Procédé de chauffage central et installation pour sa mise en #uvre. Dans les dispositifs de chauffage central ac tuellement connus, la circulation de l'eau chaude est assurée soit par thermosiphon, soit par le procédé dit "circulation accélérée".
Le procédé par thermosiphon exige une tuyauterie de très grand diamètre passant obligatoirement sous les parquets. Le procédé dit "circulation accélérée" permet l'emploi de tuyauteries à sections plus réduites.
.Tais ces deux procédés utilisent, soit le barbotage de vapeur dans une colonne d'eau chaude, soit le vide partiel produit dans un récipient d'appel par condensation de la va peur d'eau qui le remplissait préalablement.
Il doit donc obligatoirement circuler dans les canalisations de l'eau à température élevée et l'énergie disponible pour véhiculer l'eau chaude est toujours réduite. 11 en ré sulte que, dans les dispositifs de chauffage central appliquant l'un ou l'autre des deux procédés précités, les canalisations ne doivent pas freiner la circulation d'eau et, pour ce faire; doivent présenter de larges sections; toute contre-pente et tous dos d'âne où peu- vent venir se former des poches d'air doivent en outre être soigneusement évitées.
La présente invention permet de remédier à tous les inconvénients précités; elle con cerne un procédé de chauffage central carac térisé en ce que la circulation de l'eau chaude est assurée à la vitesse désirée au moyen de l'air comprimé.
Ce procédé permet d'obtenir les avan tages suivants 1 Circulation de l'eau à toute tempéra ture désirée.
2 Les canalisations peuvent être d'un diamètre extrêmement réduit.
3 L'installation des canalisations s'effec tue sans qu'il soit utile de tenir compte des pentes ou des dos d'âne.
4 Les canalisations peuvent être consti tuées par des tubes en métaux mous, leur rigidité n'étant pas nécessaire.
5 La chaudière peut être disposée en un point quelconque, au-dessous de la canalisa tion et même à une grande distance de cette dernière. Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples, diverses formes de réalisation d'installations de chauffage et de leurs ac cessoires,- permettant la mise en ceuvre du procédé objet de l'invention.
La fig. 1 est un schéma d'ensemble d'une première forme d'installation fonctionnant à l'air comprimé; La fig. 2 est une vue de détail ir, plus grande échelle du clapet automatique d'ad mission d'air comprimé.
La fig. 3 est un schéma montrant le dis positif de réchauffage de l'eau de circulation; La fig. 4 montre une vue d'ensemble de l'appareil fonctionnant suivant les schémas des fig. 1 et 3; La fig. 5 est une section verticale d'rrri régulateur automatique d'arrivée d'air com primé; La fig. 6 montre schématiquement une variante du dispositif de distribution d'air comprimé applicable aux petites installations;
La fig. 7 montre schématiquement en élévation, avec coupes verticales partielles, une variante de réalisation du dispositif de commande mécanique du clapet d'échappe ment d'air par un flotteur du bac d'expan sion ouvert à l'air libre; La fig. 8 est une vue en plan, avec coupe horizontale partielle, correspondant<B>il</B> la fig. 1 ;
La fig. 9 montre en section verticale une variante de réalisation du dispositif de com mande mécanique du clapet d'échappement d'air à l'aide d'un flotteur obéissant au niveau de l'eau dans le bac pulseur; La fig. 10 est une coupe verticale mon trant schématiquement un dispositif d'alimen tation automatique en eau froide; La fig.ll est une coupe transversale correspondant à la fig. 10; Les fig.12 à 14 montrent respective ment sous forme de schéma, une variante d'installation<B>de,</B> chauffage permettant l'utili sation d'une chaudière quelconque;
La fig. 15 est un schéma d'une installa tion perffiettant la circulation de l'eau à une température supérieure à 100 degrés. Dans les formes d'exécution (fig. 1 ir (J l'installation comporte (fig.1) un réservoir étanche 1 communiquant librement par le faisceau d'utilisation 3 avec un réservoir d'expansion 2 placé au point le plus élevé de l'installation et ouvert à l'air libre.
Ce faisceau 3 comprend les radiateurs et les tubes de chauffage, disposés dans rare source calorifique appropriée.
Les réservoirs 1 et 2 communiquent entre eux également par la conduite 4 à large section, pourvue d'rrrr clapet de retenue 5 qui s'ouvre seulement dans le sens de la communication entre 2 et 1.
L'arrivée d'air comprimé dans le réser voir 1 se fait par la conduite 6, sur laquelle est interposé un clapet 7 à commande auto matique : la communication entre le réservoir 1 et l'atmosphère s'effectue par la conduite 6' pourvue d'un clapet également ir com- mande automatique.
Ces deux clapets 7 et 7' sont alterriati- venient et automatiquement commandés de la façon suivante: La tige 8 (fig. 2) est reliée à un noyau plongeur de fer doux 9 formant l'armature mobile d'une bobine d'électro-aimant 10 dont le sens du courant qui parcourt son enroule ment est tel que lorsqu'elle est en circuit, le clapet 7 se trouve appuyé sur sort siège à portée sphérique Il coupant ainsi la eorn- rnunication entre la source d'air comprimé et le réservoir 1;
lorsque le circuit électrique alimentant la bobine 10 est rompu, l'air comprimé soulève le clapet 7 et pénètre dans le réservoir 1.
Le clapet 7' est constitué de façon iden tique, mais il est maintenu fermé par la poussée de l'air comprimé contenu dans le réservoir 1; la fermeture du circuit de la bobine 10' assure son ouverture., les bobines 10 et 10' sont branchées en dérivation sur le circuit unique 10". Chacun des clapets est enfermé dans une boite étanche 11' com portant les entrées et les sorties 12 du cir cuit électrique aboutissant aux bobines d'élec tro-aimant.
La tige<B>8</B> est guidée en 8' et la
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Un commutateur 13 est commandé par la tige 141e long de laquelle se déplace le flotteur 15 venant, suivant la hauteur du niveau de l'eau dans le réservoir 2, agir sur l'embase 16 ou l'embase 16'. Lorsque le niveau s'élève dans le réservoir 2, le flotteur vient attaquer l'embase 16 pour fermer le circuit de la bobine 10 et, par suite, couper toute communication entre la source d'air comprimé et le réservoir 1; en même temps, le circuit de la bobine 10' est fermé et le clapet 7' s'ouvre tendant à établir l'équilibre de pres sion entre le réservoir 1 et l'atmosphère.
Sous une certaine valeur de cette pression, dépendant de la différence entre les niveaux respectifs de l'eau dans les réservoirs 2 et 1, le clapet 5 se soulève et le réservoir 2 se vide cri remplissant le réservoir 1 jusqu'à ce que le flotteur 15, agissant sur l'embase 16' coupe le circuit dans les bobines 10 et 10' pour ouvrir le clapet 7 et fermer le clapet 7'.
L'air comprimé pénètre à nouveau dans le réservoir 1, le clapet 5 se referme et le remplissage du réservoir 2 ou, en d'autres termes, le transvasement de l'eau du réservoir 1 dans le réservoir 2, à travers le faisceau 3 s'effectue jusqu'à ce que le flot teur 15 atteigne l'embase 16 pour permettre au cycle de se poursuivre, comme expliqué précédemment.
La vitesse clé circulation de l'eau dans le faisceau 3 est déterminée par la pression de l'air comprimé; il suffit, pour en détermi ner le réglage, de monter un détendeur ré glable sur la dérivation 6 issue de la conduite principale d'alimentation cri air com primé.
Dans le cas de petites installations ne véhiculant qu'une faible quantité d'eau, on peut employer le, dispositif de distribution illustré par la fig. 6. Le réservoir 1 est en communication permanente avec la source d'air comprimé par un orifice de très faible section. Le clapet 7' d'évacuation dans l'at mosphère est disposé au-dessus de la tige 14 commandée par le flotteur 15 -de la cuve 2. Lorsque ce flotteur vient soulever la tige 14, le clapet 7 s'ouvre et la tige 14 est retenue pendant la descente du flotteur à l'aide de deux ressorts 14' qui s'engagent dans un étranglement 14", le clapet 7' est maintenu ouvert jusqu'à ce que le flotteur, agissant par son poids sur l'embase 16' libère la tige et la ramène à sa position ini tiale.
On supprime ainsi le clapet 7 interposé sur la conduite 6 qui amène l'air comprimé au réservoir 1. L'orifice d'entrée d'air ouvert en permanence étant très petit, par rapport à i l'orifice d'évacuation dans l'atmosphère, le fonctionnement du cycle de circulation d'eau s'établit et se poursuit sans inconvénient comme expliqué précédemment.
La fig. 3 montre le schéma d'application du dispositif qui vient d'être décrit, à une installation de chauffage central.
La source calorifique qui peut être une chaudière de tout type connu est représentée cri 17. Le faisceau 3 issu du réservoir 1 conduit l'eau à chauffer dans des serpentins 18, immergés par exemple dans l'eau ou les gaz chauds de la source 17; l'eau chaude traverse les radiateurs 18" disposés dans une première série d'appartements, se réchauffe à nouveau en 17 et après avoir traversé les radiateurs 18' arrive au réservoir 2. Le ré- chauffage peut être répété autant de fois qu'on le désire saris augmentation sensible de la dépense d'air comprimé.
Pratiquement, l'ensemble du foyer et des réservoirs 1 et 2 est disposé dans un même bâti (fig.4);.le réservoir 1 est placé à la partie inférieure sous le cendrier, ce qui réa lise un réchauffage de l'air comprimé et, par suite, une économie de ce fluide. Le conduit 19 d'évacuation des fumées issues du foyer, aboutit à une boîte. à fumée 20 au-dessus de laquelle est placé le réservoir<B>1</B> à flotteur <B>15.</B> Les orifices de départ et de retour aux tubes de chauffage du faisceau 3 peuvent être disposées sur l'un des côtés du bâti en 21, par exemple. On voit qu'avec cette dis position, les calories fout-nies par le foyer 17 sont utilisées au maximum.
L'arrivée d'air comprimé dans la boîte du clapet 7 dépend d'un régulateur automa tique à dilatation ou à pression de vapeur, qui n'admet l'air comprimé dans la boîte du clapet 7, et par conséquent dans le réservoir 1 que lorsque la température de l'eau dont on veut assurer la circulation atteint une valeur déterminée à volonté.
La fig. 5 montre un schéma de réalisation d'un régulateur à dilatation; la tige 22 est immergée dans l'eau de l'un des réchauffeurs 18 disposés dans le foyer 17, et, pour une température déterminée, elle s'allonge jusqu'à soulever le clapet 23 faisant communiquer la conduite 6 avec 6' en relation avec l'air comprimé par détendeur ou directement.
Si la chaudière s'éteint par exemple, le clapet 23 coupe l'arrivée d'air comprimé et la circulation d'eau cesse pour reprendre à nouveau dès que la température de l'eau at teint une valeur déterminée par la position initiale de la tige 22 par- rapport au clapet \?3.
Si l'air comprimé vient à faire défaut momentanément la chaudière peut alimenter les radiateurs voisins suivant la méthode de circulation par thermo-siplron.
La commande des clapets peut être en- tiùrement mécanique (fig. 7 à 9).
Dans la fig. 7, le clapet 7' d'échappement d'air est commandé par le flotteur du réser voir d'expansion 2. La tige 14 le long de laquelle coulisse ledit flotteur traverse le couvercle 24 du réservoir 2 et se termine à sa partie supérieure par une tige 25 solidaire du clapet 7', disposé dans une boîte étanche pourvue d'une conduite 6' de communication avec la capacité d'air du bac pulseur et d'orifices 26 d'évacuation d'air dans l'atmos phère.
La tige 14 se déplace suivant son axe vertical entre trois billes 27 disposés à l'extrémité de canons 28 fixés par des pattes 29 sur le couvercle 24 et renfermant les ressorts 30 agissant pour chasser les billes 27 vers l'axe de la tige 14; la tension des ressorts 30 est réglée au moyen des vis 31 et l'extrémité des canons ou tubes 28 est légèrement rétreinte afin de réaliser un arrêt limitant la position extrême des billes 27.
Normalement, les trois billes 27 sont appuyées sur la tige 14 qui les maintient légèrement repoussées à l'intérieur des canons 28. Dans cette position, bien que soumise à cette triple poussée, la tige n'éprouve qu'une faible résistance à glisser suivant son axe vertical puisque les billes peuvent rouler entre la tige et leur ressort 30.
Si une gorge circulaire ménagée sur la tige se présente à hauteur du plan horizontal contenant les trois billes, ces dernières, obéissant à leurs ressorts pénètrent dans cette gorge en réa lisant un verrouillage de la tige que peut vaincre seulement un effort supérieur à la poussée totale exercée par les trois ressorts 30, augrrrentée de la poussée exercée par l'air du bac pulseur sur le clapet 7'.
La tige 14 comporte deux gorges 32 et 32' correspondant, l'une à la position d'ou verture du clapet 7' et l'autre à sa position de fermeture.
Le clapet 7' (fi-. 7) étant en position de fermeture, la gorge 32' est en prise avec les billes 27; lorsque le flotteur s'élève en même temps que le niveau de l'eau dans le réser voir 2, il vient agir sur l'embase supérieure 16 de la tige 14 qu'il ne peut soulever, car la tension des ressorts 30 a été convenable ment réglée dans ce but; le flotteur est donc à peu près immergé par l'eau dont le niveau continue à s'élever jusqu'à ce que la poussée hydraulique qui le sollicite de bas en haut puisse vaincre l'effort total représenté par la poussée de l'air sur le clapet 7' et la tension des trois ressorts 30;
à ce moment, la tige 14 est soulevée brusquement, car dés que la gorge 32' a perdu contact avec les billes, ces dernières ne s'opposent plus au glissement de la tige 14 qui décolle franchement le clapet 7' et le soulève jusqu'à ce que les
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On voit qu'avec cette disposition, la levée du clapet et sa fermeture sont obtenues brusquement en rendant impossible toute position d'équilibre de ce clapet pour laquelle l'orifice d'échappement d'air dans l'atmosphère ne présenterait pas un débit nettement supé rieur à celui de la source qui alimente le bac pulseur.
-La fig. 9 montre un dispositif de com mande du clapet 7' par un flotteur 15 contenu dans le bac pulseur 1. Dans ce cas, le cla pet 7' s'ouvre de haut en bas, il est main tenu fermé par la poussée de l'air sous pres sion dans le bac 1, pénètrant dans la boite qui contient ce clapet 9', par des orifices 33. Lorsque le flotteur 15 vient s'appuyer sur l'embase 16', celle-ci le retient jusqu'à ce que le niveau s'abaisse suffisamment pour qu'il agisse par son propre poids en décollant brusquement le clapet 7'. La fermeture du clapet 7' se produit lorsque le flotteur, en remontant, vient agir sur l'embase 16.
Un robinet à flotteur est prévu pour as surer l'alimentation automatique en eau du bac pulseur, afin de compenser les pertes; il est complété par un clapet automatique de retenue fonctionnant lorsque, fortuitement, la pression dans la conduite d'alimentation de vient inférieure à la pression dans le bac pulseur. Ce clapet est en caoutchouc, seule matière ayant donné des résultats satisfai sants, mais qui ne peut être soumise au contact de l'eau chaude. On a donc recours à la disposition montrée fig. 10 et 11.
Le flotteur 34 (fig. 10 et 11) est monté sur une tige coudée 35 le long de laquelle il est réglé en position à l'aide de l', vis de blocage 36; la branche horizontale de cette tige 35 est disposée dans un tube 37 abou tissant au fond du puits 38 placé à la partie inférieure du bac pulseur 1 et au fond du quel ne se manifestent pas les remous pro duits dans la masse liquide au moment des pulsions. Le flotteur 34 oscille autour de l'axe de la branche horizontale de la tige 35 et cette dernière commande le robinet 39-; l'eau de la conduite sous pression arrive en 40, et le clapet de retenue est disposé par exemple en 41.
Grâce à la différence de densité entre l'eau la plus froide et l'eau chaude, et les précautions prises contre les brassages dfis aux remous, le clapet 41 est toujours en contact d'eau suffisamment froide pour fonctionner normalement.
On peut mettre en aeuvre le procédé de chauffage en employant une chaudière d'un type connu dans les installations actuelles qui diffèrent totalement du principe de la, présente invention.
Le schéma (fig. 12) montre une première forme d'installation de ce genre. La chaudière 17 communique directement, par la conduite 42, avec le réservoir d'expansion 2 ouvert à l'air libre. Ce dernier communique avec le bac pulseur 1 à travers la conduite de des cente 4 pourvue en 5 d'un clapet de retenue. Bien entendu, le bac pulseur 1 est pourvu du dispositif de distribution automatique d'air comprimé décrit plus haut.
A chaque pulsion, l'air comprimé chasse l'eau chaude du bac pulseur à travers le fais ceau d'utilisation 18" dans lequel elle cède ses calories; l'eau refroidie fait retour à la chaudière 17 par la conduite 43 et s'élève après réchauffage dans le réservoir d'expansion 2.
Lorsque l'eau du bac pulseur est en grande partie retournée à la chaudière et au réser voir 2, après avoir traversé le faisceau d'uti lisation, le flotteur du bac pulsëur atteignant sa position inférieure extrême ouvre l'échap pement d'air comprimé 26, l'eau chaude du réservoir 2 descend dans le bac pulseur 1, et le cycle de circulation se poursuit comme déjà expliqué. Si l'on utilise l'installation à grande allure de chauffe, il est possible que l'évaporation dans le réservoir d'expansion 2 soit intense et de plus, lorsque l'eau est à température élevée,
l'air évacué du bac pulseur 1 pendant le remplissage de ce dernier entraîne une certaine quantité de vapeur d'eau.
La fig. 13 représente schématiquement une installation permettant d'obvier à ces inconvénients. Le réservoir d'expansion 2 ne communique avec l'atmosphère que par la section réduite de la tubulure 44 et reçoit à sa partie supérieure, au-dessus du niveau maximum qu'y atteint l'eau provenant de la chaudière 17, un faisceau de condensation 45 dans lequel circule l'eau refroidie prove nant des radiateurs, et retournant à la chau dière par la conduite 43. La vapeur d'eau est ainsi condensée et cède une partie de ses calories à l'eau qui retourne à la chau dière.
La conduite d'échappement d'air 26 vient également aboutir en 26' sous le fais ceau condenseur 45 oir se condense la va peur entraînée hors du bac pulseur.
La fig. 14 schématise une troisième forme de réalisation.
L'eau refroidie provenant des radiateurs 18" se rend directement au réservoir d'ex pansion 2, après avoir servi, comme dans l'exemple de la fig. 2, à condenser les va peurs s'élevant dans ledit réservoir. D'ailleurs, on remarquera que l'eau du réservoir 2 étant refroidie ne s'évapore pratiquement plus. Quand se produit l'échappement de l'air lors du bac pulseur, ce dernier se remplit direc tement d'eau chaude venant de la chaudière 17, cette eau étant remplacée dans la chau dière par l'eau froide du réservoir d'expansion 1 qui s'écoule par la conduite 42.
Le clapet 46 disposé à la partie inférieure du réservoir d'expansion 2 sur la conduite 42' détermine le sens de cette circulation en combinaison avec le clapet de retenue 5 déjà décrit, et, si l'eau de la chaudière entre en ébullition, la vapeur soulève le clapet 46 et vient se condenser à la partie supérieure du réservoir d'expansion 2, comme expliqué précédem ment.
Pour assurer la circulation de l'eau à une température dépassant 100 degrés, on petit employer l'installation montrée par la fig. <B>15.</B> Dans ce cas, la chaudière employée est une chaudière à vapeur<B>177,</B> conforme aux règle ments de police, c'est-à-dire dont la pression ne petit dépasser 300 grammes grâce au tube 42 formant colonne manométrique ou verte à l'air libre en 42'.
L''échappenient du bac pulseur 1, pourvu de son flotteur comme expliqué précédem ment, s'effectue par la conduite 26 à la partie inférieure d'un réservoir d'expansion 2 dis posé à l'extrémité supérieure de la colonne 42; le faisceau d'utilisation 18" est interposé sur la conduite 43 qui débouche à la partie supérieure du réservoir 2.
Un organe de réglage 47 est interposé sur la conduite d'échappement d'air comprimé 26 et permet de régler la vitesse d'évacua tion de cet air comprimé dans le but qui sera exposé. plus loin. Le réservoir 2 est pourvu de chicanes .18 disposées horizontalement et affectant la forme de cuvettes susceptibles de retenir constamment une certaine quantité d'eau cri nappes princes.
Si l'on suppose le pulseur 1 plein d'eau chaude, la poussée de l'air comprimé prove nant de la conduite 6 chasse cette eau à travers le faisceau d'utilisation 18" et la conduite 43 par laquelle elle se déverse dans le bac 2, la colonne 42 et la chaudière 17. Lorsque le niveau de l'eau dans le pulseur est suffisamment bas, le flotteur entre en jeu pour ouvrir la conduite d'échappement 26 à travers laquelle s'écoule un mélange d'air et de vapeur; cette dernière lèche les chicanes 48 supportant des nappes d'eau froide et se condense avant d'aboutir au tube 42' par lequel ne s'échappe que de l'air.
Le rôle du robinet-frein 47 est le sui vant: Lorsque l'air comprimé s'échappe par la conduite 26 hors du bac pulseur 1, si la pression dans ce dernier baisse trop rapide ment, l'eau, qui demeure à sa partie inférieure et qui est échauffée au-dessus de 100 degrés,
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entre <SEP> en <SEP> ébullition <SEP> avec <SEP> violent <SEP> dégagement
<tb> de <SEP> vapeur.
<SEP> Pour <SEP> remédier <SEP> à <SEP> cet <SEP> inconvénient,
<tb> il <SEP> suffit <SEP> d"étrangler <SEP> assez <SEP> la <SEP> conduite <SEP> 26 <SEP> au
<tb> moyen <SEP> du <SEP> robinet-frein <SEP> 47 <SEP> pour <SEP> que <SEP> l'eau <SEP> de
<tb> la <SEP> chaudière <SEP> qui <SEP> soulève <SEP> le <SEP> clapet <SEP> 5 <SEP> s'écoule dans le pulseur avec un débit suffisant pour rétablir à chaque instant une pression assez voisine de la pression primitive, sans cepen dant s'opposer au léger retour en arrière de l'eau du faisceau d'utilisation.
Le mélange air et vapeur qui s'échappe par la conduite 26 est d'autant moins riche en vapeur que la pression dans le bac pulseur au moment de l'échappement s'est moins abaissée au- dessous de la pression d'expulsion d'eau à la phase précédente.