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Système de chauffage central
La présente invention a pour objet des per- fectionnements aux installations de chauffage central dans lequel un réservoir d'alimentation en eau, ouvert à l'air libre et de niveau variable est dispose au- dessus d'un foyer contenant des tuyauteries auxquelles ledit réservoir est relié par l'intermédiaire d'un cla- pet on autre obturateur à fonctionnement automatique et intermittent, ces perfectionnements ayant pour but d'é- viter les inconvénients inhérents à de tellen installations et en particulier le mauvals rendement et le bruit
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désagréable provenant des coupe de béliers .
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Dans le système de chauffage suivant l'inven- tion, on évite ces inconvénients du fait qu'on donne aux tuyauteries disposées dans le foyer et chauffant et vapo- risant en partie l'eau, provenant du réservoir d'alimenta- tion, une capacité totale supérieure ou au moins égale à celle de la colonne montante qui alimente les différents radiateurs, la section de ces tuyauteries étant en outre plus grande que la section de la colonne montante .
Une autre caractéristique de l'invention rési- de dans les moyens employés pour éviter les bruits désa- gréables produits par les coups de bélier etprovenant surtout des chocs sur le clapet ou autre organe obtura- teur, ces moyens consistant : a) à former les tuyauteries du foyer par un groupe d'au. moins deux tubes réunis d'une part à la tuyau- terie allant au clapet et d'autre part à la tuyauterie partant du point bas du foyer pour rejoindre la colonne montante, de sorte que les mouvements de l'eau se produi- sent d'abord d'un tube à l'autre sans avoir d'influence directe sur le clapet; b) à disposer le clapet en dérivation sur la conduite d'alimentation en eau des tuyauteries du foyer;
c) à prévoir sur l'extrémité de cette conduite opposée à celle raccordée aux tuyauteries du 'foyer, un ré- servoir d'air .
Le dessin ci-annexé, à titre d'exemple, repré- sente deux formes d'exécution ae l'objet de l'invention .
La fig. 1 est une vue générale de installa- tion, le dispositif de chauffage étant vu en COUP$
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La fig. 2 este à pltxs grande échelle;, une cou- pe verticale du clapet .
La fig. 3 est un plan des tuyauteries du foyer
Les fige 4 et 5 sont une élévation de profil et an plan respectivement d'une variante des tuyauteries du foyer
1 désigne une chaudière chauffée par un combus tible approprié quelconque, bois, charbon, gaz etc.. et munie d'une buse 2 d'évacuation des gaz brûlés .
Au-dessus de cette chaudière est disposé un bac ou réservoir 3 ouvert à l'air libre et contenant l'eau, d'alimentation de l'installation de chauffage, à la partie inférieure du bac j débouche une conduite 4 re- liée par l'intermédiaire d'un clapet qui sera décrit plus loin, à un tube 5 de plus faible diamètre débouchant dans une conduite 0 qui pénètre dans la chaudière o
Cette conduite est raccordée aux tuyauteries du foyer consumées dans le cas des fig. 1 et 3, par doax Lubes 7 et 8 on U relies entre eux par des tubes ver ticaux 9;
le tube inférieur 0 est relié par une tubulure 10 à la colonne montante 11 alimentant par des conduites de dérivation 12 les différents radiateurs 13. .
Le radiateur 13 situé au même étage que la chaudière comporte une conduite 14 de retour d'eau froide au bac 3 tandis que les radiateurs des otages supérieurs sont reliés à un système de canalisations 15 de retour d'eau froide à ce même bac 3 .
La tubulure 10 et les tube sont partielle- ment noyés dans un bloc 16 conducteur/de la chaleur., en
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fonte par exemple, qui renferme tout le tube et qui fe- pose sur des supports convenables prévus dans le foyer .
La conduite 6 aboutit à son extrémité opposée à celle reliée au tube 8 à un réservoir ou une oloche à air 17 dont le rôle sera expliqué plus loin .
Le clapet est constitué, par exemple, par âeux disques perforés 18 et 19 montés entre les brides 20 et 21 de jonction des tuyaux 4 et 5 et entre lesquels est disposé un disque léger 22 en aluminium, en fibre vulca- nisée imperméable, etc.., dont le diamètre est supérieur à celai du cercle suivant lequel sont disposées les perfo- rations du disque 18 supérieur ,
Suivant la variante représentée aux fig. 4 et 5 les tuyauteries du foyer sont constituées par deux tu- bes 23 et 24 ayant sensiblement la forme d'un Z et reliés entre eux par des collecteurs horizontaux 25 et 2b res- pectivement ,
Le fonctionnement du système de chauffage est le suivant :
L'eau, du réservoir 3 pénètre dans les tuyaute- ries du foyer en traversant le clapet d'alimentation qui crée un sens de circulation de l'eau.; il s'ouvre par son propre poids et se referme dans le cas d'un courant ascen- dant, si l'eau reflue du foyer au réservoir , L'eau intro- duite dans les tuyauteries du foyer s'échauffe et se di- late et se rend dans la colonne montante .
Quand une partie de l'eau, introduite dans les tuyauteries du foyer en est sortie sous forme d'eau, chau- de, la portion restante sur laquelle sont reportées tou- tes les calories disponibles, se trouve vaporisée . Du
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fait que l'eau se dilate énormément en étant vaporisée, il s'établit aussit8t une pression élevée dans les tuyau- teries, et par suite une grande vitesse de circulation vers les radiateurs où l'eau chaude se refroidit et la vapeur se condense e L'ean froide se rassemble en bas de! radiateurs;
elle en est ensuite chassée à travers les conduits de retour par la pression qui règne péri@dique- ment dans l'installation toute entière . Cette eau froi- de est ramenée au réservoir d'alimentation par les cana- lisations 14 et 15 .
Lorsque toute l'eau contenue dans les tuyau- teries du foyer, en a été chassée par la pression produi- te, celle-ci tombe d'elle-même et aussitôt le poids du clapet le fait retomber, ce qui provoque l'introduction d'une certaine quantité d'eau dans les tuyauteries du foyer et le clapet se referme, comme il a été expliqué précédemment . Puis les phénomènes décrits ci-dessus se reproduisent périodiquement .
Pour quo le fonctionnement décrit cidessus se produise, il est indispensable que le feu soit assez intense pour qu'il y ait production d'une pression ins- tantanée élevée, de l'ordre de un à deux kilogs par cm 2 dans les tuyauteries du foyer;cette pression, dùe à l'augmentation du volume de l'eau par suite de sa vapo- risation partielle, petit s'établir que si la section de la colonne montante est suffisamment petite par rapport à celle des tuyauteries du foyer, pour que, en admettani que toute l'eau contenue dans celle-ci se vaporise brus- quement, elle ne puisse s'échapper instantanément en
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supposant même que la vitesse de l'eau soit égale à celle existant dans les distributions de vapeur dites à haute pression .
C'est done la capacité des tuyauteries du foyer situées près du clapet qui détermine la quantité d'eau admise dans celles-ci; cependant elles ne se rem- plissent pas complètement d'eau, car celle-ci dégage des gaz qui restent en partie dans les tuyauteries quand la pression tombe . Pour qu'il entre un certain volume d'eaa dans le foyer quand le clapet s'ouvre, il faut qu'un même volume de gaz circule en sens inverse à travers ce clapet La quantité d'eau qui peut en définitive pénétrer dans les tuyauteries du foyer est représentée pratiquement pnr la capacité des tuyauteries comprises entre le clapet et le point bas où la tubulure 10 est reliée au tube 8, c'est-à-dire la partie des tuyauteries qui se vide de gas dès que le clapet est ouvert .
On admet donc dans les tuyauteries du foyer une quantité d'eau importante qu'on ne pourrait introdui- re dans un tube en serpentin sans rencontrer l'inconvé- nient déjà signalé des coups de bélier et des cnocs sur le clapet tandis que grce à la disposition des tubes 7 et 3 et de la conduite 6, l'eau peut refluer sans frap- per directement le clapet.
La conduite 6 doit être de section égale et non supérieure au tube 5; de cette façon, 1!eau lancée en masse dans les tuyauteries du foyer en direction du clapet, se trouve être freinée en arrivant dans cette conduite 6 qui aboutit au réservoir d'air./17; si la mas-
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se d'eau, qui se déplace a un volume plus faible que le réservoir, elle s'y engoufre en entier en créant derrière elle une aspiration qui ouvre momentanément le clapet ce qui introduit une nouvelle quantité d'eau, dans le réseau générale on est sur ainsi, en ayant plus d'eau qu'on'ne peut en vaporiser, d'avoir un bon rendement du générateur .
L'eau introduite dans les tuyauteries du @ foyer dégage aussitôt ses gaz dissous qui se rendent au réservoir 17; celui-ci est ainsi automatiquement alimente en gaz et son rôle bienfaisant se poursuit indéfiniment Le bloc ou la masse 16 protège des coups de feu les tuyauteries 8 et 9 généralement en acier et elle crée en cet endroit une surgace d'absorption extérieure, plus étendue; elle forme volant de chaleur et régulatrice malgré la circulation discontinue de l'eau.
Le tube 7 n'étant pas entouré de fonte, il existe dans la partie supérieure, la moins chaude, du foyer un volume disponible que l'on peut utiliser pour loger un ou deux réseaux de tuyauteries analogues au pre.. mier et reliés au bac par des conduites particulières avec intercalation de clapets individuels ces réseaux étant aestinés à. alimenter en eau chaude et en valeur des canalisations passant dans des réservoirs d'eau poux établir un service d'eau duaude dans un immeuble ou un appartement , Il est à remarquer que ces réservoirs à eaux chaude pourront avoir des dimensions Plus faibles que ceux utilisés dans les installations de chauffage central à eau chaude puisqu'ils seront en partie chauffés
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à la vapeur dont la température est plus élevée .
Pour avoir un bon fonctionnement général de l'installation les radiateurs 13 sont réalisés presque sans volume intérieur . Les surfaces de chauffe entre lesquelles circulent les fluides sont espacées de quel- ques millimètres seulement . Les parois des radiateurs sont en métal bon conducteur de la chaleur et très mince pour avoir le minimum de surface, donc de volume . Un maintient ainsi jusqu'au retour au réservoir d'eau, une pression élevée à chaque pulsation . Lorsque la vapeur se oondense dans les radiateurs, le vide produit est plus énergique, si les radiateurs ont un volume minime et ce vide se transmet jusqu'au clapet d'alimentation ou- vert par une brusqua aspiration, qui introduit Beaucoup du/ d'eau dans le réseau foyer .
Le clapet d'alimentation est sollicité à l'ou- verture par son poids dans l'eau et par le poids de la colonne dteau du réservoir; quand il est fermé il est soumis à une force accessoire de sens contraire créée par l'adhérence de la lame mince d'eau qui se trouve en- tre le clapet et son siège par capillarité . Si on consi- dère les deux premières forces comme positives et la deu- xième comme négative, il faut que la somme algébrique des trois forces soit positive mais aussi faible que pos- sible pour que le clapet soit très mobile .
C'est ce cal- cul qui détermine la matière dont le clapet doit être fait quand les dimensions en sont fixées
Le rapport à établir entre le volume des tuyau teries du foyer et celui de la colonne montante pour
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qvoir de la vapeur en pression (ce qui permet d'alimen- ter des riadateurs éloignés), doit être aussi respecté pour que le cnauffage puisse marché uniquement à l'eau chaude par dilatation de l'eau contenue dans les tuyau- teries du foyer, quand il a très peu de feu . L'eau chaude arrive au point Haut et s'écoule ensuite vers les radiateurs par la pente descendante des canalisations .
L'eau chaude formée aans le foyer se trouve devoir occuper un plus grana volume même s'il y a très peu de t'eu en raison de l'augmentation de volume créée par les quelques bulles de vapeur qui se forment quand l'eau a atteint 100 . Une partie de ces bulles dilatées monte dans les tuyauteries du foyer vers le clapet et le volume d'eau qu'elle remplace s'élève dans la colonne mon- tante;
pals, pea à peu, toutes les tuyauteries du foyer ue remplissent ae vapeur à très basse pression, pendant que toute l'eau qui était dans le foyer se trouve dirigée vers les radiateurs sous forme d'eau chaude émulsionnée de bul- les o On comprend que le fait d'avoir une colonne montante de section petite par rapport à la capacité des tuyauterie du foyer constitue une particularité essentielle de l'in- vention .
La pression déterminée par le petit volume re- latif de la colonne montante a une autre conséquence capi- tale aussi; c'est d'actionner énergiquement le clapet d'admission . Si on avait une colonne montante de diamètre tel qu'il n'y ait pas formation de pression dans les tuyau tories du foyer, il serait possible que le clapet ne se ferme pas et que l'eau chaude formée retourne directement au réservoir d'alimentations quand par suite du peu. d'in-
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teneité du faut les mouvements de l'eau qui s'échauffe sont très lents .
Enfin, il est à noter, que la conduite 4 dé- bouche dans le bac 3 au-dessus du fond de ce réservoir, où se produisent les dépôts de l'eau . Quand le clapet s'ouvre pour introduire de l'eau dans le foyer, il s'éta- blit, pendant un temps très court, un courant de vapeur qui, en se dégageant dans l'eau froide d'alimentation, produit une véritable épuration, du fait qu'elle préci- pite les carbonates et les sulfates calcaires .
REVENDICATIONS - :- 1@ Une installation de chauffage central danslaquelle l'eau, d'alimentation contenue dans un bac ouvert à l'air libre est envoyée de manière discontinue par l'intermédiaire d'un clapet ou autre,:organe obturateur dans des tuyauteries placées dans le foyer de la chaudière, cette installation étant caractérisée en ce que la capa- cité des tuyauteries placées dans le foyer est supérieure ou au moins égale à la capacité de la colonne montante de l'installation .
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