Brevet FR2539434A3 — publié le 19840720

FR 2539434 A3 19840720 FR 8400450 A 19840110 CHAUD1ERE POUR LA PRODUCTION DE VAPEUR UTILISABLE PLUS PARTICULIERMENT DANS LES FERS A REPASSER A VAPEUR La présente invention a trait à une chaudière permettant la production de vapeur utilisable plus particulièrement mais non exclusivement dans les fers àre- passer à vapeur. A ce jour, les chaudières permettant la production de vapeur et qui sont utilisées dans les fers à repasser ou dans tout autre appareil à usage domestique utilisant de la vapeur, comportent un corps de chaudière de forme sensiblement plane, une telle configuration étant adoptée de manière à avoir, pour réaliser l'échange de chaleur entre la source chauffante et l'eau, une surfacè la plus grande possible, cela étant cependant compatible avec llimpéra- tif qu'une telle chaudière doit présenter de faible encombrement compte-tenu de son utilisation. Un tel corps de chaudière comporte généralement une ouverture permettant l'introduction de l'eau, une ouverture et des moyens de liaison pour la sortie de la vapeur produite ainsi qu'également une soupape permettant de délivrer la vapeur lorsque cela est nécessaire.Des moyens de sécurité, constitués en général de soupapes de surpression sont également prévus. Les chaudières de ce type présentent des inconvénients techniques bien connus qui n'ont pas été surmontés à ce jour. Parmi ces inconvénients, le plus important est le faible rendement thermique qui, entre autre, diminue au fur et à mesure qu'augmente la température de travail. En effet, la structure plane du corps de chaudière provoque des pertes thermiques considérables par radiation ainsi que par échange thermique avec l'air ambiant, ces pertes augmentant lorsque la température augmente. Un autre inconvénient réside dans le fait que la vapeur produite par les chaudières utilisées à ce jour entraîne fréquemment des quantités considérables d'eau liquide avec elle, ce qui peut provoquer un effet nuisible sur les opérations pour lesquelles la vapeur est exigée ainsi que créer des conditions d'utilisation dangereuses. Un autre inconvénient important d'un point de vue sécurité est que, dans les chaudières connues, aucun dispositif n'est généralement prévu pour protéger l'utilisateur lors de l'ouverture pour remplissage avec de l'eau lorsque la pression à l'intérieur de la chaudière est encore supérieure à la pression atmosphérique. L'ouverture de la chaudière, dans de telles conditions, peut entraîner un violent jet de vapeur et d'eau bouillante résiduelle. De plus, l'utilisateur ouvre la chaudière sans se méfier lorsque la quantité de vapeur produite se trou vue réduite à un niveau tel qu'il pense qu'il n'y a plus d'eau présente à ladite chaudière. La présente invention concerne un nouveau type de chaudière, utilisable plus particulièrement dans les fers à vapeur ou autres appareils similaires à usage domestique, qui présente une structure et des caractéristiques telles qu'elle surmonte complètement les inconvénients que présentent les chaudières utilisées à ce jour pour de telles applications. D'une manière générale, le nouveau type de chaudière à vapeur conforme à l'invention qui permet de résoudre les problèmes précités comporte un corps de chaudière, une source de chaleur s'étendant au ~moins'partiellement à l'intérieur dudit corps, une ouverture permettant d'introduire de l'eau dans ledit corps et elle se caractérise par le fait que le corps de chaudière présente une forme sensiblement cylindrique et communique à sa partie supérieure avec une chambre de vapeur en forme de dôme comportant à son sommet au moins un raccord de sortie de vapeur comportant des éléments à soupape respectivement d'ouverture et de fermeture. De préférence, un labyrinthe est formé dans la chambre de vapeur en forme de dôme de manière à piéger les gouttelettes d'eau afin qu'elles retournent à l'intérieur du corps de la chaudière. Selon un mode-de réalisation préférentiel conforme à l'invention, la chaudière présente en outre la caractéristique de comporter un réceptacle ouvert à sa partie supérieur#e et qui est fixé au sommet du corps de chaudière et en communication avec ce dernier par l'intermédiaire de l'ouverture d'introduction d'eau, ce réceptacle supportant des moyens actionnables manuellement et permettant d'ouvrir et de fermer l'ouverture d'introduction d'eau. Selon une autre caractéristique du dispositif conforme à l'invention, le corps de chaudière et la chambre de chaudière en forme de dôme sont monte's et disposé à l'intérieur d'une enceinte protectrice qui définit une base support par exemple pour un fer à vapeur. L'invention et les avantages qu'elle apporte ainsi que d'autres caractéristiques qu'elle comporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif, exemple qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'une chaudière à vapeur conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en plan de la -chaudière illustrée par la figure 1 - la figure 3 est une vue de côté de la chaudière faisant l'objet des figures précitées - la figure 4 est une vue de détail montrant de manière agrandie la partie de la figure 1 représentant les moyens formant soupape - la figure 5 représente de manière schématique, à une échelle agrandie, un ensemble (bouton) actionnable manuellement et permettant de commander les éléments formant soupape illustrés à la figure 4 et, - la figure 6 illustre, en coupe, à une échelle plus grande, un détail de la figure 5. Si l'on se reporte aux schémas annexés, la chaudière à vapeur selon l'invention comporte un corps de chaudière (1) de forme sensiblement tubulaire qui est fermé à ses extrémités opposées par des parois arrondies (2,3). Ce corps (1) comporte une ouverture (6) d'introduction d'eau, disposée au centre de la paroi supérieure (4), cette dernière étant également de forme arrondie. Deux résistances électriques (7,8) du type conventionnel connu sont disposées longitudinalement à l'intérieur du corps (1) de la chaudière à proximité et en regard de la surface plane inférieure (5) de cette dernière. La fixation de ces résistances (.7,8) au corps de la chaudière est réalisée par tout moyen approprié, désigné par la référence (9) à la figure 1. Ces résistances électriques (7,8) présentent deux extrémités (7a) et (Sa) qui débordent à l'extérieur de la paroi (2) afin de pouvoir être raccordées avec une source de puissance non représentée. La partie supérieure du corps de chaudière (1) communique avec un dôme de prise de vapeur (10) fixé, par exemple par soudure, à la paroi supérieure (4) dudit corps. Le dôme (10) de prise de vapeur présente une sortie (11) de sortie de vapeur à sa partie supérieure, cette partie étant équipée d'un raccord (12)1 permettant de délivrer la vapeur, relié à cette ouverture. Une soupape à solénoïde (13), ou toute autre soupape similaire, commande l'ouverture et la fermeture du raccord (12) et l'émission de vapeur. La soupape (13) est commandée et contrôlée par l'intermédiaire de thermostats désignés schématiquement ~ par les références (141 et (15). Ces thermostats détectent et déterminent la température à l'intérieur de la chaudière et sont reliés à la soupape (13) de manière conventionnelle non représentée. Une paroi (16) divise l'intérieur du dôme de prise de vapeur (10) en deux chambres adjacentes (17) et (18) qui communiquent l'une avec l'autre au sommet du dôme. La chambre (18) est en communication avec le corps de chaudière (1) tandis que la chambre (17) communique avec l'ouverture de sortie de vapeur (11). Un labyrinthe est ainsi formé dans le dôme entre l'arrivée et la sor-. tie de vapeur de ce dôme. Une telle structure est particulièrement efficace et permet d'éliminer tout entraînement de gouttelettes d'eau par la vapeur, lesdites gouttelettes étant ramenées automatiquement à l'intérieur du corps de chaudière (1). Un réceptacle ouvert à sa partie supérieure, élément désigné par la référence (19), est fixé au sommet du corps de chaudière (1) et est en communication avec ce dernier par l'intermédiaire d'une ouverture d'amenée d'eau (6). Dans cette ouverture (6), est montée de manière étanche la partie inférieure (20a) d'un support rigide tubulaire (20) qui s'étend principalement à l'intérieur du réceptacle (19). La paroi latérale du support (20) comporte une ouverture (21) permettant le passage d'eau depuis le réceptacle (19) vers l'intérieur du corps de chaudière (1). Un disque obturateur (23) est disposé à l'intérieur du support rigide (20) et vient prendre appui contre un siège de soupape (24) prévu à l'intérieur de la partie (20a) du support monté dans l'ouverture (6). Ce disque obturateur (23) est monté sur une tige (22) qui est guidée axialement à l'intérieur du support rigide (20). La tige (22) présente une partie supérieure (22a) qui sort à l'extérieur du support (20) et comporte une rondelle d'appui (25), ou tout autre épaulement annula#ire équivalent, contre laquelle vient s'appuyer l'extrémité d'un ressort (26). Ce ressort (26) permet de maintenir le disque obturateur (23) contre le siège de soupape (24), donc en position de fermeture. Dans cette position, le liquide ne peut pas s'écouler du réceptacle (19) à l'intérieur du corps de chaudière (1). Si l'on se reporte plus particulièrement à la figure 4, la tige (22) comporte un canal axial (27) qui traverse également le disque obturateur (23). Un siège de soupape (28) est également formé à l'intérieur de ce canal (27). Un organe obturateur constitué par une bille (29) est maintenu contre le siège (28) par l'intern#diai- re d'un ressort (30) convenablement taré. Le conduit (27) communique avec l'extérieur de la tige (22) par l'intermédiaire d'un orifice radial (31) prévu à la partie supérieure (22a) de ladite tige (22). Lorsque la pression à l'intérieur du corps de chaudière (1) atteint une valeur supérieure à la valeur prédéterminée fonction du ressort (30), la bille (29) est repoussée et éloignée du siège de soupape (28), ce qui permet d'obtenir l'élimination de l'excès de pression, la vapeur s'échappant au travers du conduit axial (27) et de l'orifice radial (31). Par suite, la bille (28), le siège de soupape (29), le ressort (30) et les conduits (27-31) constituent une soupape de sécurité contre toute surpression. L'ouverture de l'obturateur (23) de manière à l'écar- ter du siège (24) est obtenue par l'intermédiaire d'un bouton de réglage, désigné par la référence générale (32) et qui est constitué essentiellement par un disque (33) et une poignée (34). Le disque (33) est fixé à la partie supélieure d'un axe (35) monté rotatif sur le support (20) et s'étendant parallèlement à la tige (22) de l'obturateur t23). La longueur de l'axe (35) et le diamètre du disque (33) sont tels que le disque recouvre la tige (22). Le disque (33) comporte une partie débordante > (36) sur sa face en regard de la tige (22), cette partie (36) ayant la forme d'un arc circulaire de longueur prédéterminée et formant une came susceptible d'agir sur la partie supérieure de la tige (22).Le fonctionnement de cet ensemble est le suivant et sera mieux compris grâce à la suite de la description. Ainsi que cela ressort également des schémas annexés, la chaudière conforme à l'invention comporte également un dispositif permettant de détecter la pression dans le dôme de prise de vapeur (10) et de bloquer le disque (33) tant que la pression est Supérieure à une valeur prédéterminée. Ce dispositif est désigné par la référence générale (37). Selon un mode préféré de réalisation, donné à titre indicatif mais non limitatif, ce dispositif (37) comporte une enveloppe (38) à base d'une matière résiliente déformable qui est fixée de manière étanche à la partie supérieure du dôme (10) et s'étend à l'intérieur de ce dernier.Dans cette enveloppe (38), est disposé un disque rigide (39) monté sur unaxe (40) guidé de manière coulissante à l'intérieur d'un orifice (41) prévu dans la partie supérieure du dôme (10) en-dessous du disque (33). L'ensemble est bien entendu monté de manière étanche. Un ressort calibré (42) disposé à l'intérieur de l'enveloppe (38) agit sur le disque (39). La partie de l'arbre (40) qui dépasse du dôme (10) est susceptible de venir s'engager à l'intérieur d'un trou borgne (43) prévu dans un bloc (44) fixé-en-d#ssous du disque (33).Aussi longtemps que la pression de vapeur à l'intérieur du dôme (10) est plus grande qu'une valeur minimum prédéterminée (par exemple supérieure à 1,2 atmosphère absolue), l'arbreE(40) est engagé à l'intérieur de l'orifice (43) du bloc (44) de sorte que le disque (33) ne peut pas être tourné autour de l'axe (35). Par suite, la came (36) ne peut pas être amenée en contact avec la tige (22) et l'obturateur (23) reste en position fermée, en appui contre son siège (24). Lorsque la pression de vapeur à l'intérieur du dôme (10) tombe en-dessous d'une valeur minimum prédéterminée, l'action du ressort (42) sur le disque (39) devient prédominante et, par suite, l'arbre (40) est dégagé de l'intérieur du bloc (44). Le bouton (32) peut alors être tourné et, en conséquence, par suite de l'action de la came (36) sur la tige (22), l'obturateur peut être amené en position ouverte. L'admission d'eau à l'intérieur du réceptacle (19) du corps de chaudière (1) est alors possible. Avantageusement, une soupape d'écacuation d'air, désignée par la référence générale (46) est prévue et est montée, de manière étanche, dans une ouverture (45) à la partie supérieure du dôme ('10) en-dessous du disque (33). Cette soupape comporte un bloc (47) monté de manière étanche dans l'ouverture (45). Le bloc (47) comporte un conduit (483 qui forme à sa partie inférieure un siège de soupape (49) disposé du côté du dôme (10). Un obturateur (50) est monté sur-ce bloc (47), cet obturateur comportant une partie qui vient prendre appui contre le siège (49)! la tige (513 pouvant coulisser dans l'orifi- ce (48). Cette tige (51) dépasse à l'extérieur du bloc (47) et ce, d'une longueur prédéterminée. Un ressort (52) qui prend appui sur une couronne (53) solidaire de la tige (51) permet de maintenir l'obturateur (50) en position fermée en appui contre le siège de soupape (49). Le disque (33) présente également, sur sa face inférieure, une autre partie en relief (54) formant came susceptible de venir en contact avec la partie supérieure de la tige (51) de la soupape d'évacuation d'air (56i. La came (54) s'étend également selon un arc de cercle d'une longueur prédéterminée fonction du temps pendant lequel la soupape (46) doit rester ouverte de telle sorte que l'on soit sûr que l'air sous pression restant à l4in- térieur du corps de chaudière soit totalement évacuée. Il doit être noté que la position angulaire des cames (54,36) sur la face inférieure du disque (33) par rapport au bloc (44) est choisie en fonction d'une séquence opératoire précise qui sera décrite ci-après. En fonctionnement normal de la chaudière, lorsque de la vapeur est générée dans le corps de chaudière et vient s'accumuler graduellement dans, le dôme (10), l'obturateur (23) est dans sa position fermée contre le siège de soupape (24). Il coupe ainsi l'amenée de liquide entre le réceptacle (19) et le corps de chaudière (1). Les cames (36) et (54) sont déplacées angulairement par rapport aux tiges (22) et (51) tandis que l'arbre (40) est engagé dans le bloc (44). Dans ces conditions, le disque (33) ne peut pas tourner. Lorsque la chaudière (1) ne fournit plus de vapeur par suite du fait que l'eau contenue à l'intérieur de la chaudière a été consommée et, lorsque seulement la pression de vapeur à l'intérieur du corps de chaudière (1) a atteint un niveau inférieur à une valeur minimum prédéterminée, le disque (33) est libéré de son engagement avec l'arbre (40) et peut être tourné autour de son axe (35). Par cette rotation, la came (54) vient en contact avec la tige (51) de la soupape d'évacuation d'air (463, contact qui continue sur toute la longueur de ladite came (54) alors--que la came (36) est espacée angulairement de la tige (22).Cette came (36) agit sur la tige (22) seulement lorsque la came (54) n'exerce plus son action sur la soupape (46) (c'est-à-dire seulement lorsque la pression à l'intérieur du corps de chaudière (1) atteint un niveau inférieur à la pression ambiante), de telle sorte qu'elle provoque l'ouverture du siège de soupape (24) et par suite le passage de l'eau depuis le réceptacle (19) jusqu'à l'intérieur du corps de chaudière (1). Le corps de chaudière (1), avec le dôme de prise de vapeur d'eau et le réceptacle (19), est monté et est fixé par tout moyen conventionnel, non représenté, à l'intérieur d'une enceinte support protectrice (55) qui, parmi d'autres choses, définit avantageusement une base de repos (56) pour un fer à repasser (non représenté). La partie supérieure de l'enceinte (55) représen-te une grande ouverture (57) za travers laquelle le réceptacle (19) est accessible afin de permettre de le remplir d'eau. Une autre ouverture (58) est formée dans la partie supérieure de l'enceinte (55) pour permettre d'accéder à la poignée de manoeuvre (34) du disque (33) pour dC- tionnerles soupapes de la manière décrite précédemment. Une partie plane (593 est formée dans l'enceinte (55) de manière à constituer une console pour une pluralité de lampes permettant d'indiquer le fonctionnement correct de la chaudière conforme à l'invention. La chaudière conforme à l'invention dont un exemple de réalisation a été décrit précédemment présente de nombreux avantages par rapport aux solutions antérieures. Tout d'abord, parmi ces avantages, il convient de noter qu'une telle chaudière permet d'obtenir une amélioration du rendement thermique par suite de la forme sensiblement cylindrique du corps de chaudière. En effet, le corps de chaudière présente une surface radiante plus petite que les chaudières conventionnelles connues ayant une capacité égale et servant pour des applications similaires. Par suite, les pertes de chaleur dans l'environnement par radiation et échange thermique avec l'air environnant sont notablement réduites. Un utXe avantage de la chaudière selon l'invention réside dans le fait que la vapeur produite et qui est utilisée, est pratiquement totalement exempte d'eau liquide par suite du dôme de prise de vapeur entourant le corps de chaudière. Un autre avantage d'une telle chaudière réside dans la présence de dispositifs de sécurité et dans l'interdépendance de ces dispositifs les uns par rapport aux autres. Enfin, une telle chaudière présente une très grande facilité d'utilisation notamment en ce qui concerne son remplissage avec de l'eau, ce dernier pouvant être réalisé de manière très précise puisqu'il suffit en fait de mesurer une quantité prédéterminée d'eau dans le réceptacle (19), ce dernier étant facilement accessible par une ouverture de grande dimension et cette opération de remplissage pouvant donc être effectuée facilement et. rapide- ment. REVENDICATIONS 1/ Chaudière pour la production de vapeur utilisable plus particulièrement dans les fers à vapeur ou autres appareils similaires à usage domestique, ladite chaudière comprenant un corps de chaudière (1), une source de chaleur (7,8) s'étendant au moins partiellement à l'intérieur dudit corps, une ouverture (6) permettant d'introduire de l'eau dans ledit corps (1), caractérisée par le fait que le corps de chaudière (1) présente une forme sensiblement cylindrique et communique à sa partie supérieure avec une chambre de vapeur (10) en forme de dôme comportant à son sommet au moins un raccord de sortie de vapeur (12) comportant des éléments à soupape (13) pour ouvrir et fermer le raccord de sortie. 2/ Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un labyrinthe est formé dans la chambre de vapeur en forme de dôme (10) de manière à piéger les gouttelettes d'eau afin qu'elles retournent à l'intérieur du corps de chaudière (1). 3/ Chaudière selon la revendicatiDn 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre un réceptacle (19) ouvert à sa partie supérieure et qui est fixé au sommet du corps de la chaudière et est en communication liquide avec ce dernier par l'intermédiaire de l'ouverture d'introduction d'eau (6), ce réceptacle (19) supportant des moyens actionnables manuellement et permettant d'ouvrir et de fermer 11 ouverture d'introduction d'eau. 4/ Chaudière selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le corps de chaudière (1) et la chambre de chaudière en forme de dôme (10) sont montés et disposés à l'intérieur d'une enceinte protectrice (55) qui définit une base support par exemple pour un fer à vapeur. 5/ Chaudière sélon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte un bouton de réglage (32) accessible de l'extérieur de l'enceinte (55), une came (36) étant associée audit bouton (32) et permettant d'actionner les éléments formant soupape (22) et (23), l'ouver- ture d'introduction d'eau (6), ladite chaudière comportant également un dispositif (37) permettant d'assurer le blocage des boutons de réglage, ce dispositif étant sensible à la pression de vapeur à l'intérieur du corps de chaudière. 6/ Chaudière selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre une soupape de contrôle de surpression (37) ainsi qu'une soupape d'évacuation d'air (46), une came (54) fixée au bouton de commande agissant sur ces soupapes.