Brevet FR3164002A1 — publié le 20260102

Canne d’injection de liquide et réservoir avec au moins une telle canne L’invention concerne une canne (1) d’injection de liquide destinée à être montée de manière traversante dans la paroi d’un réservoir et à s’étendre partiellement dans le volume interne dudit réservoir, ladite canne (1) comprenant un corps tubulaire (3) qui est ouvert à une extrémité (4) et fermé à son extrémité opposée (4’), et qui présente au moins une ouverture latérale (5, 5’) dans une partie invasive du corps tubulaire (3) destinée à être située dans le réservoir. Canne (1) caractérisée en ce que le corps tubulaire (3) comporte deux ouvertures (5 et 5’) sous la forme de deux fentes s’étendant sur une fraction de la longueur de la partie invasive (3’) du corps tubulaire (3) et selon l’axe longitudinal de cette partie invasive (3’), et le cas échéant du corps tubulaire (3). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Canne d’injection de liquide et réservoir avec au moins une telle canne La présente invention concerne le domaine des équipements de stockage de liquides, notamment des réservoirs de stockage d’eau chaude ou des réservoirs dits « tampon », et a pour objet une canne d’injection de liquide et un réservoir comportant au moins une telle canne. De nombreuses réalisations de canne d’injection sont déjà connues, par exemple par les documents FR 2976348, DE 10 2009 002 712 et EP 0 881 438. Dans un contexte de réservoir d’eau chaude sanitaire ou de réservoir tampon, il est souhaitable de fournir et de maintenir une stratification des températures de l’eau, pour un confort d’utilisation optimal. En effet, l’eau étant prélevée pour les usages des utilisateurs en partie supérieure du réservoir, une telle stratification permet de préserver dans cette partie une réserve importante (par rapport au volume du ballon) d’eau la plus chaude, pour des besoins de consommation sanitaire et/ou de chauffage. Or, dans le cas d’un réservoir de ce type alimenté par une source d’eau chaude extérieure, l’injection d’eau chauffée a tendance à perturber cette stratification, et donc à réduire le confort d’utilisation qui va avec. De plus, le maintien de cette stratification augmente la performance et l’efficacité du système complet d’alimentation en eau chaude. Ce problème est particulièrement sensible lorsque la source d’eau chaude extérieure est une pompe à chaleur qui présente généralement un débit d’injection important associé à un différentiel en température de l’eau injectée faible. Il est alors important et souhaitable de pouvoir réduire la vitesse d’injection de l’eau chaude, briser la force d’inertie du flux selon sa direction d’injection, et répartir du mieux possible le flux injecté dans le réservoir, en évitant de créer des remous et des brassages conséquents, ce tout en ne limitant pas notablement le débit d’injection maximal admissible. Or, les cannes d’injection connues mentionnées ci-dessus ne permettent pas de répondre de manière satisfaisante à cette problématique complexe, avec un souci de réalisation et de préservation d’une stratification thermique du liquide dans le réservoir concerné. Ainsi, la présente invention a pour objectif principal de surmonter les limitations de ces réalisations connues et de répondre à la demande exprimée, en particulier dans un contexte d’application liée à un réservoir de stockage d’eau chaude ou à un réservoir dit « tampon », et en relation notamment avec la mise en œuvre d’une pompe à chaleur ou d’un générateur de chaleur analogue à fort débit et à faible delta en température. A cet effet, l’invention a pour objet une canne d’injection de liquide pour un réservoir, notamment canne d’injection pour réservoir d’eau chaude sanitaire ou réservoir tampon, destinée à être montée de manière traversante dans la paroi dudit réservoir et à s’étendre partiellement dans le volume interne dudit réservoir, ladite canne comprenant un corps tubulaire qui est ouvert à une extrémité et fermé à son extrémité opposée, et qui présente au moins une ouverture latérale dans une partie invasive du corps tubulaire destinée à être située dans le réservoir, canne caractérisée en ce que le corps tubulaire comporte deux ouvertures sous la forme de deux fentes s’étendant sur une fraction de la longueur de la partie invasive du corps tubulaire et selon l’axe longitudinal de cette partie invasive, et le cas échéant du corps tubulaire. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : FIG. 1 est une vue en perspective d’une canne d’injection selon l’invention ; FIG. 2 et FIG. 2 sont des vues respectivement en élévation latérale et de dessus de la canne représentée FIG. 1 ; FIG. 3 est une vue en coupe selon A-A (et donc selon le plan PP) de la canne représentée FIG. 2 ; FIG. 4 et FIG. 4 sont des vues à une échelle différente des détails B et C de la FIG. 3 ; FIG. 5 est une vue en coupe selon D-D de la canne représentée FIG. 2 ; FIG. 6 est une vue partielle (partie supérieure seulement) et en coupe selon un plan vertical d’un réservoir comportant une canne d’injection selon l’invention ; FIG. 5 est une vue à une échelle différente du détail E de la FIG. 6 . Les figures 1 à 5 illustrent à titre d’exemple en accord avec l’invention, une canne (1) d’injection de liquide pour un réservoir (2), notamment canne d’injection pour réservoir d’eau chaude sanitaire ou réservoir tampon, destinée à être montée de manière traversante dans la paroi (2’) dudit réservoir (2) et à s’étendre partiellement dans le volume interne dudit réservoir (2), ladite canne (1) comprenant un corps tubulaire (3) qui est ouvert à une extrémité (4) et fermé à son extrémité opposée (4’), et qui présente au moins une ouverture latérale (5, 5’) dans une partie invasive (3’) du corps tubulaire (3) destinée à être située dans le réservoir (2). Conformément à l’invention, cette canne (1) est caractérisée en ce que le corps tubulaire (3) comporte deux ouvertures (5 et 5’) sous la forme de deux fentes s’étendant sur une fraction de la longueur de la partie invasive (3’) du corps tubulaire (3) et selon l’axe longitudinal (AL) de cette partie invasive (3’), et le cas échéant du corps tubulaire (3). Les deux fentes (5 et 5’) sont préférentiellement identiques et termes de dimensions et de formes. Grâce à ces dispositions, l’invention fournit une canne d’injection (1) permettant d’atteindre l’objectif visé. En effet, les inventeurs ont constaté que la mise en œuvre d’une canne d’injection (1) présentant deux fentes (5 et 5’) continues en tant qu’ouvertures d’injection aboutissait à une réduction des forces d’inertie des flux injectés et à une structuration de ces derniers en deux flux laminaires/stratifiés délivrés en bandes ou couches, s’insérant relativement continûment dans la structure fluidique stratifiée résidente. Ainsi, la solution proposée par l’invention ne perturbe pas significativement la répartition stratifiée, selon un gradient thermique vertical, du liquide dans un réservoir (2) comportant une telle canne d’injection (1). Avantageusement, et comme le montrent les figures précitées, le corps tubulaire (3) présente une structure rectiligne sur toute sa longueur et une section circulaire ou elliptique. Afin de pouvoir orienter les flux vers le bas du réservoir, tout en brisant l’énergie cinétique des flux liquide injectés dans le volume interne du réservoir (en les faisant impacter la paroi du réservoir avant d’avoir atteint la partie la plus basse du réservoir), il peut être avantageusement prévu que les deux fentes (5 et 5’) soient situées toutes deux i) de part et d’autre et à distance identique d’un plan de symétrie (PS) du corps tubulaire (3) contenant l’axe longitudinal (AL) de ce dernier et ii) d’un même côté et à distance identique d’un plan (PP) perpendiculaire audit plan de symétrie (PS) et contenant également l’axe longitudinal (AL) (voir figure 4 notamment). En accord avec une variante constructive très favorable, les normales (N5, N5’) respectivement aux plans (PLS) des sections de passage des deux fentes (5 et 5’) forment toutes deux un angle (A) identique avec un plan de symétrie (PS) du corps tubulaire (3) contenant l’axe longitudinal (AL) de ce dernier, la valeur dudit angle étant comprise entre 75° et 55°, avantageusement comprise entre 70° et 65°, préférentiellement de l’ordre d’environ 70°. De manière très préférée, les deux fentes (5 et 5’) sont situées d’un même côté et à distance identique d’un plan (PP) perpendiculaire audit plan de symétrie (PS). Pour permettre de repérer aisément l’orientation autour de l’axe (AL) de la canne (1) lors de son montage, et comme repéré sur la FIG. 2 , le corps tubulaire (3) comporte avantageusement au niveau de son extrémité ouverte (4), située à l’opposé de sa partie invasive (3’), un index visuel (6) de repérage de la position en rotation autour de l’axe longitudinal (AL) dudit corps tubulaire (3). A titre d’exemple, l’index visuel (6) peut consister en une modification locale de la paroi du corps tubulaire (3), par exemple une déformation ou une découpe de cette paroi, telle qu’un trou ou un ergot, ou encore un simple marquage. Pour faciliter son montage et son blocage en position, le corps tubulaire (3) peut aussi comporter, au niveau de son extrémité ouverte (4), une collerette ou bride de montage (7), par exemple sous la forme d’une rondelle fixée par soudure, et est fermé au niveau de son extrémité (4’) opposée par une plaque (7’) rapportée, et par exemple solidarisée par soudure, la collerette ou bride de montage (7) pouvant éventuellement comporter un index visuel (6) de repérage de la position en rotation autour de l’axe longitudinal (AL). En accord avec une première variante de réalisation non représentée, les deux fentes (5 et 5’) présentent une largeur constante sur toute leur longueur. En accord avec une seconde variante de réalisation préférée et ressortant des figures annexées, les deux fentes (5 et 5’) présentent une largeur qui décroit continument et progressivement en direction de l’extrémité fermée du corps tubulaire (3), préférentiellement de manière rectiligne. Cette caractéristique permet de répartir l’inertie du fluide injecté de manière proportionnée sur toute la longueur d’extension longitudinale des fentes, entre les portions des fentes proches de l’extrémité ouverte (4) du corps tubulaire (3) et les portions des fentes (5,5’) proches de l’extrémité fermée (4’). En vue de favoriser une éjection à vitesse réduite mais avec un débit néanmoins conséquent, la valeur de la section de passage cumulée des deux ouvertures (5 et 5’) représente entre 3 et 9 fois, avantageusement entre 4 et 7 fois, préférentiellement entre 5 et 6 fois, la valeur de la section de passage du corps tubulaire (3). Cette disposition de ratio de sections de passage permet d’éviter qu’une section trop faible au niveau du passage de la canne dans le volume intérieur du réservoir ne provoque une augmentation de la vitesse d’injection et donc de l’énergie cinétique du liquide lors de son arrivée dans la masse liquide résidente. De manière additionnelle, et toujours dans le but de limiter les perturbations et déstratifications susceptibles d’être créées par l’injection, il peut être prévu que les deux ouvertures (5 et 5’) en forme de fente s’étendent sur environ 85% à 99%, préférentiellement sur environ 90% à 95% de la longueur de la partie invasive (3’) du corps tubulaire (3). Une telle distribution des flux sur une grande largeur de sortie (ou longueur de sortie selon l’axe AL) favorise additionnellement une introduction en douceur du liquide injecté dans la répartition stratifiée du volume de liquide résident. A titre de réalisation pratique, et pour une canne d’injection (1) présentant un diamètre intérieur d’environ 42 mm et une longueur de la partie invasive (3’) d’environ 570 mm, chacune des fentes (5, 5’) présente une longueur d’environ 550 mm et une largeur qui décroit continûment et rectilignement de 5 mm à son extrémité la plus large, jusqu’à 1, 5 mm à son extrémité la plus mince (préférentiellement, et comme le montre notamment les figures 1 et 2A, les fentes sont des découpes en forme de pointes à structure symétrique, et avec des extrémités arrondies). L’invention concerne également, comme le montrent à titre d’exemple les figures 6 et 7, un réservoir (2), notamment un réservoir d’eau chaude sanitaire ou réservoir tampon, lequel comporte au moins une canne (1) d’injection de liquide, cette canne (1) étant montée de manière traversante dans la paroi (2’) dudit réservoir (2) et s’étendant partiellement dans le volume interne dudit réservoir (2), avec son axe longitudinal (AL) situé dans un plan horizontal (PH) et dirigé vers le centre dudit volume interne. Conformément à l’invention ce réservoir est caractérisé en ce que ladite au moins une canne d’injection est une canne d’injection (1) telle que décrite ci-dessus. Préférentiellement, ladite ou chaque canne (1) est avantageusement arrangée de telle manière que le plan de symétrie (PS) du corps tubulaire (3), contenant l’axe longitudinal (AL) et équidistant des deux fentes (5 et 5’) de la canne (1) considérée, soit perpendiculaire au plan horizontal (PH) et que les deux fentes (5 et 5’) soient dirigées vers le bas du réservoir (2). L’axe longitudinal (AL) de la ou chaque canne d’injection (1) passe avantageusement par le centre du réservoir (2), et coupe l’axe de symétrie vertical de ce dernier (notamment lorsqu’il présente une forme cylindrique circulaire). Avantageusement, les fentes (5 et 5’) s’étendent sensiblement de la paroi du réservoir jusqu’au centre du réservoir au moins. En accord avec une variante constructive de l’invention, illustrée plus précisément sur la FIG. 7 , la ou chaque canne d’injection (1) est montée, préférentiellement de manière sensiblement ajustée et avec calage, dans un embout ou manchon tubulaire (8) formant un passage étanche à travers la paroi (2’) dudit réservoir (2) et solidaire de cette paroi et solidaire de cette paroi. La partie invasive (3’) en contact avec le volume intérieur est définie par ce manchon (8) qui reçoit avantageusement le cops tubulaire avec un jeu minimum et sur une longueur suffisante pour assurer un maintien rigide. Cette partie invasive (3’) peut ou non s’étendre jusqu’au centre du réservoir, voire au-delà. Selon une caractéristique optionnelle dans le cadre de cette variante, l’embout ou le manchon (8) est pourvu au niveau de son extrémité extérieure (8’) d’un moyen (9) de blocage en translation de la canne d’injection (1) selon l’axe longitudinal (AL), ce moyen (9) réalisant simultanément un accouplement étanche de ladite canne (1), au niveau de son extrémité ouverte (4) pourvue d’une collerette ou bride de montage (7), avec, d’une part, l’embout ou le manchon (8), avantageusement également pourvu d’une collerette ou bride, et, d’autre part, avec un conduit extérieur (9’) (dont seule une portion d’extrémité est représentée sur la FIG. 7 ). Le moyen (9) de blocage et d’accouplement peut par exemple comprendre, comme le montre la FIG. 7 , un écrou monté sur l’extrémité du conduit (9’) à raccorder et destiné à coopérer avec un filetage externe de l’extrémité (8’) de l’embout ou du manchon (8). L’étanchéité au niveau des deux interfaces de raccordement canne (1) /embout (8) /conduit (9’) peut par exemple être réalisée par des joints plats comprimés par serrage de l’écrou. Conformément à un premier mode de réalisation, il est prévu que le réservoir (2) comporte une unique canne d’injection (1) disposée à une hauteur variable dans le réservoir (2) en fonction du fractionnement souhaité du volume intérieur dudit réservoir (2), par exemple sensiblement à mi-hauteur. Conformément à un second mode de réalisation, il est prévu que le réservoir (2) comporte au moins deux cannes d’injection (1) disposées à des hauteurs différentes dans ledit réservoir (2), les axes longitudinaux (AL) de ces cannes étant préférentiellement situés dans un même plan vertical. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Canne (1) d’injection de liquide pour un réservoir (2), notamment canne d’injection pour réservoir d’eau chaude sanitaire ou réservoir tampon, destinée à être montée de manière traversante dans la paroi (2’) dudit réservoir (2) et à s’étendre partiellement dans le volume interne dudit réservoir (2), ladite canne (1) comprenant un corps tubulaire (3) qui est ouvert à une extrémité (4) et fermé à son extrémité opposée (4’), et qui présente au moins une ouverture latérale (5, 5’) dans une partie invasive (3’) du corps tubulaire (3) destinée à être située dans le réservoir (2), canne (1) caractérisée en ce que le corps tubulaire (3) comporte deux ouvertures (5 et 5’) sous la forme de deux fentes s’étendant sur une fraction de la longueur de la partie invasive (3’) du corps tubulaire (3) et selon l’axe longitudinal (AL) de cette partie invasive (3’), et le cas échéant du corps tubulaire (3). Canne (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps tubulaire (3) présente une structure rectiligne sur toute sa longueur et une section circulaire ou elliptique. Canne (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux fentes (5 et 5’) sont situées toutes deux i) de part et d’autre et à distance identique d’un plan de symétrie (PS) du corps tubulaire (3) contenant l’axe longitudinal (AL) de ce dernier et ii) d’un même côté et à distance identique d’un plan (PP) perpendiculaire audit plan de symétrie (PS) et contenant également l’axe longitudinal (AL). Canne selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les normales (N5, N5’) respectivement aux plans (PLS) des sections de passage des deux fentes (5 et 5’) forment toutes deux un angle (A) identique avec un plan de symétrie (PS) du corps tubulaire (3) contenant l’axe longitudinal (AL) de ce dernier, la valeur dudit angle étant comprise entre 75° et 55°, avantageusement comprise entre 70° et 65°, préférentiellement de l’ordre d’environ 70°, les deux fentes (5 et 5’) étant situées d’un même côté et à distance identique d’un plan (PP) perpendiculaire audit plan de symétrie (PS). Canne selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le corps tubulaire (3) comporte, au niveau de son extrémité ouverte (4), située à l’opposé de sa partie invasive (3’), un index visuel (6) de repérage de la position en rotation autour de l’axe longitudinal (AL) dudit corps tubulaire (3). Canne (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que l’index visuel (6) consiste en une modification locale de la paroi du corps tubulaire (3), par exemple une déformation ou une découpe de cette paroi, telle qu’un trou ou un ergot. Canne selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le corps tubulaire (3) comporte, au niveau de son extrémité ouverte (4), une collerette ou bride de montage (7), par exemple sous la forme d’une rondelle fixée par soudure, et est fermé au niveau de son extrémité (4’) opposée par une plaque (7’) rapportée, et par exemple solidarisée par soudure, la collerette ou bride de montage (7) pouvant éventuellement comporter un index visuel (6) de repérage de la position en rotation autour de l’axe longitudinal (AL). Canne selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ce que les deux fentes (5 et 5’) présentent une largeur constante sur toute leur longueur. Canne selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les deux fentes (5 et 5’) présentent une largeur qui décroit continument et progressivement en direction de l’extrémité fermée du corps tubulaire (3). Canne selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la valeur de la section de passage cumulée des deux ouvertures (5 et 5’) représente entre 3 et 9 fois, avantageusement entre 4 et 7 fois, préférentiellement entre 5 et 6 fois, la valeur de la section de passage du corps tubulaire (3). Canne selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les deux ouvertures (5 et 5’) en forme de fente s’étendent sur environ 85% à 99%, préférentiellement sur environ 90% à 95% de la longueur de la partie invasive (3’) du corps tubulaire (3). Réservoir (2), notamment réservoir d’eau chaude sanitaire ou réservoir tampon, lequel comporte au moins une canne (1) d’injection de liquide, cette canne (1) étant montée de manière traversante dans la paroi (2’) dudit réservoir (2) et s’étendant partiellement dans le volume interne dudit réservoir (2), avec son axe longitudinal (AL) situé dans un plan horizontal (PH) et dirigé vers le centre dudit volume interne, réservoir (12) caractérisé en ce que ladite au moins une canne d’injection (1) est une canne d’injection selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, ladite ou chaque canne (1) étant avantageusement arrangée de telle manière que le plan de symétrie (PS) du corps tubulaire (3), contenant l’axe longitudinal (AL) et équidistant des deux fentes (5 et 5’) de la canne (1) considérée, soit perpendiculaire au plan horizontal (PH) et que les deux fentes (5 et 5’) soient dirigées vers le bas du réservoir (2). Réservoir (2) selon la revendication 12, caractérisé en ce que la ou chaque canne d’injection (1) est montée, préférentiellement de manière sensiblement ajustée et avec calage, dans un embout ou manchon tubulaire (8) formant un passage étanche à travers la paroi (2’) dudit réservoir (2) et solidaire de cette paroi et solidaire de cette paroi. Réservoir (2) selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’embout ou le manchon (8) est pourvu au niveau de son extrémité extérieure (8’) d’un moyen (9) de blocage en translation de la canne d’injection (1) selon l’axe longitudinal (AL), ce moyen (9) réalisant simultanément un accouplement étanche de ladite canne (1), au niveau de son extrémité ouverte (4) pourvue d’une collerette ou bride de montage (7), avec, d’une part, l’embout ou le manchon (8), avantageusement également pourvu d’une collerette ou bride, et, d’autre part, avec un conduit extérieur (9’). Réservoir (2) selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu’il comporte une unique canne d’injection (1) disposée à une hauteur variable dans le réservoir (2) en fonction du fractionnement souhaité du volume intérieur dudit réservoir (2), par exemple sensiblement à mi-hauteur. Réservoir (2) selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux cannes d’injection (1) disposées à des hauteurs différentes dans ledit réservoir (2), les axes longitudinaux (AL) de ces cannes étant préférentiellement situés dans un même plan vertical.