Brevet FR2525318A1 — publié le 19831021

VANNS~THERMOSTATIQUE DE~COMMANDE~~E~CIRCULATION D'EAU POUR CHAUDIERE DE CHAUFFAGE A EAU CHAUDE D'EAU POUR CHAUDIERE DE CHAUFFAGE A EAU CHAUDE L'invention concerne une vanne thermostatique de commande de circulation d'eau pour chaudière de chauffage comprenant un foyer destiné à chauffer un réservoir d'eau qui est muni d'un conduit de départ d'eau chaude vers des échangeurs de chaleur extérieurs et d'un conduit de retour d'eau refroidi de ces derniers vers ledit réservoir. Les chaudières de chauffage à liquide caloporteur comportent traditionnellement un foyer destiné à chauffer 'e liquide, généralement de l'eau, contenu dans un réservoir qui se présente sous forme par exemple d'une enveloppe ent;- rant ledit foyer. Le réservoir est relié à des échangeurs de chaleur extérieurs tels que des radiateurs ou des tubes no tés, par exemple pour un chauffage au sol et l'eau circule dudit réservoir auxdits échangeurs au moyen d'un conduit de départ d'eau chaude. d'un conduit de retour d'eau refroidi et d'un circulateur. L'un des problèmes posé par ce tvpe de chaudière à eau chaude concerne les effets néfastes provoqués par la condensation qui se forme à l'intérieur du foyer. Pour un chauf fage au fuel, en plus des risques d'oxydation qu'entraîne une telle condensation, il est connu que le mélange d'eau condense avec du fuel dilue forme de l'acide sulfurique particuliérement corrosif. La condensation observée dan s les foyers provient du fait que la température de l'eau qui circule dans le ré sèr voir. au démarrage de la chaudière,est basse. Il est connu de manière tradionnelle d'équiper les chaudières d'un aquastat qui permet de régler la température de l'eau de la chaudière. Il est également connu d'obtenir une régulation par vanne mélanqeuse, manuelle ou automatique. Dans ce cas l'aquastat ne sert généralement qu'à jouer un rôle de sécurité en cas de surchauffe. Toutefois, en combinant un aquåstat t une va n ne mélangeuse il est possible, d'une part, de régler la température chaudière à une valeur constante en affichant sur l'aquastat une température supérieure au point critique, appelé point de rosée, et, d'autre part de régler la température de départ de la chaudière vers les échangeurs au moyen de la vanne. Si un tel dispositif permet d'éviter les trop basses températures de l'eau en fonctionnement régulier, il ne permet pas des arrêts trop fréquents de 1' instal- lation, car à chaque redémarrage de la chaudière pour une position donnée de la vanne mélangeuse, il y aura condensation jusqu'à ce que la température de l'eau en retour soit suffisante. L'invention a notamment pour but d'éviter les risques de condensation aussi bien au démarrage de la chaudière, qu'en fonctionnement à basse température. Pour atteindre ce but l'invention propose une vanne remarquable en ce qu'elle comporte un corps à plusieurs voies, qui est aménagé entre le réservoir et les conduits de départ et de retour et dont l'élément thermostatique est disposé dans un tube de recyclage en communication par au moins deux passages avec le réservoir, pour commander progressivement, en fonction de la température de l'eau, la position d'un obturateur de manière telle, qu'en dessous d'une température donnée, les conduits de retour et de départ communiquent directement entre eux en court circuit du réservoir, une circulation d'eau séparée s'établissant alors en thermosiphon entre le tube de recyclage et une partie du réservoir tandis qu'une élévation de la température dans le tube de recyclage au dessus de la température donnée, entraîne un déplacement de l'obturateur jusqu'à ce que les conduits de retour et de départ ne communiquent entre eux que par l'intermédiaire dudit tube de recyclage et ledit réservoir. De cette façon il est clair qu'en dessous d'une température donné, une faible quantité d'eau seulement est chauffée, par isolation de l'eau qui circule dans l'installation comprenant les échangeurs extérieurs et celle du réservoir, de telle sorte que l'eau du réservoir monte très vite en température. Avantageusement la vanne présente un corps muni d'une voie (DC) de départ chaudière qui donne accès au réservoir, une voie (DE) de départ vers les échangeurs qui donne accès sur le conduit de départ,une voie (RE) de retour des échangeurs qui donne accès sur le conduit de retour et une voie (ER) d'entrée du tube de recyclage, de telle sorte qu'en des sous de la température donnée, l'obturateur ferme les communications entre les voies (DC) et (DE) et respectivement les voies (RE) et (ER) mais ouvre la communication entre les voies (DE) et (RE) tandis qu'au fur et à mesure de l'élévation de la température dans le tube de recyclage, 1 'obturateur commandé par l'élément thermostatique ouvre progressivement les communications entre les voies (DC) et (DE) et respectivement (RE) et (ER) tout en fermant progressivement la communication entre les voies (DE) et (RE). Selon un mode de réalisation préféré l'obturateur comporte deux surfaces d'obturation formant deux clapets dont l'un est destiné à fermer ou ouvrir la communication entre les voies (DC) et (DE) en coop- rant avec un siège disposé entre lesdites voies tandis que l'autre est destiné à fermer ou ouvrir la communication entre les voies (RE) et (ER) en coopérant avec un siège aménagé dans la voie (ER) et simultanément à ouvrir ou fermer la communication entre les voies (DE) et (RE) en coopérant avec un siège disposé entre lesdites voies, l'élément thermostatique sollicitant l'oO- turateur à l'ouverture simultanée et progressive des communications (DC)-(DE) et (RE)-(ER) et à la fermeture de la communication (DE)-(RE), à l'encontre d'un moyen élastique de rappel, Avantageusement un tube de dérivation de réchauffage est aménagé entre le réservoir et le conduit retour préférence le tube de recyclage de forte section est branché verticalement sur le réservoir d'eau, l'une de ses extrémités débouchant par un orifice dans la partie basse du réservoir et son autre extrémité débouchant dans le corps de la vanne qui est muni en dessous de la voie (ER) d'une voie (DR) départ recyclage en permanence ouverte sur le réservoir de manière à former le circuit d'eau en thermosiphon entre ladite voir (DR) et ledit orifice, formant orifice de retour. Selon une autre particularité, un élément séparateur partiel est avantageusement aménagé dans la zone du réservoir où la vanne est installée, entre la partie supérieure dudit réservoir, munie de la voie (DC) et l'autre partie de celui-ci sur laquelle le tube de recyclage est branché. Dans ce cas, pour une chaudière dont le réservoir est formé par une enveloppe qui entoure le foyer, l'élément séparateur est constitué par un joint disposé entre les deux parois formant l'enveloppe et sur une partie seulement de la circonférence de ladite enveloppe. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se repère aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 montre schématiquement en coupe une vanne selon l'invention en position hors service ou aux premiers instants de la mise en route de la chaudière. La figure 2 montre la vanne de la figure 2 au bout de quelques instants dé fonctionnement. La figure 3 montre la vanne dans une position dans laquelle l'élément thermostatique est dilaté au maximum. Les figures montrent schématiquement un réservoir d'eau 1, destiné à être chauffé par un foyer non représenté. Ce reservoir est par exemple formé par une enveloppe cylindrique qui entoure le foyer en constitu t ainsi une chemise d'eau. Te corps de vanne 2 est monté sur le réservoir 2. Ce corps est muni de plusieurs voies à savoir : une voie de départ chaudière (DC) qui donne accès dans la partie haute du réservoir, une voie de départ échangeurs (DE) qui donne accès à un conduit de départ 3 destiné à alimenter des échangeurs de chaleur tels que des radiateurs ou des tubes noyés, une voie de retour échangeurs (RE) qui donne accès à un conduit de retour 4 de l'eau provenant desditE échangeurs et qui est voisine de la voie (DE) de laquelle elle est séparée par une petite paroi 20 du corps de vanne, et une voie (ER) dont il sera question ci-après. Sur la voie (ER) est branché un tube de recyclage 5 qui communique avec le bas du réservoir par un orifice 6 tandis que le corps de vanne est muni d'une voie de départ recyclage (DR) qui est en permanence ouverte sur la partie haute du réservoir et qui est ménagée en dessous de la voie (ER) de manière à permettre une communication permanente avec l'extrémité haute du tube de recyclage. Dans le corps 2 de la vanne est monté un obturateur 7 qui est sollicité dans la position de la figure 1 par un ressort 8 calé entre ledit obturateur et un chapeau de vanne 9. L'obturateur 7 présente deux surfaces d'obturation formant deux clapets respectivement 10 et 11 destinés à s'appliquer au repos (figure 1) sur deux sièges du corps de vanne qui sont pourvus de joints d'étanchéité respectivement 12 et 13 et qui sont aménagés respectivement pour l'un entre la voie (DC) et les autres voies (DE), (RE) et (ER) et pour l'autre dans la voie (ER). L'obturateur 7 edt sollicité à l'encontre de l'effet du ressort 8 par un élément thermostatique à dilatation 14 disposé dans le tube de recyclage 5 et qui est maintenu par une rondelle perforée 15 aménagée Gans la vo Un tube de dérivation 16, dont la fonction sera décrite ci-après, est en outre prévu entre la partie haute de la chaudière et le conduit de retour 4, tandis que de manière classique le réservoir est pourvu d'un purgeur 17 et le tube de retour 4 d un circulateur d'eau 18. Quand l'installation n'est pas en service où pendant les tous premiers instants après la mise en route de la chaudière, l'obturateur 7 se trouve dans la position représentée à la figure 1 dans laquelle les clapets 10 et 11 de l'obturateur ferment respectivement les voies (DC) et (ER) tandis que les voies (DE) et (RE) communiquent directement entre elles. Dans cette position l'eau du réservoir monte alors vite en température et il s'instaure une circulation d'eau naturelle encore appelée en thermosiphon dans le tube de recyclage et une partie du réservoir entre l'orifice 6 et la voie (DR) selon les flèches A et B. L'élément thermostatique 14 disposé dans le tube de recyclage, au fur et à mesure de l'élé- vation de température de l'eau qui circule, pousse par dilatation l'obturateur 7 vers le haut, lequel prend la position représentée à la figure 2. Dans cette position (figure 2) toutes les voies sont ouvertes de telle sorte qu'une partie de 1 'eau de retour passe du conduit 4 dans le tube de recyclage 5 via la voie (ER), , puis dans le réservoir, pour ressortir une fois chauffé, par le conduit de départ 3 via les voies (DR) et (DE), , tandis qu'une autre partie de l'eau de retour passe directement dans le conduit de départ 3 et se mélange avec l'eau réchauffée. Le tube de dérivation 16 de petit diamètre permet un réchauffage de 1 'eau de retour afin d'éviter un refroidissement brutal de l'élément thermostatiqu par ladite eau de retour ce qui aurait pour conséquence un mouvement inverse de l'obturateur provoquant ainsi des trains de chaleur. Si la température de l'eau dans le tube 5 con zingue d'augmenter, en fonction du réglage de la chaudière commandé par exemple par un thermostat classique (non représenté) aménagé sur le conduit 3, l'élément thermostatique va continuer à pousser l'obturateur 7 jusqu'à ce que celui-ci prenne sa position maximale représentée sur la figure 3. Dans la position représentée à la figure 3, la communication entre les voies (DC) et (DE) d'une part et la communication entre les voies (RE) et (ER) d'autre part sont ouvertes au maximum tandis que le clapet 11 de l'obturateur 7 vient couper la communication entre les voies (DE) et (RE) en coopérant avec la petite paroi 20 du corps 2 qui sépare lesdites voies. La température de l'eau dans le conduit 3 de départ échangeurs est alors identique à celle de l'eau au départ de la chaudière (voie DC). . Dans ce cas on peut aussi constater que la totalité de l'eau de l'installation passe par la chaudière et qu'hormis le petit débit passant par le petit tube 16, la totalité du débit de l'accélérateur circule dans les échangeurs extérieurs. Le tube de recyclage 5 doit présenter un diamètre suffisant pour que la totalité du débit retour aboutisse dans l'orifice 6 du bas de chaudière sans passer par la voie (DR) à contre courant de la flèche A. En outre pour améliorer la circulation en thermosiphon (figure 1) et / ou obtenir un chauffage plus homogène de l'eau du réservoir (figures 2 et 3) il peut être avantageux de prévoir un élément séparateur partiel 19 destiné à séparer partiellement, dans la zone d'installation de la vanne, la partie supérieure du réservoir munie de la voie (DC), , de l'autre partie de celui-ci sur laquelle le tube de recyclage est branché.Dans l'exemple représenté, l'élément séparateur 19 est disposé entre les voies (DC) et (DR) S'il s'agit d'une chaudière dont le réservoir est formé Lvar une enveloppe 'eau entourent le foyer comme il a déjà été dit, l'élément séparateur sera alors constitué par un joint disposé entre les deux parois formant l'enveloppe et sur une partie seulement de la circonférence de ladite enveloppe. Les avantages d'une vanne selon'l'invention apparaissent clairement. Elle permet de garantir une température de l'eau du réservoir ou eau de chaudière qui est fonction de la température de décollage de l'ob- turateur 7, c 'est à dire du choix de l'élément thermostatique 14. En choisissant, par exemple une température de 450 pour laquelle l'élément thermostatique commence à pousser l'obturateur, l'eau de la chaudière ne pourra donc pas descendre en dessous de cette température, alors qu'vil sera pourtant possible d'afficher une température de départ vers les échangeurs (par le thermostat de chaudière dont il a déjà été question) beaucoup plus basse (fonctionnement selon la figure 2) en permettant ainsi d'alimenter des installations de chauffage à basse température telles que les installations pourvues de radiateurs à grandes surfaces ou celles pourvues de tuyauteries plastiques noyées dans les planchers. Un tel dispositif permet de surcroit des arrêts fréquents de l'installation sans craindre à la mise en route, le point de rosée pour la chaudière, ce qui allonge ainsi considerablement sa durée de vie. De nombreuses variantes ou modifications peuvent évidemment être apportées au mode de réalisation décrit, sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi par exemple qu'il est notamment possible d'imagnier un moyen d'obturation du conduit 16 iorsque la température du retour est suffisante, ce moyen pouvant être commandé par un thermostat ou encore mécaniquement par l'obtura- teur iui-même lorsque celui-ci est dans la position représentée à la figure 3. I1 est clair également que les dessins sont schématiques, pour plus de clarté et en réalité les différents organes peuvent être assez différents. Par exemple, les trois voies (DC), , (DE) et (RE) qui sont représentées dans le même plan vertical peuvent bien sûr être décalées angulairement les uns par rapport aux autres sur le corps de la vanne. REVENDICATIONS 1) Vanne thermostatique de commande de circulation d'eau pour chaudière de chauffage à eau chaude comprenant un foyer destiné à chauffer un réservoir d'eau (1) qui est muni d'un conduit de départ d'eau chaude (3) vers des échangeurs de chaleur extérieurs et d'un conduit de retour d'eau refroidi (4) de ces derniers vers ledit réservoir, vanne caractérisée en ce qu'elle comporte un corps (2) à plusieurs voies, qui est aménagé entre le réservoir (1) et les conduits de départ (3) et de retour (4) et dont l'élément thermostatique (14) est disposé dans un tube de recyclage (5) en communication par au moins deux passages (DR) et (6) avec le réservoir, pour commander progressivement en fonction de la température de l'eau la position d'un obturateur (7) de manière telle, qu'en dessous d'une température donnée, les conduits de retour et de départ communiquent directement entre eux en court circuit du réservoir, une circulation d'eau séparée s'établissant alors en thermosiphon entre le tube de recyclage (5) et une partie du réservoir (1) tandis qu'une élévation de la température de l'eau dans le tube de recyclage au dessus de la température donnée, entraine un déplacement de l'obturateur jusqu'à ce que les conduits de retour et de départ ne communiquent entre eux que par l'intermédiaire dudit tube de recyclage et ledit réservoir. 2) Vanne selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle présente un corps muni d'une voie (DC) de départ chaudière qui donne accès au réservoir (1), , une voie (DE) de départ vers les échangeurs qui donne accès sur le conduit de départ (3), , une voie (RE) de retour des échangeurs qui donne accès sur le conduit de retour (4) et une voie (ER) d'entrée du tube de recyclage ( 5) de telle sorte qu'en dessous de la température donnée, l'obturateur ferme les communications entre les voies (DC) et (DE) et respectivement les voies (RE) et (ER) nais ouvre la counication entre les voies (DE; et RF tandis qu'au fur et à mesure de l'élévation de la température dans le tube de recyclage, l'obturateur (7) commandé par l'élément thermostatique (14)ouvre progressivement les communications entre les voies (DC) et (DE) et respectivement (RE) et (ER) tout en fermant progressivement la communication entre les voies (DE) et (RE). 3) Vanne selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'obturateur (7 > comporte deux surfaces d 'ob- turation formant deux clapets (10) et (11) dont l'un (10) est destiné à fermer ou ouvrir la communication entre les voies (DC) et (DE) en coopérant avec un singe dispos entre lesdites voies tandis que l'autre (il) est destiné à fermer ou ouvrir la communication entre les voies (RE) et (ER) en coopérant avec un siège aménagé dans la voie (ER) et simultanément à ouvrir ou fermer la communication entre les voies (DE) et (RE) en coopérant avec un siège (20)disPosé entre lesdites voies, l'élément thermostatique sollicitant l'obturateur à l'ouverture simultanée et progressive des communications (DC)-(DE) et (RE)-(ER) et à la fermeture de la communication (DE)-(RE), à l'encontre d'un moyen élastique de rappel (8). 4) Vanne selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'un tube de dérivation (16) de réchauffage est aménagé entre le réservoir et le conduit retour. 5) Vanne selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le tube de recyclage (5) de forte section est branché verticalement sur le réservoir d'eau, l'une de ses extrémités débouchant par un orifice (6) dans la partie basse du réservoir et son autre extrémité débouchant dans le corps de vanne qui est muni en dessous de la voie (ER) d'une voie (DR) départ recyclage, en permanence ouverte sur le réservoir de manière à former le circuit d'eau en thermosiphon entre ladite voie (DR) et ledit orifice (6) formant orifice de retour. 6) Vanne selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'un élément séparateur partiel (19) est amenagé dans la zone ou reservoir où la vanne est installée, entre la partie supérieure dudit réservoir, munie de la voie (DC) et l'autre partie de celui-ci sur laquelle le tube de recyclage est branché. 7) Vanne selon la revendication 6 pour chaudière dont le réservoir est formé par une enveloppe qui entoure le foyer, vanne caractérisée en ce que l'élément séparateur (19) est constitué par un joint disposé entre les deux parois formant l'enveloppe et sur une partie seulement de la circonférence de ladite enveloppe.