Brevet FR2750760A1 — publié le 19980109

La présente invention a pour objet un dispositif à vase d'expansion pour la compensation de la dilatation dans une enceinte remplie d'un liquide, et notamment la compensation de la dilatation dans un ballon d'eau chaude sanitaire. Dans un ballon d'eau chaude sanitaire, de l'eau froide est introduite pour être chauffée puis distribuée dans un réseau d'eau chaude. Le volume d'eau varie lorsque la température de celle-ci varie. Lorsque l'eau se trouve dans une enceinte fermée, sa dilatation peut provoquer des surpressions très importantes, qui peuvent provoquer l'explosion du ballon d'eau chaude. Afin de limiter celles-ci, des normes prévoient que chaque ballon d'eau chaude sanitaire doit être équipé d'un groupe de sécurité. Un tel groupe de sécurité assure plusieurs fonctions sur un ballon d'eau chaude sanitaire à réchauffage électrique. Tout d'abord, il doit éviter tout risque de rupture de l'enceinte de ce ballon lorsque ce dernier reste en permanence sous tension et donc que l'eau est chauffée en permanence, jusqu'éventuellement au-delà du point d'ébullition de l'eau. Une soupape tarée à une pression prédéterminée, 7 bars en général, permet alors, en cas de défaillance de dispositifs de sécurité électriques également prévus sur ce type de ballon, de libérer l'énergie accumulée avant que celle-ci endommage le ballon. En général, l'eau de ville a une température moyenne de 150C et il est courant de stocker de l'eau chaude à 650C dans un ballon. Lors de la montée en température de l'eau, il faut pouvoir assurer sa libre dilatation. C'est également le rôle de la précédente soupape de permettre des excédents volumiques de l'eau consécutifs à cette dilatation. Ainsi, au cours de la montée en température de l'eau, la soupape libère petit à petit, goutte à goutte, de l'eau contenue dans le ballon. C'est ce que de nombreux professionnels appellent "le phénomène de gouttage". Le groupe de sécurité est raccordé au réseau d'alimentation en eau de ville. Pour éviter toute pollution, un clapet anti-retour, empêchant l'eau du ballon de retourner au réseau, assure une fonction antipollution. Enfin, une fonction vidange est intégrée au groupe de sécurité. Un dispositif de commande manuelle permet d'ouvrir la soupape afin de vidanger le ballon. C'est pourquoi chaque groupe de sécurité est raccordé par l'intermédiaire d'une garde d'air à un siphon d'évacuation. Le phénomène de gouttage est à l'origine de plusieurs inconvénients. Le groupe de sécurité est toujours placé en partie basse du ballon. De ce fait, lors du gouttage, des particules de tartre et/ou autres, en provenance du ballon (sable, oxyde se formant dans le ballon, etc), entraînées par le flux -léger- d'eau se dirigeant vers la soupape, risquent d'empêcher la fermeture complète de la soupape au bout d'un certain temps. Par conséquent, le phénomène de gouttage devient permanent au lieu d'être limité aux périodes où le ballon d'eau chaude est sous tension et où l'eau contenue dans celui-ci est chauffée. De plus, ce phénomène de gouttage, qu'il soit temporaire ou permanent, est souvent mal compris des artisans plombiers qui installent de tels ballons d'eau chaude chez leurs clients, et est assimilé à une fuite. Ceci est à l'origine de nombreux retours injustifiés de groupes de sécurité vers les services après-vente des constructeurs de ces groupes. Les frais engendrés par ces retours (démontage et remontage du groupe de sécurité, transport, test du groupe de sécurité, etc) est très important. Enfin, la perte d'eau par le phénomène de gouttage n'est pas négligeable. En outre, c'est de l'eau chaude qui est évacuée par la soupape de sécurité. Il y a donc une perte d'eau et aussi d'énergie. Pour éviter le phénomène de gouttage, il est connu (figure 1) de munir un ballon d'eau chaude sanitaire 2, équipé de son groupe de sécurité 4, d'un vase d'expansion 6. Le ballon d'eau chaude est alimenté par une conduite d'alimentation 8 et l'eau est soutirée du ballon par une conduite de départ 10. Cette solution permet de supprimer tout phénomène de gouttage. En effet, lorsque le volume d'eau dans le ballon augmente, suite à la montée en température de l'eau, celle-ci peut se dilater vers le vase d'expansion qui contient un gaz (air par exemple) compressible. Cependant, ce montage, tel que représenté sur la figure 1, est interdit par la réglementation car il conduit à créer un bras mort 12 sur le circuit. Ce bras mort 8 peut être à l'origine d'un développement bactérien dangereux pour la santé ("la legionella" par exemple). L'invention a alors pour but de fournir un dispositif permettant d'assurer la compensation de la dilatation d'un liquide dans une enceinte fermée, sans créer de bras mort et en évitant le phénomène de gouttage décrit ci-dessus. A cet effet, elle propose un dispositif à vase d'expansion pour la compensation de la dilatation dans une enceinte remplie d'un liquide, caractérisé en ce que le vase d'expansion est monté en série dans le circuit de liquide comportant la conduite d'arrivée, l'enceinte et la conduite de départ. De cette manière, le liquide qui passe dans le circuit passe par le vase d'expansion et tout bras mort peut être supprimé. Dès que du liquide circule dans le circuit, lorsque l'on puise par exemple du liquide dans l'enceinte et que simultanément celle-ci se remplit, le liquide se trouvant au niveau du vase d'expansion est mis en circulation. Dans une forme de réalisation préférée, le liquide alimentant l'enceinte passe d'abord par le vase d'expansion, qui présente une entrée de liquide branchée sur la conduite d'arrivée et une sortie de liquide reliant le vase d'expansion à l'enceinte, avant d'alimenter l'enceinte. Le vase d'expansion est alors monté en amont de l'enceinte. Un montage aval est également envisageable. Le vase d'expansion comporte de préférence une entrée et une sortie de liquide coaxiales et la conduite d'arrivée de liquide traverse la paroi d'une conduite reliant le vase d'expansion à l'enceinte en amont du vase d'expansion et s'étend à l'intérieur de cette dernière conduite au moins jusqu'à l'entrée du vase d'expansion. Ainsi, le vase d'expansion ne présente qu'une seule ouverture. De plus, les deux conduites ne forment plus qu'un seul ensemble et de ce fait le branchement est facilité. L'invention concerne également un ballon d'eau chaude sanitaire comportant un dispositif de compensation de dilatation de l'eau contenue dans le ballon tel que décrit ci-dessus. Lorsqu'un tel ballon comporte un groupe de sécurité, le dispositif de compensation est avantageusement monté entre le groupe de sécurité et le ballon proprement dit. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif une forme d'exécution d'un dispositif selon l'invention et d'un dispositif de l'état de la technique. Figure 1 est une vue en élévation schématique d'un ballon d'eau chaude sanitaire équipé d'un dispositif de compensation de la dilatation de l'eau de l'art antérieur, Figure 2 est une vue à échelle agrandie d'un vase d'expansion selon l'invention monté sur le ballon d'eau chaude selon un mode de réalisation préférentiel, Figure 3 est une vue semblable à celle de la figure 2 montrant une variante d'exécution du montage du vase d'expansion. La figure 1 a déjà été décrite au préambule. Dans la figure 2, on retrouve un ballon d'eau chaude sanitaire 2 à réchauffage électrique, son groupe de sécurité 4 et un vase d'expansion 6. Ce ballon est semblable à celui de la figure 1. Les différences entre les dispositifs des figures 1 et 2 consistent essentiellement dans le branchement du vase d'expansion 6. De ce fait, pour plus de clarté, la figure 2 montre à échelle agrandie uniquement le vase d'expansion 6 et son branchement sur le circuit d'eau. Une conduite d'eau 8 alimente le ballon 2 en eau froide en provenance d'un réseau de distribution d'eau de ville et une conduite de sortie 10 (non représentée sur la figure 2) permet de prélever de l'eau dans le ballon 2. De préférence, l'eau froide du réseau de distribution urbain alimente le ballon 2 par sa base et l'eau du ballon 2 est prélevée à son sommet (cf figure 1). Le groupe de sécurité 4 comporte notamment une soupape, non représentée, tarée à une valeur prédéterminée, généralement 7 bars, afin d'éviter que de l'eau puisse se trouver à une pression supérieure à la valeur de pression prédéterminée dans le ballon 2. Cette soupape agit notamment lorsque le ballon 2 reste en permanence sous tension et que l'eau contenue à l'intérieur de celui-ci est chauffée au-delà de la température de stockage programmée. Le groupe de sécurité 4 comporte également, de façon connue, un clapet anti-retour, non représenté au dessin, destiné à empêcher de l'eau contenue dans le ballon 2 de retourner dans le réseau de distribution d'eau de ville, ainsi qu'une commande manuelle permettant d'ouvrir la soupape afin de vidanger le ballon 2. Le vase d'expansion 6 est monté en série sur la conduite d'alimentation en eau froide du ballon 2. La conduite d'arrivée 8, en aval du groupe de sécurité, alimente le vase d'expansion 6. Une conduite 14 relie ce dernier au ballon 2. La figure 2 montre un mode de réalisation préférentiel du montage en série du vase d'expansion 6. Ce dernier est placé à côté du ballon d'eau chaude sanitaire 2, à la base de celui-ci. La conduite d'alimentation 8 relie le groupe de sécurité 4 au vase d'expansion 6. Entre ces deux éléments, elle traverse la paroi de la conduite 14 reliant le vase d'expansion 6 au ballon 2. Après avoir traversé la paroi de la conduite 14, la conduite d'alimentation 8 s'étend à l'intérieur de la conduite 14 et débouche dans le vase d'expansion 6. Bien entendu, le diamètre de la conduite 14 reliant le vase d'expansion 6 au ballon 2 est suffisant pour permettre le passage de la conduite d'alimentation 8 et d'un flux d'eau assez important pour alimenter le ballon d'eau chaude sanitaire 2. Ce montage permet d'avoir toujours une circulation d'eau au niveau des conduites 8 et 14, ainsi que dans le vase d'expansion. Le circuit ne présente donc pas de bras mort. La figure 3 montre une variante de branchement du vase d'expansion 6. Ce dispositif comporte également une conduite d'arrivée 8 reliant le groupe de sécurité 4 au vase d'expansion 6 et une conduite 14 reliant le vase d'expansion 6 au ballon 2. Selon cette variante, les deux conduites 8 et 14 sont sensiblement parallèles et placées l'une à côté de l'autre. Le vase d'expansion 6 comporte alors un branchement pour chacune de ces conduites, alors que dans le mode de réalisation de la figure 2, un seul branchement est nécessaire au niveau du vase d'expansion 6. Lorsque l'eau contenue dans le ballon 2 est chauffée, elle se dilate. La conduite 14 reliant le ballon 2 au vase d'expansion 6 permet au liquide de s'étendre vers le vase d'expansion 6. Dans celui-ci se trouve une poche de gaz compressible, de l'air par exemple, qui absorbe alors les variations de volume de l'eau. Le volume de la poche est suffisant pour que l'augmentation de pression résultant de la compression de la poche de gaz ne soit pas trop importante et ne provoque pas l'ouverture de la soupape tarée du groupe de sécurité. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécution décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Ainsi par exemple, le vase d'expansion peut très bien être monté de manière analogue sur la conduite de départ d'eau chaude. Le fonctionnement est alors identique. Dans la forme de réalisation décrite en référence à la figure 2, la conduite d'alimentation traverse la paroi de la conduite reliant le vase d'expansion au ballon. Le contraire peut être envisagé. Dans ce cas, la conduite d'alimentation est d'un diamètre plus important que la conduite reliant le vase d'expansion au ballon et c'est cette dernière conduite qui se trouve à l'intérieur de la conduite d'alimentation du côté du vase d'expansion et traverse la paroi de la conduite d'alimentation pour se raccorder au ballon. Enfin, ce dispositif de compensation de dilatation d'un liquide est décrit en référence à un ballon d'eau chaude sanitaire, mais il pourrait être utilisé dans d'autres domaines, comme par exemple le stockage de liquide dans un réservoir placé par exemple à l'extérieur et soumis aux variations de températures extérieures. REVENDICATIONS 1- Dispositif à vase d'expansion (6) pour la compensation de la dilatation dans une enceinte (2) remplie d'un liquide et comportant au moins une conduite d'arrivée (8) et une conduite de départ (10), caractérisé en ce que le vase d'expansion (6) est monté en série dans le circuit de liquide comportant la conduite d'arrivée (8), l'enceinte (2) et la conduite de départ (10). 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide alimentant l'enceinte (2) passe d'abord par le vase d'expansion (6), qui présente une entrée de liquide branchée sur la conduite d'arrivée (8) et une sortie de liquide reliant le vase d'expansion (6) à l'enceinte (2), avant d'alimenter l'enceinte (2). 3- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le vase d'expansion (6) comporte une entrée et une sortie de liquide coaxiales, et en ce que la conduite d'arrivée (8) de liquide traverse la paroi d'une conduite (14) reliant le vase d'expansion (6) à l'enceinte (2) en amont du vase d'expansion et s'étend à l'intérieur de cette dernière conduite (14) au moins jusqu'à l'entrée du vase d'expansion (6). 4- Ballon d'eau chaude sanitaire, caractérisé à ce qu'il comporte un dispositif de compensation de la dilatation de l'eau contenue dans le ballon selon l'une des revendications 1 à 3. 5- Ballon d'eau chaude sanitaire selon la revendication 4, comportant un groupe de sécurité (4), caractérisé en ce que le dispositif de compensation est monté entre le groupe de sécurité (4) et le ballon proprement dit (2).