Brevet FR2978528A1 — publié le 20130201

La présente invention entre dans le domaine du chaufage de liquide, et plus particulièrement le chauffage de l'eau et la production de vapeur. L'invention concerne tout particulièrement mais non limitativement, le domaine des appareils électroménagers de type fer à repasser, cafetière et autres, ainsi que les appareils, domestiques ou industriels, de nettoyage d'une surface par projection de vapeur. De tels appareils trouveront une application préférentielle dans le cadre du nettoyage et dégraissage de surface, par exemple, de manière non limitative, des textiles, des parois murales ou des fenêtres, ou encore dans le cadre domestique, notamment le défroissage de textiles. De manière connue, un tel appareil transforme l'eau contenue dans un réservoir en vapeur par chauffage, avec mise ou non sous pression, de manière à expulser la vapeur par un conduit jusqu'à une ouverture, généralement pourvue d'une buse. La présente invention concerne plus généralement tout domaine de chauffage d'un fluide, notamment de l'eau, ainsi que la génération de vapeur. On connaît déjà des appareils de chauffage de l'eau, permettant également de générer de la vapeur. Ils comprennent généralement une résistance chauffante placée dans une enveloppe externe, ou corps de chauffe, se présentant sous la forme d'un fourreau. On fait alors entrer dans des conditions bien réglées de l'eau par un côté amont entre le fourreau externe et la résistance chauffante. L'eau s'échauffe au contact de la résistance, puis se transforme en vapeur avant de sortir sous forme de vapeur du côté aval. Un premier inconvénient de ces appareils consistent en ce que le débit d'eau chaude est dépendant du débit d'alimentation en eau, et des capacités de chauffage de la résistance. On notera qu'il est possible de remédier à cet inconvénient en imposant au liquide de cheminer à l'intérieur du corps de chauffe de manière non rectiligne de l'amont à l'aval, ce qui est obtenu en créant des obstacles intérieurement au corps de chauffe. Cependant, une telle concception présente des limites, notamment en ce que ces obstacles sont rapportés à la paroi du corps de chauffe, ce qui est coûteux, soit ils sont centraux, ce qui implique de disposer la résistance dans le corps de chauffe, avec une perte de performance. Un autre inconvénient des générateurs de vapeur consiste en l'encrassement des résistances chauffantes, notamment par du calcaire contenu dans l'eau. Au fur et à mesure de l'accumulation de calcaire sur la résistance chauffante, l'efficacité du chauffage diminue, et après un temps de fonctionnement, le chauffage ne suffit plus à transformer l'eau en vapeur. Ou alors le débit d'eau entrante et donc de vapeur produite doit être diminué d'une manière inacceptable. Il faut alors démonter le dispositif et nettoyer la résistance. De plus quand le calcaire s'est accumulé, il n'est pas facile à retirer. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités, proposant une solution permettant d'améliorer les performances de chauffage d'un liquide pour un coût très limité, et dans une évolution de cette solution, la possibilité de nettoyer automatiquement la résistance chauffante, la rendant ainsi opérationnelle pendant une durée bien plus longue. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de chauffage d'un liquide, en particulier de l'eau, comprenant un moyen de chauffage de forme extérieure cylindrique disposé à l'intérieur d'un fourreau présentant un axe longitudinal. Le mot « cylindrique » est à comprendre ici dans son sens mathématique, c'est-à-dire que la section dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal est identique le long de cet axe, cette section pouvant être quelconque par ailleurs, en particulier circulaire, rectangulaire, carrée ou autre. Le dispositif est particulier en ce qu'il comporte intérieurement, enfilé sur le moyen de chauffage, dans l'espace séparant ce dernier de la surface interne du fourreau, un élément conçu apte à créer des perturbations de la circulation du fluide dans ledit espace. Le dispositif est également particulier en ce que l'élément conçu apte à créer des perturbations de la circulation du fluide présente des fonctions d'un racleur s'ajustant sur le moyen de chauffage de sorte à le racler en cas de mouvement selon ledit axe longitudinal, un bouchon, ajusté entre le moyen de chauffage et le fourreau de sorte à en boucher le passage dans au moins une position dudit bouchon, et un ressort, lesdits racleur, bouchon et ressort étant configurés pour qu'une augmentation de la pression du fluide entrant produise un mouvement selon ledit axe longitudinal du racleur et du bouchon de sorte à déplacer ledit bouchon jusqu'à un point où l'espace entre le moyen de chauffage et le fourreau est tel qu'il laisse passer ledit fluide, et pour qu'une diminution de la pression du fluide entrant produise un déplacement en sens inverse grâce audit ressort de rappel. Grâce à ces dispositions le moyen chauffant est régulièrement nettoyé de manière tout à fait automatique. Selon d'autres caractéristiques : - ledit racleur peut être configuré pour racler à la fois la surface externe du moyen chauffant et la surface interne du 20 fourreau, - ledit racleur peut présenter une forme hélicoïdale à spires non jointives, ce qui permet de laisser s'introduire le fluide entre les spires, jusqu'à atteindre le bouchon, - ledit bouchon peut présenter une forme hélicoïdale à spires 25 jointives, - ledit racleur et ledit bouchon peuvent être deux parties d'une pièce unique, simplifiant ainsi le dispositif, - ledit racleur, ledit bouchon et ledit ressort peuvent être trois parties d'une pièce unique, simplifiant d'avantage le 30 dispositif, - ledit racleur, ledit bouchon et/ou ledit ressort peuvent présenter une section en forme de couronne circulaire dans un plan perpendiculaire audit axe longitudinal, ce qui facilite la fabrication de ces ou cette pièce ; la forme peut aussi 35 être celle d'une couronne rectangulaire, ou carrée, ou autre, - ledit racleur se présente sous la forme d'un enroulement hélicoïdal d'un élément de section transversale rectangulaire ou carrée. Dans sa version simplifiée, l'invention consiste à utiliser un simle ressort, enfilé sur la résistance, en sorte de forcer le flux de fluide à suivre une trajectoire hélicoïdale. Dans sa version plus complexe, avec possibilité de raclage, le ressort présente des caractéristiques particulières. La présente invention concerne aussi un procédé de nettoyage automatique d'un moyen de chauffage de forme extérieure cylindrique utilisant un dispositif selon l'invention, et comprenant les étapes suivantes: - admission de fluide sous forme liquide - chauffage de ce fluide jusqu'à sa vaporisation, ce qui 15 augmente le volume de fluide du côté de l'entrée dudit dispositif - déplacement selon l'axe longitudinal du bouchon et du racleur produisant un premier raclage du moyen chauffant, jusqu'à laisser passer le fluide vers la sortie, ce qui 20 produit une chute de la pression d'entrée du dispositif - déplacement en sens inverse du bouchon jusqu'à le refermer, produisant un deuxième raclage du moyen chauffant D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre se 25 rapportant à un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 représente une vue schématique en coupe 30 longitudinale d'un dispositif selon l'invention dans une première position ; - la figure 2 représente une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif de la fig. 1 dans une deuxième position ; la figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale du dispositif de la fig. 1 la figure 4 représente une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif selon l'invention selon un deuxième 5 mode de réalisation ; Tel que représenté dans les figures 1 à 4 du dessin ci-joint, la présente invention concerne un dispositif 1 de chauffage d'un fluide, et également de génération de vapeur comprenant une résistance chauffante 2 disposée dans corps de 10 chauffe en forme de fourreau 3 présentant un axe longitudinal 4. Le dispositif 1 est connecté en son entrée 5 à une arrivée d'eau E, et éjecte la vapeur d'eau produite V par sa sortie 6. On notera que le corps de chauffe 3 peut également, dans un mode de réalisation, non représenté, incoporer des moyens 15 chauffants. Le dispositif 1 comprend un racleur 7 sous forme hélicoïdale à spires non jointives, un bouchon 8 sous forme hélicoïdale à spires jointives, et un ressort 9. Le fluide, qui est de l'eau E se transformant progressivement sous forme 20 gazeuse pour devenir de la vapeur V, pénètre par l'entrée 5 dans l'espace se trouvant entre la résistance chauffante 2 et le fourreau 3. Le fluide pénètre entre les spires du racleur 7 jusqu'à atteindre les spires du bouchon 8. Là le fluide est bloqué et ne peut pas passer vers la sortie 6. Par l'effet du 25 chauffage et de la vaporisation de l'eau E, le volume de fluide augmente, et la pression exercée sur le bouchon 8 augmente également, provoquant son déplacement vers la sortie 6, tout en comprimant le ressort 9. Quand le déplacement est suffisant pour laisser passer le fluide (voir fig. 2) le fluide devenu vapeur V 30 est évacué vers la sortie 6 où ladite vapeur V est utilisée selon l'application souhaitée. En même temps du côté de l'entrée 5, le fluide s'étant échappé, la pression est retombée, plus rien ne pousse le bouchon 8 vers la sortie 6. Le ressort 9, qui a été comprimé se détend alors en remettant le bouchon 8 et le 35 racleur 7 dans leur position initiale, et un cycle similaire peut reprendre. Lors de chaque aller et retour du bouchon 8 par l'augmentation de la pression de vapeur V du côté de l'entrée 5, puis par l'échappement de la vapeur V vers la sortie 6 et sous l'action du ressort 9, le racleur 7 nettoie la face externe cylindrique de la résistance chauffante 2 par son mouvement longitudinal. Le terme cylindrique doit ici être compris dans son sens mathématique : la forme externe du moyen chauffant 2 doit être cylindrique dans le sens qu'elle présente la même section tout le long du déplacement longitudinal. Ce peut être un cylindre circulaire (voir fig. 3) ou un cylindre carré (voir fig. 4) ou toute autre forme géométrique, pourvu que cette forme soit la même tout le long du moyen chauffant 2, de sorte que quand le racleur 7 se déplace selon l'axe longitudinal 4 il épouse la forme externe du moyen chauffant 2 le long de son déplacement. Dans le mode de réalisation représenté dans les fig. 1 à 4, la section du racleur 7 remplit complètement la section disponible entre la résistance chauffante 2 et le fourreau 3. Ce mode de réalisation présente l'avantage que le racleur 7 nettoie aussi la face interne du fourreau 3 à chacun de ses mouvements longitudinaux. Dans un mode de réalisation non représenté, ce racleur 7 peut aussi épouser la forme externe du moyen chauffant 2, mais se trouver à distance du fourreau 3. Le fluide peut alors passer par l'espace laissé libre, et buter directement sur le bouchon 8. En effet l'encrassement, notamment en calcaire, est bien plus important sur la surface la plus chaude, qui est celle du moyen chauffant 2. On peut choisir de ne mettre en oeuvre le nettoyage automatique que sur cette surface, sans sortir du cadre de la présente invention. Le bouchon 8 doit obligatoirement boucher tout l'espace entre le moyen chauffant 2 et le fourreau 3, de sorte à empêcher le fluide de passer vers la sortie 6 tant que le mouvement du bouchon 8, et donc du racleur 7, vers la sortie 6 n'a pas été effectué. Dans le mode de réalisation représenté, le fourreau 3 est également cylindrique, mais plus long que le moyen chauffant 2, pour laisser un espace où le bouchon 8 peut se loger pour % 2978528 7 laisser passer le fluide. Dans un autre mode de réalisation non représenté, le fourreau 3 peut s'élargir vers la sortie 6, de sorte que quand le bouchon 8 arrive au droit de l'élargissement du fourreau 3, le fluide peut s'échapper. 5 Par ailleurs, dans le mode de réalisation représenté, le ressort 9 présente le même diamètre extérieur et intérieur que le bouchon 8 et le racleur 7. Dans un autre mode de réalisation, ce ressort 9 peut avoir une forme différente, pourvu qu'il exerce sa fonction de rappel du bouchon 8 vers sa position 10 initiale, lequel entraîne le racleur 7 ce qui produit le nettoyage du moyen chauffant 2. L'avantage de la présente invention réside en particulier en ce que le moyen chauffant 2, et le cas échéant l'intérieur du fourreau 3 sont nettoyés automatiquement et régulièrement. Le 15 calcaire n'a pas le temps de s'accumuler, et l'efficacité du chauffage est donc constante. On notera que de manière préférentielle, le racleur 7 consiste en un enroulement hélicoïdal d'un élément de section transversale carrée ou rectangulaire, en sorte de présenter, du 20 côté du moyen chauffant 2 deux arêtes 70 et 71, et du côté du fourreau 3, deux arêtes 72 et 73, lesquelles permettent d'accroître la fonction de raclage. De manière avantageuse, et tel que cela est réprésenté, le racleur 7, le bouchon 8 et le ressort 9, sont les parties d'une 25 pièce unique en forme de ressort, enfilée sur le moyen chauffant, et présentant des zones présentant des caractéristiques particulières pour correspondre à ces différentes parties. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme 30 de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de chauffage d'un liquide, en particulier de l'eau (E), recevant un fluide, en particulier de l'eau (E), sous forme liquide à son entrée (5), et éjectant ce fluide réchauffé ou sous forme gazeuse à sa sortie (6), comprenant un moyen de chauffage (2) de forme extérieure cylindrique disposé à l'intérieur d'un fourreau (3) présentant un axe longitudinal (4), caractérisé en ce qu'il comporte intérieurement, enfilé sur le moyen de chauffage (2), dans l'espace séparant ce dernier de la surface interne dudit fourreau (3), un élément (7) conçu apte à créer des perturbations de la circulation du fluide dans ledit espace. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un racleur (7) s'ajustant sur le moyen de chauffage de sorte à le racler en cas de mouvement selon ledit axe longitudinal (4), un bouchon (8), ajusté entre le moyen de chauffage et le fourreau (3) de sorte à en boucher le passage dans au moins une position dudit bouchon (8), et un ressort (9), lesdits racleur (7), bouchon (8) et ressort (9) étant configurés pour qu'une augmentation de la pression du fluide entrant produise un mouvement selon ledit axe longitudinal (4) du racleur (7) et du bouchon (8) de sorte à déplacer ledit bouchon (8) jusqu'à un point où l'espace entre le moyen de chauffage et le fourreau (3) est tel qu'il laisse passer ledit fluide, et pour qu'une diminution de la pression du fluide entrant produise un déplacement en sens inverse grâce audit ressort (9) de rappel. 3. Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit racleur (7) est configuré pour racler à la fois la surface externe du moyen chauffant (2) et la surface interne du fourreau (3). 4. Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit racleur (7) présente une forme hélicoïdale à spires non jointives. 5. Dispositif (1) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit bouchon (8) présente une forme hélicoïdale à spires jointives. 6. Dispositif (1) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit racleur (7) et ledit bouchon (8) sont deux parties d'une pièce unique. 7. Dispositif (1) selon la revendication 2 à 6, caractérisé en ce que ledit racleur (7), ledit bouchon (8) et ledit ressort (9) sont trois parties d'une pièce unique. 8. Dispositif (1) selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit racleur (7), ledit bouchon (8) et/ou ledit ressort (9) présentent une section en forme de couronne circulaire dans un plan perpendiculaire audit axe longitudinal (4). 9. Dispositif (1) selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que ledit racleur (7), ledit bouchon (8) et/ou ledit ressort (9) présentent une section en forme de couronne rectangulaire ou carrée dans un plan perpendiculaire audit axe longitudinal (4). 10. Dispositif (1) selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que ledit racleur (7) se présente sous la forme d'un enroulement hélicoïdal d'un élément de section transversale rectangulaire ou carrée. 11. Procédé de nettoyage automatique d'un moyen de chauffage de forme extérieure cylindrique utilisant un dispositif (1) selon l'une des revendications 2 à 10, et comprenant les étapes suivantes: - admission de fluide sous forme liquide - chauffage de ce fluide jusqu'à sa vaporisation, ce qui augmente le volume de fluide du côté de l'entrée (5) dudit dispositif (1) 5- déplacement selon l'axe longitudinal (4) du bouchon (8) et du racleur (7) produisant un premier raclage du moyen chauffant (2), jusqu'à laisser passer le fluide vers la sortie (6), ce qui produit une chute de la pression d'entrée (5) du dispositif (1) - déplacement en sens inverse du bouchon (8) jusqu'à le refermer, produisant un deuxième raclage du moyen chauffant (2).