FR3109828A1

FR3109828A1 - Ensemble thermostatique, notamment cartouche thermostatique

Info

Publication number: FR3109828A1
Application number: FR2004251A
Authority: FR
Inventors: Cécile Marie LOUBOUTIN Laurie; Matthieu Draber
Original assignee: Vernet SA
Current assignee: Vernet SA
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2040-04-29
Also published as: US20230349482A1; DE112021002592T5; GB202215867D0; CN115698893A; GB2609821A; GB2609821B; WO2021219717A1; FR3109828B1

Abstract

Ensemble thermostatique, notamment cartouche thermostatique Cet ensemble thermostatique (1) comporte une enveloppe (10) dans laquelle sont délimitées une chambre (11) où des fluides chaud et froid se mélangent pour former un fluide mitigé, une arrivée de fluide chaud (14), une arrivée de fluide froid (15) et une évacuation de fluide mitigé (16). Cet ensemble comporte également un élément thermostatique (30) incluant un corps thermosensible et un piston qui se déplacent l’un par rapport à l’autre suivant un axe central (X-X) de la chambre en fonction de la température du fluide mitigé. Un tiroir (20) régule la température du fluide mitigé, en étant relié au corps thermosensible pour être déplacé suivant l’axe central dans la chambre de façon à obturer, en des proportions respectives inverses, des passages de fluide chaud et de fluide froid qui sont chacun délimités, suivant l’axe central, entre le tiroir et l’enveloppe. Afin que cet ensemble soit plus adaptable à diverses géométries d’environnement d’implantation, le tiroir présente un profil qui est non-circulaire. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Ensemble thermostatique, notamment cartouche thermostatique

La présente invention concerne un ensemble thermostatique, notamment une cartouche thermostatique.

Pour réguler en température un mélange d’un fluide chaud et d’un fluide froid, notamment un mélange d’eau chaude et d’eau froide dans une installation sanitaire, il est connu d’utiliser un élément thermostatique et un tiroir, qui sont agencés dans une enveloppe externe creuse, typiquement un corps de cartouche à rapporter dans un corps de robinet. L’élément thermostatique comprend un piston, qui est normalement fixe par rapport à l’enveloppe, et un corps thermosensible, par rapport auquel le piston est déplaçable en translation suivant un axe central sous l’effet d’une thermodilatation de l’élément thermostatique, le tiroir étant solidaire du corps thermosensible. Le tiroir est monté déplaçable en translation à l’intérieur d’une chambre de l’enveloppe de façon à obturer, en des proportions respectives inverses, un premier passage, qui est délimité axialement entre le tiroir et l’enveloppe et qui est alimenté en fluide chaud par une arrivée de fluide chaud délimitée par l’enveloppe, et un second passage, qui est délimité axialement entre le tiroir et l’enveloppe et qui est alimenté en fluide froid par une arrivée de fluide froid délimitée par l’enveloppe. Le fluide chaud et le fluide froid que le tiroir laisse passer par ces deux passages pour atteindre la chambre s’y mélangent et forment, en aval du tiroir, un fluide mitigé qui sort de l’enveloppe en s’écoulant le long du corps thermosensible de l’élément thermostatique. En modifiant la position du piston par rapport à l’enveloppe, généralement au moyen d’un mécanisme de commande ad hoc, on peut fixer la température de régulation thermostatique, c’est-à-dire la température d’équilibrage autour de laquelle est régulée la température du fluide mitigé. Un exemple de ce type de cartouche est fourni par FR 2 921 709.

Le déplacement du tiroir à l’intérieur de la chambre, qui est commandé par l’élément thermostatique, se doit d’être le plus précis possible afin que la température du fluide mitigé autour d’une valeur de consigne soit atteinte de manière fiable et performante. En pratique, le tiroir est guidé en déplacement par une paroi latérale de la chambre, avec interposition radiale, entre cette paroi latérale de la chambre et le chant latéral du tiroir, d’un joint d’étanchéité périphérique qui est situé entre les arrivées de fluide chaud et de fluide froid délimitées par l’enveloppe. Dans ce contexte, le tiroir est typiquement prévu avec un profil circulaire, de sorte que le chant latéral du tiroir présente une forme cylindrique à base circulaire, autour de laquelle court le joint d’étanchéité et qui est ceinturée de manière complémentaire par la paroi latérale de la chambre. La fabrication et l’assemblage du tiroir, du joint d’étanchéité et de la chambre s’en trouvent substantiellement facilités, tout en étant particulièrement économiques. Ceci étant, cette géométrie circulaire au niveau du tiroir impose, perpendiculairement à l’axe central, un dimensionnement diamétral donné, qui est lié à une valeur minimale pour le débit du fluide mitigé, cette valeur minimale étant par exemple imposée par des normes ou recherchée pour l’utilisateur final. Or, ce dimensionnement diamétral donné peut poser des difficultés lorsque l’environnement dans lequel l’ensemble thermostatique est à implanter, est contraint d’un point de vue dimensionnel, par exemple lorsque cet environnement d’implantation présente une dimension plus réduite que ces deux autres dimensions.

Le but de la présente invention est de proposer un nouvel ensemble thermostatique, notamment une nouvelle cartouche thermostatique, qui, tout en assurant une régulation thermostatique performante, soit plus adaptable à diverses géométries d’environnement d’implantation.

A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble thermostatique, comportant :

- une enveloppe dans laquelle sont délimitées :

- une chambre, qui définit un axe central et dans laquelle un fluide chaud et un fluide froid se mélangent pour former un fluide mitigé,

- une arrivée de fluide chaud par laquelle le fluide chaud pénètre dans la chambre depuis l’extérieur de l’enveloppe,

- une arrivée de fluide froid par laquelle le fluide froid pénètre dans la chambre depuis l’extérieur de l’enveloppe, et

- une évacuation de fluide mitigé par laquelle le fluide mitigé contenu dans la chambre sort de l’enveloppe,

- un élément thermostatique qui inclut un corps thermosensible, agencé pour être en contact avec le fluide mitigé, et un piston, relié à l’enveloppe, le corps thermosensible et le piston se déplaçant l’un par rapport à l’autre suivant l’axe central en fonction de la température du fluide mitigé, et

- un tiroir de régulation de la température du fluide mitigé, le tiroir étant relié au corps thermosensible de l’élément thermostatique pour être déplacé suivant l’axe central à l’intérieur de la chambre de façon à obturer, en des proportions respectives inverses, un passage de fluide chaud et un passage de fluide froid qui sont chacun délimités, suivant l’axe central, entre le tiroir et l’enveloppe, le passage de fluide chaud étant alimenté par le fluide chaud provenant de l’arrivée de fluide chaud tandis que le passage de fluide froid est alimenté par le fluide froid provenant de l’arrivée de fluide froid,

caractérisé en ce que le tiroir présente, en coupe transversale à l’axe central, un profil qui est non-circulaire.

Une des idées à la base de l’invention est de sortir de la conception traditionnelle circulaire pour le tiroir. Cette conception traditionnelle circulaire est associée au préjugé technique selon lequel la fabrication du tiroir et son montage en translation guidée à l’intérieur de l’enveloppe sont plus simples et plus efficaces. L’invention va à l’encontre de ce préjugé en rendant non-circulaire le profil que présente le tiroir en coupe transversale à l’axe le long duquel ce tiroir est déplacé en translation aux fins de la régulation thermostatique du mélange entre le fluide chaud et le fluide froid. Il y a lieu de bien comprendre que l’invention ne porte pas sur des tolérances dimensionnelles que peuvent présenter, suivant leur périphérie extérieure, les tiroirs connus à profil circulaire, mais que l’invention prévoit, pour le profil du tiroir, une géométrie prédéterminée qui est volontairement non-circulaire, cette géométrie non-circulaire pouvant aussi bien être symétrique qu’asymétrique. Autrement dit, le tiroir selon l’invention peut être qualifié de tiroir de forme. Ainsi, le profil du tiroir peut, par exemple, être ovale ou bien inclure un ou plusieurs bords rectilignes, des exemples correspondants étant détaillés et précisés par la suite. Dans tous les cas, la géométrie non-circulaire pour le profil du tiroir permet à l’ensemble thermostatique conforme à l’invention de gagner en encombrement, en pouvant s’adapter à un environnement d’implantation ayant une géométrie contrainte comparativement à un environnement d’implantation présentant des dimensions suffisantes pour recevoir un ensemble thermostatique dans le tiroir serait circulaire. Ainsi, par exemple, lorsque l’environnement d’implantation présente une dimension plus petite que ces deux autres dimensions, le tiroir de l’ensemble thermostatique conforme à l’invention peut avantageusement être prévu avec un profil qui est plus long que large, tel qu’un profil oblong ou elliptique, et dont la largeur s’étend dans la direction de la dimension la plus petite de l’environnement d’implantation. Dans tous les cas, les performances de l’ensemble thermostatique conforme à l’invention sont similaires à celles d’un ensemble thermostatique connu à tiroir circulaire du moment que le périmètre du tiroir à profil non-circulaire prévu par l’invention soit identique au périmètre du tiroir circulaire, permettant ainsi, entre l’ensemble thermostatique conforme à l’invention et l’ensemble thermostatique connu, de présenter une section d’écoulement de fluide similaire et donc de laisser passer un débit de fluide mitigé similaire.

Suivant des caractéristiques additionnelles avantageuses de l’ensemble thermostatique conforme à l’invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- Le profil du tiroir présente une première dimension, mesurée suivant un premier axe géométrique perpendiculaire à l’axe central, qui est plus grande qu’une seconde dimension du profil du tiroir, mesurée suivant un second axe géométrique perpendiculaire à la fois à l’axe central et au premier axe géométrique.

- Le profil du tiroir est ovale, en particulier elliptique.

- Le profil du tiroir inclut deux bords rectilignes parallèles, le profil étant en particulier oblong ou bien rectangulaire à coins arrondis.

- L’enveloppe présente une dimension totale, mesurée suivant le second axe géométrique, qui est plus petite que toutes les autres dimensions totales de l’enveloppe.

- L’arrivée de fluide chaud, l’arrivée de fluide froid et l’évacuation de fluide mitigé s’étendent depuis la chambre dans un même plan géométrique contenant l’axe central et le premier axe géométrique.

- L’enveloppe comporte un premier boîtier et un second boîtier, qui sont distincts l’un de l’autre, le passage du fluide chaud étant délimité entre le tiroir et le premier boîtier tandis que le passage de fluide froid est délimité entre le tiroir et le second boîtier, et le premier boîtier et le second boîtier sont solidarisés fixement l’un à l’autre par une pièce rapportée.

- La pièce rapportée est une fourche qui est agencée transversalement à l’axe central.

- L’ensemble thermostatique comporte en outre un mécanisme de commande de la température du fluide mitigé, ce mécanisme étant porté par le second boîtier et reliant le piston de l’élément thermostatique à l’enveloppe de manière à régler la position du piston suivant l’axe central.

- L’ensemble thermostatique forme une cartouche thermostatique adaptée pour être rapportée d’un seul tenant dans un corps de robinet.

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, avec coupe partielle, d’un premier mode de réalisation d’un ensemble thermostatique conforme à l’invention, réalisé sous forme d’une cartouche thermostatique ;

- la figure 2 est coupe longitudinale de la cartouche de la figure 1 ;

- la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue en élévation de la cartouche de la figure 1, selon la flèche IV de la figure 2 ;

- la figure 5 est une vue en élévation d’un tiroir de la cartouche de la figure 1, selon la même direction d’observation que la figure 4 ;

- la figure 6 est une vue similaire à la figure 2, illustrant un second mode de réalisation d’un ensemble thermostatique conforme à l’invention, lui aussi réalisé sous forme d’une cartouche thermostatique ; et

- la figure 7 est une coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6.

Sur les figures 1 à 4 est représentée une cartouche thermostatique 1 agencée autour et le long d’un axe central X-X. Cette cartouche thermostatique 1 est adaptée pour équiper un robinet mitigeur à alimenter en eau chaude et en eau froide, non représenté en tant que tel sur les figures, ou, plus généralement, pour équiper une installation alimentée en un fluide chaud et en un fluide froid à mélanger.

La cartouche thermostatique 1 comporte, en tant que composant externe principal, une enveloppe 10 creuse. Cette enveloppe 10 est destinée à être montée étanche dans un corps du robinet mitigeur précité.

L’enveloppe 10 délimite intérieurement une chambre 11 qui est cylindrique et centrée sur l’axe X-X. L’eau chaude et l’eau froide à réguler par la cartouche thermostatique 1 sont prévues pour se mélanger à l’intérieur de la chambre 11, en y formant une eau mitigée.

Par commodité, la suite de la description est orientée par rapport à l’axe X-X, dans le sens où les termes « supérieur » et « haut » correspondent à une orientation axiale tournée vers la partie haute des figures 2 et 3, tandis que les termes « inférieur » et « bas » correspondent à une direction axiale de sens opposé.

Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, et comme bien visible sur les figures 1 à 3, l’enveloppe 10 comporte deux boîtiers distincts, à savoir un boîtier inférieur 12 et un boîtier supérieur 13, qui sont solidarisés fixement l’un à l’autre. La chambre 11 est délimitée conjointement par le boîtier inférieur 12 et le boîtier supérieur 13, en étant formée par un volume interne du boîtier inférieur 12 à l’intérieur duquel est agencé de manière étanche le boîtier supérieur 13 sans que ce dernier n’occupe en totalité le volume interne précité. La forme de réalisation de l’enveloppe 10, associant ici le boîtier inférieur 12 et le boîtier supérieur 13, n’est pas limitative, étant remarqué que des caractéristiques avantageuses de cette forme de réalisation de l’enveloppe 10 seront détaillées plus loin, en lien avec certains aspects techniques du reste de la cartouche thermostatique 1.

Quelle que soit sa forme de réalisation, l’enveloppe 10 présente une arrivée d’eau chaude 14, une arrivée d’eau froide 15 et une évacuation d’eau mitigée 16, qui relient chacune, de manière distincte les unes des autres, l’extérieur de l’enveloppe 10 à la chambre 11. Le débouché de l’arrivée d’eau chaude 14 dans la chambre 11 et le débouché de l’arrivée d’eau froide 15 dans la chambre 11 sont décalés axialement l’un de l’autre, en étant séparés l’un de l’autre par une paroi latérale 17 de la chambre 11, centrée sur l’axe X-X. La forme de réalisation de l’arrivée d’eau chaude 14, de l’arrivée d’eau froide 15 et de l’évacuation d’eau mitigée 16 n’est pas limitative du moment que l’arrivée d’eau chaude 14 constitue une entrée par laquelle l’eau chaude pénètre dans la chambre 11 depuis l’extérieur de l’enveloppe 10, que l’arrivée d’eau froide 15 constitue une entrée par laquelle l’eau froide pénètre dans la chambre 11 depuis l’extérieur de l’enveloppe 10, et que l’évacuation d’eau mitigée 16 constitue une sortie par laquelle l’eau mitigée contenue dans la chambre 11 sort de l’enveloppe 10.

Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, et comme plus particulièrement visible sur les figures 1, 2 et 4, l’arrivée d’eau chaude 14 et l’arrivée d’eau froide 15 s’étendent depuis la chambre 11 radialement à l’axe X-X, en occupant des portions respectives de l’enveloppe 10, autour de l’axe X-X, qui sont diamétralement opposées l’une à l’autre. Quant à l’évacuation d’eau mitigée 16, elle s’étend depuis la chambre 11 parallèlement à l’axe central X-X, en étant même sensiblement centrée sur cet axe central, avant de se prolonger par deux coudes opposés qui s’étendent chacun radialement à l’axe central X-X, en étant diamétralement opposés l’un à l’autre. Par ailleurs, le boîtier inférieur 12 délimite à la fois l’arrivée d’eau chaude 14, l’arrivée d’eau froide 15 et l’évacuation d’eau mitigée 16 et inclut la paroi latérale 17 de la chambre 11.

La cartouche thermostatique 1 comporte également un tiroir 20, qui est visible sur les figures 1 à 3 et qui est montré seul sur la figure 5. Le tiroir 20 est monté à l’intérieur de la chambre 11 de manière mobile suivant l’axe central X-X entre deux positions extrêmes, à savoir :

- une position extrême basse, dans laquelle un siège 20A du tiroir 20, qui est situé à une extrémité axiale inférieure de ce tiroir, est en appui axial contre un siège 10A de l’enveloppe 10, qui est situé, suivant l’axe central X-X, sensiblement au niveau du débouché de l’arrivée d’eau chaude 14 à l’intérieur de la chambre 11, et

- une position extrême haute, dans laquelle un siège 20B du tiroir 20, qui est situé à une extrémité axiale supérieure du tiroir 20, est en appui contre un siège 10B de l’enveloppe 10, qui est situé, suivant l’axe central X-X, sensiblement au niveau du débouché de l’arrivée d’eau froide 15 à l’intérieur de la chambre 11.

Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, le siège 10A de l’enveloppe 10 est formé par le boîtier inférieur 12, plus précisément par un épaulement de ce dernier, tandis que le siège 10B de l’enveloppe est formé par le boîtier supérieur 13, plus précisément par un chant d’extrémité inférieur de ce dernier. Quant aux sièges 20A et 20B du tiroir 20, ils sont formés par des chants d’extrémité, respectivement inférieur et supérieur, du tiroir 20.

Dans tous les cas, la dimension axiale du tiroir 20, séparant l’un de l’autre ses sièges opposés 20A et 20B, est inférieure à la distance axiale séparant l’un de l’autre les sièges 10A et 10B de l’enveloppe 10. Ainsi, le siège 20A du tiroir 20 et le siège 10A de l’enveloppe 10 délimitent entre eux, suivant l’axe X-X, un passage d’eau chaude P1 sur lequel l’arrivée d’eau chaude 14 débouche dans la chambre 11. De même, le siège 20B du tiroir 20 et le siège 10B de l’enveloppe 10 délimitent entre eux, suivant l’axe X-X, un passage d’eau froide P2 sur lequel l’arrivée d’eau froide 15 débouche dans la chambre 11.

On comprend que, lorsque le tiroir 20 est dans sa position extrême basse, le tiroir ferme le passage d’eau chaude P1 et donc ferme totalement, à des fuites près, l’admission d’eau chaude à l’intérieur de la chambre 11, tout en ouvrant au maximum l’admission d’eau froide dans cette chambre via le passage d’eau froide P2 ouvert. A l’inverse, lorsque le tiroir 20 est dans sa position extrême haute, le tiroir ferme le passage d’eau froide P2 et donc ferme totalement, à des fuites près, l’admission d’eau froide à l’intérieur de la chambre 11, tout en ouvrant au maximum l’admission d’eau chaude dans cette chambre via le passage d’eau chaude P1. Bien entendu, selon la position du tiroir 20 le long de l’axe central X-X entre ces positions extrêmes haute et basse, les obturations respectives du passage d’eau chaude P1 et du passage d’eau froide P2 varient de manière inverse, ce qui revient à dire que les quantités d’eau chaude et d’eau froide admises à l’intérieur de la chambre 11 sont régulées, en des proportions respectives inverses, par le tiroir 20 selon sa position axiale. Sur les figures 1 à 3, le tiroir 20 occupe une position intermédiaire entre les positions extrêmes haute et basse.

Suivant une disposition avantageuse, qui est mise en œuvre dans l’exemple de réalisation considéré ici, le passage d’eau chaude P1 et le passage d’eau froide P2 courent chacun autour de l’axe X-X, le cas échéant sur 360°. A cet effet, les sièges 10A, 10B, 20A et 20B courent chacun tout autour de l’axe X-X. De cette façon, la distribution de l’eau chaude et de l’eau froide dans les passages d’eau chaude P1 et d’eau froide P2 autour de l’axe central X-X est améliorée.

Le tiroir 20 est monté à l’intérieur de la chambre 11 en étanchant l’une vis-à-vis de l’autre l’arrivée d’eau chaude 14 et l’arrivée d’eau froide 15 à l’extérieur du tiroir. A cet effet, dans l’exemple de réalisation considéré ici, le tiroir 20 est pourvu d’un joint périphérique 21, qui court tout autour de la face latérale extérieure du tiroir et qui est appuyé, radialement à l’axe central X-X, contre la paroi latérale 17 de la chambre 11, de manière à former une étanchéité à l’eau chaude et à l’eau froide entre les arrivées d’eau chaude 14 et d’eau froide 15. De plus, pour que l’eau froide admise à l’intérieur de la chambre 11 via l’arrivée d’eau froide 15 puisse rejoindre et se mélanger avec l’eau chaude admise dans la chambre via l’arrivée d’eau chaude 14, pour former l’eau mitigée s’écoulant en aval du tiroir 20 jusqu’à l’évacuation d’eau mitigée 16, le tiroir 20 présente des orifices d’écoulement 22, qui sont visibles sur la figure 5 et qui relient l’une à l’autre les faces axiales opposées du tiroir. On notera que les aménagements du tiroir 20, tels que le joint 21, permettant d’étancher l’une vis-à-vis de l’autre les arrivées d’eau chaude 14 et d’eau froide 15 à l’extérieur du tiroir, ainsi que les aménagements du tiroir, tels que les orifices d’écoulement 22, permettant l’écoulement de l’eau froide au travers du tiroir pour rejoindre l’eau chaude, ne sont pas limitatifs.

Pour entraîner le tiroir 20 en translation suivant l’axe central X-X, la cartouche 1 comporte un élément thermostatique 30 qui inclut un corps thermosensible 31 et un piston 32, qui, à l’état assemblé des composants de la cartouche, sont sensiblement centrés sur l’axe central X-X. L’élément thermostatique 30 est conçu pour que son corps thermosensible 31 et son piston 32 se déplacent l’un par rapport à l’autre suivant l’axe central X-X, ce déplacement relatif étant commandé par une variation de température appliquée au corps thermosensible 31. Pour ce faire, le corps thermosensible 31 contient par exemple une matière thermodilatable qui, lors de sa dilatation, provoque le déploiement du piston 32 par rapport au corps thermosensible 31 et qui, lors de sa contraction, permet l’escamotage du piston par rapport au corps thermosensible. D’autres formes de thermo-actionnement sont envisageables pour l’élément thermostatique 30. Dans tous les cas, afin que le déplacement axial relatif entre le corps thermosensible 31 et le piston 32 soit commandé par la température de l’eau mitigée contenue dans la chambre 11, ce corps thermosensible 31 est agencé pour être en contact avec l’eau mitigée, en étant au moins partiellement disposé dans la chambre 11 et/ou dans l’évacuation d’eau mitigée 16.

Le corps thermosensible 31 est relié solidairement au tiroir 20, par exemple par vissage, étant souligné que la forme de réalisation de cette solidarisation entre le tiroir 20 et le corps thermosensible 31 n’est pas limitative et surtout que cette solidarisation s’étend comme étant une liaison cinématique de l’un à l’autre aux fins du déplacement du tiroir pour obturer, en des proportions respectives inverses, les passages d’eau chaude P1 et d’eau froide P2. Le piston 32 est, quant à lui, relié à l’enveloppe 10 par un mécanisme, référencé 40 et détaillé plus loin.

Dans l’hypothèse où le mécanisme 40 maintient fixe la position du piston 32 le long de l’axe central X-X par rapport à l’enveloppe 10, la température de l’eau mitigée en sortie de la cartouche 1 est régulée de manière thermostatique par le tiroir 20 et l’élément thermostatique 30. En effet, dans cette hypothèse, la température de l’eau mitigée résulte directement des quantités respectives d’eau chaude et d’eau froide admises dans la chambre 11 via respectivement le passages d’eau chaude P1 et le passage d’eau froide P2 plus ou moins obturés par le tiroir 20, comme expliqué précédemment. Si l’alimentation de la cartouche en eau chaude et/ou en eau froide est perturbée et que, par exemple, la température de l’eau mitigée augmente, le piston 32 se déploie axialement par rapport au corps thermosensible 31, ce qui provoque la translation vers le bas du corps thermosensible 31 et donc du tiroir 20 : la proportion d’eau chaude circulant dans le passage d’eau chaude P1 diminue tandis que, à l’inverse, la proportion d’eau froide circulant dans le passage d’eau froide P2 augmente, ce qui entraîne une baisse de la température de l’eau mitigée. Une réaction inverse se produit lorsque la température de l’eau mitigée diminue, étant remarqué qu’un ressort de compression 33 est prévu pour rappeler l’un vers l’autre le corps thermostatique 31 et le piston 32 lorsque ce dernier s’escamote, par exemple lors d’une contraction de la matière thermodilatable contenue dans le corps thermosensible 31. Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, ce ressort de rappel 33 est interposé axialement entre l’enveloppe 10 et le tiroir 20. Les corrections de la température de l’eau mitigée aboutissent à un équilibre de régulation pour cette température de l’eau mitigée, et ce à une température de régulation thermostatique qui dépend de la position, imposée par le mécanisme 40, du piston 32 le long de l’axe central X-X.

Le mécanisme 40 permet de régler la valeur de la température de régulation thermostatique et ainsi de commander la température de l’eau mitigée, en agissant sur la position axiale du piston 32. Dans l’exemple de réalisation considéré ici, le mécanisme 40 est porté par le boîtier supérieur 13 et comporte une butée 41, contre laquelle l’extrémité supérieure du piston 32 est appuyée axialement et qui est montée coulissante, suivant l’axe central X-X, à l’intérieur d’un écrou 42, avec interposition axiale entre la butée 41 et l’écrou 42 d’un ressort de surcourse 43. La position axiale de l’écrou 42 à l’intérieur de l’enveloppe 10 et, par-là, l’altitude de la butée 41, sont modifiables par une vis de réglage 44, qui est centrée sur l’axe central X-X et dont une extrémité supérieure émerge du boîtier supérieur 13 afin d’être liée en rotation avec une manette de manœuvre, non représentée sur les figures. A son extrémité inférieure, la vis de réglage 44 est vissée dans l’écrou 42, ce dernier étant lié en rotation autour de l’axe central X-X au boîtier supérieur 13, typiquement par des cannelures. Ainsi, lorsque la vis 44 est entraînée en rotation sur elle-même autour de l’axe central X-X, l’écrou 42 se translate suivant cet axe central, ce qui provoque l’entraînement correspondant de la butée 41 par l’intermédiaire du ressort de surcourse 43, étant souligné que ce ressort de surcourse 43 est substantiellement plus raide que le ressort de rappel 33.

La structure et le fonctionnement du mécanisme de réglage 40 ne seront pas décrits ici plus avant, étant entendu que le lecteur pourra à cette fin se reporter à FR 2 869 087. On rappelle que la forme de réalisation de ce mécanisme 40 n’est pas limitative de l’invention : d’autres formes de réalisation sont connues dans la technique, par exemple dans FR 2 921 709, FR 2 774 740 et FR 2 870 611. Par ailleurs, à titre de variante non représentée, si on renonce à pouvoir régler la valeur de la température à laquelle le tiroir 20 régule le mélange de l’eau chaude et de l’eau froide, le mécanisme 40 peut être supprimé de la cartouche thermostatique 1, le piston 32 étant alors relié fixement à l’enveloppe 10.

On revient maintenant à une description plus détaillée du tiroir 20, en se référant plus spécifiquement aux figures 2, 3 et 5.

Comme bien visible sur la figure 5, le tiroir 20 présente, en coupe transversale à l’axe central X-X, autrement dit en projection dans un plan perpendiculaire à cet axe, un profil qui est non-circulaire.

Plus précisément, dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, le profil du tiroir 20 est elliptique, en étant centré sur l’axe central X-X et en définissant, d’une part, un grand axe, qui s’étend perpendiculairement à l’axe central X-X et qui sera appelé « premier axe géométrique » par la suite, en étant référencé Z1, et un petit axe, qui s’étend perpendiculairement à la fois à l’axe central X-X et au premier axe géométrique Z1 et qui sera appelé par la suite « second axe géométrique », en étant référencé Z2. Ainsi, le profil du tiroir 20 est plus étendu suivant le premier axe géométrique Z1 que suivant le second axe géométrique Z2. Autrement dit, comme noté sur la figure 5, le profil du tiroir 20 présente, d’une part, une dimension d1 mesurée suivant le premier axe géométrique Z1 et, d’autre part, une dimension d2, mesurée suivant le second axe géométrique Z2, la dimension d1 étant plus grande que la dimension d2.

Bien entendu, la chambre 11 est adaptée au profil non-circulaire du tiroir 20, dans le sens où, en coupe transversale à l’axe central X-X, le chambre 11 présente, au niveau axial du tiroir 20, une section non-circulaire, qui est complémentaire du profil du tiroir. Ainsi, comme bien visible sur les figures 1 à 3, la chambre 11, plus précisément la paroi latérale 17 de cette dernière, est cylindrique en ayant une base elliptique, qui est centrée sur l’axe central X-X, dont le grand axe s’étend suivant le premier axe géométrique Z1 et dont le petit axe s’étend suivant l’axe géométrique Z2. Il en est de même pour le joint 21.

On notera que la forme elliptique illustrée sur les figures n’est qu’un exemple d’une géométrie non-circulaire pour le profil du tiroir 20 et, en conséquence, pour la section complémentaire de la chambre 11. Ainsi, plus généralement, le profil du tiroir 20 est différent d’un cercle, dans le sens où le profil du tiroir 20 se différencie du profil de tiroirs connus, qui est typiquement sensiblement circulaire, c’est-à-dire circulaire à des tolérances de fabrication près.

La non-circularité du profil du tiroir 20 permet à la cartouche thermostatique 1 de s’adapter à diverses géométries d’environnement d’implantation. Ainsi, on comprend que lorsque, par exemple, l’environnement d’implantation pour la cartouche thermostatique 1 limite la possibilité pour cette dernière d’occuper une portion donnée de l’espace autour de l’axe central X-X, le profil du tiroir 20 est alors avantageusement prévu tronqué dans cette portion. Dès lors, la géométrie précise du profil du tiroir 20 n’est pas limitative pour l’invention du moment que cette géométrie soit non-circulaire comme indiqué plus haut. Ainsi, le profil du tiroir 20 peut avantageusement être asymétrique ou symétrique. A titre d’exemples de profil asymétrique, peuvent être cités un profil circulaire tronqué, un profil multilobé, etc. A titre d’exemples de profil symétrique, peuvent être cités un profil ovale, un profil incluant une ou plusieurs paires de bords rectilignes opposés parallèles, tels qu’un profil rectangulaire ou carré à coins arrondis, etc. Dans tous les cas, on notera que, comparativement à un profil circulaire de tiroirs connus, le profil non-circulaire du tiroir 20 ne limite pas le débit de l’eau mitigée issue de la cartouche thermostatique 1, dans le sens où, comparativement à un tiroir ayant un profil circulaire donné et donc un périmètre correspondant, le profil non-circulaire du tiroir 20 est avantageusement dimensionné pour présenter la même valeur de périmètre et donc les mêmes valeurs de section d’écoulement pour les passages d’eau chaude P1 et d’eau froide P2.

Suivant un aménagement préférentiel, le profil du tiroir 20 présente une forme géométrique qui est plus étendue suivant le premier axe géométrique Z1 que suivant le second axe géométrique Z2. Cet aménagement est mis en œuvre dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, comme détaillé plus haut en lien avec les dimensions d1 et d2 de la forme elliptique. En variantes non représentées, cet aménagement est mis en œuvre avec d’autres géométries pour le profil du tiroir 20, notamment une géométrie ovale ou bien une géométrie incluant deux bords rectilignes parallèles, tels qu’une géométrie oblongue ou une géométrie rectangulaire à coins arrondis. Dans tous les cas, cet aménagement permet avantageusement à la cartouche thermostatique 1 d’être implantable dans un environnement de largeur réduite, c’est-à-dire un environnement ayant une dimension plus petite que ses deux autres dimensions. En effet, comme pour l’exemple de réalisation considéré sur les figures, l’enveloppe 10 peut alors être prévue « aplatie » suivant le second axe géométrique Z2, dans le sens où l’enveloppe 10 présente alors une dimension totale, mesurée suivant le second axe géométrique Z2 et notée D sur les figures 3 et 4, qui est plus petite que toutes les autres dimensions totales de l’enveloppe. De plus, pour laisser libres les flancs de l’enveloppe 10 par lesquels passe le second axe géométrique Z2, il est alors avantageusement prévu que l’arrivée d’eau chaude 14, l’arrivée d’eau froide 15 et l’évacuation d’eau mitigée 16 s’étendent depuis la chambre 11 dans un même plan géométrique contenant l’axe central X-X et le premier axe géométrique Z1, ce plan géométrique étant noté π sur la figure 1 et correspondant au plan de coupe de la figure 2.

Dans tous les cas, on notera que la géométrie non-circulaire du profil du tiroir 20 peut, comme dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, induire une géométrie non-circulaire pour l’enveloppe 10, en particulier au niveau de l’interface de solidarisation entre le boîtier inférieur 12 et le boîtier supérieur 13 de cette enveloppe. La liaison fixe entre les boîtiers 12 et 13 est alors impossible par vissage, mais est avantageusement réalisée par une pièce rapportée. Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, cette pièce rapportée est référencée 50 et consiste en une fourche qui est agencée transversalement à l’axe central X-X. La forme de réalisation de cette pièce rapportée 50 n’est pas limitative.

Enfin, divers aménagements et variantes à la cartouche thermostatique 1 décrite jusqu’ici sont par ailleurs envisageables. A titre d’exemples :

- plutôt que l’arrivée d’eau chaude 14 et l’arrivée d’eau froide 15 s’étendent depuis la chambre 11 radialement à l’axe central X-X et débouchent, à l’opposé de cette chambre, latéralement à l’enveloppe 10, ces arrivées d’eau chaude et d’eau froide peuvent être prévues comme sur les figures 6 et 7 qui illustrent une variante dans laquelle l’enveloppe, l’arrivée d’eau chaude et l’arrivée d’eau froide de la cartouche thermostatique sont respectivement référencées 10’, 14’ et 15’. Ces arrivées d’eau chaude 14’ et d’eau froide 15’ s’étendent depuis la chambre 11 parallèlement à l’axe X-X et débouchent, à l’opposé de cette chambre, sur le côté de l’enveloppe 10’ opposé à celui du mécanisme 40. La variante des figures 6 et 7 illustre le fait que l’agencement des arrivées d’eau chaude et d’eau froide au sein de l’enveloppe de la cartouche thermostatique n’est pas limitatif de l’invention, tout en remarquant que l’enveloppe 10’ présente ici les mêmes avantages que ceux décrits plus haut pour l’enveloppe 10 en lien avec la dimension totale D et le plan géométrique π ; et/ou

- plutôt que l’enveloppe 10 ou 10’, le tiroir 20 et l’élément thermostatique 30, ainsi que, le cas échéant, le mécanisme 40, soient assemblés les uns aux autres sous forme d’une cartouche thermostatique à même d’être rapportée d’un seul tenant dans un corps de robinet, telle que la cartouche thermostatique 1 envisagée jusqu’ici, le tiroir 20 et l’élément thermostatique 30, ainsi que, le cas échéant, le mécanisme 40, peuvent être installés directement dans un corps de robinet, ce dernier formant alors une enveloppe fonctionnellement similaire à l’enveloppe 10 ou 10’.

Claims

Ensemble thermostatique (1), comportant :
- une enveloppe (10 ; 10’) dans laquelle sont délimitées :
- une chambre (11), qui définit un axe central (X-X) et dans laquelle un fluide chaud et un fluide froid se mélangent pour former un fluide mitigé,
- une arrivée de fluide chaud (14 ; 14’) par laquelle le fluide chaud pénètre dans la chambre depuis l’extérieur de l’enveloppe,
- une arrivée de fluide froid (15 ; 15’) par laquelle le fluide froid pénètre dans la chambre depuis l’extérieur de l’enveloppe, et
- une évacuation de fluide mitigé (16) par laquelle le fluide mitigé contenu dans la chambre sort de l’enveloppe,
- un élément thermostatique (30) qui inclut un corps thermosensible (31), agencé pour être en contact avec le fluide mitigé, et un piston (32), relié à l’enveloppe (10 ; 10’), le corps thermosensible et le piston se déplaçant l’un par rapport à l’autre suivant l’axe central (X-X) en fonction de la température du fluide mitigé, et
- un tiroir (20) de régulation de la température du fluide mitigé, le tiroir étant relié au corps thermosensible (31) de l’élément thermostatique (30) pour être déplacé suivant l’axe central (X-X) à l’intérieur de la chambre (11) de façon à obturer, en des proportions respectives inverses, un passage de fluide chaud (P1) et un passage de fluide froid (P2) qui sont chacun délimités, suivant l’axe central, entre le tiroir et l’enveloppe (10 ; 10’), le passage de fluide chaud étant alimenté par le fluide chaud provenant de l’arrivée de fluide chaud (14 ; 14’) tandis que le passage de fluide froid est alimenté par le fluide froid provenant de l’arrivée de fluide froid (15 ; 15’),
caractérisé en ce que le tiroir (20) présente, en coupe transversale à l’axe central (X-X), un profil qui est non-circulaire.
Ensemble thermostatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le profil du tiroir (20) présente une première dimension (d1), mesurée suivant un premier axe géométrique (Z1) perpendiculaire à l’axe central (X-X), qui est plus grande qu’une seconde dimension (d2) du profil du tiroir, mesurée suivant un second axe géométrique (Z2) perpendiculaire à la fois à l’axe central et au premier axe géométrique.
Ensemble thermostatique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le profil du tiroir (20) est ovale, en particulier elliptique.
Ensemble thermostatique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le profil du tiroir (20) inclut deux bords rectilignes parallèles, le profil étant en particulier oblong ou bien rectangulaire à coins arrondis.
Ensemble thermostatique suivant l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l’enveloppe (10 ; 10’) présente une dimension totale (D), mesurée suivant le second axe géométrique (Z2), qui est plus petite que toutes les autres dimensions totales de l’enveloppe.
Ensemble thermostatique suivant l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l’arrivée de fluide chaud (14 ; 14’), l’arrivée de fluide froid (15 ; 15’) et l’évacuation de fluide mitigé (16) s’étendent depuis la chambre (11) dans un même plan géométrique (π) contenant l’axe central (X-X) et le premier axe géométrique (Z1).
Ensemble thermostatique suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce l’enveloppe (10 ; 10’) comporte un premier boîtier (12) et un second boîtier (13), qui sont distincts l’un de l’autre, le passage du fluide chaud (P1) étant délimité entre le tiroir (20) et le premier boîtier tandis que le passage de fluide froid (P2) est délimité entre le tiroir et le second boîtier, et en ce que le premier boîtier (12) et le second boîtier (13) sont solidarisés fixement l’un à l’autre par une pièce rapportée (50).
Ensemble thermostatique suivant la revendication 7, caractérisé en ce la pièce rapportée (50) est une fourche qui est agencée transversalement à l’axe central (X-X).
Ensemble thermostatique suivant l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l’ensemble thermostatique (1) comporte en outre un mécanisme (40) de commande de la température du fluide mitigé, ce mécanisme étant porté par le second boîtier (13) et reliant le piston (32) de l’élément thermostatique (30) à l’enveloppe (10 ; 10’) de manière à régler la position du piston suivant l’axe central (X-X).
Ensemble thermostatique suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ensemble thermostatique forme une cartouche thermostatique (1) adaptée pour être rapportée d’un seul tenant dans un corps de robinet.