FR2970561A1

FR2970561A1 - DILATION COMPENSATION DEVICE

Info

Publication number: FR2970561A1
Application number: FR1150281A
Authority: FR
Inventors: Pierre Penisson; Christian Merlet
Original assignee: Atlantic Industrie SAS
Current assignee: Atlantic Industrie SAS
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-07-20
Also published as: EP2476962A1

Abstract

Un dispositif de compensation de dilatation, notamment pour cuve (1) de chauffe-eau, comporte une chambre (2) souple remplie d'un gaz et gonflée à une pression prédéterminée, de manière à absorber l'expansion de volume d'un liquide chaud entourant ladite chambre (2) souple remplie de gaz sous pression prédéterminée.An expansion compensation device, in particular for a water heater tank (1), comprises a flexible chamber (2) filled with a gas and inflated to a predetermined pressure, so as to absorb the volume expansion of a liquid hot surrounding said flexible chamber (2) filled with gas under predetermined pressure.

Description

L'invention est relative à un dispositif de compensation de dilatation. L'invention est particulièrement utile dans son application à un ballon d'eau chaude ou une cuve de chauffe-eau. Dans un ballon d'eau chaude, la dilatation de l'eau réchauffée provoque une 5 augmentation de volume. L'augmentation du volume d'eau réchauffée nécessite la mise en place d'un groupe de sécurité pour permettre l'échappement d'eau et protéger la cuve ou le ballon d'eau chaude de contraintes excessives dues à l'augmentation ou à la chute rapide de la pression interne. 10 L'utilisation de groupes de sécurité a pour inconvénient de rejeter un petit volume d'eau chaude à l'égout à chaque cycle de chauffage. Pour éviter le rejet de l'eau réchauffée à l'égout, on a imaginé de mettre en place des vases d'expansion sur le circuit d'entrée d'eau froide. La mise en place d'un vase d'expansion et son installation engendrent des coûts élevés et nécessitent d'augmenter la place 15 consacrée à l'installation de production d'eau chaude. Un but de l'invention est de proposer une amélioration de la technique connue, en supprimant les vases d'expansion de l'art antérieur, tout en évitant un rejet de l'eau à l'égout lors des mises en chauffe de l'eau contenue dans la cuve ou le ballon. 20 L'invention a pour objet un dispositif de compensation de dilatation, notamment pour cuve de chauffe-eau, comportant une chambre souple remplie d'un gaz et gonflée à une pression prédéterminée, de manière à absorber l'expansion de volume d'un liquide chaud entourant ladite chambre souple remplie de gaz sous pression prédéterminée. 25 La chambre souple peut présenter une forme quelconque, par exemple sphérique, cylindrique à extrémité sphérique, torique, en forme d'anneau à plusieurs trous, ou toute autre forme autorisant une souplesse de la chambre entourée d'un liquide chaud. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - La chambre souple est contenue dans une cuve de chauffe-eau et comporte des moyens de gonflage traversant la paroi de cuve du chauffe-eau pour ajuster la pression du gaz de gonflage. - La chambre souple peut présenter une conformation au moins partiellement 5 torique avec au moins un passage permettant l'écoulement du liquide chaud. - La chambre souple contenue dans une cuve de chauffe-eau présente un passage pour la conduite de sortie du liquide chaud hors de la cuve. - La chambre souple peut être réalisée en matériau élastomère de qualité alimentaire, notamment en éthylène-propylène-diène-monomère (EPDM). 10 - La chambre souple peut être réalisée en matériau flexible, notamment en polyéthylène haute densité (PEHD). - La chambre souple peut être solidaire de moyens de fixation à une cuve de chauffe-eau. - La chambre souple peut être solidaire de moyens indicateurs de pression du 15 gaz remplissant la chambre souple. - Les moyens indicateurs de pression peuvent être reliés à un moyen de sécurité apte à éviter la surchauffe d'un liquide chaud entourant la chambre souple. - La chambre souple peut présenter sur sa surface extérieure une pluralité de reliefs, protubérances ou nervures aptes à éviter un effet de succion, d'adhérence ou 20 de collage contre une paroi de cuve de chauffe-eau. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'une chambre souple contenue dans une cuve de chauffe-eau. 25 - La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'un chauffe-eau comportant un dispositif selon l'invention. - La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe diamétrale d'une cuve de chauffe-eau contenant un autre dispositif selon l'invention. The invention relates to a device for compensating for expansion. The invention is particularly useful in its application to a hot water tank or a water heater tank. In a hot water tank, the expansion of the heated water causes an increase in volume. The increase in the volume of heated water requires the establishment of a safety group to allow the escape of water and protect the tank or hot water tank from excessive stresses due to the increase or the rapid drop in internal pressure. The use of safety groups has the disadvantage of rejecting a small volume of hot water in the sewer at each heating cycle. To avoid the rejection of the water reheated in the sewer, it was imagined to set up expansion vessels on the cold water inlet circuit. The installation of an expansion tank and its installation generate high costs and need to increase the space devoted to the installation of hot water production. An object of the invention is to propose an improvement of the known technique, by eliminating the expansion tanks of the prior art, while avoiding a discharge of water to the sewer during the heating up of the water contained in the tank or balloon. The subject of the invention is a device for compensating for expansion, in particular for a water heater tank, comprising a flexible chamber filled with a gas and inflated to a predetermined pressure, so as to absorb the volume expansion of a hot liquid surrounding said flexible chamber filled with gas under predetermined pressure. The flexible chamber may be of any shape, for example spherical, cylindrical, spherical, toric, ring-shaped, with several holes, or any other shape that allows a flexibility of the chamber surrounded by a hot liquid. According to other alternative features of the invention: the flexible chamber is contained in a water heater tank and comprises inflation means passing through the tank wall of the water heater to adjust the pressure of the inflation gas. The flexible chamber may have an at least partially O-shaped conformation with at least one passage allowing the flow of the hot liquid. - The flexible chamber contained in a water heater tank has a passage for the hot liquid outlet pipe out of the tank. - The flexible chamber may be made of elastomeric material food grade, including ethylene-propylene-diene monomer (EPDM). 10 - The flexible chamber may be made of flexible material, especially high density polyethylene (HDPE). - The flexible chamber may be secured to fixing means to a water heater tank. The flexible chamber may be integral with pressure indicator means of the gas filling the flexible chamber. - The pressure indicator means may be connected to a safety means adapted to prevent overheating of a hot liquid surrounding the flexible chamber. - The flexible chamber may have on its outer surface a plurality of reliefs, protuberances or ribs adapted to avoid a suction effect, adhesion or gluing against a tank wall water heater. The invention will be better understood from the following description given by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows schematically a diametral sectional view of a flexible chamber contained in a vessel of water heater. FIG. 2 diagrammatically represents a diametrical sectional view of a water heater comprising a device according to the invention. - Figure 3 schematically shows a diametrical sectional view of a water heater tank containing another device according to the invention.

En référence aux figures 1 à 3, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. Sur la figure 1, une cuve 1 de chauffe-eau contient une chambre souple 2 de forme sensiblement torique avec sections en forme de lobes asymétriques. La chambre souple comporte un appendice 2a servant au gonflage à une pression prédéterminée de gaz remplissant la chambre souple. Après remplissage de la chambre souple 2 par l'appendice 2a, on scelle définitivement cet appendice 2a, de manière que la chambre souple 2 contienne une quantité de gaz prédéterminée et sensiblement constante. With reference to FIGS. 1 to 3, identical or functionally equivalent elements are identified by identical reference numerals. In FIG. 1, a tank 1 of water heater contains a flexible chamber 2 of substantially toroidal shape with asymmetrical lobe-shaped sections. The flexible chamber has an appendix 2a for inflating a predetermined pressure of gas filling the flexible chamber. After filling the flexible chamber 2 by the appendix 2a, definitively seal this appendix 2a, so that the flexible chamber 2 contains a predetermined amount of gas and substantially constant.

Le gaz utilisé peut être de l'air, de l'azote ou tout autre gaz ne réagissant ni avec le liquide chaud contenu dans la cuve ni avec le matériau de la chambre souple 2, et n'entraînant pas de risque pour les utilisateurs. Dans le cas d'une cuve de chauffe-eau, le gaz utilisé peut être de l'air ou de l' azote. The gas used may be air, nitrogen or any other gas that does not react with the hot liquid contained in the tank or with the material of the flexible chamber 2, and does not entail any risk for the users. In the case of a water heater tank, the gas used may be air or nitrogen.

Le procédé d'utilisation du dispositif selon l'invention comporte une première étape de remplissage de la chambre souple à pression atmosphérique. À titre d'exemple, un ballon ou chambre souple 2 est rempli de gaz à pression atmosphérique sous un volume de 30 litres. Le ballon ou chambre souple 2 est placé dans une cuve 1 de chauffe-eau, qui 20 est ensuite remplie d'eau. Le remplissage d'eau à pression atmosphérique fait diminuer de manière négligeable le volume de la chambre souple 2. La mise en pression de la cuve du chauffe-eau grâce à l'admission de la pression du réseau sous une pression d'environ 3,5 bars absolus entraîne une diminution de volume du ballon jusqu'à un volume apparent de 8,5 litres environ, 25 dans le cas où l'eau du réseau est à une température voisine de 15 degrés Celsius. La mise en chauffe de l'eau contenue dans la cuve 1 du chauffe-eau jusqu'à une température voisine de 65 degrés Celsius produit une augmentation de pression jusqu'à une pression voisine de 8 bars absolus, ce qui conduit à une diminution de volume de la chambre souple 2 jusqu'à un volume voisin de 4,5 litres. The method of use of the device according to the invention comprises a first step of filling the flexible chamber at atmospheric pressure. For example, a balloon or flexible chamber 2 is filled with gas at atmospheric pressure under a volume of 30 liters. The balloon or flexible chamber 2 is placed in a tank 1 of water heater, which is then filled with water. The filling of water at atmospheric pressure decreases negligibly the volume of the flexible chamber 2. The pressure of the tank of the water heater through the admission of the pressure of the network under a pressure of about 3, 5 bar absolute causes a decrease in volume of the flask to an apparent volume of about 8.5 liters, 25 in the case where the water network is at a temperature of about 15 degrees Celsius. The heating of the water contained in the tank 1 of the water heater to a temperature of about 65 degrees Celsius produces an increase in pressure to a pressure close to 8 bar absolute, which leads to a decrease of volume of the flexible chamber 2 up to a volume of about 4.5 liters.

Lorsque l'on soutire l'eau chaude à 65 degrés Celsius de la cuve, une chute de pression se produit instantanément jusqu'à atteindre la pression du réseau voisine de 3,5 bars, ce qui provoque une expansion de la chambre souple 2 jusqu'à un volume voisin de 10 litres. When the hot water at 65 degrees Celsius is withdrawn from the tank, a pressure drop occurs instantaneously until the pressure of the network close to 3.5 bar is reached, which causes expansion of the flexible chamber 2 until 'to a volume of about 10 liters.

En effet, la chute de pression jusqu'à la pression de 2,5 bars du réseau d'alimentation permet à la chambre souple 2 de se dilater au-delà de la valeur de 8,5 litres, car le gaz contenu dans la chambre souple 2 est à une température voisine de 65 degrés Celsius et ne se refroidit pas instantanément lors du soutirage. On voit ainsi que l'invention permet d'obtenir un effet de compensation de dilatation avec une amplitude de volume relativement faible, tout en évitant le rejet d'eau à l'égout et en assurant une bonne fiabilité du fonctionnement de la chambre souple 2 qui est soumise à des variations de volume voisines de l'ordre de 50 %, sans excéder notablement cette valeur. L'invention permet ainsi d'obtenir une sécurité contre la mise en pression excessive des parois de la cuve du chauffe-eau, tout en n'augmentant pas la place nécessitée par l'installation de production d'eau chaude. En outre, le coût modique du dispositif selon l'invention permet d'éviter les coûts élevés de mise en place des installations de vases d'expansion de l'art antérieur. Indeed, the pressure drop to the pressure of 2.5 bars of the supply network allows the flexible chamber 2 to expand beyond the value of 8.5 liters, because the gas contained in the chamber flexible 2 is at a temperature of 65 degrees Celsius and does not cool instantly when racking. It can thus be seen that the invention makes it possible to obtain a dilatation compensation effect with a relatively small amplitude of volume, while avoiding the rejection of water to the sewer and ensuring a good reliability of the operation of the flexible chamber 2. which is subject to volume variations close to 50%, without significantly exceeding this value. The invention thus makes it possible to obtain a safety against the excessive pressurization of the walls of the tank of the water heater, while not increasing the space required by the hot water production installation. In addition, the low cost of the device according to the invention makes it possible to avoid the high costs of setting up the expansion tank installations of the prior art.

Sur la figure 2, un autre dispositif selon l'invention comporte une chambre souple 2 intégrée dans un chauffe-eau comportant une cuve 1 et une isolation la. La chambre souple 2 est sensiblement torique et comporte également un passage 2b permettant la mise en place autour d'une conduite 3 de soutirage de liquide chaud. In FIG. 2, another device according to the invention comprises a flexible chamber 2 integrated in a water heater comprising a tank 1 and an insulation 1a. The flexible chamber 2 is substantially toroidal and also comprises a passage 2b allowing the establishment around a pipe 3 for withdrawing hot liquid.

La chambre souple 2 peut éventuellement conserver l'orifice central assurant un équilibrage de pression lors de la mise en place de la chambre souple 2 dans le chauffe-eau. Le ballon peut être retenu par une collerette périphérique 4 solidarisée à la cuve 1 du chauffe-eau. The flexible chamber 2 may optionally retain the central orifice ensuring a pressure equalization during the introduction of the flexible chamber 2 in the water heater. The balloon may be retained by a peripheral flange 4 secured to the tank 1 of the water heater.

Sur la figure 3, un autre mode de réalisation de l'invention comporte une chambre souple 2 avec un orifice permettant l'évacuation de l'eau chaude à travers le passage central 5. La chambre souple 2 est reliée à un moyen 6 permettant la fixation de la 5 chambre souple 2 à la cuve 1 du chauffe-eau. Le moyen 6 de fixation à la cuve 1 de chauffe-eau est avantageusement un moyen tubulaire relié à un moyen externe indicateur de la pression du gaz remplissant la chambre souple 2. Les moyens indicateurs de pression non représentés peuvent avantageusement 10 être reliés à un moyen de sécurité apte à éviter la surchauffe de l'eau chaude entourant la chambre souple 2. Pour éviter le collage, la succion ou l'adhérence de la chambre souple 2 contre la paroi de la cuve 1 de chauffe-eau, on peut avantageusement prévoir au moins sur la surface destinée à être mise en contact avec la cuve 1 de chauffe-eau 15 une pluralité de reliefs, de protubérances ou de nervures permettant le décollement de la chambre souple 2 et autorisant le passage de l'eau entre les reliefs, protubérances ou nervures le long de la paroi de la cuve 1 du chauffe-eau. L'invention, décrite en référence a plusieurs modes de réalisations, ne leur est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute 20 variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. In FIG. 3, another embodiment of the invention comprises a flexible chamber 2 with an orifice allowing the hot water to be discharged through the central passage 5. The flexible chamber 2 is connected to a means 6 allowing the fixing the flexible chamber 2 to the tank 1 of the water heater. The means 6 for fixing to the tank 1 of water heater is advantageously a tubular means connected to an external means indicating the pressure of the gas filling the flexible chamber 2. The pressure indicator means not shown can advantageously be connected to a means safety device adapted to prevent overheating of the hot water surrounding the flexible chamber 2. To prevent sticking, suction or adhesion of the flexible chamber 2 against the wall of the tank 1 of water heater, it is advantageous to provide at least on the surface intended to be placed in contact with the tank 1 of water heater 15 a plurality of reliefs, protuberances or ribs allowing detachment of the flexible chamber 2 and allowing the passage of water between the reliefs, protuberances or ribs along the wall of the tank 1 of the water heater. The invention, described with reference to several embodiments, is not in any way limited to them, but on the contrary covers any modification of form and any variant embodiment within the scope and spirit of the invention.

Claims

CLAIMS1 - Expansion compensation device, in particular for tank (1) water heater, comprising a chamber (2) filled with a flexible gas and inflated to a predetermined pressure, so as to absorb the volume expansion of a hot liquid surrounding said flexible chamber (2) filled with gas under predetermined pressure.

2 - Device according to claim 1, wherein the flexible chamber (2) is contained in a tank (1) of water heater, comprising inflating means passing through the vessel wall of the water heater to adjust the pressure of the gas of inflation.

3 - Device according to claim 1 or 2, wherein the flexible chamber (2) has a conformation at least partially O-ring with at least one passage for the flow of hot liquid.

4 - Device according to claim 3, wherein the flexible chamber (2) is contained in a water heater tank having a passage for the pipe (3) hot liquid outlet.

5 - Device according to any one of the preceding claims, wherein the flexible chamber (2) is made of food grade elastomeric material, for example ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM).

6 - Device according to any one of claims 1 to 4, wherein the flexible chamber (2) is made of flexible material, for example high density polyethylene (HDPE).

7 - Device according to any one of the preceding claims, wherein the flexible chamber (2) is secured to fastening means (6) to a tank (1) of water heater. 25

8 - Device according to any one of the preceding claims, wherein the flexible chamber (2) is integral with means (6) pressure indicators of the gas filling the flexible chamber.

9 - Device according to claim 8, wherein the pressure indicator means are connected to a safety means adapted to prevent overheating of a hot liquid surrounding the flexible chamber (2). 6

10 - Device according to any one of the preceding claims, wherein the flexible chamber (2) has on its outer surface a plurality of reliefs, protuberances or ribs adapted to avoid a suction effect, adhesion or gluing against a wall (1) water heater tank.5