<Desc/Clms Page number 1>
" Installation de chauffage à eau chaude,avec utilisation de la chaleur développée pour d'autres buts."
On sait que la ou les chaudières d'une installation de chauffage sont souvent utilisées aussi pour la production d'eau chaude à usage domestique, en faisant circuler parallèlement l'eau chauffée,d'une part, dans l'installa- tion de chauffage et, d'autre part, en contact avec des surfaces de transmission de chaleur qui chauffent indirectement l'eau qui doit être employée à l'usage domestique.
Comme le chauffage des milieux ambiants est sujet à de grandes variations dans la température de l'eau de la chaudière, suivant la rigueur plus ou moins grande de la saison, tandis que la température de l'eau pour l'usage domestique devrait toujours conserver une température
<Desc/Clms Page number 2>
déterminée, considérée comme normale, l'eau pour usage do- ne;;tique est trop peu chauffée dans les saisons moins froides, ou bien il faut chauffer avec excès les milieux ambiants pour avoir une eau suffisamment chaude pour les usages domestiques.
11 se présente aussi des cas dans lesquels on veut alimenter, par une mené chaudière ou un même groupe de chaudières, des circuits de chauffage qui exigent normalement des températures différentes, par exemple, quand il s'agit: de chauffer par un circuit un milieu ambiant directement à travers des éléments qui transmettent la chaleur par radiation naturelle, tandis que par un autre circuit on veut produire un chauffage à l'aide d'aérothermes dans lesquels la radiation est accélérée au moyen de ventilateurs et qui devraient être alimentés d'eau à une tempé- rature plus élevée.
Dans d'autres cas, il peut être demandé de chauffer, car un autre circuit, des éléments à usage industriel qui exigent un organe de chauffe à température constante et plus élevée que celle qui est requise pour le chauffage des milieux ambiants.
La présente invention a pour objet une installation qui élimine les inconvénients mentionnés et permet de réaliser les conditions indiquées ci-dessus.
L'invention consiste essentiellement dans le fait que dans la masse a'eau chauffée dans une ou plusieurs chaudières, des conditions uifférentes sont créées,par des moyens réglables,entre la zone ou les zones qui alimentent le circuit primaire de chauffage et la zone ou les zones destinées à d'autres utilisations, de manière à tenir disponible pour ces autres utilisations, indépendamment ae l'alimentation au foyer et de la vivacité ae la combustion, une température différente et, en particulier, plus élevée que celle de l'eu utilisée pour le chauffage primaire.
A cet effet, dans une ou plusieurs des tuyauteries qui constituent l'installation de chauffage sont
<Desc/Clms Page number 3>
disposés des organes d'étranglement dont la fermeture plus ou moins complète provoque une retenue déterminée de chaleur dans la zone de la chaudière d'où part la tuyauterie étranglée.
La libre circulation dans le circuit primaire de chauffage est assurée d'une manière quelconque par une ou plusieurs tuyauteries qui ne sont pas étranglées.
La température de l'eau qui, en définitive, est conduite dans ce circuit primaire de chauffage, est réglée en adaptant au fur-et-à-mesure l'alimentation de combustible ou l'intensité de combustion à la demande de chaleur.
Sur la chaleur produite dans la ou les chau- dières sera ainsi retenue tout d'abord celle qui est destinée aux zones réservées pour les utilisations de température's supérieures, l'excédent seulement restant disponible, pour l'installation primaire de chauffage et devant par conséquent être réglé suivant les besoins du chauffage.
Ces réglages successifs de l'alimentation de combustible et de l'intensité de la combustion sont obtenus en temps voulu au moyen de thermostat's disposés soit dans les ambiances chauffées ou sur les tuyauteries d'al- ler, soit sur les radiateurs des installations de chauffage, tandis que les quantités de chaleur,nécessaires pour maintenir les températures désirées dans les zones destinées à réaliser des températures plus élevées,sont aussi retenues automatiquement.
L'invention comprend encore différentes modalités pour la prise de l'eau de la chaudière ou des chaudières et qui favorisent la création de zones à des températures différentes, ainsi que des modalités pour utiliser l'eau disponible à une température plus élevée que celle qui existe dans l'installation de chauffage.
<Desc/Clms Page number 4>
Enfin, l'invention comprend des constructions particulièrement appropriées pour l'organe d'étranglement et pour sa commande. quelques principes qui sont à la base de l'invention ainsi que des dispositifs pour leur réalisation sont représentés schématiquement, à titre d'exemple, par les dessins ci-annexs, dans lesquels : la fig. 1 montre l'application de l'invention dans le cas d'une chaudière unique qui alimente une installation de chauffage et un appareil pour fournir de l'eau chaude pour les usages domestiques ; la fige 2 montre une variante dans Ici. manière d'établir les prises d'eau chaude dans la chaudière;
la fig. 3 montre une disposition avec différentes prises dans la chaudière pour l'installation de chauffage des milieux ambiants et deux appareils d'utilisation n'appartenant pas à cette installation de chauffage ; la fig. 4 montre une variante dans la manière d'utiliser l'eau chauffée dans la chaudière pour des usages étrangers au chauffage de milieux ambiants; la fig. 5 montre une variante dans la manière de créer dans la chaudière des zones dans lesquelles l'eau se maintient à de.= températures différentes ; la fig. 6 montre une disposition dans laquelle sont réunies les particularités des fig. 4 et 5 ; la fig. 7 montre l'application de l'invention dans le cas d'une installation de chauffage avec deux chaudières ;
la fig. 8 montre une variante du cas de la fig. 7 et dans laquelle les deux chaudières sont formées de groupes n'éléments accouplés ; les fig. 9 et 10 sont respectivement une élévation latérale et une vue de face dans le cas d'une chaudière à élements alignés main formant des chambres distinctes : la fig. 11 montre un uétail d'une chaudière à éléments et dans laquelle on peut varier la division entre les éléments ;
<Desc/Clms Page number 5>
La fig. 12 montre une variante de la disposition de la figure 7 en ce qui concerne le mode d'utilisation des chau- dières ;
La fig. 13 montre une autre variante avec deux chaudiè- res montées en série au lieu d'être en parallèle ;
La fig, 14 montre, à part, une forme d'exécution de l'organe réglable d'étranglement et de fermeture ;
La fig. 15 montre l'application à une installation du genre de la fig. 1 d'un organe d'étranglement et de fermeture avec commande directe et contrôle automatique de l'installation de chauffage ;
La fig. 16 montre-l'application d'un organe d'étranglement et de fermeture à commande automatique, et la fig, 17 montrera part,une construction particulièrement avantageuse de l'organe d'étranglement et de fermeture.
En 1, fig.l, est indiquée une chaudière qui peut être d'un type quelconque avec son foyer 2 et qui est destinée à fournir l'eau chaude pour une installation de chauffage (dont 3 et 3' indiquent respectivement la colonne montante et la tuyauterie de retour) et pour chauffer de l'eau dans un récipient 4 pour les usages domestiques. La tuyauterie de retour 3' de l'installation de chauffage débouche en 5 dans la partie inférieure de la chaudière 1, tandis que la colonne montante dans laquelle est montée la clé 6 pour pouvoir fermer, le cas échéant, la communication avec l'installation de chauffage, communique avec la même chaudière par deux prises 7 et 8 à des niveaux différents au moyen des branchements 9 et 10 .
Dans le branchement 9',qui va de la prise la plus élevée de la chaudière à la colonne montante de l'installation de chauffage, est intercalée une soupape 11 qui permet de varier la section de passage, et en amont de cette soupape 11 se branche une tuyauterie 12 qui aboutit à un serpentin bouilleur 13 du récipient 4. Du serpentin 13,1'eau retourne par la tuyauterie 12' dans la chaudière en 14.
<Desc/Clms Page number 6>
Si la soupape 11 est complètement ouverte, on aura évidemment la même température, tant dans le tuyau 9 (et par suite dans la colonne montante de l'installation de chauffage) que dans le tuyau 12, tandis que si la soupape 11 est complètement fermée, on aura dans le tuyau 12 la température qui est atteinte dans la chaudière au point le plus élevé 7 pendant que dans la colonne montante (le l'installation de chauffage arrive do l'eau à la température atteinte dans la chaudière au point 8, c'est-à-dire inférieure à la température qui existe au point 7.
Avec une ouverture intermédiaire de la soupape 11 arrivera dans la colonne montante de l'installation de chauffage de 1'eau à une rature. résultant au mélange d'eau provenant du point 7 et d'eau provenant du point 8.
La soupape 11 permet donc, par sa manoeuvre, de fixer au degré voulu la température de l'eau que la chaudière fournit au serpentin 13 indépendamment de la température que l'eau a dans l'installation de chauffage et qui est réglé par les moyens ordinaires agissant sur la combustion. L'eau à chauffer dans le récipient 4 pour les usages domestiques,ou d'une manière générale le fluide à chauffer par le circuit dérivé, peut donc être obtenue à la température élevée requise indépendamment de la, température de l'eau qui est conduite aux surfaces rayonnantes de l'installation de chauffage.
En augmentant l'alimentation du foyer ou la vitesse de la combustion dans le foyer, on pourra obtenir dans le conduit 12, même avec la soupape 11 partiellement ou complètement ouverte, la même température que, par une alimentation plus basse du foyer, on obtenait avec la soupape 11 complètement fermée et, en compensation, on aura une température plus élevée dans la colonne montante 3 de l'installation de chauffage.
D'autre part,par un réglage déterminé fixe de la soupape 11, il est possible d'obtenir approximativement une différence déterminée de température entre la colonne montante de l'installation de chauffage et le conduit 12, malgré des variations,
<Desc/Clms Page number 7>
dans des-limites déterminées, de l'alimentation du foyer ou .de la vivacité de la combustion dans ce dernier.
Le retour dans la chaudière de l'eau provenant du tuyau 12 pourrait aussi coïncider avec le point 5,mais en général il sera placé à un 'niveau plus élevé parce que l'eau qui revient par le tuyau 12' sera normalement plus chaude que celle qui revient par le tuyau 3'.
L'utilisation à des températures différentes de la masse d'eau chauffée dans la chaudière 1 est facilitée et favorisée par la disposition des diverses prises à des niveaux distincts où est différente la température atteinte par l'eau dans la chaudière.
La fig. 2 montre une variante de la disposition qui vient d'être décrite et dans laquelle los communications dans les points 8 et 14 sont obtenues en faisant entrer dans la chaudière,par sa partie supérieure,les tubes 10 et 12' et en les prolongeant jusqu'au niveau voulu. Dans cette figure est aussi représentée la possibilité de faire terminer le tuyau 12 directement en un point de la partie supérieure de la chau- dière 1 sans passer par le tuyau 9.Quant au reste, le fonctionnement est semblable à celui qui a été précédemment décrit, et les mêmes références désignent les parties déjà citées dans la figure 1.
La fig. 3 montre une autre variante de la disposition représentée dans la fig.l et dans laquelle aux prises 7 et 8 avec leurs branchements correspondants 9 et 10 est ajoutée une prise 15 de laquelle part un branchement de tuyauterie 16 se terminant au conduit 9 après la soupape 11. Dans le branchement 16 est intercalée une soupape 11' qui remplit la même fonction que la soupape 11, et de ce même branchement 16 part un tuyau 17 qui se termine au serpentin 18 d'un second bouilleur 4'.
Après avoir dédé sa chaleur,l'eau du serpentin 18 retourne à la chaudière 1 par un tuyau 17' en un point inférieur 19 de la chaudière.
Si les deux soupapes 11 et 11' sont fermées , la
<Desc/Clms Page number 8>
température qui correspond à la prise 15 sera intermédiaire entre celle qui exi ste au poi ut 7 et celle du point 8, et c'est aussi pourquoi l'eau qui par le tuyau 17 se rend au secoud bouilleur 4' sera à une température inférieure à celle qui vu au premier bouilleur 4 par le tuyau 12 .
Au cas d'ouverture partielle des soupapes 11 et 11', ou a des conditions analogues à celles qui ont déjà été décrites eu se référant à la fig.1.
Dans la fig. 4 est représentée une chaudière 1 qui alimente directement la colonne montante 3 d'une installation de chauffage par les branchements 10 et 9 avec la soupape 11, tandis que le circuit séparé destiné,par exemple, à produire directement l'eau chaude pour les usages domestiques comprend une surface de transmission de la chaleur qui est immergée dans la masse d'.eau de la chaudière et formée par exemple, comme représenté dans cet-ce figure, par un serpentin 20 duquel partent les conduits 21, 21' qui se rattachent à l'installation de distri- bution d'eau chaude.
Dans ces conditions, si la soupape 11 est fermée,il y aura en 7 une température supérieure à celle qui existe dans la prise 8 d'où sort l'eau qui, par le tuyau 10,se rend à la colonne 3¯ de l'installation de chauffage, avec retour de l'eau refroidie par le conduit 3'. La surface de transmission constituée par le serpentin 20 soustrait de la chaleur à l'eau qui se trouve à la température la plus élevée et, par suite, enverra dans le circuit des conduits 21,21' de l'eau à une température plus haute que celle qui alimente l'installation de chauffage.
Dans cotise fig. 4 est également indiquée une protecti- on 22 disposée entre le foyer 2 et le serpentin 20 et qui est destinée ., faciliter la circulation de l'eau, laquelle/se refroidissant au contact du serpentin,descend vers la partie basse de la chaudière sans se mlanger avec l'eau chaude qui provient de la surface de chauffe de la chaudière.
Au lieu d'une prise atiique, comme insiqué en 8, il pourrait naturellement y en avoir plusieurs, comme prévu dans
<Desc/Clms Page number 9>
la fig. 3 par exemple, et au lieu d'une seule surface de transmission comme celle qui est représentée par le serpentin 20 dans la fig. 4, il pourrait en exister deux ou davantage alimentant différents appareils d'utilisation,ou bien une ou plusieurs surfaces de transmission comme le serpentin 20 pourraient être associées à un ou plusieurs circuits dérivés de la chaudière pour le chauffage de bouilleurs comme dans le cas' du bouilleur 4 de la fig, l, ou des bouilleurs 4 et 4', dans le cas de la fi g. 3.
La dérivation de l'eau à des températures différentes peut être réalisée en disposant les prises, plutôt qu'à des niveaux différents, dans des compartiments de la chaudière où existent des conditions différentes de chauffage.
Un exemple de ce cas est représenté dans la fig. 5 où les prises 7 et 8 de la chaudière 1 sont disposées des deux côtés d'une cloison 23 montée dans la partie supérieure de la chaudière. De cette manière,l'eau qui provient de la partie basse de la chaudière reste divisée par la cloison en deux masses chauffées de surface de chauffe d'étendue différente et avec écoulement de vitesse différente, de sorte que les températures qui correspondent aux ])rises 1 et 8 peuvent être différentes l'une de l'autre,indépendamment de leur niveau dans la chaudière. Les deux prises 7 et 8 peuvent donc se trouver dans une position quelconque dans la chaudière et éventuellement à des niveaux égaux,comme représenté.
Naturellement,dans le cas où il y aurait plus de deux prises dans la chaudière, celle-ci comprendra deux cloiso ou davantage au lieu de l'unique, comme en 23, et se trouvera divisée ainsi en autant de compartiments qui correspondent chacun à une prise.
Pour le reste, les conditions sont les mêmes qui ont été étudiées précédemment tant au point de vue du fonctionnement que des variante.:! possibles.
Dans la fig.6 est représentée, par exemple, la variante suivant laquelle dans l'un des compartiments sépa-
<Desc/Clms Page number 10>
rés par la aloison verticale 23 est disposé un secteur 22 et, au-dessus de celui-ci, un serpentin 20 qui constitue une surface ae transmission de la chaleur pour un appareil d'utilisation.
Dans toutes ces formes d'exécution se réalisent des conditions analogues à celles décrites en se référant à la fig,l et qui peuvent être combinées de différentes manières entre elles.
La fig.7 contre une installation de chauffage alimentée par deux chaudières indépendantes 1 et 1', les prises 7 et 8 se trouvant, dans ce cas, dans des chaudières différentes d'où partent les conduits 9 et 10 qui aboutissent à la colonne montante 3 de l'installation de chauffage dont la tuyauterie de retour ramène dans les deux chaudières en 5 et 5' l'eau refroidie dans la dite installation de chauffage.
Dans le conduit 9 qui part de la prise 7 où la température peut être plus élevée, est intercalée la soupape 11 et entre celle-ci et la prise 7 se branche un tuyau 12 qui se rend au serpentin du bouilleur 4 , l'eau revenant aux chaudières par le conduit 12.
En supposant une alimentation ou intensité de combustion déterminée dans les aeux chaudières 1 et l' de manière que la température avec la soupape ouverte y soit substantiellement égale, on aura de l'eau à la même température dans les conduits 9,10 et 12. Si,au contraire, la soupape 11 est complètement fermée,on pourra avoir dams le conduit 12, étant entendu que le foyer de la chaudière est toujours dûment alimenté, une température plus élevée tout a'abord, tandis que dans ce cas on aura dans le conduit 3 une température inféri eure donnée e par l'eau de la chaudi ère l'.
Par l'ouverture intermédiaire de la soupape 11, on obtiendra dans la prise 7 et dans le conduit 12 des températures intermédiaires proportionnelles aux conditions d'ali- mentation ou d'intensité de la flamme dans les foyers des deux chaudières.
<Desc/Clms Page number 11>
En augmentant ensuite l'alimentation dos deux foyers en comparaison du cas dans lequel la soupape Il est complète- ment fermée,on peut obtenir, même avec la soupape 11 partielle- ment ouverte, les mêmes températures plus élevées dans le tuyau 12 et une température déterminée dans la colonne montante 3 de l'installation de chauffage.
Les deux chaudières considérées dans l'exemple de la fig.
7 peuvent être d'un type quelconque et aussi, en particulier, des chaudières avec éléments en fonte ou en fer habituellement employées dans les installations do chauffage et dans leqquel- les les éléments sont réunis en deux groupes accouplés avec le foyer entre eux.
Ce cas est représenté schématiquement dans la fig.8 dans laquelle les références désignent les mêmes'parties que celles qui ont été décrites au sujet de la fig. 7.
D'autre part,au lieu de deux chaudières séparées,on pour- rait employer une chaudière unique, par exemple,à éléments et diviser la masse d'eau qui y est contenue en séparant un groupe d'éléments d'un autre groupe.
Dans la fig. 9 est représentée comme exemple une chaudière formée par la réunion d'éléments 24 ayant chacun, de face,la forme montrée dans la fig.10 et qui communiquent entre eux dans la' partie supérieure et dans la partie inférieure par des ouvertures 25 et 26.
Il est suffisant d'établir une séparation dans la commu- nication supérieure, par exemple d'un tampon'27, et ,en tout cas,des deux chambres dans lesquelles est divisée celle de la chaudière partent les conduits 9 et 10 pour l'alimentation de la colonne 3 de l'installation de chauffage et pour le chauffage de l'appareil 4 dans les conditions déjà décrites.
La chambre de cette chaudière peut naturellement être divisée en plus de deux compartiments et ,en général/cette ma- nière de constituer une chaudière multiple offre la possibilité do varier à volonté et suivant :Lots exigences les capacités
<Desc/Clms Page number 12>
relatives des ait,s compartiménts. A cet effet, le tampon de division qui existe dans la communication supérieure sera constitué comme représenté dans la fig.ll, par un bouchon 28 pouvant, se déplacer dans le vide formé par les ouvertures coaxiales 25 de tous les éléments 24 de la chaudière.
Ce bouchon 28 est réuni à une tige 29 qui se termine à l'extérieur et permet de le déplacer à l'aide d'un organe de manoeuvre quelconque, en modifiant ainsi la capacité des deux chambres.
Même dans le cas de l'emploi de deux chaudières, il est naturellement possible de remplacer le circuit d'utilisation par des surfaces de transmission de la chaleur immergées dans le volume d'eau de la chaudière et représentées par exemple par un serpentin 20, comme on le voit par la fig.12 pour le cas de deux chaudières fonctionnant en parallèle et, dans la fig.13, pour le cas de deux chaudières montées en série avec serpentin et circuit dérivé pour un bouilleur 4 .
La constitution et le fonctionnement sont semblables à ceux décrits dans les exemples précédents.
La soupape 11, destinée à permettre l'étranglement ou lu fermeture du passade de l'eau dans le circuit de l'installation de chauffage.peut être constituée par un obturateur commun qui sera réglé, suivant les exigences de l'installation de chauffage, de manière que malgré le,-3 variatioons de température de l'eau qui doit être conduite dans la dite installation de chauffage, on ait toujours les températures requises, dans les circuits secondaires ou dans les appareils d'utilisation. gour faciliter le réglage qui doit être effectué par la manoeuvre de cet obturateur, celui-ci est constitué avec avantage de la manière représentée dans la fig.14.
Dans cette figure, 30 indique le corps en forme de manchon qui doit être engagé dans le tuyau 9, et 31 est le papillon pivoté en 32 dans ce corps et destiné à constituer l'organe de fermeture.
A la -soupape de papillon 31 est assemblée solidairement une tige 33 dont l'extrémité forme une aiguille qui se meut en
<Desc/Clms Page number 13>
face d'un arc gradué 34 sur signalés les de- grés de température qui correspondent aux différentes positions de la soupape 31. Dans cette figure, la position complètement ouverte de la soupape correspond, par exemple, à la température de 80 C. de l'eau dan's la colonne montante de l'installation de chauffage, tandis qu'à la soupape complètement fermée correspond la température de 40 C. en prenant naturellement pour base une alimentation appropriée du foyer.
C'est pourquoi en portant à la main l'index 33 sur une température déterminée, on pourra obtenir en établissant par l'alimentation du feu la température désirée pour l'installation de chauffage, une température approxima- tivcment constante dans le circuit dérivé pour le chauffage de l'eau pour les usages domestiques.
Puisqu'il convient que l'alimentation du combustible aU foyer ou l'intensité de la combustion soient réglées en vue du chauffage des ambiances, au moyen d'un thermostat disposé sur la colonne montante de l'installation de chauffage, thermostat qui, suivant la température et la rigueur de la saison, sera réglé dans des positions différentes de manière à maintenir automatiquement une température déterminée de l'eau de chauffage, la soupape d'étranglement ou de fermeture pourra être accouplée à ce thermostat.
A cet effet, la tige 33 d'une soupape 11 intercalée dans un tuyau 9, comme indiqué dans la fig.15, est accouplée au moyen d'une bielle 35 avec l'index d'un thermostat 36 disposé en un point approprié et destiné à opérer sur l'alimentation ou sur la vivacité de la combustion dans le foyer, de manière à obtenir une température déterminée dans la canalisation qui se rend à l'installation de chauffage.
En conséquence, à toute température de la tuyau- 'terie de l'installation de chauffage correspond une position déterminée d'ouverture de la soupape et il est ainsi possible d'obtenir automatiquement, par exemple dans le circuit dé-
<Desc/Clms Page number 14>
rivé pour l'eau destinéeaux usages domestiques, une température constante indépendamment d'une température éventuellement inférieure de l'eau dans la colonne montante de l'ins- tallation de chauffage, ou éventuellement d'autres carac- téristiques de variations.
Dans la fige 16 est représentée l'application d'une soupape automatique d'un genre connu dont l'ouverture, qui correspond au passage libre dans le tuyau 9 qui vu à la colonne montante de l'installation de chauffage, est réglée automatiquement par un élément thermostatique disposé dans une partie 37 du conduit 12 du circuit dérivé.
De cette manière, si l'alimentation du foyer est suffisante,la température dans le circuit dérivé est mainte- nue toujours substantiellement à un degré déterminé malgré un degré éventuellement plus bas dans la colonne montante de l'installation de chauffage.
Dans la fige 17 est enfin représentée une construction spéciale de l'organe d'étranglement et de fermeture. cet effet, dans le manchon 30 est monté un papillon 31', pivoté en 32', et sollicité dans une zone intermédiaire, par l'extrémité d'une tige 38 sollicitée elle-même par un ressort 39 logé dans une boita 40 fixée sur le manchon 30.
,sur la partieopposéedu papillon 31' s'appuie une tige 41 fixée sur le prolongement d'un élément thermique 42 monté dans un tube 43 engagé dans le manchon 30. L'élément thermique 42 est fixé ou appuyé à l'une de ses extrémités sur un oouchon fileté 44 vissé à l'extrémité du tube 43 de manière à pouvoirrégler l'élément suivant la température à laquelle la soupape 31' doit s'ouvrir plus ou moins.
Le tube 43 est perforé dans une zone sur laquelle s'avance un autre tube 45 fermé à une extrémité et fixé à son autre extrémité dans la paroi du manchon 30 qui est pourvue,à cet endroit, d'une cavité 46 qui s'ouvre dans lemanchon 30 sur le côté de la soupape 31qui est opposé à celui sur lequel s'ouvre le tube 43 contenant l'élément
<Desc/Clms Page number 15>
thermique 42. Il s'ensuit qe l'intérieur du tube 43 commu- nique avec l'intérieur du manchon 30 sur les deux côtés de la soupape 31' de sorte que même quand la soupape est fermée, l'élément thermique est influencé par le liquide en aval de l'organe de fermeture ou d'étranglement.
Ainsi est assuré le fonctionnement automatique de la soupape même si l'eau qui sort de la prise 7 a une tempé- rature inférieure à celle qui sort de la prise 8, ce qui peut ' se produire, par exemple, quand la soupape 6 est fermée.
Une vis 47 dont la pointe se termine en face du bord extrême de la soupape 31', permet d'empêcher la ferme- ture complète de cette soupape et de fixer à volonté une ou- verture minima déterminée.
Quand l'élément thermique se dilate, par suite d'une élévation de température, la poussée exercée par l'axe 41 occasionne,par cet organe, l'ouverture de la soupape en opposition à la poussée exercée par le ressort antagoniste sur la tige 38. En déplaçant le tube 45 dans son logement fileté,on règle à volonté la section libre du passage 46.
<Desc / Clms Page number 1>
"Hot water heating installation, using the heat developed for other purposes."
It is known that the boiler (s) of a heating installation are often also used for the production of hot water for domestic use, by circulating the heated water in parallel, on the one hand, in the heating installation. and, on the other hand, in contact with heat transmitting surfaces which indirectly heat the water which is to be used for domestic use.
As the heating of the ambient environments is subject to large variations in the temperature of the water in the boiler, depending on the greater or lesser severity of the season, while the temperature of the water for domestic use should always maintain a temperature
<Desc / Clms Page number 2>
determined, considered normal, the water for domestic use is too little heated in the less cold seasons, or it is necessary to overheat the ambient environments to have water hot enough for domestic uses.
There are also cases in which it is desired to supply, by a single boiler or the same group of boilers, heating circuits which normally require different temperatures, for example, when it is a question of: heating a medium by a circuit ambient directly through elements that transmit heat by natural radiation, while by another circuit we want to produce heating by means of air heaters in which the radiation is accelerated by means of fans and which should be supplied with water at a higher temperature.
In other cases, it may be requested to heat, because another circuit, elements for industrial use that require a heater at a constant temperature and higher than that required for heating the surrounding environment.
The present invention relates to an installation which eliminates the drawbacks mentioned and enables the conditions indicated above to be achieved.
The invention consists essentially in the fact that in the body of water heated in one or more boilers, different conditions are created, by adjustable means, between the zone or zones which supply the primary heating circuit and the zone or areas intended for other uses, so as to keep available for these other uses, independently of the supply to the hearth and the liveliness of combustion, a different temperature and, in particular, higher than that of the used for primary heating.
To this end, in one or more of the pipes that make up the heating installation are
<Desc / Clms Page number 3>
arranged throttling members whose more or less complete closure causes a determined retention of heat in the area of the boiler from which the throttled piping leaves.
Free circulation in the primary heating circuit is ensured in any way by one or more pipes which are not constricted.
The temperature of the water which, ultimately, is conducted in this primary heating circuit, is regulated by gradually adapting the fuel supply or the intensity of combustion to the demand for heat.
The heat produced in the boiler (s) will thus be retained first of all that which is intended for the zones reserved for higher temperature uses, the excess only remaining available, for the primary heating installation and therefore in front of be adjusted according to the heating needs.
These successive adjustments of the fuel supply and of the intensity of the combustion are obtained in due time by means of thermostats placed either in the heated environments or on the supply pipes, or on the radiators of the heating installations. , while the amounts of heat, necessary to maintain the desired temperatures in the zones intended to achieve higher temperatures, are also automatically retained.
The invention also comprises different modalities for taking water from the boiler or boilers and which promote the creation of zones at different temperatures, as well as modalities for using the available water at a temperature higher than that which exists in the heating system.
<Desc / Clms Page number 4>
Finally, the invention comprises constructions particularly suitable for the throttling member and for its control. some principles which are the basis of the invention as well as devices for their implementation are shown schematically, by way of example, by the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows the application of the invention in the case of a single boiler which supplies a heating installation and an apparatus for supplying hot water for domestic use; fig 2 shows a variant in here. how to establish hot water intakes in the boiler;
fig. 3 shows an arrangement with different sockets in the boiler for the heating installation of the ambient environments and two user devices not belonging to this heating installation; fig. 4 shows a variant in the manner of using the water heated in the boiler for uses unrelated to the heating of ambient environments; fig. 5 shows a variation in the way of creating zones in the boiler in which the water is maintained at different temperatures; fig. 6 shows an arrangement in which the features of FIGS. 4 and 5; fig. 7 shows the application of the invention in the case of a heating installation with two boilers;
fig. 8 shows a variant of the case of FIG. 7 and in which the two boilers are formed from groups of coupled elements; figs. 9 and 10 are respectively a side elevation and a front view in the case of a boiler with hand aligned elements forming separate chambers: FIG. 11 shows a detail of an element boiler and in which the division between the elements can be varied;
<Desc / Clms Page number 5>
Fig. 12 shows a variant of the arrangement of FIG. 7 as regards the mode of use of the boilers;
Fig. 13 shows another variant with two boilers connected in series instead of being in parallel;
FIG. 14 shows, separately, an embodiment of the adjustable constriction and closure member;
Fig. 15 shows the application to an installation of the type of FIG. 1 a throttle and closure device with direct control and automatic control of the heating installation;
Fig. 16 shows the application of an automatically controlled throttling and closing member, and FIG. 17 will show part, a particularly advantageous construction of the throttling and closing member.
In 1, fig.l, is indicated a boiler which can be of any type with its hearth 2 and which is intended to supply hot water for a heating installation (of which 3 and 3 'respectively indicate the riser and return piping) and for heating water in a container 4 for domestic use. The return pipe 3 'of the heating installation opens at 5 in the lower part of the boiler 1, while the riser in which the key 6 is mounted to be able to close, if necessary, the communication with the installation heating, communicates with the same boiler through two sockets 7 and 8 at different levels by means of connections 9 and 10.
In the connection 9 ', which goes from the highest outlet of the boiler to the riser of the heating installation, is interposed a valve 11 which allows to vary the passage section, and upstream of this valve 11 is interposed. connects a pipe 12 which ends in a boiler coil 13 of the container 4. From the coil 13,1 'water returns through the pipe 12' into the boiler at 14.
<Desc / Clms Page number 6>
If the valve 11 is completely open, we will obviously have the same temperature, both in pipe 9 (and therefore in the riser of the heating installation) and in pipe 12, while if valve 11 is completely closed , we will have in pipe 12 the temperature which is reached in the boiler at the highest point 7 while in the riser (the heating system arrives from the water at the temperature reached in the boiler at point 8, that is to say lower than the temperature that exists at point 7.
With an intermediate opening the valve 11 will arrive in the riser of the water heating installation at one point. resulting in the mixture of water from point 7 and water from point 8.
The valve 11 therefore makes it possible, by its operation, to set the temperature of the water that the boiler supplies to the coil 13 to the desired degree regardless of the temperature that the water has in the heating installation and which is regulated by the means ordinary acts on combustion. The water to be heated in the container 4 for domestic uses, or in general the fluid to be heated by the bypass circuit, can therefore be obtained at the high temperature required independently of the temperature of the water which is conducted. to the radiating surfaces of the heating installation.
By increasing the feed to the hearth or the speed of combustion in the hearth, it will be possible to obtain in the duct 12, even with the valve 11 partially or completely open, the same temperature as, by a lower feeding of the hearth, we obtained with the valve 11 completely closed and, in compensation, there will be a higher temperature in the riser 3 of the heating installation.
On the other hand, by a fixed determined adjustment of the valve 11, it is possible to obtain approximately a determined temperature difference between the riser of the heating installation and the pipe 12, despite variations,
<Desc / Clms Page number 7>
within determined limits, the power of the hearth or the liveliness of the combustion in the latter.
The return to the boiler of water from pipe 12 could also coincide with point 5, but in general it will be placed at a 'higher level because the water returning from pipe 12' will normally be hotter than that which returns by the pipe 3 '.
The use at different temperatures of the body of water heated in the boiler 1 is facilitated and favored by the arrangement of the various outlets at distinct levels where the temperature reached by the water in the boiler is different.
Fig. 2 shows a variant of the arrangement which has just been described and in which the communications in points 8 and 14 are obtained by bringing into the boiler, through its upper part, the tubes 10 and 12 'and by extending them up to at the desired level. This figure also shows the possibility of terminating the pipe 12 directly at a point on the upper part of the boiler 1 without passing through the pipe 9. The rest of the operation is similar to that previously described. , and the same references designate the parts already mentioned in FIG. 1.
Fig. 3 shows another variant of the arrangement shown in fig.l and in which to the sockets 7 and 8 with their corresponding connections 9 and 10 is added a socket 15 from which leaves a pipe connection 16 ending at the conduit 9 after the valve 11. In the connection 16 is interposed a valve 11 'which fulfills the same function as the valve 11, and from this same connection 16 leaves a pipe 17 which ends at the coil 18 of a second boiler 4'.
After dedicating its heat, the water from the coil 18 returns to the boiler 1 via a pipe 17 'at a lower point 19 of the boiler.
If both valves 11 and 11 'are closed, the
<Desc / Clms Page number 8>
temperature that corresponds to the outlet 15 will be intermediate between that which exists at point 7 and that of point 8, and this is also why the water which through pipe 17 goes to the boiler 4 'will be at a lower temperature to the one seen at the first boiler 4 through pipe 12.
In the event of partial opening of the valves 11 and 11 ', or under conditions similar to those which have already been described with reference to fig.1.
In fig. 4 is shown a boiler 1 which directly supplies the riser 3 of a heating installation via the connections 10 and 9 with the valve 11, while the separate circuit intended, for example, to directly produce hot water for use domestic appliances comprises a heat transmission surface which is immersed in the body of water of the boiler and formed for example, as shown in this figure, by a coil 20 from which the conduits 21, 21 'which are attached to the hot water distribution system.
Under these conditions, if the valve 11 is closed, there will be at 7 a temperature higher than that which exists in the outlet 8 from which the water comes out which, through pipe 10, goes to column 3¯ of l 'heating system, with return of the water cooled by pipe 3'. The transmission surface formed by the coil 20 subtracts heat from the water which is at the highest temperature and, consequently, will send water at a higher temperature into the circuit of the conduits 21,21 ' than that which supplies the heating installation.
In contribution fig. 4 is also indicated a protection 22 arranged between the hearth 2 and the coil 20 and which is intended., To facilitate the circulation of the water, which / cooling in contact with the coil, descends towards the lower part of the boiler without mix with the hot water which comes from the heating surface of the boiler.
Instead of an atiic socket, as inserted in 8, there could naturally be several, as foreseen in
<Desc / Clms Page number 9>
fig. 3 for example, and instead of a single transmission surface like that represented by the coil 20 in FIG. 4, there could be two or more feeding different devices of use, or one or more transmission surfaces like the coil 20 could be associated with one or more circuits derived from the boiler for the heating of boilers as in the case. the boiler 4 of fig, l, or boilers 4 and 4 ', in the case of fi g. 3.
The bypass of water at different temperatures can be achieved by arranging the outlets, rather than at different levels, in boiler compartments where different heating conditions exist.
An example of this case is shown in fig. 5 where the sockets 7 and 8 of the boiler 1 are arranged on both sides of a partition 23 mounted in the upper part of the boiler. In this way, the water which comes from the lower part of the boiler remains divided by the partition into two heated masses of heating surface of different extent and with flow of different speed, so that the temperatures which correspond to]) levels 1 and 8 can be different from each other, regardless of their level in the boiler. The two sockets 7 and 8 can therefore be in any position in the boiler and possibly at equal levels, as shown.
Naturally, in the event that there are more than two outlets in the boiler, it will include two or more partitions instead of the single one, as in 23, and will thus be divided into as many compartments which each correspond to one taken.
For the rest, the conditions are the same which have been studied previously both from the point of view of operation and of the variants.:! possible.
In fig. 6 is shown, for example, the variant according to which in one of the separate compartments
<Desc / Clms Page number 10>
Res by the vertical aloison 23 is disposed a sector 22 and, above this, a coil 20 which constitutes a heat transmitting surface for an appliance of use.
In all these embodiments, conditions similar to those described with reference to FIG. 1 and which can be combined in different ways are realized.
Fig. 7 against a heating installation supplied by two independent boilers 1 and 1 ', the sockets 7 and 8 being, in this case, in different boilers from which the ducts 9 and 10 leave which end in the riser 3 of the heating installation, the return piping of which returns the water cooled in said heating installation to the two boilers at 5 and 5 '.
In the pipe 9 which leaves from the outlet 7 where the temperature can be higher, the valve 11 is interposed and between it and the outlet 7 is connected a pipe 12 which goes to the coil of the boiler 4, the water returning to the boilers via duct 12.
Assuming a determined combustion power or intensity in both boilers 1 and 1 'so that the temperature with the valve open is substantially equal therein, there will be water at the same temperature in conduits 9, 10 and 12. If, on the contrary, the valve 11 is completely closed, it will be possible to have in the conduit 12, it being understood that the furnace of the boiler is always duly supplied, a higher temperature first of all, while in this case we will have in the conduit 3 a lower temperature given e by the water from the boiler.
Through the intermediate opening of the valve 11, intermediate temperatures will be obtained in the outlet 7 and in the conduit 12 proportional to the supply conditions or to the intensity of the flame in the hearths of the two boilers.
<Desc / Clms Page number 11>
By then increasing the supply to two fires compared to the case in which the valve II is completely closed, it is possible to obtain, even with the valve 11 partially open, the same higher temperatures in the pipe 12 and a temperature determined in the riser 3 of the heating installation.
The two boilers considered in the example of fig.
7 can be of any type and also, in particular, boilers with cast iron or iron elements usually employed in heating installations and in which the elements are united in two groups coupled with the hearth between them.
This case is shown schematically in fig.8 in which the references designate the same 'parts as those which have been described with regard to fig. 7.
On the other hand, instead of two separate boilers, one could employ a single boiler, for example, with elements and divide the mass of water contained therein by separating one group of elements from another group.
In fig. 9 is shown as an example a boiler formed by the union of elements 24 each having, from the front, the shape shown in fig. 10 and which communicate with each other in the upper part and in the lower part by openings 25 and 26 .
It is sufficient to establish a separation in the upper communication, for example of a buffer'27, and, in any case, from the two chambers in which that of the boiler is divided, ducts 9 and 10 leave for the supply to column 3 of the heating installation and for heating the device 4 under the conditions already described.
The chamber of this boiler can of course be divided into more than two compartments and, in general / this way of constituting a multiple boiler offers the possibility of varying at will and according to: Lots requirements capacities
<Desc / Clms Page number 12>
relative to the compartments. For this purpose, the dividing buffer which exists in the upper communication will be constituted as shown in fig.ll, by a plug 28 which can move in the vacuum formed by the coaxial openings 25 of all the elements 24 of the boiler.
This stopper 28 is joined to a rod 29 which ends on the outside and allows it to be moved using any actuator, thus modifying the capacity of the two chambers.
Even in the case of the use of two boilers, it is naturally possible to replace the use circuit by heat transmission surfaces immersed in the volume of water of the boiler and represented for example by a coil 20, as seen in fig. 12 for the case of two boilers operating in parallel and, in fig. 13, for the case of two boilers connected in series with coil and branch circuit for a boiler 4.
The constitution and operation are similar to those described in the previous examples.
The valve 11, intended to allow the throttling or the closure of the passage of water in the circuit of the heating installation. Can be constituted by a common shutter which will be adjusted, according to the requirements of the heating installation, so that despite the, -3 temperature variatioons of the water which must be conducted in said heating installation, there is always the required temperatures, in the secondary circuits or in the devices of use. To facilitate the adjustment which must be carried out by operating this shutter, the latter is advantageously constructed as shown in fig. 14.
In this figure, 30 indicates the body in the form of a sleeve which must be engaged in the pipe 9, and 31 is the butterfly pivoted at 32 in this body and intended to constitute the closure member.
A butterfly valve 31 is integrally assembled a rod 33, the end of which forms a needle which moves in
<Desc / Clms Page number 13>
face of a graduated arc 34 on indicated the temperature degrees which correspond to the different positions of the valve 31. In this figure, the fully open position of the valve corresponds, for example, to the temperature of 80 C. of l The water in the riser of the heating installation, while at the fully closed valve corresponds the temperature of 40 C. naturally taking as a basis an appropriate supply of the home.
This is why, by bringing the index 33 by hand to a determined temperature, it will be possible to obtain, by establishing the desired temperature for the heating installation by supplying the fire, an approximately constant temperature in the branch circuit for water heating for domestic use.
Since the fuel supply to the fireplace or the intensity of the combustion should be regulated with a view to heating the rooms, by means of a thermostat placed on the riser of the heating installation, which thermostat, according to the temperature and the severity of the season, will be set in different positions so as to automatically maintain a determined temperature of the heating water, the throttle or closing valve can be coupled to this thermostat.
For this purpose, the rod 33 of a valve 11 interposed in a pipe 9, as shown in fig. 15, is coupled by means of a connecting rod 35 with the index of a thermostat 36 arranged at a suitable point and intended to operate on the supply or on the liveliness of the combustion in the fireplace, so as to obtain a determined temperature in the pipe which goes to the heating installation.
Consequently, at any temperature of the pipe of the heating installation corresponds a determined position of opening of the valve and it is thus possible to obtain automatically, for example in the circuit de-
<Desc / Clms Page number 14>
riveted for water intended for domestic use, a constant temperature regardless of a possibly lower temperature of the water in the riser of the heating installation, or possibly other characteristics of variations.
In fig 16 is shown the application of an automatic valve of a known type whose opening, which corresponds to the free passage in the pipe 9 which seen at the riser of the heating installation, is automatically regulated by a thermostatic element arranged in a portion 37 of the conduit 12 of the branch circuit.
In this way, if the supply to the household is sufficient, the temperature in the branch circuit is always maintained substantially at a determined degree despite a possibly lower degree in the riser of the heating installation.
In fig 17 is finally shown a special construction of the throttling and closing member. This effect, in the sleeve 30 is mounted a butterfly 31 ', pivoted at 32', and biased in an intermediate zone, by the end of a rod 38 itself biased by a spring 39 housed in a box 40 fixed on the sleeve 30.
, on the opposite part of the butterfly 31 'is supported by a rod 41 fixed on the extension of a thermal element 42 mounted in a tube 43 engaged in the sleeve 30. The thermal element 42 is fixed or supported at one of its ends on a threaded oouchon 44 screwed to the end of the tube 43 so as to be able to adjust the element according to the temperature at which the valve 31 'must open more or less.
The tube 43 is perforated in a zone on which protrudes another tube 45 closed at one end and fixed at its other end in the wall of the sleeve 30 which is provided, at this location, with a cavity 46 which opens. in the sleeve 30 on the side of the valve 31 which is opposite to that on which opens the tube 43 containing the element
<Desc / Clms Page number 15>
thermal 42. It follows that the interior of tube 43 communicates with the interior of sleeve 30 on both sides of valve 31 'so that even when the valve is closed, the thermal element is influenced by. the liquid downstream of the closure or throttle member.
Thus automatic operation of the valve is ensured even if the water leaving the outlet 7 has a lower temperature than that leaving the outlet 8, which can occur, for example, when the valve 6 is turned on. closed.
A screw 47, the point of which ends in front of the end edge of the valve 31 ', makes it possible to prevent the complete closing of this valve and to fix at will a determined minimum opening.
When the thermal element expands, as a result of a rise in temperature, the thrust exerted by the axis 41 causes, by this member, the opening of the valve in opposition to the thrust exerted by the antagonist spring on the rod 38. By moving the tube 45 in its threaded housing, the free section of the passage 46 is adjusted as desired.