Brevet FR2011643A1 — publié le 19700306

La présente invention est relative à un appareil de préparation d'eau de consommation dans lequel un réservoir intérieur, essentiellement cylindrique et horizontal, rempli d'eau de consommation, est entouré d'un réservoir extérieur sensiblement cylindrique, et dans lequel l'intervalle cylindrique annulaire compris entre les deux réservoirs est traversé par de l'eau de chauffage. De tels appareils de préparation d'eau de consommation, conçus selon le principe de l'accumulation, sont utilisés par example en liaison avec des chaudières de chauffage d'installatiens de chauffage central dont l'eau de chaudière chaude est également utilisée pour le chauffage de l'eau de consommation. Les appareils de préparation d'eau de consommation connus,usuels Jusqu'à ce Jour, de ce type sont réalisés de telle manière que leur réservoir intérieur contienne la totalité de la quantité d'eau de consommation à chauffer, et doivent,de ce fait, être réalisés chaque fois de façon à être si grands que le contenu du réservoir corresponde à la réserve en eau de consommation chauf fée dont désire disposer l'utilisateur de l'appareil de prEpara- tion d'eau de consommation. C'est la raison pour laquelle de tels appareils de préparation d'eau de consommation conviennent assez peu à und fabrication en série économiquement rentable.Il en résulte que lorsque l'on confère à l'appareil un volume de réservoir important, il faut que ledit appareil de préparation d'eau de consommation présente des dimensions extérieures importantes et des poids élevés, qui rendent le transport et l'installation de l'appareil en question dans un bâtiment d'autant- plus ditfiei- les que les dimensions extérieures et le poids sont plus élevés. En outre, lorsque le volumes du réservoir est très important, il est difficile de chauffer l'iiportant volute d'eau de consomma- tien que contient le réservoir intérieur, suffisamment rapidement, si bien qu'il est nécessaire de pouvoir à une canalisation coûteuse pour l'eau de chauffage et pour l'eau de consommation froide qui parvient dans l'appareil de préparation d'eau de con- sommation, afin d'accélérer l'échange de chaleur entre l'eau de chauffage et l'eau de consommation.Il se produit toutefois, de ce fait, des pertes de pression aussi bien dans le courant d'eau de chauffage que dans le courant d'eau de consommation, qui deviennent trop élevées pour permettre une utilisation pratique, et nécessitent la mise en place de pompes de circulation de grande puissance.Pour augmenter la surface d'échange de chaleur entre l'eau de chauffage et l'eau de consommation, et pour réaliser le réservoir intérieur de façon A réduire son épaisseur de paroi et à rendre le prix de revient dû à l'acier inoxydable,supportable, l'on a réalisé l'appareil de préparation d'eau de consommation, dans un autre mode de réalisation connu,de telle manière que l'es- pace d'accumulation de l'eau de consommation soit divisé en une pluralité de réservoirs intérieurs séparés , de dimensions plus faibles, montés dans un réservoir extérieur commun qui inclut l'espace qui oontient l'eau de chauffage.De tels appareils de préparation d'eau de consommation constituent également une unité fermée, réalisée de façon complète, dont le volume d'accumulation est bien déterminé, mais qui procurent également des difficultés importantes en raison de leurs poids élevés et de leurs dimen sions extérieures importantes lorsque le volume du réservoir est très grand, lors de leur mise en place dans un bâtiment, et dans le but de les adapter à la multiplicité des volumes d'eau do con- sommation désirds dans la pratique, avec différents nombres de ré- servoirs intérieurs et un réservoir extérieur séparé, dont les dimensions doivent être calculées en conséquence, ce qui exerce un effet très désavantageux sur le prix de revient de la réalisation de tels appareils et sur une fabrication rationnelle en série. La présente invention a pour but de pourvoir à un appareil de préparation d'eau de consommation du type mentionné dans le préambule, de réalisation simple et peu coûteuse, qui peut être fabriqué en série et peut être aisément transporté, et qui peut répondre à tous les besoins et nécessités de la pratique. Ce but est atteint conformément à la présente inven- tion,principalement en pourvoyant l'appareil de préparation d'eau de consommation d'un ajutage radial pour l'eau de consommation,qui aboutit dans le réservoir intérieur, et d-'un ajutage radial pour l'eau de chauffage,qui aboutit dans l'intervalle cylindrique annulaire,ces ajutages étant montés à chacune des extrémités-dudit appareil,et en disposant ces ajutages dans un plan commun qui passe par l'axe longitudinal de l'appareil de préparation d'eau de consommation,de teile manière que les deux ajutages qui se trouvent à l'une des extrémités de l'appareil soient diamétralement opposés à ceux qui se trouvent à l'autre extrémité dudit appareil, les ajutages do l'eau de chauffage étant montés sur la chemise du réservoir extérieur, tandis que les extérmités du réservoir intérieur avancent au-delà des extérmités du réservoir extérieur, et que les aJutages de l'eau de consommation sont montés sur la chemise du réservoir intérieur. L'on obtient, de cotte manière, les avantages essen- tiels suivants t le réservoir intérieur, le réservoir extérieur et les ajutages forment un élément d'appareil de préparation d'eau de consommation qui est tout à fait prAt à fonctionner par luimême, et qui peut être réuni d'une façon extrêmement simple avec d'autres éléments parfaitement identiques, suivant le système de construction par unités de montage, en un bloc colportant une plu- ralité d'éléments reliés entre eux de façon à pouvoir permettre la circulation de l'eau, montés en parallèle on en série, empilés ou Juxtaposés, en raison de la réalisation particulière de chacun de ces éléments, de telle manière qu'il est possible de eréer avec ce seul type d'élément d'appareil de préparation d'eau de consommation, n'importe quel système d'appareil de préparation d'eau de consommation qui peut être adapté aux différentes néces- sités de la pratique, telles que, par exemple, volume de réservoir désiré, existence de differéntes zones de pression ou de différents niveaux de température de l'eau de consommation. En consé- quense, l'appareil de préparation d'eau de consommation conforme à l'invention peut d'une part être réalisé dans une seule dimension standard et suivant un seul mode de réalisation standard, et de ce fait être fabrique en série de façon économique, et d'autro part présenter un petit volume et de faibles dimensions extérieures, on sorte que l'on peut utiliser de faibles épaisseurs de paroi et que son poids est faible, ce qui fait que l'appareil de préparation d'eau do consommation peut être commodément transporté vers le lieu de sa mise en place et que ce n'est qu'à cet endroit qu'il est réuni à d'autres élément qui sont en coïnciden ce avec lui, pour donner le système complet, requis, d'appareil de préparation d'eau de consommation. De ce fait, lorsque l'on en pile deux éléments d'appareil de préparation d'eau de consomma- tion, qui sont avantageusement mis on place de telle manière que les ajutages sont prientés verticalement en direction du haut et verticalement en direction du bas, respectivement, afin d'éviter des poches d'air dans les réservoir d'eau, il n'est nécessaire de faire tourner qu'un seul des deux éléments de l'appareil de préparation d'eau de consommation de 1800 autour de son axe longitudinal, si bien que les ajutages des deux éléments qui doivent être reliés entre eux, se font face et sont directement Joints par soudage ou vissés ensemble par l'intermédiaire de brides, ce qui détermine un montage des éléments en série. En outre la possibilité de rotation des éléments autour de leur axe longitudinal permet de placer les orifices de nettoyage de tous les éléments du même c8té du système monté terminé, en forme de bloc, qui constitue l'appareil de préparation d'eau de consommation, lorsque le réservoir intérieur des éléments qui forment l'appareil de préparation d'eau de consommation comporte à l'une de ses extrémités un orifice de nettoyage.Des éléments d'appareil de préparation d'eau de consommation Juxtaposés peuvent A tre reliés entre eux en parallèle par des collecteurs communs, simples et rectiîignes,disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal des éléments.Du fait que le réservoir intérieur est de dimendions plus longues que le réservoir extérieur, et que les extré- mités du réservoir intérieur avancent au-delk des extrémités du réservoir extérieur, Il n'est pas nécessaire de faire passer les ajutages d'eau de consommation par des passages d'un prix de revient coûtex,pratiqués dans le réservoir extérieur,mais ils peuvent être soudés directement et commodément à partir de l'exté- rieur,à la chemise cylindrique du réservoir intérieur, ce qui faci- lite et simplifie de façon sensible la fabrication et la réalisa- tion en strie de l'appareil de préparation d'eau deconsommation. Un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention consiste à pourvoir celui des ajutages d'eau de con sommation d travers lequel l'eau de consommation s'écoule dans le réservoir intérieur, d'une tuyère d'admission dont l'orifice de sortie se trouve au voisinage de, la chemise du réservoir int*- rieur et est orienté dans le sens périphérique de ce dernier.L'on obtient ainsi que, lors d'un prélèvement d'eau de consommation lors duquel l'eau de consommation traverse le réservoir intérieur dans le sens longitudinal,la totalité du contenu du réservoir intrieur est entraînée en rotation d'un ajutage d'eau de consorma- tion à l'autre et donne lieu, de ce fait, à une augmentation importante du transfert de chaleur de l'eau de chauffage à l'eau de consommation. L'on peut en outre monter dans l'intervalle cylin drique annulaire compris entre les deux réservoirs, en amount de l'orifice de débouchement de l'ajutage d'eau de chauffage à travers lequel l'eau de chauffage est introduite dans ledit intervalle, une chicane d'admission qui dévie l'eau de chauffage dans la direction périphérique de l'intervalle, de préférence dans la direction périphérique opposée à celle du courant d'eau de consom- ration dévié par la tuyère d'admission. L'on réalise ainsi une amélioration supplémentaire du transfert de chaleur. Un autre mode de réalisation particulièrement avanta geux de l'object de l'invention consiste en ce que la chemise du réservoir extérieur est soudée à ses extérmités à la chemise du réservoir intérieur, et en ce que la chemise du réservoir intérieur est réalisée de façon à présenter une forme ondulée sur sa partie qui est recouverte de la chemise du réservoir extérieur. La réalisation ondulée a pour effet de conférer à la chemise du réservoir intérieur une résistance élévee, en sorte que le réservoir intérieur peut être réalisé on acier résistant à la corrosion, avec une épaisseur de paroi très faible et, par suite, dans des conditions de prix très avantageuse, et résister malgré cela à un effort de compression exercé par l'eau de chauffage.Le réservoir extérieur soudé à ses extérmités au réservoir intérieur, et dont la chemise peut être un cylindre lisse de type usuel, agit dans ce cu comme tirant de la partie de la chemise du rérservoir intérieur réalisée sous une forme ondulée, et empêche que cette partie ondulée de la chemise du réservoir intérieur se dilate en accordéon en raison de la pression d'eau qui règne dans le rèserveir intérieur. Un exemple de réalisation préférés d'un appareil de préparation d'eau de consommation conforme à la présente invention, est représenté à titre d'exemple non limitatif aux dessins dans lesquels : La fig. 1 est une vue latérale, partiellement en coupe, d'un appareil de préparation d'eau de consommation; Les fig. 2, 3 et 4 représentent différentes combinaisons de plusieurs appareils de préparation d'eau dc consommation identiques conformes à la fig.1; La fig. 5 est une vue en coupe suivant V-V de la fig.1, à une autre échelle, et La fig. 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la fig.l, à une autre échelle. L'appareil 1 de préparation d'eau de consommation représenté à la fig. 1 est constitué par un réservoir intérieur 2 essentiellement cylindrique et horizontal,rempli d'eau de consom- mation,et par un réservoir extérieur 3 essentiellement cylindrique,qui entoure le réservoir intérieur. L'intervalle 4 entre les deux réservoir est travers par l'eau de chauffage L'appareil 1 de préparation de l'eau de consommation possède à ses deux extré- mités un ajutage 5 et 6,respectivement,pour l'eau de consommation, qui débouche dmns le réservoir intérieur, et un ajutage 7 et 8, respectivement,pour l'eau de chauffage,qui débouche dans l'intervalle 4 cylindrique annulaire Les quatre ajutages sont disposés radialement sur le pourtour de l'appareil de préparation d'eau de consommation, dans un plan commun qui passe par l'axe longitudinal de l'appareil de préparation d'eau de consommation, les deux ajuta- ges 6 et $ se trouvant à l'une des extrémités de l'appareil de préparation d'eau de consommation, tandis que les ajutages 5 et 7 leur sont diamétralement opposés,à l'autre extrémité.Les ajutages 7 et 8 pour l'eau de chauffage sont fixés à la chemise cylindrique du réservoir extérieur 3.Les extérmités du réservoir intérieur 2 avancent au-delà des extrémités du réservoir extérieur 3,ct les ajutages 5 et 6 pour l'eau de consommation sont fixés directement sur la partie de la chemise du réservoir intérieur 2 qui avance hors du réservoir extérieur 3,et peuvent être,de ce fait,fixés par soudage i partir de l'extérieur.Le réservoir intérieur 2 possède à l'une de ses extrémités, un orifice de nettoyage 9 fermé de ra çon étanche par un couvercle La partie de la chemise du réservoir intérieur 2, qui est recouverte par la chemise du réservoir extérieur 3, est réalisée sous une forme ondulée, pour des raisons de rigidité, et la chemise du réservoir extérieur est soudée à ses extrémités, c'est-à-dire au niveau de ses arêtes frontales rele vies vers l'intérieur en forme de bourrelets, aux extrémités non ondulées de la chemise du réservoir intérieur, en sorte qu'elle confère de la rigidité à la partie de la chemise du réservoir intérieur réalisée sous forme ondulée,pour l'empêcher de se dilater dans le sens longitudinal. Le réservoir intérieur 2 renforcé par la réalisation sous forme ondulée, présente une faible dpais- seur de paroi et est en acier inoxydable. Le réservoir extérieur 3 est pourvu d'une chemise lisse de type usuel qui peut être en tôle d'acier ordinaire. Le réservoir intérieur 2 peut présenter un faible volume, en sorte que l'appareil 1 de préparation d'eau de consommation peut être de faibles diamètre et longueur,et être léger. La fig. 2 représente l'assamblage d'appareils de préparation d'eau de consommation totalement identiques, conformes à la fig. 1, en une combinaison verticale constituée, par example, par trois éléments d'appareil de préparation d'eau de consommation. L'appareil 1 de préparation d'eau de consommation qui est situé au milieu a subi uns rotation de 180 autour de son axe longitudinal, si bien que ses ajutages m'adaptent à ceux des appareils 1 de préparation d'eau de consommation inférieur et supérieur.Les différents éléments d'appareil; de préparation d'eau de consommation sont, de ce fait, montés en série aussi bien pour ce qui concerne le courant de chauffage que pour ce qui concerne le courant d'eau de consommation. Les orifices de nettoyage 9 de tous ces éléments sont placés du même côté du système complet qui constitue l'appareil de préparation d'eau de consommation. La fis. 3 représente l'assemblage de plusieurs appareils de préparation d'eau de consommation identiques, conformes à la fig.1, en une combinaisen horizontale. Les ajustages des appareils de préparation d'eau de consommation,qui se correspondent entre eux,sont reliés les uns aux autres par des collecteurs 10, qui sont au nombre de quatre. ce qui fait que les différents élé- ments d'appareil. de préparation d'eau de consommation sont mon- tés ci parallèle aussi bien pour ce qui concerne l'eau de chauffa- ge que pour ce qui concerne l'eau de consommation. La fig. 4 représente l'assamblage d'appareils de préparation d'eau de consommation conformes à la fig. 1 en un systè me ci ferme de bles, qui constitue un appareil de préparation d'eau de consommation formé par des éléments empilés verticalement et Juxtaposés horizontalement, qui forment un appareil de prépara- tien d'eau de consommation. Les appareils 1 de préparation d'eau de consommation de chaque empilement vertical sont montés en sé- rie l'un à la suite de l'autre, tandis que les empilements vertieaux qui se trouvent au niveau des ajutages inférieurs et supé- rieurs, sont reliés en parallèle par des collecteurs 10. La figure 4 fait apparaître très clairement que l'on peut relier uniquement deux empilements verticaux, par example, à l'aide des col lecteurs 10 et que le troisième empilement vertical peut être prévu pour un circuit d'eau de consommation séparé, oi bien que l'on peut créer à l'aide d'un tel système d'appareil de préparation eau de consommation, deux zones de pression différentes ou deux niveaux de température différents.L'on peut bien entendu également utiliser à la place des raccords à brides,représentés à ti- tre d'exemple à la figre 4, sous la référence 11, des ajutages de deux appareils 1 de préparation d'eau de consommation superposés, également une jonction par soudage. Les ajutages 5 et 7 orientés en direction du bas forment avantageusement l'admission d'eau de consommation et l'admission d'eau de chauffage, respectivement, et les ajutages 6 et 8 orientés en direction du haut, torrent respectivement l'évacua- tion de l'eau de consommation et 1'évacuation de l'eau de chauffage. Comme le montre la figure 5, l'ajutage 5 pour l'eau de consonmation à travers lequel l'eau de consommation parvient dans réservoir intérieur a, comporte une tuyère d'admission dont l'ori- fiee de sortie se trouve au voisinage dc la chemise du réservoir intérieur et est dirigé dans la direction périphérique de la chemise du réservoir intérieur.L'eau de consommation qui entre est ainsi deviée dans la direction périphérique du réservoir intérieur, et lorsqu'on prélève de l'eau de consommation, la totalité du volume d'eau du réservoir intérieur 2 est entraînée on rotation, en sorte que l'eau de consommation traverse le réservoir intérieur 2 dans le sens longitudinal,. suivant un parcours recti- ligne, mais suit en outre un parcours hélicoïdal depuis l'ajutage 5 jusqu'à l'ajutage 6 et circule le long de la chemise du réservoir intérieur. L'on augmente ainsi sensiblement le transfert de chaleur entre l'eau de chauffage et l'eau de consommation. Comme le montre la figure 6, une chicane d'admission 13 qui dévie dans la direction périphérique de l'intervalle 4, l'eau de chauffage. qui entre dans cet intervalle + cylindrique annulaire, est montée en amont de l'ouverture de l'ajustage 7 pour l'eau de chauffage à travers lequel l'eau de chauffage entre dans l'intervalle 4, en sorte que la totalité du volume d'eau de l'in- tervalle 4 est entraînée en rotation et provoque une augmenta- tion supplémentaire de la transmission de chaleur de l'eau de chauffage à l'eau de consommation.La chicane d'admission 13 est de préférence montée de telle sorte quelle dévie l'eau de chaur- fagc qui entre, dans la direction périphérique opposée au cou- rant d'eau de consommation dévié par la tuyère d'admission 5. L'on peut renoncer à la mise en plaee de la chicane d'admission 16 si l'intervalle 4 cylindrique annulaire présente un faible dia notre intérieur, ce qui a pour effet de conférer à l'eau de chauffage une vitesse d'écoulement suffisamment élevée sans avoir recours à d'autres disposition.Par contre, il est recommandé de monter dans tous les cas la tuyére d'admission 12, car le réservoir intérieur 2 présente en règle générale un diamètre intérieur relativement important, ce qui fait que la vitesse d'écoulement de l'eau de consommation est lente dans le sens longitudinal du réservoir intérieur. C'est la raison pour laquelle la tuyère d'admission 12 est réalisée sous la forme d'une pièce tubulaire séparée, qui peut être ultérieurement insérée dans celui des ajutages 5 ou 6 pour l'eau de consommation qui sert dans ha- que cas d'admission de l'eau de consommation, et peut être maintenue dans l'ajutage, par exemple à l'aide d'un point de soudure; ce mode de réalisation de la tuyère d'admission 12 est représenté à la figure 5. Dans certains cas d'utilisation bien déterminés, comme, par exemple, dans le cas de consommation d'eau chaude dans l'industrié, la nécessité de disposer d'un système d'appareils de préparation d'eau de consomation contenant une réserve importan- te d'eau de consommation en vue du prélèvement intermittent d'eau de consommation, est beaucoup moins importante, tandis qu'un débit continu élevé présente une importantce décisive. Cette condition peut être remplie de façon particulièrement avantageuse à l'aide de l'appareil de préparation d'eau de consommation conforme à la présente invention, grâce au montage en série particulièrement simple, décrit plus haut. Alors qu'un seul élément d'appareil do préparation d'eau de consommation conforme à la pré sente invention, peut transmettre une quantité dé chaleur déterminée de l'eau de chauffage à l'eau de consommation, pour une température d'entrée de l'eau de chauffage et pour une températurc de sortie de l'eau de consommation, toutes deux usuelles, le montage en série avec d'autres éléments entraîne une augmentation de la puissance individuelle de tous les éléments montés on série, si bien que, ainsi qu'on a pu le déterminer, trois éléments montés en série donnent une puissance pratiquement aussi élevée que quatre éléments montés en parallèle, le montage en série ayant par conséquent pour effet d'économiser la nécessité d'un élément. REVENDICATIONS l)Appareil de préparation d'eau de consommation,dans lequel un réservoir intérieur essentiellement cylindrique et horizontal, rempli d'eau de consommation,est est entouré d'un réservoir extérieur essentiellement cylindrique,et dans lequel l'intervalle cylindri- que annulaire compris entre les deux réservoirs,est travers par de l'eau de chauffage,lequel appareil de préparation est caracté- risé en ce que l'appareil de préparation d'eau de eonsommation comporte à chacune de ses extrémités un ajutage radial pour l1eau de consommation, qui aboutit dans le réservoir intérieur,et un ajutage radial pour l'eau de chauffage,qui aboutit dans l'inter- valle cylindrique annulaire,et en ce que ces ajutages sont dispos sés dans un plan commun qui passe par axe longitudinal de l'ap- pareil de préparation d'eau de consommation, les deux ajutages qui se trouvent à l'une des extrémités dudit appareil étant diamétra- langent opposés aux deux ajutages qui se trouvent à 11 autre extré- mitc de l'appareil,tandis que les ajutages pour l'eau de chauffage sont montés sur la chemise du réservoir extérieur et que les ex trémités du réservoir intérieur avancent au-deld des extrémités du réservoir extérieur, et que, d'autre part,les aJutages pour de consommation sont montés sur la chemise du réservoir intérieur. 2) Appareil de préparation d'eau de consommation selon la Revendication 1, caractérisé en ce que celui des ajutages pour l'eau de consommation à travers lequel 1'eau de consommation entre dans le réservoir intérieur, comporte une tuyère d'admission dont l'orifice de sortie se trouve au voisinage de lb chemise du réservoir intérieur et est orienté dans le sens périphérique de ce dernier. 3) Appareil de préparation d'eau de consommation selon la Revendication 2, caractérisé en ce qu'une chicane d'admission qui dévie l'eau de chauffage dans la direction périphérique de l'intervalle cylindrique annulaire compris entre les deux rdser- voirs, de préférence dans la direction périphérique opposée à celle du courant d'eau de consommation dévié par la tuyère d'admission, est montée dans l'intervalle cylindrique annulaire, en amont de l'orifice de sortie de. celui des ajutages pour l'eau de chauffage à travers lequel l'eau de chauffage est introduite dans ledit intervalle. 4) Appareil de préparation d'eau de consommation selon la Revendication 1, caractérisé an ce que la chemise du réservoir extérieur est soudée à ses extrémités à la chemise du réservoir intérieur, et en ce que la chemise du réservoir intérieur est réa- lisée de façon à présenter une forme ondulée sur sa partie qui est recouverte de la chemise du réservoir extérieur.