Brevet FR2260070A1 — publié le 19750829

1'invention concerne un chauffe-eau instantané se composant d'un échangeur de chaleur à circulation dteau, d'une source de chaleur chauffant I'échangeur, d'un dispositif de sûreté à manque d'eau, d'un régulateur de débit d'eau constant ainsi que d'un sélecteur de température sur un by-pass pour un venturi du dispositif de sûreté à manque d'eau. Dans de tels appareils connus, il peut arriver que la pression d'eau d'alimentation soit trop faible ou que la résistance à l'écoulement de l'échanger de chaleur soit trop grande. Dans les deux cas, le débit à travers le dispositif de sûreté à manque d'eau est trop faible de sorte que la valve à gas alimentant le brûleur ne s 'ouvre pas suffisamment ou que l'élément chauffant n'est pas mis en circuit. En conséquence, l'eau débitée n'estpas assez chaude. En même temps, le débit d'eau est insuffisant. La présente invention a pour but d'assurer à l'utilisateur un débit suffisant en eau suffisamment chauffée. En outre, il faut garantir que même à une faible pression de l'eau d'alimentation du chauffe-eau, celui-ci fonctionne correctement à 11 ouverture du robinet. En plus, l'invention doit permettre que, à condition que le chauffe-eau réponde à ces exigences, l'utilisateur puisse, lorsque l'eau est chargée en calcaire, canaliser, par une simple manoeuvre, le débit deau circulant-par le sélecteur de température, dans l'échangeur de chaleur pour freiner -le dépôt de calcaire dans celu;-ci. Dans un cFauffe-eau instantané du genre précité, on atteint ces butes a l'aide d'un by-pass en aval du sélecteur de température, relié à l'échangeur de chaleur et dont on peut faire varier la section par la manoeuvre d'un organe de réglage. Cela présente l'avantage qu'en cas d'utilisation d'eau chargée en calcaire, la manoeuvre de l'organe de réglage - le cas échéant sa rotation de IRO0 - permet de faire passer le débit d'eau circulant à travers le by-pass, par l'échangeur de chaleur et de freiner ainsi sensiblement le dépôt de calcaire dans celui-ci. En outre, l'utilisateur a 11 avantage que lorsque l'eau est très fortement chargée en calcaire, il neut procéder au détartrage de l'échangeur de chaleur å des intervalles prolongés puisqu'il peut éliminer lreffet de la résistance a l'écoulement de l'échangeur par la déviation d'un débit supplémentaire d'eau. Du fait que le dépit minimum d'eau nasse toujours à travers le dispositif de sûreté au manque d'eau, il est garantit que la valve à gaz du brûleur soit complètement ouverte ou que. l'interrupteur manométrique commandant les éléments chauffants soit entièrement mis en circuit. Ainsi, le chauffe-eau travaille à charge nominale de sorte que la température de l'eau est si élevée qu'en combinaison avec le débit dévié, l'utilisateur dispose d'une eau suffisamment chaude ainsi que d'une quantité suffisante d'eau par unité de temps. La réalisation selon l'invention peut être appliquée sans difficulté me me sur des appareils en service parce qu'il ne faut qu'une seule conduite de branchement. D'autres caractéristiques de l'invention ainsi que des réalisations avantageuses résultent des revendications, de la description ci-après ainsi que des fig. 1 à 5 qui représentent des exemples de réalisation de l'invention. Les figures montrent: Fig. I une représentation schématique d'un chauffe-eau instan tané selon l'invention, Fig. 2 une coune schématique d'un corps de sélecteur de tempé rature, Fig. 3 une coupe transversale schématique de l'organe de ré glage, Fig. 4 une variante de l'organe de réglage suivant fig. 3, Fig. 5 la coupe d'une autre variante de l'organe de réglage. Dans les 5 figures, les mêmes chiffres désignent les mêmes détails. Le chauffe-eau instantané à gaz - il peut tout aussi bien s'agir d'un chauffe-eau électrique ou au mazout puisque, la-aussi, l'échangeur de chaleur soulève les mêmes problèmes comprend un brûleur 1 dont les gaz chauds chauffent un échangeur de chaleur 2 qui comporte les tubes d'eau 3. Le brûleur 1 est alimenté par le conduit à gaz 4 qui'est muni d'un siège de soupape 5.La soupape 6 est actionnée par un poussoir 8, contre l'action d'un ressort de rappel 7, le poussoir s'appuyant sur une cuvette 9 assise sur une membrane 10 d'un dispositifde sûreté à manque d'eau Il. Sur la cuvette 9 agit, contre l'action d'un ressort de rappel 12 et du ressort 7, la pression régnant dans une chambre 1, à laquelle s'oppose une contre-pression dans une chambre 14. La chambre 13 est précédée d'un régulateur de débit constant 15 qui comprend une soupape 16 et un siège de soupape 17. La soupape 16 est assise sur le siège 17 contre llac- tion d'un ressort 15. La soupape comporte un doigt 19 qui touche la cuvette 9.Le régulateur 15 est relié à une source d'eau 20. Depuis cette source, 1 f eau s'écoule dans la direction marquée par les flèches 21. ta chambre 13 est reliée par une conduite 22 au corps 25 du sélecteur de température 24, lequel corps renferme une soupape 26 qui, par l'intermédiaire d'une vis de réglage 27, est reliée à une poignée 28. La soupape 26 est adaptée à un siège 29 qui fait corps avec l'organe de réglage 30. Un orifice de sortie 31 de cet organe communique avec une conduite 73 qui débouche dans un conduite d'alimentation 34 de l'échangeur de chaleur 3.Dans la conduite 34 débouche uxtconduite 35 venant d'un venturi 36 qui est en communication avec la chambre 15. Au droit de la section la plus petite du venturi 36 débouche un tube calibré 37 qui, par l'intermédiaire d'un organe réducteur 38, communique avec la chambre 14. Les chambres 13 et 14 sont séparées par la membrane 10 serrée, de façon absolument étanche, sur son pourtour 39 dans le corps Il du dispositif de sûreté à manque d'eau-. Les tubes 3 de l'échangeur de chaleur 2 sont reliés par une conduite 40 à un robinet de prise d'eau 41. Dans la conduite 40 débouche un by-pass 42 relié à l'organe de réglage 30. De la fig. 2 ressort la construction détaillée du sélecteur de-température 24: Le corps 25 comporte un alésage 46 muni d'un filetage intérieur 47. A travers l'alésage 46 est introduit 11 organe de réglage 30 logé dans un chambrage 48 pratiqué dans le corps 25. Stor- gane est en-matiare plastique et présente un creux 49 qui, à travers l'orifice 31 et le by-pass 42, communique avec la conduite 40. La paroi du creux 49 présente une entaille 50 permettant, à l'aide d'un tournevis, introduit à travers l'alésage 46, de faire varier la position de l'organe 30. il est ainsi possible d'orienter l'orifice 71 aussi bien vers la conduite 42 que vers la conduite 33. A travers le siège de soupape 29 et l'alésage 46', la liaison directe avec la conduite 22 est toujours assurée. Be filetage de la vis de réglage 27 correspond au taraudage 47. L'étanchéité entre la vis de réglage 27 et le corps 25 est assurée par un joint annulaire 51. En tournant la poignée 28, on déplace la vis 27 axialement en direction du siège 29 de sorte que la section de passage 26,29 est modifiée. Le corps 25 peut en même temps constituer le corps Il du dispositif de sureté a'manque d'eau et le corps du venturi 36. Comme il résulte de la fig. 3, organe de réglage 30 est muni outre de l'orifice 31, de deux autres orifices 55 et 56 ais posés Perpendiculairement à l'orifice 31. il est ainsi possible de mettre, par le réglage appropriée de cet organe, la conduite 22, par l'intermédiaire du creux 49, en communication avec les conduites 42 et 33 de façon à obtenir des écoulements égaux, condition que les orifices 55 et 56 présentent la meme section. il est évidemment possible, d'autre part, de donner à ces orifices 55 et 5 > des sections différentes et d'obtenir ainsi des débits d'eau différents vers les conduites 42 et 373. Dans la variante suivant fig. 4, le corps 25 présente à sa face supérieure un orifice 60 où est logé l'axe 61 qui fait partie de l'organe de réglage 40. Cet axe peut être manoeuvré à l'aide d'une clé 62 de sorte que l'utilisateur peut faire varier le débit d'eau à travers la conduite 42 vers l'échangeur de chaleur. Une entaille G3 permet aussi d'appliquer un tournevis pour régler la position de l'organe de réglage. L'étanchéité est assurée par un joint annulaire 64. Dans l'exemple de réalisation suivant fi. 5, l'organe de réglage 30 est remplacé par deux valves 65 et . Le corps 25 est alors conçu de sorte à constituer un T, la traverse 67 du T formant les conduites 42 et 33, tandis que le pied est formé par l'alésage 5 du sélecteur de température. Dans la traverse 67 est prévu un siège de soupape 68 sous forme d'un épaulement, qui reçoit la soupape 70 munie de stabilisateurs 69. Cette soupape en matière nlastique s'appuie, par l'intermédiaire d'un ressort 83, sur un anneau élastique 71 logé dans une gorge 72 du corps 25. Un autre anneau élastique 77) sert do butée a la soupape 70.De l'autre cOté, la traverse 67 comnorte une butée 74 sur laquelle s'appuie la soupape 75 de la valve 65. En posi- tion de repos, la soupape, sous l'action d'un ressort de compression 75, est appliquée contre cette butée gaz Le ressort est assis sur un anneau élastique 78 logo dans une gorge 77 dans le corps 25. En eme temps, cet anneau sert de butée à l'élé- mcnt 7 muni d'un orifice central 80 qui reçoii le ressort 76. Cet élément comporte le siege de soupape 81 auquel est adaptée la soupape 75. Les sections des sièges 81 et 6 ainsi que des soupapes 75 et 70, de même que les ressorts 76 et 83 sont calculés de sorte que les deux valves 65 et 66 s'ouvrent ou se ferment aux mêmes pressions à l'intérieur de l'enceinte 82. On conçoit aussi que les deux soupapes, en se déplaçant vers leurs sièges, se ferment dans le même sens et s'ouvrent dans le même sens. Le chauffe-eau décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante: En service normal, c'est-à-dire lorsque la pression d'alimentation en eau à travers la conduite 20 est suffisante et que l'échangeur de chaleur 2 n'est pas bouché par des dépôts calcaires, l'organe 30 est mis dans la position montrée a la fig. 1. Lorsque l'organe de réglage est réalisé suivant la fig. 5, la pression dens la conduite d'alimentation 20 produit une pression elevée dans l'enceinte 82 de sorte que la valve 65 est fermée, la pression s'exerçant sur la soupape 75. Sous l'action de cette pression dans ltenceinte 82, la valve 65 s'ouvre, la soupape 70 étant soulevée contre l'action du ressort de rappel 83. En conséquence, la chambre 13 du dispositif de sûreté Il est parcourue par un débit constant par unité de temps, réglé par le régulateur 15, et s'écoulant dans la conduite 34, soit à travers le venturi 36, soit à travers la conduite 22, le sélecteur de température 24 et la conduite 33.Ce débit constant traverse les tubes 3 de l'échangeur de chaleur 2 où il est chauffé et arrive, à travers la conduite 40, au robinet 41. Il n'y a pas d'écoulement par la conduite 42. Au cas où la pression d'eau dans la conduite 20 diminuerait sensiblement, la conception de ce chauffe-eau a pour conséquence que, suivant fig. 1, le débit résultant de cette faible pression à travers le régulateur 15 n'est plus plus assez fort pour soulever la cuvette 9 de sorte que la valve à gaz 5,6 ne s'ouvre pas complètement. En conséquence, le débit alimentant le robinet 41 est trop faible et, le cas échéant, insuffisamment chauffé.Cela peut également se produire lorsque, par suite de la teneur en calcaire de l'eau, la section de passage des tubes 3 de l'échangeur 2 se trouve réduite par des dépits calcaires de sorte que la résistance a l'écoulement augmente sensiblement. Dans ce cas, l'organe de réglage 30 suivant fig. 1, 62 par l'utilisateur, est mis dans la position suivant fig. 2. Dans cette position, la résistance que l'échangeur de chaleur oppose a l'écoulement est éliminée de sorte qu'il y a un débit plus fort, mais qui traverse le dispositif de sureté 11.On obtient ainsi que, par réaction de ce dispositif, la valve 5,6 du brûleur 1 s'ouvre complètement de sorte que l'eu passant à travers les tubes 3 de l'échangeur de chaleur 2 est chauffée, l'appareil travaillant à charge nominale. Le débit dévié à travers la conduite 42 apporte de l'eau froide qui est mélangée à'l'eau chaude circulant dans la conduite 40. Ainsi, l'utilisateur dispose de nouveau d'un débit d'eau suffisant et chauffé suffisamment. Au cas où il devrait être possible de réaliser des réglages intermédiaires, on prévoit l'organe de réglage suivant fig. 3, permettant de faire passer le débit d'eau-, par l'action du sélecteur de température, aussi bien dans la conduite 33 que dans la conduite 42. il est ainsi possible de tenir compte de faibles variations du débit. Quant à l'exemple selon fig. 5, l'utilisateur n'a rien à faire puisque la canalisation des débits dépend uniquement des pressions d'eau. En fonction de la pression dans l'enceinte P.2 ou de la différence de pression dans l'enceinte 82 et dans la conduite 42 ou 33, les deux valves 65 et 66 s'ouvrent ou se ferment uniformément de sorte que la quantité d'eau dépariée par unité de temps dépend uniquement des pressions dans le système. La valve 66 est à cet effet conçue de sorte à rester fermée tant que la pression d'eau est inférieure à 0,5 bar, et à ne s'ouvrir qu'aux pressions supérieures. il est ainsi garantit qu'en cas d'une faible pression dans la conduite d'alimentation 20, la résistance à l'écoulement de l'appareil et spécialement celle de l'échangeur de chaleur 2 soit éliminée de sorte que le dispositif de sûreté à manque d'eau peut plus facilement ouvrir la valve à gaz puisque la perte dè charge dans les conduites en série est plus petite. En même temps, la valve 55 est conçue de sorte qu'elle reste ouverte jusqu'à une pression de 0,5 bar et quelle se ferme seulement ensuite. REVEflDI CAT IONS 1. Chauffe-eau instantané se composant d'un échangeur de chaleur a circulation d'eau, d'une source de chaleur chauffant l'échangeur, d'un dispositif de sureté a manque d'eau, d'un régulateur de débit d'eau constant ainsi que d'un sélecteur de température sur un by-pass pour un venturi du dispositif de sorte a manque d'eau, c a r a c t é r i s fait p a r l e f a i t que, en aval du sélecteur de température (24), un by-pass (42) dont on peutsfaire varier la section (81, 31, 55) par la manoeuvre d'un organe de réglage (30), est reliée l'échangeur de chaleur (2). 2. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de réglage (30) est conçu comme clef de robinet qui forme en même temps siège (29) de la soupape (26) du sélecteur de température. 3. Chauffe-eau selon la revendication 1 ou 2, caracterise par le fait que le réglage de l'organe (30) se fait a travers l'alésage (46) abritant la vis de réglage (27) du sélecteur de température. 4. Chauffe-eau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'organe de réglage (30) porte un axe (61) accessible de l'extérieur. 5. Chauffe-eau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'organe de réglage (30) présente une tuyauterie en forme de T (46, 42, 33). 6. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans les conduites (42, 33) en aval du siège (29) de la soupape du sélecteur de température, il est prévu, des deux côtes (34, 40) de l'échangeur de temp rature, une valve (65, 66) dans chaque conduite, qui ouvrent ou ferment ces conduites (42, 33) en fonction de la pression. 7. Chauffe-eau selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ces valves (65, 66) s'ouvrent ou se ferment dans le meme sens et sous la même pression. 8. Chauffe-eau selon la revendication 6 ou 7, caracterisé par le fait que les valves (65, 66) sont disposées dans un corps (25) du sélecteur de température (24). 9. Chauffe-eau selon la revendication 8, caracterise par le fait que les valves (65, 66) forment avec la conduite d'adduction (22) du sélecteur de température (24) un corps (25, 67) en forme de T. 10. Chauffe-eau selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la traverse (67) du T comporte un épaulement (68) auquel s'adapte une soupape (70) munie de stabilisateurs (69) et qui s'appuie, par l'intermédiaire d'un ressort (83) sur un anneau élastique (71) logé dans la traverse. 11. Chauffe-eau selon la revendication 9, caractérisé par le fait que dans l'autre branche (42) du T est logé un élément (79), moyennant un anneau élastique (78), auquel s'adapte une soupape (75) qui s'appuie, en position de repos, sous l'action d'un ressort de rappel (76) reposant également sur l'anneau élastique (78), contre une butée (74) 12. Chauffe-eau selon les revendications 1 à il dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le corps (25) du sélecteur de température (24) forme un ensemble avec le corps du dispositif de surete à manque d'eau (11) et le corps du venturi (36).