Appareil à chauffer l'eau. La présente invention concerne un appa reil à chauffer l'eau comportant un réservoir et des moyens de chauffe. L'appareil est carac térisé en ce que des dispositifs de commande sont prévus pour commander lesdits moyens de chauffe de façon à faire chauffer une quantité d'eau relativement petite au sommet du réservoir à une température élevée prédé terminée et à faire chauffer ensuite l'eau dans les régions inférieures dudit réservoir sans augmentation sensible de la température de l'eau au sommet du réservoir.
Dans une forme d'exécution de l'objet de l'invention, on a prévu un conduit d'eau qui communique avec les régions supérieure et in férieure du réservoir et qui contient un corps de chauffe pour chauffer l'eau de façon qu'un écoulement d'eau par effet thermique y soit provoqué dans une direction vers le haut, un dispositif thermostatique étant prévu pour récrier l'écoulement d'eau par ledit conduit en dépendance de la température de l'eau dans ledit réservoir de manière que l'eau est chauf fée à une température prédéterminée en pas sant par ledit conduit.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 en montre une élévation de côté, en grande partie en coupe verticale; La fig. 2 montre à plus grande échelle des détails de l'appareil.
L'appareil représenté au dessin comporte un réservoir d'emmagasinage d'eau 10 entouré au sommet et aux côtés de matière isola.n'@e calorifuge 11, par exemple de l'amiante au de la terre d'infusoires, cette matière étant placée entre le réservoir 10 et une enveloppe extérieure 12. Un tuyau de décharge 13 pour l'eau chaude est prévu au sommet du réser voir 10 ainsi qu'un tuyau d'admission 1.1 pour l'eau froide. Ce tuyau d'admission 1.4 s'étend vers le bas à l'intérieur du réservoir 10 de façon à. communiquer avec la partie inférieure de l'eau froide, car il va de soi que l'eau chaude, dont la densité est inférieure, montera immédiatement vers le sommet du réservoir d'où elle peut être retirée par le tuyau 13.
Le tuyau 14 s'étend vers le bas jusqu'à une certaine distance du fond du ré servoir. Dans le fond du réservoir, il y a une ouverture centrale 15 par laquelle on a inséré un corps de chauffe électrique 19 pour le ré servoir. Un rebord 16 est fixé au fond d-u réservoir à l'extérieur de celui-ci, et le corps de chauffe est fixé dans une trémie formant organe de support 17 assujetti au rebord 1(i par des vis 18. Une garniture appropriée est placée entre la trémie de support 17 et le re bord 16 afin d'y établir un joint étanche.
Le corps de chauffe électrique 19 com prend des éléments de chauffe formés par des lames de résistance du type bien connu, ces feuilles étant recourbées à peu près au milieu en forme d'une épingle à cheveux dont les branches passent par un chapeau métal lique 20 auquel elles sont fixées. Il est 6vi- dent que les éléments de chauffe sont enfer més dans des gaines métalliques de matière appropriée, par exemple en cuivre, et à l'en droit où les éléments passent par le chapeau 20, on a établi des joints soudés ou brasés entre les gaines et le chapeau de façon à y former une liaison étanche avec le chapeau.
Le chapeau est fixé à son tour à l'aide de vis à l'extrémité inférieure de la trémie de support 17 de façon que l'unité de chauffe 19 s'étend vers le haut dans une direction pratiquement verticale à travers la trémie de support 17 et par l'ouverture 15 dans le ré servoir. Un joint étanche est prévu entre le chapeau 20 et la trémie de support 17.
Le corps de chauffe 19 est entouré d'une enveloppe à double paroi 21 formant un con duit d'eau central dans le réservoir 10. Ce conduit comporte les deux parois tubulaires coaxiales 21a, 21b (fig. 2) légèrement dis tantes l'une de l'autre afin de réserver un espace d'air entre elles pour former isolement thermique. Comme représenté à la fig. 2, les deux parois sont espacées au fond par un collet 22 auquel les parois sont fixées, par exemple par soudure ou brasure. Le collet 22 est muni d'un rebord 23 et ce rebord est serré entre la trémie de support 17 et le rebord 16 au fond du réservoir comme représenté à la fig. 1, de façon que l'enveloppe est assujet tie en place.
Comme représenté, la trémie<B>de</B> support 17 est échancrée en 23a pour recevoir le rebord 23. Des ouvertures 24 sont prévues dans le rebord 23, et l'ouverture 15, le rebord 16 et la trémie de support 17. sont plus grands que le diamètre extérieur de l'enve loppe à double paroi 21 de façon qu'un espace 25 est formé autour de celle-ci par lequel de l'eau du fond du réservoir est libre de s'écouler vers en bas et par les ouvertures 24 au fond de la trémie de support 17 où elle vient di- rectem-ent en contact avec le corps de chauffe 1.9 pour passer vers le haut à travers l'enve loppe 21. L'extrémité supérieure de l'enve loppe 21 se trouve dans une région supérieure du réservoir 10.
L'extrémité supérieure du conduit d'eau 21 est pourvue d'un clapet 26 par lequel l'é coulement de l'eau vers le haut dû à l'effet thermique peut être réglé. Comme repré senté, l'extrémité supérieure du conduit d'eau 21 forme un angle avec l'axe de celui-ci, et sur le côté le plus bas du conduit est prévu un organe thermostatique, représenté sous forme de bande thermostatique bimétallique 27. L'extrémité inférieure de cette bande est fixée à l'enveloppe 21 en 28, tandis que son extrémité supérieure comporte une partie courbe 30 située au-dessus du bord adjacent de l'enveloppe 21 et s'étendant jusqu'au cen tre du conduit où elle est fixée à la partie médiane du clapet 26 à l'aide d'un rivet 31.
Un orifice relativement petit 32 est prévu dans le clapet 26 près de sa partie supérieure, cet orifice permettant un écoulement d'eau restreint lorsque le clapet est fermé, ce qu'il est normalement par l'action de ressort de la bande thermostatique lorsque l'eau dans le réservoir 10 est froide.
Un tuyau de décharge 33 se terminant par une soupape 34 est prévu au fond de la trémie de support 17 par lequel le réservoir 1.0 peut être vidé. D'un côté de la trémie 1l est disposé un interrupteur électrique ther mostatique 35, disposé pour couper le circuit électrique du corps de chauffe 19 lorsque l'eau dans le réservoir 10 a été chauf- fée à. une température prédéterminée et pour le refermer de nouveau lorsque l'eau s'est refroidie à une température un peu plus basse.
Cet interrupteur électrique, qui pourrait être de toute construction appro priée, comprend ici un récipient<B>3</B>6 rempli d'un gaz approprié et pourvu d'un dia phragme qui est pressé vers la gauche par suite de la détente du gaz en raison de l'é chauffement, et lorsque la température pré déterminée est atteinte, un bras interrupteur 37 coupe le circuit électrique de chauffage. Comme cet interrupteur est situé au bas du réservoir, ou mieux à côté de la trémie 17 quï se trouve à un niveau encore plus bas que le fond du réservoir, il fonctionne en dépen dance de la température de l'eau la plus froide au fond du réservoir de façon qu'il n'interrompt pas le circuit de chauffage avant que toute la masse d'eau ait été chauffée.
Pour le fonctionnement de l'appareil, on supposera que le réservoir soit rempli d'eau froide et que le circuit électrique du corps de chauffe 19 ait été fermé; la petite quan tité d'eau dans l'enveloppe 21 sera alors im médiatement chauffée et par suite de l'écou lement restreint par l'orifice 32, dû à l'effet thermique, cette eau sera chauffée à une tem pérature élevée désirée quand bien même l'eau dans le réservoir est froide. Les pertes de chaleur se produisant par la paroi de l'en veloppe ne seront que relativement petites par suite de l'isolement thermique entre ses deux parois. Cette petite quantité d'eau chaude s'échappe.par l'orifice 82 du clapet 26 et s'élève immédiatement vers le sommet du réservoir.
Quand l'eau chaude s'accumule au sommet du réservoir, la température de l'eau augmente à, proximité de la bande thermosta- tique 27 et celle-ci est par là amenée à s'é loigner de l'enveloppe de façon que le clapet 26 est graduellement ouvert pour permettre l'écoulement d'eau chaude. Le clapet 26 s'ou vre graduellement à. mesure que la tempéra ture augmente de façon à permettre un écou lement d'eau plus grand, la disposition de la bande thermostatique et du clapet étant telle que l'eau s'écoulant du conduit soit chauffée à une température prédéterminée. Autrement dit, l'eau passant vers le haut par le conduit est toujours chauffée à la température dési rée.
Lorsque le corps de chauffe est miÈ Hors du circuit électrique et que l'eau com mence à se refroidir ou que le réservoir est de nouveau rempli avec de l'eau froide, la bande thermostatique fait de nouveau fermer le clapet de façon que si le corps de chauffe est de nouveau alimenté de courant électri que, de l'eau chaude sera disponible en peu de temps.
Le résultat obtenu à l'aide du clapet 2f> actionné par voie thermostatique sera peut; être le mieux compris en considérant le fonc tionnement d'un appareil de chauffe dans le quel il n'y a pas de clapet ou valve à com mande thermostatique. Sans pareille valve, l'écoulement de l'eau par le conduit 21 serait ou bien entièrement libre, le conduit ayant partout une section transversale de grandeur uniforme, ou bien l'écoulement d'eau serait restreint constamment en prévoyant un pas sage d'eau relativement petit dans le circuit du conduit.
En supposant que l'écoulement soit libre avec un conduit de section trans versale uniforme, la température de l'eau clans le réservoir serait dans ce cas tout uni forme lorsqu'elle est chauffée, l'eau au som met du réservoir ayant une température seu lement légèrement plus élevée que l'eau an fond du réservoir. Cette disposition présente l'inconvénient apparent qu'on ne dispose pas de suite d'eau chaude.
Avec le conduit pourvu d'un passage restreint, par exemple en supposant que la partie supérieure du con duit soit en permanence fermée à l'exception de l'orifice de décharge 32, ce qui est en fait la condition existant au commencement de l'opération de chauffe lorsque le réservoir est rempli d'eau chaude, on obtiendrait, comme il a été expliqué, en une très courte période (le temps l'accumulation d'une petite quantité d'eau chaude au sommet du réservoir, mais avec l'ouverture de décharge restreinte,
la température de l'eau au sommet du réservoir augmenterait graduellement avec la continua- Lion de l'opération de chauffe de façon qu'au moment où l'eau au fond du réservoir aurait été chauffée jusqu'à une température prédé terminée à laquelle l'interrupteur thermosta tique 35 interromprait le circuit d'alimenta tion, l'eau au sommet du réservoir aurait été chauffée à une température excessivement élevée. Autrement dit, avec une ouverture de décharge restreinte, la température de l'eau augmenterait toujours d'une valeur pré déterminée en passant par le conduit ou au trement dit à mesure que la température de l'eau entrant dans le conduit est augmentée, la température de l'eau quittant le conduit est augmentée de façon correspondante.
La valve à commande thermostatique fournit les caractéristiques de fonctionne ment désirables des deux conditions susmen tionnées à la fois, c'est-à-dire un écoulement restreint au commencement de l'opération de chauffage et un écoulement complètement li bre à la fin de l'opération de chauffe de fa çon que lorsque le corps de chauffe est coupé du circuit par l'interrupteur 35, l'eau est chauffée à une température uniforme dans tout le réservoir. En outre, le clapet 26 est ouvert par le thermostat à mesure que l'opé ration de chauffe progresse de façon qu'il y a une augmentation relativement petite de la température de l'eau au sommet du réser voir, tandis que le restant de l'eau est en voie d'être chauffé.
Cela provient du J'ait que l'eau quittant le conduit est chauffée à une température prédéterminée désirée quelle que soit sa température en entrant dans le conduit, et à. mesure que la température de l'eau entrant dans le conduit augmente, l'ou verture du clapet augmente également de fa çon qu'une plus grande quantité d'eau petit y passer.
Pour un équipement d'appareil de chauffe donné, on a trouvé qu'avec un écoulement d'eau non restreint la température de l'eau au sommet du réservoir n'était que de 5 C environ plus élevée qu'au fond du réservoir. Avec un écoulement restreint constamment, l'eau au sommet du réservoir fut chauffée à approximativement<B>60'</B> Cavant que l'eau au fond du réservoir fut chauffée dans une mt,- sure quelque peu appréciable, mais pendant que l'eau au fond a été chauffée à une tem pérature de 52 C, à laquelle le relais ther mostatique 35 coupait le circuit, l'eau ait sommet du réservoir avait atteint la tempé rature excessive d'environ 91 C.
Des essais effectués avec un appareil de chauffe équipé comme susdécrit, mis en jeu avec le réservoir rempli d'eau froide à une température d'environ 18 C, ont donné une augmentation de la température de l'eau au sommet du réservoir à environ 62' C sans augmentation appréciable au fond du réser voir, et la température au sommet du réser voir montrait une augmentation ultérieure de seulement 1,5 C, tandis que le restant de l'eau était en train d'être chauffé et la tem pérature au fond augmentait à 52 C, tem pérature à laquelle le relais 35 interrompait l'arrivée de courant à l'appareil.