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Chaudière de production d'eau chaude, notamment pour installations de chauffage central.
Les chaudières en fer forgé sont employées dans l'industrie et l'économie domestique sur une très vaste échelle, surtout avec les foyers comportant un appareil de chargement automatique, à cause des notables avantages que ces chaudières procurent.
Malheureusement, il se produit fréquement une corrosion de leurs surfaces de chauffe quand elles sont destinées à la production d'eau chaude. Ceci est'dû au fait que, pendant le fonctionnement de ces systèmes de production d'eau chaude, il est nécessaire d'employer des températures tellement basses que la vapeur d'eau contenue dans les gaz de combustion se oondense sur les surfaces de chauffe de la chaudière qui sont refroidies par l'eau.
Pour parer à cet inconvénient, on a déjà pensé à muni$ le système de chauffe d'un accouplement dit en shunt qui permet de faire fonctionner la chaudière à une température d'eau élevée comprise par exemple entre 80 et 90 . Mais on n'a pu cependant empêcher dans ces constructions l'eau revenant du système de
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chauffage ou des radiateurs de regagner la chaudière à une température tellement basse, surtout dans la période de tran- sition, que les parties des surfaces de la chaudière atteignent une température inférieure à la température de condensation de la vapeur d'eau sous la pression partielle en question, généralement aux environs de 40 C.
Ceci provoque une attaque des surfaces de la chaudièredu fait que le soufre que contient le combustible et qui se trouve dans les gaz de combustion donne naissance à de l'acide sulfurique et à de l'acide sulfureux qui rongent les parois de la chaudière. Les parties les plus vulnérables à cet égard sont les parties des parois de la chaudière qui se trouvent à l'extérieur du foyer et qui par conséquent ne sont pas soumises directement au contact ou au rayonnement des flânes. Ainsi, la partie de la chaudière qui forme l'économiseur et qui est en soi sa partie la moins accessible subit une corrosion considérée.
La présente invention concerne une chaudière de production d'eau chaude comportant une chemise d'eau ou "water jacket" (c'est-à-dire une paroi creuse remplie d'eau et entourant le foyer proprement dit)et une partie formant économiseur( c'est- à-dire une surface chauffante placée à l'extérieur du foyer pro- prement dit et soumise à l'action des gaz de combustion) cette chaudière destinée à être chauffée au bois ou à comporter un appareil chauffeur mécanique étant étudiée pour obvier aux in- convénients sus-rappelés.
Ce résultat est obtenu en prévoyant un espace d'écoulement transitoire et (ou) de mélange placé au niveau ou au-dessus du niveau des surfaces de chauffe placées tout à fait en haut et comportant un Orifice d'entrée de l'eau chaude provenant de la chemise d'eau de la chaudière et (ou) de l'économiseur, ainsi qu'un orifice d'entrée de l'eau de retour Communiquant, avec un ou plusieurs orifices donnant accès à la eharnbre d'eau, ces derniers orifices étant placés les uns par rapport aux autres de telle façon que l'eau de retour et l'eau
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la plus chaude produite par la chaudière se trouvent inti- mement mélangées avant leur écoulement par les-dits orifices.
Suivant l'invention, la chaudière peut comporter éven- tuellement une disposition telle de l'espace ou chambre à eau et une adduction de l'eau de retour également telle vers un espace d'éooulement transitoire et (ou) de mélange placé au- dessus de la chemise d'eau qui entoure le foyer que cette adduction de l'eau de retour soit abritée par rapport à la partie formant économiseur par ledit espace à écoulement transitoire.
Cette chaudière peut être étudiée de manière qu'aucune partie de sa surface de chauffe ne soit balayée par l'eau froide du circuit de retour. Mais l'invention prévoit également de faire passer l'eau du circuit de retour vers l'espace à écoulement transitoire par une partie de la chemise d'eau qui entoure le foyer siduée au-dessous de cet espace et par conséquent moins soumise aux effets de condensation et de formation ou dépôt de goudron. Une pareille réalisation conviendra fréquemment dans la pratique.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exem- ples, diverses réalisations d'une chaudière pour la production d'eau chaude conforme à l'invension.
La fige 1 en est une vue en coupe verticale par la ligne horizontale A-2 de la fig. 2.
La fig. 2 est une vue en projection horizontale, sa moitié supérieure étant une coupe par la ligne D-D de la fig. 1, et sa moitié inférieure une coupe par la ligne E - E de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe par la ligne verticale B-B de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en coupe dessinée à plus grande échel- le de la paroi supérieure du collecteur.
Les figs. 5 et 6 sont respectivement une vue en perspective
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et une vue en coupe verticale d'une variante de construction de cette chaudière.
Dans les figs. 1 à, 3, la chaudière est du type à chauffeur mécanique, 1 désignantle foyer et 2 le "wa,ter jacket" qui che- mise ce foyer. Les gaz de combustion s'échappent hors du foyer par le carneau,3 pour gagner la cheminée 4.
Le trajet intérieur de l'eau en circulation qui s'opère dans la chaudière peut être tracé de la manière suivante:- Il part de 5 et descend par les orifices 6 pratiqués dans la paroi inférieure du dispositif de chauffage et sort par une chambre d'eau latérale 7 dans laquelle une partie de l'eau qu'échauffe la chaudière s'élève da,ns un caisson mélangeur 8, tandis qu'une autre partie de cette eau traverse des orifices 9 et est distri- buée dans un faisceau de tubes 10 desquels l'eau passe dans des collecteurs 11 pour gagner le caisson mélangeur 8.
Pour faciliter cette circulation, des cloisons transver- sales 21 peuvent être disposées dans la partie supérieure de la chaudière, comme représenté, ces cloisons subdivisant la chambre d'eau en deux parties ou zones de manière telle que l'eau s'écou- le vers le bas dans une des zones (dans la partie gauche de la ifg. 1) et versle haut dans l'autre zone (dans la partie droi- te de la fige 1).
La température maximum est atteinte dans la chaudière à l'endroit indiqué par 8, et la température minimum à l'endroit indiqué Par 59 le circuit de circulation externe s'établit depuis les tubes 12 vers le collecteur 13 par les trous 14, puis par 15 et par les tubes 16, de façon que plus la quantité d'eau froide du circuit de retour qui est introduite en 12 est grande, plus l'eau qui sort en 16 est chaude. Passant par les trous 14, qui sont de préférence inclinés vers l'avant dans la direction de la paroi antérieure du caisson mélangeur 8, l'eau froide du cir-
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cuit de retour est mélangée intimement avec l'eau la plus chaude qui vient de ce caisson.8 et qui gagne l'espace 18 au-dessus des trous 14.
Il en résulte que la température de l'eau qui s'écoule en 16 s'égalise à peu près avec la température de l'eau provenant de l'espace 18 et pénétrant dans la chaudière.
Ceci veut dire qu'aucun endroit du dispositif de chauffage exposé à la corrosion n'a une température inférieureà la tempé- rature de l'eau qui gagne le circuit ou système de circulation' externe et que si la température de l'eau qui s'en va est main- tenue à tout moment au-dessus de la température critique de oor- rosion qui est généralement située entre 40 et 45 C. environ, il ne se produit dans la chaudière aucun dépôt de goudron ou de matières analogues et qu'on ne note pas de corrosion due à une température d'eau trop basse.
Il n'est pas toujours pratique de faire déboucher directe- ment le conduit ou les conduits de retour de l'eau dans l'espace d'écoulement transitoir e. En pareils cas, le conduit de retour de l'eau qui part de l'appareil de chauffage pour gagner l'espace d'écoulement transitoire peut être constitué, suivant l'invention, par une partie spéciale du foyer située au-dessous du caisson mélangeur et moins sujette à la corrosion ou phénonème de dégra- dation analogue, de façon que l'eau de retour froide s'écoule tout d'abord le long d'une surface d'échauffement sur laquelle une température d'eau faible est sensiblement sans effet.
La température de la chaudière peut être réglée de manière d'ailleurs connue en soi, au moyen d'un thermostat 17 réagissant à la température de l'eau qui s'écoule. Afin d'éviter l'ébulli- tion de l'eau, un thermostat de sûreté 19 peut être placé à l'en- droit où la température est maximum. Comme on le voit, on obtient de la sorte un mélange très intime de l'eau de la chaudière et de l'eau du circuit de retour, et les orifices de sortie inclinés sont efficaces pour augmenter la circulation dans la chaudière.
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En outre, cette circulation s'opère, comme on le voit, de manière naturelle, grâce aux différences de température et à la disposition relative de l'orifice de retour de l'eau.
Dans les chaudières de production d'eau chaude appartenant à des types salaires, on a déjà proposé de prévoir comme indi- qué en 20 dans la fig. 1 une paroi s'étendantdepuis la base de la chemise d'eau 7, de façon que l'eau qui se trouve à l'intérieur des parois du foyer soit chauffée avant d'être introduite dans le faisceau tubulaire. Cette disposition n'est pas nécessaire,mais elle peut être employée en cas de besoin.
Dans la réalisation constructive qui est représentée, les orifices 14 d'accès de l'eau du circuit de retour sont placés entre l'orifice par lequel l'eau chaude gagne l'espace d'écou- lement transitoire et l'orifice destiné à l'écoulement descendant.
Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cette réalisa- tion constructive. C'est ainsi que l'adduction de l'eau du cir- cuit de retour peut s'opérer par le haut par l'un quelconque des cotés de la chaudière ou élément équivalent. Dans la fige 5 est représentée en perspective et dans la fige 6 en coupe une varian- te de construction montrant de quelle façon le dispositif en question peut être placé à l'intérieur de la chemise d'eau d'une chaudière.
S'il est nécessaire que l'eau qui passe dans le circuit de circulation externe ait une température plus faible que l'eau qui pénètre en 5. , un conduit de dérivation formant "by-pass" peut être prévu pour étendre à partir du collecteur U et en passant par une vanne 40, de façon qu'une certaine fraction de l'eau du circuit de retour soit ramenée au circuit extérieur. Ceci est schématisé par les traits miaxtes dans la partie supérieure gauche de la fig. 1.
L'invention a une grande valeur da,ns son application aux calorifères chauffés au bois ou à la tourbe en vue d'éviter les
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dépôts de brai u de goudron sur les surfaces de chauffe.
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Hot water production boiler, in particular for central heating installations.
Wrought iron boilers are used in industry and domestic economy on a very large scale, especially with stoves incorporating an automatic loading device, because of the notable advantages which these boilers provide.
Unfortunately, corrosion of their heating surfaces frequently occurs when they are intended for the production of hot water. This is due to the fact that, during the operation of these hot water production systems, it is necessary to employ such low temperatures that the water vapor contained in the combustion gases oondenses on the heating surfaces. of the boiler which are cooled by water.
To overcome this drawback, we have already thought of providing the heating system with a so-called shunt coupling which makes it possible to operate the boiler at a high water temperature of, for example, between 80 and 90. However, we could not prevent in these constructions the water returning from the system of
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heaters or radiators to return to the boiler at such a low temperature, especially in the transitional period, that the parts of the boiler surfaces reach a temperature below the condensing temperature of the water vapor under partial pressure in question, usually around 40 C.
This causes an attack on the surfaces of the boiler because the sulfur contained in the fuel and which is in the combustion gases gives rise to sulfuric acid and sulphurous acid which eat away at the walls of the boiler. The most vulnerable parts in this regard are the parts of the boiler walls which are outside the fireplace and which therefore are not directly subject to contact or radiation from loitering. Thus, the part of the boiler which forms the economizer and which is in itself its least accessible part undergoes considered corrosion.
The present invention relates to a hot water production boiler comprising a water jacket or "water jacket" (that is to say a hollow wall filled with water and surrounding the fireplace itself) and a part forming an economizer. (that is to say, a heating surface placed outside the fireplace proper and subjected to the action of combustion gases) this boiler intended to be heated with wood or to include a mechanical heating device being studied to obviate the drawbacks mentioned above.
This is achieved by providing a transient flow and (or) mixing space placed at or above the level of the heating surfaces placed at the very top and having an inlet port for hot water from of the water jacket of the boiler and (or) of the economiser, as well as a return water inlet orifice Communicating with one or more orifices giving access to the water chamber, the latter ports being positioned relative to each other so that return water and water
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the hottest produced by the boiler are thoroughly mixed before they flow through the said orifices.
According to the invention, the boiler may optionally include an arrangement such as the water space or chamber and a return water supply also such to a transient flow and (or) mixing space placed at- above the water jacket which surrounds the hearth that this return water supply is sheltered from the economizer part by said transient flow space.
This boiler can be designed so that no part of its heating surface is swept by cold water from the return circuit. However, the invention also provides for passing the water from the return circuit to the transient flow space through a part of the water jacket which surrounds the hearth flanked below this space and therefore less subject to the effects. of condensation and formation or deposition of tar. Such an embodiment will frequently be suitable in practice.
The attached schematic drawing shows, by way of example, various embodiments of a boiler for the production of hot water according to the invention.
Fig. 1 is a view in vertical section through the horizontal line A-2 of FIG. 2.
Fig. 2 is a view in horizontal projection, its upper half being a section through line D-D of FIG. 1, and its lower half a section through the line E - E of fig. 1.
Fig. 3 is a sectional view taken along the vertical line B-B of FIG. 1.
Fig. 4 is a sectional view drawn on a larger scale of the upper wall of the manifold.
Figs. 5 and 6 are respectively a perspective view
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and a vertical sectional view of an alternative construction of this boiler.
In figs. 1 to, 3, the boiler is of the type with a mechanical heater, 1 designating the fireplace and 2 the "wa, ter jacket" which covers this fireplace. The combustion gases escape from the fireplace through the flue, 3 to reach the chimney 4.
The internal path of the circulating water which takes place in the boiler can be traced as follows: - It starts from 5 and goes down through the orifices 6 made in the lower wall of the heating device and leaves through a chamber of side water 7 in which part of the water heated by the boiler rises in a mixing box 8, while another part of this water passes through orifices 9 and is distributed in a bundle of tubes 10 from which the water passes through collectors 11 to reach the mixing box 8.
To facilitate this circulation, transverse partitions 21 can be arranged in the upper part of the boiler, as shown, these partitions subdividing the water chamber into two parts or zones in such a way that the water flows. down in one of the areas (in the left part of ifg. 1) and up in the other area (in the right part of fig 1).
The maximum temperature is reached in the boiler at the place indicated by 8, and the minimum temperature at the place indicated by 59 the external circulation circuit is established from the tubes 12 to the collector 13 through the holes 14, then by 15 and through the tubes 16, so that the greater the quantity of cold water from the return circuit which is introduced at 12, the hotter the water which leaves at 16. Passing through the holes 14, which are preferably inclined forward in the direction of the front wall of the mixing box 8, the cold water from the
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cooked return is mixed intimately with the hottest water which comes from this box. 8 and which gains the space 18 above the holes 14.
As a result, the temperature of the water flowing at 16 roughly equals the temperature of the water coming from space 18 and entering the boiler.
This means that no part of the heater exposed to corrosion has a temperature below the temperature of the water reaching the external circulation circuit or system and that if the temperature of the water which is 'en va is maintained at all times above the critical corrosion temperature which is generally between 40 and 45 ° C., no deposit of tar or the like takes place in the boiler, and 'there is no corrosion due to too low a water temperature.
It is not always practical to have the water return conduit or conduits directly open into the transient flow space. In such cases, the return pipe of the water which leaves the heater to gain the transient flow space can be formed, according to the invention, by a special part of the fireplace located below the box. mixer and less prone to corrosion or similar degradation phenomena, so that the cold return water first flows along a heating surface on which a low water temperature is substantially Without effect.
The temperature of the boiler can be regulated in a manner known moreover per se, by means of a thermostat 17 which reacts to the temperature of the flowing water. In order to prevent the water from boiling, a safety thermostat 19 can be placed in the place where the temperature is maximum. As can be seen, this results in a very intimate mixture of the water from the boiler and the water from the return circuit, and the sloped outlets are effective in increasing the circulation in the boiler.
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In addition, this circulation takes place, as can be seen, in a natural way, thanks to the temperature differences and the relative arrangement of the water return orifice.
In the hot water production boilers belonging to wage types, it has already been proposed to provide, as indicated at 20 in FIG. 1 a wall extending from the base of the water jacket 7, so that the water which is inside the walls of the hearth is heated before being introduced into the tube bundle. This provision is not necessary, but it can be used when needed.
In the constructive embodiment which is shown, the orifices 14 for access to the water of the return circuit are placed between the orifice through which the hot water gains the transient flow space and the orifice intended for downward flow.
However, the invention is not limited to this constructive embodiment. Thus, the water supply of the return circuit can take place from above through any of the sides of the boiler or equivalent element. In figure 5 is shown in perspective and in figure 6 in section a construction variant showing how the device in question can be placed inside the water jacket of a boiler.
If it is necessary that the water passing through the external circulation circuit has a lower temperature than the water entering at 5., a bypass duct forming a "bypass" can be provided to extend from the collector U and passing through a valve 40, so that a certain fraction of the water from the return circuit is returned to the external circuit. This is shown schematically by the mid-axis lines in the upper left part of fig. 1.
The invention has great value in its application to heaters heated with wood or peat in order to avoid
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deposits of pitch or tar on the heating surfaces.