Brevet FR2624590A1 — publié le 19890616

- - 2624590 La présente invention concerne un chauffe-eau à ac- cumulation composé d'au moins un espace annulaire qui en- toure un intérieur central séparé de lui par une paroi con- centrique s'étendant le long d'une partie de la hauteur totale de l'appareil, clos par un fond au bas de la paroi de séparation et comportant une entrée d'eau froide. Un tel chauffe-eau est connu du brevet AT-PS 3 78 596. Le réservoir d'eau sanitaire de ce chauffe-eau est déli- mité par un tube intérieur central muni d'un fond creux par o entre l'agent chauffant qui est prélevé par ledit tube central. Ce chauffe-eau n'est pas à proprement parlé un chauffe-eau combiné, parce qu'il n'est pas possible d'ob- tenir un chauffage suffisant au prélèvement d'eau chaude. L'invention a donc pour but d'améliorer sur un tel chauffe-eau la transmission de chaleur pendant le prélè- vement d'eau chaude et d'utiliser le contenu entier du ré- servoir pour atténuer les effets de la mise en route du brûleur et pour réduire les variations de température pen- dant cette mise en route ou la marche intermittente du brû- leur, et d'améliorer la circulation de l'eau accumulée pen- dant la rechauffage. Du brevet DE-AS 2 430 169 on connait un élément chauf- fant pour un chauffe-eau sanitaire utilisable comme chauf- fe-eau instantané qui comporte un échangeur de chaleur for- mé de deux composants en tôle entre lesquels circulent des agents chauffants. L'espace correspondant est conçu en for- me d'hélice, à l'intérieur duquel la paroi intérieure pous- se une hélice vers l'extérieur, laquelle s'appuie contre la paroi extérieure de l'élément chauffant. Pour atteindre ce but conformément à l'invention vi-" sant la réalisation d'un chauffe-eau combiné, il est prévu - 2 - 2624590 que la conduite de prélèvement d'eau chaude part de l'in-- térieur central, qu'une hélice chauffante est prévue dans l'espace extérieur et que, en face de l'arrivée d'eau froi- de dans le fond du réservoir, il est prévu un orifice cen- tral coaxial dans le fond au bas de la paroi de séparation. Cette conception garantit une très bonne transmission de chaleur pendant le prélèvement d'eau chaude ainsi qu'une zone tampon suffisante au début du prélèvement. Conformément à l'invention, il est prévu un organe automatique, soit un obturateur avec deux sièges coaxiaux formés l'un par l'arrivée d'eau froide et l'autre par l'o- rifice central du fond au bas de la paroi de séparation. Suivant le mode de fonctionnement du chauffe-eau, soit pen- dant le prélèvement d'eau chaude ou le rechauffage, l'un ou l'autre siège est fermé. Dans une autre réalisation, cet obturateur flottant est conçu en forme de bille, de corps biconique, de dis- que muni d'un axe central ou similaire, soit un obturateur très simple ne nécessitant aucun organe de fixation. Il est particulièrement avantageux que l'obturateur soit maintenu entre les sièges par un ressort, ce qui fa- cilite son dégagement de l'un d'eux au moment d'un change- ment de mode de fonctionnement. Finalement il est utile que l'obturateur soit tenu par un levier rigide, pivotant sur ressort ou amovible, dont l'extrémité est fixée à la face inférieure du fond au bas de la paroi de séparation ou au fond du réservoir. Cette conception permet d'assurer le guidage sans défaut de l'obturateur dans les cas o il faut s'attendre à un décalage par suite de la forme des bords des sièges. Enfin, il est particulièrement avantageux que l'or- gane automatique soit une membrane portant à sa périphé- rie des orifices, et dont les mouvements sont limités par le fond au bas de la paroi de séparation et le fond du ré- servoir. La membrane fait ainsi directement fonction d'ob- turateur, ce qui permet de se passer d'un organe spécial. -3- Différents exemples de réalisation de l'invention sont décrits ciaprès plus en détail avec les figures du dessin à l'appui. Les figures représentent: Fig. 1, une première version de l'appareil en coupe verticale schématique, en cours de rechauffage; Fig. 2, la même version pendant le prélèvement d'eau chaude; Fig. 3 et 4, les mêmes modes de fonctionnement que ci-dessus, l'obturateur étant du type flottant; Fig. 5 et 6, une autre version de l'obturateur vu en élévation et en plan; Fig. 7 et 8, une autre version de l'obturateur vu éga- lement en élévation et en plan; Fig. 9 et 10, une troisième version de l'organe auto- matique, soit un obturateur basculant; Fig. 11 et 12, une vue en élévation et en plan dudit obturateur avec sa fixation; Fig. 13 et 14, une quatrième version de l'organe auto- matique, soit un obturateur à membrane, et Fig. 15, une vue en plan de ladite membrane. Dans un réservoir cylindrique conformément à l'inven- tion, formé par une paroi 1, se trouve un tube en spirale 2 au bout supérieur 3 duquel est branchée une conduite de départ d'un chauffe-eau, et au bout inférieur 4, le retour dudit chauffe-eau. Une paroi de séparation cylindrique 5, concentrique, s'étend sur une partie de la hauteur'du ré- servoir et divise celui-ci en un espace annulaire 6, ex- térieur, o se trouve le tube en spirale 2, et un intérieur central 7 o plonge la conduite de prélèvement d'eau chau- de 8 de l'appareil. L'intérieur central 7 est muni au bas d'un fond 9 fixé au bord inférieur de la paroi de sépara- tion 5 et comportant dans son centre un orifice 10. En fa- ce de cet orifice 10 est prévue coaxialement l'ouverture 11 de l'arrivée d'eau froide 12, entre l'orifice 10 et l'ou- verture 11 étant disposé un organe automatique, soit un obturateur 13 suivant les fig. 1 et 2. Le fonctionnement de l'organe 13 découle de la con- ception de l'appareil comme suit: Pendant le rechauffage suivant la fig. 1, l'obtura- teur 13 dégage - par suite de son propre poids ou sous l'ac- tion d'un ressort - l'orifice 10 du fond 9, conçu comme siège de soupape, et ferme éventuellement en même temps l'ouverture de l'arrivée d'eau froide 12, ce qui entraî- ne le rechauffage complet de l'accumulateur, sauf le vo- lume d'eau dans la conduite de prélèvement 8 lequel ne prend pas part à la circulation, mais est également chauffé par échange de chaleur. S'il y a prélèvement d'eau chaude à travers la con- duite 8, l'obturateur 13 ferme, suivant la fig. 2, sous l'effet de l'arrivée d'eau froide, l'orifice 10 du fond 9 en dégageant en même temps l'ouverture 11 de l'arrivée d'eau froide 12. Or, l'eau froide doit circuler à travers l'échangeur de chaleur tout entier et arrive par l'espace annulaire 6, o est logé le tube en spirale 2, dans l'intérieur 7 et, par double déviation, à l'entrée de la conduite de pré- lèvement 8. Cet écoulement de l'eau garantit, du fait de la longueur de la conduite de prélèvement 8, que d'une part la totalité du contenu du réservoir est utilisée pour com- penser les temps morts inhérents au système au début du prélèvement, et d'autre part que, grâce à la double dévia- tion de l'eau à chauffer par l'échange de chaleur s'opé- rant entre les courants partiels conduits en contre-cou- rant, les différences de température se manifestant à la sortie d'eau chaude sont atténuées, notamment à la mise en route et en service intermittente du brûleur. Des fig. 3 et 4 ressort le comportement d'un obtura- teur sphérique 13 comme organe automatique dans les deux modes de fonctionnement suivant fig. 1 et 2. L'orifice 10 du fond 9 et l'ouverture 11 de l'arrivée d'eau froide 12 faisant fonction de sièges de soupape, sont conçus de sor- te à guider l'obturateur 13. Les obturateurs suivant les -5- fig. 5 et 6 ou 7 et 8 s'utilisent de la même façon. Suivant les fig. 9 et 10, l'obturateur 13 a la forme d'une cuvette supportée par un bras 14 élastique ou un bras 14 rigide articulé par son extrémité 15 à la face inféri- eure du fond 9. Cet obturateur 13 fonctionne de la même façon que les versions suivant les fig. 1 et 2 ou 3 et 4. Les fig. 13 et 14 montrent l'organe 13 en forme d'une membrane 16 fixée à sa périphérie dans un support annulai- re 17, et munie d'orifices 18 à travers lesquels l'eau ar- rivant par la conduite 12 pendant le prélèvement suivant fig. 14, pénètre dans l'espace annulaire 6 de l'appareil. Pendant le rechauffage suivant fig. 13, la partie centra- le de la membrane 16 ferme l'arrivée d'eau froide 12 et dégage l'orifice 10 du fond 9 pour permettre la circula- tion de l'eau à chauffer. Il va de soi que, dans le cadre de l'invention, d'au- tres réalisations de l'organe 13 peuvent être prévues, tel- les que clapets, tiroirs ou organes d'arrêt similaires à commande alternative. -6- R e v e nd i c a t i on s: 1. Chauffe-eau à accumulation composé d'au moins un es- pace annulaire qui entoure un intérieur central sé- paré de lui par une paroi concentrique s'étendant le long d'une partie de la hauteur totale de l'appareil, clos par un fond au bas de la paroi de séparation et comportant une entrée d'eau froide, caractérisé par le fait qu'en vue de la réalisation d'un chauffe-eau combiné, il est prévu que la conduite de prélèvement d'eau chaude (8) part de l'intérieur central (7), qu' une hélice chauffante (2) est prévue dans l'espace extérieur (6) et que, en face de l'ouverture (11) de l'arrivée d'eau froide (12) dans le fond du réservoir, il est prévu un orifice central (10), coaxial, dans le fond au bas de la paroi de séparation. 2. Chauffe-eau suivant la revendication 1, caractérisé par un organe (13) fonctionnant automatiquement sous la pression de l'eau et disposé entre l'orifice (10) du fond (9) et l'ouverture (11)'de l'arrivée d'eau froide (12). 3. Chauffe-eau suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe automatique est un obtura- teur (13) avec deux sièges coaxiaux formés l'un par l'ouverture (11) de l'arrivée d'eau froide (12) et l'autre par l'orifice central (10) du fond (9) au bas de la paroi de séparation. (Fig. 1 à 12.) 4. Chauffe-eau suivant la revendication 3, caractérisé -7- par le fait que l'obturateur (13) flottant entre les deux sièges (10, 11) est conçu en forme de bille,. de corps biconique, de disque muni d'un axe central, ou similaire. (Fig. 3 à 8.) 5. Chauffe-eau suivant la revendication 3 ou 4, carac- térisé par le fait que l'obturateur '(13) est mainte- nu entre les sièges (10, 11) par un ressort (Fig. 9 à 12). 6. Chauffe-eau suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que l'obturateur (13) est tenu par un le- vier rigide (14), pivotant sur ressort ou amovible, dont l'extrémité est fixée à la face inférieure du fond (9) ou au fond du réservoir (Fig. 9 à 12). 7. Chauffe-eau suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe automatique (13) est une mem- brane (16) portant à sa périphérie des orifices (18), et dont les mouvements sont limités par le fond (9) et le fond du réservoir (Fig. 13 - 15).