Brevet FR2533675A1 — publié le 19840330

Chauffe-eau instantané électrique. L'invention concerne un chauffe-eau instantané comprenant un récipient dans lequel est disposé au moins un corps chauffant et auquel sont raccordées une tubulure d'admission pour l'eau froide à chauffer et une tubulure de sortie. Un chauffe-eau de ce genre est décrit dans la Demande de Brevet allemand P 32 18 863 Dans ce chauffe-eau, la forma- tion de bulles de vapeur sur le corps chauffant doit être réduite par élévation de la vitesse d'écoulement de l'eau à chauffer. L'invention a pour but, dans un chauffe-eau du genre men- tionné plus haut, d'intensifier l'écoulement de l'eau du récipient. Ce but est atteint selon l'invention en ce qu'une paroi directrice est prévue dans le récipient entre le corps chauffant et la paroi du récipient, qui sépare un premier sous-espace d'un second sous-espace dans lequel est disposé le corps chauffant, les deux sous-espaces communiquant l'un avec l'autre aux deux extrémités et la tubulure d'admission débouchant dans le second sous-espace en étant dirigée de telle sorte que le jet d'eau pénétrant par cette dernière aspire de l'eau du premier sous-espace. Ceci assure, pendant la distribution, par rapport à la traversée directe habituelle du récipient, une circulation d'eau supplémentaire Le long du corps chauffant s'écoule donc non seulement la quantité d'eau qui pénètre par la tubulure d'admission, mais en plus de l'eau aspirée du premier sous-espace Le balayage du corps chauffant est ainsi intensifié, ce qui entraîne une diminution de la formation de bulles de vapeur ainsi que de la production de bruit. La circulation d'eau forcée conduit dans le récipient à une distribution de température uniforme Ceci permet de donner un volume petit au récipient, ce qui favorise une construction compacte du chauffe-eau. Un avantage supplémentaire de l'invention réside en ce que le danger de dépôts calcaires est sensiblement réduit. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les deux sousvolumes communiquent l'un avec l'autre en haut et en bas et la tubulure d'admission débouche dans le bas du récipient Il en résulte que la poussée ascensionnelle thermique de l'eau due au corps chauffant et l'écoulement produit dans le second sous-espace par l'entrée d'eau sont dirigés dans le même sens. D'autres caractéristiques de l'invention améliorant l'écou- lement et permettant une construction compacte découlent des revendications prises séparément ou en combinaison. Des exemples de réalisation préférée de l'invention sont décrits ci-après, en référence aux dessins, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un chauffe- eau instantané; la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un autre exemple de réalisation; la figure 4 chauffe-eau est une coupe partielle d'un récipient de instantané; la figure 5 est une vue de dessus du récipient de la figure 4; la figure 6 sur un bâti la figure 7 4 en coupe; montre la fixation du récipient de la figure 4 du chauffe-eau; représente un flasque du récipient de la figure la figure 8 est une autre coupe du flasque de la figure 7 selon un plan perpendiculaire à celui de la figure 7; la figure 9 représente un écarteur pour les corps chauffants du récipient de la figure 4; la-figure 10 montre une tubulure de sortie du récipient de la figure 4; et la figure 11 représente une variante de la tubulure de sor- tie de la figure 10. Une tubulure d'admission 2 débouche dans le bas d'un réci- pient cylindrique 1 Une tubulure de sortie 3 est raccordée en haut au récipient 1, La tubulure d'admission 2 est située à peu près dans l'axe du cylindre Autour de l'axe du cylindre sont groupés un certain nombre de corps chauffants électriques 4, qui s'étendent parallèlement à l'axe du cylindre, - Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la tubulure d'admission 2 forme une pompe à jet d'eau Elle comporte à cet effet un ajutage d'injecteur 5 et un tube diffuseur 6. Entre l'ajutage d'injecteur 5 et le tube diffuseur 6 s'ouvre une ouverture d'aspiration annulaire 7 située dans le bas du récipient 1. Dans l'exemple de réalisation représenté, un tube directeur cylindrique 8 est disposé entre les corps chauffants 4 et le récipient 1 Il forme un premier sous-espace 9 de section transversale annulaire, qui communique aussi bien en haut qu'en bas avec le reste du récipient 1 qui constitue un second sous-espace 91, dans-lequel sont disposés les corps chauffants 4 Selon les figure 3 et suivantes, la tubulure d'admission 2 est formée par un ajutage de ven- turi 10 A celui-ci est relié un commutateur à pression différentielle 11, qui commande les corps chauffants 4. L'ajutage de venturi 10 comporte un étranglement 12 Quand l'ajutage de venturi 10 est traversé par de l'eau froide, il s'établit en amont de l'étranglement 12 une pression plus élevée et, dans la zone de l'étranglement 12, une pression plus basse Le commutateur à pression différentielle 11 est actionné par la différence de pression. L'étranglement 12 est suivi dans le sens de l'écoulement par un élargissement 13 Celui-ci est situé à l'intérieur du récipient 1 La fonction de l'élargissement 13 est équivalente à celle de lajutage d'injecteur 5 de la figure 1 L'ouver- ture d'aspiration 7 est constituée dans l'exemple de réali- sation des figures 3 et suivantes par la distance entre l'élargissement 13 et le bord inférieur du tube directeur 8. Comme montré à la figure 4, le récipient 1 porte un flasque supérieur 14 et un flasque inférieur 15 Au flasque supé- rieur 14 sont fixés six corps chauffants 4 recourbés en forme d'épingle à cheveux, sur lesquels sont enfilés des écarteurs 16 Un tel écarteur 16 est montré à la figure 9. L'écarteur 16 comporte des bagues reliées 17 destinées à coulisser sur les corps chauffants 4 Il est muni drergots 18 qui maintiennent le tube directeur 8 De plus, des surfaces inclinée 19 y sont formées, qui provoquent une certaine rotation de l'écoulement d'eau autour de l'axe du cylindre. Les corps chauffants 4 sont reliés électriquement en trian- gle à trois pièces de forme 20 qui sont raccordées aux pôles R, S et T d'un réseau d'alimentation à trois conduc- teurs (voir figure 5), Le flasque 14 est tenu au moyen d'une contre-bague 21 sur un épaulement 22 du récipient 1 Une bague d'étanchéité 23 est placée dans l'épaulement 22 Le récipient 1 est fixé dans un bâti 24 du chauffe-eau A cet effet sont prévus un prolongement 25 de la contre-bague 21 et un logement 26 de la paroi arrière du bâti 24, au moyen desquels le récipient 1 est accroché à la paroi arrière Une équerre 27 est dispo- sée au bas du bâti 24 Le flasque inférieur présente un trou fileté 28, au moyen duquel le flasque 15 est vissé à l'équerre 27. Le flasque 15 est une pièce matricée (voir figures 7 et 8 > dans laquelle est formé l'ajutage de venturi 10 Elle comporte des trous 29 et 30 pour le raccordement de l'interrupteur à pression différentielle 11 du côté de la haute pression et du côté de la basse pression respectivement Un filetage 31 est prévu pour le raccordement de la canalisation d'eau froide Une dérivation 32 permet le réglage de la pression de déclenchement du commutateur à pression différentielle 11. La dérivation 32 débouche comme l'ajutage de venturi 10 dans le sous-espace 9 '. Pour ne pas gêner le raccordement des corps chauffants 4 sur le flasque supérieur 14, la tubulure de sortie 3 est disposée sur le côté du récipient 1 dans l'exemple de réali- sation selon les figure 4 et suivantes Dans la réalisation de la figure 10, une douille 33 est sertie à une traversée 34 du récipient 1 Un tube de sortie 35 présente un renfle- ment 26 obtenu par refoulement, qui est pressé, par une vis 37 vissée dans la douille 33, contre une bague d'étanchéité 38 s'appuyant sur le sertissage 39 Dans l'exemple de réalisation selon la figure 11, au lieu de la douille 33 et de la vis 37 sont utilisées des pièces découpées 40 et 41 qui sont sollicitées l'une vers l'autre par des vis 42 et produisent l'étanchéité Une pièce en matière plasti- que perforée 43 crée une pression dynamique dans le réci- pient 1. Le fonctionnement du chauffe-eau instantané décrit est à peu près le suivant L'écoulement d'eau qui s'établit dans le récipient 1 est représenté par des flèches aux figures 1 et 3 Quand de l'eau froide pénètre dans le récipient 1 par la tubulure d'admission 2, un effet de succion apparaît à l'ouverture d'aspiration 7 L'eau déjà présente dans le récipient 1 est ainsi aspirée et entratnée par l'eau injectée à travers la tubulure d'admission 2 La température du courant mixte qui en résulte est comprise entre celle de l'eau froide injectée et celle de l'eau aspirée du premier sous-espace 9 par l'ouverture d'aspiration 7, laquelle est en règle générale plus élevée que la température de l'eau froide. Les corps chauffants 4 reçoivent le courant mixte En raison de la température mixte mentionnée, les corps chauffantes 4 reçoivent de l'eau préchauffée Il résulte de ceci et de la vitesse d'écoulement élevée du courant mixte, ainsi que de son volume accru par rapport au volume d'eau pénétrant par la tubulure d'admission 2, une réduction de la formation de bulles de vapeur sur les corps chauffants 4 Le courant d'eau dirigé vers le haut quitte en partie le récipient 1 par la tubulure de sortie 3 Il fait en partie demi-tour et passe dans le sous-espace 9 pour être aspiré en retour vers l'ouverture d'aspiration 7 Le même volume d'eau balaye ainsi plusieurs fois les corps chauffants 4. Comme habituellement dans les chauffe-eau instantanés, le débit d'eau froide entrant par la tubulure d'admission 2 est égal au débit d'eau chaude sortant par la tubulure de sortie 3 L'invention crée pratiquement un débit supplémen- taire qui s'écoule le long des corps chauffants 4 On obtient ainsi ce résultat que le calcaire qui se dépose dans le bas- du récipient 1 ne se fixe pas mais est évacué. Le volume du récipient 1 doit être prévu suffisamment grand pour que l'échauffement subsistant après l'arrêt des corps chauffants 4 et de l'écoulement d'eau ne conduise pas à une surchauffe. De nombreuses variantes sont possibles dans le cadre de l'invention Il est ainsi possible par exemple de relier directement le tube diffuseur 6 au tube directeur 8 de façon que l'espace annulaire 9 se raccorde en bas directe- ment à l'ouverture d'aspiration 7 Dans les exem Dles de réalisation des figure 3 et suivantes, le tube diffuseur 6 est entièrement absent Il n'est pas nécessaire de réali- ser la tubulure d'admission 2 comme un ajutage d'injecteur ou comme un ajutage de venturi L'effet d'aspiration souhaité peut être obtenu aussi avec une simple embouchure tubulaire. Au lieu du tube directeur 8, il suffit d'une paroi plane créant, dans le récipient 1, un sous-espace 9 sans corps chauffant, à travers lecnuel de l'eau du récipient est aspirée en retour d'une extrémité à l'autre par l'eau frakchement introduite. Il est en outre possible de munir le tube directeur 8 de découpures le long de son plan, par lesquelles circulent 3 f des courants d'eau partiels entre les sous-espaces 9 et 9 i. Revendications. 1 Chauffe-eau-instantané comprenant un récipient dans lequel est disposé au moins un corps chauffant et auquel sont raccordées une tubulure d'admission cour l'eau froide à chauffer et une tubulure de sortie, caractérisé en ce qu'une paroi directrice ( 8) est prévue dans le récipient ( 1) entre le corps chauffant-( 4) et la paroi du récipient, qui sépare un premier sous-espace ( 9) d'un second sous- espace ( 9 ') dans lequel est disposé le corps chauffant ( 4), les deux sous-espaces ( 9, 9 'l communiquant l'un avec l'autre aux deux extrémités et la tubulure d'admission ( 2) débouchant dans le second sous-espace ( 9 ') en étant dirigée de telle sorte que le jet d'eau pénétrant par cette der- nière aspire de l'eau du premier sous-espace ( 9). 2 Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux sous-espaces ( 9, 9 ') communiquent l'un avec l'autre en haut et en bas et que la tubulure d'admission ( 2) débouche dans le bas du récipient ( 1). 3 Chauffe-eau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi directrice se présente comme un tube directeur ( 8) coaxial au récipient ( 1). 4 Chauffe-eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tubulure d'admission ( 2) débouche dans le récipient ( 1) coaxialement au tube directeur ( 8). 5 Chauffe-eau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tubulure d'admission ( 2) constitue une pompe à jet d'eau qui aspire de l'eau du récipient ( 1) lui-même. 6 Chauffe-eau selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pompe à jet d'eau est formée par un ajutage d'injec- teur ( 5), par lequel est amenée l'eau froide, et un tube diffuseur ( 6). 7 Chauffe-eau selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que la tubulure d'admission ( 2) forme un aju- tage de venturi dans l'étranglement ( 12) duquel est captée la pression basse pour un commutateur à pression différen- tielle ( 11). 8 Chauffe-eau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ajutage de venturi ( 10) est formé dans un f 1 a S q u e ( 15) qui ferme le récipient ( 1). 9 Chauffe-eau selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une dérivation ( 32) pour l'ajutage de venturi ( 10) est formée dans le f 1 a S q u e ( 15). Chauffe-eau selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le f 1 a S q u e ( 15) est fixé comme f 1 a S q u e inférieure à un b â t i ( 24) du récipient ( 1) et qu'un f 1 a S q u e supérieur ( 14) du récipient ( 1) est suspendu au bâti ( 24). 11 Chauffe-eau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un -écarteur ( 16) qui maintient les corps chauffants ( 4) à distance les uns des autres et tient le tube directeur ( 8) sur ceux-ci, les corps chauffants ( 4) étant fixés à un des f 1 a S q u e s ( 14, 15). 12 Chauffe-eau selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'écarteur ( 16) présente des surfaces inclinées ( 19) pour le guidage du courant d'eau. 13 Chauffe-eau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tubulure de sortie ( 3) est formée par une douille ( 33) ou une pièce découpée ( 40) sertie au récipient ( 1) et un tube de sortie ( 35) fixé à celle-ci.