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ROBINET A QUATRE VOIES POUR INSTALLATIONS
DE CHAUFFAGE A EAU CHAUDE
Cette invention est relative à un robinet à quatre voie pour éléments échangeurs de chaleur d'installations de chauffage à eau chaude, le boîtier du robinet comportant des raccords pour une ligne d'amenée d'eau, et une ligne d'évacuation d'eau.
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On connaît des robinets à plusieurs voies pour élé- ments échangeurs de chaleur d'installations de chauffage à eau chaude qui divisent le courant d'eau circulant par gravi- té ou par l'impulsion d'une pompe de circulation en une frac- tion passant par l'élément échangeur de chaleur et une autre fraction passant par une canalisation de court-circuit afin d'adapter le débit d'eau à travers l'élément échangeur de cha- leur au phénomène d'échange en fonction d'une température d'eau! imposée.
On connaît encore des robinets mélangeurs qui, dans le marne but, injectent une fraction de l'eau sortantde l'élé- ment éohangeur do chaleur dans le courant d'eau entrant dans cet élément afin de maintenir une température d'eau déterminée dans l'élément d'échange de chaleur. Ici, le terme "élément échangeur de chaleur" désigne en première ligne les radiateurs.; Cependant, les robinets se prêtent également à l'usage avec des chaudières de chauffage et d'autres éléments échangeurs de chaleurpar exemple les chauffe-eaux pour les eaux indus- trielles.
Le dimensionnement des canalisations de court- circuit et le calcul général de l'installation de chauffage par eau chaude nécessitent un travail de calculateur non négligeable si l'on veut garantir que chaque radiateur pos@ède la puissance de chauffe adaptée aux conditions régnant dans la pièce* Si l'on branche en série un nombre relativement élevé de radiateurs selon les systèmes dite à une canalisa- tien, il faut par ailleurs augmenter les surfaces de chauffe des radiateurs en aval pour tenir compte du refroidissement de l'eau, ce qui implique une mise en oeuvre supérieure.
En raison des forces élevées nécessaires pour l'opération des robinets connus, un contrôle thermostatique exige une mise
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en oeuvre considérable, par exemple à l'aide d'un servomoteur ou d'un système hydraulique. Une opération sûre à l'aide de faibles forces, utilisant par exemple des spirales bi-métalliques, n'était pas possible jusqu'ici.
La présente invention a pour but d'indiquer un robinet à quatre voies pour éléments échangeurs de chaleur, notamment pour radiateurs de chauffage, qui permet l'établissement d'une installation de chauffage à eau chaude avec des économies sensibles par rapport aux systèmes classiques.
L'invention oe propose encore de conformer le robinet à quatre voies de sorte qu'il puisse être relié à l'élé- ment échangeur de chaleur par un seul raccord, oe qui facilite sensiblement le montage. L'obturateur du robinet à quatre voies doit se prbter à un contrôle thermostatique opéré par des faibles forces, si bien que chaque pièce reçoit la puissance de chauffe individuellement dosée. Par ailleurs, oe robinet doit être utilisable pour la chaudière de chauffage de l'installation à eau chaude avec des avantages semblables que procure un contrôle thermostatique en fonction de la température extérieure.
Le robinet est particulièrement indiqué pour les, installations de chauffage, dites à une seule canalisation, dans lesquelles un nombre relativement élevé de radiateurs de chauffage est branché en série.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple des formes de réalisation préférées de l'objet de l'invention.
Sur ces dessins:
La figure 1 est une coupe d'une première forme de ' réalisation ;
La figure 2 est une coupe d'un robinet à contrôle thermo statique ; j
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La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 ;
La figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3.
Dans le cas de la forme de réalisation selon les figures 1 et 2, le bottier 1 du robinet comporte un raccord, 2 pour un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de chauffage. Par ailleurs, le boîtier de robinet 1 comporte un raccord 4 pour une ligne d'amenée d'eau 5 et un raccord 6 pour une ligne d'évacuation d'eau 7. Dans le cas d'une ins- tallation de chauffage à eau chaude à une canalisation, la ligne 5 vient du radiateur de chauffage en amont, tandis que la ligne 7 mène au radiateur de chauffage suivant de la série.
La ligne d'amenée d'eau chaude 5 et la ligne d'évacuation d'eau, chaude 7 sont raccordées par des coudes au bottier 1 du robinet, comme on le voit sur la figure. Cela est avanta- geuse en ce que la dilatation thermique se compense automati- quement sur ces coudes sans qu'il soit nécessaire de prévoir des boucles de compensation.
Le raccord 2 est relié au boîtier 1 du robinet par un écrou à raccord 9. Le bottier 1 du robinet reçoit un manchon 8. Ce manchon 8 comporte dans une répartition à 1200 sur le pourtour trois champs de guidage sous forme de drapeaux ou de couteaux 10 pour un tube 11 qui s'étend à travers le raccord 2 dans l'élément échangeur de chaleur 3. La section du tube 11 est sensiblement plus faible, c'est-à-dire qu'en termes de surface, elle ne fait que la moitié de la section du raccord 2, Le tube 11 sert à amener l'eau à l'élément éohan- geur de chaleur 3. Si l'élément échangeur de chaleur 3 est constitué par un radiateur classique à ailettes, le tube 11
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fait saillie sur une bonne longueur dans la canalisation infé- rieure reliant les ailettes.
L'eau sortant en bout en avant du tube 11 remonte dans les ailettes du radiateur, se refroidit et retombe en bas, où elle est évacuée du radiateur de ohauf- fage 3 par la. section fractionnelle 12.
Le tube 11 est introduit dans un obturateur 13 en forme de cylindre creux qui est mobile axialement dans le bottier 1 du robinet et qui entraîne alors le tube 11. Selon la forme de réalisation représentée à la figure 1, le dépla- cement axial de l'obturateur 13 se fait par un bouton 14 qui opère le déplacement par une face excentrique 15 et une che- @ ville de contact. Le guidage se fait dans une saillie 17 du bottier 1.
L'obturateur 13 trouve dans le boîtier 1 dans une de ses positions extrêmes un siège 18, le siège 19 pour l'au- tre position extrême se trouvant uur le manchon 8. Par ail- leurs, l'obturateur 13 comporte plusieurs fenêtres 20 à son bout frontal avant. ' @
Si l'obturateur 13 a été déplacé dans le sens axial par une rotation du bouton 14 do aorte qu'il s'est posé sur le siège 18 du boîtier 1, l'eau s'écoule par la ligne d'arri- vée 5 à travers les fenêtres 20 dans le tube 11, traverse le radiateur de chauffage 3 pour revenir par la section fraction- nelle 12 et le jour entre le siège 19 et l'obturateur 13 d'où elle est évacuée dans la ligne de sortie d'eau 7.
Si l'obturateur 13 a été déplacé axialement vers le radiateur 3 par une rotation du bouton 14 si bien que l'obtu- rateur 13 repose sur son siège 19, le retour d'eau en prove- nance du radiateur de chauffage 3 est bloqué. Ainsi, il n'y a plus d'écoulement d'eau à travers les fenêtres 20 et le
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tube pour alimenter le radiateur de chauffage 3. Tout le débit d'eau de la ligne d'amenée 5 passe par la canalisation, entre l'obturateur 13 et son siège 18 et parvient directement dans la ligne d'évacuation d'eau 7.
Dans les positions intermédiaires, l'obturateur 13 se trouvant entre ses deux siégea 18 et 19, une fraction du débit d'eau passe par le tube 11 et le radiateur de chauffage 3, tandis que l'autre fraction passe directement de la ligne d'amende d'eau 5 à la ligne d'évacua- tion d'eau 7.
Etant donné que les sections des chambres annulaires entre les sièges 18 et 19 changent d'une façon continue au fur et à mesure de la rotation du bouton 14, il est possi- ble de réaliser n'importe quel réglage intermédiaire. Ainsi, ' la puissance de chauffage du radiateur 3 peut tire réglée d'une façon continue.
Il faut attribuer une importance particulière au fait que le déplacement de l'obturateur 13 ne demande que des j forces très faibles. Cela s'explique par le fait que la môme pression règne des deux c8tés de l'obturateur 13, si bien que son déplacement ne se fait ni contre la pression statique de l'installation de chauffage à eau chaude, ni contre la prèssion de la pompe. Cela permet un contrôle thermostatique à l'aide de bilames sans une source extérieure de puissance, ce qui n'a pas encore été possible jusqu'ici pour un robinet de radiateur de chauffage. Un tel contrôle thermostatique est représenté aux figures 3 à 5.
Selon cette forme de réalisation, l'obturateur 13 comporte une rainure annulaire 21 dans laquelle s'engage l'ex- trémité coudée 23 d'un levier 22. Le levier 22 est solidaire d'une cheville 24 qui s'engage par un carré dans un axe 25.
Le bout frontal supérieur de l'axe 25 est monté à rotation
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en 26 dans l'alésage d'un excentrique 27. L'excentrique 27 est fixé sur un couvercle 28 qui est retenu par un jonc 29 sur le boîtier thermostatique 31. Le boîtier thermostatique 31 comporte des biellettes 32 qui sont reliées à l'aide de vis 33 au bottier 1 du robinet.
Pour la traversée de la cheville 24, le boîtier 1 du robinet comporte une ouverture 34 qui reçoit un manchon 35, pour le montage à rotation de la cheville 24. L'étanchéité de la cheville 24 par rapport à l'atmosphère est assurée par un joint 36 qui se trouve dans un chambrage du manchon 35.
L'axe 25 sert de fixation à l'extrémité intérieure d'une spirale bimétallique 37. Le boîtier thermostatique 31 comporte une articulation pour un levier 38 qui porte sur l'excentrique 27. L'extrémité extérieure de la spirale bimétallique 37 est fixée sur un boulon coudé 39 qui s'engage dans le levier 38.
Par suite d'une rotation du couvercle 28, le le@ier 38 pivote en raison de l'excentrique 27 et imprime à la spirale bimétallique 37 une tension initiale dans un sens ou dans l'autre. Le couvercle 28 et le boîtier 31 comportent encore des lumières 42 pour assurer une circulation d'air convenable à l'intérieur du boîtier 31. Ainsi la spirale bimétallique 37 travaille en fonction de la température de l'air. Le couvercle 28 comporte une graduation non représentée, si bien qu'il est possible d'afficher par une rotation la température désirée pour la pièce en question.
Lorsque la température d'air tomba en dessous de la valeur affichée, la spirale bimétallique 37 déplace par la cheville 24 le piston 11 vers le raccord 4. En conséquence, le débit d'eau à travers le tube11 et le radiateur de chauffage augmente, et ce dernier dégage un chauffage plus puissant. Si, en raison de
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ce chauffage la température de l'air augmente au-delà de la ,valeur affichés, l'obturateur 13 est déplacé par la spirale bimétallique 37 en sans opposé.
Par conséquent, venant du accord 4 le débit d'eau augmente dans la canalisation entre le siège 18 et l'obturateur 13 et débouche dans le raccord 6.
Normalement, l'obturateur occupera une position intermédiaire entre ses deux sièges 18 et 19 et sera déplacé légèrement en fonction des besoins calorifiques dans un sens ou dans l'au. tre par la spirale bimétallique 37.
Le déplacement de l'obturateur 13 par la spirale bi- métallique est possible selon l'invention, puisque les deux côtés de l'obturateur 13 sont sollicites par la môme pression étatique et la môme pression de refoulement de la pompe de l'installation de chauffage par eau chaude, si bien qu'il n'y a aucun gradient de pression à vaincre. Il suffit de vaincre les frottements du joint 36 sur la cheville 24, qui sont assez faibles. ±' invention prévoit par ailleurs de confectionner l'obturateur 13 et le tube 11 et aussi les éléments de guidage 10 en une matière plastique résistant à la chaleur. Cela réduit considérablement les frottements.
Par ailleurs, on évite ainsi des corrosions qui pourraient provoquer une augmentation des frottements. Du reste il ressort du faible poids de ces pièces que l'inertie s'opposant au mouvement est insignifiante.
Avantageusement, le boîtier thermostatique 31 et l'axe 25 sont également en matière plastique afin de contenir les pertes par conduction thermique à un munimum.
La forme de réalisation du robinet à quatre voies avec contrôle thermostatique est particulièrement intéressante pour les radiateurs des installations de chauffage à canalisa- tion unique, étant donné que l'augmentation de la surface de
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chauffe des radiateurs en amont n'est plus nécessaire ou au moins pas dans la même ampleur.
Lorsque la pièce où se trouve le premier radiateur a atteint la température affichée, l'ob-
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turateur 1 et fin au débit à travers ce radiateur, a' ast- 4"dire que l'eau chaude est dirigée directement de la ligne d'amende d'eau chaude 5 sur la ligne d'évacuation d'eau chau-
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de 7 9 1na1 sur les radiateurs se trouvant dans les pièces suivante <?es pièces ne reçoivent donc plus une eau déjà .paoidit.9, #a&p une eau à sa température initiale, si bien que ces radiateurs peuvent être dimensionnés avec certaines
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rénorves pour cotte température initiale avec une économie correnpondtmte sur le plan de la surface de chauffe, cela est úgalemont vrai pour tous les radiateurs en aval. Apr un, certain temps ac fonstionncment, on peut 8tre sur que cha;que pibce atteint la rr.pr,tux voulue telle qu'elle a été affichée.
Le lyvier 38 3t rappelé par un ressort 1 contre l'excentrique. De toute évidence, le ressort 41 peut être
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romplue4 pur n'importe quel autre moyen élastique.