Brevet FR2820494A1 — publié le 20020809

Dispositif de liaison entre un ballon d'eau et un système de production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage La présente invention est relative à un dispositif de liaison entre une capacité destinée à contenir notamment de l'eau et un système de production d'eau de chauffage et d'eau chaude sanitaire. Elle vise plus particulièrement à permettre la connexion entre un ballon d'eau et un système de production d'eau chaude sanitaire et d'eau destinée au chauffage central. Un système de production d'eau chaude de chauffage et d'eau chaude sanitaire comporte généralement les éléments suivants : - une conduite de sortie d'eau chaude sanitaire débouchant au niveau d'une paroi externe d'un ballon sensiblement cylindrique ; - une conduite d'arrivée d'eau sanitaire reliée à ladite paroi du ballon ; - un brûleur à combustible fluide transférant de la chaleur au travers d'un échangeur thermique principal à un circuit primaire d'eau chaude relié à un échangeur thermique secondaire situé au sein du ballon ; - l'échangeur thermique secondaire étant relié à un échangeur à plaques connecté au circuit primaire eau chaude, ledit échangeur à plaques transférant de la chaleur à de l'eau provenant de la conduite d'arrivée d'eau sanitaire ; - une vanne distributrice hydraulique permettant de sélectionner, soit le mode de fonctionnement sanitaire, soit le mode de fonctionnement chauffage du système de production, mode dans lequel le circuit primaire d'eau chaude est relié à un circuit de chauffage comprenant au moins un radiateur ; - une alimentation en combustible fluide qui délivre une quantité de combustible au brûleur. La mise en oeuvre correcte d'un système de production d'eau chaude tant sanitaire que de chauffage tel que précédemment décrit implique nécessairement une pluralité de connexions entre les différents organes, généralement réalisée par le biais de conduites. Or, la connexion de conduites au niveau du ballon est généralement problématique. En effet, la connexion doit résoudre d'impérieux problèmes d'étanchéité des circuits, ce qui conduit généralement l'utilisateur à relier les conduites arrivant ou partant du ballon par des moyens conventionnels de liaison. On utilise généralement des embouts filetés, qui sont rapportés par soudage ou brasage en périphérie de la surface externe du ballon et au droit des divers orifices des circuits intégrés au sein du ballon ou sur des tubes en saillie par rapport à la face externe du ballon, et sur lesquels se connectent les conduites des circuits externes au ballon, l'étanchéité étant obtenue grâce à des joints et au serrage d'écrou sur les embouts filetés. L'inconvénient majeur de cette technique de liaison réside dans les tolérances dimensionnelles très strictes au niveau des moyens de connexion afin d'éviter toute fuite et rend difficilement démontable les différents organes reliés audit ballon. La présente invention a-notamment pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de liaison qui autorise un démontage aisé des conduites arrivant ou partant du ballon, ce dispositif de liaison permettant également d'augmenter les tolérances dimensionnelles des moyens de connexion sans nuire à l'étanchéité du montage. A cet effet, selon l'invention, un dispositif de liaison pour un système de production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage du genre en question est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe de liaison formé d'une part d'au moins un corps et d'autre part d'une embase, venus ensemble de fabrication, ledit corps disposant d'au moins un orifice d'entrée et d'au moins un orifice de sortie, lesdits orifices communiquant entre eux par l'intermédiaire d'au moins une conduite venue de fabrication avec l'organe de liaison, au moins un desdits orifices débouchant au niveau de ladite embase et étant destiné à coopérer avec au moins un orifice débouchant de la paroi externe du ballon lorsque ladite embase est solidarisée à cette dernière, au moins un autre desdits orifices dudit organe de liaison permettant la connexion de l'un au moins des éléments du système au ballon. Grâce à ces dispositions, l'utilisateur peut relier rapidement à un ballon les divers éléments d'un système de production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage, en garantissant l'étanchéité des connexions. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - l'embase de l'organe de liaison comporte d'une part, une surface de contact dont la forme est complémentaire à celle de la paroi externe du ballon avec laquelle elle doit coopérer et d'autre part, une pluralité de premiers logements destinés à loger des douilles solidaires de la paroi externe du ballon, ces douilles étant situées à proximité des orifices pratiqués sur la paroi externe du ballon et ces douilles étant noyées dans lesdits premiers logements lorsque l'organe de liaison est rendu solidaire du ballon par l'intermédiaire de dispositifs de connexion coopérant au niveau desdites douilles ; - l'embase de l'organe de liaison comporte, au niveau des orifices d'entrée et/ou de sortie, au moins un second logement destiné à recevoir des joints auto- étanches ; - l'un au moins des orifices d'entrée et de sortie de l'organe de liaison comportent des dispositifs de connexion rapide autorisant d'une part, le montage de l'un au moins des éléments du système de production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage et d'autre part, l'établissement de la connexion hydraulique des éléments au ballon ; - l'organe de liaison comporte au moins un alésage traversant de part en part l'un des corps dudit organe, venu de fabrication, permettant le passage d'un organe de fixation de l'échangeur à plaques audit organe ; - l'organe de liaison est muni d'au moins un dispositif de mesure monté au sein d'au moins un orifice et maintenu en position à l'aide d'un dispositif de connexion rapide ; - l'organe de liaison est réalisé en un matériau injectable, thermiquement et électriquement isolant ; - les orifices des conduites incorporées au sein du ballon débouchent de manière affleurante au niveau de la surface externe du ballon ; - l'un des orifices d'entrée/sortie positionné au niveau de l'embase comporte, au sein d'un logement, un organe annexe, notamment un clapet anti-retour. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 illustre le circuit hydraulique d'un système de production d'eau chaude de chauffage et d'eau chaude sanitaire, relié à un ballon d'eau chaude grâce à deux organes de liaison, - la figure 2 est une vue en perspective d'un demiballon et du réseau de conduites, les organes de liaison n'étant pas représentés ; - la figure 3 est une vue en perspective du demiballon représenté en figure 2, sur lequel sont montés deux organes de liaison ; - les figures 4a et 4b sont des vues en perspective des organes de liaison, représentés en figure 3 et selon un premier angle de vue ; - les figures 5a et 5b sont des vues en perspective des organes de liaison représentés en figures 4a et 4b, selon un autre angle de vue ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un système de production d'eau chaude de chauffage et d'eau chaude sanitaire sur lequel est visible la liaison entre le ballon et un échangeur à plaques ; - la figure 7 est une vue en perspective et à plus grande échelle illustrant le montage de l'échangeur à plaques représenté en figure 6 ; - la figure 8 est une vue en coupe de l'organe de liaison de la figure 6. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement les différents éléments d'un système 1 de production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage. Ce système comporte : - une conduite de sortie d'eau chaude sanitaire 5 débouchant au niveau d'une paroi externe 3 d'un ballon 4 sensiblement cylindrique ; - une conduite d'arrivée d'eau sanitaire 2 reliée à ladite paroi 3 du ballon 4 ; - un brûleur 6 à combustible fluide transférant de la chaleur au travers d'un échangeur thermique principal 7 à un circuit primaire d'eau chaude 8 relié à un échangeur thermique secondaire 9 situé au sein du ballon 4 ; - l'échangeur thermique secondaire 9 étant relié à un échangeur à plaques 10 connecté au circuit primaire eau chaude 8, ledit échangeur à plaques 10 transférant de la chaleur à de l'eau provenant de la conduite d'arrivée d'eau sanitaire 11 ; - une vanne distributrice hydraulique 12 permettant de sélectionner, soit le mode de fonctionnement sanitaire, soit le mode de fonctionnement chauffage du système de production, mode dans lequel le circuit primaire d'eau chaude 8 est relié à un circuit de chauffage comprenant au moins un radiateur 13 ; - une alimentation en combustible fluide qui délivre une quantité de combustible au brûleur 6. La conduite d'entrée d'eau froide 11 qui est reliée au circuit eau froide permet d'admettre dans l'installation de l'eau du réseau d'adduction, en vue de son utilisation en tant qu'eau chaude sanitaire qui est consommée par l'utilisateur ou en tant qu'eau pour le chauffage central. Dans ce dernier cas, l'eau destinée au chauffage central est admise une fois lors du remplissage du système de production de chauffage, et on ne procède que de façon très épisodique à des appoints, surtout pour maintenir la pression d'utilisation. Cette eau est dirigée vers l'échangeur thermique principal 7, communément appelé corps de chauffe , relié d'une part, au circuit amont d'eau froide et d'autre part au circuit primaire d'eau chaude 8, en aval. Cet échangeur thermique principal est positionné dans le flux des gaz de combustion provenant d'un brûleur 6 de manière à échanger la chaleur sensible des gaz de combustion en direction du fluide en circulation dans l'échangeur, ce brûleur 6 étant alimenté en gaz grâce à une alimentation qui délivre une quantité de combustible notamment asservie à la quantité d'eau froide passant dans la conduite d'entrée d'eau froide, lors du fonctionnement en mode sanitaire. En aval de l'échangeur thermique principal 8, le circuit hydraulique se dirige en fonction du mode de fonctionnement de l'installation' (mode de chauffage eau sanitaire, ou mode de chauffage central) vers deux circuits différents. Le premier circuit consiste notamment dans une conduite de sortie d'eau chaude 8', cette conduite débouche dans le ballon 4 d'eau chaude sanitaire et chemine en son sein avant d'en ressortir au travers d'une conduite et de cheminer vers l'échangeur de chaleur sanitaire à plaques 10, ce dernier étant interposé entre le circuit eau froide et le circuit primaire d'eau chaude. La portion du premier circuit contenue dans le ballon 4 forme un serpentin 14 qui permet de transférer de la chaleur au fluide remplissant le ballon 4 et baignant autour de ce serpentin 14. En sortie de l'échangeur sanitaire à plaques 10 le premier circuit est dirigé vers la vanne motorisée à trois voies 12, et enfin le premier circuit en aval de la vanne motorisée 12 est bouclé sur l'amont de l'échangeur thermique principal 7. Le circuit d'eau chaude sanitaire comporte la conduite d'entrée eau froide 11 permettant de remplir le ballon 4 d'eau et de compenser les soutirages d'eau chaude, cette conduite 11 traverse l'échangeur à plaques 10, permettant à l'eau froide sanitaire de s'échauffer à contre courant au contact du premier circuit primaire d'eau chaude, puis l'eau chaude sanitaire remplit le ballon 4 par l'intermédiaire de la conduite d'entrée eau chaude sanitaire 2 connectée au ballon. Le volume d'eau chaude contenue dans le ballon 4 est maintenu en température à l'aide du serpentin 14. Le second circuit consiste notamment en une seconde conduite de sortie d'eau chaude 8''dirigée vers au moins un radiateur 13 lui-même relié à la vanne hydraulique distributrice 12 puis à l'amont de l'échangeur principal 7 par l'intermédiaire d'une conduite. De manière connue, le circuit de chauffage primaire comporte en série un circulateur, ou autrement appelé accélérateur ou pompe, ainsi qu'un vase d'expansion chargé d'absorber les variations de pression dues au changement des paramètres physico-chimiques du fluide en circulation. Sur la figure 2, on a représenté en perspective le ballon d'eau 4, celui-ci est constitué d'une virole centrale notamment en acier sur laquelle sont rapportées, notamment par soudage, des parties d'extrémités également en acier. La paroi externe 3 du ballon 4 est pourvue d'une pluralité d'orifices d'entrée/sortie permettant la mise en relation et la connexion des divers circuits hydrauliques, grâce à des organes de liaison 15. On aperçoit sur ce ballon 4, l'orifice d'entrée destiné à être relié à la conduite d'eau chaude sanitaire 2, l'orifice de sortie destiné à être relié à la conduite de sortie eau chaude sanitaire 5, les orifices d'entrée/sortie destinés à être reliés à l'échangeur thermique secondaire 9. Au droit des divers orifices d'entrée/sortie et au niveau de la paroi externe 3, sont disposées des douilles de connexion 16. Dans l'exemple de réalisation représenté en figure 2, ces douilles 16 sont réalisées à partir d'embase métallique soudée ou brasée sur la paroi externe du ballon, chacune de ces douilles étant pourvue d'un trou taraudé permettant la solidarisation d'un organe de fixation (vis, goujon, ou analogue). La figure 3 diffère simplement de la figure 2, par le fait qu'elle illustre le montage des organes de liaison 15 sur la paroi externe 3 du ballon grâce à la coopération d'organe de fixation au sein des douilles 16, ces organes de fixation traversant des orifices prévus au niveau des embases respectives des organes de liaison 15. Les organes de liaison 15 représentés sous divers angles au niveau des figures 4a, 4b, 5a, 5b permettent de reliés les divers circuits hydrauliques sur la paroi externe 3 du ballon 4. Obtenue par une technique de moulage d'une matière plastique, telle que notamment des polymères, choisis notamment parmi les polyoxyphénylènes chargés à 30 % de fibres de verre, pour lui conférer à la fois de la légèreté, de la robustesse, ces organes de liaison se présentent sous la forme de produit monobloc. Le polymère pourrait être également choisi parmi les polyamides, ou des mélanges de polymères. L'organe de liaison 15 représenté en figures 4a et 5a permet notamment de relier l'une des conduites 8'du premier circuit situé en aval de l'échangeur thermique principal 7 et constituant une partie du serpentin 14 au ballon 4. Cet organe de liaison 15 comporte sensiblement un premier corps 17 et un second corps 18, notamment cylindrique. Les premier et second corps 17,18 sont reliés de manière sécante, et disposent, en leurs extrémités, d'orifices nécessaires à la fois, à la connexion dudit organe de liaison aux conduites du système de production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage et aux autres éléments complémentaires à l'installation. L'une des extrémités de l'un des corps débouche au niveau d'une embase 19, venue de fabrication avec les deux autres corps de l'organe de liaison 15, les autres extrémités des premier et second corps étant pourvus de moyens de connexion rapide à épingle. Cette embase dispose d'un profil complémentaire à celle du ballon de manière à épouser le mieux possible la paroi externe 3 du ballon, lorsque l'organe de liaison 15 est solidarisé à la paroi 3 du ballon. A cette fin, l'embase est pourvue de premiers logements 20 permettant de noyer les douilles 16 et d'au moins un second logement 21, sensiblement au droit de l'une des extrémités de l'un desdits corps, pour l'immobilisation d'un joint 22 autocentreur et auto-étanche. L'organe de liaison 15'représenté en figures 4b et 5b permet notamment de relier l'échangeur à plaques 10 au ballon 4, cet échangeur étant relié d'une part, au circuit de chauffage eau sanitaire (la conduite d'entrée eau chaude sanitaire 2) et d'autre part, au circuit primaire eau chaude 8 (l'autre extrémité de l'échangeur thermique secondaire 9), comme cela est représenté en figure 6. Cet organe de liaison 15'est élaboré par des techniques de fabrication similaires à celles précédemment exposées, et dans un matériau identique. L'organe de liaison 15'comportent des premiers 17', 17''et seconds corps 18', 18'', les premier et second corps étant respectivement sécants. Ces différents corps comportent en leurs extrémités des orifices d'entrée/sortie adaptés pour recevoir des joints 22'auto-centreurs ou auto- étanches. De même que précédemment l'organe de liaison 15' comporte une embase 19'venue de fabrication avec les premiers et seconds corps 17', 17'', 18', 18'', cette dernière disposant d'un profil complémentaire à celle du ballon de manière à épouser le mieux possible la paroi externe 3 du ballon, lorsque l'organe de liaison 15'est solidarisé à la paroi 3 du ballon. Pareillement, l'embase 19'est pourvue de premiers logements 20'permettant de noyer les douilles 16 et de seconds logements 21', sensiblement au droit des extrémités desdits corps. L'un des orifices d'entrée/sortie positionné au niveau de l'embase 19'peut comporter, au sein d'un logement 24, un organe annexe. Dans l'exemple illustré par les figures 4b, 5b, il peut être avantageux d'inclure par exemple un clapet anti-retour 23. Ce dernier évite ainsi, lorsque l'échangeur à plaques 10 est ôté, que l'eau initialement contenue dans le ballon 4 ne s'évacue inopinément. Selon encore une autre variante de réalisation représentée en figures 5b et 8, l'extrémité libre du corps 18'est pourvue d'un logement permettant de recevoir un dispositif de mesure 27 maintenu en position à l'aide d'un dispositif de connexion rapide à épingle. Dans le cas présent, le dispositif de mesure est une thermistance. Sur la figure 7, on a représenté l'échangeur à plaques 10 connecté à l'organe de liaison 15'. A cette fin, l'organe de liaison 15'comporte un alésage 25 venu de fabrication avec le corps 18', cet alésage est placé dans le flux de liquide entre les corps 17'et 18'et permet le passage d'un moyen de fixation 26 (vis ou analogue) relié à l'échangeur à plaques 10. L'invention telle que décrite précédemment offre de multiples avantages : - les systèmes de connexion rapide à épingle facilitent le montage et le démontage des divers éléments sur la vanne, ce qui représente un gain de temps appréciable lors des opérations de maintenance ; - il est aisé de changer des pièces de l'installation, sans risque d'erreur au montage, car il devient possible d'incorporer des détrompeurs au système de connexion rapide ; - le mode de fixation entre les organes de liaison et la surface externe du ballon facilite l'usinage des tubes au sein du ballon, en effet, leurs orifices sont affleurants de la surface externe. REVENDICATIONS 1. Un système de production d'eau chaude de chauffage et d'eau chaude sanitaire (1) comporte généralement les éléments suivants : - une conduite de sortie d'eau chaude sanitaire (5) débouchant au niveau d'une paroi externe (3) d'un ballon (4) sensiblement cylindrique ; - une conduite d'arrivée d'eau sanitaire (2) reliée à ladite paroi (3) du ballon (4) ; - un brûleur (6) à combustible fluide transférant de la chaleur au travers d'un échangeur thermique principal (7) à un circuit primaire d'eau chaude (8) relié à un échangeur thermique secondaire (9) situé au sein du ballon (4) ; - l'échangeur thermique secondaire (9) étant relié à un échangeur à plaques (10) connecté au circuit primaire eau chaude (8), ledit échangeur à plaques (10) transférant de la chaleur à de l'eau provenant de la conduite d'arrivée d'eau sanitaire (2) ; - une vanne distributrice hydraulique (12) permettant de sélectionner, soit le mode de fonctionnement sanitaire, soit le mode de fonctionnement chauffage du système de production, mode dans lequel le circuit primaire d'eau chaude est relié à un circuit de chauffage comprenant au moins un radiateur (13) ; - une alimentation en combustible fluide qui délivre une quantité de combustible au brûleur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe de liaison (15, 15') formé d'une part d'au moins un corps (17, 17', 17'', 18, 18', 18'') et d'autre part d'une embase (19, 19'), venus ensemble de fabrication, ledit corps disposant d'au moins un orifice d'entrée et d'au moins un orifice de sortie, lesdits orifices communiquant entre eux par l'intermédiaire d'au moins une conduite venue de fabrication avec l'organe de liaison (15, 15'), au moins un desdits orifices débouchant au niveau de ladite embase (19, 19') et étant destiné à coopérer avec au moins un orifice débouchant de la paroi externe (3) du ballon (4) lorsque ladite embase (19, 19') est solidarisée à cette dernière, au moins un autre desdits orifices dudit organe de liaison (15, 15') permettant la connexion de l'un au moins des éléments du système au ballon (4). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'embase (19, 19') de l'organe de liaison (15, 15') comporte d'une part, une surface de contact dont la forme est complémentaire à celle de la paroi externe (3) du ballon (4) avec laquelle elle doit coopérer et d'autre part, une pluralité de premiers logements (20,20') destinés à loger des douilles (16) solidaires de la paroi externe (3) du ballon (4), ces douilles (16) étant situées à proximité des orifices pratiqués sur la paroi externe (3) du ballon (4) et ces douilles (16) étant noyées dans lesdits premiers logements (20,20') lorsque l'organe de liaison (15, 15') est rendu solidaire du ballon (4) par l'intermédiaire de dispositifs de connexion coopérant au niveau desdites douilles (16). 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'embase (19, 19') de l'organe de liaison (15, 15') comporte, au niveau des orifices d'entrée et/ou de sortie, au moins un second logement (21,21') destiné à recevoir des joints auto-étanches (22, 22'). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'un au moins des orifices d'entrée et de sortie de l'organe de liaison (15, 15') comportent des dispositifs de connexion rapide autorisant d'une part, le montage de l'un au moins des éléments du système de production d'eau chaude sanitaire et d'eau chaude de chauffage et d'autre part, l'établissement de la connexion hydraulique des éléments au ballon (4). 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'organe de liaison (15, 15') comporte au moins un alésage (25) traversant de part en part l'un des corps (17,17', 17'', 18,18', 18'') dudit organe, venu de fabrication, permettant le passage d'un organe de fixation (26) de l'échangeur à plaques (10) audit organe (15, 15'). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'organe de liaison (15, 15') est muni d'au moins un dispositif de mesure (27) monté au sein d'au moins un orifice et maintenu en position à l'aide d'un dispositif de connexion rapide. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'organe de liaison (15, 15') est réalisé en un matériau injectable, thermiquement et électriquement isolant. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les orifices des conduites incorporées au sein du ballon débouchent de manière affleurante au niveau de la surface externe (3) du ballon (4). 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'un des orifices d'entrée/sortie positionné au niveau de l'embase (19') comporte, au sein d'un logement (24), un organe annexe, notamment un clapet anti-retour (23).