BE1013549A3 - Unite de chauffage de fluide caloporteur pour installation de chauffage central. - Google Patents
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Abstract
Unité de chauffage consistant en un réservoir comportant une paroi tubulaire 1 et des première et seconde parois d'extrémité 2,3. Un premier espace annulaire 6 est situé entre la paroi tubulaire 1 et une première cloison tubulaire 4. Un second espace annulaire 7 est situé entre la première cloison 4 et une seconde cloison tubulaire 5 à l'intérieur de la première cloison 4 . Un thermoplongeur 25 est monté dans le canal cental central 8 formé par la seconde cloison 5. Le second espace 7 communique avec le canal central 8 près de la première paroi d'extrémité 2 et avec le premier espace 6 près de seconde paroi d'extrémité 3. Un orifice d'entrée 13 débouche dans le premier espace 6 près de la première paroi d'extrémité 2 un orifice de sortie 14, dans la second paroi d'extrémité 3, débouche dans le canal central 8.
Description
<Desc/Clms Page number 1> Unité de chauffage de fluide caloporteur pour installation de chauffage central L'invention concerne une unité de chauffage de fluide caloporteur pour installation de chauffage central. De manière générale, une installation de chauffage central comprend un circuit de canalisations dans lequel sont branchés un ou plusieurs radiateurs ou convecteurs, au moins un dispositif d'expansion et au moins un poste de chauffage apte à chauffer le fluide caloporteur que l'on fait circuler dans le circuit. Le poste de chauffage de l'installation peut notamment être une chaudière au charbon, au gaz ou au mazout, et il existe également des postes de chauffage électriques. Le but de la présente invention est de réaliser une installation de chauffage central dans laquelle le poste de chauffage consiste en une ou plusieurs unités de chauffage électriques de structure simple et compacte, et permettant un fonctionnement efficace et souple de l'installation. La présente invention a pour objet une unité de chauffage de fluide caloporteur de chauffage central. Cette unité de chauffage consiste en un réservoir comportant une paroi extérieure tubulaire, une première paroi d'extrémité et une seconde paroi d'extrémité, ces parois délimitant un espace en substance cylindrique. Une première cloison intérieure tubulaire et une seconde cloison intérieure tubulaire, en substance concentriques avec la paroi extérieure tubulaire, sont montées dans le réservoir, la seconde cloison intérieure ayant un diamètre plus petit que celui de la première cloison tubulaire. Un premier espace annulaire est situé entre la paroi extérieure tubulaire et la première cloison intérieure ; un second espace annulaire est situé entre la première cloison intérieure et la seconde cloison intérieure ; un canal central est situé à <Desc/Clms Page number 2> t'intérieur de la seconde cloison intérieure. Le second espace annulaire est en communication avec le canal central à proximité de la première paroi d'extrémité et en communication avec le premier espace annulaire à proximité de la seconde paroi d'extrémité. Le réservoir est muni d'un orifice d'entrée débouchant dans le premier espace annulaire à proximité de la première paroi d'extrémité et d'un orifice de sortie, dans la seconde paroi d'extrémité, débouchant du canal central. Au moins un thermoplongeur électrique est monté dans le canal central. Au moins une sonde thermostatique est montée dans le réservoir. Les éléments constitutifs de l'unité de chauffage sont de préférence faits en métal. En particulier, la paroi extérieure tubulaire, les première et seconde parois d'extrémité et la première cloison intérieure peuvent notamment être faites en acier. La seconde cloison intérieure peut également être faite en acier. Suivant une autre forme d'exécution, cette seconde cloison intérieure est faite en cuivre. Suivant une forme d'exécution préférée, l'unité de chauffage comporte, dans ledit second espace annulaire, des éléments de transfert de chaleur solidaires de ladite seconde cloison extérieure. Ces éléments de transfert de chaleur peuvent notamment consister en deux anneaux espacés l'un de l'autre, solidaires de ladite seconde cloison intérieure et disposés perpendiculairement à l'axe de celle-ci, ces deux anneaux étant percés de plusieurs trous et étant raccordés entre eux au moyen de plusieurs barres métalliques espacées l'une de l'autre. De manière à présenter une grande surface de contact avec le fluide caloporteur qui les entoure, ces barres métalliques présentent avantageusement une surface extérieure nervurée. Pour la même raison, ces barres métalliques peuvent également porter des ailettes. <Desc/Clms Page number 3> Lesdits éléments de transfert de chaleur sont réalisés en un matériau ayant une bonne conductibilité. Les deux anneaux entre lesquels sont montés les barres métalliques peuvent être faits en acier, mais ils sont avantageusement faits en cuivre. Les barres métalliques ellesmêmes sont de préférence faites en cuivre. Comme déjà mentionné plus haut, au moins une sonde thermostatique est montée dans le réservoir. Pour assurer une plus grande sécurité de fonctionnement, il peut être souhaitable que deux sondes thermostatiques soient montées dans le réservoir. Suivant une forme d'exécution particulière, cette sonde ou ces sondes thermostatiques sont montées dans le second espace annulaire. Suivant une forme d'exécution préférée, le premier espace annulaire est mis en communication avec le second espace annulaire grâce à plusieurs ouvertures réparties sur le pourtour de ladite première cloison intérieure, à proximité de la seconde paroi d'extrémité. L'expression"à proximité de la seconde paroi d'extrémité" signifie ici que la distance entre ces ouvertures et la seconde paroi d'extrémité est nettement plus petite (par exemple, au moins quatre fois plus petite) que la distance de ces ouvertures et la première paroi d'extrémité. De manière avantageuse, un anneau peut être monté dans le premier espace annulaire, entre la paroi extérieure tubulaire et la première cloison intérieure. Cet anneau qui (dans le sens axial) est percé de plusieurs trous répartis le long de son pourtour, est situé à un niveau intermédiaire entre l'orifice d'entrée du réservoir et les ouvertures qui sont ménagées dans ladite première cloison intermédiaire. La mise en communication du second espace annulaire avec le canal central, est avantageusement assurée par le fait qu'un <Desc/Clms Page number 4> espacé est ménagé entre la seconde cloison intérieure et la première paroi d'extrémité. Suivant une forme d'exécution particulière, l'orifice d'entrée du réservoir est ménagé dans la paroi extérieure tubulaire, à proximité de la première paroi d'extrémité. Cet orifice débouche ainsi radialement dans le premier espace annulaire. Le réservoir est de préférence muni de moyens permettant de le fixer sur un support. Suivant une forme d'exécution avantageuse, deux thermoplongeurs électriques sont montés dans le canal central de l'unité de chauffage. Lors du fonctionnement de l'installation de chauffage central dans laquelle est branchée l'unité de chauffage, un seul de ces thermoplongeurs ou les deux thermoplongeurs peuvent être mis en fonctionnement, suivant les circonstances et les besoins. La présente invention a également pour objet une installation de chauffage central à fluide caloporteur, comportant un circuit de canalisations dans lequel sont branchés un ou plusieurs radiateurs ou convecteurs, au moins une pompe de circulation, au moins un dispositif d'expansion et au moins une unité de chauffage, cette installation comportant au moins un thermostat d'ambiance. Dans le circuit de cette installation est branchée au moins une unité de chauffage suivant l'invention, l'installation comportant, en outre, un poste de commande automatisé apte à recevoir les signaux du ou des thermostats d'ambiance et de la ou des sondes thermoplastiques de la ou des unités de chauffage, et à commander la mise en fonctionnement et l'arrêt de fonctionnement de la ou des pompes de circulation et du ou des thermoplongeurs de la ou des unités de chauffage. L'installation de chauffage suivant l'invention peut éventuel- lement comprendre deux ou plusieurs unités de chauffage suivant <Desc/Clms Page number 5> l'invention, ces unités de chauffage étant alors branchées en parallèle dans le circuit. Le fluide caloporteur qui circule dans l'installation est de préférence de l'huile et, plus particulièrement une huile minérale spécia- lement conçue pour le transfert de calories. La ou les unités de chauffage branchées dans le circuit sont de préférence aptes à chauffer le fluide caloporteur à une température supérieure à 100OC. L'installation peut notamment être réglée de telle manière que la température du fluide caloporteur (en particulier, t'huile) soit limitée à une température comprise entre 105* et 11 0"C, à la sortie de la ou des unités de chauffage. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description d'une unité de chauffage suivant l'invention, donnée, à titre d'exemple non limitatif, référence étant faite aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue en coupe axiale de l'unité de chauffage ; la Fig. 2 est une coupe transversale de l'unité de chauffage suivant la ligne N-! de la Fig. 1 ; et la Fig. 3 est une coupe transversale de l'unité de chauffage suivant la ligne H-H ! de la Fig. 1. L'unité de chauffage consiste en un réservoir comportant une paroi extérieure tubulaire 1, une première paroi d'extrémité 2 et une seconde paroi d'extrémité 3. Une première cloison intérieure tubulaire 4, concentrique avec la paroi extérieure 1, est montée dans le réservoir. Une seconde cloison intérieure tubulaire 5, également concentrique avec la paroi extérieure 1, est montée à l'intérieur de la première cloison 4. Un premier espace annulaire 6 est ainsi situé entre la paroi extérieure 1 et la première cloison intérieure 4 et un second espace 4 et la <Desc/Clms Page number 6> seconde cloison intérieure 5. Un canal central 8 est situé à l'intérieur de la seconde cloison intérieure tubulaire 5. On remarquera que la première paroi d'extrémité 2 est en fait formée, pour l'essentiel, par un anneau 9 soudé entre les éléments tubulaires qui forment respectivement la paroi extérieure 1 et la première cloison intérieure 4 et par un anneau 10 soudé entre les éléments tubu- laires qui forment respectivement la première cloison intérieure 4 et la seconde cloison intérieure 5. De manière analogue, la seconde paroi d'extrémité est formée, pour l'essentiel, par un anneau 11 soudé entre les éléments tubulaires qui forment respectivement la paroi extérieure 1 et la première cloison intérieure 4 et par un anneau 12 soudé entre les éléments tubulaires qui forment respectivement la première cloison 4 et la seconde cloison intérieure 5. Le réservoir est muni d'un orifice d'entrée qui consiste en une tubulure 13 soudée à la paroi extérieure 1 et débouchant dans le premier espace annulaire 6, à proximité de la première paroi d'extrémité 2. Le réservoir est également muni d'un orifice de sortie qui débouche du canal central 8 et qui consiste en une tubulure 14 soudée dans l'anneau 12 (qui est un élément constitutif de la seconde paroi d'extrémité 3). La seconde cloison intérieure 5 porte extérieurement trois anneaux 15,16, 17, dont le diamètre extérieure est égal (ou légèrement inférieur) au diamètre intérieur de la première cloison intérieure 4. L'anneau 15, qui est situé le plus près de la seconde paroi d'extrémité 3, est relié à l'anneau 12 par deux doigts-de-gant 18. Deux sondes thermostatiques 19 passant par des orifices ménagés à cet effet dans l'anneau 12, et par lesdits doigts-de-gant 18. sont montées dans le second espace annulaire 7. Les connecteurs et fils électriques qui <Desc/Clms Page number 7> permettent de raccorder ces sondes thermostatiques 19 à un poste de commande ne sont pas représentés. Les deux autres anneaux 16 et 17 sont espacés l'un de l'autre et reliés entre eux au moyen de douze barres de cuivre 20 régulièrement espacées l'une de l'autre. Les anneaux 16 et 17 sont chacun percés de douze trous 21 qui sont angulairement décalés par rapport aux barres 20, comme on peut le voir à la Fig. 3. Douze trous 22 sont ménagés dans la première cloison intérieure 4, à proximité de la seconde paroi d'extrémité 3. Ces trous 22 qui sont régulièrement répartis sur le pourtour de la première cloison intérieure tubulaire 4, mettent en communication le premier espace annulaire 6 avec le second espace annulaire 7. Un anneau 23 percé de huit trous 24 est monté entre la paroi extérieure 1 et la première cloison intérieure 4, à un niveau intermédiaire entre la tubulure d'entrée 13 et les trous 22 qui sont ménagés dans la première cloison intérieure 4. Lors du fonctionnement de l'unité de chauffage, cet anneau 23 percé de trous 24 régularise le flux de fluide caloporteur qui entre par la tubulure 13 et qui monte vers les trous 22. On notera qu'un espace est ménagé entre la seconde cloison intérieure 5 et la première paroi d'extrémité 2, ce qui met le 1 second espace annulaire 7 en communication avec le canal central 8. Deux thermoplongeurs électriques 25 sont situés dans le canal central 8. Ces thermoplongeurs 25 sont fixés dans une embase 26 qui est vissée dans l'anneau 10, un pont 27 assurant l'étanchéité du montage. Des connecteurs 28 permettent de raccorder les thermoplongeurs 25 à des câbles d'alimentation électrique. Des épaulements 29, 30 sont destinés à la fixation de l'unité de chauffage sur un support approprié. <Desc/Clms Page number 8> Lors du fonctionnement de l'unité de chauffage, un thermoplongeur 25 ou les deux thermoplongeurs 25 sont mis en fonctionnement. Pendant ce temps, le fluide caloporteur circule dans l'unité de chauffage en entrant par l'entrée 13, en remontant dans le premier espace annulaire 6, en pénétrant par les trous 22 dans le second espace annulaire 7, en descendant dans le second espace annulaire 7 et en remontant dans le canal central 8 jusqu'à la sortie 14. Lors de sa traversée du canal central 8, le fluide caloporteur est en contact direct avec des thermoplongeurs 25 qui le portent à la température souhaitée. Toutefois, grâce à la conductibilité thermique des cloisons intérieures 4 et 5, le fluide caloporteur est déjà préchauffé au cours de son passage dans le premier espace annulaire 6 et ensuite surtout au cours de son passage dans le second espace annulaire 7 dans lequel il entre en contact non seulement avec la seconde cloison intermédiaire 5 mais également avec les éléments de transfert de chaleur 16, 17 et 20. Une unité de chauffage telle que décrite est destinée à être branchée dans le circuit de canalisations d'une installation de chauffage central. Dans le circuit de canalisations d'une telle installation sont généralement branchés plusieurs radiateurs, au moins une unité de chauffage, au moins une pompe de circulation et au moins un dispositif d'expansion. L'installation comprend, en outre, au moins un thermostat d'ambiance et un poste de commande automatisé apte à recevoir les signaux du ou des thermostats d'ambiance et des sondes thermostatiques de l'unité de chauffage (ou des unités de chauffage), et à commander la mise en fonctionnement et l'arrêt de fonctionnement de la pompe de circulation (ou des pompes de circulation) et du ou des thermoplongeurs de l'unité de chauffage (ou des unités de chauffage). La capacité de chauffage d'une unité de chauffage dépend évidemment de la puissance du ou des thermoplongeurs montés dans <Desc/Clms Page number 9> l'unité. Le choix de thermoplongeurs de puissance appropriés permet de répondre à une capacité de chauffage souhaitée. Il peut être souhaitable de brancher deux ou plusieurs unités de chauffage, en parallèle, dans le circuit d'une installation de chauffage central. Il est en outre avantageux que deux thermopiongeurs soient montés dans chaque unité de chauffage. Le poste de commande de l'installation peut alors être programmé pour que, en fonction du besoin de chauffage, un ou deux thermoplongeurs d'une ou plusieurs unités de chauffage soient mis en fonctionnement. Le poste de commande est également programmé pour que la ou les unités de chauffage ne puissent fonctionner que lorsque la ou les pompes de circulation fonctionnent. Les unités de chauffage suivant l'invention sont très peu encombrantes, sont de construction très simple, et permettent une grande 'souplesse de fonctionnement de l'installation dans laquelle elles sont branchées. Le fluide caloporteur qu'on fait circuler dans l'installation est de préférence de l'huile minérale pour transfert de calories. Ceci permet notamment de chauffer le fluide caloporteur à une température supérieure à 100oC, et cela reste possible, sans problème, même à haute altitude, dans les régions montagneuses. Une unité de chauffage suivant l'invention est un appareil compact qui contient seulement un faible volume de fluide caloporteur et qui, de ce fait, a une faible inertie thermique. Si les radiateurs ou convecteurs montés dans l'installation sont du type à grande surface de rayonnement et faible volume interne, l'installation dans son ensemble aura une faible inertie thermique, ce qui constitue un réel avantage.
Claims (21)
- EMI10.1REVENDICATIONS .. < 1. ¯-- 1.-Unité de chauffage de fluide caloporteur pour installation de chauffage central, caractérisée en ce qu'elle consiste en un réservoir comportant une paroi extérieure tubulaire (1), une première paroi d'extrémité (2) et une seconde paroi d'extrémité (3), ces parois (1,2, 3) délimitant un espace en substance cylindrique, une première cloison intérieure tubulaire (4) et une seconde cloison intérieure tubulaire (5), en substance concentriques avec la paroi extérieure tubulaire (1) étant montées dans le réservoir, la seconde cloison intérieure (5) ayant un diamètre plus petit que celui de la première cloison intérieure (4), un premier espace annulaire (5) étant situé entre la paroi extérieure tubulaire (1) et la première cloison intérieure (4), un second espace annulaire (7) étant situé.entre la première cloison intérieure (4) et la seconde cloison intérieure (5), un canal central (8) étant situé à l'intérieur de la seconde cloison intérieure (5), le second espace annulaire (7) étant en communication avec le canal central (8) à proximité de la première paroi d'extrémité (2) et en communication avec le premier espace annulaire (6) à proximité de la seconde paroi d'extrémité (3), le réservoir étant muni d'un orifice d'entrée (13) débouchant dans le premier espace annulaire (6) à proximité de la première paroi d'extrémité (2), et d'un orifice (14), dans la seconde paroi d'extrémité (3), débouchant du canal central (8), au moins un thermoplongeur électrique (25) étant monté dans le canal central (8), au moins une sonde thermostatique (19) étant montée dans le réservoir.
- 2.-Unité de chauffage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi extérieure tubulaire (1), les première et seconde parois d'extrémité (2,3) et la première cloison intérieure (4) sont faites en acier. <Desc/Clms Page number 11>
- 3.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la seconde cloison (5) intérieure est faite en acier.
- 4.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la seconde cloison intérieure (5) est faite en cuivre.
- 5.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des éléments de transfert de chaleur situés dans ledit second espace annulaire (7) et solidaires de ladite seconde cloison intérieure (5).
- 6.-Unité de chauffage suivant la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits éléments de transfert de chaleur consistent en deux anneaux (16,17) espacés l'un de l'autre, solidaires de ladite seconde cloison intérieure (5) et disposés perpendiculairement à l'axe de celle-ci, ces deux anneaux (16,17) étant percés de plusieurs trous (21) et étant raccordés entre eux au moyen de plusieurs barres métalliques (20), espacées l'une de l'autre.
- 7.-Unité de chauffage suivant la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites barres métalliques (20) présentent une surface extérieure nervurée.
- 8.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que lesdits deux anneaux (16,17) solidaires de la seconde cloison intérieure (5) sont faits en acier.
- 9.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que lesdits deux anneaux (16,17) solidaires de la seconde cloison intérieure (5) sont faits en cuivre.
- 10.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que lesdites barres métalliques (20) sont faites en cuivre. <Desc/Clms Page number 12>
- 11.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une sonde thermostatique (19) montée dans ledit second espace annulaire (7).
- 12.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que plusieurs ouvertures (22) réparties sur le pourtour de ladite première cloison intérieure (4), à proximité de la seconde paroi d'extrémité (3), mettent en communication le premier espace annulaire (6) et le second espace annulaire (7).
- 13.-Unité de chauffage suivant la revendication 12, carac- térisée en ce que, perpendiculairement à l'axe du réservoir, un anneau (23) est monté entre la paroi extérieure tubulaire (1) et ladite première cloison intérieure (4), cet anneau (23), percé de plusieurs trous (24) répartis le long de son pourtour, étant situé à un niveau intermédiaire entre l'orifice d'entrée (13) du réservoir et les ouvertures (22) qui sont ménagées dans ladite première cloison intérieure (4).
- 14.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un espace est ménagé entre ladite seconde cloison intérieure (5) et la première paroi d'extrémité (2), mettant ainsi en communication le second espace annulaire (7) et le canal central (8).
- 15.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit orifice d'entrée (13) du réservoir est ménagé dans la paroi extérieure tubulaire (1).
- 16.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir est muni de moyens (29,30) permettant de le fixer sur un support.
- 17.-Unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que deux thermoplongeurs électriques (25) sont montés dans ledit canal central (8). <Desc/Clms Page number 13>
- 18. - Installation de chauffage central à fluide caloporteur, comportant un circuit de canalisations dans lequel sont branchés un ou plusieurs radiateurs ou convecteurs, au moins une pompe de circulation, au moins un dispositif d'expansion et au moins une unité de chauffage, l'installation comportant au moins un thermostat d'ambiance, caractérisée en ce qu'au moins une unité de chauffage suivant l'une quelconque des revendications précédentes est branchée dans ledit circuit, l'installation comportant un poste de commande automatisé apte à recevoir les signaux du ou des thermostats d'ambiance et de la ou des sondes thermostatiques (19) de la ou des unités de chauffage et à commander la mise en fonctionnement et l'arrêt de fonctionnement de la ou des pompes de circulation et du ou des thermoplongeurs de la ou des unités de chauffage.
- 19.-Installation de chauffage central suivant la revendication 18, caractérisée en ce que deux ou plusieurs unités de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17 sont branchées en parallèle dans ledit circuit.
- 20.-Installation de chauffage central suivant l'une quelconque des revendications 18 et 19, caractérisée en ce que le fluide caloporteur est de l'huile.
- 21.-Installation de chauffage central suivant la revendication 20, caractérisée en ce que la ou les unités de chauffage sont aptes à chauffer le fluide caloporteur à une température supérieure à 100 C.
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