EP0233855B1 - Poêle à accumulation de chaleur - Google Patents

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EP0233855B1
EP0233855B1 EP87870017A EP87870017A EP0233855B1 EP 0233855 B1 EP0233855 B1 EP 0233855B1 EP 87870017 A EP87870017 A EP 87870017A EP 87870017 A EP87870017 A EP 87870017A EP 0233855 B1 EP0233855 B1 EP 0233855B1
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EP
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shutter
heat
core
storage heater
frame
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EP87870017A
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Jacques André
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ABES HEATING SA
Original Assignee
ABES HEATING SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2064—Arrangement or mounting of control or safety devices for air heaters
    • F24H9/2071—Arrangement or mounting of control or safety devices for air heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2078—Storage heaters

Definitions

  • the present invention relates to a heat storage stove comprising a core of refractory material, with a high calorific capacity, traversed by communicating channels or pores, a heat envelope coating the core, an outer enclosure surrounding the heat-insulating envelope, the channels or pores of the core communicating with one or more openings in the upper part of the stove closed by a valve made up of a movable plate, in which the movable plate of the valve is arranged above the opening in the heat-insulating envelope.
  • the valve can be operated either by hand or by means of an automatic device.
  • Such a heat storage stove is described, for example, in document FR-A-1 475 554.
  • valves are fixed by adding to the external enclosure of the stove, either that the seat of the valve is integral with this enclosure, or that the valve is actuated by a movement or lifting device integral with the enclosure.
  • Heat storage stoves of this kind suffer from the drawback that the valves do not hold water tight after a certain period of time which can even be very short. It is true that the valves of such stoves are subjected to extreme stresses: The average temperature inside the heat accumulator core can vary during a day between 30 ° C in the unloaded state and 500 ° C and more at the end of the heating or charging period. As a result, a minimal lifting of the valve at the start of a period of unloading of the stove can cause an extremely strong heating of the valve, then responsible for lasting deformations of the latter, its seat, its suspension or the lifting device or of displacement.
  • the object of the invention is to provide a heat storage stove of the kind described, comprising an arrangement which does not have the above drawbacks. It is characterized in that the valve is held on or in an independent frame, in that the frame and the valve rest in a floating manner on this envelope and in that the movable plate is made of a refractory material, retaining all its rigidity at maximum core temperatures.
  • Figure 1 is a perspective view, partially cut away, of a valve arrangement according to the invention.
  • Figure 2 is another arrangement.
  • Figures 3 and 4 relate to a variant.
  • FIG. 1 the upper part of a heat storage stove is shown in perspective, partially cut away.
  • a heat-insulating envelope 2 of a heat accumulating core In a parallelepiped container 1, there is shown a heat-insulating envelope 2 of a heat accumulating core.
  • This envelope 2 is, for example, made of flexible rock wool with a specific weight of 100 to 200 kg / m 3 .
  • An opening 3 in the heat envelope 2 communicates with pores or channels in a heat storage core, not visible in the drawing.
  • This opening 3, shown in dashed lines, is closed by a valve 4, movable around an axis 5.
  • the axis 5 is held in a frame 6.
  • the frame 6 and the valve 4 float on the envelope flexible insulation 2 and therefore automatically follow any weight loss or compaction of this material constituting the envelope 2.
  • the frame 6 does not completely cover the upper surface of the insulation 2 envelope but is separated of the walls of the external enclosure 1 by a small space or clearance 23. It is for this reason that it can be said that it rests in a floating manner on the heat-insulating envelope 2.
  • the valve 4 is actuated by means of a suitable device, for example a bimetallic strip.
  • a bimetallic strip is wound in a helix and is fixed on one side to the valve and on the other side to a lug 10, integral with the frame 6.
  • This propeller is composed of two parts 7 and 8 of the same length , welded along a weld 9. In one of the parts, in this case part 7, the propeller tends to open during heating.
  • the propeller tends to shrink during heating. In this way, the movement of the end of the propeller 7,8 connected to the valve 4 is compensated for variations in ambient temperature and the position of the valve is not influenced by this temperature.
  • the valve opening control takes place by energizing a resistor 11, for example wound around part 7 or, as shown in the drawing, placed inside part 7 only.
  • the resistor 11 is held mechanically by means of a support, not shown, secured either to the frame 6 or to the valve 4.
  • the valve 4 is composed of two lateral boxes 12 and 13 fastening between them a rectangular plate 14 of vitrified refractory material, for example in ceramic glass, and a heat-insulating layer 15 disposed outside the plate 14.
  • the heat-insulating layer is preferably made of a material with a very high thermal insulation coefficient, for example a material sold under the trademark MICROTHERM.
  • MICROTHERM a material with a very high thermal insulation coefficient
  • FIG. 2 For certain qualities of heat-insulating envelopes 2, such a solution does not give all the guarantees of tightness for a long service life.
  • a solution as shown in Figure 2 achieves perfect reliability.
  • a valve 16 similar to that of Figure 1 slides on a frame 17 of rigid refractory material, floatingly resting on the flexible heat insulating envelope.
  • this frame 17 are cut two openings 18 that the valve 16 gradually closes when it is moved by means of a device, not shown, for example a bimetallic device.
  • the openings 18 in the frame 17 are not delimited by edges parallel to the edges of the valve 16, at least on the side where the closure takes place at the end of movement of the valve 16.
  • the plate 14 may have one or two edges inclined relative to the perpendicular to the direction of its movement, while the edges of the openings 18 or the edges of a single opening in the frame 17 are perpendicular to the direction of movement of the valve.
  • the heat layer 15 covering a plate 14 has the effect of increasing the temperature of this plate.
  • Another heat-insulating layer, not shown, can cover the areas of the frame 17, not swept by the movement of the plate 14. In this way, the temperature of the plate 14 approaches the temperature prevailing inside the heat accumulating core , but the heat-insulating layers prevent or, at least strongly limit radiation from the elements 14 and 17. This gives the advantage that, in particular, the plate 14 is at a uniform temperature.
  • the main advantage of this arrangement is manifested during the initial discharge period of the heat storage stove. At this time, the very small opening of the valve 4 or 16 gives rise to an exhaust of very hot air.
  • the material of which the plate 14 and the frame 17 is composed is a non-metallic refractory, in particular in vitro-ceramic whose coefficient of linear expansion is less than 5.10- s per ° C (example: "pyrex" glass 3 , 6.10- 6, vycor glass: 0,8.10- 6).
  • a non-metallic refractory in particular in vitro-ceramic whose coefficient of linear expansion is less than 5.10- s per ° C (example: "pyrex" glass 3 , 6.10- 6, vycor glass: 0,8.10- 6).
  • refractory materials with a higher coefficient of expansion.
  • FIG. 1 can also serve as a principle for more economical execution.
  • FIG. 3 A valve 19 replacing the valve 4 in FIG. 1 is essentially constituted by a panel 20 made of a rigid, fibrous or micro-porous insulating material.
  • a material is for example rock wool impregnated with an inorganic binder (example: sodium silicate) and weighing between 100 and 400 kg / m3.
  • a greater rigidity of the panel 20 can be obtained by driving longitudinal stiffeners 21, 22 into the rigid material, insulating the panel 20.
  • These stiffeners 21, 22 are preferably arranged in areas of the panel 20 which remain relatively cold during of the movement of the valve 19. They may, for example, be made of sheet steel and possibly have cutouts to form strips folded in the form of hooks, intended to sink into the material of the panel 20. Such an execution of stiffener with hooked strips is shown in FIG. 4. These hooks sink into the material of the panel 20 during a pivoting movement.
  • the stiffeners 21, 22 allowing easy attachment of the valve 19 with, in particular, a floating frame 6 or a valve lifting device 7, 8, 11 according to FIG. 1.
  • the floating frame 6 (FIG. 1) can also be made of sheet steel and include an appropriate device, not shown, allowing the valve 19 to pivot.

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Description

  • La présente invention se rapporte à un poêle à accumulation de chaleur comprenant un noyau en matière réfractaire, à grande capacité calorifique, traversé par des canaux ou pores communiquants, une enveloppe calorifique enrobant le noyau, une enceinte extérieure entourant l'enveloppe calorifuge, les canaux ou pores du noyau communiquant avec une ou plusieurs ouvertures à la partie supérieure du poêle obturées par un clapet composé d'une plaque mobile, dans lequel la plaque mobile du clapet est disposée au dessus de l'ouverture dans l'enveloppe calorifuge. La clapet peut être manipulé soit à la main soit au moyen d'un dispositif automatique. Un tel poêle à accumulation de chaleur est décrit, par exemple, dans le document FR-A-1 475 554.
  • Dans les poêles à accumulation de chaleur connus, les clapets sont fixés par apport à l'enceinte extérieure du poêle, soit que le siège du clapet se trouve solidaire de cette enceinte, soit que le clapet est actionné par un dispositif de déplacement ou de soulèvement solidaire de l'enceinte.
  • Les poêles à accumulation de chaleur de ce genre souffrent de l'inconvénient que les clapets ne tiennent plus étanches après un certain temps qui peut être même très court. Il est vrai que les clapets de tels poêles sont soumis à des sollicitations extrêmes: La température moyenne à l'intérieur du noyau accumulateur de chaleur peut varier au cours d'une journée entre 30°C à l'état déchargé et 500°C et davantage à la fin de la période de chauffage ou de charge. De ce fait, un soulèvement minime du clapet au début d'une période de décharge du poêle peut entraîner un échauffement extrêmement fort du clapet, responsable ensuite de déformations durables de ce dernier, de son siège, de sa suspension ou du dispositif de soulèvement ou de déplacement.
  • L'invention a pour but un poêle à accumulation de chaleur du genre décrit, comprenant un agencement ne présentant pas les inconvénients ci- dessus. Elle est caractérisée en ce que le clapet est maintenu sur ou dans un cadre indépendant, en ce que le cadre et le clapet reposent de manière flottante sur cette enveloppe et en ce que la plaque mobile est en un matériau réfractaire, conservant toute sa rigidité aux températures maxima du noyau.
  • L'invention est expliquée ci-après par rapport à quelques exemples d'exécution en se référant au dessin annexé. La figure 1 est une vue en perspective, partiellement découpée, d'un agencement de clapet suivant l'invention. La figure 2 en est un autre agencement. Les figures 3 et 4 ont trait à une variante.
  • A la figure 1, la partie supérieure d'un poêle à accumulation de chaleur est représentée en perspective, partiellement découpée. Dans un récipient parallélépipédique 1, on a représenté une enveloppe calorifuge 2 d'un noyau accumulateur de chaleur. Cette enveloppe 2 est, par exemple, en laine de roche souple d'un poids spécifique de 100 à 200 kg/m3. Une ouverture 3 dans l'enveloppe calorifique 2 communique avec des pores ou canaux dans un noyau accumulateur de chaleur, non visible sur le dessin. Cette ouverture 3, représentée en traits interrompus, est obturée par un clapet 4, mobile autour d'un axe 5. L'axe 5 est maintenu dans un cadre 6. Le cadre 6 et le clapet 4 reposent de manière flottante sur l'enveloppe calorifuge souple 2 et suivent donc automatiquement tout amaigrissement ou tassement de cette matière constituant l'enveloppe 2. Comme on le voit sur le dessin, figure 1, le cadre 6 ne recouvre pas complètement la surface supérieure de l'enveloppe calorifuge 2 mais est séparé des parois de l'enceinte extérieure 1 par un petit espace ou jeu 23. C'est pour cette raison qu'on peut dire qu'il repose de manière flottante sur l'enveloppe calorifuge 2. Le clapet 4 est actionné au moyen d'un dispositif approprié, par example un bilame. Dans l'exemple montré, un bilame est enroulé en hélice et est fixé d'un côté au clapet et de l'autre côté à une patte 10, solidaire du cadre 6. Cette hélice est composée de deux parties 7 et 8 de même longueur, soudées le long d'une soudure 9. Dans une des parties, en l'occurrence la partie 7, l'hélice a tendance à s'ouvrir lors d'un échauffement. Dans l'autre partie 8, l'hélice a tendance à se rétrécir lors d'un échauffement. De cette manière, le mouvement de l'extrémité de l'hélice 7,8, reliée au clapet 4 est compensé pour des variations de température ambiante et la position du clapet n'est pas influencée par cette température. La commande d'ouverture du clapet a lieu à l'aide d'une mise sous tension d'une résistance 11, par exemple enroulée autour de la partie 7 ou, comme montrée sur le dessin, placée à l'intérieur de la partie 7 seulement. La résistance 11 est maintenue mécaniquement au moyen d'un support, non représenté, solidaire soit du cadre 6, soit du clapet 4.
  • Le clapet 4 est composé de deux boîtiers latéraux 12 et 13 solidarisant entr'elles une plaque rectangulaire 14 en matière réfractaire vitrifiée, par exemple en vitro-céramique, et une couche calorifuge 15 disposée à l'extérieur de la plaque 14. La couche calorifuge est de préférence en un matériau à coefficient d'isolation thermique très élevé, par exemple en un matériau vendu sous la marque de fabrique MICROTHERM. Dans l'exécution suivant la figure 1, la fermeture étanche de l'ouverture 3 est réalisée au moyen de la plaque 14 qui repose directement sur l'enveloppe calorifuge 2 entourant l'ouverture 3.
  • Pour certaines qualités d'enveloppes calorifuges 2, une telle solution ne donne pas toutes les garanties d'étanchéité pendant une longue durée de vie. Une solution telle que montrée à la figure 2 permet d'atteindre une fiabilité parfaite. Suivant la figure 2, un clapet 16 semblable à celui de la figure 1 coulisse sur un cadre 17 en matériau réfractaire rigide, reposant de manière flottante sur l'enveloppe calorifuge souple. Dans ce cadre 17 sont découpées deux ouvertures 18 que le clapet 16 ferme progressivement lorsqu'il est déplacé au moyen d'un dispositif, non représenté, par exemple un dispositif à bilames. Les ouvertures 18 dans le cadre 17 ne sont pas délimitées par des arêtes parallèles aux arêtes du clapet 16, au moins du côté où a lieu la fermeture en fin de mouvement du clapet 16. L'inclinaison des arêtes des ouvertures 18 par rapport à l'arête de la plaque 14 du clapet 16 donne alors lieu à un mouvement de fermeture de ciseaux qui n'offre aucun risque d'accrochage entre arête de la plaque 14 et arêtes des ouvertures 18. Il va de soi que, en variante, la plaque 14 peut présenter une ou deux arêtes inclinées par rapport à la perpendiculaire à la direction de son mouvement, tandis que les arêtes des ouvertures 18 ou les arêtes d'une seule ouverture dans le cadre 17 sont perpendiculaires à la direction du mouvement du clapet.
  • La couche calorifique 15 recouvrant une plaque 14 a pour effet d'augmenter la température de cette plaque. Une autre couche calorifuge, non représentée, peut recouvrir les plages du cadre 17, non balayées par le mouvement de la plaque 14. De cette manière, la température de la plaque 14 approche la température qui règne à l'intérieur du noyau accumulateur de chaleur, mais les couches calorifuges empêchent ou, au moins limitent fortement un rayonnement des éléments 14 et 17. On obtient ainsi l'avantage que, notamment, la plaque 14 se trouve à une température uniforme. L'avantage principal de cette disposition se manifeste lors de la période initiale de décharge du poêle à accumulation de chaleur. A ce moment, l'ouverture très faible du clapet 4 ou 16 donne lieu à un échappement d'air très chaud. Comme le clapet se trouve déjà approximativement à la température de cet air, aucune modification due à une dilatation brusque de clapet ou de son cadre ou siège n'est à craindre, ni lors d'une ouverture unique, ni lors d'une succession d'ouvertures intermittentes. De plus, ni le clapet, ni son cadre ou siège ne sont sollicités par des chocs thermiques brutaux.
  • De préférence, la matière dont est composée la plaque 14 et le cadre 17 est un réfractaire non métallique, notamment en vitro-céramique dont le coefficient de dilatation linéaire est plus petit que 5.10-s par °C (exemple: verre "pyrex" 3,6.10-6, verre vycor: 0,8.10-6). Toutefois, vu l'absence de chocs thermiques brutaux, il est possible, pour certaines applications, d'envisager des matériaux réfractaires à coefficient de dilatation plus grand. En présence d'un calorifugeage particulièrement soigne, par example lorsque la couche 15 déborde de la plaque 14, il est même possible d'utiliser de l'acier réfractaire pour fabriquer la plaque 14, à condition que sa résistance mécanique ne souffre pas trop à la température maximum du noyau.
  • La solution suivant la figure 1 peut servir aussi de principe à une exécution plus économique. Une telle variante est représentée à la figure 3. Un clapet 19 remplaçant le clapet 4 de la figure 1 est consituté essentiellement par un panneau 20 en un matériau isolant rigide, fibreux ou micro-poreux. Un tel matériau est par exemple de la laine de roche imprégnée d'un liant inorganique (exemple: silicate de soude) et pesant entre 100 et 400 kg/m3.
  • Une rigidité plus forte du panneau 20 peut être obtenue en enfonçant des raidisseurs longitudinaux 21, 22 dans le matériau rigide, isolant du panneau 20. Ces raidisseurs 21, 22 sont disposés, de préférence,, dans des zones du panneau 20 restant relativement froides lors du mouvement du clapet 19. Ils peuvent être, par exemple, en tôle d'acier et présenter, éventuellement, des découpes pour former des lamelles pliées en forme de crochets, destinés à s'enfoncer dans la matière du panneau 20. Une telle exécution de raidisseur à lamelles en crochets est montrée à la figure 4. Ces crochets s'enfoncent dans la matière du panneau 20 lors d'un mouvement de pivotement. Les raidisseurs 21, 22 permettant la solida- risation facile du clapet 19 avec, notamment, un cadre flottant 6 ou un dispositif de soulèvement de clapet 7, 8, 11 selon la figure 1.
  • Le cadre flottant 6 (figure 1) peut également être en tôle d'acier et comprendre un dispositif approprié, non montré, permettant le pivotement du clapet 19.

Claims (7)

1. Poêle à accumulation de chaleur comprenant un noyau en matière réfractaire, à grand capacité calorifique, traversé par des canaux ou pores communiquants, une enveloppe calorifuge (2) enrobant le noyau, une enceinte extérieure (1) entourant l'enveloppe calorifuge (2), les canaux ou pores du noyau communiquant avec une ou plusieurs ouvertures (3, 18) à la partie supérieure du poêle obturées par un clapet (4) composé d'une plaque (14) mobile, dans lequel la plaque mobile (14, 20) du clapet (4, 16, 19) est disposée au dessus de l'ouverture (3, 18) dans l'enveloppe calorifuge (2), caractérisé en ce que le clapet (4, 16, 19) est maintenu sur ou dans un cadre indépendant (6, 17), en ce que le cadre (6, 17) et le clapet (4,16,19) reposent de manière flottante sur cette enveloppe (2) et en ce que la plaque mobile (14, 20) est en un matériau réfractaire, conservant toute sa rigidité aux températures maxima du noyau.
2. Poêle à accumulation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet (4, 16, 19); comprend une couche calorifuge (15) recouvrant l'extérieur de la plaque mobile (14, 20).
3. Poêle suivant une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que un dispositif de déplacement ou de soulèvement (7, 8), relié au clapet (4, 16, 19) est solidarisé avec un cadre (6, 17) du clapet.
4. Poêle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque (14) du clapet (4, 16, 19) et/ou le cadre (17) sur lequel coulisse la plaque (14) du clapet (4, 16, 19) sont en un matériau réfractaire, non métallique dont le coefficient de dilatation est inférieur à 5.10-6 par °C.
5. Poêle suivant une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arête ou les arêtes de la plaque mobile (14) du clapet (16) sont inclinées par rapport à l'arête ou les arêtes de l'ouverture (18) de manière à definir un mouvement de ciseaux au moment de la fermerture de l'ouverture (18) par le clapet (16).
6. Poêle suivant une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet (19) est formé essentiellement par un panneau (20) en un isolant rigide, fibreux ou micro-poreux.
7. Poêle suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le panneau (20) est équipé de raidisseurs (21, 22).
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