Brevet FR2772464A1 — publié le 19990618

GENERATEUR D'EAU CHAUDE A RETENUE D'ALLUMAGE La présente invention est relative à un générateur d'eau chaude comprenant - une conduite d'entrée d'eau froide reliée à un circuit eau froide - une conduite de sortie d'eau chaude reliée à un circuit eau chaude - un échangeur de chaleur interposé entre le circuit eau froide et le circuit eau chaude - un brûleur à combustible fluide transférant de la chaleur vers l'échangeur de chaleur - des moyens de restriction de la conduite d'entrée d'eau froide provoquant, lors du passage d'eau froide, une différence de pression dans la conduite d'entrée - une enceinte divisée, par un élément déplaçable, en une chambre amont et une chambre aval, la chambre amont étant soumise à la pression régnant dans la conduite d'entrée d'eau froide, en amont desdits moyens de restriction, et la chambre aval étant en communication fluidique, par un canal de dépression, avec les moyens de restriction pour être soumise à la pression régnant dans la conduite d'entrée d'eau froide, en aval desdits moyens, ledit élément étant déplaçable sous la différence de pression existant entre lesdites deux chambres amont et aval ; et - une alimentation en combustible fluide qui délivre une quantité de combustible asservie au passage d'eau froide dans la conduite d'entrée d'eau froide par l'intermédiaire des déplacements dudit élément déplaçable. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un générateur d'eau chaude sanitaire. Lorsqu' un utilisateur désire obtenir de l'eau chaude, un débit d'eau froide traverse instantanément, lors du début du puisage sanitaire, les moyens de restriction de la conduite d'entrée d'eau froide, lesquels créent une différence de pression immédiate entre la chambre amont et la chambre aval qui sont séparées par l'élément déplaçable. Cette forte différence de pression provoque un déplacement rapide de cet élément déplaçable, ce qui entraîne une brusque variation de l'alimentation en combustible fluide. La grande quantité de combustible ainsi admise vers le brûleur a pour inconvénient de provoquer une explosion à l'allumage. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant un générateur d'eau chaude dans lequel l'arrivée de combustible au brûleur est progressive lors du début du puisage tout en provoquant une fermeture rapide de l'arrivée de gaz lors de l'arrêt du puisage et ce, en fournissant un dispositif minimisant le nombre de pièces et facilitant la maintenance du générateur. A cet effet, selon l'invention, une générateur d'eau chaude du type précité est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'obturation partielle du canal de dépression, montés mobiles entre une position dégagée dans laquelle le canal de dépression est totalement ouvert et une position fermée dans laquelle ledit canal est partiellement obstrué, ces moyens d'obturation étant entraînés par le flux d'eau dans ledit canal pour être en position fermée lors d'un passage d'eau froide dans la conduite d'entrée eau froide et en position dégagée lors de l'arrêt du passage d'eau froide dans ladite conduite et en ce que les moyens d'obturation partielle sont venus de matière avec l'élément déplaçable. Le générateur d'eau chaude suivant l'invention peut éventuellement comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - les moyens d'obturation partielle comprennent une languette flexible et un siège de clapet porté par le canal de dépression - la chambre aval communique avec le canal de dépression par une bâche et le siège de clapet débouche dans ladite bâche par un orifice principal - la languette flexible fait saillie par rapport à au moins une paroi de la bâche ; - la languette flexible comporte un patin d'obturation du siège de clapet et au moins une première patte de fixation faisant saillie par rapport à ladite paroi - en position fermée, le patin d'obturation obstrue totalement l'orifice principal du siège de clapet et le siège de clapet comporte un orifice secondaire pour faire communiquer sans interruption la bâche avec le canal de dépression - le patin d'obturation comporte, sur sa face située en regard du siège de clapet, un passage traversant pour laisser subsister, même en position fermée, une communication entre la bâche et le canal de dépression - l'enceinte et la bâche sont chacune ménagées dans deux demi-coques de sorte que l'élément déplaçable et la languette flexible sont interposés entre ces deux demicoques - le canal de dépression est ménagé dans chacune des deux demi-coques et des moyens d'étanchéité entourent le canal de dépression, au niveau d'un plan de joint de ces demi-coques ; - les moyens d'étanchéité sont venus de matière avec l'élément déplaçable - la languette flexible est venue de matière avec les moyens d'étanchéité : et - la languette flexible comporte une deuxième patte de fixation opposée à ladite première patte par rapport au patin d'obturation. Trois exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un générateur d'eau chaude selon la présente invention en position de puisage d'eau chaude - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du générateur d'eau chaude de la figure 1 représenté en position arrêt - la figure 3 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation des moyens d'obturation partielle selon la présente invention venus de matière avec l'élément déplaçable - la figure 4 est une vue de dessus agrandie des moyens d'obturation partielle de la figure 3 - la figure 5 est une vue de dessous agrandie d'un deuxième mode de réalisation des moyens d'obturation partielle selon la présente invention ; et - la figure 6 est une vue agrandie en perspective d'un troisième mode de réalisation des moyens d'obturation partielle selon la présente invention. On a représenté aux figures 1 et 2 un générateur d'eau chaude 1 qui comprend, de manière classique, une conduite d'entrée d'eau froide 2 reliée à un circuit d'eau froide 3, une conduite de sortie d'eau chaude 4 reliée à un circuit d'eau chaude 5, un échangeur de chaleur 6 interposé entre ledit circuit d'eau froide 3 et ledit circuit d'eau chaude 5 et un brûleur 7 à combustible fluide qui transfère de la chaleur vers l'échangeur de chaleur 6. Le combustible fluide utilisé dans cet échangeur est par exemple du gaz naturel qui, lorsqu'un utilisateur puise de l'eau chaude, brûle sous la forme d'une rampe de flammes 8 dont la chaleur est utilisée pour chauffer l'eau circulant dans l'échangeur de chaleur 6 placé au-dessus du brûleur 7. Le gaz naturel est délivré au brûleur 7 selon le sens des flèches F par l'intermédiaire d'une alimentation 10 qui est constituée d'un corps 11 interposé entre le brûleur 7 et deux demi-coques supérieure 12 et inférieure 13 montées en vis-à-vis. Le corps 11 de l'alimentation 10 est constitué d'une embase 15 dans laquelle est ménagée une arrivée de gaz 16 et à partir de laquelle s'étend un conduit 17 d'alimentation du brûleur 7 en gaz Cette embase 15 est fixée sur la première demi-coque supérieure 12. Le conduit d' amenée 17 du gaz naturel vers le brûleur 7 possède un clapet 18 constitué d'une tête de clapet 19 et d'un siège de clapet 20. La tête de clapet 19 est sollicitée vers son siège 20 par un ressort de compression 21 qui vient en appui contre un épaulement 22 ménagé dans le conduit d'amenée 17. La tête de clapet 19 est prolongée par une tige de clapet 23 qui s'étend en direction de la demi-coque supérieure 12 au travers d'un alésage 24 prévu dans l'embase 15 du corps 11. Cette tige est de préférence réalisée en deux parties 23a et 23b montées bout à bout. Le corps 11 de l'alimentation 10 comprend en outre un bouton d'armement 26 et un ensemble d'allumage 27 destinés à arrêter ou à mettre en service le générateur d'eau chaude 1. Ces éléments ne font pas partie de l'invention. Les deux demi-coques 12 et 13 constituent un carter fermé. La conduite d'entrée d'eau froide 2 à partir de laquelle s'étend le circuit d'eau froide 3 et la conduite de sortie d'eau chaude 4 qui communique avec le circuit d'eau chaude 5 sont ménagées dans la demi-coque inférieure 13. Dans chacune des deux demi-coques 12 et 13 sont ménagées en vis-à-vis les moitiés d'une première enceinte 30 et d'une deuxième enceinte 31. Ces deux enceintes sont ainsi symétriques par rapport à un plan de joint 32 le long duquel les deux demi-coques 12 et 13 sont tangentes. Chacune des enceintes est de forme de révolution, la première enceinte 30 étant de section transversale sensiblement rectangulaire tandis que la deuxième enceinte 31 est de section transversale en forme d'ellipse. Un premier élément déformable 33 et un deuxième élément déformable 34 sont respectivement disposés dans les première 30 et deuxième 31 enceintes, au niveau du plan de joint 32 de ces enceintes. Comme le montre plus particulièrement la figure 3, les éléments déformables 33 et 34 sont venus de matière ensemble pour former un élément double et prennent respectivement chacun la forme d'une première cuvette 35 et d'une deuxième cuvette 36. Le premier élément déplaçable 33 divise la première enceinte 30 en une chambre amont 37 et en une chambre aval 38 tandis que le deuxième élément déplaçable 34 divise la deuxième enceinte 31 en une chambre froide 39 et une chambre chaude 40. Dans la conduite d'entrée d'eau froide 2 sont disposés des moyens de restriction 45 de la section de cette conduite qui sont destinés à provoquer, lors du passage d'eau froide selon le sens de la flèche f1 pendant le puisage, une chute de pression dans cette conduite. Ces moyens de restriction 45 prennent la forme d'un Venturi 46 constitué, de manière connue en soi, d'un convergent 47, d'un col 48 et d'un divergent 49. La chambre amont 37 de la première enceinte 30 est en communication fluidique avec la conduite d'entrée d'eau froide 2 par un conduit 50 qui débouche dans cette conduite d'entrée 2, en amont du Venturi 35. La chambre aval 38 de cette enceinte 30 communique avec la conduite d'entrée 2 par un canal de dépression 51 qui débouche au niveau du col 48 du Venturi 46. La chambre froide 39 de la deuxième enceinte 31 est reliée à la chambre amont 37 de la première enceinte 30 par un conduit 52 ménagé dans les deux demi-coques 12 et 13, au niveau de la zone séparant lesdites deux enceintes 30 et 31. La chambre chaude 40 est reliée, par un conduit 53 ménagé dans la demi-coque 13, à la conduite de sortie d'eau chaude 4. On comprend donc que la chambre amont 37 et la chambre froide 39 sont soumises à la pression régnant dans la conduite d'entrée d'eau froide 2. De même, la chambre aval 38 est soumise à la pression régnant au niveau du col 48 du Venturi 46 tandis que la chambre chaude 40 est soumise à la pression régnant dans la conduite de sortie d'eau chaude 4. L'embase 15 de l'alimentation 10 est rapportee sur la première demi-coque 12, au-dessus de la première enceinte 30. La tige 23 du clapet 18 traverse la demi-coque 12 pour être solidarisée ou en appui avec le premier élément déplaçable 33. Le deuxième élément déplaçable 34 est sollicité en direction de la demi-coque supérieure 12 par un ressort de compression 55. Le générateur d'eau chaude 1 selon la présente invention comprend en outre des moyens d'obturation partielle 56 du canal de dépression 51. Ces moyens sont montés mobiles entre une position dégagée dans laquelle le canal de dépression 51 est totalement ouvert et une position fermée dans laquelle le canal 51 est partiellement obstrué. Les moyens d'obturation partielle 56 sont constitués d'une languette flexible 57 (figures 3 et 4) et d'un siège de clapet 58 porté par le canal de dépression 51. Sur une partie de sa longueur située entre le siège de clapet 58 et la chambre aval 38, le canal de dépression 51 comporte une zone de plus grand diamètre formant une bâche 59. Le siège de clapet 58 débouche dans la bâche 59 par un orifice principal 60 et la languette flexible 57 est solidaire des parois de la bâche 59. Cette languette flexible 57 est constituée d'un patin d'obturation 61 du siège de clapet 58 et de deux pattes de fixation 62 et 63. Le patin d'obturation 61 est venu de matière avec les deux pattes de fixation 62 et 63, par exemple par moulage. Ces deux pattes de fixation sont elles-memes venues de matière avec un lobe évidé 65 qui est venu de matière avec le premier élément déplaçable 33, au niveau d'un rebord périphérique 66 de celui-ci. Le lobe évidé 65 possède sensiblement une forme en arc de cercle afin d'épouser le contour de la bâche 59 et est en outre situé dans le même plan que le bord 66 de l'élément déplaçable 33. Il joue ainsi le rôle de moyen d'étanchéité au niveau du plan de joint 32. Le patin d'obturation 61 de la languette 57 possède une surface supérieure 57a destinée a être appui sur le siège de clapet 58 et une surface inférieure 57b qui est opposée à cette surface supérieure. La surface supérieure 57a est en relief par rapport aux pattes de fixation 62 et 63 tandis que la surface inférieure 57b est dans le prolongement des deux pattes de fixation 62 et 63. Dans les deux modes de réalisation représentés aux figures 3 à 5, le siège de clapet 58 possède un orifice secondaire 75 qui permet de faire communiquer en permanence le canal de dépression 51 avec la bâche 59, même lorsque le patin d'obturation 61 ou 71 est appliqué sur le siège de clapet 58. Dans un troisième mode de réalisation représenté à la figure 6, la languette flexible 76 est encore constituée d'un patin d'obturation 77 solidaire de deux pattes de fixation 78 et 79 elles-mêmes solidaires du même lobe évidé 65 que dans les deux modes de réalisation précédents. En variante, le patin 77 est solidaire de trois pattes de fixation. Le patin d'obturation 77 est en relief par rapport aux pattes de fixation 78 et 79 et possède maintenant en outre un passage traversant 80 ménagé dans la partie en relief destinée à venir en butée sur le siège de clapet 58. Ce passage s'étend d'une patte de fixation 78 à l'autre patte de fixation 79. Le siège de clapet 58 possède encore un orifice principal 60 mais ne possède plus d'orifice secondaire 75. Lorsque la languette d'obturation 76 est appliquée sur le siège de clapet, le canal de dépression 51 est en permanence en communication avec la bâche 59 grâce au passage traversant 80 qui laisse subsister un débit de faible valeur par rapport à celle du débit traversant l'orifice principal 60 lorsqu'il n'est pas obturé. La bâche 59 est ménagée dans les deux demi-coques 12 et 13 afin que le lobe évidé 65 s'étende dans le plan de joint 32 séparant ces deux demi-coques tout en assurant la mise en butée de la languette flexible 57, 70 ou 76 sur le siège de clapet 58. Le fonctionnement des trois modes de réalisation va maintenant être expliqué en regard des figures 1 et 2. Lorsqu'un utilisateur puise de l'eau chaude (figure 1), l'eau froide pénètre dans la conduite d'entrée 2 selon le sens de la flèche fl. Le Venturi 46 provoque une différence de pression entre le conduit 50 menant à la chambre amont 37 de la première enceinte 30 et le canal de dépression 51 relié à la bâche 59. Une plus faible pression règne alors dans la chambre aval 38 de la première enceinte 30 ainsi que dans la bâche 59 par rapport à la chambre amont 37 de cette enceinte 30. Cette dépression provoque une déformation du premier élément déplaçable 33 vers la partie supérieure de la chambre aval 38 et une déformation du deuxième élément déplaçable 34 vers la partie inférieure de la chambre chaude 40 de la deuxième enceinte 31. Cette déformation provoque également la fermeture du siège de clapet 58 par la languette flexible 57, 70 ou 76. Seul un faible débit subsiste entre la bâche 59 et le canal de dépression 51 par l'orifice secondaire 75 du siège de clapet 58 des premier et deuxième modes de réalisation, ou par le passage traversant 80 dans le troisième mode de réalisation. Par conséquent, la déformation du deuxième élément déplaçable 33, au début du puisage, est freinée par la fermeture du siège de clapet 58. Ce deuxième élément déplaçable étant solidaire de la tige 23 qui commande l'ouverture de la tête de clapet de gaz 19, l'admission de gaz au brûleur 7 lors du début du puisage est limitée, évitant ainsi une explosion au début du puisage. A l'inverse, lors de l'arrêt du puisage (figure 2), la dépression entre la chambre amont 37 et la chambre aval 38 de la première enceinte 30 s'annule. De l'eau pénètre alors par le canal de dépression 51 dans la bâche 59 et dans la chambre aval 38, repoussant ainsi la languette flexible 57, 70 ou 76 hors du siège de clapet 58, ce qui rend possible une très rapide déformation du premier élément déplaçable 33 en direction de la partie inférieure de la chambre amont 37. Ce deuxième élément déplaçable commande, par la tige 23 assistée par la poussée du ressort de compression 21, la fermeture du clapet de gaz 18 et donc l'extinction du brûleur 7 instantanément. Par ailleurs, le deuxième élément déplaçable 34 se déforme en direction de la partie supérieure de la chambre froide 39 de la deuxième enceinte 31. La chambre chaude 40 de cette deuxième enceinte 31 se remplit alors d'eau chaude. Cette eau chaude provient de l'échangeur de chaleur 6 qui est elle-même remplacée par de l'eau froide expulsée de la chambre amont 37. Ce dispositif permet donc, outre l'extinction instantanée du brûleur 7, une diminution de la surchauffe dans l'échangeur 6 dans la mesure où l'eau chaude est remplacée par l'eau froide. REVENDICATIONS 1. Générateur d'eau chaude comprenant - une conduite d'entrée d'eau froide (2) reliée à un circuit eau froide (3) - une conduite de sortie d'eau chaude (4) reliée à un circuit eau chaude (5) - un échangeur de chaleur (6) interposé entre le circuit eau froide (3) et le circuit eau chaude (5) - un brûleur (7) à combustible fluide transférant de la chaleur vers l'échangeur de chaleur (6) - des moyens de restriction (45) de la conduite d'entrée d'eau froide (2) provoquant, lors du passage d'eau froide, une différence de pression dans la conduite d'entrée (2) - une enceinte (30) divisée, par un élément dépla çable (33), en une chambre amont (37) et une chambre aval (38), la chambre amont (37) étant soumise à la pression régnant dans la conduite d'entrée d'eau froide (2), en amont desdits moyens de restriction (45), et la chambre aval (38) étant en communication fluidique, par un canal de dépression (51), avec les moyens de restriction (45) pour être soumise à la pression régnant dans la conduite d'entrée d'eau froide (2), en aval desdits moyens (45), ledit élément (33) étant déplaçable sous la différence de pression existant entre lesdites deux chambres amont (37) et aval (38) ; et - une alimentation (10) en combustible fluide qui délivre une quantité de combustible asservie au passage d'eau froide dans la conduite d'entrée d'eau froide (2) par l'intermédiaire des déplacements dudit élément déplaçable, caractérisé en ce que le générateur d'eau chaude comprend en outre des moyens d'obturation partielle (56) du canal de dépression (51), montés mobiles entre une position dégagée dans laquelle le canal de dépression (51) est totalement ouvert et une position fermée dans laquelle ledit canal (51) est partiellement obstrué, ces moyens d'obtura tion (56) étant entraînés par le flux d'eau dans ledit canal (51) pour être en position fermée lors d'un passage d'eau froide dans la conduite d'entrée eau froide (2) et en position dégagée lors de l'arrêt du passage d'eau froide dans ladite conduite (2) et en ce que les moyens d'obturation partielle (56) sont venus de matière avec l'élément déplaçable (33). 2. Générateur d'eau chaude selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'obturation partielle (56) comprennent une languette flexible (57;70;76) et un siège de clapet (58) porté par le canal de dépression (51). 3. Générateur d'eau chaude selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre aval (38) communique avec le canal de dépression (51) par une bâche (59) et le siège de clapet (58) débouche dans ladite bâche (59) par un orifice principal (60). 4. Générateur deau chaude selon la revendication 3, caractérisé en ce que la languette flexible (57;70;76) fait saillie par rapport à au moins une paroi de la bâche (59). 5. Générateur d'eau chaude selon la revendication 4, caractérisé en ce que la languette flexible (57;70;76) comporte un patin d'obturation (61;71;77) du siège de clapet (58) et au moins une première patte de fixation (62;72;78) faisant saillie par rapport à ladite paroi. 6. Générateur d'eau chaude selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en position fermée, le patin d'obturation (61;71) obstrue totalement l'orifice principal (60) du siège de clapet (58) et en ce que le siège de clapet (58) comporte un orifice secondaire (75) pour faire communiquer sans interruption la bâche (59) avec le canal de dépression (51). 7. Générateur d'eau chaude selon la revendication 5, caractérisé en ce que le patin d'obturation (77) comporte, sur sa face située en regard du siège de clapet (58), un passage traversant (80) pour laisser subsister, même en position fermée, une communication entre la bâche (59) et le canal de dépression (51). 8. Générateur d'eau chaude selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'enceinte (30) et la bâche (59) sont chacune ménagées dans deux demicoques (12, 13) de sorte que l'élément déplaçable (33) et la languette flexible (57;70;76) sont interposés entre ces deux demi-coques (12, 13). 9. Générateur d'eau chaude selon la revendication 8, caractérisé en ce que le canal de dépression (51) est ménagé dans chacune des deux demi-coques (12, 13) et en ce que des moyens d'étanchéité (65) entourent le canal de dépression (51), au niveau d'un plan de joint (32) de ces demi-coques. 10. Générateur d'eau chaude selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité (65) sont venus de matière avec l'élément déplaçable (33). 11. Générateur d'eau chaude selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la languette flexible (57;70;76) est venue de matière avec les moyens d'étanchéité (65). 12. Générateur d'eau chaude selon la revendication 11, caractérisé en ce que la languette flexible (57;76) comporte une deuxième patte de fixation (63;79) opposée à ladite première patte (62;78) par rapport au patin d'obturation (61;77).