Brevet FR2294408A1 — publié le 19760709

T.a présente invention concerne des générateurs d'eau chaude susceptibles de fournir de liteau chaude pour divers usages. Il exis- te actuellement deux types principaux d'appareils de ce genre, à savoir : les générateurs dits "instantanés" d'une part, et les générateurs dits "à accumulation" d'autre part. Lorsqutils fonctionnent au gaz, les générateurs du premier type comportent en général un échangeur de chaleur constitué par un ou plusieurs tubes de circulation d'eau disposés dans une chambre de combustion pourvue à sa base d'un ou plusieurs brftleurs à gaz. Les générateurs de ce type ont l'avantage d'être peu encombrants et de. fonctionner seulement pendant les périodes de soutirage a eau chaude.Cependant ils présentent certains inconvénients, notamment le fait qu'ils nécessitent un système de régulation complexe pour le réglage de la température désirée pour l'eau chaude.Par ailleurs,l' eau soutirée à la sortie n'est pas immédiatement portée à la température voulue. Quant aux appareils à accumulation, ils consistent en général en un réservoir d'eau, chauffé par des rampes à gaz ou des résistances électriques, et qui comporte un thermostat maintenant l'eau à la température désirée par remise en fonctionnement des organes de chauffage au moment voulu.Les appareils de ce type peuvent donc fournir des débits relativement importants d'eau chaude.Mais ils ont pour inconvénient d'être particulièrement encombrants. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un nouvel appareil générateur d'eau chaude,conçu de façon à allier les avantages de ces deux types d'appareils sans comporter les inconvénients de ceux-ci. A cet effet, ce générateur comprend, en combinaison avec un serpentin échangeur de chaleur disposé audessus d'un brûleur de chaude fage au gaz, une réserve d'eau formée par un réservoir de forme annulaire dont l'espace intérieur forme la chambre de combustion contenant ce serpentin,l'extrémité supérieure de celui-ci débouchant dans le haut de ce -réservoir, cependant que son extrémité inférieure communique avec la conduite d'arrivée-d'eau froide et avec la partie inférieure du réservoir annulaire. Par ailleurs un thermostat, contrôlant la température de l'eau contenue dans le réservoir commande la mise en fonctionnement du brûleur au moment voulu pour maintenir l'eau à la température désirée. Ainsi cet appareil est susceptible de fournir instantanément une quantité d'eau chaude importante. De plus, il a l'avantage de ne pas comporter un système complexe de régulation du type de ceux existants sur les appareils actuels à chauffage dit "instantané". Cependant d'autres particularités et avantages du présent appareil apparaîtront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une première forme de ré alisation d'un appareil générateur d'eau chaude selon l'invention; La figure 2 est un schéma de montage et de fonctionnement d'un ap pareil selon l'invention correspondant à une seconde forme de réalisation de celui-ci. L'appareil représenté à la figure 1 comporte un serpentin 1 échangeur de chaleur constitué par un tube enroulé en spirale sous la forme générale d'un tronc de cône.Les spires de ce serpentin sont presque jointives. Celui-ci est disposé à l'intérieur d'une chambre de combustion formée par une virole 3,de forme tronconique,qui constitue la paroi interne d'un réservoir annulaire 4-entourant ce serpentin.A ce sujet il convient de noter que les spires de celui-ci sont disposées presque au contact de la virole 3 et que la conicité de cette der niere est identique à celle du tronc de cône formé par ce serpentin. A son extrémité supérieureicelui-ci débouche dans la partie haute du réservoir par l'intermédiaire d'un embout de sortie 5 traversant la virole 3.L'alimentation de l'ensemble en eau froide-est réalisée-par un système de Venturi 6.Ainsi ltextrémité inférieure 7 du serpentin communique à la fois avec la partie inférieure-du réservoir 4 et avec la conduite 8 d'alimentation en eau froide et 1' ensemble réservoir-serpentin est constamment sous pression. A sa partie supérieure,le réservoir 4 comporte un ajutage 9 de sortie d'eau chaude comportant une vanne 10 de soutirage,une soupape de sécurité 11 étant branchée sur cet ajutage pour évacuer l'eau de dilatation ou les surpressions. Le chauffage du présent appareil est assuré par un brûleur à gaz 12 à fonctionnement par tout ou rien sous centrale d'un thermostat de régulation 13 à faible différentiel dont l'organe sensible t4 plonge à l'intérieur du réservoir annulaire 4.Le présent appareil est donc pourvu d'un système de régulation très simple ana- logue à ceux prévus dans les générateurs dits "à accumulation". La forme tronconique du serpentin t et de l'enveloppe de ce lui-ci,ctest-à-dire la virole 3 constituant la paroi interne du réservoir annulaire 4,est particulièrement propice pour égaliser la vitesse de circulation des gaz chauds vers l'orifice d'évacuation 15 prévu à la partie supérieure du réservoir et à l'endroit de laquelle la température et le volume des gaz sont de valeur moindre qu'avant l'échange de chaleur. Un déflecteur 16 coiffe en partie le haut des ailettes 2 du serpentin t pour canaliser les gaz chauds autour de celles-ci et vers la virole tronconique 3 constituant la paroi interne du réservoir.Par ailleurs une chicane 17 est disposée au centre de l'extré- mité supérieure du serpentin pour ralentir la sortie des gaz chauds. Enfin,un calorifugeage (non représenté) enveloppe le réservoir 4. Le fonctionnement de cet appareil est le suivant t.- Mise en température sans soutirage d'eau chaude A la demande du thermostat qui a été préalableme réglé en fonction de la température désirée pour l'eau chaude,le brûleur 12 s'allume.Ceci assure une montée rapide en température de 1' eau contenue dans le serpentin 1 L'eau se trouvant dans celui-ci est ainsi mise naturellement en circulation par thermo-siphon avec brassage de l'eau de réserve contenue dans le réservoir 4,le Venturi 6 offrant une section ouverte. Il convient de noter que 'eau du réservoir se trouve ellemême chauffée directement à travers la virole 3 qui constitue à la fois la paroi interne de ce réservoir et 7'enveloppe du foyer du présent appareil Bien entendu, le thermostat 19 de régulation arrête le fonctionnement du brûleur lorsque l'eau contenue dans le réservoir a at- teint la température prévue 2.- Production d'eau chaude aoec soutirée il suffit d' ouvrir la vanne de puisage 10 pour obtenir de l'eau chaude à la température prévue.Cependant le soutirage d'eau chaude provoque une injection d'eau froide en provenance de la conduite d' alimentation 8 et ce, par l'intermédiaire du Venturi 6, en m8me temps qu'une reprise de l'eau chaude du réservoir par ce dernier.Il se produit donc une sortie d'eau mitigée à l'extrémité supérieure 5 du serpentin. Dans ces conditions,le thermostat 13 commande très rapidement la mise en fonctionnément du brûleur 12.Ceci assure donc un réchauffage instantané de l'eau par le serpentin en évitant tout abaissement de la température de l'eau soutirée à la sortie de l'appareil. Par la suite, le brûleur 12 continue à fonctionner pendant toute la durée du soutirage d'eau chaude et ce, sous le contrôle du thermostat 13. Comme on peut le constater,le présent appareil a l'avantage de pouvoir fournir de liteau chaude de façon réellement instantanée,et ce, contrairement à ce qui est le cas pour les appareils actuels à chauffage dit "instantané".En effet dans ceux-ci l'eau soutirée ne se trouve pas immédiatement portée à la température voulue. Par ailleurs,ainsi qu'il a déjà été indiqué, le présent appareil a également l'avantage de comporter un système de régulation très simple. De plus,la réserve d'eau chaude incorporée à cet appareil n'occasionne pas un-accroissement d'encombrement analogue à celui des appareils actuels 11 à accumulation". Cependant l'appareil selon l'invention n'est pas limité au seul exemple de réalisation décrit ci-dessus.Ainsi la fig.2 représente une variante de réalisation comportant un système d'allumage automatique du brûleur 12a de l'appareil correspondant.Dans cette variante,un dispositif 18 contrôleur de débit est branché sur la conduite 9a de sortie d'eau chaude et ce, en amont de la vanne de soutirage toua. Ce dispositif commande une électro-vanne 19 à trois voies qui remplace le Venturi 6 prévu dans la précédente forme de réalisation. En effet cette électro-vanne est située à l'endroit du raccordement entre la conduite d'alimentation 8a et l'extrémité 7a du serpentin la correspondant.Cependant elle est également en mesure d'assurer un raccordement avec une canalisation 20 partant de l'extrémité inférieure du réservoir 4a de l'appareil. L'enroulement de commande 21 de cette électro-vanne est bran ché dans un circuit électrique 22 comportant un contact 23 dont la fermeture est commandée par le dispositif 18 contraleur de débit. Le présent appareil eomporte un dispositif d'allumage du brt- leur 12a ,lequel est constitué par une veilleuse 23 et une électrode d'allumage 23a. Ce dispositif est associé à un système 24 de régula- tion de l'alimentation en gaz.Celui-ci est branché dans un circuit électrique 25 comportant un interriipteur de sécurité 26 commandé par un thermostat comandant l'ouverture de celui-ci lorsque la température de Liteau contenue dans le réservoir 4a dépasse une limite maximum déteiininee Cependant la fermeture du circuit 25 est également placée sous la dépendance de deux contacts 27 et 28 branchés en parallèle et dont r l'un est commandé par le thermostat normal de contrôle t3a de l'appareil et 7'autre parle dispositif 18 contra- leur de débit. A la mise en température de cet appareil sans soutirage d'eau chaude, il se produit comme précédemment une circulation naturelle d'eau par effet de thermo-siphon entre le serpentin la et la réserve 4a. Lors d'un soutirage d'eau chaude,cette circulation est interrompue et l'eau froide provenant de la conduite d'alimentation 8a est dirigée directement vers le serpentin, ce qui assure son réchauffage en priorité. Dans ce cas, le dispositif 18 contrôleur de débit court-circuite en quelque sortie le contact 27 du thermostat de régulation en provoquant l'allumage immédiat du brûleur 12a pour une régénération instantanée d'eau chaude. A l'arr8t du soutirage d'eau chaude, il se produit une remise en circulation naturelle entre le serpentin la et le réservoir 4a ainsi qu' une régulation thermostatique normale assurant le maintien de la température voulue à l'intérieur de ce réservoir. Mais encore une fois,l'appareil générateur sèlon l'invention peut faire l'objet de nombreuses autres. formes de réalisation. Du fait même de ses avantages, cet appareil est susceptible d'être em- ployé pour diverses applications. REVENDICATIONS 10 - Générateur d'eau chaude comportant un serpentin échangeur de chaleur disposé au-dessus d'une rampe de chauffage à gaz, et une réserve d'eau constituée par un réservoir de forme annu laire dont l'espace intérieur forme une chambre de combustion contenant ce serpentin, l'extrémité supérieure de celui-ci débouchant dans le haut de ce réservoir, cependant que la sortie d'eau chaude est également prévue à la partie supérieu re de ce dernier, ce génerateur étant caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du serpentin communique directement avec la canalisation d'arrivée d'eau froide par l'intermédi aire d'un dispositif susceptible d'assurer une alimentation directe du serpentin en eau froide lors du soutirage d'eau chaude, tout en permettant un recyclage d'une partie de l'eau du réservoir à travers le serpentin, notamment lorsqu'il n'y a pas soutirage d'eau chaude. 20 -Un générateur d'eau chaude selon la revendication 1, caracté risé en ce que le dispositif, par l'intermédiaire duquel l'extrémité inférieure du serpentin communique avec l'arrivée d'eau froide est un système de Venturi. 30 - Un générateur d'eau chaude selon la revendication 1, caracté risé en ce que le dispositif, par l'intermédiaire duquel l'extrémité inférieure du serpentin communique avec l'arrivée d'eau froide est une électro-vanne commandée-par un dispositif détecteur de débit, lequel est placé sur la conduite de sor tie, cette électro-vanne étant apte à assurer d'une part, l'a limentation du serpentin en eau froide lors du soutirage d'eau chaude, et d'autre part, le recyclage de l'eau du ré servoir à travers le serpentin quand il n'y a pas soutirage d'eau chaude. 40 - Générateur d'eau chaude selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif détecteur de débit commande également un système d'allumage automatique du brûleur, ce système comprenant une veilleuse et une électrode électrique d'allu mage. 50 - Générateur d'eau chaude selon l'une des revendications précé dentes, caractérisé en ce que la régulation de la température de l'eau chaude obtenue à la sortie, est assurée par un ther mostat dont l'élément sensible est immergé à l'intérieur du réservoir annulaire entourant la chambre de combustion.