Brevet FR2628828A1 — publié le 19890922

(i RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication: 2 628 828 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIETE INDUSTRIELLE DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national: 88 03619 PARIS ( Int Ci4: F24 D 19/00, 3/00. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 21 mars 1988. Q Demandeur(s): LA ROBINETTERIE INDUSTRIELLE. So- ciété anonyme. - FR. ) Priorité: ) Inventeur(s): Jean Pages. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n 38 du 22 septembre 1989. } Références à d'autres documents nationaux appa- rentés ( Titulaire(s) ( Mandataire(s) Cabinet Plasseraud. Dispositif hydraulique de sécurité destiné à une installation hydraulique à circulation d'un liquide caloporteur et installation, notamment de chauffage central, équipée.d'un tel dispositif. ( Dispositif hydraulique de sécurité destiné à une installa- tion hydraulique à circulation d'un liquide caloporteur, cette installation comportant un circuit hydraulique primaire A, no- tamment pour la génération ou la régénération du liquide caloporteur, et un circuit hydraulique secondaire B, notamment pour l'utilisation du liquide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte verticale 11 interposée entre les cir- cuits primaire A et secondaire B précités et à laquelle sont = raccordés ces circuits primaire et secondaire, cette enceinte 11 t ayant une dimension transversale (c'est-à-dire entre les raccor- dements des circuits primaire et secondaire) telle que soit, I assurée, au centre ou au voisinage du centre de l'enceinte, une r vitesse de propagation du liquide caloporteur inférieure à 0,1 ' cc m/s, ce grâce à quoi on réalise une séparation des circulations _a N.primaire et secondaire du liquide caloporteur avec cependant Co un échange thermique entre ces deux circulations. 0o C: e Vente des fascicules 'IMPRIMERIE NATIONALE, 27. rue de la Convention7732 PARIS CEDEX 15 IL. O Vente des fascicules à rIMPRiMERiE NATIONALE. 27, rue de te Convention -- 75732 PARIS CEDEX 15 Dlsposltlf hydraulique de sécurité destiné à une installation hydraulique à circulation d'un liquide caloporteur et installation, notamment de chauffage central. équipée d'un tel dispositif. La présente invention concerne un dispositif hydraulique de sécurité destiné à une installation hydraulique à circulation d'un liquide caloporteur, cette installation comportant un circuit hydraulique primaire, notamment pour la génération ou la régénération du liquide caloporteur, et un circuit hydraulique secondaire, notamment pour l'utilisation du liquide caloporteur. Le but recherché par la mise en oeuvre du dis- positif de l'invention est d'assurer la dissociation et l'indépendance du circuit hydraulique primaire (qui peut être, par exemple, un circuit à débit constant: cas no- tamment du circuit primaire incluant la chaufferie dans une installation de chauffage central) vis-à-vis-du circuit hydraulique secondaire (qui peut être un circuit à débit variable: cas, toujours dans le même exemple, du circuit secondaire incluant les radiateurs dans une installation de chauffage central), tout en assurant le transfert thermique maximum entre les liquides des circuits primaire et secondaire. De façon accessoire, le dispositif de l'inven- tion doit être apte à procurer certaines facilités dans l'exploitation de l'installation hydraulique qui en est dotée, par exemple pour simplifier l'entretien de cette installation. Enfin, le dispositif de l'invention doit être d'un coût de fabrication peu élevé afin de ne pas accroitre inconsidérément le coût de l'ensemble de l'installation hydraulique; il doit pouvoir être facilement mis en place dans une installation déjà existante; il doit enfin être d'un entretien facile et peu onéreux. A ces fins, le dispositif conforme à l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend une enceinte verticale interposée entre les circuits primaire et secondaire précités et à laquelle sont raccordés ces circuits primaire et secondaire, cette enceinte ayant une dimension transversale (c'est-à-dire entre les raccordements des circuits primaire et secon- daire) telle que soit assurée, au centre ou au voisinage du centre de l'enceinte, une vitesse de propagation du liquide caloporteur inférieure à 0,1 m/s, ce grâce à quoi on réalise une séparation des circulations primaire et secondaire du liquide caloporteur avec cependant un échange thermique entre ces deux circulations. Avantageusement, pour obtenir un fonctionnement optimum du dispositif, les raccordements du circuit primaire avec l'enceinte et les raccordements'du circuit secondaire avec l'enceinte sont situés en opposition de part et d'autre de l'enceinte et sont décalés vertica- lement les uns par rapport aux autres d'environ trois fois leur diamètre. Dans un mode de réalisation intéressant pour sa simplicité de fabrication, l'enceinte est réalisée sous forme d'une bonbonne de section transversale cylindrique de révolution disposée verticalement. Dans un premier exemple de réalisation, le diamètre de la bonbonne est de l'ordre de 350 à 400 mm pour des débits compris entre environ 26 et 40 m3/h, ce diamètre étant de préférence d'environ 386 mm. Dans un second exemple de réalisation, le diamètre de la bonbonne est de l'ordre de 600 à 650 mm pour des débits compris entre environ 57 et 100 m3/h, ce diamètre étant de préférence d'environ 630 mm. Ainsi, avec seulement deux modèles différents, il est possible de couvrir les besoins les plus courants notamment dans le domaine des installations de chauffage central; d'o une simplification de la fabrication, de la tenue des stocks et de l'entretien. Le dispositif de sécurité hydraulique qui vient d'être défini procure une zone hydraulique neutre s'in- terposant entre les circuits primaire et secondaire; autrement dit, au sein du dispositif de l'invention, il y a échange thermique maximum entre les liquides des circuits primaire et secondaire accompagné d'une circulation minimale de liquide entre les circuits primaire et secondaire. Cette zone neutre à vitesse nulle ou très réduite du liquide permet aussi la stratification gravitaire du liquide chaud de départ et du liquide refroidi revenant de la partie d'utilisation de l'installation. Le dispositif de l'invention procure en outre l'avantage d'un dégazage et d'une purge d'air manuelle ou automatique, ainsi que l'avantage d'une décantation des boues et permet leur chasse manuelle vers l'exté- rieur. Pour son fonctionnement, le dispositif de l'in- vention ne nécessite qu'un équipement réduit et clas- sique (raccords directs sur l'expansion et l'alimenta- tion d'eau de ville; thermomètres pour lecture des températures de départ et de retour; manomètre associé à un robinet d'isolement avec purge pour détecter la pression à son point d'installation; protection calorifugée; etc.). L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisa- tion préféré donné uniquement à titre illustratif, et dans laquelle on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de chauffage central agencée conformément à l'invention; et - la figure 2 est une vue extérieure de côté du dispositif de l'invention utilisé dans l'installation de la fig. 1. Pour mieux fixer les idées, cette figure il- lustre une installation de chauffage central équipée du dispositif de l'invention, mais il est entendu que l'invention peut tout aussi bien trouver application dans d'autres types d'installations hydrauliques. Dans l'installation de chauffage central représentée à la figure 1, le circuit primaire, qui fonctionne à débit constant et qui est.désigné dans son ensemble par la référence A, comprend essentiellement une chaudière principale 1 dont la sortie est raccordée par un système de clapet antiretour 2, à une conduite 3 de sortie de l'eau chaude primaire. Le retour du circuit primaire s'effectue par une conduite 4 raccordée à la chaudière 1 par l'intermédiaire d'une vanne motorisée 5 et d'un contrôleur de débit 6. Une seconde chaudière 1' (chaudière d'appoint et de secours) est connectée en parallèle sur la chaudière principale 1 et est raccordée aux conduites 3 et 4 de la même manière, avec un clapet antiretour 2', une vanne motorisée 5' et un contrôleur de débit 6' Le circuit secondaire, qui fonctionne à débit variable et qui est désigné dans son ensemble par la référence B, comprend une conduite 7 d'amenée et une conduite 8 de retour de l'eau chaude secondaire raccor- dée au côté alimentation d'un appareil 9 de gestion d'écoulement d'eau chaude (regroupant notamment une pompe et une vanne de distribution régulant le débit), lequel est lui-même raccordé par des conduites appro- priées aux organes d'utilisation de l'eau, constitués en l'occurence par des radiateurs 10. Conformément à l'invention, entre les conduites 3 et 4 du circuit primaire et les conduites 7 et 8 du circuit secondaire, et raccordées à celles-ci, est disposée une enceinte verticale se présentant sous forme d'une bonbonne 11 de section transversale cylindrique de révolution ayant un diamètre tel que soit assurée, au centre ou au voisinage du centre de cette enceinte, une vitesse de propagation de l'eau qui soit aussi faible que possible, et en tout état de cause inférieure à 0,1 m/s. On réduit ainsi au minimum l'échange physique d'eau entre les circuits primaire et secondaire tout en assurant un transfert thermique maximum entre l'eau chaude du circuit primaire et l'eau du circuit secon- daire. Pour éviter que s'établissent des courants pré- férentiels, tant à l'aller qu'au retour, les raccorde- ments avec le circuit primaire et les raccordements avec le circuit secondaire sont disposés de part et d'autre de la bonbonne 11, sensiblement en opposition diamé- trale, avec un décalage vertical d entre les raccorde- ments primaires et les raccordements secondaires respectifs d'environ trois fois le diamètre de ces raccordements (les raccordements primaires et secon- daires ayant sensiblement le même diamètre). Le choix des dimensions de la bonbonne 11 est déterminé par le débit maximum de l'eau dans le circuit primaire. Toutefois, en pratique, un choix judicieux de ces dimensions permet d'utiliser une même bonbonne 11 dans des installations présentant des débits différents compris dans une gamme déterminée appropriée. De ce fait, pour les besoins usuels, il est possible de ne prévoir qu'un petit nombre de types de bonbonne différant entre eux uniquement par les dimensions, et notamment le diamètre, de la bonbonne. Ainsi, pour couvrir les besoins courants en matière d'installations de chauffage central, il est possible de définir seulement deux bonbonnes appropriées'respectivement à deux gammes de débits d'eau dans les circuits primaires. La première bonbonne a un diamètre de l'ordre de 350 à 400 mm, typiquement d'environ 386 mm, qui convient pour des débits primaires compris entre environ 26 et 40 m3/h, correspondant à des vitesses d'écoulement com- prises entre 0,9 et 1,4 m/s; la vitesse de propagation du liquide dans la zone neutre de la bonbonne est alors comprise entre respectivement environ 0,06 et 0,095 m/s. La seconde bonbonne a un diamètre de l'ordre de 600 à 650 mm, typiquement d'environ 630 mm, qui convient pour des débits primaires compris entre environ 57 et m3/h, correspondant à une vitesse d'écoulement com- prise entre 0,9 et 1,5 m/s; la vitesse de propagation du liquide dans la zone neutre de la bonbonne est alors comprise respectivement entre environ 0,05 et 0,09 m/s. Une bonbonne agencée conformément à l'invention assure donc la dissociation et l'indépendance du circuit primaire (fonctionnant à débit constant) et du circuit secondaire (fonctionnant à débit variable). Cette zone neutre à vitesse de propagation nulle ou très réduite (inférieure à 0,1 m/s) permet aussi la stratification gravitaire de l'eau chaude de départ et de l'eau refroidie de retour. Le dispositif assure complémentairement les fonctions suivantes: - le dégazage et la purge d'air, manuelle ou automa- tique, grâce à la présence d'un purgeur d'air 12 situé à la partie supérieure de la bonbonne; - la décantation des boues et leur chasse manuelle vers l'extérieur grâce à un purgeur de boues 13 situé en partie basse de la bonbonne. La bonbonne peut en outre. avantageusement être équipée de tous les organes auxiliaires nécessaires au contrôle de son bon fonctionnement, et notamment: - un thermomètre supérieur 14 pour le contrôle de la température de l'eau chaude de départ; - un thermomètre inférieur 15 pour le contrôle de la température, de l'eau refroidie en retour; - un manomètre 16 équipé d'un robinet d'isolement avec purge pour la lecture de la pression en son point d'installation; - un calorifugeage externe collé sur une tôle d'ha- billage 17 par exemple en aluminium, qui se monte après mise en place de la bonbonne. -En outre, il peut être prévu un raccordement supplémentaire pour raccorder à la bonbonne un prépara- teur de production d'eau chaude sanitaire: afin d'assu- rer une priorité à la production d'eau chaude sanitaire, ce raccordement 18 est directement situé en face du raccordement primaire d'arrivée 3 du réseau primaire. Ce raccordement, d'un diamètre plus faible que les autres, peut être laissé en attente si cette fonction n'est pas utilisée. En raison de sa grande simplicité de structure et de son équipement très complet, le dispositif de l'invention peut non seulement équiper des installations nouvelles, mais aussi être incorporé dans des instal- lations anciennes sans modifications ou adaptations ni du dispositif lui-même, ni de l'installation. Comme il va de soi et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réa- lisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif hydraulique de sécurité destiné à une installation hydraulique à circulation d'un liquide caloporteur, cette installation comportant un circuit hydraulique primaire (A), notamment pour la génération ou la régénération du liquide caloporteur, et un circuit hydraulique secondaire (B), notamment pour l'utilisation du liquide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte verticale (11) interposée entre les cir- cuits primaire (A) et secondaire (B) précités et à la- quelle sont raccordés ces circuits primaire et secon- daire, cette enceinte (11) ayant une dimension transver- sale (c'est-à-dire entre les raccordements des circuits primaire et secondaire) telle que soit assurée, au centre ou au voisinage du centre de l'enceinte, une vitesse de propagation du liquide caloporteur inférieure à 0,1 m/s, ce grâce à quoi on réalise une séparation des circulations primaire et secondaire du liquide caloporteur avec cependant un échange thermique entre ces deux circulations. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les raccordements du circuit primaire avec l'enceinte et les raccordements du circuit secon- daire avec l'enceinte sont situés en opposition de part et d'autre de l'enceinte et sont décalés verticalement les uns par rapport aux autres d'environ trois fois leur diamètre. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enceinte est réalisée sous forme d'une bonbonne de section transversale cylindrique de révolution disposée verticalement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le diamètre de la bonbonne est de l'ordre de 350 à 400 mm pour des débits compris entre environ 26 et 40 m3/h. 5. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le diamètre de la bonbonne est d'environ 386 mm. 6. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le diamètre de la bonbonne est de l'ordre de 600 à 650 mm pour des débits compris entre 57 et 100 m3/h. 7. Dispositif selon la revendication 6,.caracté- risé en ce que le diamètre de la bonbonne est d'environ 630 mm. 8. Installation hydraulique à circulation de liquide caloporteur, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 & 7. 9. Installation de chauffage central à circula- tion d'eau chaude, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 & 7. coi Co , i, '1r8 %0, FIG.2. 2 __"é..... -144 16I de -I5 15...---.-178