BE1024169B1 - Dispositif de chauffage - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de chauffage (1), ou tube chauffant, dans lequel une entrée de fluide comburant (11), respectivement de fluide combustible (21), est reliée à une tête de combustion (30) via un premier tuyau (13), respectivement deuxième tuyau (23), le deuxième tuyau (23) étant logé au moins partiellement dans le premier tuyau (13). Le premier (13) et le deuxième (23) tuyaux permettent d'amener le fluide combustible et le fluide comburant séparément à la tête de combustion (30) même si celle-ci est éloignée des entrées de fluide combustible (21) et de fluide comburant (11).
Description
Dispositif de chauffage
Domaine technique
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un dispositif de chauffage. Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne une méthode de chauffage.
Art antérieur
Un tube chauffant est un dispositif de chauffage. Il comprend notamment une entrée de fluide comburant, une entrée de fluide combustible, une tête de combustion connectée à l'entrée de fluide comburant et l'entrée de fluide combustible. Il comprend en outre un tube émetteur de chaleur dont une première partie est prévue pour recevoir une flamme émise par la tête de combustion. Le fluide comburant et le fluide combustible sont mélangés dans la tête de combustion. Le mélange résultant est enflammé au départ de la tête de combustion pour générer la flamme dans la première partie du tube émetteur de chaleur. Cette flamme crée de la chaleur qui se diffuse le long du tube émetteur de chaleur afin de chauffer une zone.
Il existe des situations dans lesquelles les entrées de fluides ne peuvent pas être proches de la zone à chauffer car les entrées de fluides doivent pouvoir être accessibles facilement pour un opérateur. En outre, les entrées de fluides et une partie de la tête de combustion sont généralement présentes dans un boîtier qui ne peut pas résister à de hautes températures.
Un premier exemple d'une telle situation est un tube chauffant pour sauna. Il est peu pratique de devoir prévoir un espace accessible jouxtant le sauna pour pouvoir y disposer les entrées de fluide comburant et de fluide combustible et potentiellement le boîtier. L'ensemble comprenant les entrées de fluides, la tête de combustion et la première partie du tube émetteur de chaleur est donc souvent installé avec une certaine distance par rapport au sauna.
Un deuxième exemple d'une telle situation est un tube chauffant pour des équipements industriels comme un four tunnel ou un bain chimique. Il n'est pas idéal que les entrées de fluides soient installées dans un four tunnel ou à proximité de son entrée/sa sortie à cause de la chaleur qui s'en dégage. Il n'est pas non plus idéal qu'elles soient installées trop près de bains chimiques dangereux. L'ensemble comprenant les entrées de fluides, la tête de combustion et la première partie du tube émetteur de chaleur est donc en général installé avec une certaine distance par rapport au four tunnel ou au bain chimique.
Un troisième exemple d'une telle situation est un tube chauffant pour dépolluer des sols par évaporation des pollutions. Il faut pouvoir chauffer des terres toxiques amoncelées sur un tas de plusieurs mètres de hauteur. Un opérateur ne peut pas escalader un tel tas afin d'accéder aux entrées de fluide comburant et de fluide combustible. Les entrées de fluide comburant et de fluide combustible doivent donc être installées avec une certaine distance par rapport au tas de terres. L'ensemble comprenant les entrées de fluides, la tête de combustion et la première partie du tube émetteur de chaleur est donc en général installé loin du l'endroit où le tube chauffant pénètre dans le tas de terres, alors que c'est l'endroit où il serait idéal de commencer à chauffer.
Dans de telles situations, l'ensemble comprenant les entrées de fluides, la tête de combustion et la première partie du tube émetteur de chaleur est installé loin, par exemple à au moins un mètre, de la zone à chauffer. Par conséquent la flamme sortant de la tête de combustion commence loin de la zone à chauffer, ce qui entraîne une perte d'énergie. Résumé de l’invention
Un des buts de l'invention est de fournir un dispositif de chauffage dans lequel les entrées de comburant et de combustible peuvent être à plusieurs mètres de la tête de combustion. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif de chauffage comprenant: • une entrée de fluide comburant, • une entrée de fluide combustible, • une tête de combustion prévue pour émettre une flamme, • une première connexion fluidique connectée de façon fluidique à l'entrée de fluide comburant et à la tête de combustion, • une deuxième connexion fluidique connectée de façon fluidique à l'entrée de fluide combustible et à la tête de combustion, • un tube émetteur de chaleur dont une première partie est en communication fluidique avec la première connexion fluidique et est prévue pour recevoir la tête de combustion et une flamme émise par la tête de combustion, • une sortie de fluide connectée de façon fluidique à la première partie du tube émetteur de chaleur par une deuxième partie du tube émetteur de chaleur, • des moyens de mise en mouvement de fluide permettant de créer un mouvement de fluide entre: o l'entrée de fluide comburant et la tête de combustion via la première connexion fluidique, et o la première partie du tube émetteur de chaleur et la deuxième partie du tube émetteur de chaleur, caractérisé en ce que: • la première connexion fluidique comprend un premier tuyau, et en ce que • la deuxième connexion fluidique comprend un deuxième tuyau logé au moins partiellement dans le premier tuyau.
Dans le dispositif selon l'invention, le premier et le deuxième tuyaux permettent d'espacer, de plusieurs mètres si nécessaire, les entrées de fluides comburant et combustible de la tête de combustion. En effet, le premier et le deuxième tuyaux permettent d'amener le fluide combustible et le fluide comburant séparément à la tête de combustion même si celle-ci est éloignée des entrées de fluide combustible et de fluide comburant. Cela permet donc de dissocier les entrées de fluides comburant et combustible, qui doivent être facilement accessibles, de la tête de combustion qui est le point de départ de la flamme.
Le fait que le deuxième tuyau soit logé, au moins partiellement, dans le premier tuyau permet que la tête de combustion soit alimentée de façon centrale par le fluide combustible et de façon périphérique par le fluide comburant. En outre, cela permet au fluide comburant de s'écouler autour de la tête de combustion dans le tube émetteur de chaleur à partir de la première connexion fluidique.
Les fluides sont préférentiellement des gaz. Le fluide comburant est préférentiellement de l'air. Le fluide combustible peut par exemple être du gaz naturel qui est un mélange gazeux d'hydrocarbures, du propane, du butane ou du LPG (Gaz de pétrole liquéfié, en anglais "Liquified Petroleum Gas").
Les communications fluidiques sont préférentiellement étanches. Les premier et deuxième tuyaux ont préférentiellement des parois étanches.
Le tube émetteur de chaleur est un tube émetteur de chaleur par radiation, convection et/ou conduction. L'émission de chaleur par radiation a notamment lieu lorsque tube émetteur de chaleur est entouré d'un milieu au moins partiellement transparents aux rayonnements infrarouges, par exemple l'air. L'émission de chaleur par convection a notamment lieu lorsque le tube émetteur de chaleur est en contact avec un milieu fluide. L'émission de chaleur par conduction a notamment lieu lorsque le tube émetteur est en contact avec un milieu conducteur de chaleur par conduction.
Les moyens de mise en mouvement de fluide permettent de créer un mouvement de fluide global d'une direction amont vers une direction aval, c'est-à-dire depuis l'entrée de fluide comburant vers la sortie de fluide. Les moyens de mise en mouvement de fluide peuvent comprendre un ventilateur. Les moyens de mise en mouvement de fluide peuvent être situés à proximité de l'entrée de fluide comburant, de façon à pousser le fluide comburant, et/ou à proximité de la sortie de fluide, de façon à attirer le fluide.
Le tube émetteur de chaleur est par exemple disposé de façon essentiellement horizontale pour permettre une bonne distribution de chaleur. Le tube émetteur de chaleur peut aussi être disposé de façon verticale. Le tube émetteur de chaleur peut aussi être disposé de façon à former un angle entre 0° et 90° par rapport à la verticale.
Le dispositif de chauffage selon l'invention peut être appelé "tube chauffant", et en particulier "tube chauffant à flamme déportée". Il peut aussi être appelé "tube radiant".
La tête de combustion, la première connexion fluidique, la deuxième connexion fluidique, l’entrée de fluide comburant et l’entrée de fluide combustible peuvent être comprises dans un dispositif appelé "brûleur".
Dans le cadre du présent document, deux éléments en "communication ou connexion fluidique" peuvent être en communication ou connexion fluidique directe, c'est-à-dire qu'ils sont directement en contact l'un avec l'autre, ou en communication ou connexion fluidique indirecte c'est-à-dire qu'il existe des éléments intermédiaires entre eux.
Dans une réalisation de l'invention, la tête de combustion et l'entrée de fluide combustible sont séparées d'une distance d'au moins 50 cm, préférentiellement au moins 2 m, plus préférentiellement au moins 10 m. la tête de combustion et l'entrée de fluide combustible sont préférentiellement séparées d'une distance de moins de 50 m.
La tête de combustion et l'entrée de fluide comburant peuvent aussi être séparées d'une distance d'au moins 50 cm, préférentiellement 2 m, plus préférentiellement 10 m.
Préférentiellement, le dispositif de chauffage comprend en outre un moyen d'allumage à distance permettant d'allumer à distance une flamme à la tête de combustion.
Dans le cadre du présent document, "à distance" peut par exemple vouloir dire depuis l'entrée de fluide combustible, depuis un boîtier incluant les entrées de fluides comburant et combustible et/ou depuis un boîtier incluant les extrémités amont des premier et deuxième tuyaux. Le moyen d'allumage à distance permet à un opérateur se trouvant par exemple à proximité des entrées de fluide comburant et combustible, d'allumer la flamme à la tête de combustion, même quand la tête de combustion est loin.
De manière préférée, le moyen d'allumage à distance comprend une électrode d'allumage et un câble d'allumage logé au moins partiellement dans le premier tuyau et connecté à l'électrode d'allumage.
Dans une réalisation de l'invention, le moyen d'allumage à distance comprend deux câbles d'allumage connectés à l'électrode d'allumage et logés au moins partiellement dans l'espace entre la surface intérieure du premier tuyau et la surface extérieure du deuxième tuyau.
Préférentiellement, le dispositif de chauffage comprend en outre un moyen de vérification de flamme à distance permettant de vérifier à distance la présence de la flamme émise par la tête de combustion.
Le moyen de vérification de flamme à distance permet à un opérateur se trouvant par exemple à proximité des entrées de fluide comburant et combustible de vérifier l'existence d'une flamme à la tête de combustion.
Dans une réalisation de l'invention, le moyen de vérification de flamme à distance comprend une électrode d'ionisation et un câble de vérification connecté à l'électrode d'ionisation et logé au moins partiellement dans le premier tuyau.
Par exemple, dans une réalisation de l'invention, le moyen de vérification de flamme à distance comprend un seul câble de vérification connecté à l'électrode d'ionisation et logé au moins partiellement dans l'espace entre la surface intérieure du premier tuyau et la surface extérieure du deuxième tuyau.
Préférentiellement, la tête de combustion est couplée mécaniquement à la première partie du tube émetteur de chaleur.
Le couplage mécanique peut permettre de maintenir la tête de combustion à une certaine distance d'une surface intérieure de la première partie du tube émetteur de chaleur.
Il peut par exemple être réalisé par des tiges radiales rigides, par exemple trois tiges radiales espacées de 120°. Cela permet de maintenir la flamme émise par la tête de combustion à proximité d'un axe central du tube émetteur de chaleur et dans la direction de cet axe, ce qui est particulièrement intéressant si le deuxième tuyau est au moins partiellement flexible.
Dans une réalisation de l'invention, la tête de combustion est couplée mécaniquement à la première partie du tube émetteur de chaleur par des éléments de couplage fixés à la tête de combustion et agencés pour pouvoir glissés le long d'une surface intérieure du deuxième tuyau et/ou d'une surface intérieure du tube émetteur de chaleur.
Ces éléments de couplage coulissants le long de la surface intérieure du deuxième tuyau et/ou du tube émetteur de chaleur permettent une installation aisée de la tête de combustion.
Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur comprend un tronçon prévu pour être démonté.
Cela peut rendre plus aisés l'installation et l'entretien du dispositif de chauffage.
Dans une réalisation de l'invention, le premier tuyau comprend un tronçon prévu pour être démonté.
Cela peut rendre plus aisés l'installation et l'entretien du dispositif de chauffage.
Préférentiellement, le deuxième tuyau est prévu pour supporter une température d'au moins 300°C.
La flamme sortant de la tête de combustion peut avoir une température de l'ordre de 1100°C. Le deuxième tuyau est donc prévu pour supporter sans détérioration de hautes températures, préférentiellement au moins 300°C, plus préférentiellement 600°C. De même, le premier tuyau, le tube émetteur de chaleur et la tête de combustion sont prévus pour supporter une température d'au moins 300°C, plus préférentiellement 600°C.
Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau comprend un métal.
Préférentiellement, le deuxième tuyau comprend de l'acier inoxydable.
Cela peut par exemple être de l'acier 316 Ti.
Dans une réalisation de l'invention, le premier tuyau est rigide.
Dans le cadre du présent document, un tuyau est "rigide" s'il ne peut pas être plié sans risque d'être détérioré et notamment sans risque de perte d'étanchéité au niveau de ses parois.
Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau est au moins partiellement flexible.
Dans le cadre du présent document, un tuyau est "au moins partiellement flexible" s'il peut être plié tout en gardant une fonction de connexion fluidique et sans risque d'être détérioré, notamment sans risque de perte d'étanchéité au niveau de ses parois. Par exemple, un tuyau ayant un diamètre extérieur et pouvant être plié jusqu'à atteindre un rayon de courbure égal à moins de dix fois son diamètre extérieur tout en gardant une fonction de connexion fluidique et sans risque d'être détérioré est considéré comme "au moins partiellement flexible".
Un tuyau au moins partiellement flexible peut aussi être qualifié de "semi-flexible".
Dans une réalisation de l'invention, le premier tuyau présente un angle et le deuxième tuyau est courbé.
Le premier tuyau peut par exemple comprendre une pièce de jonction coudée et grâce à sa flexibilité, le deuxième tuyau est apte à suivre globalement la forme du premier tuyau. En outre, le premier tuyau peut comprendre un premier angle dans un premier sens de rotation suivant le mouvement des fluides et un deuxième angle dans un deuxième sens de rotation suivant le mouvement des fluides. Cela permet de créer un décalage perpendiculaire à la direction globale d'écoulement des fluides.
Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau est plus flexible que le premier tuyau.
Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur et premier tuyau font partie d'une même pièce.
Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur et le premier tuyau font partie d'une pièce qui pourrait être appelée "tube émetteur de chaleur étendu". Le premier tuyau peut alors être considéré comme la partie de cette pièce qui va jusqu'à l'extrémité amont de la tête de combustion. Il est aussi possible que le tube émetteur de chaleur et le premier tuyau soient dans la prolongation directe l'un de l'autre.
Préférentiellement, le dispositif de chauffage comprend un boîtier, la première connection fluidique comprend, entre l'entrée de fluide comburant et le premier tuyau, une première partie de connexion incluse dans le boîtier, et la deuxième connection fluidique comprend, entre l'entrée de fluide combustible et le deuxième tuyau, une deuxième partie de connexion incluse dans le boîtier.
Préférentiellement, la tête de combustion n'est préférentiellement ni totalement, ni partiellement incluse dans le boîtier. Le boîtier n'est typiquement pas prévu pour supporter des températures au-delà de 60°C. Le boîtier peut comprendre des composants électroniques. Le boîtier peut comprendre un pressostat. Le boîtier peut comprendre une électrovanne. Le boîtier peut comprendre les éléments permettant de brancher l'entrée de fluide comburant et l'entrée de fluide combustible sur des lignes d'alimentation. Le boîtier peut comprendre les moyens de mise en mouvement de fluide. Les deux câbles d'allumage connectés d'un côté à l'électrode d'allumage peuvent être connectés, d'un autre côté, à un dispositif d'actionnement du moyen d'allumage à distance présent dans le boîtier. Le câble de vérification connecté d'un côté à l'électrode d'ionisation peut être connecté, d'un autre côté, à un dispositif de sortie du moyen de vérification de flamme à distance présent dans le boîtier, par exemple un témoin lumineux. Les câbles d'allumage et de vérification sont préférentiellement gainé d'un diélectrique.
En outre, l'invention propose un équipement de chauffage pour dépollution de terres comprenant le dispositif de chauffage selon l'invention.
De plus, l'invention propose un équipement de chauffage pour installation industrielle telle un four, un four tunnel ou un bain chimique et comprenant le dispositif de chauffage selon l'invention.
De façon additionnelle, l'invention propose un équipement de chauffage pour sauna comprenant le dispositif de chauffage selon l'invention.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose une méthode de chauffage comprenant les étapes de: • fournir un dispositif de chauffage selon l'invention, • disposer le dispositif de chauffage de façon à ce que le tube émetteur de chaleur soit au moins partiellement dans une zone à chauffer, • connecter de façon fluidique l'entrée de fluide comburant à une alimentation en fluide comburant, • connecter de façon fluidique l'entrée de fluide combustible à une alimentation en fluide combustible, • démarrer les moyens de mise en mouvement de fluide, et • démarrer la flamme à la tête de combustion.
Dans le cadre du présent document, une "zone à chauffer" est une zone telle qu'il est souhaité que des éléments présents dans cette zone, notamment des éléments solides ou liquides, soient chauffés par le dispositif de chauffage. .
Les avantages mentionnés pour le dispositif s'appliquent mutatis mutandis à la méthode.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 illustre un dispositif de chauffage dans une réalisation de la présente invention, et - la figure 2 illustre trois dispositifs de chauffage disposés pour dépolluer un tas de terres, dans une réalisation de l’invention.
Modes de réalisation de l’invention
La présente invention est décrite avec des réalisations particulières et des références à des figures mais l’invention n’est pas limitée par celles-ci. Les dessins ou figures décrits ne sont que schématiques et ne sont pas limitants.
Dans le contexte du présent document, les termes "premier" et "deuxième" servent uniquement à différencier les différents éléments et n'impliquent pas d'ordre entre ces éléments.
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références.
La figure 1 illustre un dispositif de chauffage 1 dans une réalisation de la présente invention. Le dispositif de chauffage 1 comprend une tête de combustion 30 prévue pour émettre une flamme à proximité de son extrémité aval 34. La tête de combustion 30 comprend, préférentiellement, à proximité de son extrémité amont, une arrivée de fluide combustible centrale et des arrivées de fluide comburant périphériques 31. La tête de combustion 30 comprend, préférentiellement, un injecteur calibré pour amener le fluide combustible à une certaine pression. Un mélange entre les fluides comburant et combustible s'effectue dans la tête de combustion 30. La tête de combustion 30 comprend aussi, préférentiellement, un venturi et un accrocheur de flamme. La tête de combustion 30 comprend aussi, préférentiellement, une électrode d'ionisation 32. La tête de combustion 30 comprend aussi, préférentiellement, une électrode d'allumage 33. Contrairement à l'illustration de la figure 1, la tête de combustion 30 peut éventuellement avoir une forme essentiellement cylindrique.
Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre une entrée de fluide comburant 11 et une première connexion fluidique connectant de façon fluidique l'entrée de fluide comburant 11 et la tête de combustion 30. La première connexion fluidique comprend un premier tuyau 13. La première connexion fluidique et le premier tuyau 13 sont donc destinés à recevoir du fluide comburant. Le fluide comburant est typiquement de l'air. Le premier tuyau 13 est préférentiellement rigide. Le premier tuyau 13 peut comprendre plusieurs pièces, notamment des pièces rectilignes et au moins une pièce lui permettant d’avoir au moins une partie courbée. Le premier tuyau 13 peut, par exemple, comporter un angle, plusieurs angles, un coude, plusieurs coudes,...
Le premier tuyau 13 peut comprendre un ou plusieurs tronçon(s) prévu(s) pour être aisément enlevé(s) ou démonté(s). Un tel tronçon peut par exemple être fixé par des flasques ou des brides au reste du premier tuyau 13. Cela peut être utile pour accéder à l'intérieur du premier tuyau 13 lors de l'installation ou pour des entretiens.
La première connexion fluidique peut comprendre un ou plusieurs tronçon(s) prévu(s) pour être aisément enlevé(s) ou démonté(s).
Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre une entrée de fluide combustible 21 et une deuxième connexion fluidique connectant de façon fluidique l'entrée de fluide combustible 21 et la tête de combustion 30. La deuxième connexion fluidique comprend un deuxième tuyau 23, qui est au moins partiellement logé dans le premier tuyau 13. Le premier 13 et le deuxième 23 tuyaux peuvent être coaxiaux. La deuxième connexion fluidique et le deuxième tuyau 23 sont donc destinés à recevoir du fluide combustible. Le fluide combustible peut par exemple être du gaz naturel, un mélange gazeux d'hydrocarbures, du propane, du butane ou du LPG.
Dans une réalisation de l’invention, le deuxième tuyau 23 est au moins partiellement flexible. Le deuxième tuyau 23 peut alors être présent dans le premier tuyau 13, même si le premier tuyau 13 comporte un angle, plusieurs angles, un coude, plusieurs coudes,... Dans une réalisation de l’invention, le deuxième tuyau 23 a au moins une partie rigide et au moins une partie flexible. Dans une réalisation de l’invention, le deuxième tuyau 23 est plus flexible que le premier tuyau 13.
Qu’il soit flexible ou rigide, le deuxième tuyau 23 est préférentiellement apte à supporter une température d’au moins 300°C. Qu’il soit flexible ou rigide, le deuxième tuyau 23 comprend préférentiellement un métal. Qu’il soit flexible ou rigide, le deuxième tuyau 23 est préférentiellement en métal. Qu’il soit flexible ou rigide, le deuxième tuyau 23 est préférentiellement antidéflagrant. L’acier inoxydable compris dans le deuxième tuyau 23 peut par exemple être de l'acier 316 Ti. L’acier inoxydable compris dans le deuxième tuyau 23 peut par exemple comprendre 16,5 à 18,5% de Cr, 10,5 à 13,5% de Ni, 2,0 à 2,5% de Mo, moins de 0,7% de Ti et du Fe. S'il est au moins partiellement flexible, le deuxième tuyau 23 peut éventuellement comprendre au moins un tronçon rigide et au moins un tronçon flexible.
Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre un tube émetteur de chaleur 40. Le tube émetteur de chaleur 40 a une première partie 41 en communication fluidique avec la première connexion fluidique, par exemple pour être en communication fluidique directe avec le premier tuyau 13. Cette première partie 41 est prévue pour recevoir la tête de combustion 30 et une flamme émise par la tête de combustion 30. Le tube émetteur de chaleur 40 a une deuxième partie 42 connectée de façon fluidique à une sortie de fluide 50. La sortie de fluide 50 permet d’évacuer les fluides du tube émetteur de chaleur 40.
Dans une réalisation de l'invention, l'extrémité aval du premier tuyau 13 est jointe avec l'extrémité amont du tube émetteur de chaleur 40. L'extrémité aval du deuxième tuyau 23 est connectée avec l'arrivée de fluide combustible de la tête de combustion 30.
Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur 40 et premier tuyau 13 font partie d'une même pièce qui pourrait être nommée "tube émetteur de chaleur étendu". Le tube émetteur de chaleur 40 est alors la continuation directe du premier tuyau 13. En d’autres termes, le premier tuyau 13 peut alors être considéré comme faisant partie du tube émetteur de chaleur étendu et le deuxième tuyau 23 comme étant au moins partiellement logé dans le tube émetteur de chaleur étendu.
Dans une réalisation de l'invention, la tête de combustion 30 est couplée mécaniquement au tube émetteur de chaleur 40, par exemple à une surface intérieure de sa première partie 41. Ce couplage mécanique peut être réalisé par des éléments de couplage 35 fixés à la tête de combustion 35 et coulissants sur la surface intérieure du tube émetteur de chaleur 40. Cela peut être par exemple trois tiges radiales rigides espacées de 120°. Ce couplage mécanique peut permettre un centrage approximatif de la tête de combustion 30 dans le tube émetteur de chaleur 40. Le fait que les éléments de couplage 35 glissent sur la surface intérieure du tube émetteur de chaleur 40 permet une installation aisée de la tête de combustion 30 et de ces éléments de couplage 35 dans le tube émetteur de chaleur 40.
Le tube émetteur de chaleur 40 peut comprendre un ou plusieurs tronçon(s) prévu(s) pour être aisément enlevé(s) ou démonté(s). Un tel tronçon peut par exemple être fixé par des flasques ou des brides au reste du tube émetteur de chaleur 40. Cela peut être utile pour accéder à l'intérieur du tube émetteur de chaleur 40 lors de l'installation ou pour des entretiens.
En outre, la première partie 41 du tube émetteur de chaleur 40 peut comprendre un matériau réfractaire. Par exemple, la surface interne de la première partie 41 du tube émetteur de chaleur 40 peut être recouverte d'un matériau réfractaire dans une zone de la première partie 41 du tube émetteur de chaleur 40 prévue pour recevoir la flamme.
Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre des moyens de mise en mouvement de fluide 60 permettant de créer un mouvement de fluide entre: • l'entrée de fluide comburant 11 et la tête de combustion 30 via la première connexion fluidique, et • la première partie 41 du tube émetteur de chaleur 40 et la deuxième partie 42 du tube émetteur de chaleur 40,
Cela correspond à un mouvement global de fluide depuis l'entrée de fluide comburant 11 (amont) vers la sortie de fluide 50 (aval). Les moyens de mise en mouvement de fluide 60 peuvent être présents près de l'entrée de fluide comburant 11 et/ou près de la sortie de fluide 50. Les moyens de mise en mouvement de fluide 60 permettent de créer une surpression à l'entrée de fluide comburant 11 par rapport à la sortie de fluide 50. Les moyens de mise en mouvement de fluide 60 permettent d’éviter un retour de flamme.
Une grande partie du fluide comburant passe dans le tube émetteur de chaleur 40 autour de la tête de combustion 30. Le fluide circulant dans le tube émetteur de chaleur 40 est chauffé par la flamme émise par la tête de combustion. Cela chauffe le tube émetteur de chaleur 40 lui-même qui émet ainsi de la chaleur par radiation (c'est-à-dire du rayonnement), conduction et/ou convection.
Dans une réalisation de l'invention, le dispositif de chauffage 1 comprend un boîtier 70. Le boîtier 70 regroupe typiquement plusieurs éléments qui doivent être facilement accessibles par un opérateur et ne peuvent pas être exposés à de hautes températures. Le boîtier 70 peut comprendre les moyens de mise en mouvement de fluide 60. Le boîtier 70 peut comprendre les extrémités amont du premier 13 et du deuxième 23 tuyaux. Préférentiellement, la tête de combustion 30 n'est ni partiellement ni entièrement dans le boîtier 70.
Le deuxième tuyau 23 peut être logé dans le premier tuyau 13 dans toute la longueur du deuxième tuyau 23 entre le boîtier 70 et la tête de combustion 30.
Préférentiellement, la première connexion fluidique comprend, entre l'entrée de fluide comburant 11 et le premier tuyau 13, une première partie de connexion 16. Cette première partie de connexion 16 peut être incluse dans le boîtier 70, peut être métallique et/ou peut être coudée. Cette première partie de connexion 16 peut comprendre plusieurs pièces.
Dans une réalisation de l'invention, une longueur 17 du premier tuyau 13 entre la première partie de connexion 16 et la tête de combustion 30 est d'au moins 1 m, préférentiellement au moins 2 m, plus préférentiellement au moins 3 m.
Préférentiellement, la deuxième connexion fluidique comprend, entre l'entrée de fluide combustible 21 et le deuxième tuyau 23, une deuxième partie de connexion 26. Cette deuxième partie de connexion 26 peut être incluse dans le boîtier 70, peut être métallique et/ou peut être coudée. Cette deuxième partie de connexion 26 peut comprendre plusieurs pièces.
Dans une réalisation de l'invention, une longueur 27 du deuxième tuyau 23 entre la deuxième partie de connexion 26 et la tête de combustion 30 est d'au moins 1 m, préférentiellement au moins 2 m, plus préférentiellement au moins 3 m.
Dans une réalisation de l'invention, l'électrode d'allumage 33 est connectée à deux câbles d'allumage logés au moins partiellement dans le premier tuyau 13 et hors du deuxième tuyau, et qui sont eux-mêmes connectés à un dispositif d'actionnement du moyen d'allumage à distance présent dans le boîtier 70. L'électrode d'allumage 33, les câbles d'allumage et le dispositif d'actionnement du moyen d'allumage à distance font partie d'un moyen d'allumage à distance permettant d'allumer la flamme à distance, par exemple depuis le boîtier 70.
Dans une réalisation de l'invention, l'électrode d'ionisation 32 est connectée à un câble de vérification logé au moins partiellement dans le premier tuyau 13 et hors du deuxième tuyau, et qui est lui-même connecté à un dispositif de sortie du moyen de vérification de flamme à distance présent dans le boîtier 70. L'électrode d'ionisation 32, le câble de vérification et le dispositif de sortie du moyen de vérification de flamme à distance font partie d'un moyen de vérification de flamme à distance permettant de vérifier, à distance, la présence de la flamme, par exemple depuis le boîtier 70.
Grâce aux premier 13 et deuxième 23 tuyaux, la tête de combustion 30 et l'entrée de fluide combustible 21 peuvent être séparés d'une distance d'au moins 1 m, préférentiellement 2 m, plus préférentiellement 3 m. De même, grâce aux premier 13 et deuxième 23 tuyaux la tête de combustion 30 et l'entrée de fluide comburant 11 peuvent être séparés d'une distance d'au moins 1 m, préférentiellement 2 m, plus préférentiellement 3 m. De même, grâce aux premier 13 et deuxième 23 tuyaux la tête de combustion 30 et le boîtier 70 peuvent être séparés d'une distance d'au moins 1 m, préférentiellement 2 m, plus préférentiellement 3 m.
La figure 2 illustre trois dispositifs de chauffage 1 disposés pour dépolluer un tas de terres 100 dans une réalisation de l’invention. Pour des raisons de clarté, les éléments illustrés la figure 2 ne sont pas à l'échelle et certains éléments des dispositifs de chauffage 1 ne sont pas illustrés. En outre, les tubes émetteurs 40 étant coudés dans le tas de terres 100 dans la situation illustrée à la figure 2, les sorties de fluides 50 ne sont pas représentées.
Les terres du tas 100 doivent être dépolluées, c'est-à-dire qu'elles doivent être chauffées de façon à faire évaporer des polluants présents dedans. Les dispositifs de chauffage 1 selon l'invention sont installés, préférentiellement, de façon à ce que l'entrée de fluide comburant 11, l'entrée de fluide combustible 21, la première partie de connexion 16, la deuxième partie de connexion 26, le boîtier 70 (figure 1 ), la sortie de fluide 50 (figure 1 ) et les moyens de mise en mouvement de fluide 60 (figure 1 ) soient en-dehors du tas de terres 100. Les dispositifs de chauffage 1 selon l'invention sont installés, préférentiellement, de façon à ce qu'au moins une partie du tube émetteur de chaleur 40 soit dans le tas de terres 100.
Dans chaque dispositif de chauffage 1, la tête de combustion 30 est préférentiellement placée à proximité de l'endroit où le dispositif de chauffage 1 pénètre dans le tas de terres 100, de façon à ce que la flamme émise par la tête de combustion 30 soit dans le tas de terres 100. La tête de combustion 30 peut donc être placée dans le tas de terres 100 ou à l'extérieur de celui-ci.
Le tas de terres 100 peut avoir une hauteur de 6 m, une longueur de 40 m et une profondeur de 8 m. Bien que seulement trois dispositifs de chauffage 1 soient illustrés à la figure 2, un tel tas de terres 100 peut être dépollué par une soixantaine de dispositifs de chauffage 1 dont les tubes émetteurs 40 sont répartis sur la longueur, la largeur et la hauteur du tas de terres 100. Les tubes émetteurs 40 sont installés de façon essentiellement horizontale dans la situation illustrée à la figure 2, mais ils pourraient être installés de façon essentiellement verticale ou selon n'importe quelle direction par rapport à la verticale.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, dans le premier dispositif de chauffage 1a, qui est installé à proximité du sol, le premier tuyau 13a, n'a pas de coude. Par contre, dans les deuxième et troisième dispositifs de chauffage 1b, 1c, le premier tuyau 13b, 13c, a un premier coude 14b, 14c et un deuxième coude 15b, 15c. L'ensemble de ces deux coudes 14b, 15b ou 14c, 15c permet aux deuxième et troisième dispositifs de chauffage 1b, 1c d'avoir, de l'amont vers l'aval, une première partie horizontale, une partie verticale et une deuxième partie horizontale. Les première et deuxième parties horizontales permettent un déport horizontal entre les entrées 11b, 21b, 11c, 21c et la tête de combustion 30b, 30c. Ce déport horizontal peut par exemple être compris entre 0,5 et 10 m, préférentiellement environ 3 m. La partie verticale permet un déport vertical entre les entrées 11b, 21b, 11c, 21c et la tête de combustion 30b, 30c. Ce déport vertical peut par exemple être compris entre 0,5 et 20 m, préférentiellement environ 1,2 m.
Dans une application du dispositif de chauffage 1 pour dépolluer un tas de terres 100, toutes les entrée de fluide comburant 11a, 11b, 11c et toutes les entrées de fluide combustible 21a, 21b, 21c sont accessibles par un utilisateur se trouvant au niveau du sol, c'est-à-dire en bas du tas de terres 100. Dans une application de l'invention pour dépolluer un tas de terres 100, toutes les entrée de fluide comburant 11a, 11b, 11c et toutes les entrées de fluide combustible 21a, 21b, 21c sont approximativement dans un même plan horizontal.
Un dispositif de chauffage 1 selon l'invention peut aussi être utilisé pour le chauffage d'un sauna, de façon à déporter la tête de combustion 30, c'est-à-dire le point de départ du chauffage, des entrées de fluide 11, 21 et potentiellement du boîtier 70.
Un dispositif de chauffage 1 selon l'invention peut aussi être utilisé pour le chauffage d'installations industrielles, par exemple pour un four, un four tunnel ou un bain chimique. Dans le cas d'un bain chimique, il est avantageux au niveau de la sécurité que des opérateurs devant s'approcher des entrées de fluide 11,21 et potentiellement du boîtier 70 ne doivent pas s'approcher du bain chimique.
Dans le cas d'un four tunnel, il est particulièrement intéressant que la tête de combustion 30 et le tube émetteur de chaleur 40 soient dans le four tunnel et parallèles à l'axe du four tunnel pour permettre un chauffage de l'ensemble du four tunnel. Il est aussi particulièrement intéressant que les entrées de fluide 11,21 et potentiellement le boîtier 70 soient hors du four tunnel et protégés de sa chaleur, afin de ne pas chauffer. L'utilisation d'un coude dans le premier tuyau 13 permet de placer les entrées de fluide 11, 21 et potentiellement le boîtier 70, juste en-dehors du four tunnel, hors de son axe et protégés par ses parois, tout en plaçant la tête de combustion 30 et le tube émetteur de chaleur 40 dans le four tunnel et parallèles à l'axe du four tunnel.
Un dispositif de chauffage 1 selon l'invention peut aussi être utilisé dans une situation où la zone à chauffer présente des risques pour les entrées de fluide 11, 21 et potentiellement le boîtier 70. Cela peut être le cas d'un hall où l'atmosphère est corrosive. Il est alors intéressant de placer les entrées de fluide 11, 21 et potentiellement le boîtier 70, en-dehors du hall et la tête de combustion 30 à l'entrée du hall.
En d'autres termes, l'invention se rapporte à un dispositif de chauffage 1, ou tube chauffant, dans lequel une entrée de fluide comburant 11, respectivement de fluide combustible 21, est reliée à une tête de combustion 30 via un premier tuyau 13, respectivement deuxième tuyau 23, le deuxième tuyau 23 étant logé au moins partiellement dans le premier tuyau 13. Le premier 13 et le deuxième 23 tuyaux permettent d'amener le fluide combustible et le fluide comburant séparément à la tête de combustion 30 même si celle-ci est éloignée des entrées de fluide combustible 21 et de fluide comburant 11.
La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L’usage des verbes "comprendre", "inclure", "comporter", ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini "un", "une", ou de l’article défini "le", "la" ou "Γ", pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent pas leur portée.
Claims (10)
1. Dispositif de chauffage (1 ) comprenant: • une entrée de fluide comburant (11 ), • une entrée de fluide combustible (21 ), • une tête de combustion (30) prévue pour émettre une flamme, • une première connexion fluidique comprenant un premier tuyau (13) et connectée de façon fluidique à l'entrée de fluide comburant (11 ) et à la tête de combustion (30), • une deuxième connexion fluidique comprenant un deuxième tuyau (23) logé au moins partiellement dans le premier tuyau (13) et connectée de façon fluidique à l'entrée de fluide combustible (21) et à la tête de combustion (30), • un tube émetteur de chaleur (40) dont une première partie (41 ) est en communication fluidique avec la première connexion fluidique et est prévue pour recevoir la tête de combustion (30) et une flamme émise par la tête de combustion (30), • une sortie de fluide (50) connectée de façon fluidique à la première partie (41) du tube émetteur de chaleur (40) par une deuxième partie (42) du tube émetteur de chaleur (40), et • des moyens de mise en mouvement de fluide (60) permettant de créer un mouvement de fluide entre: o l'entrée de fluide comburant (11 ) et la tête de combustion (30) via la première connexion fluidique, et o la première partie (41 ) du tube émetteur de chaleur (40) et la deuxième partie (42) du tube émetteur de chaleur (40), caractérisé en ce que la tête de combustion (30) et l'entrée de fluide combustible (21) sont séparées d'une distance d'au moins 50 cm, préférentiellement au moins 2 m, plus préférentiellement au moins 10 m, et en ce que la tête de combustion (30) et l'entrée de fluide comburant (11) sont séparées d'une distance d'au moins 50 cm, préférentiellement au moins 2 m, plus préférentiellement au moins 10 m.
2. Dispositif de chauffage (1 ) selon la revendication 1, caractérisé: • en ce qu'il comprend un boîtier (70), • en ce que la première connection fluidique comprend, entre l'entrée de fluide comburant (11) et le premier tuyau (13), une première partie de connexion (16) incluse dans le boîtier (70), • en ce que la deuxième connection fluidique comprend, entre l'entrée de fluide combustible (21) et le deuxième tuyau (23), une deuxième partie de connexion (26) incluse dans le boîtier (70), et • en ce que la tête de combustion (30) est située en-dehors du boîtier (70).
3. Dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de combustion (30) est couplée mécaniquement à la première partie (41) du tube émetteur de chaleur (40) par des éléments de couplage (35) fixés à la tête de combustion (30) et agencés pour pouvoir glisser le long d'une surface intérieure du deuxième tuyau (23) et/ou d'une surface intérieure du tube émetteur de chaleur (40).
4. Dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube émetteur de chaleur (40) comprend un tronçon prévu pour être démonté.
5. Dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième tuyau (23) est prévu pour supporter une température d'au moins 300°C et/ou en ce que le deuxième tuyau (23) comprend un métal, par exemple de l'acier inoxydable.
6. Dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier tuyau (13) est rigide et/ou le deuxième tuyau (23) est plus flexible que le premier tuyau (13).
7. Dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier tuyau (13) présente un angle (14) et en ce que le deuxième tuyau (23) est au moins partiellement flexible et est courbé.
8. Dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube émetteur de chaleur (40) et premier tuyau (13) font partie d’une même pièce.
9. Equipement de chauffage pour dépollution de terres, pour sauna ou pour installation industrielle telle un four, un four tunnel ou un bain chimique comprenant le dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Méthode de chauffage comprenant les étapes de: • fournir un dispositif de chauffage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, • disposer le dispositif de chauffage (1) de façon à ce que le tube émetteur de chaleur (40) soit au moins partiellement dans une zone à chauffer, • connecter de façon fluidique l'entrée de fluide comburant (11) à une alimentation en fluide comburant, • connecter de façon fluidique l'entrée de fluide combustible (21) à une alimentation en fluide combustible, • démarrer les moyens de mise en mouvement de fluide (60), et • démarrer la flamme à la tête de combustion (30).
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