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"SYSTEME DE CHAUFFAGE CENTRAL"
La présente invention est relative aux systèmes de chauffage central et elle vise un système susceptible de chauf- fer efficacement un grand espace ou de fournir de la chaleur en des points choisis de rayonnement, placés loin les uns des autres et de la source centrale de chaleur. L'invention est ap- plicable à un chauffage sur une grande échelle, par exemple la distribution de chaleur à des maisons séparées d'un lot d'immeu- bles ou à des boutiques séparées en grand nombre, à des terrains de football et des emplacements destinés à d'autres sports,
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à l'intérieur ou à l'extérieur, des vergers, des serres, des grands blocs d'entrepôts, des hôpitaux, des appartements, etc.
Il ne semble pas que l'on ait utilisé jusqu'ici des systè- mes de chauffage central sur une échelle aussi grande et aussi étendue ou encore pas aussi efficacement qu'on l'envisage ici.
La plus grande application des systèmes connus généralement utili- sés est le chauffage de grands bâtiments, par exemple des hôpi- taux, des blocs d'appartements, des bureaux etc, et, dans ce but, on avait l'habitude de chauffer de l'eau dans une chaudière cen- trale, de la faire circuler dans une tuyauterie pour aller à des radiateurs éloignés et pour revenir ensuite à la chaudière.
Quoique l'on ait proposé d'utiliser de l'huile à la place d'eau comme agent absorbant et rayonnant la chaleur dans des appareils domestiques ou dans de petits systèmes à circulation, il ne semble pas que l'on se soit rendu compte que, du fait de ses propriétés physiques et chimiques, l'huile (sous certaines de ses formes)est plus efficace que l'eau, en permettant ainsi de pousser des systè- mes de chauffage central à circulation jusqu'à des distances et à des températures pour lesquelles l'eau ne convient absolument pas.
Le système de chauffage central selon l'invention s'appli- que à des portées de fonctionnement pour lesquelles on ne pourrait pas utiliser l'eau de façon satisfaisante comme véhicule de cha- leur et ce système, d'une grande souplesse et d'une grande fa- culté d'adaptation, utilise l'huile comme véhicule pour amener la chaleur aux points de radiation désirés et la faire rayonner à partir de ceux-ci. Le système est, de préférence, de fonctionne- ment entièrement automatique et on peut le commander à distance, par exemple électriquement (auquel cas on utilise de préférence la technique électrique courante, appliquant les formes de comman- de, les câblages, etc.connus).
L'application de l'huile comme véhicule de chaleur soulève
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quelques considérations techniques et on peut considérer les dé- tails suivants comme certaines des questions à envisager pour la mise en pratique de l'invention, comme on le verra plus loin.
1 . L'huile en circulation doit être hermétiquement enfer- mée dans l'appareil dans lequel elle circule, mais il faut prévoir des moyens tenant compte des variations de volume produites par les changements de température auxquels l'huile est soumise et il ne faut pas qu'il reste dans le système circulant, de l'air qui pourrait avoir une action nuisible sur l'huile.
2 . De préférence, il faut s'arranger pour que, lors du remplissage initial du système de circulation, il ne reste pas d'air enfermé dans des poches. Il faut également pouvoir recharger de l'huile (de préférence automatiquement et par un joint herméti- que) pour remplacer celle qui, avec le temps, peut fuir par des joints, manchons, etc, du système. En outre, il est bon de prévoir des moyens arrêtant et captant automatiquement les bulles d'air qui peuvent pénétrer dans le système en circulation et des moyens, de préférence actionnés à la main, libérant l'air ainsi capté, à de rares intervalles.
3 . Tout le système de circulation, sauf les radiateurs, doit, de préférence, être recouvert d'une matière appropriée,avec ou sans chemises à vide, pour réduire au minimum les pertes de chaleur. Ceci est plus particulièrement le cas si l'on tient comp- te des distances importantes (par exemple 3 kilomètres ou plus) sur lesquelles on envisage, dans certains cas, selon l'invention, de transporter de la chaleur. On peut démontrer théoriquement qu'en choisissant de façon appropriée les valeurs des facteurs essentiels, conformément à des principes connus, le véhicule n'a besoin d'être soumis qu'à une chute de température de 40% entre la chaudière centrale et le point de radiation éloigné où il est envoyé.
Ces facteurs essentiels sont :
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(a) le diamètre interne et la longueur de la tuyauterie; (b) la chaleur spécifique, la densité et la vitesse d'écou- lement du véhiculer (c) la forme de la tuyauterie employée (par exemple, élé- ments vissés ou à brides, diamètres constants, alésage interne régulier, nécessité de coudes, (etc) et exigen- ces de l'installation (par exemple au-dessus ou au-des- sous du niveau du sol ou sous l'eau).
4 . Le véhicule de chaleur est de préférence refoulé, sur sa trajectoire, par exemple au moyen d'une ou plusieurs pompes électriques qui donnent en service une poussée très voisine de 100%, mais permettent un léger glissement pour tenir compte de chocs qui peuvent être transmis dans le système de circulation dans certains cas.
5 . En tenant compte de ce qu'un circuit de circulation peut comporter plusieurs radiateurs espacés dans lesquels le vé- hicule passe successivement, et que le véhicule est de plus en plus froid en passant dans ces radiateurs, l'invention comporte des moyens permettant d'inverser le sens d'écoulement du véhicule, voisins comme et quand on le désire, de façon que les radiateurs,/de l'ex- trémité de sortie du circuit, lorsque le véhicule circule dans un sens, soient les premiers à recevoir le véhicule chauffé lorsque le sens de circulation est inversé. Il peut être prévu des moyens mécaniques, par exemple des tiroirs, pour commander cette inver- sion et ils peuvent être disposés de façon à fonctionner automa- tiquement.
Il est bon d'inverser doucement l'écoulement et, pour y aider, il peut être prévu, si on le désire, des dispositifs d'absorption des chocs.
6 . Eu égard à l'efficacité thermique et à un chauffage sen- siblement uniforme aux différents points de radiation desservis, le système peut être tel que l'on puisse diriger, de préférence
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automatiquement, l'écoulement du véhicule de chaleur vers un ou plusieurs radiateurs choisis ou vers un ou des sous-circuits compor- tant un certain nombre de radiateurs de préférence à ou à l'exclu- sion d'autres radiateurs ou sous-circuits. Ainsi, il peut y avoir plusieurs, par exemple six,radiateurs ou sous-circuits (par exemple en parallèle) et des moyens permettant de commander séparément la circulation dans ces radiateurs ou sous-circuits.
Un thermostat peut commander la circulation dans chaque sous-circuit (indépendamment des autres) suivant ses besoins en chaleur et/ou il peut y avoir des moyens commandant successivement la circulation dans les diffé- rents sous-circuits, de façon qu'ils reçoivent le véhicule de cha- leur (un sous-circuit à la fois) dans un ordre déterminé. Il peut y avoir dans chaque sous-circuit et/ou dans le système de circula- tion complet un dispositif d'inversion de circulation ci-dessus men- tionné. On voit que la combinaison de ces caractéristiques permet que chaque sous-circuit reçoive sa proportion appropriée du véhicule de chaleur, si et quand il y faut de la chaleur, en restant inactifs, tant qu'il ne faut pas davantage de chaleur en son ou ses/points de radiation.
Lorsque chaque sous-circuit et/ou le système circulatoi- re complet est inactif, il est, de préférence, bloqué en empêchant le véhicule d'y circuler, ce véhicule qui y est au repos continuant à rayonner de la chaleur sans circulation appréciable due aux for- ces de convexion ou de gravité, desquelles forces la circulation est de préférence, complètement indépendante, ce qui permet à la chaudière et aux différents points de radiation d'être très éloi- gnés et/ou à des niveaux différents. Si on le désire, on peut ins- taller dans le système, en des points choisis, des pompes aidant à la circulation et/ou,des chaudières supplémentaires pour augmenter la température du véhicule.
Cette disposition permet même d'augmen- ter beaucoup la zone qu'il est possible de desservir avec un seul système circulatoire selon l'invention.
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Tenant compte de ces différentes considérations techniques et des desiderata ci-dessus indiqués, le système d'échange ou de transfert de chaleur selon l'invention comporte un circuit de tuyau teries, complètement rempli d'un mélange contenant, en proportions convenables, une huile ayant des caractéristiques telles que, dans toute la gamme des températures auxquelles elle est soumise, elle reste chimiquement stable et avec une faible viscosité (permettant une circulation relativement facile) et un liquide empêchant l'oxy- dation de l'huile et la rouille ou autre réaction chimique avec la tuyauterie, circuit relié, à ses extrémités d'entrée et de sor- tie à une chaudière principale et comportant une pompe actionnée par moteur, ou moyens analogues, servant à faire circuler le mé- lange dans le circuit.
L'invention vise également un système d'échange ou de trans- fert de chaleur comportant un circuit de tuyauterie dans lequel circule un véhicule de chaleur pour l'amener en des points succes- sifs de transfert de chaleur que comporte le circuit et des moyens permettant d'inverser, à volonté, le sens de la circulation du vé- hicule dans le circuit.
L'invention est encore relative à un système d'échange ou de transfert de chaleur comportant une chaudière ou appareil d'échange de chaleur, plusieurs circuits de tuyauterie reliés à cette chau- dière, dans lesquels peut circuler un véhicule de chaleur et des robinets permettant de commander et/ou d'arrêter et de mettre en marche, au choix, la circulation du véhicule dans les différents circuits.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-dessous d'une forme de réalisation de l'invention (donnée, tou- tefois, simplement à titre d'exemple), faits en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 représente, schématiquement, les parties princi- pales d'un système de chauffage central selon l'invention.
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Les figures 2 à 10 représentent des détails que l'on peut incorporer dans un système tel que celui de la figure 1, comme on le verra ci-dessous.
Dans la mise en oeuvre de l'invention de façon convenable, comme le montre schématiquement la figure 1, un système de chauffage central peut comporter une chaudière 1, chauffée par un foyer, un réservoir 2 pour le véhicule de chaleur, des tiroirs 3a et 3b com- mandant la circulation du véhicule et des radiateurs 4, le tout re- lié par une tuyauterie formant circuit fermé.
La chaudière 1 comporte un foyer chauffé à l'huile, commandé électriquement, présentant une chambre de combustion 5, dans le haut de laquelle fait saillie @ la tuyère 6 d'un brûleur envoyan vers le bas un jet pulvérisé de fuel oil et d'air. Ce jet est allumé électriquement en donnant une flamme qui brûle également de l'air secondaire arrivant par des ouvertures pouvant exister dans le bas de la chambre de combustion. Cette flamme a, à peu près, la forme d'un champignon retourné et ses bords montent verticalement en chauf fant un récipient cylindrique 7 en céramique, par exemple en argile réfractaire.
La flamme passe par dessus le haut de ce récipient cy- lindrique 9,ouvert par dessus, puis redescend sur ses côtés exté- rieurs en chauffant une chemise extérieurs 8 contenant une partie du véhicule de chaleur se trouvant dans la chaudière 9. La flamme arri- ve au bas du foyer d'où part un carneau 10.
Ce type de foyer avec carneau à la base présente l'avantage de s'opposer à toute tendance, après arrêt de la flamme, à un refroi dissement par convexion car le carneau est à la base et non dans le haut. En conséquence, après arrêt de la flamme, les pertes de chalem interne sont réduites au minimum et les céramiques chauffées peuvent continuer à céder de la chaleur par radiation au contenu de la chau dière qui les entoure.
(On remarquera, toutefois, que dans certains types de chaudière convenant pour l'invention, il peut être avanta- geux que le foyer se refroidisse rapidement après arrêt de la flamme.
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par exemple dans le cas où on prend un liquide intermédiaire qui se congèle ou se solidifie à de basses températures du foyer et existe ainsi sous vide (mais sans inconvénient mécanique) et, par suite, le retour de la chaleur de la chaudière au foyer est ar- rêté ou réduit au minimum.
On peut régler l'arrivée de combustible et/ou d'air et, par suite, la température du foyer, de façon à la régler rapidement, à volonté, entre des valeurs maximum et minimum déterminées. On peut ainsi régler le chauffage de la chaudière, par exemple par ther- mostat et aussi rapidement que possible. Il est avantageux que le foyer soit très sensible à ces réglages, car autrement le contenu de la chaudière ne serait pas chauffé assez vite ou pourrait être chauffé à trop haute température avec des résultats désastreux ou un défaut d'économie de combustible ou les deux.
Suivant une caractéristique de l'invention, la chaudière et le système circulatoire doivent être remplis d'huile, fonction- nant comme véhicule de chaleur, comme on le verra plus en détail ci-dessous et la chaudière doit être telle que, en combinaison avec la commande du foyer ci-desaus mentionnée, la température lo- cale ou de surface de l'huile de circulation n'atteigne pas une valeur dépassant une température maximum déterminée de 360 (car autrement cette huile s'abîmerait du fait de l'excès de chaleur de sorte que l'efficacité du système s'en trouverait réduite). Si on le désire, on peut modifier l'invention pour se protéger contre ce danger, en faisant chauffer par le foyer une chaudière remplie d'eau, donnant de la vapeur surchauffée que l'on utilise alors dans un échangeur de chaleur pour chauffer l'huile de circulation.
On interpose ainsi un coussin de vapeur d'eau entre la température maximum relativement élevée du foyer et la température maximum re- lativement basse admissible pour l'huile de circulation. En ré- glant l'alimentation et l'application de la source de chaleur, on peut régler et stabiliser la température de l'huile de circulation.
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Au lieu de vapeur d'eau, on peut utiliser tout autre agent de chauffage, liquide ou gazeux, tel que le fluide de chauffage "Dowtherm" (73,5% d'oxyde di-phénylique et 26,5% de di-phényle, fabriqué par la Dow Chemical Company des E.U.A.) ou le "Merilène" ou le "Perolène" (tous deux fabriqués par Kestner Evaporator and Engineering CO. Ltd, de Londres).
Comme la vapeur ainsi chauffée, ou autre fluide de chauffage intermédiaire, suivant le cas, n'est jamais physiquement consommée, il n'est pas nécessaire de recharger constamment et, sauf en ce qui concerne une soupape de sécurité nécessaire, il peut être con- tenu dans une chaudière et un serpentin d'échange de chaleur fer- més. Le type de chaudière dépend du et s'adapte au type de coussin thermique intermédiaire choisi dans un cas particulier suivant les besoins particuliers à la vapeur d'eau chauffée ou au fluide chauffant spécial, suivant le cas.
Le coussin thermique intermé- diaire choisi (quel que soit celui-ci) peut être chauffé dans un foyer utilisant un combustible solide, liquide ou gazeux ou être chauffé électriquement et la dhaudière et le foyer représentés sur la figure 1 sont une représentation purement schématique d'une source de chaleur et de son application quelconques, dans les con- ditions indiquées, à l'huile servant de véhicule.
De préférence, la chaudière contient son propre jeu de ther- mostats à maximum et à minimum réglant l'application de la cha- leur à la chaudière.
La chaudière 9 est reliée par des tuyaux lia et llb au réser- voir à huile chaude 2, de dimensions appropriées, en tenant compte des besoins du système de chauffage, pour contenir suffisamment d'huile pour transporter la quantité de chaleur nécessaire. Cette quantité d'huile est normalement beaucoup plus grande que celle qui peut être commodément et efficacement contenue dans la chaudiè- re 9. Pour assurer un chauffage efficace, on maintient de préfé- rence l'huile en circulation entre la chaudière 9 et le réservoir 2 (indépendamment de la circulation dans les autres parties du cir- cuit) et, dans ce but, une pompe électrique 12 peut être placée
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dans le tuyau 11a. Cette pompe 12 peut être commandée par un thermostat placé, par exemple, du côté refoulement de la pompe, au débouché du tuyau lla dans le réservoir 2.
Ce dernier, ainsi que la chaudière 9, sont calorifugés et, sur la figure 1, on a repré- senté schématiquement ce réservoir comme comportant une enveloppe extérieure 13, l'espace intermédiaire étant sous vide ou garni d'une matière calorifuge appropriée. On décrira plus en détail ci- dessous un type de réservoir approprié.
L'huile chaude est prise dans le réservoir 2 par un tuyau 14 d'où elle passe dans le système de tuyauterie de circulation. Cette circulation est produite et entretenue par une pompe 15 qui peut être actionnée électriquement dont l'arrêt et la mise en route ain- si que le débit sont commandés par thermostat en un ou des points de radiation. Ainsi, lorsqu'un point de radiation demande de la cha- leur, le thermostat fonctionne et la pompe 15 commence à envoyer de l'huile venant du réservoir 2 par le tuyau 14, vers le point de radiation.
Cette pompe 15 ne doit pas être aussi positive que, par exem- ple, la pompe 12 qui doit être très positive. Tandis que la pompe 12 assurant la circulation ou la turbulence de la chaudière ne doit pas avoir de marge de glissement, la pompe 15 refoulant l'huile du réservoir 2 vers le point de radiation doit supporter des chocs brusques ou des mouvements d'arrêt dans la circulation pour des raisons que l'on indiquera plus loin. Ces chocs sont absolument ins- tantanés et ne durent pas plus d'une fraction de seconde, mais ils se reproduisent constamment et, avec le temps, ils,.produiraient un effet de desserrage ou de désagrégation aux points faibles du dis- positif si rien n'était prévu pour les absorber.
On a représenté sur la figure 1 un mode d'absorption de ces chocs. Une bille 16 s'adapte bien, mais facilement, dans un tuyau 17 à alésage constant. Cette bille 16 tend à rester au repos près de la pompe 15, soit qu'elle soit doucement supportée par un res- sort, soit qu'elle soit poussée par la gravité, mais lorsqu'il se produit une résistance brusque ou un arrêt dans la circulation, s'opposant au refoulement de la pompe 15, cette bille est poussée,
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du fait de cette pression, vers l'extrémité inférieure (représen- tée schématiquement)
du tuyau 17 où il y a un ressort 18 suffisam- ment flexible pour être comprimé par la bille jusqu'à ce que la pression soit supprimée à l'embouchure d'un tuyau 19 relié au tuyau de retour principal 20 du point de radiation au réservoir 2 à huile chaude.
Du fait que la bille 16 cède sous l'action du choc entre le refoulement de la pompe et l'arrêt de la circulation, le choc qui autrement se produirait se trouve absorbé. La bille peut cé- der car le déplacement de l'huile provoqué de ce fait est un re- tour vers le réservoir 2 et, par suite, un retour dans la pompe de sorte qu'en fait, le choc donne lieu à un by-pass.
Normalement, la bille 16 doit supporter élastiquement la poussée normale de la pompe 15 de façon que l'huile en circula- tion ne puisse by-passer plus facilement le système circulatoire que circuler dans celui-ci. Pour cette raison, la bille doit être poussée par un ressort 18 ayant une élasticité suffisante pour résister à la poussée normale de la circulation.
L'huile chaude en circulation peut être refoulée directe- ment par la pompe 15 au ou aux points de radiation désirés et re- venir au réservoir à huile 12, en un seul circuit ou en un certain nombre de circuits disposés en parallèle.
Toutefois, selon une autre caractéristique de l'invention, il peut être prévu des moyens grâce auxquels on peut diriger à volonté la circulation vers un point de radiation ou un autre, exclusivement. On comprend qu'une fois que ce point a reçu tout ce qu'il lui fallait de chaleur pour une période donnée, les res- sources thermiques du système sont disponibles pour une autre tâche et cette caractéristique de l'invention, en question main- tenant, permet d'effectuer cette tâche. Dans ce but, la tuyauterie peut comporter un ou plusieurs tiroirs à deux voies (que l'on appellera ci-dessous "directeurs") grâce auxquels on peut connec- ter les circuits de manière à envoyer de l'huile chaude à l'un
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ou à l'autre des points de radiation lorsqu'ils nécessitent de la chaleur comme l'indiquent leurs thermostats.
A l'aide de plusieurs de ces directeurs actionnés électrique- ment, disposés de façon appropriée et correcte les uns par rapport aux autres et munis du câblage correct nécessaire pour permettre une commande électrique à distance à l'aide d'interrupteurs à temps ordinaires, d'interrupteurs à cames actionnées par moteur et de dispositifs électriques analogues connus, on peut desservir un nombre quelconque de points de radiation, alternativement, à partir d'un seul circuit de circulation principal.
On a représenté schématiquement un type simple de directeur de ce genre en 3a sur la figure 1. Le courant d'huile provenant de la pompe 15 et allant vers les différents points de radiation se divise dans deux tuyaux 21 et 22. Un tiroir 23 comportant deux alésages 24 et 25 permet de faire passer l'huile par l'alésage 25, du tuyau 22 dans le tuyau 27 et pendant ce temps la sortie du tuyau 21 est fermée par le tiroir 23.
Inversement, lorsque le tiroir 23 est soulevé, l'huile pas- se du tuyau 21 dans le tuyau 26 et la sortie du tuyau 22 est fer- mée. On peut déplacer le tiroir 23 à la main ou électromagnétique- ment, comme on le verra plus en détail ci-dessous ou par tous au- tres moyens.
Le directeur peut être disposé de façon à desservir alter- nativement plus de deux circuits (ou groupes de circuits) en pré- voyant plus de deux orifices 24 et 25. On peut ainsi doubler les tuyaux de départ, entre certaines limites, et chacun de ces tuyaux distincts peut conduire à un autre directeur en multipliant ainsi le nombre des circuits alternatifs qui peuvent être alimentés à partir d'un départ principal.
Sur la figure 1, on voit en 28 le tuyau de retour d'un cir- cuit indépendant, mais alternatif, desservi par le tuyau 26,tandis qu'un autre tuyau de retour 29 vient d'un autre circuit indépendant,
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mais alternatif desservi par le tuyau 27. Ces retours 28 et 29 se réunissent, comme représenté, avant de revenir au réservoir 2 pour se réchauffer dans le système de chaudière. Lorsqu'un direc- teur est actionné par des moyens électromagnétiques, ceux-ci peu- vent être commandés par un thermostat situé en un point de radia- tion ou par un interrupteur à temps actionné électriquement, ou par une combinaison de ces deux moyens.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, il peut y avoir des moyens permettant, dans un circuit donné indépendant, d'inverser le sens de circulation de l'huile chaude, comme et quand on le désire, de préférence automatiquement à des moments donnés ou dans des conditions déterminées. On a représenté schéma- tiquement en 3b sur la figure 1, un type simple de dispositif de ce genre comportant un tiroir 30 avec deux alésages directe 31 et 32 et, entre eux, deux alésages croisés 33 et 34.
Lorsque le tiroir 30 est dans la position de la figure 1, l'huile va du tuyau 27, par le conduit 33 et le tuyau 35, au point de radiation et elle revient par le tuyau 36, le conduit 34 et les tuyaux 29 et 28 au réservoir 2.
Si l'on fait descendre le tiroir 30, le conduit direct 31 fait communiquer les tuyaux 27 et 36 (ce dernier devenant alors le tuyau d'arrivée au radiateur), tandis que le conduit direct 32 re- lie les tuyaux 29 et 35 (par les by-pass 37 et 38) et les tuyaux 29 et 35 deviennent alors les tuyaux de retour. Lorsque le tiroir 30 est.en position basse, les conduits croisés 33 et 34 sont fermés au passage de l'huile.
Ce tiroir donne ainsi un écoulement pouvant s'inverser, des- servant un ou plusieurs points de radiation communs et il constitue une caractéristique très intéressante dans tous les cas où plusieurs points de radiation ou plusieurs sous-circuits sont desservis par un circuit principal.
Le tiroir inverseur 30, décrit ci-dessus, peut être actionné par des impulsions électromagnétiques, commandées par un interrup- teur à temps actionné électriquement, ou par une combinaison des deux.
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La figure 2 représente un seul système de tiroirs, compor- tant un directeur 25a desservant deux tiroirs inverseurs fonction- nant indépendamment 30a et 30b. D'après la description donnée au sujet de la figure 1, on comprend facilement le fonctionnement du système de tiroirs de la figure 2 et on comprend également comment ce dispositif permet de commander complètement le fonctionnement de circuits parallèles, de façon simple et souple.
En revenant à la figure 1, on voit qu'après que l'huile en circulation a quitté le tiroir 30, elle arrive au point 4 ou à une série de points, où la radiation doit se faire. En un point quelcon- que du circuit, on peut placer une ou plusieurs pompes 39 de façon à aider ou renforcer l'écoulement car on comprend que dans un sys- tème contenant une grande quantité d'huile, l'inertie à vaincre du fait du poids de l'huile et la résistance due au frottement contre l'intérieur des tuyaux et appareils et aux coudes provoquent dans l'ensemble une résistance considérable et, par suite, en des endroits commodes, des pompes supplémentaires, peuvent être avantageuses ou nécessaires.
Ces pompes 39 peuvent être analogues à la pompe 15, c'est à dire ne pas être positives à 100%, mais permettre un certain glis- sement et elles peuvent être commandées par des moyens électriques courants de façon qu'elles (ou s'il y en a moins de deux, la pompe unique) s'arrêtent et se mettent en marche en même temps que toutes les autres pompes ayant un but analogue et commun dans le même cir- cuit indépendamment. Ainsi, entre les pompes 15 et 39, sont disposés le directeur 25 et le tiroir inverseur 30 dont chacun donne une in- terruption récurrente et momentanée de la circulation.
Ces pompes (et toutes autres pompes supplémentaires, auxiliaires) doivent être mu- nies d'une commande ou d'un régulateur commun pour faire en sorte que, par exemple, lorsque le thermostat placé au point de radiation 4 fait fonctionner la pompe 39, il fasse également fonctionner en même temps la pompe 15. Mais, il y a une différence dans le fonction- nement de toutes les pompes telles que 39 qui sont situées du côté
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radiation par rapport au tiroir 30, à savoir que ces pompes doivent être réversibles et, en outre, doivent être enclenchées avec la commande du tiroir 30 de telle sorte qu'elles-refoulent l'huile dans le sens de l'écoulement déterminé par la position du tiroir à ce moment.
De plus, les pompes telles que 39, situées du côté radia- tion par rapport au tiroir 30 doivent être commandées électrique- ment de façon qu'elles s'arrêtent quelques instants avant que le tiroir 30 change le sens de l'écoulement. Cette pause est à sou- haiter pour permettre d'absorber l'inertie de la colonne d'huile en mouvement et pour rendre la colonne statique, en réduisant ainsi au minimum le choc sur les tuyaux et les appareils la con- tenant, choc qui autrement se produirait si on imposait un écou- lement inversé par rapport à un écoulement existant. Ce retard momentané peut être obtenu avec un interrupteur à came commandé par le thermostat actionnant le tiroir.
Pour aider à cet effet d'amortissement, il peut y avoir un dispositif absorbant le choc, comme représenté sur la figure 1, comportant une bille 40,se déplaçant dans un tuyau 41 d'alésage constant, mais ne pouvant sortir à aucun des deux bouts de ce tuyau. Cette bille 40 s'adapte bien, mais avec facilité, dans le tuyau 41 qui relie les deux tuyaux 35 et 36. On voit que lorsque le tiroir 30 provoque une interruption de la circulation de l'hui- le, puis son inversion immédiate, il y a, du fait de l'inversion, de l'arrêt et de l'opposition des forces en mouvement, une diffé- rence de pression en résultant momentanément dans la tuyauterie entre les points 35 et 36, l'une (par exemple) dans le sens posi- tif sera le complément de l'autre (par exemple) dans le sens né- gatif.
Un déplacement de l'huile, rétablissant un équilibre immé- diat, est permis par la bille 40, agissant comme cloison mobile et élastique entre les forces opposées, jusqu'à ce qu'elles s'équi librent. Le tuyau de communication 41 peut être allongé pour
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donner toute tolérance ou faculté de déplacement désirée et, par exemple, ce peut être un serpentin auquel cas il doit être horizontal et non vertical puisque, dans ce cas, la gravité agi- rait sur la bille.
En se reportant à l'installation de pompes dans un groupe de circuits alternatifs séparés, il est préférable de s'arranger pour que, si l'un de ces circuits est en service du fait du fonc- tionnement de sa propre pompe, la pompe positive principale (telle que la pompe 15) et sa pompe auxiliaire (s'il y en a une) soient également en service en même temps et, en conséquence, le circuit électrique doit être fait de façon à satisfaire à cette condition.
Il en résulte qu'en pratique, la pompe principale 15 à sens uni- que sera rarement au repos car, quel que soit l'écoulement en cours vers un point de radiation, la pompe principale sera éga- lement en service.
En outre des appareils ci-dessus, il peut/y avoir également dans le circuit, en un ou plusieurs points adéquats, un dispositif de réchauffage constitué par un type auxiliaire approprié de foyer et de chaudière (avec ou sans échangeur de chaleur) de manière à réchauffer l'huile en circulation. Cette caractéristique est intéressante dans le cas d'un service à très grande distance.
Il peut également être prévu, si nécessaire, des pompes supplé- mentaires aidant la circulation. Les appareils de réchauffage peuvent être commandés par thermostat, suivant la température de l'huile y entrant et ils doivent comporter un système d'arrêt de façon que le foyer ne fonctionne pas lorsque la circulation cesse.
Comme on l'a dit, il est important de s'arranger pour éliminer les bulles d'air et que ces bulles restent éliminées du circuit fermé contenant l'huile, étant donné que la présen- ce de ces bulles aurait un effet nuisible sur la constitution
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chimique de l'huile et affecterait sa stabilité avec le temps.
Dans ce but, lorsque l'on remplit le système d'huile, au début, il faut le faire en partant du point le plus bas de façon que l'air qui s'y trouve soit plus facilement déplacé et monte jusqu'au point le plus élevé. De plus, certaines des parties du système ou toutes peuvent comporter des moyens permettant d'expul- ser les bulles d'air au point le plus haut de cette partie indivi- duelle.
Ainsi la chaudière 9, le réservoir à huile 2, le point de radiation 4 et les sommets des coudes, boucles, cols, etc. peuvent comporter chacun un robinet de purge. Sur la figure 1, on voit un robinet de purge simple 42 pouvant être utilisé et actionné pério- diquement à la main.
La figure 3 représente un type d'arrêt d'air que l'on peut placer n'importe où dans la tuyauterie. Les bulles d'qir circulant dans le sens de la flèche dans le tuyau 43, pénètrent dans la chambre 44 qui est élargie de façon à ralentir le courant principal d'huile, en permettant ainsi aux bulles d'air de monter dans le collecteur 45 d'où on peut les évacuer en ouvrant à la main le robinet 42.
Il¯¯est évident qu'avec le temps, il y aura de l'huile qui fuira du système (qui contient beaucoup de raccords) quoique le circuit soit fait de manière à comporter un minimum de points où il se produit un mouvement mécanique interne où des parties tour- nantes ou des leviers sortent à travers les parois de l'installa- tion. tion. Il est bon que cette huile soit immédiatement remplacée (de préférence automatiquement) afin d'empêcher la rentrée d'air dans le système.
On a représenté, sur la figure 1, un type de remplissage d'huile consistant en un réservoir en hauteur 46, qui peut être cylindrique, relié à la tuyauterie par des tuyaux 47 et 48 par lesquels l'huile de remplacement descend par gravité. Il peut y
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avoir plusieurs de ces réservoirs en des points commodes, suivant les besoins d'une installation particulière. Le réservoir 46 peut être fermé dans le haut, par rapport à l'atmosphère, par un couver- cle 49 en forme de piston s'adaptant hermétiquement, dans le cylin- dre 46 et, pour exercer une certaine pression générale et interne sur l'huile contenue dans le système et empêcher les risques de blocage, le piston 49 peut être soumis à l'action d'un ressort 50, afin d'exercer une pression sur le contenu du réservoir.
Afin d'as- surer encore une fermeture par huile entre le piston et le cylindre, une couche d'huile peut couvrir le dessus du piston 49. Pour empê- cher cette couche d'huile de s'oxyder du fait d'une longue exposi- tion à l'atmosphère et pour la protéger contre les poussières et les matières étrangères, on peut la couvrir d'un piston (analogue à 49), non représenté, flottant de façon indépendante sur l'arbre du piston 49 et lui-même chargé par un ressort tel que 50.
Le tout peut être muni d'un dispositif de blocage (non re- présenté) empêchant une interférence mécanique avec le contenu du système.
Une inspection normale d'entretien permet de noter la posi- tion de ces pistons ; on constate ainsi si, depuis la date d'une inspection précédente, il y a eu fuite d'huile que l'on peut ainsi déceler.
On voit, en outre, que la dilatation et la contraction inter- nes de l'huile de circulation, dues à des changements continuels de la température, sont compensées par une montée ou une descente du piston dans le ou les réservoirs de charge, en antagonisme à la légère pression des ressorts.
Selon l'invention, on remplit un système circulatoire tel que ci-dessus d'huile servant de véhicule de chaleur, spécialement sélectionnée eu égard à ses propriétés physiques et chimiques, pour le but envisagé.
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L'huile doit présenter les caractéristiques, au moins ap- proximatives ci-dessous : densité à 15 0,870 point d'éclair (enfermé) 199 viscosité (R/l) à 21 310 secondes viscosité (R/l) à 38 140 secondes viscosité (R/l) à 60 68 secondes essai de coulée -29 température maximum admissible 360
En outre, l'huile doit contenir en proportions appropriées, un inhibiteur contre la rouille et l'oxydation et ce peut être l'un quelconque des inhibiteurs connus, par l'un de ceux vendus sous les noms "Shell Patent Oxydation Inhibitor" et "Shell Patent Anti-corrosion ou Anti-rot Inhibitor". En outre des valeurs ci- dessus des caractéristiques de l'huile, il faut également faire attention, conformément aux principes connus, aux propriétés sui- vantes de l'huile choisie.
1. Les caractéristiques ne doivent pas être affectées par des chauffages et des refroidissements successifs dans une gamme étendue de températures(d'environ 400 ) et elle ne doit pas faire de dépôt.
2. Elle doit être peu inflammable et non explosive.
3. Elle doit être chimiquement inerte dans sa gamme de températurede travail, vis à vis des métaux ou alliages des tuyaux ou des chambres dans lesquelles elle passe et vis à vis des garnitures fibreuses ou élastiques contre lesquelles elle peut couler.
Comme on l'a dit plus haut, l'huile choisie est enfermée hermétiquement dans la tuyauterie et il faut avoir soin, lorsque l'on remplit le système, d'en exclure l'air et les impuretés chi- miques pouvant affecter les caractéristiques et le fonctionnement de l'huile.
Grâce à différentes variantes de l'invention ci-dessus décrite, on peut obtenir des perfectionnements de détail et amé- liorer le fonctionnement. Par exemple, il peut y avoir, en com-
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binaison avec la chaudière 9, sur la figure 1, un réservoir d'em- magasinage distinct (indépendant du réservoir 2) à chauffage in- dépendant permettant, par exemple, de brûler ou stériliser les or- dures d'un groupe de maisons, tandis qu'un service indépendant as- sure le chauffage de locaux ou donne de l'eau chaude pour usage domestique. On peut ajouter des compteurs servant à enregistrer la chaleur vendue ou louée, en un point quelconque de la radia- tion.
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De plus, au lieu du réservoir simple de la figure 1, on peut en utiliser un perfectionné. Dans cette variante, on dispose, près de la chaudière, un grand réservoir d'huile de circulation comportant des enveloppes en acier intérieure et extérieure, coaxia les, renforcées aux endroits nécessaires et l'espace qui les sé- pare est rempli de chicanes et/ou des garnissages isolants,etc).
Un tuyau d'admission traverse la paroi de l'enveloppe extérieure et il est relié à une ouverture ménagée dans la partie supérieure de l'enveloppe intérieure, tandis qu'un tuyau de sortie part du bas de cette enveloppe intérieure et est logé dans le tuyau d'en- trée, en ayant même axe, et traverse sa paroi à l'extérieur de l'enveloppe extérieure du réservoir. Cette dernière enveloppe peut comporter un trou d'homme avec couvercle amovible fermé hermétique- ment et l'enveloppe intérieure peut comporter un robinet de vidan- ge en son point le plus bas. Ce réservoir peut être porté, avec son axe horizontal,par un ou plusieurs châssis triangulaires, cir- culaires ou autres, reposant sur le sol au moyen de pieds, afin d'empêcher des pertes de chaleur inutiles par contact entre le ré- servoir et le sol ou des corps voisins.
De l'huile chaude, venant de la chaudière, va à ce réservoir par le tuyau d'entrée et en sort par le tuyau de départ d'où elle va à un ou plusieurs cir- cuits de tuyauterie allant aux points de fourniture de chaleur du système et revenant à la chaudière. Un manomètre ou autre indica- teur peut être relié au vide compris entre les enveloppes du
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réservoir afin de vérifier que la basse pression désirée subsis- te et il peut y avoir un robinet permettant de rétablir le vide à l'aide d'une pompe à vide, en cas de fuite. Il peut y avoir un dispositif avertisseur indiquant qu'il n'y a plus de vide dans l'enveloppe extérieure du fait de fuites.
Les tuyaux de circuit du système sont réunis avec des garnitures en une matière résistant à l'huile chaude en circu- lation. En général, les garnitures en caoutchouc ne conviennent pas et on peut les faire en fibreartificielle ou végétale,ou matière analogue. Sauf aux points de fourniture de chaleur, les tuyaux sont, de préférence, calorifugés sur la plus grande par- tie de leur longueur pour éviter les pertes de chaleur.
Pour obtenir un chauffage efficace, le système peut utili- ser plusieurs groupes : chaudière-foyer, disposés en batterie et fonctionnant en série. On en voit schématiquement un exemple sur la figure 4, comportant quatre chaudières avec foyers 51, 52, 53 et 54 montées en série, cette série comportant, également en sé- rie, une pompe de circulation d'huile 55. Cette batterie en sé- rie est reliée par ses tuyaux d'extrémité au réservoir 36 d'où l'huile chaude part et où elle revient après avoir circulé dans le circuit de chauffage, comme on l'a dit ci-dessus.
Le réservoir 56 peut contenir un jeu de thermostats à ma- ximum et à minimum qui allument la flamme dans toutes les chau- dières simultanément, en même temps qu'ils mettent en marche la pompe 55, et le thermostat à maximum arrête simultanément les flammes, lorsque la température maximum est atteinte dans le ré- servoir.
Chacune des chaudières peut également comporter un arrêt de sécurité, comme on l'a dit, afin que si une chaudière attei- gnait une température mettant en danger la stabilité de l'huile, le foyer de cette chaudière serait automatiquement mis hors d'ac- tion. Il peut être prévu un avertisseur indiquant que cela se
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produit, dans un bureau central ou en un autre lieu.
On a représenté sur les figures 5 à 10 des détails d'une forme commode de tiroir inverseur de la circulation de l'huile (représenté en 3b sur la figure 1) que l'on peut utiliser avec l'invention. La figure 5 en est une coupe longitudinale vertica- le avec l'élément de commande mobile en position extrême. La fi- gure 6 est une vue analogue d'une partie du tiroir avec l'élément de commande dans l'autre position extrême. La figure 7 est une coupe verticale suivant la ligne A-A de la figure 5. Les figures 8 et 9 sont des coupes verticales suivant les lignes B-B et C-C de la figure 6 et la figure 10 est une coupe horizontale suivant la ligne D-D de la figure 6.
Ce type de tiroir est actionné électromagnétiquement et, comme on le voit, il comporte un cylindre creux 57 en métal, de section transversale carrée. L'espace intérieur creux peut égale- ment être de section darrée et il communique à chaque extrémité' avec l'atmosphère par un trou taraudé, normalement fermé par un bouchon vissé 58 maintenu en place par un écrou de blocage 59.
Dans ce cylindre creux 57 s'adapte, en pouvant y coulisser, un bloc de métal 60, plus court que l'espace dans lequel il se loge, de sorte qu'il peut aller et venir longitudinalement et des res- sorts de compression légers 61, placés entre les extrémités de ce bloc 60 et les bouchons de fermeture 58, servent d'amortisseurs lorsque le bloc se déplace d'une position extrême à l'autre. Si on le désire, le bloc peut comporter un passage longitudinal 62, pour l'air ou pour l'huile.
Dans une paroi latérale du cylindre métallique creux 57, il y a deux alésages 63 et 64 pouvant être branchés respectivement sur les tuyaux de sortie et de retour du réservoir ± à fluide chaud et, dans l'alignement de ces passages 63 et 64, dans la paroi opposée du cylindre creux 57, ml y a deux alésages analogues 65 et 66 bran- chés respectivement sur les tuyaux de circuit de distribution de
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chaleur.
Sur les côtés du bloc métallique, il y a des rainures 67 qui, lorsque le bloc est dans une de ses positions extrêmes ( re- présentée sur la figure 5), viennent dans l'alignement de ces pai- res opposées d'alésages 63, 65 et 64, 66 ménagées dans les parois du cylindre creux et on comprend que, lorsque le bloc est dans cet- te position, le fluide venant du tuyau de sortie du réservoir peut passer le long de l'une de ces rainures en sortant du cylindre en 65 pour pénétrer dans le circuit de distribution de chaleur, tan- dis que le fluide en retour peut passer par l'autre rainure pour revenir au réservoir.
L'un des alésages 64 d'une paroi du cylindre creux, d'un cô- té, et l'alésage correspondant 66 de l'autre paroi, communiquent chacun avec un passage 68, 69 ( figure 6) s'étendant à une faible distance dans le sens de la longueur du cylindre en direction de l'alésage voisin du même côté du cylindre, après quoi il débouche dans l'intérieur du cylindre. Entre les rainures mentionnées ci- dessus, et sur les faces portant contre les alésages du cylindre creux, le bloc 60 comporte des cavités 70, 71 et 72, 73 à un écar- tement tel qu'elles viennent dans l'alignement ( lorsque le bloc est dans son autre position extrême) avec les ouvertures des pas.sages ci-dessus 68 et 69 d'une paire d'alésages et les ouvertures de l'autre paire d'alésages 63 et 65.
Les cavités 70, 71, 72 et 11 du bloc sont reliées ensemble, par paires, par des rainures 74, 75 contournant un côté seulement du bloc 57, depuis une cavité, par exemple '70, d'une face, jusqu'à la cavité opposée en diagonale, par exemple 73, de l'autre face. Ces deux rainures obliques 74 et 75 sont situées sur les côtés opposés du bloc et elles ne communiquent pas l'une avec l'autre.
D'après ce qui précède, on comprend que lorsque le bloc 60 occupe une position extrême ( représentée sur la figure 5), le fluide peut passer d'un alésage, par exemple 64, du cylindre creux, par les rainures directes 67, à un alésage, par exemple 66, directement opposé, mais que, lorsque le bloc est venu dans l'autre position
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extrême (représentée sur la figure 6), les rainures directes 67 ne sont plus dans l'alignement des alésages, tandis que les rai- nures obliques 74 et 75 et les cavités associées 70, 71, 72 et 73 sont dans l'alignement des alésages, d'où il résulte que le fluide passe entre les alésages opposés, en sens contraire. Dans chacune des positions extrêmes, les alésages et les passages associés qui ne servent pas sont fermés par le corps du bloc 60 qui ferme leurs ouvertures.
De préférence, comme représenté, le bloc 60 se déplace en- tre ses positions extrêmes sous commande électromagnétique. Dans ce but, le bloc est en fer doux ou comporte/une partie en fer doux formant noyau magnétique sensible à l'action de champs magnétiques créés par des solénoïdes 76, montés à l'extérieur du cylindre creux 57, à chacune de ses extrémités. On peut alimenter alternativement ces solénoïdes 76 en courant provenant d'un interrupteur tournant à temps monté dans un circuit électrique.
Si on le désire, le cir- cuit de chaque solénoïde peut comporter un interrupteur 78, 79 de sorte que, lorsque le bloc 60 est dans chacune de ses positions ex- trêmes, le circuit du solénoïde qui'a provoqué son déplacement, est coupé, tandis que celui de l'autre est fermé, prêt à ramener le bloc dans son autre position extrême opposée.
Les interrupteurs 78 et 79 peuvent être des plongeurs 80, poussés par des ressorts, passant dans la paroi du cylindre creux 57 et portant à leur extrémité intérieure un galet 81, circulant dans une rainure longitudinale du bloc avec base indlinée 82, de sorte que le déplacement du bloc fait avancer ou reculer les plongeurs 80 et actionne ainsi, à leurs extrémités extérieures, les interrupteurs 83 des circuits des solénoïdes. Les bases 82 des rainures, où circulent les plongeurs peuvent comporter des dé- pressions dans lesquelles s'engagent les galets lorsque le bloc est dans une de ses positions extrêmes, afin de servir de ver- rous de mise en place du bloc.
D'après ce qui précède, on voit que le système de chauffage central selon l'invention peut desservir de grands espaces avec
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une grande efficacité et une grande souplesse de fonctionne- ment; mais il est bien entendu que l'invention n'est pas li- mitée aux détails de la forme d'invention décrite, que l'on peut modifier de façon à satisfaire aux différentes conditions et aux différents besoins rencontrés, sans sortir du cadre de celle-ci.