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La présente invention se rapporte aux appareils pour le chauffage et le service d'eau chaude ou applica- tions analogues, dans lesquels le circuit primaire d'eau de chauffage et le circuit secondaire d'eau pour le service d'eau chaude sont respectivement chauffés par des surfaces soumises directement à la chaleur de la chambre de combus- tion ou du parcours des produits chauds de combustion, tandis qu'une surface d'échange calorifique est en outre disposée entre lesdits circuits.
La présente invention a pour objet des perfection- nements à des appareils de ce type, consistant en des agencements particuliers de construction et/ou en divers moyens de régulation.
Des formes d'exécution de la présente invention
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sont décrites, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés., dans lesquels : la figure 1 est une vue encoupe longitudinale d'un appareil en deux parties, en forme d'équerre; les figures 2, 3, 4 sont, à plus petite échelle, des vues d'appareils analogues à celui'de la figure 1; mais avec des détails modifiés; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil en deux parties, à corps horizontal; les figures 5a et 5b concernent respectivement deux variantes de cet appareil ;
la figure 6 est un schéma du circuit électrique qui peut être utilisé pour commander le brûleur; les figures 7 et 8 sont des vues partielles de ce circuit dans lesquelles un organe de réglage occupe des positions différentes; les figures 9, 10, 11 concernent des appareils de forte puissance; la figure 12 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil monobloc vertical, représenté pour fonctionnement sans pompe et au charbon; la. figure 13 concerne une variante de l'appareil de la figure 12; la figure 14 est une vue en. coupe longitudinale d'un appareil vertical combinant des dispositions de l'appa- reil de la figure 12 ou 13 et de l'appareil de la figure 5.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, un appareil destiné par exemple aux puissances de l'ordre de 50 000 calories/heure comporte une capacité annulaire lQ d'eau définie par deux parois cylindriques 11 d'axe horizon- tale Dans l'espace.formé par la paroi interne 11 pénètre un réservoir cylindrique vertical 12 dont la partie exté-
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rieure à la paroi 11 est calorifugée en 13, l'appareil ayant ainsi dans son ensemble la forme d'une équerre.
A l'avant d.u réservoir 12, l'espace intérieur à la double paroi 11 forme une chambre de combustion 14, un autel 16 et par exemple un brûleur à mazout B. Les produits de combustion issus de la chambre 14 lèchent, grâce à deux chicanes 17, toute la paroi du réservoir 12 intérieure à la double paroi 11, et sont admis en 18 vers un conduit de fumée. L'autel 16 assure une certaine protection de la par- tie la plus exposée de la paroi du réservoir 12, .contre le rayonnement direct des flammes.
Le circuit d'eau de chauffage qui alimente les radia- teurs de l'installation comporte un conduit de départ 19 raccordé en @@ sur un boîtier disposé à la partie haute de la capacité 10., un conduit de retour 21 raccordé en 22 à la partie basse de la capacité 10.
Une contre-paroi 23 chemise la paroi du réservoir 12 sur une partie de la hauteur de celle-ci et définit une capacité annulaire 24. L'extrémité supérieure de la capacité 24 est raccordée par un conduit 25 au conduit de départ 19 tandis que l'extrémité inférieure de la capacité 24 est raccordée par un conduit extérieur 26 au conduit de retour 21. Le conduit 26 peut, en variante, s'étendre à l'inté- rieur de l'appareil et aboutir en bas de la capacité 10.
L'espace intérieur proprement dit 27 du réservoir 12, qui est ainsi entouré en partie par la capacité 24 est rem- pli par l'eau du service d'eau chaude, avec l'arrivée d'eau. froide en 28 et le départ d'eau chaude en 29.
Un tampon 30 de visite d'entretien est prévu en partie basse du réservoir à l'opposé de la chambre 14 et permet, si, besoin est, de détartrer facilement tout ou partie du réser- voir.
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En fonctionnement, les produits chauds de combustion chauffent directement d'abord l'eau primaire de la capacité 10, puis l'eau secondaire du réservoir 27. En outre, il se produit un échange calorifique entre les eaux primaire et secondaire à travers la paroi 23 de la capacité 24.
Grâce à l'agencement selon l'invention, l'élévation de la température en 27 est tout d'abord accélérée, si nécessai-. re, du fait du double apport calorifique par la surface 23 et par la paroi 12. Par cette dernière, on peut également obtenir en 27 de l'eau à une température égale ou légèrement supérieure à celle du chauffage, particularité intéressante en périodes de froids modérés.
Par ailleurs, si les besoins d'eau chaude sont nuls ou négligeables alors que le brûleur marche activement pour le chauffage, dès que la température de 1 eau du réservoir 27 dépasse de 5 à 10 , par exemple, celle de l'eau de chauffage, à travers la paroi 23 s'organi- se une transmission calorifique inversée qui limite l'éléva- tion de température dans le réservoir 27 et qui transfère les calories en excédent dans ce dernier au chauffage.
On notera également que l'eau la plus chaude s'accumu- lant à la partie supérieure du réservoir 27 est protégée contre le refroidissement d'abord par le calorifugeage 13, ensuite par son éloignement de l'espace 14 ou.:circule l'air froid lorsque le brûleur est arrêté, enfin par un dépasse- ment mesuré du réservoir au-dessus de la paroi 23.
L'appareil a une longueur réduite par sa forme en équerre et permet néanmoins une utilisation favorable des brûleurs à flamme horizontale. Tous autres modes de chauffe peuvent également être envisagés avec combustibles solides, pulvérisés, liquides, gazeux, ou autres.
Dans la variante de la figure 2, la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence à
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la figure 1, excepté que la capacité 24 est remplacée par un serpention 31.
La circulation naturelle étant difficile dans ce serpentin, elle sera accentuée par une pompe P prévue ici sur le conduit de départ 19 pour accélérer le chauffage. Pour obtenir des conditions optima de fonctionnement, la pompe P et le brûleur B sont incorporés dans un schéma de raccorde- ment électrique de telle manière que ces deux organes s'ar- rêtent ou fonctionnent suivant que les besoins du chauffage et de l'eau chaude sont satisfaits ou non.
Pendant l'arrêt de la pompe et du brûleur, la circula- tion naturelle étant difficile dans le serpentin, on risque peu pratiquement une évasion des calories du réservoir vers les canalisations du chauffage.
Dans une autre variante (fig. 3), la disposition est toujours analogue à celle de la figure 1, mais les.conduits 25 et 26 sont ici piqués inversement sur la capacité 24 en partie basse et en partie haute respectivement pour empêcher d'une autre manière l'évasion des calories du réservoir par une circulation naturelle. Ici, la pompe a été prévue sur la canalisation principale de retour, disposition couram-. ment employée dans les installations existantes.
On se référera maintenant à la figure 4 où la disposi- tion est encore analogue à celle de la figure 1, avec en outre une pompe placée sur le conduit de départ 19. Au sur- plus, un clapet anti-retour 32 a été placé sur le conduit 25 de manière à permettre la circulation accélérée ou même naturelle dans le sens chauffage-réservoir, tout en évitant l'inversion et la perte de calories dont il a été question ci-dessus.
Dans la variante représent'ée à la figure 5, il s'agit toujours d'un appareil en deux parties avec la capacité pri..
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maire 10 à axe horizontal, mais le réservoir d'eau de ser- vice d'eau chaude est lui-même disposé horizontalement et concentriquement dans la partie arrière de l'enveloppe in- terne. Par rapport à cette dernière, la paroi du réser- voir est espacée de manière à former un intervalle annulaire faisant communiquer la chambre de,combustion que l'on recon- naît,à l'avant, à un conduit d'évacuation des fumées F.
Du côté de la chambre de combustion, le fond du réservoir et sa paroi latérale sur une portion sont doublés par une contre-paroi 62. Dans l'espace ainsi aménagé circule l'eau primaire du chauffage dont l'amenée et le départ s'ef- fectuent par une tubulure . supérieure et par une tubulure infé- rieure. Côté foyer, on obtient ainsi une surface de chauffe supplémentaire pour le circuit primaire. A l'intérieur du réservoir, on obtient une autre surface assurant la trans- mission des calories dans = sens ou dans l'autre. En outre, ce dispositif a l'avantage d'éviter l'entartrage qui pour- rait se produire dans certains cas dans la zone du réservoir la plus exposée, puisqu'on interpose à cet endroit l'eau du chauffage fonctionnant en circuit fermé.
Avec ce type d'appareil, on peut escompter une cer- taine circulation naturelle dans l'espace limité par la contre-paroi, mais une amélioration notable sera apportée par la pompe P indiquée sur la figure et éventuellement par un clapet 32 disposé et utilisé comme dans le cas de la figure 4.
En variante (fig. 5a) la disposition est analogue à celle de la figure 5 avec-une électro-pompe placée sur le départ du conduit de chauffage 19 et avec la dérivation indépendante 25 d'alimentation de la capacité 62 formant réchauffeur. A la figure 5a, une liaison directe 100 est' prévue par un raccord du genre nipple c'est-à-dire une bague
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filetée gauche et droite entre la sortie du réchauffeur 62 et la capacité annulaire 10.
Dans une autre variante (fig. 5b), la pompe est prévue sur le retour principal du chauffage. C'est le retour du réchauffeur 62 qui comporte une dérivation indépendante 101 tandis qu'une liaison directe 102 est ménagée entre l'en- trée supérieure du réchauffeur 62 et l'enveloppe annulaire 10. Dans l'exemple représenté à la figure 5b, le réchauf- feur 62 comporte en outre une petite capacité annulaire 103 disposée concentriquement à l'intérieur du réservoir 27 et destinée à augmenter la surface d'échange. Le fond du réservoir 27 peut être pourvu de tampons autoclaves ou d'un grand tampon central 104 facilitant les visites., les nettoya- ges, etc...
Le brûleur B et la pompe P (figs. 5 à 8) peuvent être associée à un circuit électrique de façon à marcher ou à s'arrêter suivant que le courant passe ou ne passe pas.
Pour cela en premier lieu un aquastat de sécurité ASC sensible à la température de l'eau en 10 ouvre ou ferme un interrupteur ASC suivant que cette température est supé- rieure ou inférieure à une valeur donnée, par exemple 90 .
Un autre aquastat de sécurité ASE, avec un interrupteur ASE, fonctionne de façon analogue, mais est sensible à la tempé- rature de l'eau à la partie supérieure de la capacité 27.
Un inverseur AIE est en outre sensible à la température de l'eau suivant 27, de façon à voir son doigt mobile 34 connecté au plot 35 lorsque cette température est inférieure à une valeur donnée, par exemple 60 C et connecté au plot 36 lorsque cette valeur est dépassée.
Dans l'exemple du schéma de la figure 6, on voit en 37 et 38 les bornes d'alimentation du circuit électrique. La borne 37 est reliée par un conducteur 39 au plot 35. La
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borne 38 est reliée par un conducteur 40 comportant la commande de la pompe P au plot 36. Un point 41 du conduc- teur 40 est relié à un conducteur 42 comportant en série les relais commandant le brûleur B et les aquastats ASC et ASE.
Le conducteur 42 est relié' en permanence au doigt 43 d'un commutateur C dont on voit les deux plots en 44 et 45.
Le plot 44 est connecté au doigt 34. Le plot 45 est connecté par un. conducteur 46 au plot 36. Un point 47 du conducteur 46 est relié au plot 35 par un conducteur 48 comportant un thermostat TL de local témoin.
Lorsque l'appareil doit alimenter les services de chauf- fages et d'eau chaude, le doigt 43 est placé dans la posi- tion de la figure 6, c'est-à-dire connecté au plot 44.
Lorsque le chauffage des locaux est insuffisant, avec TL fermé, le brûleur B et la pompe P fonctionnent, que la température de l'eau, en 27 soit inférieure ou supérieure à 60 C. Des conditions optima de fonctionnement sont ainsi obtenues, avec dans le second cas une rétrocession favora- ble de calories du. circuit d'eau, chaude vers le circuit de chauffage.
Lorsque le chauffage des locaux est suffisant et que TL est ouvert la température de l'eau en 27 peut être infé- rieure à 60 C. Dans ce cas, le brûleur fonctionne, mais la 'pompe est arrêtée. Une tel arrêt supprime ou réduit toute surchauffe inutile des locaux car la circulation dans les radiateurs est nulle ou faible. Mais une circulation naturelle peut subsister en 10-24 et la température de l'eau du réservoir 27 continue à s'élever. Si la température de l'eau en 27 est supérieure à 60 , le brûleur B et la pompe sont arrêtés.
@
Si on place le commutateur C dans la position de la figure 7, où le doigt 43 est connecté au plot 45, l'action
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de l'inverseur est éliminée. Dans ce cas, la production d'eau chaude reste subordonnée au fonctionnement du brûleur pour le (: auffage. Cette disposition peut être prise pour la nuit, au moment où l'on pousse l'index de TL vers une température plus basse.
Si on place-le commutateur dans la position de la figu- re 8, notamment pour le service d'été, lorsque la vanne prin- cipale commandant' le chauffage est fermée, le doigt 43 est relié aux deux plots 44 et 45. Dans ce cas, suivant que la température de l'eau 27 est inférieure ou supérieure à 60 C, le brûleur et la pompe sont tous deux en marche pour assurer une production d'eau chaude accélérée.
On remarquera que si le circuit primaire de chauffage atteint ainsi unetrop haute température..le brûleur est stoppé par ASC, mais la pompe continue de fonctionner pour transfé- rer rapidement les calories du primaire au secondaire jusqu'au moment où. elle s'arrête du fait que l'eau du réservoir at- teint60 C.
On se réfèrera maintenant aux figures 9, 10 et Il qui concernent diverses variantes d'appareils destinés notamment aux fortes puissances par exemple supérieures à 100 000 calories.
On reconnaît dans chacune de ces trois figures, en 10 la capacité d'eau de chauffage directement soumise aux pro- duits chauds de combustion, tandis que.27 désigne le réser- voir d'eau chaude.
La capacité 10 est formée par une série de tubes en épingle à cheveux disposés entre un collecteur cintré Cl et un collecteur droit C2. Ce faisceau tubulaire est logé dans la paroi interne concave du réservoir 27, de manière à y déterminer une chambre de combustion et des passages de fumée.
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La surface d'échange entre les deux circuits de chauf- fage et d'eau chaude est constituée, à la figure 9, par des tubes 60 engagés dans le réservoir 10, entre deux collec- teurs cintrés C3 et C4, que des tubulures 60a, 60b relient aux canalisations de chauffage.
Dans la figure 10, la surface d'échange ainsi consti- tuée par des tubes et des collecteurs est remplacée par un serpentin 61 situé dans la partie arrière du réservoir 27. Dans la figure 11, un serpentin plus important est logé dans un dôme prévu au-dessus' de la capacité 27. Une autre disposition non représentée consiste à remplacer la surface d'échange de la figure 10 par une contre-paroi sou- dée à la partie supérieure de la capacité 10.
On se référera maintenant à la figure 12 où est représenté un appareil destiné notamment aux petites puis- sances, de l'ordre de 25-000-calories, fonctionnant ici sans pompe et au charbon, caractérisé par une construction monobloc.
Dans le mode de réalisation représenté, on distingue deux parois cylindriques concentriques d'axe vertical détermi- nant une capacité annulaire 10 correspondant au circuit primaire de chauffage central. L'espace formé dans la paroi interne à sa partie inférieure est utilisé comme chambre de combus- tion prévue ici pour fonctionnement au charbon. Une grille en fonte 70 est par une rehausse 71 qui s'appuie sur un fond de cendrier 72 en tôle garni ¯de réfractaire. Une porte à charnières 73 permet de sortir les cendres et les mâchefers que l'on trouvera au-dessous et au-dessus de la grille.
Cette porte est munie d'une ouverture cylindrique fermée par un opercule pivotant sur un axe latéral horizontal, de manière à admettre progressivement l'air indispensable à la combustion. A l'autre extrémité, cet opercule est
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normalement soulevé par la chaînette d'un régulateur de tem- pérature, d'un type classique du commerce, non représenté.
Enenlevant l'opercule, 1 t ouverture en question sert pour disposer la buse d'un brûleur autpmatique fonctionnant par exemple au mazout. Dans ce cas, la grille est ôtée et les parois de la chambre de combustion ainsi formée sont munies d'un revêtement réfractaire destiné à la protéger et à réchauffer la flamme. Trois pieds 75 supportent l'appareil à sa base.
A la partie supérieure de la chambre de combustion, on a disposé des surfaces de chauffe complémentaires pour le circuit primaire. Dans le cas particulier, il s'agit de. boîtiers ovales 76 en tube d'acier sans soudure, formés à la presse. Ces boîtiers transversaux sont soudés sur l'envelop- pe interne et débouchent de ce fait dans l'espace annulaire.
Entre le boîtier supérieur et la paroi interne est disposée une tôle 77 au-dessus de laquelle a été coulée une chicane réfractaire 78 pour défléchir les gaz vers l'avant et aug- menter leur effet sur les surfaces de chauffe avant leur évacuation par la buse de fumée 79 disposée à l'arrière.
La chambre de combustion comporte encore une porte 80 permettant d'introduire le combustible. L'axe d'oscillation étant à la partie supérieure en 81, cette porte joue le rôle de clapet anti-explosion lorsqu'on emploie un brûleur auto, matique.
L'espace supérieur formé dans la paroi interne cons- titue le réservoir 27 d'eau du service d'eau chaude. Il est séparé de la chambre de combustion par un fond 82 de forme spéciale offrant une surface de chauffe d'une certaine importance aux gaz de combustion. Ce fond est également conçu pour résister.à la pression de l'eau dans le réser- voir. Enfin, ses parois sont disposées pour permettre l'ap-
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plication d'une protection contre la corrosion et pour faciliter les nettoyages et les détartrages, si nécessaire.
La partie supérieure du réservoir est fermée par un fond embouti 83 pourvu d'un tampon de visite 84 utile pour les opérations énumérées ci-dessus.
Ce tampon comporte différents orifices filetés néces- saires pour sortie d'eau chaude 29, thermomètre, aquastat éventuellement, etc..
Sur le fond supérieur arrive également l'eau froide par la tubulure 28 prolongée dans le réservoir par un tube plongeur 86..la canalisation d'amenée sera utilement pourvue d'un groupe de sécurité analogue à ceux employés pour les installations des chauffe-eaux électriques. Ce groupe réunit robinet d'arrêt, clapet de retenue, soupape de sûreté, robinet de vidange de la canalisation. Pour contrôler le bon fonc- tionnement de la soupape, un manomètre peut être placé sur l'arrivée d'eau froide, en aval du groupe de sécurité.
La vidange du réservoir est rendue possible au moyen d'une canalisation indiquée en 87 qui traverse sa paroi latérale et qùi est agencée pour fonctionner par siphonnage.
Accolé au fond supérieur, est disposé un boîtier 90 en communication avec l'eau de l'espace annulaire 10 du cir- cuit primaire de chauffage central. Ce boîtier porte des bossages filetés nécessaires pour le départ 19 de l'eau vers les radiateurs, pour un thermomètre 91, pour un régulateur de tirage remplacé par un aquastat 92 lorsqu'on fonctionne avec un brûleur automatique.
Le retour de l'eau des radiateurs s'effectue par une canalisation 21 qui aboutit au bas de l'espace annulaire.
.L'appareil est pourvu d'un manteau calorifuge 93 en laine de verre doublé par une enveloppe de protection en tôle 94.
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Ainsi construit, il possède tous,les avantages princi- paux détailles dans la description de la figure 1 : accéléra- tion de la production d'eau chaude et température égale ou supérieure à celle du chauffage, limitation de l'élévation de température dans le réservoir par un transfert d'excédent calorifique au bénéfice du circuit primaire, conservation de l'eau chaude à la partie supérieure du réservoir et faible encombrement du fait de la position verticale.-
En variante ( fig. 13), la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence à la figure 12, mais la tubulure d'arrivée d'eau froide 86 et la tubulure de vidange 87 sont combinées en 105.
Le départ de chauf- fage 19 est disposé latéralement à 45 par rapport à la façade re@erant le portes 73 et80 et estraccordé directement à l'extrémite supérieure de la capacité 10. Le boitier, ici désigné par 106, qui porte le thermomètre 91 et l'aquastat 92 est placé sur la façade de l'appareil. La chicane 78 est très rapprochée du fond du réservoir 27 et son boîtier terminal 107 est voisin de la façade. Cet agencement permet une protection très efficace du fond du réservoir 27 contre le rayonnement de la flamme. Celle-ci peut être réalisée par un brûleur B à mazout ou autre combustible approprié.
En outre les gaz de combustion sont défléchis dans deux canaux semi-circulaires qui procurent une excellente trans- mission calorifique.
On se référera maintenant à la figure 14 qui concerne un appareil combinant les dispositions des figures 5 et 12 ou 13. L'appareil de la figure 14 a son grand axe verti- cal. Le réservoir 27 comporte à sa partie supérieure le tampon de visite 84 comme à la figure 12 et à sa partie inférieure un réchauffeur 62 d'échange et de protection du fond comme à la figure 5. La surface de chauffe principale
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pour le chauffage central est toujours constituée par la capacité annulaire 10 qui entoure le foyer à charbon, à mazout ou autre combustible.
Les liaisons entre le réchauf- geur 62 et la capacité 10 peuvent être assurées par une tubulure de départ 108 et une tubulure de retour 109, par exemple soudées à l'autogène, toutes deux de grand diamètre pour une circulation satisfaisante par thermo-siphon si besoin est. Le réservoir 27peut être construit préalable- ment avec les tubulures 108 et 109, l'ensemble étant galvani sé. L'assemblage du réservoir avec la capacité 10 peut être réalisé en ménageant dans la paroi externe de la capacité 10 des ouvertures qui seront ensuite refermées. Un tel appareil est ainsi fabriqué avec deux éléments indépendants interchangeables.
On voit en 110 le départ principal du chauffage en 111 le retour principal du chauffage, en 112 le départ des fumées, en 113 la trappe de ramonage, en 114 le calori- fugeage, en 115 les portes, en 116 de départ d'eau chaude, en 117 des bossages pour thermomètre et aquastat et en 118 une tubulure combinée pour l'arrivée d'eau froide et la vidange.
L'appareil de la figure 14 peut fonctionner sans pompe par thermo-siphon mais on peut également lui adjoindre une pompe P. Dans ce dernier cas, on peut prévoir 'avantageu- sement un retour direct 119 (représenté en trait mixte) traversant sans communication la capacité 10 et aboutis- sant à l'amont de la pompe P placé ici sur le retour prin- cipal de chauffage 111. On pourrait également placer la pompe sur le départ principal 110 avec une dérivation qui, issue du raccord 108,aboutirait sur ce départ 110 à l'aval de la pompe.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites et représentées mais embrassée. toutes variantes.
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The present invention relates to apparatus for heating and hot water service or similar applications, in which the primary heating water circuit and the secondary water circuit for hot water service are respectively heated. by surfaces subjected directly to the heat of the combustion chamber or of the path of the hot combustion products, while a heat exchange surface is also arranged between said circuits.
The present invention relates to improvements to apparatus of this type, consisting of particular construction arrangements and / or of various regulating means.
Embodiments of the present invention
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are described, by way of example, with reference to the accompanying drawings., in which: FIG. 1 is a longitudinal cutaway view of an apparatus in two parts, in the form of a square; Figures 2, 3, 4 are, on a smaller scale, views of apparatus similar to that of Figure 1; but with modified details; FIG. 5 is a view in longitudinal section of an apparatus in two parts, with a horizontal body; FIGS. 5a and 5b respectively relate to two variants of this apparatus;
Figure 6 is a schematic of the electrical circuit which can be used to control the burner; FIGS. 7 and 8 are partial views of this circuit in which an adjustment member occupies different positions; Figures 9, 10, 11 relate to high power devices; FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a vertical monobloc apparatus, shown for operation without a pump and for coal; the. FIG. 13 relates to a variant of the apparatus of FIG. 12; FIG. 14 is a view in. longitudinal section of a vertical apparatus combining arrangements of the apparatus of FIG. 12 or 13 and of the apparatus of FIG. 5.
In the embodiment shown in FIG. 1, an apparatus intended for example for powers of the order of 50,000 calories / hour comprises an annular capacity I of water defined by two cylindrical walls 11 of horizontal axis In I. space.formed by the internal wall 11 penetrates a vertical cylindrical reservoir 12, the outer part of which
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higher to the wall 11 is heat-insulated at 13, the device thus having as a whole the shape of a square.
At the front of the tank 12, the space inside the double wall 11 forms a combustion chamber 14, an altar 16 and for example an oil burner B. The combustion products from the chamber 14 lick, thanks to two baffles 17, the entire wall of the tank 12 inside the double wall 11, and are admitted at 18 to a flue. The altar 16 provides some protection of the most exposed part of the wall of the tank 12 against the direct radiation of the flames.
The heating water circuit which supplies the radiators of the installation comprises an outlet duct 19 connected at @@ on a box arranged at the top of the capacity 10., a return duct 21 connected at 22 to the lower part of capacity 10.
A counter-wall 23 covers the wall of the tank 12 over part of the height of the latter and defines an annular capacity 24. The upper end of the capacity 24 is connected by a duct 25 to the outlet duct 19 while the The lower end of the capacity 24 is connected by an outer duct 26 to the return duct 21. The duct 26 may alternatively extend inside the apparatus and terminate at the bottom of the capacity 10.
The actual interior space 27 of the tank 12, which is thus surrounded in part by the capacity 24, is filled with water from the hot water service, with the water inlet. cold in 28 and the hot water outlet in 29.
A maintenance inspection pad 30 is provided in the lower part of the reservoir opposite the chamber 14 and makes it possible, if necessary, to easily descale all or part of the reservoir.
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In operation, the hot combustion products directly first heat the primary water of the capacity 10, then the secondary water of the tank 27. In addition, there is a heat exchange between the primary and secondary water through the wall. 23 of capacity 24.
Thanks to the arrangement according to the invention, the rise in temperature at 27 is first of all accelerated, if necessary. re, because of the double calorific input by the surface 23 and by the wall 12. By the latter, it is also possible to obtain in 27 water at a temperature equal to or slightly higher than that of the heating, an interesting feature in periods of cold moderate.
Furthermore, if the hot water needs are zero or negligible while the burner is actively operating for heating, as soon as the temperature of the water in tank 27 exceeds by 5 to 10, for example, that of the heating water , through the wall 23 is organized a reverse heat transmission which limits the temperature rise in the tank 27 and which transfers the excess heat in the latter to the heating.
It will also be noted that the hottest water accumulating in the upper part of the tank 27 is protected against cooling first by the thermal insulation 13, then by its removal from the space 14 or: circulates the. cold air when the burner is off, finally by a measured protrusion of the tank above the wall 23.
The device has a reduced length due to its square shape and nevertheless allows favorable use of horizontal flame burners. All other heating methods can also be envisaged with solid, pulverized, liquid, gaseous or other fuels.
In the variant of FIG. 2, the arrangement is similar to that which has just been described with reference to
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Figure 1, except that the capacity 24 is replaced by a serpention 31.
The natural circulation being difficult in this coil, it will be accentuated by a pump P provided here on the outgoing duct 19 to accelerate the heating. To obtain optimum operating conditions, the pump P and the burner B are incorporated in an electrical connection diagram in such a way that these two components stop or operate according to the needs of heating and water. hot are satisfied or not.
When the pump and the burner are stopped, the natural circulation being difficult in the coil, there is practically little risk of heat escaping from the tank to the heating pipes.
In another variant (FIG. 3), the arrangement is still similar to that of FIG. 1, but the conduits 25 and 26 are here stitched inversely on the capacity 24 in the lower part and in the upper part respectively to prevent a another way the escape of calories from the reservoir by natural circulation. Here, the pump was provided on the main return line, commonly available. used in existing installations.
Reference will now be made to FIG. 4 where the arrangement is still similar to that of FIG. 1, with in addition a pump placed on the outgoing duct 19. In addition, a non-return valve 32 has been placed. on line 25 so as to allow accelerated or even natural circulation in the heating-tank direction, while avoiding the inversion and the loss of calories which has been discussed above.
In the variant shown in Figure 5, it is still a two-part device with the capacity pri.
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mayor 10 with horizontal axis, but the hot water service water tank is itself arranged horizontally and concentrically in the rear part of the inner casing. With respect to the latter, the wall of the tank is spaced so as to form an annular gap making the combustion chamber, which can be recognized, at the front, communicate with a smoke evacuation duct F .
On the side of the combustion chamber, the bottom of the tank and its side wall on a portion are doubled by a counter-wall 62. In the space thus arranged, the primary water for the heating circulates, the supply and departure of which s' are carried out through a tubing. upper and a lower tubing. On the combustion chamber side, an additional heating surface is thus obtained for the primary circuit. Inside the tank, another surface is obtained ensuring the transmission of calories in one direction or the other. In addition, this device has the advantage of avoiding scaling which could occur in certain cases in the most exposed zone of the tank, since the water from the heating operating in a closed circuit is interposed there.
With this type of apparatus, a certain natural circulation can be expected in the space limited by the counter-wall, but a notable improvement will be made by the pump P indicated in the figure and possibly by a valve 32 arranged and used. as in the case of figure 4.
As a variant (fig. 5a) the arrangement is similar to that of FIG. 5 with an electro-pump placed on the outlet of the heating duct 19 and with the independent bypass 25 for supplying the capacity 62 forming a heater. In Figure 5a, a direct connection 100 is' provided by a nipple-type connection, that is to say a ring
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left and right thread between the outlet of the heater 62 and the annular capacity 10.
In another variant (fig. 5b), the pump is provided on the main heating return. It is the return of the heater 62 which comprises an independent bypass 101 while a direct connection 102 is made between the upper inlet of the heater 62 and the annular casing 10. In the example shown in FIG. 5b, the heater 62 further comprises a small annular capacity 103 arranged concentrically inside the reservoir 27 and intended to increase the exchange surface. The bottom of the tank 27 can be provided with autoclave buffers or with a large central buffer 104 facilitating visits, cleaning, etc.
The burner B and the pump P (figs. 5 to 8) can be associated with an electric circuit so as to start or stop depending on whether the current is flowing or not.
First of all, an ASC safety aquastat, sensitive to the water temperature, opens or closes an ASC switch depending on whether this temperature is higher or lower than a given value, for example 90.
Another ASE safety aquastat, with an ASE switch, works in a similar fashion, but is sensitive to the water temperature at the top of the tank 27.
An AIE inverter is also sensitive to the temperature of the following water 27, so as to see its movable finger 34 connected to the pad 35 when this temperature is lower than a given value, for example 60 C and connected to the pad 36 when this value is exceeded.
In the example of the diagram of FIG. 6, at 37 and 38 can be seen the supply terminals of the electric circuit. Terminal 37 is connected by a conductor 39 to pad 35. The
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terminal 38 is connected by a conductor 40 comprising the control of the pump P to the pad 36. A point 41 of the conductor 40 is connected to a conductor 42 comprising in series the relays controlling the burner B and the aquastats ASC and ASE.
The conductor 42 is permanently connected to the finger 43 of a switch C, the two pads of which can be seen at 44 and 45.
Pad 44 is connected to finger 34. Pad 45 is connected by a. conductor 46 to pad 36. A point 47 of conductor 46 is connected to pad 35 by a conductor 48 comprising a control room thermostat TL.
When the device has to supply the heating and hot water services, the finger 43 is placed in the position of FIG. 6, that is to say connected to the pad 44.
When the space heating is insufficient, with TL closed, the burner B and the pump P operate, whether the water temperature in 27 is below or above 60 C. Optimum operating conditions are thus obtained, with in the second case a favorable retrocession of calories from. water circuit, hot to the heating circuit.
When the space heating is sufficient and TL is open, the water temperature at 27 may be lower than 60 C. In this case, the burner operates, but the pump is stopped. Such a shutdown eliminates or reduces any unnecessary overheating of the premises because the circulation in the radiators is zero or low. But a natural circulation can remain in 10-24 and the temperature of the water in the tank 27 continues to rise. If the water temperature at 27 is greater than 60, the burner B and the pump are stopped.
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If the switch C is placed in the position of FIG. 7, where the finger 43 is connected to the pad 45, the action
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of the inverter is eliminated. In this case, the production of hot water remains subordinate to the operation of the burner for the (: auffage. This arrangement can be taken for the night, when the TL index is pushed to a lower temperature.
If the switch is placed in the position of FIG. 8, in particular for summer service, when the main valve controlling the heating is closed, the finger 43 is connected to the two pads 44 and 45. In in this case, depending on whether the temperature of the water 27 is lower or higher than 60 ° C., the burner and the pump are both on to ensure accelerated hot water production.
It will be noted that if the primary heating circuit thus reaches an excessively high temperature, the burner is stopped by ASC, but the pump continues to operate to rapidly transfer the calories from the primary to the secondary until such time as. it stops because the water in the tank reaches 60 C.
Reference will now be made to FIGS. 9, 10 and II which relate to various variants of apparatus intended in particular for high powers, for example greater than 100,000 calories.
In each of these three figures, it is recognized by 10 the capacity of heating water directly subjected to the hot products of combustion, while 27 designates the hot water tank.
The capacitor 10 is formed by a series of hairpin tubes arranged between a curved collector C1 and a straight collector C2. This tube bundle is housed in the concave internal wall of the tank 27, so as to determine therein a combustion chamber and smoke passages.
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The exchange surface between the two heating and hot water circuits is formed, in FIG. 9, by tubes 60 engaged in the reservoir 10, between two curved manifolds C3 and C4, as pipes 60a. , 60b connect to the heating pipes.
In FIG. 10, the exchange surface thus formed by tubes and collectors is replaced by a coil 61 located in the rear part of the tank 27. In FIG. 11, a larger coil is housed in a dome provided. above the capacity 27. Another arrangement, not shown, consists in replacing the exchange surface of FIG. 10 by a counter-wall welded to the upper part of the capacity 10.
Reference will now be made to FIG. 12, which shows an apparatus intended in particular for small powers, of the order of 25-000 calories, operating here without a pump and on carbon, characterized by a single-piece construction.
In the embodiment shown, there are two concentric cylindrical walls with a vertical axis determining an annular capacity 10 corresponding to the primary central heating circuit. The space formed in the inner wall at its lower part is used as a combustion chamber provided here for coal operation. A cast iron grid 70 is by an extension 71 which rests on an ashtray 72 made of sheet metal lined with refractory. A hinged door 73 allows the ash and bottom ash to be found below and above the grate to be taken out.
This door is provided with a cylindrical opening closed by a cover pivoting on a horizontal lateral axis, so as to gradually admit the air essential for combustion. At the other end, this operculum is
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normally raised by the chain of a temperature regulator, of a conventional type on the market, not shown.
By removing the cover, the opening in question is used to place the nozzle of an autpmatique burner operating for example on oil. In this case, the grate is removed and the walls of the combustion chamber thus formed are provided with a refractory lining intended to protect it and to heat the flame. Three feet 75 support the apparatus at its base.
At the top of the combustion chamber, additional heating surfaces have been placed for the primary circuit. In the particular case, it is. Oval housings 76 of seamless steel tube, press formed. These transverse housings are welded to the internal casing and thereby open into the annular space.
Between the upper case and the internal wall is disposed a sheet 77 above which has been cast a refractory baffle 78 to deflect the gases forward and increase their effect on the heating surfaces before their evacuation through the nozzle. of smoke 79 arranged at the rear.
The combustion chamber also has a door 80 allowing the fuel to be introduced. The oscillation axis being at the upper part at 81, this door acts as an explosion-proof valve when an automatic burner is used.
The upper space formed in the internal wall constitutes the water tank 27 for the hot water service. It is separated from the combustion chamber by a specially shaped bottom 82 offering a significant heating surface for the combustion gases. This bottom is also designed to withstand the pressure of the water in the tank. Finally, its walls are arranged to allow the
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protection against corrosion and to facilitate cleaning and descaling, if necessary.
The upper part of the reservoir is closed by a stamped bottom 83 provided with an inspection pad 84 useful for the operations listed above.
This plug has various threaded orifices necessary for the outlet of hot water 29, thermometer, possibly aquastat, etc.
On the upper bottom also arrives cold water through the tubing 28 extended into the tank by a dip tube 86 ... the supply pipe will usefully be provided with a safety group similar to those used for water heater installations electric. This group combines shut-off valve, check valve, safety valve, pipe drain valve. To check that the valve is functioning correctly, a pressure gauge can be placed on the cold water inlet, downstream of the safety group.
The emptying of the tank is made possible by means of a pipe indicated at 87 which passes through its side wall and which is arranged to operate by siphoning.
Attached to the upper bottom is a housing 90 in communication with the water in the annular space 10 of the primary central heating circuit. This housing carries threaded bosses necessary for the departure 19 of the water to the radiators, for a thermometer 91, for a draft regulator replaced by an aquastat 92 when operating with an automatic burner.
The return of the water from the radiators is effected by a pipe 21 which ends at the bottom of the annular space.
The appliance is provided with a heat-insulating jacket 93 in glass wool lined with a protective sheet metal jacket 94.
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Thus constructed, it has all the main advantages detailed in the description of figure 1: acceleration of the production of hot water and temperature equal to or greater than that of the heating, limitation of the rise in temperature in the tank by transferring excess heat to the primary circuit, conserving hot water at the top of the tank and small footprint due to the vertical position.
As a variant (FIG. 13), the arrangement is similar to that which has just been described with reference to FIG. 12, but the cold water inlet pipe 86 and the drain pipe 87 are combined at 105.
The heating outlet 19 is placed laterally at 45 with respect to the facade re @ ering the doors 73 and 80 and is connected directly to the upper end of the capacity 10. The box, here designated by 106, which carries the thermometer 91 and the aquastat 92 is placed on the front of the device. The baffle 78 is very close to the bottom of the tank 27 and its terminal box 107 is close to the facade. This arrangement allows very effective protection of the bottom of the tank 27 against the radiation of the flame. This can be carried out by an oil burner B or other suitable fuel.
In addition, the combustion gases are deflected in two semi-circular channels which provide excellent heat transfer.
Reference will now be made to FIG. 14 which relates to an apparatus combining the arrangements of FIGS. 5 and 12 or 13. The apparatus of FIG. 14 has its major vertical axis. The tank 27 comprises at its upper part the inspection pad 84 as in FIG. 12 and at its lower part a heater 62 for exchanging and protecting the bottom as in FIG. 5. The main heating surface
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for central heating is always constituted by the annular capacity 10 which surrounds the coal, oil or other fuel hearth.
The connections between the heater 62 and the capacity 10 can be provided by a starting pipe 108 and a return pipe 109, for example welded to the autogenous, both of large diameter for a satisfactory circulation by thermosiphon if need is. The reservoir 27 can be constructed beforehand with the pipes 108 and 109, the whole being galvanized. The assembly of the reservoir with the capacity 10 can be achieved by leaving openings in the outer wall of the capacity 10 which will then be closed. Such a device is thus manufactured with two independent interchangeable elements.
We see in 110 the main heating flow, in 111 the main heating return, in 112 the smoke outlet, in 113 the chimney sweeping hatch, in 114 the thermal insulation, in 115 the doors, in 116 of the water outlet hot, in 117 bosses for thermometer and aquastat and in 118 a combined tubing for the cold water inlet and the drain.
The apparatus of FIG. 14 can operate without a thermosiphon pump, but it is also possible to add a pump P. In the latter case, a direct return 119 (shown in phantom) can be provided advantageously passing through without communication. capacity 10 and ending upstream of the pump P placed here on the main heating return 111. The pump could also be placed on the main flow 110 with a bypass which, coming from connection 108, would end on this departure 110 downstream of the pump.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown but embraced. all variants.