Brevet FR2535081A1 — publié le 19840427

La présente invention est relative à un dispositif de répartition de l'eau chaude à usage sanitaire ou dans des installations de chauffage par zones ou dans des systèmes analogues qui peut être incorporé à un circuit centralisé d'alimentation en eau chaude de telle manière que le compteur qui mesure le volume d'eau chaude consommée par chaque utilisateur soit traversé par une quantité d'eau proportionnelle à la température à laquelle l'eau est fournie pour que l'on puisse comptabiliser la quantité de chaleur effectivement consommée par l'utilisateur, indépendamment de la température de l'eau elle-même. Comme on le sait, les installations de chauffage central fournissant de l'eau chaude comportent un compteur par utilisateur, de manière que les frais de gestion puissent être répartis suivant la consommation d'eau chaude de chacun. Cependant, on sait également que le compteur volumétrique normal installé chez chacun des utilisateurs ne fait que totaliser la quantité de fluide qui le traverse, sans tenir compte de la température de l'eau elle-même qui est toujours comptabilisée de la même manière, que ce soit par exemple de l'eau chaude à 60"CI de l'eau tiède à 350C ou de l'eau froide à 150C. D'autre part, la quantité de chaleur et, par conséquent, le prix de l'eau chaude varient avec la température et il est évident que le prix de revient d'une eau à haute température est beaucoup plus élevé, et même de plus du double, que celui de l'eau tiède ou froide pour le même volume consommé. C'est un grave inconvénient pour la répartition des frais puisqu'un utilisateur qui a utilisé une certaine quantité d'eau à basse température doit payer la même somme que celui qui a utilisé la même quantité d'eau à une température plus élevée. Le but de l'invention est donc de trouver le moyen de mesurer l'eau chaude qui entre dans le circuit de l'utilisateur en tenant compte de la température de l'eau. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que l'eau qui entre dans le circuit de l'utilisateur est divisée en deux courants dont l'un passe dans le compteur volumétrique et dont l'autre est repris directement en aval du compteur, de telle manière que le courant qui passe dans le compteur ait un volume proportionnel à la température à laquelle se trouve l'eau chaude fournie Le dispositif suivant l'invention comporte donc ne vanne qui assure la répartition du courant suivant la température de l'eau chaude à l'arrivée et qui comprend un corps cylindrique dont l'intérieur comporte deux sièges de soupapes de même axe qui délimitent trois chambres, c'est-à-dire une chambre centrale, reliée à l'entrée de l'eau chaude, une chambre supérieure, reliée au compteur volumétrique qui mesure le passage d'eau chaude, et une chambre inférieure, reliée directement à la sortie aval du compteur, l'appareil comportant entre les deux sièges un obturateur mobile contenant, orienté dans le sens axial, un élément sensible à la température, à dilatation ou d'un type analogue, dont l'une des extrémités prend appui sur l'obturateur et dont l'autre extrémité prend appui sur un point fixe du corps de soupape, cet élément sensible à la température étant constamment soumis à l'action de l'eau qui arrive et étant en mesure de déplacer l'obturateur,dans le sens axial, suivant la température de l'eau, par rapport aux sièges intérieurs, de manière à fermer complètement le passage dans la chambre de liaison directe, quand l'eau est à la température maximale prévue pour l'utilisation, tout le courant passant alors dans le compteur, ou, au contraire, de manière à fermer complètement la chambre reliée au compteur et à ouvrir la chambre de passage direct quand l'eau se trouve à la température minimale envisagée, l'obturateur occupant, dans les conditions de température intermédiaires, des positions telles qu'il subdivise, d'une manière automatique et proportionnellement à la température, le courant d'eau chaude en une partie qui traverse le compteur et en une partie qui arrive directement à la sortie de ce compteur L'élément sensible à la température et fonctionnant par dilatation prend appui, par sa capsule, sur l'oburateur mobile qui a tendance à s'ouvrir, en s'écartant de la chambre inférieure de liaison directe, sous l'action d'un ressort précontraint, et prend appui, par sa tige mobile, contre un point fixe du corps de soupape, de telle sorte que le déplacement de la tige mobile de l'élément sensible à la température suivant la température de l'eau de passage, qui agit en sens inverse du ressort qui sollicite l'obturateur, ait pour effet d'amener celui-ci dans différentes positions suivant que la tige sort plus ou moins de l'élément sensible à la chaleur. Tout en prenant appui sur ce point fixe, l'élément sensible à la chaleur peut encore, par mesure de sdcurité, être soutenu par un ressort, de manière à pouvoir céder si la température de l'eau de passage d8passe d'une manière anormale le maximum prévu. Suivant l'invention, les sièges intérieurs sont réglables en position par un étalonnage initial, ou en cours de fonctionnement, de la répartition du courant suivant les températures maximale et minimale prévues pour l'exploitation de l'installation centralisée. L 'obtu- rateur mobile comporte des ouvertures de passage de l'eau vers les deux chambres extrêmes de la soupape, ce qui permet d'obtenir une répartition du courant correspondant à la position atteinte suivant la température de l'eau chaude conformément à une courbe de proportionnalité quelconque, de préférence linéaire. Pour améliorer la sécurité de fonctionnement, la tige mobile est montée dans un évidement du point fixe à joint d'eau de manière à être isolée. L'invention est décrite ci-dessous,d'une manière plus détaillée, au moyen d'un exemple de réalisation d'un répartiteur thermostable, ou soupape de répartition d'une quantité de chaleur stable, en se référant au dessin. La fig. 1 représente schématiquement un circuit de mesure monté à l'entrée d'un poste d'utilisation de l'eau chaude d'une installation de chauffage central. La fig. 2 est une coupe axiale d'une soupape et de ses organes annexes. Comme le montre la fig. 1, le circuit de mesure monté à l'entrée d'un poste d'utilisation comprend un appareil de répartition thermostatique 1 suivant l'invention qui comporte un raccord d'arrivée 2 de l'eau provenant de l'installation de chauffage central, une sortie 3 pour la partie de l'eau chaude qui doit être mesurée par le compteur 4 et une sortie 5 pour la partie de l'eau chaude qui ne traverse pas le compteur 4 et qui se remélange dans un collecteur 6 d'eau chaude à celle qui a été mesurée de sorte que l'eau qui est entrée par l'orifice d'entrée 2 ressort intégralement par l'orifice de sortie 7 pour aller dans l'installation d'utilisation. L'application d'un cachet ou d'un sceau analogue 8 permet de s'assurer que la soupape de répartition 1 n'a pas été manipulée pour une modification de son étalonnage initial. Comme le montre la fig. 2, la soupape 1 comporte un raccord d'entrée 2 et des sorties 3 et 5 destinées respectivement à l'eau qui doit être mesurée et à celle qui doit arriver en aval du compteur. A l'intérieur du corps de soupape 1, un élément 9 sensible à la température d'un type connu, à dilatation ou fonctionnement d'une manière analogue, comprend une capsule, qui prend appui, par son collier 9a, sur un obturateur mobile à double action 10, et une tige mobile 9b, qui prend appui sur un point fixe 11. L'obturateur mobile 10 peut se déplacer entre deux sièges fixes 12 et 13 de même axe avec lesquels il peut réaliser une obturation au moyen des surfaces coniques 10a et 1Ob. En dehors de ces surfaces de fermeture 10a et 1Ob, l'obturateur mobile 10 comporte des ouvertures 10c et 10d permettant le passage de l'eau directement respectivement par la sortie 3 reliée au compteur 4 et par la sortie 5 reliée directement au collecteur 6. Comme le montre la fig. 2, les sièges intérieurs 12 et 13 divisent le corps de la soupape en trois chambres, l'une centrale A, qui comprend le raccord de l'eau chaude 2, l'autre d'extrémité B, qui comprend la sortie reliée au compteur ,et une autre d'extrfimité C, qui est reliée directement au collecteur 6. Les sièges 12 et 13 sont fixés par vissage dans des filetages correspondants ménagés dans le corps de soupape 1, de manière à pouvoir être déplacés verticalement pour permettre l'étalonnage du dispositif de répartition dans les conditions indiquées ci-dessous. L'étanchéité à la pression-est assurée par des garnitures 12a, 13a de type connu placées au niveau de parties resserrées des sièges. L'obturateur mobile 10, qui contient et supporte, comme on l'a vu, l'élément 9 sensible à la température, est supporté, pour résister à la poussée exercée par la tige 9b de l'élément qui prend appui sur le point fixe 11, par un ressort 14 qui exerce donc une poussée contraire à celle de la tige 9b suivant les mouvements de dilatation ou de retrait de la capsule 9a à mesure que la tige 9b sort plus ou moins de la capsule elle-même sous l'effet des variations de température auxquelles elle est soumise. Pour des raisons de sécurité, le point fixe 11 sur lequel la tige 9b de l'élément thermosensible prend appui, peut se déplacer et est maintenu en position par un ressort 15 sensiblement plus fort que le ressort 14 qui déplace l'obturateur 10 et est soumis à une précontrainte par l'intermédiaire du manchon de la pièce 16 vissée sur le bouchon supérieur 17 de telle sorte que, si la température de l'eau vient à dépasser la limite maximale prévue, le point fixe il peut se déplacer sans endommager l'élément 9 sensible à la température tout en permettant également la dilatation et le déplacement de la tige 9b. Le ressort 14 assurant le déplacement peut également être soumis à une précontrainte initiale au moyen du bouchon fileté inférieur 18 sur lequel il prend appui sans possibilité de variations. Comme le montre la fig. 2, la tige mobile 9b de l'élément 9 sensible à la chaleur est isolée de l'eau qui circule dans la vanne par une bague de maintien 16a insérée dans le manchon, fermé à son tour par le bouchon 17. Le fonctionnement de la soupape de répartition est le suivant. La fig. 2 représente La soupape dans la position correspondant au cas où l'eau chaude traverse l'appareil à la température maximale que l'installation de chauffage central est capable de produire, par exemple à 600C. L'eau chaude provenant de cette installation pénètre donc par le raccord 2 dans la chambre A, arrive à 1!obtu- rateur 10, passe par les ouvertures 10c, réchauffe l'élément 9 dont le contenu se dilate et fait sortir la tige 9b qui, repoussant le point fixe 11, pousse la capsule 9a vers le bas (à la fig. 2) en surmontant la force exercée par le ressort 14 jusqu'à ce que la surface de fermeture 1Ob de l'élément mobile 10 vienne s'appliquer sur le siège correspondant 13 solidaire du corps de soupape 1. Dans cette position, on constate que la totalité de l'eau chaude à 600C passe par les ouvertures 10c dans la chambre supérieure B puis par la sortie 3 et traverse le compteur. Lorsque l'eau chaude arrivant par le raccord 2 se trouve à une température inférieure à la température maximale prévue pour l'utilisation, par exemple à 370C, elle passe dans la chambre A en portant l'élément 9 sensible à la chaleur à la température pour laquelle la tige 9b sort moins loin, comme on le sait, que lorsque la température de l'eau chaude est de 60"C, le déplacement de la tige mobile pouvant alors, pour simplifier, être considéré comme moitié moindre. Dans ces conditions, l'obturateur 10, sollicité par le ressort 14, se déplace dans le sens axial en ouvrant le siège inférieur 13 en se plaçant dans une position, comprise entre les deux sièges 12, 13, qui correspond à une nouvelle position de la tige 9b. Dans ces conditions, l'eau chaude à 37"C peut aller, à partir de la chambre A, soit dans la chambre supérieure B en traversant des ouvertures 10a, soit dans la chambre inférieure C en traversant les ouvertures 10d, de sorte que l'eau provenant de l'orifice d'entrée 2 est répartie entre les eeux sorties 3 et 5 de la soupape et que le compteur 4 n'est traversé que par la partie de l'eau qui pénètre dans la chambre B et qui par conséquent sera mesurée tandis qu'en aval du compteur, elle va dans le collecteur 6 pour être utilisée dans les appareils suivants. Dans le cas extrême inverse, lorsque l'eau qui provient du raccord 2 est complètement froide (à 150C par exemple), elle a pour effet, en arrivant au niveau de l'élément 9 sensible à la chaleur, d'en faire rentrer la tige 9b d'une quantité telle que l'obturateur 10 se déplace dans le sens axial jusqu'd ce que la surface de fermeture 10a s'applique sur le siège correspondant 12 en bloquant le passage amenant à la chambre B et, par conséquent, au compteur 4. Dans ces conditions, la totalité de l'eau froide qui pénètre dans la soupape 1 passe directement dans le collecteur 6 sans faire intervenir le compteur 4. Il est évident qu'entre les deux situations limites correspondant d'un côté au passage d'une eau à la température maximale prévue et de l'autre caté au passage d'une eau à la température minimale prévue, il y a une infinité de positions intermédiaires de l'obturateur correspondant à des modes de répartition des deux courants assurant le fonctionnement optimal suivant les variations de la température de l'eau chaude fournie par l'installation de chauffage central. En faisant varier d'une manière convenable la forme et les dimensions des ouvertures de passage 10c et lOd de l'obturateur 10 par rapport aux sièges 12 et 13, on peut obtenir des courbes de répartition suivant la position de l'obturateur, c'est-à-dire suivant la température de l'eau qui arrive, qui aient une forme quelconque,de préférence une allure linéaire, de sorte que, par exemple, entre les positions limites correspondant à tout ouvert ou à tout fermé pour le compteur, la répartition du courant d'eau en parties égales peut résulter d'une position de l'obturateur correspondant à une température de l'eau pour laquelle la quantité de chaleur fournie est approximativement égale à la moitié de la quantité de chaleur que le même volume d'eau fourni à la température maximale. L'invention permet également d'effectuer l'étalonnage de la soupape même pendant le fonctionnement en agissant sur le siège inférieur 13 qu'il suffit de placer, par vissage, à un endroit tel qu'à la température maximale prévue le siège inférieur soit obturé et qu'à la température minimale voulue le siège supérieur soit obturé. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réali sation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de totalisation du débit d'eau chaude, destiné en particulier à être utilisé dans des installations de chauffage central, caractérisé en ce qu'il est constitué par une soupape (1) qui répartit le courant liquide suivant la température, par un compteur volumétrique (4), par un raccord parallèle à ce compteur et par un collecteur (6) dans lequel les courants liquides se réunissent, la soupape de répartition comprenant un corps cylindrique (1) comportant, à l'intérieur, deux sièges de soupapes (12, 19) de même axe qui délimitent trois chambres (A, B, C) l'une, centrale (A), reliée à l'entrée d'eau chaude (2), une autre, supérieure (B), reliée au compteur volumétrique (4) qui mesure le passage de l'eau chaude et une autre, inférieure (C), reliée directement à la sortie en aval du compteur, l'appareil comportant, entre les deux sièges, un obturateur (10) qui peut se déplacer dans le sens axial et est muni d'un élément (9) sensible à la température, fonctionnant par dilatation ou d'une manière analogue, dont l'une des extrémités prend appui sur l'obturateur (10) et dont l'autre extrémité prend appui sur un point fixe (11) du corps de soupape, cet élément (9) sensible à la température étant constamment soumis à l'action de l'eau qui arrive et étant en mesure de déplacer l'obturateur (10) dans le sens axial, par rapport aux sièges intérieurs suivant la température de l'eau, de manière à obturer complètement le passage dans la chambre reliée directement quand l'eau est à la température maximale prévue pour l'utilisation et à faire passer tout le courant liquide dans le compteur (4) ou encore, dans le cas extrême inverse, à obturer complètement le passage dans la chambre reliée au compteur (4) et à ouvrir la chambre de passage direct quand l'eau est à la température minimale voulue, l'obturateur (10) pouvant prendre, dans le cas de températures intermédiaires, des positions assurant automatiquement, en proportion de la température, la répartition du courant d'eau chaude qui traverse le compteur (4) et du courant d'eau chaude qui va directement en aval du compteur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (9) sensible à la température fonctionnant par dilatation prend appui par sa capsule (9a) sur l'obturateur mobile qui tend à ouvrir la chambre inférieur (G) à liaison directe sous l'action d'un ressort précontraint (14) et par sa tige mobile sur un point fixe (11) du corps de soupape, de telle manière que le déplacement de la tige de l'élément sensible à la température sous l'influence de la température de l'eau de passage,qui agit en sens inverse du ressort poussant l'obturateur, fasse prendre à celui-ci des positions différentes suivant que la tige de l'élément sensible à la température sort plus ou moins. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans la soupape de répartition (1), le point d'appui fixe (11) de l'élément (9) sensible à la température peut être, pour des raisons de sécurité, soutenu par un ressort (15), de manière à pouvoir céder en cas d'élévation anormale de la température de l'eau de passage au-dessus de la température maximale prévue. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la soupape de répartition (1), les sièges intérieurs (12, 13) sont réglables en position par un étalonnage initial, ou en cours de fonctionnement de la répartition du courant liquide suivant la température maximale et la température minimale prévues pour le fonctionnement de l'installation de chauffage central. 5 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, dans la soupape de répartition (1), l'obturateur mobile (10) comporte des ouvertures de passage de l'eau vers les deux chambres d'extrémité (B, C) de la soupape, de manière à réaliser une répartition du courant liquide suivant la position correspondant à la température de l'eau chaude, qui puisse suivre n 7 importe quelle courbe de proportionnalité, de préférence une droite. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans la soupape de répar lotion (1), la tige mobile est contenue dans un manchon (11) du point fixe étanche à l'eau de manière à en être isolée. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les dimensions des orifices de passage du raccord parallèle sont choisies d'après les pertes de charge à l'intérieur du compteur.