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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une DEMMNDE DE BREVET D' INVENTION
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Monsieur Modesto REB:&:I.r1\ , Chaudière électrique pour installation de chauffage central.
La présente invention a pour objet une chaudière chauffée électriquement, destinée plus spécialement aux installations de chauffage central, aussi bien aux installations existantes qu'aux installations nouvelles, ces chaudières pouvant remplacer directement les chaudières existantes à combustible solide ou liquide.
Le but de l'invention est de créer une chaudière qui soit d'un encombrement très réduit et dans laquelle toute l'énergie thermique dégagée par la résistance électrique soit absorbée sans perte par l'eau du cirouit de chauffage.
Un autre but de l'invention est de créer une chaudière dans laquelle la masse d'eau soit très faible par rapport à celle à prévoir dans les chaudières ordinaires à combustible solide ou liquide, et dans laquelle cette faible masse d'eau soit fortement divisée afin de réaliser de très gtandes surfaces d'échanges thermiques entre les éléments électriques et la masse d'eau.
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Un autre but encore de l'invention est de créer une telle chaudière qui soit d'une construction extrêmement simple et peu coû- teuse et dans laquelle tous les éléments électriques de chauffe puissent tre remplaces aisément sans arrêt de la chaufferie et sans démontage de pièces internes.
Enfin, un autre but accessoire de l'invention est de rendre le fonctionnement de l'installation entièrement automatique en ce sens que le nombre d'éléments ou résistances de chauffage mis en circuit dépend d'un thermostat qui commande, pa,r exemple, un rhéostat auquel.sont raccordées les bornes des diverses résistances.
Une chaudière conforme à l'invention comporte essentiellement un corps par exemple tubulaire qui peut être fait d'un tube métallique' du commerce fermé à son fond inférieur; supérieurement, ce tube est fermé par un couvercle hermétique, à emboîtement ou à serrage par boulons. Dans ce couvercle sont vissés, soudés ou dudgeonnés des tubes par,exemple en cuivre, qui plongent dans le corps de chaudière et sont répartis aussi uniformément que possible sur la section diamétra- le de ce corps.
Chaque tube fait saillie légèrement au-dessus du cou- vercle et est fileté à sa partie saillante pour recevoir un capuchon isolant portant inférieurement.une tige sur laquelle est supportée une résistance électrique de chauff age. Quand le capuchon est mis en place sur son tube, la dite tige s'étend dans l'axe du tube corres- pondant, sur à peu près toute la hauteur de celui-ci. Extérieurement, le capuchon porte les deux bornes de raccordement de la résistance au circuit électrique. Le nombre de résistances et leur grandeur sont évidemment calculés suivant le nombre de calories/heure que doit fournir l'installation de chauffage aux périodes de rand froid.
Le corps de la chaudière est entouré d'une masse de matière isolante, par exemple d'asbeste, de laine de verre, de terre réfractaire, etc...
Le départ d'eau chaude se fait par la partie supérieure et la rentrée d'eau froide, par la partie inférieure, exactement comme dans les chaudières normales. Il est à remarquer qu'une chaudière conforme à l'invention, montée en remplacement d'une chaudière existante à com- bustible solide, occupe un volume plusieurs fois plus réduit que cel- le-ci et a l'avantage de ne dégager aucune chaleur par rayonnement, la paroi extérieure restant absolument froide.
D'autre part, toutes
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les calories dégagées par les résistances électriques étant absorbées par l'eau du. circuit de chauffage, la consommation d'énergie calori- fique est notoirement réduite de sorte que, malgré le prix relative- ment plus élevé de l'énergie électrique, une telle chaudière ne coûte pas plus pour son fonctionnement qu'une chaudière à charbon, avec cet avantage qu'on évite la main-d'oeuvre, les poussières, l'entretien de .la cheminée, l'encombrement, la nécessité de stocks de charbon, à quoi il faut encore ajouter que le prix de construction d'une telle chaudière est considérablement plus bas que celui d'une chaudière à combustible solide.
Un exemple non limitatif de réalisation d'une chaudière élec- trique conforme à l'invention est représenté au dessin annexé, dans lequel :
Figure 1 est une coupa verticale axiale ; et Figure 2, une vue en plan par le dessus.
1 désigne un tube métallique qui peut être de toute section quelconque, par exemple un tube du commerce, d'un diamètre de 30cms.
Ce tube est fermé inférieurement et supérieurement, il comporte un rebord périphérique 2, sur lequel se serre par boulons 3 un couvercle 4, par l'intermédiaire d'une garniture d'étanchéité 5. On conçoit que le couvercle 4 pourrait également se visser ou se souder sur le tube 1. Le couvercle 4 est traversé par une série de tubes 6, de préféren- ce en cuivre, qui sont distribués aussi uniformément que possible sur ce couvercle et s'étendent jusque près du fond du tube 1 lorsque le couvercle est en place. Ces tubes 6, fermés inférieurement, sont ou- verts leur partie supérieure où ils comportent un filet externe pour la réception d'un capuchon 7 en matière isolante. Chaque capu- chon porte inférieurement une tige 8 isolante, sur laquelle est en- roulée la résistance 9', dont les deux bornes 10-11 sont portées extérieurement par le capuchon 7.
Cette tige 8 s'étend dans l'axe du tube 6 sur environ toute la hauteur de celui-ci. Le corps 1 est en- touré d'une masse 12 isolante - par exemple, de laine de verre - en- fermée dans une tôle 13. 14 désigne le départ d'eau chaude vers le . radiatehr et 15, la rentrée d'eau froide. Chacun des tubes 6 consti- tue bouilleur dont toute la surface externe est en contact avec l'eau remplissant le corps m; il en résulte un chauffage très actif et très rapide de cette petite masse d'eau qui entre immédiatement en circu-
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lation dans. le circuit de chauff age.
Les bornes 10 - 11 de chaque tube 6 peuvent être reliées à un,interrupteur de manière à mettre en circuit à la main le nombre de tubes chauffants voulu ; dans l'exemple, douze tubes de chauffe sont prévus pour-une installation triphasée, chaque phase alimentant quatre tubes. On peut également prévoir, conformément à l'invention, unthermostat placé à un endroit quelconque de l'installation de chauffage et qui commande, directement ou par électro , un rhéostat qui met en circuit un certain nombre de plots, chacun des plots correspondant au circuit d'un des tubes 6.
On constate que l'intérêt d'une telle chaudière réside principalement dans le fait que le volume d'eau contenu dans la chaudière est très faible par rapport à la masse totale d'eau du circuit de chauffage et en ce que ce volume d'eau de la chaudière est divisé par les tubes 6, dont toute la surface externe est en contact avec l'eau; ce faible volume d'eau est par conséquent porté très rapidement à une haute température, de sorte que l'installation de chauffage sera parcourue par un circuit d'eau en circulation très rapide, ce qui est éminemment favorable à la technique du chauffage central.
L'installation de chauffage comporte évidemment un vase d'expansion et il doit 'être prévu un moyen pour amener de l'eau de remplissement dans l'installation, soit directement à la chaudière, soit au vase d'expansion, soit à la conduite de retour 15.
Il est évident que le corps 1 de la chaudière peut avoir toute autre section que celle représentée, et, au lieu d'être vertical, il peut tre horizontal, les tubes 6 étant alors placés également suivant des axes horizontaux.
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Le tube J', P9U1;.f.1..t jmvpie jwcfond iinfiérieur en forme de ca- lotte sphérique, la rentrée d'eau 15 se faisant par en-dessous dans le centre de ce fond. Ceci évite les coins d'eau froide dans le fond du corps 1. On peut également éviter ces coins par une paroi telle que représentée en pointillépar 16 à la figure 1.
D'autre part, on peut prévoir des chicanes parallèles à l'axe du tube, partant alternativement du fond du corps 1 et du couvercle 4,. ces chicanes ayant pour effet d'obliger l'eau à parcourir dans la chaudière une trajectoire en zig-zag en passant d'une
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résistance à l'autre. Les résistances peuvent être montées de manière que le courant arrive d'abord à l'extrémité inférieure dans le cas'de la figure 1, pour avoir la partie la plus chaude de la résistance à l'endroit de la partie la plus froide de la masse d'eau. On peut également prévoir le couvercle 4 à la partie inférieure du corps 1, celui-ci étant fermé supérieurement de manière que les résistances soient engagées par en-dessous dans le tube 6.
On peut également combiner les deux cas, c'est-à-dire prévoir un,-couvercle à chaque fond du corps 1, chaque couvercle porta,nt des tubes 6 avec résistance interne.
D'autre part, les tubes 6, au lieu d'être vissés directement dans le couvercle, pourraient être vissés ou passés dans :des manchons vissés dans des trous du couvercle 4.
On pourrait également utiliser des résistances plates, se glissant en forme de tiroir dans des tubes 6 de secti.on plate (rectangulaire aplatie). Toute autre forme de résistance est d'ailleurs également admissible.
On conçoit que le sortie d'eau chaude 14 doit se faire de préférence par le centre du couvercle 4, la position,adoptée au dessin ayant étéchoisie uni quement pour ne pas embrouiller le dessin.
De préférence, un couvercle éventuellement scellé recouvrira l'ensemble des capuchons 7 et des bornes, afin que l'usager ne puisse avoir accès à celles-ci et, en même temps, pour les protéger vis-à- vis des poussières et autres saletés.
REVENDICATIONS.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of an INVENTION PATENT APPLICATION
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Monsieur Modesto REB: &: I.r1 \, Electric boiler for central heating installation.
The subject of the present invention is an electrically heated boiler, intended more especially for central heating installations, both for existing installations and for new installations, these boilers being able to directly replace existing solid or liquid fuel boilers.
The aim of the invention is to create a boiler which is very compact and in which all the thermal energy released by the electrical resistance is absorbed without loss by the water in the heating circuit.
Another object of the invention is to create a boiler in which the mass of water is very low compared to that to be provided in ordinary boilers using solid or liquid fuel, and in which this small mass of water is strongly divided. in order to achieve very large heat exchange surfaces between the electrical elements and the body of water.
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Yet another object of the invention is to create such a boiler which is of an extremely simple and inexpensive construction and in which all the electric heating elements can be easily replaced without stopping the boiler room and without dismantling parts. internal.
Finally, another accessory object of the invention is to make the operation of the installation fully automatic in the sense that the number of heating elements or resistors switched on depends on a thermostat which controls, for example, a rheostat to which the terminals of the various resistors are connected.
A boiler according to the invention essentially comprises a body, for example tubular which can be made of a commercial metal tube closed at its lower bottom; above, this tube is closed by a hermetic cover, fitting or tightening by bolts. In this cover are screwed, welded or expanded tubes, for example copper, which plunge into the boiler body and are distributed as uniformly as possible over the diametrical section of this body.
Each tube protrudes slightly above the cover and is threaded at its protrusion to receive an insulating cap below carrying a rod on which is supported an electric heating resistor. When the cap is placed on its tube, said rod extends along the axis of the corresponding tube, over almost the entire height of the latter. Externally, the cap carries the two terminals for connecting the resistance to the electrical circuit. The number of resistors and their size are obviously calculated according to the number of calories / hour that the heating installation must provide during periods of cold weather.
The body of the boiler is surrounded by a mass of insulating material, for example asbestos, glass wool, refractory earth, etc.
The hot water outlet is via the upper part and the cold water inlet via the lower part, exactly as in normal boilers. It should be noted that a boiler in accordance with the invention, mounted to replace an existing solid fuel boiler, occupies a volume several times smaller than that and has the advantage of not releasing any radiant heat, the outer wall remaining absolutely cold.
On the other hand, all
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the calories released by the electrical resistances being absorbed by the water. heating circuit, the consumption of heat energy is noticeably reduced so that, despite the relatively higher price of electric energy, such a boiler does not cost more to operate than a coal-fired boiler, with the advantage of avoiding labor, dust, maintenance of the chimney, congestion, the need for coal stocks, to which we must also add that the cost of building a such boiler is considerably lower than that of a solid fuel boiler.
A non-limiting example of an electric boiler according to the invention is shown in the appended drawing, in which:
Figure 1 is an axial vertical section; and Figure 2, a top plan view.
1 denotes a metal tube which can be of any section, for example a commercial tube, with a diameter of 30 cms.
This tube is closed below and above, it comprises a peripheral rim 2, on which a cover 4 is clamped by bolts 3, via a seal 5. It is understood that the cover 4 could also be screwed on or off. to be welded on the tube 1. The cover 4 is crossed by a series of tubes 6, preferably of copper, which are distributed as uniformly as possible on this cover and extend to near the bottom of the tube 1 when the cover is in place. These tubes 6, closed below, are open in their upper part where they include an external thread for receiving a cap 7 made of insulating material. Each cap carries an insulating rod 8 below, on which the resistor 9 'is wound, the two terminals 10-11 of which are carried on the outside by the cap 7.
This rod 8 extends in the axis of the tube 6 over approximately the entire height of the latter. The body 1 is surrounded by an insulating mass 12 - for example, of glass wool - enclosed in a sheet 13. 14 designates the departure of hot water towards the. radiatehr and 15, the entry of cold water. Each of the tubes 6 constitutes a boiler, the entire external surface of which is in contact with the water filling the body m; this results in a very active and very rapid heating of this small mass of water which immediately enters into circulation.
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lation in. the heating circuit.
The terminals 10 - 11 of each tube 6 can be connected to a switch so as to manually switch on the desired number of heating tubes; in the example, twelve heating tubes are provided for a three-phase installation, each phase supplying four tubes. In accordance with the invention, provision can also be made for a thermostat placed at any location in the heating installation and which controls, directly or by electro, a rheostat which switches on a certain number of pads, each of the pads corresponding to the circuit. one of the tubes 6.
It can be seen that the advantage of such a boiler lies mainly in the fact that the volume of water contained in the boiler is very small compared to the total mass of water in the heating circuit and in that this volume of boiler water is divided by 6 tubes, the entire outer surface of which is in contact with water; this small volume of water is consequently brought very quickly to a high temperature, so that the heating installation will be traversed by a very rapid circulating water circuit, which is eminently favorable to the technique of central heating.
The heating installation obviously includes an expansion tank and a means must be provided for bringing the filling water into the installation, either directly to the boiler, or to the expansion tank, or to the pipe. back 15.
It is obvious that the body 1 of the boiler can have any other section than that shown, and, instead of being vertical, it can be horizontal, the tubes 6 then also being placed along horizontal axes.
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The tube J ', P9U1; .f.1..t jmvpie jwc has the lower bottom in the form of a spherical tub, the water entering 15 from below in the center of this bottom. This prevents cold water wedges in the bottom of the body 1. These wedges can also be avoided by a wall as shown in dotted lines by 16 in FIG. 1.
On the other hand, it is possible to provide baffles parallel to the axis of the tube, starting alternately from the bottom of the body 1 and from the cover 4 ,. these baffles having the effect of forcing the water to travel in the boiler a zig-zag path while passing from a
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resistance to each other. The resistors can be mounted so that the current first arrives at the lower end in the case of figure 1, to have the hottest part of the resistor at the location of the coldest part of the body of water. The cover 4 can also be provided at the lower part of the body 1, the latter being closed from above so that the resistors are engaged from below in the tube 6.
It is also possible to combine the two cases, that is to say to provide a cover at each bottom of the body 1, each cover carrying tubes 6 with internal resistance.
On the other hand, the tubes 6, instead of being screwed directly into the cover, could be screwed or passed through: sleeves screwed into holes in the cover 4.
We could also use flat resistors, sliding in the form of a drawer in tubes 6 of flat secti.on (flattened rectangular). Any other form of resistance is also admissible.
It will be understood that the hot water outlet 14 should preferably take place through the center of the cover 4, the position adopted in the drawing having been chosen only so as not to confuse the drawing.
Preferably, a possibly sealed cover will cover all the caps 7 and the terminals, so that the user cannot have access to them and, at the same time, to protect them against dust and other dirt. .
CLAIMS.
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