Brevet FR2199473A1 — publié le 19740412

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour amortir lesbruiS engendrés dans des appareils de chauffage de liquide, et notamment dans les appareils fonctionnant suivant le principe de la vaporisation sous vide, ces bruits étant engendrés par une vaporisation très intense au niveau des surfaces de chauffe. Les appareils de chauffage de liquide fonctionnant suivant le principe de la vaporisation sous vide sont par exemple décrits dans le brevet allemand NTO 1 270 258. Ces dispositifs comprennent un récipient partiellement sous vide, et rempli d'un liquide de chauffage susceptible d'être vaporisé. Ce récipient , dénommé récipient à vide, est chauffé à l'aide d'une source de chaleur et il contient un ou plusieurs échangeurs de chaleur pour le réchauffage d'un ou plusieurs liquides, qui sont chauffés à leur tour par la vapeur du liquide de chauffage vaporisé. Ces appareils servent notamment comme préparateurs d'eau chaude. Dans ce cas, ils comportent en général deux échangeurs de chaleur, l'un servant au chauffage de l'eau d'une installation de chauffage par circulation d'eau, et l'autre comme réservoir d'eau chaude de consommation. Le liquide de chauffage utilisé peut également être par exemple de 1 'eau. De tels appareils de chaufage de liquide présentent l'inconvénient d'avoir un fonctionnement très bruyant, notamment chaque fois que l'on branche la source de chaleur. Ce bruit est engendré par la vaporisation très intense produite sur les surfaces de chauffe dans le récipient à vide dans lequel règne une pression d'environ 18 torr. La vaporisation dans de tels appareils est particulièrement intense en période de démarrage de chauffage, car le liquide de chauffage, qui est en général de l'eau, commence à bouillir à une température légèrement supérieure à la température ambiante du fait de la faible pression qui règne dans le réservoir. Comme,dans le réservoir à vide, il n'y a pas de pression atmosphérique qui peut agir contre la vaporisation, il se forme des bulles dé vapeur très grandes, se développant presque à la manière d'une explosion au niveau des surfaces de chauffe, lorsquton fait démarrerle chauffage.Le bruit très intense est principalement engendré par le liquide qui retombe sur les surfaces de chauffage, après la formation de bulles de vapeur. A mesure que le chauffage augmente, c'est à dire à mesure que le liquide se vaporise dans le récipient à vide et que la pression monte, le bruit diminue très fortement. On pourrait réduire le bruit, notamment en période de démarrage de chauffage, en laissant régner une pression plus forte dans le récipient à vide. Toutefcis, cela présenterait un inconvénient, car les propriétés de transfert calorifique sont moins bonnes pour un vide moins poussé. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des appareils de ce genre connu en amortissant notamment les bruits, sans pour cela diminuer le rendement de la chaudière, A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on amortit le bruit en agissant contre la formation de bulles de vapeur dans le liquide de chauffage. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention se caractérise en ce que le récipient à vide contient des moyens de retenue agissant contre la formation de bulles de vapeur. Comme moyen de retenue, on peut par exemple utiliser un matériau granule#ux. Ce matériau peut avoir une granulométrie grossière. Toutefois, on améliore les résultats si l'on utilise comme moyen de retenue un matériau de granulométrie inférieure à 5 mm, de préférence comprise entre 1,5 et 5 mm, et notamment entre 1,5 et 2 mm. Comme matériaux granuleux, on peut notamment utiliser du sable, des grains de verre, des billes métalliques, ou des copeaux métalliques, des billes en céramique, des billes en matière synthétique et toutes sortes de produits de garniture plus lourds que le liquide et resistant aux températures de fonctionnement, ou des matières synthétiques tels que le polytétrafluoroéthylène. Il est particulièrement avantageux d'utiliser du sable de quartz ayant la granulométrie indiquée ci-dessus. En utilisant les moyens de retenue selon l'invention, on obtient un amortissement de bruits, allant bien au-delà de ce que l'on pouvait attendre, comme le montrent les mesures consignées dans le tableau ci-après. Ces mesures ont été faites pour des granulométries différentes, toutes les autres conditions étant par ailleurs identiques. Moyens de retenue Niveau de bruits 70 80 dB Sable, granulométrie > 1Q mm environ 50 dB Sable, granulométrie 5... 10 mm " 46 dB Sable, granulométrie 1,5.. 2 mm D'une façon générale, l'amortissement du bruit augmente en fonction de la diminution de la granulométrie. Toutefois, on aboutit à une limite inférieure de la granulométrie, car, pour des grains de trop petites dimensions, le liquide de chauffage qui se condense ne parvient que difficilement à de nouveaux contacts de la surface de chauffe. De façon avantageuse, on introduit dans le récipient à vide une garniture constituée par du sable ayant la granulométrie indiquée ci-dessus, en recouvrant toutefois ce sable par une nappe de sable de granulométrie plus grossière ou par un tamis. De cette façon, on amortit le mouvement relatif des grains et on réduit le frottement sur la paroi et entre les grains. La hauteur de remplissage du moyen de retenue, granuleux, arrive de préférence jusqu'au moins å la hauteur du niveau de liquide dans le récipient à vide. Il est préférable d'avoir une hauteur supérieure au niveau de liquide. Suivant un autre mode de réalisation préférentiel, on utilise comme moyen de retenue un corps compact mais poreux qui remplit le récipient à vide au moins jusqutau voisinage de la hauteur du niveau de liquide et de préférence jusqu'au dessus de ce niveau de liquide. Comme corps compacts et poreux, on peut notamment utiliser des corps en céramique frittée, des corps métalliques frittés, des corps moulés en pierre naturelle poreuse telle que du tuf, des produits frittés en matière synthétique résistant au liquide pour les températures de fonctionnement comme par exemple du polytétrafluoroéthylène, des mousses synthétiques résistant au liquide pour les températures de fonctionnement, des produits moulés en fibres de verre qui sont collées par un liant résistant aux températures de fonctionnement. Pour la fabrication du dispositif selon l'invention, on peut introduire un corps compact et poreux, tel qu'un corps moulé, préfabriqué, dans le récipient à vide. On peut également introduire des matériaux bruts et les fritter, les coller ou les faire expanser in situ. Ce dernier procédé de fabrication présente l'davantage d'aboutir à à un corps ayant les dimensions voulues, ne nécessitant plus aucun usinage. Comparés à d'autres moyens de retenue, de petites dimensions, de tels corps compacts présentent l'avantage de rester en place, même en cours de transport du récipient à vide. De cette façon, on peut réaliser complètement le dispositif en usine et le transporter sans nécessiter de mesure particulière. La présente invention est décrite plus en détails à l'aide de deux modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un appareil combiné, pour l'eau de chauffage et liteau chaude de consommation, avec un premier mode de réalisation d'un dispositif pour amortir le bruit dans le récipient à vide. - la figure 2 représente la partie inférieure d'un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, pour amortir le bruit dans le récipient à vide. L'appareil représenté à la figure li comporte un récipient à vide 1, extérieur, complètement fermé, dont le fond 2 est bombé vers l'intérieur en forme de cloche. Dans ce récipient à vide 1 est prévu un réservoir d'eau chaude 5 constituant un premier échangeur de chaleur pour fournir de l'eau chaude de consommation 6. Deux tubes 7 & 8, qui traversent un passage étanche, servent à l'introduction de l'eau fraîche et à l'évacuation de l'eau chaude. Dans le récipient à vide 1, est également prévu un second échangeur de chaleur sous la forme d'un serpentin 9 qui est destiné à l'eau de chauffage. Dans le récipient à vide 1, règne un vide d'environ 18 torr et la partie inférieure est remplie d'eau 4. Dans le fond en forme de cloche 2, se trouve une source de chaleur 10 formant une couronne de flammes 11. Les gaz de chauffage peuvent sortir par un conduit 12 qui est raccordé à une cheminée. A la surface de l'eau, ou directement en dessous de celle-ci est prévue une tôle percée 13, servant d'organe de retenue. Lorsqu'on met en oeuvre la source de chaleur 10, les flammes 11 forment presque instantanément de la vapeur sur les surfaces de chauffage du fond 2, car, comme il règne un certain vide dans le récipient 1, le point d'ébullition de l'eau est très bas. La formation de bulles de vapeur de grandes dimensions entraîne le mouvement de l'eau. Toutefois, la tôle perforée 13 évite un mouvement rapide de l'eau, car liteau doit d'abord traverser les orifices de la tôle 13. De cette façon, il se forme, pendant un court instant, une augmentation de pression dans l'eau 4 qui agit contre la formation de grosses bulles de vapeur et amortit ainsi le bruit. La dimension et le nombre des orifices ou des perçages de la tôle 13 doivent être déterminés en fonction de la puissance calorifique, de façon à avoir dans chaque cas une pression suffisante pour aboutir à l'amortissement de bruit recherché. La figure 2 représente schématiquement et à échelle agrandie la partie inférieure d'un appareil pour le chauffage de l'eau. A la place d'une tôle perforée, est prévu , dans ce mode de réalisation, un matériau en grain i4, dans la partie inférieure du récipient 1 contenant l'eau 4. On peut par exemple, utiliser les matériaux indiqués ci-dessus. Ce matériau granuleux 14 évite comme la tôle perforée 13. que l'eau soit évacuée rapidement lors de la formation des bulles de vapeur. Il se produit de ce fait des surpressions locales dans l'eau et ces surpressions évitent la formation de grosses bulles de vapeur et les bruits ainsi engendrés On peut prévoir diverses variantes du dispositif selon l'invention.C'est ainsi que l'on peut utiliser plusieurs tôles perforées 13 ou prévoir des tôles différentes plongées dans l'eau 4. En outre, on peut utiliser un produit granuleux 14 et prévoir par-dessus celui-ci une tôle perforée 13. On peut également prévoir le produit granuleux sous forme de couches comprises entre deux tôles perforées ou de tamis plongés dans le bain d'eau. On peut également combiner de telles tôles perforées avec des tissus perméables ou tout autre garniture poreuse. On peut enfin prévoir une tôle conique ou bombée plongée dans l'eau 4, et qui ne comporte des orifices pour l'eau et la vapeur que dans sa partie supérieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, P E V E N D T C A T I O N S 10/ Procédé pour amortir les bruits engendrés dans les appareils de chauffage de liquide fonctionnant par vaporisation sous vide, et dont les bruits sont engendres par une vaporisation intense sur les surfaces de chauffage, procédé caractérisé en ce qu'on amortit le bruit en agissant contre la formation de bulles de vapeur dans le liquide de chauffage (4). 20/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que le récipient à vide (l) contenant le liquide de chauffage (4) comporte des moyens de retenue (13,14) agissant contre la formation de bulles de vapeur. 30/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le volume du récipient à vide (1)., occupé par le liquide de chauffage (4) , est rempli partiellement d'un matériau granuleux (14). 40/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le produit granuleux présente une granulométrie comprise entre 1,5 et 5 mm et notamment 1,5 et 2mm. 50/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le produit granuleux est du sable et notamment du sable de silice. 60/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le remplissage de sable est recouvert dans la partie supérieure par une couche de sable de granulométrie plus grossière ou un tamis. 70/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le récipient à vide (l) est rempli au moins au voisinage ou au-delà de la surface supérieure de liquide de chauffage (4), par un matériau granuleux (14) (figure 2) ou un corps poreux compact. 80/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une tôle perforée (13) plongée dans le liquide de chauffage (4). 90/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il contient dans le liquide de chauffage (4) au moins une tôle bombée ou conique, perforée, et qui ne présente des perforations que dans sa partie supérieure, pour permettre la sortie du liquide et de la vapeur.