Robinet

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Contexte

Un robinet est un dispositif permettant de distribuer de l'eau à partir d'un système de plomberie. Il peut comprendre les éléments suivants :bec, poignée(s), tige de levage, cartouche, aérateur, chambre de mélange et entrées d'eau. Lorsque la poignée est allumée, la vanne s'ouvre et contrôle le réglage du débit d'eau dans toutes les conditions d'eau ou de température. Le corps du robinet est généralement en laiton, bien que du zinc moulé sous pression et du plastique chromé soient également utilisés.

La majorité des robinets résidentiels sont des robinets à cartouche à commande unique ou double. Certains types à commande unique utilisent un noyau en métal ou en plastique, qui fonctionne verticalement. D'autres utilisent une bille en métal, avec des joints en caoutchouc à ressort encastrés dans le corps du robinet. Les robinets à double commande moins chers contiennent des cartouches en nylon avec des joints en caoutchouc. Certains robinets ont une cartouche à disque en céramique qui est beaucoup plus durable.

Les robinets doivent être conformes aux lois sur la conservation de l'eau. Aux États-Unis, les robinets de baignoire sont désormais limités à 2 gal (7,6 L) d'eau par minute, tandis que les robinets de baignoire et de douche sont limités à 2,5 gal (9,5 L).

Les robinets fonctionnent en moyenne huit minutes par habitant et par jour (pcd), selon une étude de l'American Water Works Association Research Foundation réalisée en 1999 et basée sur des données sur l'utilisation de l'eau recueillies auprès de 1 188 résidences. Dans l'utilisation quotidienne du pcd, la consommation d'eau intérieure était de 69 gal (261 L), avec l'utilisation du robinet au troisième rang à 11 gal (41,6 L) pcd. Dans les résidences dotées d'appareils économiseurs d'eau, les robinets sont passés à la seconde place à 11 gal (41,6 L) pcd. L'utilisation du robinet était fortement liée à la taille du ménage. L'ajout d'adolescents et d'adultes augmente la consommation d'eau. L'utilisation du robinet est également négativement liée au nombre de personnes travaillant à l'extérieur de la maison et est plus faible pour celles qui ont un lave-vaisselle automatique.

Historique

Les systèmes de plomberie existent depuis l'Antiquité. Vers 1700 av. , le palais minoen de Knossos sur l'île de Crète comportait des tuyaux en terre cuite qui fournissaient de l'eau pour les fontaines et les robinets de marbre, d'or et d'argent. Des systèmes de canalisations en plomb et des salles de bain personnelles existaient également à l'époque romaine, à partir d'environ 1000 BC-AD. 476. Les bains publics de Rome comportaient également des robinets en argent, avec d'autres appareils en marbre et en or. Au IVe siècle de notre ère, Rome comptait 11 bains publics, 1 352 fontaines et citernes publiques et 856 bains privés.

Les systèmes de plomberie ont radicalement changé depuis lors, y compris les robinets. Pendant de nombreuses années, les robinets étaient livrés avec deux poignées, une pour l'eau froide et une pour l'eau chaude. Ce n'est qu'en 1937 que cette conception a changé. Cette année-là, un étudiant nommé Al Moen vivant à Seattle, Washington, a ouvert le robinet pour se laver les mains et les a ébouillantés car l'eau était trop chaude. Cela a lancé une idée dans l'esprit d'Al Moen pour le robinet à poignée unique.

La première conception de Moen était un robinet à double soupape avec une came pour contrôler les deux soupapes. Il a été rejeté par un grand fabricant de luminaires car le robinet ne fonctionnait pas, et Moen est ensuite passé à une conception cylindrique. À partir de cette expérience, il a décidé de créer un robinet qui donnerait à l'utilisateur de l'eau à la température souhaitée avec une action de piston. Entre 1940 et 1945, il conçoit plusieurs robinets, vendant finalement le premier monocommande À l'aide du stock 6rass, la machine multibroches forme automatiquement les pièces du robinet. Le placage augmente la durabilité en ajoutant une couche supplémentaire de revêtement protecteur. mitigeur à San Francisco fin 1947 à un fournisseur de plomberie local. En 1959, le robinet à manette unique Moen était présent dans des centaines de milliers de foyers aux États-Unis et vendu dans environ 55 pays à travers le monde. Aujourd'hui, les robinets à une poignée sont si populaires qu'ils peuvent être trouvés dans plus de 40 % des foyers américains.

Moen a proposé quelques autres inventions au cours de sa vie, notamment la cartouche remplaçable (éliminant les rondelles dans les robinets), l'aérateur à écran, l'inverseur de valve de douche à bouton-poussoir, le jet pivotant, la valve de douche à équilibrage de pression et l'aérateur à contrôle de débit. Mais Moen n'était pas le seul concerné par l'amélioration des robinets. En 1945, Landis H. Perry a conçu le premier robinet à tournant sphérique pour robinets. Son objectif était de fournir un contrôle combiné du volume et du mélange ayant un moyen simple et efficace pour sceller l'élément de soupape. La conception pourrait également être facilement réparée.

Un brevet a été délivré pour le robinet à tournant sphérique de Perry en 1952. Peu de temps après, Alex Manoogian a acheté les droits du brevet et a présenté le premier robinet Delta en 1954. Le robinet à une poignée Delta a été le premier à utiliser une conception de robinet à tournant sphérique et il s'est avéré connait un grand succès. En 1958, quatre ans seulement après le lancement du produit, les ventes de Delta ont dépassé le million de dollars.

Environ 20 ans plus tard, un disque en céramique a été breveté par Wolvering Brass pour le contrôle de l'eau. Contrairement aux cartouches qui utilisent du caoutchouc dans la voie navigable, les disques en céramique sont rodés et polis à un degré de planéité qui ne peut être mesuré qu'en bandes lumineuses. De tels disques durent beaucoup plus longtemps en raison de leur haute résistance à l'usure et offrent un contrôle plus précis. Ces disques ou valves sont maintenant largement utilisés.

D'autres innovations récentes incluent des cartouches filtrantes intégrées pour réduire le chlore, le plomb et les kystes ; sprays extractibles intégrés; robinets conçus pour les personnes handicapées; et robinets électroniques. Ces derniers ont été introduits au début des années 1980 à des fins de conservation et d'hygiène. Ces robinets sont équipés d'un faisceau infrarouge Lorsqu'une personne met les mains sous le robinet, le faisceau est perturbé, ce qui déclenche l'ouverture de l'eau. Les robinets électroniques à piles sont également devenus disponibles ces dernières années.

Matières premières

Le laiton, un alliage de cuivre et de zinc, est le matériau le plus largement utilisé pour les robinets en raison de sa résistance à la corrosion par l'eau douce et à la calcification par l'eau dure. Il contient généralement des éléments d'alliage, comme le bismuth, pour faciliter son traitement. Le laiton est reçu sous forme de barre de 0,13 à 2 po (0,33 à 5 cm) de diamètre, selon la taille du robinet. La majorité des autres composants qui composent un robinet sont faits d'autres métaux ou céramiques et sont reçus en tant que pièces finies d'autres fabricants.

Conception

Pour répondre aux divers besoins des consommateurs, les robinets sont offerts dans une vaste gamme de styles, de couleurs et de finis. Les conceptions ergonomiques peuvent impliquer une longueur de bec plus longue et des poignées plus faciles à utiliser. La forme du robinet et sa finition affecteront le processus de fabrication. Certains modèles seront plus difficiles à usiner ou à forger que d'autres. Un processus de finition différent peut être utilisé pour obtenir un aspect différent.

Pour le propriétaire, des finitions spéciales sont disponibles, notamment du nickel brossé, du nickel poli, du noir satiné, de l'or, du platine et une variété de couleurs. Les consommateurs personnalisent également maintenant l'apparence du robinet en combinant plus d'un type de finition. Les garanties sont plus longues et plus de fonctionnalités sont disponibles. Au printemps 2000, les prix à la consommation allaient de 40 $ à 500 $.

Le processus de fabrication

Le processus de fabrication des robinets est devenu hautement automatisé, les ordinateurs contrôlant la plupart des machines. La productivité et l'efficacité se sont ainsi améliorées au fil des ans. Le processus de base consiste à former le corps principal du robinet (y compris parfois le bec si aucun pivot n'est nécessaire), à ​​appliquer une finition, puis à assembler les différents composants, suivi de l'inspection et de l'emballage. L'industrie de la robinetterie a également été touchée par les réglementations environnementales, qui ont nécessité le développement de procédés spéciaux.

Formage

• 1 Il existe deux méthodes utilisées pour fabriquer les corps de robinet. La plupart des fabricants utilisent un processus d'usinage pour façonner le corps dans la taille et les dimensions requises. Cela implique d'abord de découper les barres en petits tronçons et de les introduire automatiquement dans un centre d'usinage à commande numérique informatisé de conception multibroches et multiaxes. Cette machine effectue des opérations de tuning, de fraisage et de perçage. Il faut généralement environ une minute pour faire une pièce.

  Les robinets plus grands peuvent nécessiter de nombreuses opérations d'usinage. Par exemple, plus de 32 opérations d'usinage sont nécessaires pour certains corps de robinets de cuisine utilisant un centre d'usinage rotatif. Avec la machine appropriée, la fabrication d'une pièce peut prendre aussi peu que 14 secondes. Certaines pièces, telles que les becs coulés pour les robinets de cuisine, sont également usinées dans une opération distincte avant assemblage.

• 2 Certains fabricants de robinetterie utilisent le forgeage à chaud au lieu de l'usinage, car cette méthode peut produire une forme presque nette en environ trois secondes avec peu de déchets. Le forgeage est le processus de mise en forme des métaux en les déformant d'une manière ou d'une autre. Dans le forgeage à chaud, le métal chauffé est forcé dans une matrice qui a presque la même forme que le corps du robinet. La pression est augmentée lentement pendant plusieurs secondes pour s'assurer que la matrice est complètement remplie de métal. Seul un usinage mineur est nécessaire pour produire les dimensions exactes.

Finition

• 3 Après usinage, les pièces sont prêtes pour le processus de finition. Les composants qui entrent en contact avec l'eau peuvent d'abord nécessiter un traitement de surface spécial pour éliminer tout plomb restant. Cela implique un processus de lixiviation qui élimine les molécules de plomb de la surface du laiton. La finition conventionnelle est le chrome car ce matériau est le plus résistant à la corrosion. Tout d'abord, une couche de base de nickel électrolytique est appliquée, suivie d'une fine couche de chrome électrolytique. La couche de chrome est déposée à partir d'un bain de placage contenant certains additifs qui améliorent la résistance à la corrosion.
• 4 Si un placage en laiton est utilisé, un revêtement polymère transparent est appliqué pour améliorer la durabilité. Pour les finitions blanches et autres couleurs, un polymère ou un plastique époxy similaire avec une couleur ajoutée est pulvérisé sur le robinet dans un environnement chargé électriquement. Les deux revêtements sont ensuite durcis à chaud.
• 5 Pour obtenir un aspect laiton poli, un dépôt physique en phase vapeur est utilisé, qui s'applique Une fois les pièces assemblées, elles sont testées sous pression. le revêtement métallique dans une chambre à vide. Cette chambre a quatre composants :une pompe à vide pour fournir un environnement contrôlé exempt de contaminants; un réservoir qui émet plusieurs types de gaz; une tige cible sert de source de métal ; et des supports pour tenir les pièces du robinet. La cible est constituée d'un matériau résistant à la corrosion tel que le zirconium.
• 6 Un arc électrique chauffe la cible pour vaporiser la matière, puis frappe la surface du robinet à grande vitesse et réagit avec le mélange de gaz. Un gaz fournit la couleur et un autre fournit la résistance à la corrosion. Lorsque le matériau cible se combine avec ces gaz, il adhère à la partie du robinet, créant une liaison pratiquement indestructible. Certains fabricants utilisent une bobine en spirale autour de la cible pour assurer une distribution uniforme du revêtement.

Assemblage

• 7 Après placage, les pièces sont stockées dans des bacs jusqu'au montage. L'assemblage peut impliquer des processus manuels et automatisés. Pour certains robinets, les joints en caoutchouc prélubrifiés ou les joints toriques sont installés à la main.
• 8 Enfin, les robinets et autres composants sont envoyés pour l'assemblage final. Ce processus a lieu sur des machines d'assemblage rotatives, qui sont contrôlées avec précision, ou par des robots. Le germe, s'il est séparé, est d'abord installé, suivi de la cartouche en céramique. Cette cartouche est vissée avec un laiton à l'aide d'un pistolet pneumatique, puis la poignée est fixée à la main. Parfois, les tubes de cuivre sont installés avant l'assemblage. Après l'assemblage, les robinets sont emballés dans des boîtes avec tous les autres composants nécessaires à l'installation finale.

Contrôle qualité

Une fois la première pièce usinée, elle est vérifiée par rapport aux plans pour s'assurer qu'elle correspond à toutes les dimensions. Une jauge go-no-go est utilisée pour s'assurer que les filetages intérieurs et extérieurs s'emboîtent. L'usinage étant automatisé, des échantillons aléatoires sont ensuite contrôlés pour les dimensions les plus critiques. Avant le placage, les pièces sont inspectées visuellement pour déceler les imperfections de surface, qui sont éliminées par ponçage. Après l'assemblage final, chaque robinet est testé sous pression avec de l'air pour les fuites et testé pour la durabilité.

Les robinets doivent également passer plusieurs réglementations environnementales. Le règlement 61 de la National Sanitation Foundation, qui limite les contaminants dans l'eau potable (le plomb est lIppb [parties par milliard] dans l'eau des appareils de point de terminaison), s'applique aux robinets de cuisine, aux robinets de toilettes et aux distributeurs d'eau potable. D'autres lois sont plus strictes :la proposition 65 de la Californie limite le plomb autorisé à 5 ppb pour un robinet de consommation. Il existe également des codes de plomberie à respecter, qui peuvent varier d’une ville à l’autre. Beaucoup ont maintenant besoin de robinets de baignoire et de douche anti-brûlure.

Pour recevoir la certification NSF d'un robinet, les fabricants soumettent d'abord une liste de tous les matériaux, y compris la formulation utilisée dans le produit. Les toxicologues de la NSF examinent ensuite les formulations des matériaux pour déterminer les contaminants potentiels qui peuvent être extraits du robinet et dans l'eau potable. NSF effectue ensuite une inspection de l'installation de fabrication pour vérifier les formulations des matériaux, les fournisseurs de matériaux, les procédures de contrôle de la qualité et les opérations. Les échantillons de produits sont sélectionnés au hasard pour être testés dans les laboratoires de la NSF.

Les robinets subissent une séquence d'essais rigoureuse de trois semaines, au cours de laquelle ils sont remplis d'une eau d'extraction spécifiée dans la norme. Des échantillons d'eau sélectionnés sont analysés pour les contaminants. Les toxicologues de la NSF comparent les niveaux de contaminants aux niveaux maximums admissibles établis dans la norme ANSI/NSF 61. Si tous les niveaux de contaminants du produit répondent aux exigences de la norme, le produit peut être certifié. Ce n'est qu'alors que le fabricant est autorisé à afficher la marque NSF sur le produit signifiant la certification NSF. Pour obtenir la certification, certains fabricants ont dû modifier complètement leur processus de fabrication, comme passer à un matériau en laiton plus pur ou ajouter un processus de rinçage de finition.

Sous-produits/Déchets

La ferraille provenant du processus d'usinage ou de forgeage est recyclée. Les processus de finition peuvent produire des déchets qui doivent être éliminés ou minimisés par le recyclage. Comme la majorité des processus sont automatisés, les déchets sont minimisés.

Le futur

Les fabricants de robinetterie continueront d'ajouter de la valeur et de la qualité pour répondre aux demandes croissantes des consommateurs. Le nombre de styles et la gamme de prix augmenteront, les produits haut de gamme devenant de plus en plus populaires à mesure que le remodelage s'intensifie. L'Europe continuera à rester en avance sur les États-Unis dans le département du design, offrant des styles et des couleurs plus modernes. Bien que le processus de fabrication global reste à peu près le même, une plus grande automatisation sera utilisée.

Les nouvelles finitions produites à l'aide de la technologie PVD deviendront plus largement disponibles, car les consommateurs reconnaîtront que ces finitions peuvent offrir à la fois style et durabilité. Cela peut obliger les fabricants à améliorer la rentabilité du processus, car il est plus coûteux que le chromage. La popularité de la filtration s'étendra aux robinets, à mesure que les consommateurs réaliseront les avantages des filtres intégrés. Finalement, ces types de robinets deviendront la norme.

La tendance vers les robinets électroniques à piles devrait se poursuivre et, avec une baisse globale des prix, les marchés commerciaux devraient se développer. La technologie continuera de s'améliorer, rendant ces robinets plus faciles à réparer et avec un fonctionnement amélioré grâce à la fibre optique. Avec de telles améliorations en termes de technologie et de prix, le robinet électronique entrera bientôt même sur le marché résidentiel.

Globalement, l'industrie de la plomberie continuera de se consolider et les fabricants devront donc rester flexibles. Internet continuera de jouer un rôle sur le marché et un jour, les fabricants de robinetterie pourraient même vendre leurs produits en ligne directement au consommateur.