Brevet FR2933170A1 — publié le 20100101

Cette invention permet l'économie d'un liquide dans un système de distribution. Cette invention s'applique en particulier mais pas exclusivement à l'eau chaude domestique : elle permet par exemple de stocker l'eau froide qui sort du robinet d'eau chaude, quand on l'ouvre pour la première fois de la journée. L'eau n'est effectivement servie à l'utilisateur qu'une fois qu'elle a atteint une température seuil. Le volume initial d'eau, qui est stocké, est ensuite réintroduit dans le système de distribution d'eau froide. Il est tout à fait clair que l'invention peut s'appliquer de manière plus large. Elle peut être utilisée dans tout système de distribution d'un liquide dont on attend une caractéristique déterminée. C'est le cas dans un système de distribution d'eau rafraîchie, de distribution de boissons ou tout autre liquide. D'une manière générale, l'invention s'applique pour la distribution de tout liquide qui doit respecter une certaine condition. Cette condition peut être une certaine température, mais aussi tout autre caractéristique (salinité, pH, viscosité, etc.). On appelle premier circuit le circuit qui apporte le liquide dont on attend la caractéristique, et deuxième circuit un circuit dans lequel est collecté le liquide qui ne respecte par la caractéristique. Ca peut être par exemple le circuit d'eau froide dans le cas d'une installation d'eau, ou une boucle retour dans le cas d'une boisson réfrigérée. Dans les installations domestiques, l'eau chaude (chaudière, ballon) est généralement disponible à une certaine distance de l'endroit où elle est utilisée. L'eau circule alors dans des tuyaux, qui refroidissent quand ils ne sont pas utilisés. On fait donc couler quelques litres d'eau froide quand on appelle l'eau chaude, soit plusieurs mètres cubes par an et par foyer. Cette invention revêt un intérêt particulier dans les zones où l'eau est la moins 25 abondante. Elle a enfin l'intérêt dans ce cadre d'utilisation de ne pas nécessiter de modifier le circuit d'eau préexistant. Elle est donc applicable pour le parc résidentiel existant aussi bien que pour les constructions futures. L'invention est un dispositif technique qui associe deux composants : 30 (1) un système de redirection du liquide en fonction de sa caractéristique discriminante (température, salinité, etc.) (2) un système de stockage et réintroduction de ce liquide dans le deuxième circuit (circuit d'eau froide par exemple) Dans le cas d'un liquide discriminé par sa température, le composant (1) est un robinet 35 thermostatique inversé, qui reçoit en entrée (f) le liquide dont on veut garantir la température, et la dirige vers le composant (2) si sa température n'a pas atteint le seuil (sortie (a)), ou est directement servie à l'utilisateur si la température a atteint le seuil (sortie (b)). Le composant (2) est composé de deux chambres cylindriques (e) et (d) de diamètres 40 différents (la grande chambre (e), est de diamètre plus important que la petite chambre(d)) fermées par des pistons montés sur un même axe de telle manière que le remplissage d'une chambre provoque le vidage de l'eau. La grande chambre est branchée à deux tuyaux avec clapets anti-retour, l'un (l'entrée) ne permettant que l'entrée d'eau dans la chambre, et l'autre (la sortie (c)) ne permettant que la sortie d'eau 45 de la chambre. On appelle gros piston le piston qui ferme la grande chambre et petit piston le piston qui ferme la petite chambre. Le système maintient sur le gros piston une force de compensation F (par un assemblage adéquat de ressort(s) et/ou de poids) légèrement inférieure à celle exercée par la pression du système de distribution. La force F est exercée sur le gros piston dans le sens du vidage de la grande chambre. L. 50 Le système global correspond à l'intégration des deux composants. La petite chambre (d) est alimentée par un tuyau branché sur la sortie (b). L'entrée de la grande chambre est branchée sur la sortie (a) du composant (1). La sortie (c) de la grande chambre est branchée sur le deuxième circuit. Le principe général est que la chambre (e) du composant (2) se remplit pendant que le liquide ne respecte pas la caractéristique 55 recherchée, puis se vide dans le deuxième circuit quand cette caractéristique est atteinte. Cette alternance est assurée par le fait que la force liée à la pression dans le gros piston est compensée en partie par une force de compensation F, complétée quand la caractéristique est respectée par la force exercée par la pression dans le petit piston. Dans un certain nombre de cas, il se peut que le gros piston soit rempli avant que la 60 condition ne soit respectée. Dans ce cas, le liquide est évacué par le trop-plein (g). Ce trop plein est un tuyau qui relie la partie supérieure de la grande chambre cylindrique à la sortie (b). Les dessins annexés illustrent l'invention : - la figure 1 donne un schéma général du système 65 la figure 2 illustre la dynamique du système dans la phase où le liquide ne respecte par la caractéristique attendue - la figure 3 illustre la dynamique du système dans la phase où le liquide respecte la caractéristique attendue La dynamique du système est décrite ci-après. 70 On se place dans le cas où les pistons sont montés sur un axe vertical, le gros piston en dessous du petit piston. La force Pg exercée par la pression du liquide sur le gros piston est Pg = POxSg (où PO est la pression du système et Sg la section du gros piston), compensée en partie par la force de compensation du système F. La force F n'est pas nécessairement constante 75 (dans le cas d'un ressort, elle dépend de la compression du ressort), mais doit être comprise entre : - max POxSg - f - min POxSg - POxSp + f où f est la force de frottement de l'ensemble du système (essentiellement celle des 80 pistons), Sp la section du petit piston, PO la pression du système et Sg la section du gros piston. La réalisation du composant 2 n'est possible qu'à condition de pouvoir exercer une force de compensation qui respecte ces caractéristiques. Dans le cas d'une installation d'eau standard, une telle force est possible à exercer avec un ressort classique complété 85 par un poids. Etape 1 û la caractéristique n'est pas respectée : tant que la caractéristique n'est pas respectée, la sortie (b) n'est pas sous pression, donc le petit piston non plus, Pp=0. Comme la force de compensation F est inférieure à POxSg-f, le piston monte et la chambre (e) se remplit. 90 Etape 2 û la caractéristique est respectée : quand la caractéristique est respectée, b est sous pression (P0), donc le petit piston aussi. La pression en (d) exerce sur petit piston la force : Fp=POxSp. Comme F>Fg-Fp+f, le piston descend. Le résultat est que le liquide perdu à chaque utilisation est moins important grâce à l'invention. La quantité d'eau perdue correspond au vidage du petit piston (d), pendant 95 que le gros piston (e) se remplit. Plus précisément, le rapport entre le liquide qui est perdu et celui qui aurait été perdu sans le système est Sp/Sg. Revendications1) un système de redirection du liquide en fonction de sa température, caractérisé par une entrée unique (f) et deux sorties (a) et (b), et par le mécanisme thermostatique 100 qui fait sortir le liquide par la sortie (a) tant que la contrainte sur la température n'est pas respectée, et en (b) quand elle est respectée. 2) un système de deux chambres cylindriques (e) et (d) de diamètres différents, fermées par des pistons montés sur un même axe de telle manière que le remplissage d'une chambre provoque le vidage de l'autre. 105 3) un dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'un assemblage ressort et/ou poids applique une force de compensation qui implique que la mise sous une pression PO des deux chambres provoque le vidage de la grande chambre et le remplissage de la petite. 4) un dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la grande chambre est 110 branchée en sa base à deux tuyaux avec clapets anti-retour, l'un (l'entrée) ne permettant que l'entrée d'eau dans la chambre, et l'autre (la sortie) ne permettant que la sortie d'eau de la chambre. 5) un assemblage du dispositif selon la revendication 4 et du dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la petite chambre est reliée à la sortie (b) citée 115 ci-dessus et l'entrée de la grande chambre sur la sortie (a) citée ci-dessus, et en ce que la sortie (c) est branchée sur le deuxième circuit. 6) un trop-plein (g) caractérisé par un branchement dans la partie haute du gros piston (e) et un branchement sur la sortie (b)