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D ISFOS IFIF' z DE RE(A(E â POi7R : C HAÜFFEdEAU : A fiA .
La présente invention a pour objet un dispositif de réglage pour chauffe-eau à gaz qui a principalement pour but d'empêcher une sur- charge de l'appareil. Comme on le sait le gaz dont on dispose aux diffé- rents p oints où des chauffe-eau peuvent être installés est fourni par la canalisation avec des pressions différentes et un pouvoir calorifique va- riable, abstraction faite de ce qu'il y a lieu, en outre, de tenir compte des variations de pression et de pouvoir calorifique du gaz en un point donné.
Si l'on règle en usine l'arrivée du gaz à l'appareil de telle façon que, dans les conditions normales au point d'utilisation, l'appareil per- permette d'obtenir la température d'écoulement désirée, il peut se produire une surcharge nuisible de l'appareil lorsque la pression et le pouvoir ca- lorifique du gaz prennent une valeur supérieure. Si par contre, pour éli- miner ce risque de surcharge, on tient compte, lors du réglage en usine, de la plus forte valeur possible, selon l'expérience,9 pour le pouvoir ca- lorifique et pour la pression du gaz, on arrive à ce résultat que, dans les conditions normales au point d'utilisation, l'appareil ne donne qu'en- viron 70 à 80 % de sa charge et ne fournit par conséquent pas intégrale- ment sa puissance nominale.
On peut éviter cet inconvénient en soumettant le clapet à gaz réglé sur la charge inférieure (70 à 80 % de la charge nominale pour des conditions normales du gaz) à l'influence d'un thermo- stat disposé dans la tubulure de sortie de l'eau et ouvrant le clapet jus- qu'à ce que la température d'écoulement prescrite soit atteinte, même si le gaz a un faible pouvoir calorifique. De cette façon, lorsqu'on est en présence d'un faible pouvoir calorifiques, le réglage du clapet à gaz est corrigé par le thermostat et,9 par suite, on obtient la pleine 'puissance nominale en dépit du réglage en sous-charge.
Par cet artifice., on élimine bien la sous-charge de l'appa- reil en cas de faible pouvoir calorifique, notamment pendant la période qui suit l'allumage, mais on n'obtient pas de sécurité contre la sur- charge. Pour cela, il est nécessaire d'étrangler l'arrivée de gaz, lors- qu'une température de sortie prédéterminée est dépassée, sous l'effet d'un thermostat placé.à la sortie de l'eau.
Selon l'invention, on soumet
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l'arrivée de gaz à l'influence de deux thermostats disposés à la sortie de l'eau et dont l'un augmente le débit de gaz pendant la période qui suit l'al- lumage au cours de laquelle la température d'écoulement va en croissant, jusqu'à ce qu'une température d'écoulement prédéterminée soit atteinte, tan- dis que l'autre réduit au' contraire ce débit lorsque la température voulue est dépassée. On peut agencer le dispositif de telle façon que les deux thermostats, agissant en opposition, commandent le même clapet à gaz dont le corps de clapet est amené dynamiquement à porter contre deux butées qui sont déplacées par les thermostats indépendamment l'une de l'autre.
A l'aide d'un tel clapet à gaz commandé par deux thermostats agissant à l'encontre l'un de l'autre, on est maître de l'arrivée de gaz pour toutes les conditions et toutes les circonstances de fonctionnement de l'appareil. Il est possible de vaincre les difficultés qui se présentent dans la réalisation technique d'un tel dispositif de commande du clapet à gaz en utilisant comme thermostats des thermostats à pression de vapeur. Par cette expression on entend, comme on le sait, des thermostats qui ne sont que partiellement remplis d'un li- quide bouillant facilement.
On évite ainsi d'avoir à réaliser des traversées mécaniques étanches entre l'espace rempli d'eau de l'écoulement - dans le- quel a lieu la mesure de la température - et la chambre du clapet, remplie de gaz - dans laquelle a lieu le réglage - puisque la sonde thermométrique disposée dans la chambre à eau est uniquement reliée par un tube capillaire au corps élastique qui se trouve dans la chambre à gaz. En outre, on peut soumettre le corps élastique d'un tel thermostat à pression de vapeur à une charge préalable par des forces élastiques réglables et utiliser ainsi la totalité de la course autorisée du corps élastique pour le déplacement du clapet à l'intérieur du champ de température intéressant.
Pour améliorer la sécurité lors de la coopération des deux ther- mostats, il y a intérêt à retarder quelque peu., au moyen d'une couche calo- rifuge la transmission de chaleur au thermostat qui provoque l'ouverture afin d'être assuré que le thermostat qui tend à fermer a pris la tempéra- ture régnant à chaque instant considéré avant le thermostat qui tend à ou- vrir.
On n'obtient toutefois une sécurité totale contre la surcharge de l'appareil que lorsque, du côté eau également, il existe des conditions constantes, ce qui ne peut pas être supposé généralement. La charge calori- fique d'un appareil dépend, comme on le sait, d'une part de la différence de température entre l'entrée et la sortie d'eau et d'autre part du débit d'eau qui traverse l'appareil. Si l'on dispose additionnellement dans l'arrivée d'eau un thermostat qui règle la position d'un clapet à eau déterminant le débit d'eau selon la température d'entrée de l'eau, le dispositif de régla- ge décrit plus haut devient un régulateur de charge calorifique convenant à toutes les conditions et toutes les circonstances de service.
Pour tout cela, il faut supposer que les réglages obtenus ther- mostatiquement aussi bien pour le clapet à gaz que pour le clapet à eau dé- terminent sans équivoque les débits de gaz et d'eau qui traversent l'appa- reil. Pour assurer qu'il en soit bien ainsi, on prévoit aussi bien du côté gaz que du côté eau des régulateurs différentiels de pression agissant au- tomatiquement, qui maintiennent constante une différence de pression pré- déterminée aux clapets commandés par voie thermostatique. L'utilisation d'un régulateur de pression différentiel au lieu d'un régulateur de pression usuel présente un grand avantage en particulier du côté gaz parce que le débit de gaz qui arrive au brûleur est indépendant de la température de ce dernier.
Le réglage des clapets commandés par thermostat dépend naturel- lement en premier lieu de la température de sortie désirée. Si cette tempé- rature doit être modifiée, il faut., pour obtenir à nouveau la même charge calorifique., modifier également de façon correspondante l'arrivée d'eau.
Dans ce but, on peut prévoir que la valeur de réglage de la température de sortie et la valeur de réglage du clapet à eau commandé par la température d'arrivée soient réglables en commun à l'aide d'une liaison mécanique, de telle sorte qu'on obtienne., pour chaque réglage, la même charge calorifique de l'appareil.
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La description qui va suivre,9 en regard du dessin annexe à ti- tre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique
L'unique figure représente en coupe verticale l'armature de réglage d'un chauffe-eau à gaz simplement représenté par l'échangeur de chaleur 4.
L'eau froide pénètre dans l'armature en A et passe à travers les orifices de réglage 38. Dans le courant d'eau flotte un disque 39 sou- mis à l'action d'un ressort 39a. Sur le disque 39 est monté un piston 40 qui commande les orifices de réglage 38. Le courant d'eau circule en par- tie à travers la fente annulaire comprise entre le disque 39 et la paroi 41 du boitier, puis par les'orifices 42, et en partie entre un clapet 2 et son siège 1 pour arriver à la tubulure B qui est raccordée à l'échangeur de chaleur 4. A l'arrivée d'eau est raccordé, comme d'habitude.\' un dispositif de sécurité en cas de manque d'eau qui consiste en une membrane 45 et un clapet 43 actionné par ladite membrane et soumis à l'action d'un ressort 44.
Dans le courant d'eau arrivant à l'appareil est disposé un thermostat à li- quide 3.dont la position détermine celle du clapet 2. Le disque 39 agit, d'une manière connue, en liaison avec le piston 40 qui commande les orifices de réglage 38, comme régulateur de pression différentielle maintenant au cla- pet 1-2 une différence de pression déterminée par le ressort 39ao Le débit d'eau qui pénètre en B dans l'échangeur de chaleur 4 dépend donc exclusive- ment de la'position du clapet 2, même lorsqu'il se produit des variations de pression dans la conduite d'arrivée., Cette position du clapet 2 est;
, de son côté,\! déterminée par la température de l'eau qui arrive à l'appareil, parce que, lorsque la température monte, le thermostat 3 ouvre davantage le clapet 2 et, lorsque la température baisse, il la ferme davantageo En choisissant convenablement la course du thermostat et en donnant une for- me appropriée au clapet 2, on peut obtenir que le débit d'eau qui pénètre dans l'appareil varie proportionnellement à la température.
Le gaz pénètre en E dans l'appareil et,, lorsque le dispositif de sécurité en cas de manque d'eau 43 est ouvertil arrive sous un disque flottant 46. Le courant de gaz se subdivise - d'une façon analogue à ce qui passe pour le courant d'eau, comme il a été décrit plus haut - et il arrive au brûleur 9 par des orifices de commande 50 en passant en partie par l'es- pace annulaire compris entre le disque 46 et la paroi 47 et en partie par un canal 48, un clapet à gaz 7 et un canal 49. Une collerette de commande 51 fixée au disque 46 règle le passage du gaz à travers les orifices 50 de telle manière qu'une différence de pression constante, déterminée par le poids du ,disque flottant 47, soit maintenue au clapet 70
Le corps de clapet 7 repose librement sur une tige de clapet 32 qui relie un plateau de ressort 31 à un.corps élastique 20.
Sur la tige 32 est prévue une butée 36 contre laquelle le corps de clapet 7 est appuyé par un ressort 34. Sur le plateau de ressort 31, qui peut se mouvoir entre deux bagues de butée 33 et 33a, repose un ressort de charge 30 dont on peut modifier la tension en agissant sur une tige filetée 54. Le corps élastique 20 est fixé à un support 25 solidaire de la paroi 26 de l'armature. Sur l'autre face du support 25 est disposé un autre corps élastique 22 chargé par un ressort réglable 27. Au cours élastique inférieur 22 est relié un étrier 28 susceptible de coulisser à travers le support 25 et formant avec une collerette 35 une autre butée pour le corps de clapet 7. L'étrier 28 n'est libre de se déplacer, lors d'une course d'extension du corps élasti- que 22, qu'entre deux bagues de butée 29 et 37.
Le corps élastique 20 est relié par une conduite capillaire 23 à une sonde thermométrique 19 qui n'est remplie que partiellement d'un liquide bouillant facilement. De la même façon., une conduite capillaire 24 relie le corps élastique 22 à une autre sonde thermométrique 21 identique, mais pourvue d'une couche calorifuge 21a. Les deux sondes 19-21 sont pla- cées en commun dans une chambre C qui est raccordée au côté eau chaude de l'échangeur calorifique 4 et qui porte la tubulure de sortie Do
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A l'aide d'un volant à main 12 muni d'une'échelle graduée en températures, on peut réglerpar l'intermédiaire d'un engrenage d'angle 53, la position de la tige 54 et, par suite, la tension du ressort 30.
En même temps il se produit toutefois, par l'intermédiaire d'un arbre 57, d'une transmission 56 et d'un excentrique 55, un déplacement par transla- tion du thermostat 3 et du clapet 2 qui y est fixé.
Le mode de fonctionnement du dispositif de réglage ainsi agen- cé est le suivant$
Un certain débit d'eau qui dépend de la température d'arrivée de l'eau, est chauffé dans l'échangeur de chaleur 4. Les sondes calorifi- ques 19-21 prennent à chaque instant la température de sortie 2, l'enve- loppe isolant 2la ayant pour effet que la sonde 19 prend cette température plus rapidement que la sonde 21. Lorsque les thermostats sont froids,, le clapet 7 laisse passer un débit de gaz qui correspond à une sous-charge pour un pouvoir calorifique normal. A partir d'une température de sortie déter- minée par le réglage du ressort 27, l'étrier 28 est abaissé par le corps élastique 22 et le clapet à gaz 7 est ouvert davantage.
Lorsque la tempé- rature de sortie désirée est dépassée, température qui dépend de la ten- sion du ressort 30, le corps élastique 20 se dilate et déplace le corps de clapet 7, à l'aide de la butée 36, dans le sens de fermeture, tandis que l'étrier, avec la butée 35, s'abaisse encore davantage jusqu'à venir porter contre la bague de butée 37, sans affecter le mouvement de réglage du corps de clapet
Si l'on règle le volant 12 sur une température de sortie plus élevée, le ressort 30 étant alors plus fortement comprimé, le thermostat 3 et le clapet à eau 2 sont soulevés en même temps de telle sorte que le dé- bit d'eau qui traverse l'appareil est diminué en correspondance avec l'élé- vation de la température de sortie.
La charge calorifique de l'appareil reste donc constantepour toutes les températures de sortie sur lesquelles l'appareil peut être réglé.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on pour- ra apporter des modifications à la forme d'exécution qui vient d'être dé- crite.
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D ISFOS IFIF 'z DE RE (A (E â POi7R: C HAÜFFEdEAU: A fiA.
The object of the present invention is a regulating device for a gas water heater, the main object of which is to prevent overloading of the apparatus. As we know, the gas available at the different points where water heaters can be installed is supplied by the pipeline with different pressures and a variable calorific value, regardless of what is required. , moreover, to take into account the variations in pressure and calorific value of the gas at a given point.
If the gas supply to the appliance is adjusted at the factory in such a way that, under normal conditions at the point of use, the appliance will allow the desired flow temperature to be obtained, it may be produce a harmful overload of the appliance when the pressure and the calorific value of the gas take a higher value. If, on the other hand, to eliminate this risk of overloading, the highest possible value, according to experience, 9 is taken into account during the factory setting, for the calorific value and for the gas pressure, we arrives at this result that, under normal conditions at the point of use, the apparatus gives only about 70 to 80% of its load and therefore does not deliver fully its rated power.
This drawback can be avoided by subjecting the gas valve set to the lower load (70 to 80% of the nominal load for normal gas conditions) to the influence of a thermostat placed in the outlet pipe of the gas. water and opening the valve until the prescribed flow temperature is reached, even if the gas has a low calorific value. In this way, when a low calorific value is present, the setting of the gas valve is corrected by the thermostat and, as a result, full rated power is obtained despite the underload setting.
This device effectively eliminates the underload of the apparatus in the event of low calorific value, especially during the period following ignition, but no safety against overload is obtained. For this, it is necessary to throttle the gas supply, when a predetermined outlet temperature is exceeded, under the effect of a thermostat placed at the water outlet.
According to the invention, one submits
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the arrival of gas under the influence of two thermostats arranged at the outlet of the water and one of which increases the gas flow during the period following ignition during which the flow temperature goes increasing, until a predetermined flow temperature is reached, while the other on the contrary reduces this flow when the desired temperature is exceeded. The device can be arranged in such a way that the two thermostats, acting in opposition, control the same gas valve whose valve body is dynamically brought to bear against two stops which are moved by the thermostats independently of one another. .
With the help of such a gas valve controlled by two thermostats acting against each other, we are in control of the gas supply for all the conditions and all the operating circumstances of the apparatus. It is possible to overcome the difficulties which arise in the technical realization of such a device for controlling the gas valve by using vapor pressure thermostats as thermostats. By this expression is meant, as is known, thermostats which are only partially filled with a readily boiling liquid.
This avoids having to make tight mechanical crossings between the space filled with water in the flow - in which the temperature is measured - and the valve chamber, filled with gas - in which a adjustment - since the temperature sensor in the water chamber is only connected by a capillary tube to the elastic body in the gas chamber. In addition, the elastic body of such a vapor pressure thermostat can be pre-loaded by adjustable elastic forces and thus the entire allowable stroke of the elastic body can be used for the displacement of the valve within the field. interesting temperature.
To improve safety during the cooperation of the two thermostats, it is advantageous to delay somewhat., By means of a heat-insulating layer the transmission of heat to the thermostat which causes opening in order to be sure that the thermostat which tends to close has taken the temperature prevailing at each moment considered before the thermostat which tends to open.
However, complete safety against overloading the device is only achieved when constant conditions exist on the water side as well, which cannot be generally assumed. The heat load of an appliance depends, as we know, on the one hand on the temperature difference between the water inlet and outlet and on the other hand on the flow of water passing through the appliance. . If a thermostat is additionally available in the water inlet which regulates the position of a water valve determining the water flow according to the water inlet temperature, the regulating device further described. high becomes a heat load regulator suitable for all operating conditions and circumstances.
For all this, it must be assumed that the settings obtained thermostatically for both the gas valve and the water valve unambiguously determine the gas and water flows which pass through the appliance. To ensure that this is the case, both the gas side and the water side are provided with automatic differential pressure regulators which maintain constant a predetermined pressure difference at the thermostatically controlled valves. The use of a differential pressure regulator instead of a conventional pressure regulator has a great advantage, in particular on the gas side because the gas flow which arrives at the burner is independent of the temperature of the latter.
The setting of the thermostatically controlled valves naturally depends primarily on the desired outlet temperature. If this temperature has to be changed, to obtain the same heat load again, the water supply must also be changed accordingly.
For this purpose, provision can be made for the setting value of the outlet temperature and the setting value of the water valve controlled by the inlet temperature to be jointly adjustable by means of a mechanical link, in such a way that the same heat load of the appliance is obtained for each setting.
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The following description, 9 with reference to the accompanying drawing by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be put into practice.
The only figure represents in vertical section the adjustment armature of a gas water heater simply represented by the heat exchanger 4.
The cold water enters the A-frame and passes through the adjustment orifices 38. In the stream of water floats a disc 39 subjected to the action of a spring 39a. On the disc 39 is mounted a piston 40 which controls the adjustment orifices 38. The current of water circulates in part through the annular slot between the disc 39 and the wall 41 of the housing, then through the orifices 42. , and partly between a valve 2 and its seat 1 to arrive at the pipe B which is connected to the heat exchanger 4. The water inlet is connected, as usual. \ 'a safety device in case of lack of water which consists of a membrane 45 and a valve 43 actuated by said membrane and subjected to the action of a spring 44.
In the current of water arriving at the apparatus is disposed a liquid thermostat 3, the position of which determines that of the valve 2. The disc 39 acts, in a known manner, in connection with the piston 40 which controls the valves. adjustment orifices 38, as a differential pressure regulator maintaining at valve 1-2 a pressure difference determined by spring 39ao The water flow which enters at B into the heat exchanger 4 therefore depends exclusively on the 'position of the valve 2, even when there are pressure variations in the inlet pipe., This position of the valve 2 is;
, for its part, \! determined by the temperature of the water arriving at the appliance, because, when the temperature rises, thermostat 3 opens valve 2 more and, when the temperature drops, it closes it further o By choosing the correct thermostat stroke and by giving a suitable shape to the valve 2, it is possible to obtain that the water flow which enters the apparatus varies in proportion to the temperature.
The gas enters the device at E and, when the water shortage safety device 43 is opened, it arrives under a floating disc 46. The gas stream is subdivided - in a similar way to what happens for the stream of water, as described above - and it arrives at the burner 9 through control orifices 50 passing partly through the annular space between the disc 46 and the wall 47 and partly by a channel 48, a gas valve 7 and a channel 49. A control collar 51 fixed to the disc 46 regulates the passage of gas through the orifices 50 so that a constant pressure difference, determined by the weight of the gas. , floating disc 47, either held on the valve 70
The valve body 7 rests freely on a valve rod 32 which connects a spring plate 31 to an elastic body 20.
On the rod 32 is provided a stop 36 against which the valve body 7 is supported by a spring 34. On the spring plate 31, which can move between two stop rings 33 and 33a, rests a load spring 30 of which the tension can be modified by acting on a threaded rod 54. The elastic body 20 is fixed to a support 25 integral with the wall 26 of the frame. On the other face of the support 25 is arranged another elastic body 22 loaded by an adjustable spring 27. To the lower elastic course 22 is connected a stirrup 28 capable of sliding through the support 25 and forming with a collar 35 another stop for the valve body 7. The caliper 28 is only free to move, during an extension stroke of the elastic body 22, between two stop rings 29 and 37.
The elastic body 20 is connected by a capillary pipe 23 to a thermometric probe 19 which is only partially filled with a readily boiling liquid. Likewise, a capillary pipe 24 connects the elastic body 22 to another identical thermometric probe 21, but provided with a heat-insulating layer 21a. The two probes 19-21 are placed in common in a chamber C which is connected to the hot water side of the heat exchanger 4 and which carries the outlet pipe Do
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Using a handwheel 12 provided with a scale graduated in temperatures, it is possible to adjust by means of an angle gear 53, the position of the rod 54 and, consequently, the tension of the spring 30.
At the same time, however, through a shaft 57, a transmission 56 and an eccentric 55, a translational movement of the thermostat 3 and of the valve 2 attached thereto occurs.
The operating mode of the adjustment device thus arranged is as follows $
A certain water flow, which depends on the water inlet temperature, is heated in the heat exchanger 4. The calorific probes 19-21 take the outlet temperature 2 at any time, and surround it. - Insulating loppe 2la having the effect that the probe 19 takes this temperature faster than the probe 21. When the thermostats are cold ,, the valve 7 lets through a gas flow which corresponds to an underload for a normal calorific value. From an outlet temperature determined by the adjustment of the spring 27, the yoke 28 is lowered by the elastic body 22 and the gas valve 7 is opened further.
When the desired outlet temperature is exceeded, a temperature which depends on the tension of the spring 30, the elastic body 20 expands and moves the valve body 7, using the stop 36, in the direction of closure, while the caliper, with the stop 35, is lowered still further until it comes to bear against the stop ring 37, without affecting the adjusting movement of the valve body
If the handwheel 12 is set to a higher outlet temperature, the spring 30 then being more strongly compressed, the thermostat 3 and the water valve 2 are raised at the same time so that the water flow which passes through the device is reduced in correspondence with the rise in the outlet temperature.
The heat load of the device therefore remains constant for all the outlet temperatures to which the device can be set.
It goes without saying that, without departing from the scope of the invention, it is possible to make modifications to the embodiment which has just been described.