Brevet FR2970561A1 — publié le 20120720

L'invention est relative à un dispositif de compensation de dilatation. L'invention est particulièrement utile dans son application à un ballon d'eau chaude ou une cuve de chauffe-eau. Dans un ballon d'eau chaude, la dilatation de l'eau réchauffée provoque une 5 augmentation de volume. L'augmentation du volume d'eau réchauffée nécessite la mise en place d'un groupe de sécurité pour permettre l'échappement d'eau et protéger la cuve ou le ballon d'eau chaude de contraintes excessives dues à l'augmentation ou à la chute rapide de la pression interne. 10 L'utilisation de groupes de sécurité a pour inconvénient de rejeter un petit volume d'eau chaude à l'égout à chaque cycle de chauffage. Pour éviter le rejet de l'eau réchauffée à l'égout, on a imaginé de mettre en place des vases d'expansion sur le circuit d'entrée d'eau froide. La mise en place d'un vase d'expansion et son installation engendrent des coûts élevés et nécessitent d'augmenter la place 15 consacrée à l'installation de production d'eau chaude. Un but de l'invention est de proposer une amélioration de la technique connue, en supprimant les vases d'expansion de l'art antérieur, tout en évitant un rejet de l'eau à l'égout lors des mises en chauffe de l'eau contenue dans la cuve ou le ballon. 20 L'invention a pour objet un dispositif de compensation de dilatation, notamment pour cuve de chauffe-eau, comportant une chambre souple remplie d'un gaz et gonflée à une pression prédéterminée, de manière à absorber l'expansion de volume d'un liquide chaud entourant ladite chambre souple remplie de gaz sous pression prédéterminée. 25 La chambre souple peut présenter une forme quelconque, par exemple sphérique, cylindrique à extrémité sphérique, torique, en forme d'anneau à plusieurs trous, ou toute autre forme autorisant une souplesse de la chambre entourée d'un liquide chaud. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - La chambre souple est contenue dans une cuve de chauffe-eau et comporte des moyens de gonflage traversant la paroi de cuve du chauffe-eau pour ajuster la pression du gaz de gonflage. - La chambre souple peut présenter une conformation au moins partiellement 5 torique avec au moins un passage permettant l'écoulement du liquide chaud. - La chambre souple contenue dans une cuve de chauffe-eau présente un passage pour la conduite de sortie du liquide chaud hors de la cuve. - La chambre souple peut être réalisée en matériau élastomère de qualité alimentaire, notamment en éthylène-propylène-diène-monomère (EPDM). 10 - La chambre souple peut être réalisée en matériau flexible, notamment en polyéthylène haute densité (PEHD). - La chambre souple peut être solidaire de moyens de fixation à une cuve de chauffe-eau. - La chambre souple peut être solidaire de moyens indicateurs de pression du 15 gaz remplissant la chambre souple. - Les moyens indicateurs de pression peuvent être reliés à un moyen de sécurité apte à éviter la surchauffe d'un liquide chaud entourant la chambre souple. - La chambre souple peut présenter sur sa surface extérieure une pluralité de reliefs, protubérances ou nervures aptes à éviter un effet de succion, d'adhérence ou 20 de collage contre une paroi de cuve de chauffe-eau. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'une chambre souple contenue dans une cuve de chauffe-eau. 25 - La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'un chauffe-eau comportant un dispositif selon l'invention. - La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'une cuve de chauffe-eau contenant un autre dispositif selon l'invention. En référence aux figures 1 à 3, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. Sur la figure 1, une cuve 1 de chauffe-eau contient une chambre souple 2 de forme sensiblement torique avec sections en forme de lobes asymétriques. La chambre souple comporte un appendice 2a servant au gonflage à une pression prédéterminée de gaz remplissant la chambre souple. Après remplissage de la chambre souple 2 par l'appendice 2a, on scelle définitivement cet appendice 2a, de manière que la chambre souple 2 contienne une quantité de gaz prédéterminée et sensiblement constante. Le gaz utilisé peut être de l'air, de l'azote ou tout autre gaz ne réagissant ni avec le liquide chaud contenu dans la cuve ni avec le matériau de la chambre souple 2, et n'entraînant pas de risque pour les utilisateurs. Dans le cas d'une cuve de chauffe-eau, le gaz utilisé peut être de l'air ou de l' azote. Le procédé d'utilisation du dispositif selon l'invention comporte une première étape de remplissage de la chambre souple à pression atmosphérique. À titre d'exemple, un ballon ou chambre souple 2 est rempli de gaz à pression atmosphérique sous un volume de 30 litres. Le ballon ou chambre souple 2 est placé dans une cuve 1 de chauffe-eau, qui 20 est ensuite remplie d'eau. Le remplissage d'eau à pression atmosphérique fait diminuer de manière négligeable le volume de la chambre souple 2. La mise en pression de la cuve du chauffe-eau grâce à l'admission de la pression du réseau sous une pression d'environ 3,5 bars absolus entraîne une diminution de volume du ballon jusqu'à un volume apparent de 8,5 litres environ, 25 dans le cas où l'eau du réseau est à une température voisine de 15 degrés Celsius. La mise en chauffe de l'eau contenue dans la cuve 1 du chauffe-eau jusqu'à une température voisine de 65 degrés Celsius produit une augmentation de pression jusqu'à une pression voisine de 8 bars absolus, ce qui conduit à une diminution de volume de la chambre souple 2 jusqu'à un volume voisin de 4,5 litres. Lorsque l'on soutire l'eau chaude à 65 degrés Celsius de la cuve, une chute de pression se produit instantanément jusqu'à atteindre la pression du réseau voisine de 3,5 bars, ce qui provoque une expansion de la chambre souple 2 jusqu'à un volume voisin de 10 litres. En effet, la chute de pression jusqu'à la pression de 2,5 bars du réseau d'alimentation permet à la chambre souple 2 de se dilater au-delà de la valeur de 8,5 litres, car le gaz contenu dans la chambre souple 2 est à une température voisine de 65 degrés Celsius et ne se refroidit pas instantanément lors du soutirage. On voit ainsi que l'invention permet d'obtenir un effet de compensation de dilatation avec une amplitude de volume relativement faible, tout en évitant le rejet d'eau à l'égout et en assurant une bonne fiabilité du fonctionnement de la chambre souple 2 qui est soumise à des variations de volume voisines de l'ordre de 50 %, sans excéder notablement cette valeur. L'invention permet ainsi d'obtenir une sécurité contre la mise en pression excessive des parois de la cuve du chauffe-eau, tout en n'augmentant pas la place nécessitée par l'installation de production d'eau chaude. En outre, le coût modique du dispositif selon l'invention permet d'éviter les coûts élevés de mise en place des installations de vases d'expansion de l'art antérieur. Sur la figure 2, un autre dispositif selon l'invention comporte une chambre souple 2 intégrée dans un chauffe-eau comportant une cuve 1 et une isolation la. La chambre souple 2 est sensiblement torique et comporte également un passage 2b permettant la mise en place autour d'une conduite 3 de soutirage de liquide chaud. La chambre souple 2 peut éventuellement conserver l'orifice central assurant un équilibrage de pression lors de la mise en place de la chambre souple 2 dans le chauffe-eau. Le ballon peut être retenu par une collerette périphérique 4 solidarisée à la cuve 1 du chauffe-eau. Sur la figure 3, un autre mode de réalisation de l'invention comporte une chambre souple 2 avec un orifice permettant l'évacuation de l'eau chaude à travers le passage central 5. La chambre souple 2 est reliée à un moyen 6 permettant la fixation de la 5 chambre souple 2 à la cuve 1 du chauffe-eau. Le moyen 6 de fixation à la cuve 1 de chauffe-eau est avantageusement un moyen tubulaire relié à un moyen externe indicateur de la pression du gaz remplissant la chambre souple 2. Les moyens indicateurs de pression non représentés peuvent avantageusement 10 être reliés à un moyen de sécurité apte à éviter la surchauffe de l'eau chaude entourant la chambre souple 2. Pour éviter le collage, la succion ou l'adhérence de la chambre souple 2 contre la paroi de la cuve 1 de chauffe-eau, on peut avantageusement prévoir au moins sur la surface destinée à être mise en contact avec la cuve 1 de chauffe-eau 15 une pluralité de reliefs, de protubérances ou de nervures permettant le décollement de la chambre souple 2 et autorisant le passage de l'eau entre les reliefs, protubérances ou nervures le long de la paroi de la cuve 1 du chauffe-eau. L'invention, décrite en référence a plusieurs modes de réalisations, ne leur est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute 20 variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS1 - Dispositif de compensation de dilatation, notamment pour cuve (1) de chauffe-eau, comportant une chambre (2) souple remplie d'un gaz et gonflée à une pression prédéterminée, de manière à absorber l'expansion de volume d'un liquide chaud entourant ladite chambre (2) souple remplie de gaz sous pression prédéterminée. 2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la chambre (2) souple est contenue dans une cuve (1) de chauffe-eau, comportant des moyens de gonflage traversant la paroi de cuve du chauffe-eau pour ajuster la pression du gaz de gonflage. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la chambre souple (2) présente une conformation au moins partiellement torique avec au moins un passage permettant l'écoulement du liquide chaud. 4 - Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la chambre souple (2) est contenue dans une cuve de chauffe-eau présentant un passage pour la conduite (3) de sortie de liquide chaud. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre souple (2) est réalisée en matériau élastomère de qualité alimentaire, par exemple en éthylène-propylène-diène-monomère (EPDM). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la 20 chambre souple (2) est réalisée en matériau flexible, par exemple en polyéthylène haute densité (PEHD). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre souple (2) est solidaire de moyens de fixation (6) à une cuve (1) de chauffe-eau. 25 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre souple (2) est solidaire de moyens (6) indicateurs de pression du gaz remplissant la chambre souple. 9 - Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les moyens indicateurs de pression sont reliés à un moyen de sécurité apte à éviter la surchauffe d'un liquide 30 chaud entourant la chambre souple (2). 6 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre souple (2) présente sur sa surface extérieure une pluralité de reliefs, protubérances ou nervures aptes à éviter un effet de succion, d'adhérence ou de collage contre une paroi (1) de cuve de chauffe-eau.5