Brevet FR2444896A1 — publié le 19800718

La présente invention a pour objet un système de réchauffage de liquide, du genre comportant un ballon de stockage pourvu d'un thermosiphon présentant une entrée de liquide froid dans le ballon et une sortie de liquide chaud. On eonnatt, en particulier dans le domaine de la production d'eau chaude domestique, des eireuits de chauffage dXun liquide dans lesquels une source de chaleur reliée à un échangeur placé sur le thermosiphon, réchauffe le liquide froid qui traverse l'échangeur avant d'etre introduit dans le ballon ou cumulus de stockage. Un robinet placé sur le thermosiphon, entre l'échangeur et le ballon de stockage, permet de retirer de l'eau chaude du ballon. Toutefois, le soutirage d'eau chaude présente une difficulté en ce sensqutà l'eau chaude provenant du ballon de stockage, vient se mélanger de l'eau froide ou insuffisamment réchauffée lors de son passage sur l'échangeur, et qui est aspirée en même temps que l'eau chaude. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient, er obturant le passage de liquide froid vers l'échangeur lorsqu'on extrait du liquide réchauffé du ballon. A cet effet, conformément à l'invention, le circuit du thermosiphon comprend un injecteur disposé sur l'entrée de liquide froid dans le ballon et communiquant d'autre part avec l'échangeur relié à la sortie de liquide chaud, et cet injecteur est réalisé de façon à obturer automatiquement le passage du liquide froid vers l'échangeur et la sortie de liquide chaud, lorsqu'on retire du liquide chaud du ballon. Un tel injecteur peut trouver de multiples applications, en particulier dans une installation de production d'eau chaude domestique au moyen d'une source de chaleur constituée par un capteur solaire. Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'injecteur comporte une canalisation d'entrée de liquide froid débouchant dans un venturi qui communique avec le ballon de stockage, ainsi qu'un clapet disposé au-dessous de la canalisation d'entrée et du venturi et ouvert en position de repos, des moyens étant prévus pour placer le clapet en position de fermeture par l'effet d'aspiration provoqué dans le venturi lorsqu'on extrait du liquide chaud du ballon. Ainsi, lorsque l'utilisateur désire retirer du liquide chaud du ballon,de liquide froid entre dans l'injecteur et traverse le venturi en direction du ballon de stockage. Le circuit du thermosiphon étant sous pression constante, le passage de liquide dans le venturi provoque une dépression dans celui-ci, qui à son tour en train un effet d'aspiration du clapet'dans sa position de fermeture, à l'encontre de la sollicitation d' un organe de rappel. Dans ces conditions, le passage entre l'injecteur et ltéehangeur est automatiquement obturé tant que l'utilisateur soutire du liquide chaud du ballon. Ainsi on évite que du liquide froid ne vienne se mélanger au liquide chaud à travers l'échangeur tandis qu'on extrait du liquide chaud du ballon. D'autres particularités et avantages de l'invention appa ratront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donnée à titre d'exemple non limitatif, on a représenté une forme de réalisation du système de chauffage de liquide selon l'invention, ainsi que de l'injecteur également visé par ltinvention. - La figure 1 est un schéma d'un système de chauffage de liquide agencé selon l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe axiale à échelle agrandie d'un injecteur faisant partie du système de chauffage schématisé à la figure 1. L'installation de chauffage de liquide représentée schématiquement à la figure 1, peut être un système de production d'eau chaude domestique à partir d'une source de chaleur 1 constituée par un capteur solaire plan. Celui-ci peut être placé sur une terrasse, ou incorporé à la toiture d'une maison d'habitation, et il communique par des canalisations 2, 3 avec un échangeur 4 placé sur un thermosiphon 5 lui-même disposé sous un ballon de stockage 6 ou cumulus, prévu pour stocker l'eau réchauffée dans l'échangeur 4. Les canalisations 2, 3, traversent l'échangeur 4 ainsi qu'un boîtier 7 interposé entre l'échangeur 4 et le capteur i, l'eau réchauffée par le rayonnement solaire circulant en circuit fermé par les canalisation 2, 3 entre le capteur 1 et ltéehangeur 4, dans le sens indiqué par les flèches. Par ailleurs, le thermosiphon 5 comporte une branche 5a dans laquelle est prévue une entrée d'eau froide suivant la flèche F, cette branche 5a communiquant dune part directement avec la base du ballon 6 en 8, et débouchant dans le ballon 6 en un second point 9 après avoir traversé l'échangeur thermique 4. Un robinet 11 de soutirage d'eau chaude du ballon 6, est interposé entre l'échangeur 4 et la sortie 9 du ballon, l'extraction d'eau chaude étant symbolisée par la flèche C. Suivant l'invention, un injecteur 12 est placé dans le circuit du thermosiphon 5, et plus précisément sur la branche 5a de celui-ci, entre l'entrée 8 d'eau froide dans le ballon 6, et l'échangeur 4. Cet injecteur 12 est réalisé de façon à obturer automatiquement le passage du liquide froid F vers l'échangeur 4 et le robinet 11 de sortie du liquide chaud C, lorsqu'on retire du liquide chaud du ballon 6 par le robinet 11. Dans l'exemple de réalisation représentée, injecteur 12 comporte (figure 2) une canalisation d'entrée 13 de liquide froid, présentant une extrémité coudée à angle droit 14 et qui se rétrécit jusqu'à son orifice de sortie 15, lequel débouche à l'intérieur d'une tuyère venturi 16 dont le divergent 17 communique avec lori- fice d'entrée 8 du ballon 6. L'injecteur 12 comporte un corps tubulaire 18 traversé par la canalisation d'entrée 13, et à l'intérieur duquel est fixé le venturi 16.Du c8té du ballon 6, la liaison entre le corps tubulaire 18 et le ballon est assurée par un raccord 19 pourvu d'un écrou 21. l'extrémité inférieure du corps 18 contient une douille cylindrique 22 équipée d'un écrou 23. La douille 23 dépasse à l'extérieur du corps 18, et sa partie en saillie est engagée dans un raccord inférieur 24 de liaison avec la branche du thermosiphon, en direction de l'échangeur 4. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, l'injecteur 12 est muni d'un clapet 25 disposé au-dessous de la canalisation d'entrée 13 et du venturi 16, c'est-à-dire dans le raccord inférieur 24. Le clapet 25 est ouvert en position de repos, comme représenté à la figure 2, et des moyens sont prévus pour le placer en position de fermeture lorsque l'utilisateur soutire de l'eau chaude du ballon 6 par le robinet 11. Dans ltexemple décrit, ces moyens consistent en un organe élastique 26 constitué par un ressort solidarisé,d'une part avec le clapet 25 par interposition d'une rondelle 27, et d'autre part avec l'extrémité inférieure- de la douille 22 par l'intermédiaire d'une rondelle 28 soudée à celle-ci. Le clapet 25 est formé d'un corps ovoïde 29 prolongé à sa partie supérieure par des pattes 31 de liaison avec la rondelle 27, les pattes 31 étant soudées à cette rondelle à leurs extrémités supérieures incurvées. Corrélativement, le raccord tubulaire 24 présente, légèrement au-dessus du corps ovolde 29, un étranglement annulaire 32. Le fonctionnement du système de chauffage de liquide et 'de l'injecteur 12 prévu par l'invention pour équiper cette installation, est le suivant. Lorsque l'utilisateur ouvre le robinet 11 d'eau chaude, celle-ci s'écoule à l'extérieur du thermosiphon 5 (flèche C). De ce fait, de l'eau froide est aspirée à l'intérieur du ballon 6 par l'orifice d'entrée 8, le venturi 16 et la canalisation d'entrée 13. Cette circulation d'eau froide est schématisée par les flèches portées sur la figure 2. L'entrée d'eau froide sous pression dans le ballon 6 crée une dépression au-dessous du venturi 16. Cette dépression aspire le clapet 25 vers le haut suivant la flèche portée sur la figure 2, contre la force de rappel élastique du ressort 26. Cette force de rappel étant convenablement réglée en tenant compte de la force d'aspiration entraînée par la dépression créée dans le venturi 16, le corps ovoïde 29 vient s'appliquer contre l'étranglement 32, et le passage annulaire 33 qui était libre entre le clapet 25 et la paroi du raccord 24, se trouve automatiquement obturé. Dans ces conditions, l'eau froide ne peut s'écouler vers le bas dans l'éehangeur thermique 4, et est introduite en totalité dans le ballon de stockage 6, où elle remplace l'eau chaud de qui sort par le robinet 11. L'utilisateur est donc assuré, grâce à l'injecteur 12 prévu par l'invention, de n'extraire effectivement que de l'eau chaude du circuit du thermosiphon. Lorsque le robinet d'eau chaude i1 est fermé, aucune dépression ne s'exerce au-dessous~du venturi 16, ni par conséquent d'effet d'aspiration sur le clapet 25, qui reste ouvert sous la sollicitation élastique du ressort 26. L'eau froide peut donc s'écouler vers le bas à partir de l'orifice de sortie 15 de la canalisation 13, traverser le passage annulaire 33 puis entrer dans l'échangeur où elle est réchauffée par le circuit fermé d'eau chaude des canalisations 2, 3. L'eau chaude réchauffée dans ltéehan- geur 4 monte ensuite par convection à l'intérieur du ballon de stockage 6. Le sens de circulation de l'eau lorsque le robinet d'eau chaude 11 est fermé, est indiqué par les flèches portées sur le thermosiphon 5 (figure 1). Il convient de noter que le boîtier 7 comprend, de - façon connue en soi, les éléments suivants non représentés: une pompe de eireulation réglable, un vase d'expansion, une soupape de sécurité, un thermostat différentiel et un contacteur disjoncteur. L'invention n' est pas limitée au mode de réalisation décrit et peut comporter des variantes d'exécution. Ainsi on pourrait réaliser le clapet 25 sous toute autre forme équivalente, ce clapet devant se fermer automatiquement dans tous les cas, dès que l'utilisateur extrait du liquide chaud du cumulus 6. REVENDICATIONS 1 - Système de chauffage de liquide comportant un ballon de stockage pourvu d'un thermosiphon présentant une entrée de liquide froid dans le ballon et une sortie de liquide chaud, notamment pour la production d'eau chaude domestique au moyen d'un capteur solaire relié à un échangeur placé sur le thermosiphqn, caractérisé en ce que le circuit du thermosiphon comprend un injecteur disposé sur l'entrée de liquide froid dans le ballon et communiquant d'autre part avec l'échangeur relié à la sortie de liquide chaud, et en ce que cet injecteur est réalisé de façon à obturer automatiquement le passage du liquide froid vers l'échangeur et la sortie de liquide chaud, lorsqu'on retire du liquide chaud du ballon. 2 - Système de chauffage selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'injecteur comporte une canalisation d'entrée de liquide froid débouchant. dans un venturi qui communique avec le ballon de stockage, ainsi qu'un clapet disposé au-dessous de la canalisation d'entrée et du venturi et ouvert en position de repos, des moyens étant prévus pour placer le clapet en position de fermeture par l'effet d'aspiration provoqué dans le venturi lorsqu'on extrait du liquide chaud du ballon. 3 - Système de chauffage selon la reyendication 2, caractérisé en ce que le clapet de l'injecteur est fixé à un organe élastique de rappel dudit clapet en position ouverte, cet organe élastique étant solidarisé avec un raccord tubulaire qui présente un étranglement annulaire sur lequel vient s'appliquer le clapet contre la force de rappel de l'organe élastique, par l'effet d'aspiration dans le venturi lorsqu'on extrait du liquide chaud du ballon. 4 - Système de chauffage selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la canalisation d'entrée de l'injec- teur comporte une extrémité rétrécie engagée dans le venturi. 5 - Injecteur de liquide, destiné a être placé sur un thermosiphon associé à un ballon de stockage de liquide chaud dans un système de chauffage de liquide selon l'une des revendica tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une canalisation d'entrée de liquide froid débouchant dans un venturi qui communique avec le ballon, et un clapet disposé sous la canalisation d'entrée, coopérant avec un organe de rappel élastique dudit clapet dans sa position ouverte, ce clapet pouvant obturer automatiquement le passage entre I'injecteur- et un échangeur monté sur le thermosiphon, sous l'effet d'aspiration crée dans le venturi lorsqu'on extrait du liquide chaud du ballon de stockage.