’orifice de sortie 23 au travers de l’interface de jonction I. Le mélange de l’eau froide et de l’eau chaude sort alors de l’embase 4, en étant évacué vers le bas de l’orifice de sortie 23.

Avantageusement, notamment pour favoriser les débits d’eau froide et d’eau chaude circulant respectivement dans les orifices d’entrée 13 et 14, ces orifices d’entrée 13 et 14 s’étendent chacun sur environ 180° autourde l’axe X-X, en étant diamétralement opposés l’un à l’autre, comme bien visible sur la figure 1.

Comme visible sur les figures 2, 3 et 5, le volume interne V10 de la partie d’embase 10 est étagé suivant la direction de l’axe X-X, en étant davantage étendu radialement dans sa partie basse que dans sa partie haute. Plus précisément, dans sa partie haute, le volume interne V10 est délimité par une surface cylindrique 15, qui est centrée sur l’axe X-X, qui est à base circulaire, et qui s’étend axialement vers le bas depuis la périphérie extérieure de la surface inférieure d’une paroi 16 appartenant à la partie haute de la partie d’embase 10, cette paroi 16 fermant axialement vers le haut le volume interne V10. Cette surface cylindrique 15 s’étend sur 360° autour de l’axe X-X, en étant interrompue, autour de cet axe, par le débouché inférieur de l’orifice d’entrée d’eau froide 13, comme montré dans la partie gauche de la figure 3, ainsi que dans la partie droite de la figure 5.

Dans sa partie basse, le volume interne V10 est délimité par une surface cylindrique 17, qui est centrée sur l’axe X-X, qui est à base circulaire, et qui présente un diamètre strictement supérieur à celui de la surface cylindrique 15. Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, les surfaces cylindriques 15 et 17 sont reliées l’une à l’autre par une paroi épaulée 18 qui, dans sa partie périphérique raccordée à la surface cylindrique 17, est avantageusement creusée vers le haut. Dans la direction de l’axe X-X, la surface cylindrique 17 s’étend vers le bas jusqu’à la face inférieure 10B de la partie d’embase 10, sur laquelle cette surface cylindrique 17 débouche. Autour de l’axe X-X, la surface cylindrique 17 s’étend sur 360°, et ce, avantageusement, sans être interrompue par l’orifice d’entrée d’eau chaude 14 au niveau du débouché de ce dernier dans le volume interne V10 : en effet, cet orifice d’entrée 14 débouche principalement, voire, comme ici, exclusivement de manière axiale dans la partie basse du volume interne V10, la surface cylindrique 17 se prolongeant axialement vers le haut pour délimiter la paroi de l’orifice d’entrée 14, la plus éloignée radialement de l’axe X-X, comme bien visible sur les figures 2 et 3.

Avant de décrire les autres composants de la cartouche 1, on notera que la forme étagée du volume interne V10 de la partie d’embase 10 permet à cette partie d’embase 10 d’être obtenue facilement par moulage de matière plastique, notamment de matière plastique injectée. En effet, lors de la fabrication de cette partie d’embase 10 par moulage, un noyau de moulage peut être avantageusement prévu pour occuper le volume interne V10 si bien que, sans utiliser de broche de moulage rétractable, le démoulage de la partie d’embase 10 consiste en une translation relative, vers le bas, du noyau, ce démoulage étant particulièrement aisé en l’absence de toute contre-dépouille.

Par ailleurs, comme bien visible sur les figures 3 et 5, le diamètre de la surface cylindrique 17 est strictement supérieur au diamètre de l’orifice de sortie 23, en particulier du débouché de ce dernier sur la face supérieure 20A de la partie d’embase 20. On comprend donc que, à l’état assemblé de l’embase 4, l’extrémité inférieure de la surface cylindrique 17 est reliée à l’orifice de sortie 23 par une partie pleine de la surface supérieure 20A de la partie d’embase 20.

La cartouche 1 comporte également un tiroir 30 qui, comme bien visible sur les figures 3 à 5, présente une forme globalement tubulaire, à base circulaire et centrée sur un axe qui, à l’état assemblé de la cartouche, est aligné avec l’axe X-X. Ce tiroir 30 présente une face extérieure supérieure 30A et une face extérieure inférieure 30B, ainsi qu’une face extérieure latérale 30C, qui relie l’une à l’autre les faces supérieure 30A et inférieure 30B. Cette face latérale 30C est sensiblement cylindrique, en étant centrée sur l’axe X-X et en étant à base circulaire, son diamètre étant sensiblement égal à celui de la surface cylindrique 15 de la partie d’embase 10. A l’intérieur de cette face latérale 30C est creusée une gorge périphérique à l’intérieur de laquelle est reçu un joint d’étanchéité 31.

Le tiroir 30 est monté sur l’embase 4, plus précisément à l’intérieur du volume interne V10 de la partie d’embase 10, de manière mobile suivant l’axe X-X entre deux positions extrêmes, à savoir : - une position extrême haute, dans laquelle la face supérieure 30A du tiroir 30 est en appui contre un siège 19, qui est solidaire de la partie d’embase 10 et dont l’extérieur est alimenté par l’eau froide sortant de l’orifice d’entrée 13, étant remarqué que, dans l’exemple de réalisation considéré ici, ce siège 19 est délimité par la surface inférieure de la paroi haute 16 de la partie d’embase 10, en étant prévu en saillie axiale vers le bas depuis le reste de cette surface inférieure ; et - une position extrême basse, dans laquelle la face inférieure 30B du tiroir 30 est en appui contre un siège 24, qui est solidaire de la partie d’embase 20 et dont l’extérieur est alimenté par l’eau chaude sortant de l’orifice d’entrée 14, étant remarqué que, dans l’exemple de réalisation considéré ici, ce siège 24 est délimité par la face supérieure 20A de partie d’embase 20, en étant prévu en saillie axiale vers le haut depuis le reste de cette face supérieure 20A.

La dimension axiale totale du tiroir 30, séparant l’une de l’autre ses faces opposées 30A et 30B, est inférieure à la distance axiale séparant l’un de l’autre les sièges 19 et 24. Aussi, lorsque le tiroir 30 est dans sa position extrême basse, le tiroir obture une admission d’eau chaude à l’intérieur du siège 24, tout en ouvrant au maximum un passage d’eau froide F3, qui est délimité axialement entre la face supérieure 30A du tiroir 30 et le siège 19. A l’inverse, lorsque le tiroir est dans sa position extrême haute, le tiroir obture une admission d’eau froide à l’intérieur du siège 19, tout en ouvrant au maximum un passage d’eau chaude C3 qui est délimité axialement entre la face inférieure 30B du tiroir 30 et le siège 24. Bien entendu, selon la position du tiroir 30 le long de l’axe X-X entre ses positions extrêmes haute et basse, les sections d’écoulement respectives du passage d’eau froide F3 et du passage d’eau chaude C3 varient de manière inverse, ce qui revient à dire que les quantités d’eau froide et d’eau chaude admises à l’intérieur des sièges 19 et 24 sont régulées, en des proportions respectives inverses, par le tiroir 30 selon sa position axiale. Sur les figures 3 et 5, le tiroir 30 occupe une position axiale intermédiaire entre ses positions extrêmes haute et basse.

De manière avantageuse, les sièges 19 et 24 présentent des diamètres respectifs sensiblement égaux, ce qui limite les différentiels de pression entre les faces supérieure 30A et inférieure 30B du tiroir 30.

Pour assurer le guidage du montage mobile du tiroir 30 dans le volume interne V10 de la partie d’embase 10, la face latérale 30C du tiroir est reçue de manière sensiblement ajustée à l’intérieur de la surface cylindrique 15, avec interposition radiale du joint d’étanchéité 31.

On notera que, pour que l’eau froide admise à l’intérieur du siège 19 puisse rejoindre et se mélanger avec l’eau chaude admise à l’intérieur du siège 24, en formant alors le mélange précité d’eau froide et d’eau chaude s’écoulant, en aval du tiroir 30, jusqu’à l’orifice de sortie 23, le tiroir 30 délimite intérieurement un ou plusieurs passages d’écoulement 32 reliant l’une à l’autre ses faces supérieure 30A et inférieure 30B. Ce ou ces passages d’écoulement 32, qui sont visibles sur les figures 4 et 5, ne sont pas limitatifs de la présente invention et ne seront donc pas décrits ici plus avant.

Au-dessous de la zone d’appui coulissant et étanche du tiroir 30 contre la surface cylindrique 15 de la partie d’embase 10, l’eau chaude provenant de l’orifice d’entrée 14 alimente le siège 24 via un canal C4 de distribution de l’eau chaude autour du tiroir 30. Ce canal de distribution d’eau chaude C4 est formé à l’interface I de jonction entre les parties d’embase 10 et 20 : dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, le canal de distribution C4 est délimité, vers le bas, par la face supérieure 20A de la partie d’embase 20, plus précisément par la partie pleine de cette face 20A s’étendant, radialement à l’axe X-X, de l’extrémité inférieure de la surface cylindrique 17 au siège 24, tandis que, vers le haut, le canal de distribution C4 est délimité en creux dans la face inférieure 10B de la partie d’embase 10, plus précisément par la surface cylindrique 17 ainsi que par la paroi épaulée 18. Ainsi, l’eau chaude circulant dans l’orifice d’entrée 14 s’écoule dans le canal de distribution C4, en se répartissant tout autour du tiroir 30 du fait que la surface cylindrique 17 s’étend sur 360° autour de l’axe X-X de manière à distribuer l’alimentation du passage d’eau chaude C3 sur toute la périphérie extérieure du tiroir. Dans la mesure où le diamètre de la surface cylindrique 17 peut être dimensionné à une grande valeur, sans être contraint par des difficultés de fabrication de l’embase 4 si celle-ci avait été réalisée d’une seule pièce, on comprend que la section de passage de l’eau chaude dans le canal de distribution C4 peut être prévue particulièrement importante, favorisant ainsi l’écoulement d’un fort débit d’eau chaude à travers l’embase 4.

Dans le prolongement des considérations qui précèdent, du fait que l’orifice d’entrée d’eau chaude 14 débouche principalement, voire exclusivement de manière axiale dans le canal de distribution C4, en étant délimité par la surface cylindrique 17 à grand diamètre, on comprend que, de manière avantageuse, cet orifice d’entrée 14 présente lui aussi une section de passage importante pour l’eau chaude. En particulier, comme dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, l’orifice d’entrée 14 peut avantageusement avoir sa majeure partie 14.1, raccordant son débouché supérieur au canal de distribution C4, davantage écartée radialement de l’axe X-X que son débouché supérieur, la position radiale de ce dernier pouvant être contrainte par la présence d’éléments d’étanchéité sur la face supérieure 10A de la partie d’embase 10 et/ou par les spécificités de raccordement de cette face supérieure 10A aux aménagements intérieurs du boîtier 2. Dans ce cas, à titre d’option avantageuse, la partie d’embase 10 présente intérieurement une surface 14.2 de déflection de l’écoulement de l’eau chaude entre le débouché supérieur de l’orifice d’entrée 14 et la majeure partie 14.1 de cet orifice d’entrée 14.

Suivant une disposition optionnelle avantageuse, qui est mise en oeuvre dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, un canal F4 de distribution de l’eau froide autour du tiroir 30 peut être prévu au-dessus de la zone d’appui coulissant et étanche du tiroir 30 contre la surface cylindrique 15 de la partie d’embase 10. Comme bien visible que les figures 3 et 5, ce canal de distribution F4 est délimité conjointement par la partie haute de la surface cylindrique 15 et par la partie haute de la face latérale 30C du tiroir 30, cette partie haute de la face latérale 30C étant avantageusement creusée comme cela est expliqué dans FR-A-2 983 985 auquel le lecteur pourra se reporter pour plus de détails.

Pour entraîner en déplacement le tiroir 30 et ainsi commander sa position axiale, la cartouche thermostatique 1 comporte également un élément thermostatique 40 dont le corps 41, qui est centré sur l’axe X-X à l’état assemblé de la cartouche, est solidarisé fixement au tiroir 30. Ce corps contient une matière thermodilatable qui, sous l’action de la chaleur du mélange d’eau chaude et d’eau froide, s’écoulant en aval du tiroir 30 le long de ce corps 41, se dilate et provoque le déplacement relatif, en translation suivant l’axe X-X, d’un piston 42 de l’élément thermostatique 40, ce piston 42 étant lui aussi sensiblement centré sur l’axe X-X à l’état assemblé de la cartouche.

La partie terminale du piston 42, opposée au corps 41, autrement dit la partie terminale supérieure du piston 42 est, quant à elle, liée à l’embase 4 par un ensemble mécanique 50, qui est logé à l’intérieur du boîtier 2 et qui, de manière connue en soi, est à même de régler l’altitude axiale du piston 42 par rapport à l’embase 4, indépendamment de la position relative du corps 41 : cela revient à dire que cet ensemble mécanique 50 est conçu pour commander la température du mélange d’eau froide et d’eau chaude sortant de l’embase 4, en réglant la température d’équilibrage thermostatique autour de laquelle est régulée la température du mélange. Dans la mesure où la forme de réalisation de l’ensemble mécanique 50 n’est pas limitative à la présente invention, cet ensemble mécanique 50 n’est pas montré de manière détaillée sur les figures et ne sera pas décrit ici plus avant, étant cependant remarqué que, dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, cet ensemble mécanique 50 est avantageusement adapté pour commander également le débit du mélange d’eau froide et d’eau chaude sortant de l’embase 4, par réglage, typiquement au moyen de disques en céramique, de la mise en communication du canal de circulation d’eau froide 11 avec l’orifice d’entrée d’eau froide 13 et de la mise en communication du canal de circulation d’eau chaude 12 avec l’orifice d’entrée d’eau chaude 14. A titre préférentiel et comme c’est d’ailleurs le cas dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, l’ensemble mécanique 50 inclut une unique manette 51 permettant à l’utilisateur de commander le débit et la température du mélange. A cet égard, le lecteur pourra se reporter, par exemple, au document d’art antérieur WO-A-2010/072966.

La cartouche 1 comporte en outre un ressort de compression 60 qui, pour des raisons de visibilité, n’est représenté que sur la figure 5, et ce de manière uniquement schématique. Ce ressort 60 agit sur le tiroir 30 de manière opposée au déploiement du piston 42 par rapport au corps 41 de l’élément thermostatique 40, en étant axialement interposé entre ce tiroir et l’embase 4, plus précisément entre ce tiroir et une pièce 70 rapportée fixement à la partie d’embase 20, en travers du débouché inférieur de l’orifice de sortie 23.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à la forme de réalisation décrite jusqu’ici et représentée aux figures, diverses variantes et options pouvant être envisagées. A titre d’exemples : - plutôt que d’être en saillie de la face supérieure 20A de la partie d’embase 20, le siège 19 peut être prévu sensiblement en affleurement du reste de cette face supérieure 20A ; dans ce cas, la partie inférieure du tiroir 30 est prolongée par une paroi ad hoc, par exemple de forme tronconique divergente vers le bas, dont l’extrémité inférieure pourra coopérer avec le siège aux fins de l’ouverture-fermeture du passage d’eau chaude C3 ; et/ou - plutôt que de s’étendre sur 360° autour de l’axeX-X, le canal de distribution d’eau chaude C4 peut présenter une étendue circonférentielle moins importante, au détriment d’une distribution de l’eau chaude tout autour du tiroir 30.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1.-Cartouche thermostatique (1) de régulation de fluides froid et chaud à mélanger, comprenant : - une embase (4), qui définit un axe (X-X) et qui inclut des première (10) et seconde (20) parties d’embase distinctes et axialement superposées de manière fixe l’une sur l’autre, chacune des première et seconde parties d’embase présentant des première (10A, 20A) et seconde (10B, 20B) faces axiales opposées de sorte que la seconde face (10B) de la première partie d’embase (10) et la première face (20A) de la seconde partie d’embase (20) sont appliquées axialement l’une contre l’autre en formant une interface (I) de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase, laquelle première partie d’embase (10) délimite un premier orifice d’entrée (13) pour un premier des fluides froid et chaud, ainsi qu’un second orifice d’entrée (14) pour le second fluide, les premier et second orifices d’entrées débouchant de manière distincte sur la première face (10A) de la première partie d’embase (10), et laquelle seconde partie d’embase (20) délimite un orifice de sortie (23) pour un mélange des fluides froid et chaud ; - un élément thermostatisque (40), qui comporte un piston (42), relié à l’embase (4), et un corps (41), contenant une matière thermodilatable et disposé dans l’orifice de sortie (23), le piston et le corps étant mobiles l’un par rapport à l’autre sensiblement selon l’axe (X-X) sous l’effet de la dilatation de la matière thermodilatable ; et - un tiroir (30) de régulation de la température du mélange, qui présente des première (30A) et seconde (30B) faces axiales opposées, tournées respectivement vers la première face (10A) de la première partie d’embase (10) et vers la seconde face (20B) de la seconde partie d’embase (20), et qui est lié au corps (41) de l’élément thermostatique (40) pour être déplacé sensiblement selon l’axe (X-X) à l’intérieur de la première partie d’embase (10) de façon à faire varier de manière inverse les sections d’écoulement respectives d’un premier passage (F3) pour le premier fluide et d’un second passage (C3) pour le second fluide, lequel premier passage (F3) est délimité axialement entre la première face (30A) du tiroir (30) et la première partie d’embase (10) et est alimenté par le premier orifice (13), et lequel second passage (C3) est délimité axialement entre la seconde face (30B) du tiroir (30) et la seconde partie d’embase (20) et est alimenté par le second orifice (14) via un canal (C4) de distribution du second fluide autour du tiroir, ce canal de distribution du second fluide (C4) étant formé à l’interface (I) de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase.
2. 2. - Cartouche suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le canal de distribution du second fluide (C4) est délimité, à la fois, par la première face (20A) de la seconde partie d’embase (20) et en creux dans la seconde face (10B) de la première partie d’embase (10).
3. 3. - Cartouche suivant l’une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le canal de distribution du second fluide (C4) s’étend, autour de l’axe (X-X), sur 360° et distribue ainsi le second fluide tout autour du tiroir (30).
4. 4. - Cartouche suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’un premier canal (11, 21) de circulation du premier fluide depuis la seconde face (20B) de la seconde partie d’embase (20) jusqu’à la première face (10A) de la première partie d’embase (10) est délimité par, successivement, la seconde partie d’embase et la première partie d’embase et traverse l’interface (I) de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase, et en ce qu’un second canal (12, 22) de circulation du second fluide depuis la seconde face de la seconde partie d’embase jusqu’à la première face de la première partie d’embase est également délimité par, successivement, la seconde partie d’embase et la première partie d’embase et traverse l’interface de jonction étanche entre les première et seconde parties d’embase.
5. 5. - Cartouche suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le second orifice d’entrée (14) débouche principalement, voire exclusivement, de manière axiale dans le canal de distribution du second fluide (C4).
6. 6. - Cartouche suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première partie d’embase (10) présente intérieurement une surface sensiblement cylindrique (17), qui est centrée sur l’axe (X-X) et qui s’étend axialement depuis la seconde face (10B) de la première partie d’embase (10) vers la première face (10A) de la première partie d’embase, en délimitant successivement le canal de distribution du second fluide (C4) et le second orifice d’entrée (14).
7. 7. - Cartouche suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le second orifice d’entrée (14) inclut une partie (14.1) de raccordement entre son débouché sur la première face (10A) de la première partie d’embase (10) et le canal de distribution du second fluide (C4), cette partie de raccordement (14.1) du second orifice d’entrée (14) étant davantage écartée radialement de l’axe (X-X) que ledit débouché.
8. 8. - Cartouche suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la première partie d’embase (10) présente intérieurement une surface (14.2) de déflexion de l’écoulement du second fluide entre ledit débouché et ladite partie de raccordement (14.1).
9. 9. - Cartouche suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la seconde face (10B) de la première partie d’embase (10) et la première face (20A) de la seconde partie d’embase (20) sont, au moins pour leur partie respective en contact l’une de l’autre, sensiblement planes et s’étendent de manière sensiblement perpendiculaire à l’axe (X-X).
10. 10. - Cartouche suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première face (20A) de la seconde partie d’embase (20) inclut un siège (24) d’appui axial de la seconde face (30B) du tiroir (30), le second passage (C3) étant délimité axialement entre ce siège et la seconde face du tiroir.
11. 11. - Cartouche suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le siège (24) est axialement saillant par rapport au reste de la première face (20A) de la seconde partie d’embase (20).
12. 12. - Cartouche suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les première (10) et seconde (20) partie d’embase sont réalisées en matière plastique et sont soudées l’une à l’autre à leur interface de jonction étanche (I), notamment par soudage au laser.