Brevet FR2558937A1 — publié le 19850802

CHAUFFE-EAU A GAZ REGLE POUR DEBITER DE L'EAU FROIDE OU DE L'EAU MIXTE La présente invention concerne un chauffe-eau a gaz réglé pour débiter de l'eau froide ou de l'eau mixte et pour opérer a basse pression et qui comporte un brûleur principal, un échangeur de chaleur, une valve (ou clapet) de régulation branchée en amont du brûleur principal et une vanne (ou robinet) de sélection de température branchée entre la valve de régulation et l'échangeur de chaleur. Ces dernières décades, la population s'est accrue considérable- ment. Simultanément, les chauffe-eau a gaz ont ete de plus en plus utilisés et également les besoins en eau chaude des différentes habitations ont augmenté. Sous l'effet de ces influences, les conduites d'eau placées dans les rues et dans les bâtiments ont éte fortement surchargées de sorte que, dans les périodes de forte consommation en eau, les appareils classiques dont la pression d'allumage et la pression nominale etaient élevées n'ont pratiquement pas pu être mis en service. Pour ameliorer les possibilités d'utilisation des appareils, on a effectué des essais pour réduire la valeur de la pression d'allumage ou la quantité d'eau.La réduction de la pression nominale a necessité notamment l'augmentation des sections d'écoulement et, par conséquent, des frais de matière, ce qui s'est traduit naturellement par une augmentation des frais d'exploitation, en reduisant leur rentabilité et leur aptitude a la concurrence. La réduction de la pression d'allumage a provoqué une augmentation de la plage non réglée. Dans cette plage, la température de l'eau peut augmentee fortement. L'augmentation admissible de la température dans cette plage a été limitée par les normes à 75 C. Les appareils ne conviennent également pas sous cette forme pour une consommation directe, car l'eau qui s'écoule doit être échauffée de sa temperature normale jusqu'à environ 90 a 95"C en 1 à 2 secondes et il peut, par conséquent, en résulter des accidents. A cause du rythme de vie qui devient de plus en plus rapide et de l'accroissement rapide des douches a main, le douchage dans le minimum de temps prend de plus en plus d'importance. Du fait qu'avec les appareils présentant les inconvénients decrits ci-dessus, il est impossible de se doucher dans certaines périodes de temps, on a adopté pour résoudre le problème des chauffe-eau a ecoulement libre dans lesquels la quantité de gaz et d'eau est réglée, ou bien qui sont pourvus d'un régulateur thermostatique. Du fait que dans de tels appareils, on ne pas obtenir de régulation correcte de la quantité d'eau, le régulateur de quantité d'eau a été abandonné et, en vue d'élargir la plage de regulation1 on a encore augmente la pression nominale de l'appareil. Ces procédes de regulation réduisent cependant la quantite de gaz, de sorte qu'également la puissance calorifique de l'appareil est diminuée et on n'atteint presque jamais la valeur nominale de la puissance de chauffe. L'utilisateur de l'appareil est par conséquent évidemment affecte car il paye un prix fort pour une puissance calorifique qu'il ne peut jamais utiliser. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des appareils connus et de créer un chauffe-eau a ecoulement libre dans lequel la température de réglage de l'eau mixte est toujours constante indépendamment des variations de pression du reseau d'alimentation en eau. Ce problème est resolu conformément a l'invention en ce que, dans le chauffe-eau a ecoulement libre conforme a l'invention, la vanne de sélection de température est disposée dans un conduit ou trou de contournement qui est branche en parallèle avec l'échangeur de chaleur et le conduit ou trou de contournement par du volume de la valve de régulation qui est place en-dessous de la membrane. Avantageusement, le tuyau d'eau froide aboutissant au robinet mélangeur ou bien le trou de passage d'eau froide partent du volume existant en-dessous de la membrane de la valve de regulation. Avantageusement, le tuyau d'eau froide sort a l'extérieur du chauffe-eau et est pourvu d'un raccord à son extremite. Apres le raccord, il est prévu une vanne d'arrêt et le chauffe-eau comporte un tuyau de raccordement pourvu d'une vanne et débouchant dans le tuyau d'eau froide relié au réseau. Le chauffe-eau à écoulement libre conforme à l'invention fournit une quantité d'eau a température réglée depuis le domaine des basses pressions jusqu'a la limite superieure de pression du chauffe-eau a écoulement libre a haute pression. Simultanément, il règle, lors de la prise d'eau mixte, la quantité d'eau froide mélangee à l'eau chaude. Ainsi, on est assuré que la temperature réglee de l'eau mixte reste toujours constante indépendamment des variations de la pression d'eau du reseau. Un avantage importante du chauffe-eau à ecoulement libre conforme à l'invention consiste en ce que, en dehors de la constance de la temperature de l'eau chaude et de l'eau mixte, le chauffe-eau reste capable de fonctionner, du fait de sa faible résistance et de sa faible pression nominale, même pour une très basse pression d'eau du réseau. Grace a cette caractéristique favorable, le chauffe-eau à écoulement libre conforme à l'invention peut être utilisé comme un chauffe-eau de "camping", auquel cas, il peut également être bien utilisé dans le domaine des hautes pressions. Du fait que le chauffe-eau peut être utilisé dans les deux domaines, le nombre d'appareils fabriqués peut être augmenté, ce qui réduit en correspondance les frais de fabrication et le prix de l'appareil. Un autre avantage important du chauffe-eau a écoulement libre conforme à l'invention consiste en ce que, dans le cas de l'eau froide -et en supposant un étranglement classique de 50%- la valeur nominale de la pression d'eau est réduite au quart, du fait que la résistance du chauffe-eau est proportionnelle au carré de la vitesse de l'eau. Cette valeur peut être encore amelioree en diminuant la quantite d'eau passant dans le chauffe-eau. La pression d'allumage peut être maintenue à une valeur supérieure de 75% à la pression d'eau nominale, de sorte que, dans le domaine non réglé, on peut être assuré d'une température uniforme de l'eau dans une plage de 10X. Un autre avantage de l'appareil conforme à l'invention consiste en ce qu'également l'eau froide est canalisée.dans la vanne de sélection de température de sorte que, lors de la prise d'eau mixte, la quantite d'eau froide est réglée et, lors d'une variation de la pression d'eau du réseau, également la température de l'eau mixte reste constante. En outre, le chauffe-eau a écoulement libre conforme a l'invention permet une prise d'eau mixte à une température constante également dans le cas de robinet melangeur très éloigné. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma d'un chauffe-eau a ecoulement libre et à gaz de type classique; - la figure 2 est un schéma du chauffe-eau à ecoulement libre et à gaz conforme a l'invention. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, il est prévu, dans un tuyau d'eau froide 1 partant du réseau d'alimentation en eau froide, une vanne principale d'arrêt 2 et, après celle-ci, un raccord 16. Ce raccord 16 est relie à un chauffe-eau à écoulement libre, dont les constituants principaux sont un brûleur principal 10 et un echangeur de chaleur 11. Le brûleur principal 10 est relié a une valve (ou clapet) 19 d'alimentation en gaz. Le gaz pénètre par l'intermédiaire d'une tubulure 7 dans la vanne d'alimentation en gaz 19 et dans le brûleur principal 10. Entre la tubulure 7 et le tuyau d'eau froide 1, il est prévu une valve (ou clapet) de regulation 3. La valve de regulation 3 est une valve à membrane dans laquelle une membrane 6 divise le boitier de la valve en deux volumes, à savoir un volume 21 situe en-dessous de la membrane 6 et un volume 8 situe au-dessus de la membrane 6. Dans le conduit partant du volume 21 et débouchant dans l'échangeur de chaleur 11, il est prevu un tube a venturi 4 et un conduit inversant ce tube à venturi. Dans le conduit de contournement, est disposée une vanne (ou robinet) de selection de température 13. Entre-le conduit partant de l'échangeur de chaleur 11 et le tuyau d'eau froide 1, il est prévu une vanne à eau chaude 12 et une vanne à eau froide 14 ainsi qu'un tuyau de décharge 15. Comme le montrent les figures, l'eau provenant du tuyau d'eau froide 1 passe dans la vanne principale d'arrêt 2 branchée sur le tuyau d'eau froide 1 et dans le raccord 16 pour parvenir au chauffe-eau a écoulement libre. L'eau s'ecoule ensuite par la valve de régulation 3 pour parvenir dans le tube à venturi 4. Dans la section retrecie du tube à venturi 4, la pression diminue lors d'une augmentation de la vitesse d'écoulement de l'eau, c'est-à-dire lors d'une augmentation du débit d'eau, conformement à la loi de Bernoulli, de sorte que la pression dans le conduit ou le trou 5 relié au volume 8 situé au-dessus de la membrane 6 diminue également.Sous l'action de cette diminution de pression, la membrane 6 se déplace en même temps que la valve de régulation 3 et en opposition à la force du ressort 9, vers le haut, et elle ouvre la valve d'alimentation en gaz 19 pour un debit d'eau déterminé ou bien pour une pression d'allumage correspondant a ce débit d'eau. Le gaz passant par la tubulure 7 parvient dans le brûleur principal 10 où il est enflamme par la veilleuse, non représentée sur le dessin. L'écoulement d'eau est echauffé dans l'échangeur de chaleur 11 et il est décharge du chauffe-eau par l'intermédiaire d'une vanne (ou robinet) d'eau chaude 12 en condition d'ouverture et par l'intermédiaire du tuyau de decharge 15. Dans le cas de l'appareil classique représente sur la figure 1, l'eau froide nécessaire pour former l'eau mixte parvient directement du tuyau d'eau froide 1 dans une vanne (ou robinet) d'eau froide 14 en condition d'ouverture, de sorte que la quantite d'eau mixte sortant du tuyau de decharge 15 est fonction de la pression d'eau régnant momenta nément dans le tuyau d'eau froide 1 et, pour cette raison également, la temperature de l'eau mixte varie en fonction de cette pression d'eau. Dans cet appareil classique, la quantité totale d'eau passe dans le chauffe-eau du fait de l'ouverture de la vanne de sélection de température 13 qui est disposée dans le conduit de contournement du tube à venturi 4. La pression nominale du chauffe-eau à écoulement libre est ainsi determinée par la résistance mesuree lors du passage de cette quantite totale d'eau. Sur la figure 2, on a représenté un chauffe-eau à écoulement libre conforme à l'invention, dans lequel la vanne de sélection de température 13 n'est pas placée dans le conduit de contournement du tube à venturi 4 mais dans un conduit ou tube 20 contournant l'ensemble de l'appareil. Ce conduit peut être un conduit extérieur ou bien le trou peut être un trou d'un diamètre approprie qui est ménagé dans la partie moulée du corps de valve. Comme le montre la figure 2, l'eau froide s'écoule dans le cas de la solution conforme à l'invention, par la valve de régulation 3 et elle parvient du volume 21 situé en-dessous de la membrane 6 à la vanne de sélection de température 13. De cette manière, il ne parvient toujours dans le tuyau de decharge 15, par l'intermédiaire de la vanne d'eau froide 14, qu'une quantité réglée d'eau froide1 cette quantite étant fonction exclusivement du degré d'ouverture de la vanne d'eau froide 14 et étant complètement indépendante des variations de la pression d'eau froide du réseau, c'est-à-dire qu'elle reste constante. Du fait que, dans la structure conforme à l'invention, il ne passe dans le chauffe-eau que 50% de la quantité nominale d'eau ou bien une quantite d'eau plus petite que cette valeur, la resistance de l'appareil est réduite dans un rapport inverse du carré de cette quantité d'eau. Avantageusement, on doit conserver la possibilité de prise d'eau froide, également en cas d'endommagement du chauffe-eau et, pour cette raison, il est prévu des vannes (ou robinets) d'arrêt 17 et 18. La vanne d'arrêt 17 est branchée dans le tuyau d'eau froide regle tandis que la vanne d'arrêt 18 est par contre branchée dans le tuyau 23 partant du tuyau froide 1. Lorsque le chauffe-eau est mis en service, la vanne d'arrêt 18 doit être fermee et la vanne d'arrêt 17 doit être ouverte. En cas de reparation ou de remplacement, la vanne d'arrêt 17 est fermee et la vanne d'arrêt 18 est ouverte de sorte que, pendant la réparation ou le remplacement, il est possible de prendre de l'eau froide à chaque robinet. Lors de nouveaux montages, il est possible d'effectuer lors de l'installation du tuyau froide, un montage en parallele également du tuyau d'eau froide regle comportant les vannes d'arrêt 17 et 18. REVENDICATIONS 1.- Chauffe-eau à écoulement libre basse pression, fournissant de l'eau ou de l'eau mixte, chauffé au gaz et qui comporte un brûleur principal, un échangeur de chaleur, une valve (ou clapet) de régulation branchée en amont du brûleur principal et une vanne (ou robinet) de selection de température branchée entre la valvee de régulation et l'échangeur de chaleur, caractérisé en ce que la vannee de sélection de température (13) est dispose dans un conduit ou trou de contournement (20) branché en parallèle à l'échangeur de chaleur (11) et en ce que le conduit ou trou de contournement (20) part du volume (21) de la valve de régulation (3) qui est situe en-dessous de la membrane (6). 2.- Chauffe-eau à ecoulement libre chauffe au gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit ou orifice de passage d'eau froide (22) aboutissant au tube de décharge (15) sort du volume (21) existant en-dessous de la membrane (6) de la valve de régulation. 3.- Chauffe-eau a écoulement libre chauffe au gaz selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tuyau d'eau froide (22) sort a l'extérieur du chauffe-eau et est pourvu d'un raccord (16) à son extrémite. 4.- Chauffe-eau à écoulement libre chauffé au gaz selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu après le raccord (16) une vanne (ou robinet) d'arrêt (17) et en ce que le chauffe-eau comporte un conduit (23) pourvu d'une vanne (ou robinet) d'arrêt (18) et debouchant dans le tuyau d'eau froide (1) raccordé au réseau d'alimentation.