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PERFECTIONNEMENTS AUX CHAUFFE-EAU.
La présente invention est relative à des chauffe-eau du type utilisé dans des cantines restaurants et analogues pour la fourniture périodL- que de quantités relativement petites d'eau bouillante, par exemple, pour l'infusion de thé et autres boissonso
Les chauffe-eau courants du type en question comportent un brûleur à gaz, dont les produits de combustion cèdent leur chaleur à l'eau en passant par un serpentin immergé dans 1-'eau., Le rendement thermique de ces chauffe-eau n'est pas très élevé et n'atteinte par exemple., que 40 à 50%.
Par ailleurs, si les chauffe-eau sont utilisés régulièrement, ils doivent être inspectés à des intervalles fréquents.,, dans le but d'enlever les dépôts de calcaire ou de tartre,
La présente invention a pour but d'augmenter le rendement de ces chauffe-eau et de réduire la vitesse à laquelle se fonne du calcaire ou du tartre dans ces chauffe-eauo
Le chauffe-eau suivant la présente invention comporte un réservoir à eau et des moyens pour maintenir, dans celui-ci le niveau d'eau dais des limites prédéterminées.
Dans le réservoir!) un tuyau s'étend vers le bas à partir d'une ouverture ménagée dans la partie inférieure du réservoir, puis vers le haut jusqu'à une hauteur supérieure à celle du niveau le plus élevé de l'eau et ensuite vers le bas jusqu'à un point de décharge situé dans le réservoir en-dessous du niveau le moins élevé de l'eau, tandis qu'un brûleur est disposé de manière à appliquer de la chaleur à un point du tuyau, où la chute de pression le long du tronçon s'étendant vers l'ouverture précitée ménagée dans le réservoir est sensiblement plus grande que la chute de pression le long du tronçon s'étendant dans l'autre direction en sorte que l'eau est mise en circulation vers le point de déchargée
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Dé préférence,, la partie du tuyau,
qui s'étend vers le bas à partir de l'ouverture ménagée dans la partie inférieure du réservoir vers le point d'application de chaleurest enroulée en spirale et présente une longueur sensiblement supérieure à celle de la partie s'étendant du dit point d'application au point de décharge.
On a constaté qu'un chauffe-eau présentant ces caractéristiques possède un rendement thermique supérieur à 50% et se souffre pas, dans la même mesurede l'inconvénient du dépôt de calcaire ou de tartre.
Dans la meilleure forfae d'exécution du chauffe-eau suivant l'invention, le serpentin présente un axe vertical et la chaleur est appliquée à sa spire inférieure. Les produits de combustion passent vers le haut sur les autres spires du serpentin, puis traversent une cheminée dirigée vers le haut dans le réservoiro Les produits de combustion sont ainsi à même de céder une grande partie de leur chaleur à l'eau, avant de s'échapper dans l'atmosphère,
Pour que l'invention'puis se être clairement comprise, on décrira à présent, à titre d'exemple, un chauffe-eau suivant l'invention, en se référant aux dessins ci-annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue latérale du chauffe-eau, dont certaines parties sont montrées en coupe et - les figures 2 et 3 sont des vues similaires de détails.
Le chauffe-eau comporte un réservoir à eau cylindrique 10, monté sur un certain nombre de supports verticaux 12. Un tuyau de cheminée 14 s'étend vers le haut dans le réservoir 100
Le niveau d'eau dans le réservoir est maintenu dans des limites prédéterminées; le niveau le plus élevé de l'eau est indiqué par la ligne A-A et le niveau le moins élevé de l'eau est indiqué par la ligne B-Bo L'eau est amenée au réservoir par un tuyau 16 aboutissant à une soupape 18 commandée par un robinet à bille (non représenté) qui ferme la soupape 18, lorsque le niveau de l'eau atteint la ligne A-A.
La vitesse d'alimentation de l'eau est commandée par une soupape 20 actionnée par un diaphragme monté dans le bottier 22,qui est soumis à la pression prévalant dans le réservoir par l'intermédiaire du tuyau 24. L'eau peut âtre déchargée du réservoir par le tuyau de décharge 26, dont l'extrémité inférieure détermine le niveau le moins élevé de l'eau B-B.
Un tuyau 30 enroulé en serpentin s'étend vers le bas à partir d'une ouverture 28 ménagée dans le fond du réservoiro Le tuyau 30 s'étend. ensuite vers le haut dans le réservoircomme montré en 32, jusqu'à une hauteur située au-dessus de la ligne A-A, puis vers le bas comme montré en 34, jusqu'à un point de décharge 36 prévu dans le réservoir sous la ligne B-Bo La partie 34 du tuyau est constituée par un tube, fermé à son extrémité supérieure 38, sauf qu'il y présente un petit trou 40 (voir figure 2),
et entourant concentriquement la- partie dirigée vers le haut 32 du tuyauo Le tuyau 34 est maintenu écarté de la partie 32 du tuyau grâce à une paire de buselures avec visa comme montré à la figure 20
La partie enroulée en serpentin 30 du tuyau s'étend vers le bas et présente un axe verticale Un brûleur à gaz 42 est monté en-dessous du serpentin, de manière à appliquer de la chaleur à la spire inférieure du serpentino Le brûleur à gaz 42 est commandé de la. même manière que l'alimen- .
tation en eau du réservoir 10, c'est-à-dire à l'aide d'une soupape 44 montée dans la conduite de gaz 46, qui est soumise à la pression régnant dans le réservoir, par l'intermédiaire d'un tuyau 480
L'extrémité du tuyau 30 connectée à l'ouverture 28 ménagée dans le réservoir est raccordée à un chapeau perforé 50 (voir figure 3) monté dans le réservoir. Les dimensions des perforations 52 et leur position au-
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dessus du fond du réservoir 10 sont telles que des morceaux de calcaire ou de tartre sont dans l'impossibilité de pénétrer dans le tuyau 300
Lorsque l'appareil est en service, l'eau se trouvant dans le serpentin est chauffée par le brûleur 42 et commence., dès lors,,
à circuler dans le tuyau 30 de l'ouverture 28 au point de décharge 360 Afin d'assurer la circulation de l'eau dans cette direction la chute de pression le long du tronçon de tuyau s'étendant du point d'application de la chaleur, c'est- à-dire de la spire inférieure du serpentin, vers l'ouverture 28 ménagée dans le réservoir doit être sensiblement plus grande que la chute de pres- sion le long du tronçon de tuyau s'étendant vers le point de décharge 36.
Ce résultat s'obtient en conférant à la partie du tuyau s'étendant de l'ou- verture 28 à la spire inférieure du serpentin une longueur sensiblement su- périeure à celle de la partie du tuyau s'étendant de la spire inférieure au point de décharge 360
L'eau chauffée est déchargée dans le réservoir 36, le débit dé- pendant de la quantité de chaleur fournie.
Tant qu'il n'y a pas d'évacua- tion d'eau par le tuyau de décharge 26, la température dans le réservoir augmente progressivemento Lorsque le point d'ébullition est atteint, la pression dans le réservoir augmente et lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte, soit 41 livres anglaises par pouce carré, la soupape . gaz 44 est actionnée et l'amenée de gaz au brûleur 42 est automatiquement réduite et la circulation de l'eau dans le tuyau 30 est ralentie.
Si de l'eau est à présent déchargée par le tuyau 26, le niveau de l'eau dans le réservoir commence à diminuer et la soupape 18 est actionnée, de manière à permettre à de l'eau d'appoint d'entrer dans le réservoir.
La pression dans le réservoir tombe également et ceci amène la soupape 44 à fonctionner, de façon à accroître la fourniture de gaz au brûleur 42. La circulation d'eau dans le serpentin est, en conséquence, accélérée une fois encore,
Le trou 40 ménagé dans la partie supérieure du tube 34 sert à laisser s'échapper de la vapeur non condensée, qui pourrait causer une turbulence indésirable.
Après chauffage du serpentin, les produits de combustion passent par le tube de cheminée 14 et cèdent de la chaleur à l'eau dans le cylindreo Une chicane 54 est prévue à l'extrémité inférieure du tube 14, de manière à empêcher les produits de combustion de s'échapper trop rapidement à l'atmosphèreo
On verra.
dès lors.,, que l'échange de chaleur entre les produits de combustion et l'eau se trouvant dans le serpentin et dans le réservoir est plus efficace que dans le type courant de chauffe-eau en usage général aujourd'huio On a constatés en pratique,.\) que le rendement thermique d'un chauffe-eau suivant l'invention est généralement compris entre 34 et 60%, selon les dimensions du chauffe-eauo
Au surplus, la circulation de l'eau dans le serpentin maintient l'eau en mouvement et on a constaté en conséquence., que la quantité de calcaire ou de tartre déposé dans le chauffe-eau.,, au cours d'une période donnée, est considérablement réduiteo Par ailleurs, une proportion élevée du calcaire ou du tartre produit est déposée sous forme de minces écailles.
qui n'adhèrent pas aux surfaces du chauffe-eauo Ceci permet un nettoyage plus aisé du chauffe-eau.
Une certaine quantité de calcaire ou de tartre tend cependant à se former sur la partie du tuyau 32 se trouvant au-dessus de la ligne A-A.
Pour cette raison, il est souhaitable d'écarter l'extrémité supérieure du tuyau 32 de l'extrémité 38 du tube 34, d'une distance correspondant au moins à deux fois le diamètre (ou mesure équivalente de la section) du tuyau 32. On a également constaté que des conditions d'écoulement plus uniformes
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sont obtenues si la section minimum efficace du tube 34 (c'est-à-dire sa section diminuée de celle du tuyau 32) est supérieure à la section minimum du tuyau 32. Le rapport entre les deux sections est, de préférence, au moins de 2:1.
La partie enroulée en spirale du tuyau 30 est, de préférence, agencée de manière à être détachable du réservoiro Ceci facilite le nettoyage ou le remplacement du serpentin.
De très bons résultats ont été obtenus avec un chauffe-eau présentant les caractéristiques suivantes :
Le réservoir à eau avait une capacité d'environ 5 galons et avait une hauteur d'environ 16 pouces. Les niveaux maximum et minimum de l'eau dans le réservoir étaient d'environ 12 pouces et 4 pouces à partir de la base du réservoir.
Le tuyau 30,32 était un tuyau en cuivre de 5/8e de pouce 16 S.W.G. et le serpentin comportait 5 1/2 spireso L'extrémité supérieure du tuyau 32 s'étendait sur 1 1/4 pouces à partir de l'extrémité 38 du tube 34, dont le diamètre intérieur était de 1 1/2 pouces.
Ces dimensions ne sont évidemment données qu'à titre d'illustra- tiono
Dans ce chauffe-eau particulier, il s'est avéré possible d'obtenir de l'eau bouillante de façon continue à un débit d'environ 2 pintes par minute, ce qui constitue un débit amplement,.suffisant pour les cauf- fe-eau normaux utilisés dans les restaurants et analogues. Le chauffe-eau peut évidemment être agencé, de manière à présenter une capacité plus élevée.
L'invention n'est pas limitée à l'emploi d'un seul serpentin 30. Si on le désire deux ou plus de deux tuyaux 30,32 peuvent être employés, les serpentins étant de préférence.,, disposés concentriquement l'un par rapport à l'autre.
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WATER HEATER IMPROVEMENTS.
The present invention relates to water heaters of the type used in restaurant canteens and the like for the periodic supply of relatively small amounts of boiling water, for example, for brewing tea and other beverages.
Common water heaters of the type in question have a gas burner, the combustion products of which give up their heat to the water through a coil submerged in the water. The thermal efficiency of these water heaters does not is not very high and only reaches 40 to 50%, for example.
In addition, if water heaters are used regularly, they should be inspected at frequent intervals. ,, in order to remove lime or scale deposits,
The object of the present invention is to increase the efficiency of these water heaters and to reduce the rate at which limestone or scale forms in these water heaters.
The water heater according to the present invention comprises a water tank and means for maintaining the water level therein within predetermined limits.
Into the tank!) A pipe runs downwards from an opening in the lower part of the tank, then upwards to a height greater than that of the highest water level and then down to a point of discharge in the tank below the lowest water level, while a burner is arranged to apply heat to a point in the pipe, where the drop pressure along the section extending to the aforementioned opening in the reservoir is substantially greater than the pressure drop along the section extending in the other direction so that water is circulated to the unloaded point
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Preferably, the part of the pipe,
which extends downwards from the opening in the lower part of the reservoir towards the point of application of heat is spirally wound and has a length substantially greater than that of the part extending from said point of heat. application at the point of discharge.
It has been found that a water heater having these characteristics has a thermal efficiency greater than 50% and does not suffer, to the same extent, from the disadvantage of lime or scale deposits.
In the best execution package of the water heater according to the invention, the coil has a vertical axis and the heat is applied to its lower turn. The combustion products pass upwards over the other turns of the coil, then pass through a chimney directed upwards into the tank. The combustion products are thus able to give up a large part of their heat to the water, before s 'escape into the atmosphere,
In order for the invention to be clearly understood, a water heater according to the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a side view of the water heater, parts of which are shown in section and - Figures 2 and 3 are similar detail views.
The water heater comprises a cylindrical water tank 10, mounted on a number of vertical supports 12. A chimney pipe 14 extends upwardly into the tank 100.
The water level in the reservoir is maintained within predetermined limits; the highest level of water is indicated by line AA and the lowest level of water is indicated by line B-Bo Water is brought to the tank through a pipe 16 leading to a controlled valve 18 by a ball valve (not shown) which closes the valve 18, when the water level reaches the line AA.
The speed of water supply is controlled by a valve 20 actuated by a diaphragm mounted in the casing 22, which is subjected to the pressure prevailing in the tank through the pipe 24. The water can be discharged from the chamber. tank through the discharge pipe 26, the lower end of which determines the lower level of water BB.
A coil-wound hose 30 extends downward from an opening 28 in the bottom of the tank. The hose 30 extends. then up into the tank as shown at 32, to a height above line AA, then down as shown at 34, to a discharge point 36 provided in the tank below line B -Bo Part 34 of the pipe consists of a tube, closed at its upper end 38, except that there is a small hole 40 (see figure 2),
and concentrically surrounding the upwardly directed part 32 of the pipe o The pipe 34 is kept spaced from the part 32 of the pipe by means of a pair of nozzles with visa as shown in figure 20
The coiled coil part 30 of the pipe extends downward and has a vertical axis A gas burner 42 is mounted below the coil, so as to apply heat to the lower coil of the serpentino The gas burner 42 is ordered from. same way as the food.
water supply of the tank 10, that is to say by means of a valve 44 mounted in the gas line 46, which is subjected to the pressure prevailing in the tank, via a pipe 480
The end of the pipe 30 connected to the opening 28 made in the tank is connected to a perforated cap 50 (see Figure 3) mounted in the tank. The dimensions of the perforations 52 and their position at
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above the bottom of the tank 10 are such that pieces of limestone or scale are unable to enter the pipe 300
When the appliance is in service, the water in the coil is heated by the burner 42 and begins.
to flow through the pipe 30 from the opening 28 to the point of discharge 360 To ensure the flow of water in this direction the pressure drop along the section of pipe extending from the point of application of heat , that is, from the bottom turn of the coil, to the opening 28 in the reservoir must be substantially greater than the pressure drop along the pipe section extending to the point of discharge. 36.
This is achieved by giving the part of the pipe extending from opening 28 to the lower coil of the coil a length substantially greater than that of the part of the pipe extending from the lower coil at the point discharge 360
The heated water is discharged into tank 36, the flow rate depending on the amount of heat supplied.
As long as there is no evacuation of water through the discharge pipe 26, the temperature in the tank increases gradually o When the boiling point is reached, the pressure in the tank increases and when a predetermined pressure is reached, or 41 English pounds per square inch, the valve. gas 44 is actuated and the supply of gas to the burner 42 is automatically reduced and the circulation of water in the pipe 30 is slowed down.
If water is now discharged from the pipe 26, the water level in the tank begins to drop and the valve 18 is actuated, so as to allow makeup water to enter the tank. tank.
The pressure in the reservoir also drops and this causes the valve 44 to operate, thereby increasing the supply of gas to the burner 42. The circulation of water in the coil is, therefore, once again accelerated.
Hole 40 in the top of tube 34 serves to release uncondensed steam, which could cause unwanted turbulence.
After heating the coil, the combustion products pass through the chimney tube 14 and give up heat to the water in the cylinder A baffle 54 is provided at the lower end of the tube 14, so as to prevent the combustion products to escape too quickly to the atmosphere
We'll see.
therefore, the heat exchange between the combustion products and the water in the coil and in the tank is more efficient than in the common type of water heaters in general use today. in practice,. \) that the thermal efficiency of a water heater according to the invention is generally between 34 and 60%, depending on the dimensions of the water heater.
In addition, the circulation of water in the coil keeps the water in motion and it has consequently been observed that the quantity of lime or scale deposited in the water heater. ,, during a given period , is considerably reduced o In addition, a high proportion of the lime or scale produced is deposited in the form of thin scales.
that do not adhere to the surfaces of the water heater o This allows easier cleaning of the water heater.
However, a certain amount of lime or scale tends to form on the part of the pipe 32 lying above the line A-A.
For this reason, it is desirable to move the upper end of the pipe 32 away from the end 38 of the tube 34, by a distance corresponding to at least twice the diameter (or equivalent measure of the section) of the pipe 32. It was also found that more uniform flow conditions
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are obtained if the minimum effective section of the tube 34 (that is to say its section reduced by that of the pipe 32) is greater than the minimum section of the pipe 32. The ratio between the two sections is preferably at least of 2: 1.
The spirally wound portion of the hose 30 is preferably arranged to be detachable from the reservoir. This facilitates cleaning or replacement of the coil.
Very good results have been obtained with a water heater having the following characteristics:
The water tank had a capacity of about 5 gallons and was about 16 inches high. The maximum and minimum water levels in the tank were approximately 12 inches and 4 inches from the base of the tank.
Pipe 30.32 was 5 / 8th inch 16 S.W.G. and the coil had 5 1/2 turns. The upper end of pipe 32 extended 1 1/4 inches from end 38 of tube 34, which had an inside diameter of 1 1/2 inches.
These dimensions are obviously only given as an illustra- tiono
In this particular water heater, it has been found possible to obtain continuous boiling water at a flow rate of about 2 pints per minute, which constitutes a flow amply sufficient for the boilers. normal water used in restaurants and the like. The water heater can obviously be arranged so as to have a higher capacity.
The invention is not limited to the use of a single coil 30. If desired two or more pipes 30, 32 may be employed, the coils preferably being. ,, arranged concentrically one by one. compared to each other.