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Dispositif de chauffage pour liquides.
La présente invention est relative à un appareil perfectionné pour chauffer les liquides et l'eau en particu- lier.
Le principe Air lequel est basée l'invention est que, dans le chauffage de l'eau destinée aux usages domestiques, il importe davantage d'avoir un volume d'eau relativement faible à une température élevée qu'un grand volume d'eau à une température plus basse. Si on prend, par exemple, le système ordinaire de chauffage de l'eau pour les usages domestiques, on voit que le réservoir d'eau chaude emmagasine un grand volume d'eau, de l'ordre de 70 litres, mais il est rare qu'un tel volume soit exigé en un seul soutirage ; lesvolumes sont plutôt relativement faibles à chaque soutirage, mais le nombre de volumes dont on a
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besoin est important.
C'est ainsi qu'une des caractéristiques de l'invention consiste en un système de circulation à thermo- siphon qui est relié extérieurement au réservoir et qui permet de disposer rapidement de faibles volumes d'eau chaude à environ 75 à 85 C, en raison de ce que l'eau chaude chauffée dans le système circulatoire est déchargée au sommet du ré- servoir, en étant mélangée au minimum avec la masse de l'eau contenue dans le réservoir, et de ce que, comme cela est bien connu, la provision d'eau est tirée du sommet du réservoir, de manièrs@que la chaleur des réchauds immergés du système- circu- latoire se concentre sur les volumes d'eau qui sont sur le point d'être soutirés.
Contrairement à cela, l'élément chauf- fant normal immergé est fixé à l'intérieur et à la base du réservoir pour les besoins domestiques et, dans ces condi- tions, on ne peut disposer d'eau chaude de l'ordre de 75 C que lorsque la totalité de l'eau contenue dans le réservoir est à peu près à la température indiquée oi-dessus. En outre, avec un chauffe-eau instantané ou geyser (c'est-à-dire un chauffe-eau qui est relié à une conduite d'eau dans le but d'assurer un écoulement direct d'eau chaude), le dispositif selon l'invention divise le courant en un filet de section transversale tubulaire, emprisonné entre un ou plusieurs tuyaux dont le trou est sinueux alors que les éléments de chauffage immergés sont logés à l'intérieur du trou ou alésage et espacés de la surface intérieure du tuyau.
Dans ces condi- tions, alors que toute la superficie du dispositif de chauf- fage immergé est en contact avec l'eau à chauffer, le filet d'eau est très mince, ce qui fait que la température peut être élevée jusqu'au point d'ébullition en s'écoulant direc- tement ; toutefois, il est nécessaire de prévenir la formation éventuelle dans le chauffe-eau de dangereuses poches de vapeur et de régler avec soin les limites de profondeur des
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filets d'eau qui ne doivent pas être inférieures à 2 millimè- tres ou supérieures à 5 millimètres, approximativement.
Pour des raisons d'ordrsnpratique, le chauffe-eau est établi de manière que le pouvoir d'absorption de chaleur des tuyaux de circulation et des têtes ou fonds soit aussi petit que possi- ble de manière que la plus grande partie de la chaleur dispo- nible soit transmise au liquide en cours de chauffage et, dans le but d'assurer le maximum de contact entre les éléments de chauffage et le liquide, les éléments de chauffage immergés sont établis en forme d'un U de sorte que les coudes de com- munication entre des tuyaux voisins abritent une partie de l'élément de chauffage. Pour faciliter le remplacement de tout élément de chauffage qui pourrait être brûlé, les coudes des éléments de chauffage sont abrités dans une tête amovible.
D'autres buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après.
L'invention va être décrite en regard des des- sins annexés qui montrent certains exemples de dispositifs de chauffage établis selon l'invention et dans lesquels :
Fig.l est une élévation de face, partie en coupe, d'un geyser ou chauffe eau.
Fig.2 est une élévation latérale du chauffe-eau représenté à la figure 1, en regardant dans le sens de la flèche II.
Fig.3 est une coupe transversale prise suivant la ligne III-III de la figure 1, le passage d'admission d'eau, les conduits d'évacuation et les connexions électriques étant enlevés pour mieux faire voir la construction.
Figs.4 et 5 montrent, respectivement, un plan et une élévation de face d'un dispositif permettant de relier une soupape à eau avec un commutateur rotatif.
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Figs. 6 et 7 montrent respectivement et d'une façon schématique une élévation de face et un plan d'une variante de dispositif de chauffage.
Fig. 8 est une élévation de face en coupe prise suivant la ligne VIII-VIII de la figure 9 d'un système de chauffe.eau par circulation appliqué à un réservoir d'eau et
Fig. 9 est une élévation en bout de la figure 8.
Dans la disposition qui est représentée aux figures 1,2 et 3, le chauffe-eau comprend une plaque de fond 10 sur laquelle sont montés un dispositif de chauffage 11, une soupape de commande de l'eau 12, un commutateur 13 com- mandant l'appareil de chauffage et une prise de courant 14 permettant de relier l'appareil à une source de courant électrique. La plaque de fond 10 peut être montée sur un mur et peut servir à supporter un couvercle de f ermeture. L'appa- reil de chauffage 11 comprend une tête ou botte de raccorde- ment supérieure 15 comportant une arrivée d'eau 16 et une sortie d'eau 17 ainsi que des passages 18 et 19 et un fond ou botte de raccordement inférieur 20 fixé à une plaque tubu- laire 21 au moyen de boulons 22 et comportant des passages transversaux 23,24 et 25.
Les bottes de raccordement peuvent être constituées par des tuyaux à parois minces. Les têtes 15 et les fonds 20 sont reliés ensemble par des tubes de montée 26, 27, 28 et par des tubes de descente 29, 30 et 31. Le passage d'entrée 16 est relié par un conduit 32 au côté sortie de la soupape de commande d'eau 12 et le passage de sortie 17 est relié à un conduit d'évaduation 33.
Des éléments de chauffage électriques immergés, en forme d'U 26a, 27a et 28a sont enfilés dans les tuyaux 26-29, 27-30 et 28-31 et les extrémités des branches des éléments de chauffage sont fixées dans la partie supérieure de la tête 15 au moyen. d'écrous à joint étanche 34, le fond amovible 20 livrant
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accèsxaux éléments de chauffage pour permettre de les rempla- cer. Les éléments de chauffage sont reliés par l'intermédiaire de barres de connexion 35 à la prise de courant 14 et au com- mutateur 13 par des conducteurs 36, les connexions électri- ques et le commutateur étant disposés de façon qu'il soit possible de brancher un, deux ou tous les trois éléments.
La soupape 12 pour la commande de l'eau est reliée à une canali- sation au moyen d'un raccord 37, le volume et la pression de l'eau passant à la soupape étant réglés originellement par un étrangleur d'écoulement 38, vissé dans le raccord pour réduire la section de son alésage 39. Après avoir passé par la soupape ou vanne de commande 12, l'eau s'écoule, au moyen du conduit 32, dans la tête 15 et de là, sous la forme d'un mince filet de section transversale tubulaire en contact avec les éléments de chauffage, descend par le tuyau 29 et monte par le tuyau 26, puis, au moyen du passage 18, descend dans le tuyau 30 et monte dans le tuyau 27 pour finalement descen- dre, au moyen du passage 19, dans le tuyau 31 et monter dans le tuyau 28 jusqu'à la sortie 17.
Par conséquent, on remarque- ra que l'eau s'écoule, en suivant un parcours sinueux, sous la forme d'un filet d'eau relativement mince, de section transversale tubulaire, et dans le chauffe-eau, l'épaisseur du filet qui s'écoule se situe de préférence dans des limites variant entre 2 mm, et 5 mm. C'est entre ces limites que l'eau est portée à une température élevée pendant sa traver- sée du chauffe-eau.
La soupape 12 pour le réglage de l'eau comprend un passage d'admission 40 et un orifice de sortie 41, l'eau s'écoulant de l'orifice 40 à l'orifice 41 à travers un passa- ge de communication 40a commandé par un piston-valve 42 dont la tige 43 se visse dans un étrier 44 dans lequel tourillonne un galet 45.
Une rondelle 41b, montée sur le piston-valve 42,
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s'appuie contre le siège 40b du passage de communication 40a, de manière à boucher complètement ce dernier lorsque la valve est dans sa position supérieure extrême, et lorsque la ron- delle 41b quitte son siège, l'eau s'écoule à travers le pas- sage de communication par la voie des gorges 41c formées dans le piston-valve, les gorges en question étant inclinées et étant effilées de telle sorte que le volume d'eau qui traverse le passage de communication dépend de la quantité dont le piston-valve est abaissé en antagonisme à l'action d'un ressort 43a, logé entre l'étrier 44 et un presse-étoupe 44a, La partie inférieure 46 de la botte de valve constitue un amortisseur servant à empêcher la valve de flotter et le coup de bélier,
ladite botte étant assujettie à la plaque de fond 10 au moyen d'une console 47.
Le commutateur 13 est du type dans lequel un mouvement angulaire du manchon 48 comportant une oreille 48a dans un sens ou dans l'autre met sous tension un organe en- trainé ou suiveur 49 qui, lorsque le manchon 48 a décrit un mouvement angulaire prédéterminé, est libéré et suit ladite oreille sous l'action d'un ressort à boudin logé dans un barillet 50, le suiveur 49 étant relié aux contacts mobiles du commutateur de manière qu'il leur soit communiqué un mou- vement rapide de conjonction et de disjonction.
Conformément à la présente invention, le fonctionnement brusque de l'organe suiveur provoque le réglage du piston-valve 42 dans des con- ditions telles que le volume d'eau passant à travers le chauffe-eau est dans un rapport prédéterminé avec le nombre d'éléments chauffants qui sont mis en circuit; à cet effet, un manchon 51 tourillonne librement sur le manchon 48 et com- porte une griffe 52 qui embrasse une oreille 53 formée sur le suiveur 49. Une came 54 est fixée sur le manchon 51 et le mouvement angulaire que le suiveur 49 imprime au manchon 51
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détermine le mouvement angulaire de la came 54 qui coopère avec le galet 45 et assure ainsi le réglage vertical du piston- valve 42 de façon à augmenter ou à diminuer l'écoulement.
Le manchon 51 tourillonne dans un étrier 55 assujetti à la partie supérieure filetée 56a de la soupape 12 par des organes de fixation 56, alors que le manchon 48 pour la commande du com- mutateur se prolonge par une tige 57 munie d'un bouton de manoeuvre 58. La came 54 est disposée de manière qu'il soit impossible de fermer le commutateur sans ouvrir la vanne et l'étrier autorise de légers réglages de l'axe de la came par rapport à la boîte de valve.
Le geyser ou chauffe-eau qui est représenté aux figures 6 et 7 comporte des tuyaux 59,60 et 61 reliés ensem- ble par des raccords 62 et 63. L'eau pénètre par le passage d'admission 64 et passe, en traversant la soupape ou vanne de réglage 12, au tuyau 59 et de là, successivement, à travers les tuyaux 60 et 61 pour gagner le passage de sortie 65. Des éléments de chauffage électriques immergés 59a, 60a et 61a sont insérés dans les tuyaux 59, 60 et 61 et sont espacés des parois de ces derniers, de manière à constituer un passage tubulaire pour l'eau.
Les éléments de chauffage sont régis par un commutateur 13 relié à la soupape 12 d'une manière analogue à celle qui a déjà été décrite et l'ensemble de l'appareil est monté sur une plaque de fond 67, la soupape de commande 12 et le commutateur 13 étant logés à l'intérieur des spires des tuyaux 59, 60 et 61, de façon à donner au chauffe-eau une construction ramassée.
Dans la ,±disposition qui est représentée aux figures 8 et 9 des dessins, le chauffe-eau comprend une tête ou botte de raccordement 68 dans laquelle sont insérés deux
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jeux de tuyaux de circulation 69-70 et 71-72. Les extrémités des tuyaux qui sont à l'opposé de la tête 68 sont fixées dans des plaques tubulaires 75 et le tuyau 69 est raccordé au tuyau 70 par un raccord amovible 76 fixé à la plaque 75 par des boulons 77,
les tuyaux 71 et 72 étant reliés ensemble d'une manière analogue par un raccord 78 et des boulons 79. Le tuyau 70 est relié au tuyau 71 par une chambre 80 ménagée dans la tête 68 qui comporte un passage d'entrée 81 et un passage de sortie 82. Des éléments de chauffage électriques immergés
83, en forme d'U avec branches écartées, sont insérés dans les jeux de tuyaux 69-70 et 71-72 et leurs extrémités sont fixées dans la tête 68 par des écrous de serrage 84, les éléments de chauffage étant reliés par des barres de connexion 85 au moyen desquelles ils peuvent être connectés, par l'intermé- diaire d'un commutateur, aux conducteurs d'arrivée de courant.
Les tuyaux de circulation 69-70, 71-72 sont renfermés dans une chemise ou enveloppe protectrice 86 bourrée de matière calorifuge 92 dans le but d'empêcher les pertes de chaleur.
Le chauffe-eau est en communication avec un réservoir d'eau dont une partie est représentée en 87 sur les dessins et le passage d'admission 81 est relié à la partie inférieure du réservoir par un raccord à vis 88, alors que le passage de sortie 82 est relié à la partie supérieure du réservoir par un raccord à vis 89. L'eau est entraînée dans le chauffe-eau et est mise en circulation d'après le principe du therm@si- phon, une chicane 90 étant prévue dans le but de diriger l'eau vers le passage centrée 81.
L'eau qui monte depuis le passage d'entrée 81 circule à travers l'espace tubulaire existant entre les éléments de chauffage 83 et les parois des tuyaux de circulation 69-70 et 71-72 sous la forme d'un filet de section transversale tubulaire, dont l'épaisseur @c'est-à- dire la distance entre les éléments chauffants et les parois
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des tuyaux) se situe de préférence dans des limites variant entre 3,5 mm et 5 mm. Une chicane 91 sert à diriger l'eau chaude vers la partie supérieure du réservoir et à l'empêcher de se mélanger avec l'eau froide ou tiède contenue dans le réservoir. Les éléments de chauffage immergés peuvent de pré- férence présenter un diamètre de 8,5 mm et 'alésage des tuyaux de circulation peut de préférence avoir un diamètre de l'ordre de 16 mm.
- REVENDICATIONS -
1- Chauffe-eau duntype comprenant une série de tuyaux disposés de manière que leurs trous ou alésages cons- tituent un parcours sinueux, continu, et un ou plusieurs élé- ments chauffants électriques immergés, logés à l'intérieur dudit alésage de manière qu'un espace annulaire libre soit laissé entre l'élément de chauffage et l'intérieur du ou des tuyaux en vue du libre écoulement de l'eau, ce chauffe-eau étant caractérisé en ce que la distance entre l'élément chauffant et le creux ou trou intérieur du tuyau se situe dans des limites variant entre 2 et 5 millimètres, de telle sorte qu'un volume d'eau relativement grand, Nous la forme d'une nappe tubulaire, soit en contact avec une grande étendue de surface de chauffage et soit rapidement chauffé dans son passage vers l'orifice de sortie du chauffe-eau,
étant donné que la profondeur de la nappe ou filet est relativement faible.