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"Dispositif destiné à utiliser les gaz chauds d'évacuation des chaudières, fourneaux. cuisinières. moteurs à combustion, cheminées et autres pour la préparatio d'eau ohaude"
La présente invention a pour objet un dispositif destiné à utiliser les gaz chauds d'évacuation des chaudières, four- neaux, cuisinières. moteurs à combustion, cheminées et autres pour la préparation d'eau chaude.
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On sait que dans les fourneaux et cuisinières et en particu- lier dans les petites installations de chauffage central ou par étages les gaz s'échappent mal utilisés dans la oheminée. Vu qu'il s'agit dans ce genre d'installations surtout d'appareils à feu continu, cette perte de chaleur est oonstante.
Nombreux sont cependant les dispositifs qui ont été imaginés pour utiliser la chaleur de ces gaz d'évacuation, mais tous présentent entre autres l'inconvénient qu'ils diminuent considérablement le tira- ge de la cheminée, rendant ainsi leur utilité douteuse, surtout lorsqu'il s'agit de pousser l'utilisation des gaz d'évacuation et au moment de l'allumage de la chaudière lorsque la cheminée est encore froide et le tirage faible, Le rendement de tels éoo- nomiseurs dépend dono essentiellement de la mesure à laquelle on réussit à éviter les pertes de tirage.
Il existe des appareils pour préparer de l'eau chaude oom- portant un canal refroidi et un canal non refroidi et dans les- quels les gaz d'évacuation sont renversés au moins par deux ola- pets d'obturation.
La présente invention consiste à disposer les canalisations refroidies et non refroidies de telle façon que leurs extrémités dans des chambres d'accumulation oommunes à axes parallèles.
Ainsi sans modifier leur direction les gaz sont dirigés sans résistance vers la canalisation d'évacuation refroidie ou non refroidie. En outre la canalisation refroidie est arrangée de telle sorte qu'elle permet une vitesse d'évacuation et un pou- voir réfrigérant plus élevés de façon à opposer aux gaz d'éohap- . pement une résistance plus grande que ne pourrait le faire le canal non refroidi. Cet arrangement permet la suppression de l'obturation. Les modifications de la circulation des gaz sont uniquement obtenues en fermant ou en ouvrant le canal refroidi.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
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La fig. 1 se rapporte à une première forme, et la fig. 2 a trait à une deuxième forme d'exécution de Iléon- nomiseur, la fig. 3 fait voir un schéma de l'installation combiné avec une bouilloire (boiler), les fige 4 et 5 montrent en coupe verticale et horizontale une troisième forme d'exécution de l'économiseur.
Suivant la fig. 3.A représente la chaudière,V l'éconmi- seur et! le boiler. KW désigne la conduite d'amenée d'eau froi- de, WW est la conduite d'eau chaude venant du boiler, m, m1 est la conduite d'eau chaude, n est la conduite d'eau froide, o, , s sont des accessoires habituellement disposés sur les conduites.
Suivant la forme d'exécution représentée à la fig. 1,A est la chaudière, B1 la conduite d'amenée et y la chambre de répar- tition. Cette chambre 7 est, dans sa partie supérieure, formée en éoonomiseur destiné à la préparation d'eau chaude et comporte une première conduite d'évacuation tubulaire centrale b et une deuxième conduite d'évacuation annulaire o, concentrique à la première. Ces deux oonduites se réunissent à leur partie supé- rieure dans le collecteur do Les deux conduites b et c s'élar- gissent dans leur partie inférieure. La conduite b comporte un obturateur f constitué par un corps creux et se rapprochant au- tant que possible de la forme d'une goutte d'eau tombante.
Il n'y a ni clapet d'obturation, ni changement de direction, ni autre dispositif provoquant lors du passage des gas des tourbillons et partant des pertes de tirage. Les gaz se dirigent de la cham- bre de répartition y naturellement à travers la conduite annulai- re c et ne subissent presque pas de déviation latérale ou tout au plus une déviation lente et progressive de façon que les pertes de tirage soient réduites au minimum. La forme en goutte d'eau à la partie inférieure et surtout à la pastie supérieure des canalisations permet en outre de réduire notablement le frot-
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tement des gaz en mouvement. Aussi, lors du passage de la chaudière dans le tuyau d'évacuation b les gaz se trouvent qu'une résistance minime grâce à la forme spéciale en goutte d'eau tombante de l'obturation f (fig. 2).
La chemise d'eau i est avantageusement munie d'une enveloppe isolatrice J. Les conduites b et o s'élargissent à leur partie inférieure et fa- cilitent ainsi l'entrée des gaz.
L'obturateur f est commandé soit par le levier soit par le thermostat h. La conduite annulaire de tirage o est entou- rée de deux chemises d'eau! et!. Le thermostat est placé dans l'une de ces chemises. Lorsque l'eau atteint environ 55 , température à laquelle les incrustations se forment plus abon- damment, le thermostat provoque l'ouverture de l'obturateur pour empêcher une nouvelleaugmentation de la température.
Lorsque celle-ci s'abaisse au-dessous de la limite indiquée, l'obturateur f referme la conduite d'évacuation directe.
Au moment de l'allumage de la chaudière lorsque le tirage dans la cheminée est encore faible et que l'eau dans les che- mises i et e est encore froide, on ouvre l'obturateur f. La majeure partie des fumées s'échappent directement à travers la conduite b dans laquelle il y a le moins de perte de tirage.
Le feu, une fois bien en train et la cheminée étant chauffée, a'est à dire lorsque le tirage est devenu suffisant on ferme l'obturateur f à la main de sorte que le réohauffeur est mis en fonction. Dès lors les gaz s'éohappent à travers la conduite annulaire c où ils sont utilisés le mieux possible au chauffa- ge de l'eau. Ainsi l'eau chaude est produite aussi longtemps que la chaudière est en fonction. Il va sans dire que les ohe- mises i et e sont munies des accessoires habituels d'alimenta- tion et de purgeurs.
Le thermostat h est avantageusement combiné avec l'obtu- rateur f de telle façon que ce dernier puisse au début du fonctionnement de l'installation être commandé à la main.
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La chambre de répartition y dans laquelle débouchent les conduites b et 0 doit avoir une section au moins équivalente à celle des deux conduites ensembles. La section utile de la Chambre de répartition 7 délimitée par la paroi extérieure et le contour de l'obturateur f doit !âtre géométriquement semblable ou égale à la section de la chemise d'eau @ et de la conduite b, par exemple annulaire. Grâce à une telle disposition on peut di- riger les fumées de la conduite b dans la conduite o à l'aide de l'obturateur f sans craindre la moindre déviation due à des tourbillons.
La disposition de la conduite e de part et d'autre de la conduite b ou autour de oelle-oi est très importante puis- que en cas d'une seule canalisation c placée à côté de la con- duite b la déviation des gaz deviendrait beaucoup plus importan- te que dans le cas de la canalisation a disposée autour de la conduite b.
Il est utile de donner à la conduite de sortie (y2 de la fig. 2) des gaz de la chaudière A une section sensiblement égale à celle de la chambre de répartition. De cette façon on évite des ohoos et des pertes de tirage dus à une augmentation de vi- tesse exagérée, telle qu'elle se présenterait en rétrécissant l'orifice d'échappement B1 telle qu'elle est représentée à la fig, 1, Ici les gaz venant de la chaudière A sont d'abord forcés de se faufiller par l'orifice rétréoie B1 avant d'atteindre la grande chambre de répartition. Suivant la disposition de la fig.
2, cet inconvénient est supprimé et les fumées d'évacuation con- servent une vitesse réduite aussi dans les canalisations b et o.
Il en résulte un deuxième avantage consistant en ce que les suies et les poussières entraînées par les gaz se déposent dès leur arrivée dans l'orifice 12 et n'encrassent pas les conduites d'é- vaouation ce qui aurait pour effet d'altérer le rendement de l'é- oonomiseur.
L'éoonomiseur, relié à la oheminée est toujours en dépression de sorte que par toute fuite, l'air extérieure froid se trouve-
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rait aspiré et refroidirait, lorsqu'il pénètre devant l'éoono- miseur. les gaz d'évacuation, tout en diminuant le rendement de l'installation. Les faites sont généralement à craindre au droit de l'assise de l'économiseur sur la chaudière et au point d'appui du levier du thermostat. Le dernier cas n'entre pas en ligne de compte puisque le dit levier est disposé en un endroit où les gaz utilisés quittent l'économiseur. La jointure entre la chaudière et l'éoonomiseur doit être particulièrement bien soignée.
Un autre inconvénient de toutes les installations utilisant les gaz ou fumées d'échappement consiste en ce que les appareils sont très rapidement déterriorés par des corrosifs se déposant en goutelettes sur les parois au moment de la condensation des gaz. On a déjà cherché à remédier à cet inconvénient en diri- geant ces liquides dans des appareils spéciaux, cependant il paraît préférable d'empêcher la formation de tels liquides cor- rosifs, comme cela a lieu dans les chambres de combustions des appareils de gaz d'éclairage. On obtient par la suppression de ces liquides en outre un tirage amélioré da la cheminée puisque les vapeurs non condensées favorisent le tirage.
A cet effet on diminue à l'endroit où les gaz chauds prennent contact avec les parois refroidies de la chemise d'eau de l'économiseur, la oonduotibilité de ces parois, ou on fait chauffer l'eau froide préalablement par de l'eau déjà tempérée.
La première solution est montrée à la fig. 1 où les parties inférieures des chemises d'eau i et e sont en retrait, les cou- ches isolantes i1 et e1 ainsi formées, empêchent le contact di- rect des gaz chauds montants aveo les parois froides. Le même phénomène de condensation se produisant aussi dans la conduite centrale b et les parois de celle-ci sont au contact aveo les parois froides en b1 également pourvues d'au moins une couche isolante semblable,
Par le retrait des parois des chemises d'eau en i1 et .!.
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on évite les saillies favorisant l'enorassage et diminuant la section utile de débit.
Tandis que l'économiseur suivant la fig. 1 est compris comme appareil à circulation d'eau continue sans réserve d'eau appré- ciable, l'installation suivant la fig.2 comporte un réservoir.
La chemise k affeote la forme d'un récipient dont l'encombrement correspond sensiblement à celui de la chaudière. Le thermostat h1 est disposé dans la partie inférieure de ce réservoir et commande 1 obturateur f par un liquide intermédiaire. Le dispo- sitif de protection oontre la formation des liquides corrosifs de condensation semblables à ceux de la forme d'exécution sui- vant la fige 1 exige une étude toute particulière, puisque dans le grand réservoir l'eau reste comparativement plus longtemps froide.
Une autre forme d'exécution de l'objet de l'invention est re- présentée aux fig. 4 et 5.
Tandis qu'aux formes d'exécution précédentes la condensation des gaz est empêchée par une couche isolatrice disposée essentiel- lement dans la partie inférieure des chemises d'eau, l'isolation suivant la fig. 4 s'étend sur l'appareil complet. On évite les condensations d'autant mieux que les gaz chauds balayent de grandes surfaces telles que des ailettes et autres, lesquelles sont reliées d'une manière conductible à une surface plus rédui- te, complètement inaooessible aux gaz chauds, mais en contact avec l'eau à chauffer. Cette surface peut être constituée par un serpentin. Celui-ci contenant seul de l'eau est ainsi proté- gé contre l'influence nuisible des gaz chauds et peut faoilement résister à toutes les pressions d'eau voulues.
La conduite centrale b1 est entourée concentriquement de la conduite de chauffage indirecte c1. L'enveloppe extérieure A1 de la conduite c1 oomporte à l'intérieure sur toute la largeur de cette dernière des ailettes R qui subdivisent la section de
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la conduite c1 en trapèzes! et offrent aux gaz und grande sur- face. Les ailettes ne doivent cependant pas entraver le passage des gaz et doivent pouvoir être facilement décrassées à l'aide d'une brosse ou d'un autre ustensile approprié.
Pour cette rai- son il est avantageux de disposer les ailettes perpendiculaire- ment sur l'enveloppe A1 suivant les génératrices de celui-ci, c'est à dire parallèlement au sens naturel d'écoulement des gaz, Ces ailettes radiales sont distancées d'environ 2 à 6 cm, de façon à être bien accessible à une brosse de nettoyage.
La transmission de la chaleur par ces ailettes dépend es- sentiellement de la vitesse des gaz les balayant; plus cette vitesse est grande, plus la quantité de chaleur communiquée est importante. L'accroissement de la vitesse des gaz se faisant au détriment du tirage elle peut entraver le fonctionnement nor- mal de la chaudière. De nombreux essais ont démontré que le meilleur rendement était obtenu par des vitesses de gaz variant entre 1 et 2 m/sec.
Le tuyau! constituant la canalisation centrale directe b, est fixé à au moins deux des ailettes précitées. Le serpentin S, contenant de l'eau entoure l'enveloppe !1d'une façon conduc- tible et peut être fait en laiton ou en cuivre, tandis que pour les ailettes et l'enveloppe, de la tle ordinaire suffit* A l'extrémité supérieure du serpentin est disposé le thermostat h.z est une enveloppe extérieure qu'entoure tout l'appareil pour l'isoler de l'ambiance et lui donner un meilleur aspect.
Ses dimensions devenant telles qu'il empiète presque complèteimpossible/, ment sur le couvercle de la chaudière K1, ce qui rendrait/le nettoyage des carneaux supérieurs i1. il est rétréci à son em- base de manière rendre accessible les ouvertures de visites disposées sur le couvercle D. Le couvercle N de l'enveloppe Z est amovible ou muni de regards afin de permettre le nettoyage de l'appareil et particulièrement des ailettes.
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L'expérience a montré que pour éviter les incrustations dans le serpentin 8 oelui-oi devant avoir un diamètre intérieur mini- mum de 10 mm et que d'autre part un diamètre supérieur à 20 mm donnait à l'eau une vitesse trop faible la transmission de la chaleur des gaz à l'eau devient médiocre.
En outre l'économiseur doit opposer à la circulation de l'eau une résistance plus grande que le boiler directement couplé en parallèle, afin qu'en débitant de l'eau chaude de ce dernier il n'y ait pas une trop grande quantité d'eau froide qui s'écoule à travers l'économiseur vers le boiler. C'est aussi pour cette dernière raison qu'un diamètre intérieur de 20 mm pour le ser- pentin est considéré comme limite supérieure.
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