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Chauffe-liquide à circulation, utilisable comme chaudière de chauffage.
L'invention concerne un chauffe-liquide à circulation chauffé au combustible gazeux ou liquide, qui est utilisable comme chaudière de chauffage, à savoir une chaudière à laquelle le fluide à chauffer est amené en substance par la force ascensionnelle produite pendant le chauffage. La force ascensionnelle est déterminée par la hauteur de la colonne de liquide et par la différence des densités du liquide contenu dans la conduite de départ et dans la conduite de retour ; la densité dépend à son tour de la différence de température qui existe entre les deux conduites précitées.
Or, notamment dans les installations de chauffage central
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d'immeubles à plusieurs étages, la hauteur disponible pour la force ascensionnelle est très petite, et de marne la différence de température est souvent très réduite, notamment pendant la période transitoire. Pour créer nonobstant une circulation de liquide suffisante, il faut que la chaudière ait une faible résistance au passage de l'eau. Avec les chaudières chauffées aux combustibles solides on peut fa- cilement satisfaire à ces desiderata, étant donné qu'elles comportent une grande botte à feu, servant à recevoir une grande réserve de combustible, qui est entouré d'une grande surface de chauffe directement baignée d'eau.
Ces conditions sont favorables à la construction d'une chaudière ayant une très faible résistance à la circulation du liquide à chauffer.
Les conditions ne sont pas aussi favorables pour un foyer à gaz. La fraction de la quantité de chaleur développée, transmise par rayonnement est relativement petite et pour assurer une bonne utilisation de la chaleur le courant de gaz de combustion doit être très bien réparti. Quand on tient compte de ces conditions dans la construction d'une chaudière chauffée au gaz, on réalise pour un rendement thermique donné une construction très ramassée. Toutefois on a alors l'incon- vénient que la résistance au passage de l'eau de la chaudière est relativement élevée.
L'invention permet de combiner l'avantage d'une construction ramassée, s'adaptant particulièrement bien à la nature du foyer, à l'avantage d'une très faible résistance au passage de l'eau de la chaudière. Suivant l'invention, la conduite de départ et la conduite de retour sont reliées entre elles de manière à former, pour la chaudière, un support
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sensiblement vertical et traversant de bas en haut la botte à feu. Le liquide à chauffer circulant à l'intérieur de la chaudière ne subit alors pas ou très peu de changements de direction. -Aussi la chaudière a-t-elle une très faible ré- sistance au passage de l'eau et on peut notablement diminuer ses dimensions.
Les châssis ou socles qui, dans d'autres chaudières, relient les différentes parties entre elles et aux conduites de circulation, peuvent être omis et on réalise ainsi d'autres gains notables. En outre, la chaudière construi- te suivant l'invention peut être employée tant pour le chauf- fage d'eau chaude en vue de l'alimentation en eau chaude, qu'en combinaison.avec un récipient de vaporisation pour la production de vapeur.
De préférence, on dispose dans l'axe médian de la botte à feu ou de la chaudière le support constitué par les conduites de départ et de retour. Pour transmettre au flui- de à chauffer la chaleur transportée par les gaz de combus- tion, on intercale avantageusement dans ce "tuyau-support" une chambre d'eau munie de surfaces d'échange thermique ; de d'eau préférence, le tuyau-support traverse la chambre/de cet echan- geur de chaleur. Le tuyau ne communique alors ouvertement en permanence avec l'échangeur de chaleur que par des ouvertures de la paroi du tuyau, situées près du fond et du couvercle à l'intérieur de l'échangeur de chaleur.
Avec cette disposition les sollicitations mécaniques et les tensions thermiques sont absorbées exclusivement par le tuyau-support et n'intéressent ni l'échangeur de chaleur ni les autres parties de la chau- dière.
Les surfaces d'échange thermique nécessaires sont
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de préférence adaptées sur les parois extérieures de la chambre d'eau communiquant ouvertement avec le tuyau-support.
.Afin que l'eau circule principalement à travers l'échangeur de chaleur et vienne en contact aussi intimement que possible avec les surfaces cédant la chaleur, on peut aménager une cloison ou chicane dans la partie du tuyau-support comprise entre les ouvertures reliant le tuyau-support à l'échangeur de chaleur et/ou disposer une paroi ou chicane de guidage à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. La paroi intérieure de l'échangeur de chaleur peut être pourvue d'ailettes de refroidissement par lesquelles la chaleur est transmise au liquide à chauffer.
Le tuyau-support peut aussi être construit de manière à constituer lui-même un échangeur de chaleur ou à participer néanmoins à l'échange thermique du fait qu'on le munit d'ailettes conductrices de chaleur faisant saillie dans la botte à feu. A ces ailettes ou à certaines de celles=ci., notamment dans le cas de chaudières à débit relativement petit, on peut raccorder thermiquement les parois de la botte à feu at économiser ainsi le montage de tuyaux de refroidissement spéciaux pour ces parois.
De même, il est avantageux d'adapter sur le tuyau-support lui-même ou sur un élément y relié, le dispositif de distribution servant à régler l'admission de combustible au brûleur ainsi que la hotte collectrice de gaz brûles. La hotte à gaz brûlés peut être montée sur le tuyausupport de manière qu'on puisse la faire pivoter ou tourner, afin qu'il soit possible d'amener à la position favorable au raccordement de la conduite de cheminée le raccord à gaz brûles disposé latéralement.
Cette faculté de tourner est fa-
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cilitée quand la hotte entoure comme une cloche, en laissant subsister un certain intervalle, la partie supérieure de l'enveloppe, de manière qu'il subsiste entre son bord infé- rieur et l'enveloppe de la chaudière une fente par laquelle, en cas de refoulement dans la cheminée, les gaz brtflés peuvent sortir sans gêner la combustion.
L'invention permet d'intercaler la chaudière dans la conduite montante sans employer de coudes tubulaires ou éléments analogues. Vu son poids réduit, la chaudière n'exige généralement aucun soutien;elle est portée par les conduites.
Quand les conditions du lieu ne permettent pas ce montage, on peut planter le tuyau-support dans un pied dans lequel est ménage .avantageusement un passage de liquide reliant la conduite de retour au tuyau-support. Etant donné que les conduits de liquide de la chaudière sont constitués par des éléments tubulaires simples, on peut aussi employer la ch'au- dière pour des installations à eau chaude ou des installations génératrices de vapeur qui fonctionnent à une pression rela- tivement élevée.
Les dessins annexés représentent plusieurs exemples d'exécution de l'invention. Dans les dessins:
Figs. 1 à 3 sont plusieurs coupes longitudinales et
Fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la
Fig. 3.
Dans l'exemple d'exécution de la Fig. 1, le tuyau- support est intercalé entre la conduite de retour 11 et la conduite de départ 12 au moyen de raccords filetés 13 et 14; entre les deux parties 15 et 15' du tuyau-support est situé l'échangeur de chaleur 16 muni d'ailettes d'échange thermique .
17. Le tuyau-support 15, 15' est situé dans l'axe médian de
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la boite à feu 18 délimitée par une paroi métallique 19. A cette paroi est relié thermiquement un tuyau de refroidissement hélicoïdal 20 dérivant de la partie inférieure 15 du tuyau-support et entrant dans l'échangeur de chaleur 16 audessus des ailettes 17. Dans une gaine 22, faisant saillie dans l'échangeur de chaleur 16, est logé un thermostat 21 qui est relié positivement, de la manière connue en soi, à la soupape à gaz au bottier 23 de laquelle sont raccordées la conduite d'alimentation 24 et la conduite à gaz 25 allant au brûleur 26.
Sur un manchon 27 entourant la partie 15' du tuyau-support et sur le bord supérieur de l'enveloppe 29 est montée de manière à pouvoir tourner une hotte collectrice de gaz brûlés 28, de telle sorte qu'on puisse faire pivoter dans une position favorable au raccordement d'une conduite de cheminée 32 le raccord à gaz brûlés 31 relié à l'auvent latéral 30 de la hotte 28. L'auvent 30 est ouvert dans le bas et constitue ainsi ce qu'on appelle un dispositif de sécurité contre- le refoulement, à travers lequel, en cas de refoulement dans la cheminée, les gaz brûlés peuvent 'être dérivés sans gêner la combustion. L'enveloppe 29 prend appui sur un fond 34, percé d'ouvertures 33 pour l'admission de l'air comburant, qui est maintenu en place, au moyen d'un écrou 55, contre un collier 36 faisant saillie de la partie 15 du tuyau-support.
Dans l'exemple d'exécution de la Fig. 2 le tuyausupport 15, 15' traverse l'échangeur de chaleur 16. La partie du tuyau-support située à l'intérieur de l'échangeur de chaleur comporte des ouvertures 37 et 38, décalées les unes par rapport aux autres, qui font communiquer l'intérieur du tuyau-support avec l'échangeur de chaleur. Près du bord
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supérieur et un peu en amont du milieu des ouvertures infé- rieures 57 sont aménagées respectivement des chicanes 39 et 39', qui étranglent le passage direct de l'eau en circulation et qui dirigent celle-ci contre la paroi intérieure de l'é- changeur de chaleur.
Le refroidissement des parois 19 de la boite à feu est assuré par plusieurs tuyaux de refroidisse- ment 20,disposés par exemple en cercle autour du tuyau-support 15, 15', qui montent en substance parallèlement au tuyau- support* Le tuyau-support est pourvu d'ailettes 40 et constitue ainsi lui-même un échangeur de chaleur. Lorsque la chaudière està faible débit,l'échangeur de chaleur 16 peut être omis pour cette forme d'exécution du tuyau-support .De même, les tuyaux de refroidissement 20 peuvent être omis quand, comme c'est indiqué du côté droit de la Fig. 2, les ailettes 40' du tuyau-support vont jusqu'aux parois de la bof te à feu 19 et sont reliées thermiquement à celles-ci. La paroi de l'é- changeur de chaleur comporte un collier ou bague 41 sur lequel repose le couvercle 42.
Sur celui-ci est adaptée la hotte collectrio.e de gaz brûlés 43 descendant le long de l'enveloppe 29 à une certaine distance de celle-ci et munie d'un raccord à gaz brûlés 31. Les gaz de chauffe montant entre les ailettes 17 sont déviés par le couvercle 42 et passent d'abord dans le compartiment intermédiaire situé entre la paroi 19 de la boite à feu et l'enveloppe 29. Quittant ce compartiment intermé- diaire par les ouvertures 44, ils passent ensuite dans l'es- pace annulaire délimité par la hotte collectrice de gaz brûlés 43 et l'enveloppe et ils s'écoulent de cet espace annu- laire dans le raccord à gaz brûlés 31.
La fente -annulaire subsistant entre le bord inférieur de la hotte collectrice @
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de gaz brûlés 43 et l'enveloppe 29 sert à laisser échapper à l'extérieur les gaz brûlés en cas de tirage défectueux dans la cheminée. Le dispositif de distribution 23, qui commande la conduite à gaz en fonction des conditions de service de l'installation, est fixé au tuyau-support au moyen d'un collier 46.
Dans l'exemple d'exécution de la Fige 2 la chau- dière sert à produire de la vapeur. A cet effet le tuyau- support 15' est relié au raccord 47 d'une chaudière à vapeur 48 dans laquelle un dispositif d'alimentation connu en soi, non représenté, maintient un niveau d'eau déterminé. La con- duite de retour 11 est reliée à un raccord 49 qui, comme le raccord 47, est situé en-dessous du niveau d'eau le plus bas.
La vapeur produite quitte la chaudière par la conduite 50.
Dans l'exemple d'exécution des Figs. 3 et 4 le chauffe-liquide à circulation a la forme d'une chaudière sur pied pour installation de chauffage à eau chaude. L'extré- mité inférieure du tuyau-support 15 est engagée dans le rac- cord vertical 51 d'un pied 52 dont le creux en forme de cloche contient un passage de liquide 53 auquel est raccordée la conduite de retour 11. Sur le tuyau-support sont branchés. plusieurs tuyaux 54 se terminant dans des douilles verticales 55. Les douilles 55 servent à recevoir les tuyaux de refroidis- sement 20 qu'on fixe de préférence par dudgeonnage. A cet effet les douilles comportent un alésage longitudinal, passant d'outre en outre,dont on peut fermer l'extrémité inférieure au moyen de chapeaux 56.
Ces chapeaux portent des boulons auxquels on peut fixer de manière amovible à l'aide d'un écrou moleté 57, un fond en forme de coquille 58. Les tuyaux 54 @
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servent de support pour les deux rampes 26 du brûleur (Fig. 4), dont les conduites de raccordement 59 sont reliées de manière amovible à un tuyau distributeur 61 muni de deux raccords. Ce tuyau distributeur communique librement avec le tuyau 60, qui est fixé par une extrémité au tuyau-support 15, tandis que l'autre extrémité porte le dispositif de distribution 23 auquel est raccordée la conduite à gaz 24. Sur l'enveloppe 29 est fixée une bague 62 qui repose sur un appui 63 fixé à la paroi 19 de la botte à feu 18.
Des entretoises 64 disposées de place en place soutiennent la partie supérieure de l'enveloppe 29.
Pour assurer la liaison étanche aux liquides entre le tuyau-support 15 et l'échangeur de chaleur 16, le fond de celui-ci comporte un col 65 sur lequel est enfilée une bague 66. En cet endroit le tuyau-support est dilaté à l'aide d'un mandrin que l'on y introduit de manière à pincer fermement le col 65 entre la bague 66 et la paroi extérieure du tuyau-support. Ce procédé pour fixer l'échangeur de chaleur aux conduites de circulation peut aussi être employé avantageusement pour des chauffe-liquide.d'une autre construction.
De même, on attache le raccord 67 du dessus de l'échangeur de chaleur au moyen d'une bague 68 qui porte le couvercle constitué par un élément annulaire 69 et par un élément extérieur 70 détachable de celui-ci. On peut soulever l'élément extérieur du couvercle au-delà des raccords filetés ou rebords éventuellement reliés à la partie 15' du tuyau-support, par exemple quand on veut nettoyer les ailettes 17 de l'échangeur de chaleur 16.
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Circulating liquid heater, usable as a heating boiler.
The invention relates to a circulating liquid heater heated with gaseous or liquid fuel, which can be used as a heating boiler, namely a boiler to which the fluid to be heated is supplied in substance by the upward force produced during heating. The upward force is determined by the height of the liquid column and by the difference in the densities of the liquid contained in the outgoing pipe and in the return pipe; the density in turn depends on the temperature difference which exists between the two aforementioned pipes.
However, in particular in central heating installations
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in multi-storey buildings, the height available for the lifting force is very small, and in marl the temperature difference is often very small, especially during the transitional period. To create notwithstanding sufficient liquid circulation, the boiler must have low resistance to the passage of water. With boilers heated with solid fuels these desiderata can easily be met, given that they include a large firebox, serving to receive a large reserve of fuel, which is surrounded by a large heating surface directly bathed. of water.
These conditions are favorable for the construction of a boiler having a very low resistance to the circulation of the liquid to be heated.
Conditions are not as favorable for a gas fireplace. The fraction of the amount of heat developed, transmitted by radiation is relatively small and to ensure good use of heat the flue gas stream must be very well distributed. When these conditions are taken into account in the construction of a gas-heated boiler, a very compact construction is achieved for a given thermal efficiency. However, there is then the disadvantage that the resistance to the passage of water from the boiler is relatively high.
The invention makes it possible to combine the advantage of a compact construction, adapting particularly well to the nature of the hearth, with the advantage of very low resistance to the passage of water from the boiler. According to the invention, the outlet pipe and the return pipe are interconnected so as to form, for the boiler, a support
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substantially vertical and crossing from bottom to top of the fire boot. The liquid to be heated circulating inside the boiler then undergoes little or no changes in direction. -Also the boiler has a very low resistance to the passage of water and its dimensions can be considerably reduced.
The frames or bases which, in other boilers, connect the different parts to each other and to the circulation pipes, can be omitted and thus other notable gains are made. In addition, the boiler constructed according to the invention can be used both for heating hot water for the supply of hot water, and in combination with a vaporization vessel for the production of steam. .
Preferably, the support formed by the flow and return pipes is arranged in the median axis of the fire boot or the boiler. In order to transmit to the fluid to be heated the heat transported by the combustion gases, a water chamber provided with heat exchange surfaces is advantageously interposed in this "support pipe"; preferably water, the support pipe passes through the chamber / of this heat exchanger. The pipe then permanently communicates openly with the heat exchanger only through openings in the pipe wall, located near the bottom and the cover inside the heat exchanger.
With this arrangement, the mechanical stresses and thermal stresses are absorbed exclusively by the support pipe and do not affect the heat exchanger or the other parts of the boiler.
The necessary heat exchange surfaces are
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preferably adapted on the outer walls of the water chamber openly communicating with the support pipe.
In order for the water to circulate mainly through the heat exchanger and to come into contact as intimately as possible with the heat-releasing surfaces, a partition or baffle can be fitted in the part of the support pipe between the openings connecting the heat exchanger. support pipe to the heat exchanger and / or have a guide wall or baffle inside the heat exchanger. The inner wall of the heat exchanger can be provided with cooling fins through which the heat is transmitted to the liquid to be heated.
The support pipe can also be constructed in such a way as to constitute itself a heat exchanger or to participate nevertheless in the heat exchange by virtue of the fact that it is provided with heat-conducting fins projecting into the fire boot. To these fins or to some of them, in particular in the case of boilers with a relatively small output, the walls of the firebox can be thermally connected and thus save the installation of special cooling pipes for these walls.
Likewise, it is advantageous to adapt to the support pipe itself or to an element connected to it, the distribution device serving to regulate the admission of fuel to the burner as well as the collecting hood of the burnt gases. The flue gas hood can be mounted on the support pipe in such a way that it can be swiveled or rotated, so that the flue gas connection placed laterally can be brought to the favorable position for the chimney connection. .
This ability to turn is fa-
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cilitated when the hood surrounds like a bell, leaving a certain gap, the upper part of the casing, so that there remains between its lower edge and the casing of the boiler a slit through which, in case discharge in the chimney, the burnt gases can escape without hindering combustion.
The invention allows the boiler to be inserted in the riser without using tubular elbows or the like. Due to its reduced weight, the boiler does not generally require any support; it is carried by the pipes.
When the local conditions do not allow this assembly, the support pipe can be planted in a foot in which is household .advantageously a liquid passage connecting the return pipe to the support pipe. Since the liquid pipes of the boiler are made of simple tubular elements, the boiler can also be used for hot water installations or for steam generating installations which operate at a relatively high pressure.
The accompanying drawings show several examples of execution of the invention. In the drawings:
Figs. 1 to 3 are several longitudinal sections and
Fig. 4 is a section along the line IV-IV of the
Fig. 3.
In the example of execution of FIG. 1, the support pipe is interposed between the return pipe 11 and the outlet pipe 12 by means of threaded fittings 13 and 14; between the two parts 15 and 15 'of the support pipe is located the heat exchanger 16 provided with heat exchange fins.
17. The support pipe 15, 15 'is located in the median axis of
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the firebox 18 delimited by a metal wall 19. To this wall is thermally connected a helical cooling pipe 20 deriving from the lower part 15 of the support pipe and entering the heat exchanger 16 above the fins 17. In a sheath 22, protruding into the heat exchanger 16, is housed a thermostat 21 which is positively connected, in a manner known per se, to the gas valve at the casing 23 to which are connected the supply line 24 and the gas line 25 going to the burner 26.
On a sleeve 27 surrounding the part 15 'of the support pipe and on the upper edge of the casing 29 is mounted so as to be able to turn a flue gas collection hood 28, so that it can be rotated into a position favorable to the connection of a chimney pipe 32 the flue gas connection 31 connected to the side awning 30 of the hood 28. The awning 30 is open at the bottom and thus constitutes what is called a safety device against - the discharge, through which, in the event of discharge into the chimney, the burnt gases can be diverted without hindering combustion. The casing 29 rests on a base 34, pierced with openings 33 for the admission of combustion air, which is held in place, by means of a nut 55, against a collar 36 projecting from part 15 of the support pipe.
In the example of execution of FIG. 2 the support pipe 15, 15 'passes through the heat exchanger 16. The part of the support pipe located inside the heat exchanger has openings 37 and 38, offset from each other, which communicate inside the support pipe with the heat exchanger. Near the edge
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upper and a little upstream of the middle of the lower openings 57 are respectively arranged baffles 39 and 39 ', which restrict the direct passage of the circulating water and which direct the latter against the inner wall of the gasket. heat changer.
The walls 19 of the firebox are cooled by several cooling pipes 20, arranged for example in a circle around the support pipe 15, 15 ', which rise substantially parallel to the support pipe * The support pipe is provided with fins 40 and thus itself constitutes a heat exchanger. When the boiler is at low flow, the heat exchanger 16 can be omitted for this embodiment of the support pipe. Similarly, the cooling pipes 20 can be omitted when, as indicated on the right side of the pipe. Fig. 2, the fins 40 'of the support pipe extend to the walls of the firebox 19 and are thermally connected thereto. The wall of the heat exchanger comprises a collar or ring 41 on which the cover 42 rests.
On this is fitted the collector hood of burnt gases 43 descending along the casing 29 at a certain distance therefrom and provided with a burnt gas connection 31. The heating gases rising between the fins 17 are deflected by the cover 42 and first pass into the intermediate compartment located between the wall 19 of the firebox and the casing 29. Leaving this intermediate compartment through the openings 44, they then pass into the es - annular space delimited by the flue gas collection hood 43 and the casing and they flow from this annular space into the flue gas connection 31.
The annular slot remaining between the lower edge of the collecting hood @
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of burnt gases 43 and the casing 29 serves to let the burnt gases escape to the outside in the event of faulty draft in the chimney. The distribution device 23, which controls the gas pipe according to the operating conditions of the installation, is fixed to the support pipe by means of a collar 46.
In the embodiment of Fig. 2 the boiler is used to produce steam. To this end, the support pipe 15 'is connected to the connector 47 of a steam boiler 48 in which a supply device known per se, not shown, maintains a determined water level. The return line 11 is connected to a fitting 49 which, like the fitting 47, is located below the lowest water level.
The steam produced leaves the boiler through line 50.
In the example of execution of Figs. 3 and 4 the circulation liquid heater has the form of a standing boiler for hot water heating installation. The lower end of the support pipe 15 is engaged in the vertical connection 51 of a foot 52, the bell-shaped recess of which contains a liquid passage 53 to which the return line 11 is connected. On the pipe -support are plugged in. several pipes 54 terminating in vertical sockets 55. The sockets 55 serve to receive the cooling pipes 20 which are preferably fixed by expansion. To this end, the bushes have a longitudinal bore, passing from beyond the other, the lower end of which can be closed by means of caps 56.
These caps carry bolts which can be detachably fixed using a knurled nut 57, a shell-shaped bottom 58. The pipes 54 @
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serve as support for the two ramps 26 of the burner (Fig. 4), the connection pipes 59 of which are removably connected to a distributor pipe 61 provided with two connectors. This distributor pipe communicates freely with the pipe 60, which is fixed by one end to the support pipe 15, while the other end carries the distribution device 23 to which the gas pipe 24 is connected. On the casing 29 is fixed. a ring 62 which rests on a support 63 fixed to the wall 19 of the fire boot 18.
Spacers 64 arranged from place to place support the upper part of the casing 29.
To ensure the liquid-tight connection between the support pipe 15 and the heat exchanger 16, the bottom of the latter has a neck 65 on which is threaded a ring 66. At this point the support pipe is expanded to the 'Using a mandrel which is introduced therein so as to firmly clamp the neck 65 between the ring 66 and the outer wall of the support pipe. This method of securing the heat exchanger to the circulation pipes can also be employed advantageously for liquid heaters of another construction.
Likewise, the connector 67 is attached from above the heat exchanger by means of a ring 68 which carries the cover constituted by an annular element 69 and by an external element 70 detachable therefrom. The outer element of the cover can be lifted beyond the threaded connections or flanges possibly connected to the part 15 'of the support pipe, for example when one wants to clean the fins 17 of the heat exchanger 16.