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"Chaudière avec bouilleur à eau chaude"
L'invention concerne une chaudière avec bouilleur à eau chaude se composant d'une chaudière de chauffage d'eau, notamment chadière de chauffage central au gaz ou au mazout,qui est réunie à un bouilleur chauffé par l'eau de la chaudière et servant à la préparation et au stockage d'une grande quantité d'eau chaude de consommation maintenue sous la pression de la canalisation de distribution.
Pour la préparation d'eau chaude de consommation, au moyen de l'eau chaude d'une installation de chauffage central, on a utilisé jusqu'à maintenant deux systèmes différents.
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Dans l'un de ces procédés l'enceinte d'eau ohaude de la chaudière. de chauffage est traversée par un tuyau en serpentin qui contient l'eau de consommation. Dans l'autre procédé on utilise pour contenir l'eau de consommation, un récipient de bouilleur chauffé 1 par l'eau de chauffage. Tandis que le premier procédé à chauffe eau de circulation offre l'avantage qu'on peut prélever de l'eau chaude de consommation continuellement jusqu'à Utilisation de la pleine,puissance de chauffage de la chaudière, l'autre procédé présente l'inconvénient que la quantité de chaleur qui peut être fournie à l'eau do consommation dans l'unité de temps est limitée par le débit do chauffage de la chaudière.
Dans le cas d'un prélèvement d'oau de consommation important la température de l'eau d'abord élevée descend, au cours de la prise, jusqu'il une valeur qui est déterminée par la puissance de chauffage de la chaudière. Dans le cas d'un réservoir bouilleur au contraire, on a à sa disposition pour le prélèvement d'eau chaude, la contenance entière du bouilleur, qu'on peut utiliser à volonté rapidement et jusqu'au dernier reste sans abaissement appréciable de la température.
Cependant on s'est heurté jusqu'à maintenant à des difficultés pour réaliser la jonction correcte de la chaudière de chauffage avec un bouilleur dans une construction aussi efficace et peu coûteuse que possible, j
La forme la moins coûteuse pour un réservoir restant sous la pression d'eau de consommation serait, dans le cas où il ne doive pas Être isolé thermiquement ,celle d'un cylindre aussi long et mince que possible avec des fonds bombés.
L'isolation thermique serait la moins coûteuse et la plus efficace dans le cas d'une sphère ou d'un cylindre se rapprochant le plus possible d'une sphère. Mais, comme l'isolation est nettement moins coûteuse que la paroi proprement dite du réservoir, la forme la plus économique pour un bouilleur est celle d'un
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cylindre relativement étroit avec des fonds bombés, dont le rapport du diamètre à la longueur serait d'environ 1/3.
Pour la chaudière de chauffage il n'existe pas de forme aussi nettement économique, Etant donné que l'eau a dans cette chaudière une pression beaucoup plus basse, colle-ci n'a aucune influence sur la forme. Hais par contre le mode de chauffage dans le foyer a une grande influence sur cette forme.
Dans le cas de foyers à combustible solide, la chaudière'forme avantageusement une enveloppe à double paroi autour du foyer, qui peut être cylihdrique ou carrée et qui contient l'eau de chauffage dans l'intervalle compris entre les deux parois.
Dans le cas de foyers au mazout ou au gaz, la chaudière pourrait être limitée à une enveloppe à double paroi autour de la flamme du brûleur par ce que le brûleur lui-môme ne fournit aucune chaleur appréciable. Cependant on construit habituellement cette chaudière pour ces combustibles comme celle pour les combustibles solides, par ce que comme cela, on urtilise, par rapport au simple entourage de la flamme, une plus grande surface intérieure pour pouvoir transmettre la chaleur produite,par la flamme, les chaudières de chauffage sont donc plus courtes et plus épaisses que lesbouilleurs habituels.
La difficulté mentionnée pour la jonction de la chaudière de chauffage et du bouilleur, a pour cause cette différence do forme et de grandeur. A cela s'ajouta le fait que le bouilleur, en raison du rapport habituel entre le besoin de chaleur pour le chauffage et le besoin d'eau chaude de consommation, doit être plus grand que la chaudière, bien que ce bouil. eu.r serait cioux pl. ac dcma encointa aau bouilleur serait au mieux placé dans l'enceinte d'eau de chauffage de la chaudière. En.
effet le bouilleur ne peut pas être, en tant que récipient formé, être on contact direct avec le foyer, mais il doitêtre chauffa directerent par l'eau do chauffage afin
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d'éviter dans son intérieur une formation de vapeur indésirable.
Cette exigence conduit, pour la majorité des chaudières à bouilleur actuelles à prévoir un bouilleur beaucoup plus court et plus épais que sa forme la plus économique et une chaudière plus longue c'est-à-dire plus haute afin de pouvoir placer le bouilleur dans la partie supérieure de la chaudière. Suivant un autre mode de construction connue de chaudière à bouilleur, celui-ci, pour éviter ces inconvénients, est monté simplement sur la chaudière, de sorte qu'il n'est pas entouré de tous côtés par l'eau de chauffage, mais seulement en contact avec celle-ci par dessous.
Cependant cela présente l'inconvénient que la surface utile pour la transmission de chaleur de l'eau de chauffage à l'eau de consommation est très petite. L'eau de consommation s'échauffe alors trop lentement ci on ne prévoit pas encore un serpentin à eau chaude supplémentaire dans le réservoir & eau de consommation Donc les autres modes de jonctions connues entre la chaudière de chauffage et le bouilleur on donne au bouilleur, constitué comme un réservoir sous pression$ obligatoirement une forme très différente de la forme la plus économique*
L'invention a pour but d'éviter les inconvénients des chaudières à bouilleur actuellement connues.
Elle a notamment pour objet une chaudière à bouilleur comprenant j une chaudière de chauffage à eau chaude, notamment chaudière i de chauffage central au mazout ou au gaz, qui est reliée à un bouilleur chauffé par l'eau de chauffage, pour la préparation et l'accumulation d'une grande quantité d'eau chaude de distribution placée sous la pression de canalisation - chaudière caractérisée par ce que la chaudière de chauffage a la forme d'un tube qui traverse parallèlement à son axe le bouilleur^ ce qui permet de donner à celui-ci les dimensions de loneur et de diamètre les plus économiques.
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Suivant un mode de réalisation ,la section transversale du bouilleur est au maximum égale au quart de celle d'un bouilleur classique ayant une longueur égale à environ trois fois non diamètre.
Avec une telle constitution de la chaudière à bouilleur, celui-ci n'est pas adapté à la chaudière de chauffage, mais c'est celle-ci qui est adaptée au bouilleur, Elle est constituée par un cylindre qui a lu forme la plus économique, un puu plus longue que le bouilleur. Sa section transversale est à peine plus faible que celle du bouilleur et suivant une application avantageuse de l'invention elle a une section qui n'est égale qu'à environ un sixième de celle du bouilleur.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, la chaudière présente d'une manière connue, une chambre de combustion axiale dont l'extrémité cote opposé au brûleur est constituée par un tuyau pourvu de nervures intérieures. Il en résulte une chaudière longue et étroite faisant un peu saillie à chaque extrémité hors du bouilleur, ainsi que cela n'a pas encore été possible dans le cas de combustibles solides. Grâce à l'emploi d'une buse de brûleur appropriée, pour chauffage au mazout ou au gaz, on peut produire une flamme aussi étroite qu'on le désire qui doit simplement être entourée par l'enveloppe d'eau de la chaudière.
Cette enveloppe est avantageusement prévue très mince pour améliorer la transmission de chaleur.
La conformation mentionnée de. la partie de chaudière opposée au brûleur, avec un tuyau à nervures intérieures, permet, dans la chaudière de chauffage de longueur adaptée à celle du bouilleur, d'obtenir une puissance de chauffe assez grande pour que le besoin de chaleur total pour le chauffage et pour l'eau de consommation puisse être couvert.
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De cette manière, dans tous les cas pratiques dans lesquels on emploie un bouilleur d'eau chaude, on peut construire la chaudière de chauffage de telle sorte qu'elle ne soit que très peu plus longues qu'un bouilleur ayant la forme la plus économique. Par exemple une faille d'importance moyenne a un besoin de chaleur de 20 000 Kcal/heure et exige un bouilleur de 200 titras, Da forme la plus économique pour un tel bouilleur est un cylindre à fonds bombes d'environ 45 cm de diamètre et 135 cm de longueur. Une chaudière au mazout ou au gaz de 20 000 Kcal/heure de puissance peut être prévue avec un diamètre extérieur de 20 cm et un diamètre intérieur de 15 cm et n'a ainsi qu'une longueur de 140 cm avec un tuyau à nervures intérieures de 50 cm au lieu d'un tuyau à flamme usuel de même longueur.
Afin de pouvoir contenir cette chaudière sans réduction de son contenu d'eau de consommation, il est nécessaire seulement que le bouilleur soit prévu avec une épaisseur supplémentaire de 5 cm ou, une longueur supplémentaire correspondante par rapport à ses dimensions les plus économiques Il cons@rve donc une forme et un dimensionnement les plus économiques, et constitue une solution la moins coûteuse possible pour la jonction entre bouilleur et chaudière.
La disposition de la chaudière de chauffage à l'intérieur du bouilleur offre l'avantage supplémentaire que le fluide le plus froid se trouve à l'extérieur et que les températures dans l'ensemble de l'appareil vont en décroissant de l'intérieur vers l'extérieur. Il en résulte que les pertes de chaleur par l'environnement sont plus faibles et l'isolant peut être prévu moins coûteux.
Par la simple réduction de l'isolation ou avec d'autres moyens, on peut obtenir que l'eau de consommation s'échauffe moins que l'eau de consommation. L'eau de chauffage
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possède toujours, et au moins pendant la saison la plus froide, une température de niveau tel qu'on évite le risque d'ébullition, par exemple 80 C. Si la température de l'eau de chauffage n'est pas en permanence aussi élevée, ce qui est désirable pour éviter la corrosion, il est nécessaire, pour éviter l'emploi de radiateurs de dimension exagérée, qu'elle reste assez élevée au moins pendant la saison froide. La température de l'eau de consommation doit par contre ne s'élever qu'à environ 50 0, par ce que des températures plus élevées aux robinets ne sont pas désirables et même dangereuses.
A cette température de l'eau de consommation il ne peut pas se produite d'incrustation qui est indésirable par ce qu'elle compromet la transmission de chaleur entre eau de chauffage et eau de consommation. Elle se produit sur la paroi de chaudière tournée vars le côté eau de consommation lorsque cette paroi est chauffée à plus de 70 C.
La température de la paroi se situe entre celle de l'eau de chauffage et celle de l'eau do consommation, mais plus prbo do celle de l'eau de chauffage ;Jar ce que la transmission de chaleur à partir de l'eau de enauffage est meilleure le long de la paroi en raison de l'écoulement de l'eau de chauffage que sur l'autre faceioù l'eau de connom ation est généralement immobile.
Ces considérations justifient l'adoption de la température omptimale de 70 C.
En vue d'empêcher la formation d' incrustations sur la paroi entre eau de chauffage et eau de consommation, même dans le cas de températures d'eau de consommation supérieures à 50 C, où dans le cas d'eau -lui don@e des sédimentations de particules déjà à des températures inférieures à 70 C, on peut, suivant une autre caractéristique de l'invention munir l'enveloppe à eau de chauffage de la caaudière de nervures transversales extérieures.
Grâce 4 ces nervures, la surface extérieure de la
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paroi de chaudière est augmentée et la transmission de chaleur de la paroi à l'eau de consommation est multipliée d'autant et est supérieure à celle de l'eau de chauffage à la paroi La paroi prend en conséquence la température de l'eau de consommation. Les nervures transversales peuvent être constituées par des plaques ou disques concentriques autour de l'enveloppe de chaudière. Cependant, suivant une autre caractéristique de l'invention, elles peuvent être disposées décalées vers le haut, par ce que le risque de formation d'incrustations existe principalement en haut, là ou l'eau de chauffage et l'eau de consommation sont plus chaudes que dans la partie inférieure de la chaudière.
Suivait une autre forme de réalisation de l'invention, les nervures transversales peuvent être constituées par des disques en faucille qui sont disposés sur l'enveloppe de chaudière en haut et de chaque coté décalés entre eux.
Ceci présente l'avantage quielle peut être fabriquée sans chutes en feuilles de tôles estampées. Les nervures ont l'autre avantage important qu'elles raidissent l'enveloppe d'eau de chauffage de la chaudière à l'égard des pliages ou bosselages dûs à la pression d'eau de consommation considérablement plus élevée que la pression de l'eau de chauffage. En conséquence, l'enveloppe d'eau de chauffage peut, avec ses nervures, être prévue beaucoup plus mince que sans nervures.
L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins joints ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description se rapporte à des exemples de r'alisation représentés aux dessins qui montrent : - la figure 1 une forme de réalisation du bouilleur dans une coupe partielle longitudinale verticale,
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- la timoré 2 une coupe de la figure 1 par II-II, - la figure 3 une vue analogue à la figure 2 mais avec une disposition-différente des nervures sur la chaudière de chauffage.
La chaudière à bouilleur représentée présente dans sa réalisation pratique une plus gronde longuour que celle de la figure 1,la longueur du bouilleur cylindrique 1 étant égale à environ trois fois don diamètre. Les parois frontales 2 et 3 du bouilleur 1 constitue comme réservoir sous pression pour de l'eau de consommation 4 sous la pression de distribution usuelle sont, de la manière connue, de forme bombée. L'eau de consommation est amenée par le raccord d'alimentation 5 et prélevée par le raccord de sortie 6,
Parallèlement à l'axe du bouilleur 1 et faisant saillie aux doux extrémités est disposée la chaudière de chauffage 1 dans la moitié inférieure du bouilleur 1.
Son diamètre est par conséquent plus petit que le demi-diamètre du bouilleur, de sorte que sa section transversale est inférieure au quart de celle du bouilleur. Dans l'exemple représenté allé n'est égale qu'au sixième de la section du bouilleur. Elle n'influence pas de ce fait la forme la plus économique du bouilleur 1.
La chaudière de chauffage se compose d'un tube à flamme 8 formant la chambre de combustion de la chaudière et une enveloppe d'eau de chauffage 9 qui est assemblée à ses extrémités au tube à flamme. Entre le tube à flamme 8 et 1!enveloppe 9 se trouve l'eau de chauffage 10.
Elle arrive dans la chaudière à travers le raccord de retour de chauffage 11 et la quitte par le raccord de départ de distribution 12. L'extrémité antérieure 13 du tube à flamme sert
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au branchement d'un brûleur à mazout ou à gaz, de type usuel non représenté. La chaudière est raccordée à la cheminée par l'extrémité postérieure 14 du tube 4 flamme et le raccord d'évacuation des gaz brûlés.
Dans sa partie intérieure, tournée vers le brûleur, le tube à flamme 8 est constituée par un tube lisse dans lequel la flamme peut se développer et brûler complètement.
Dans son extrémité arrière, tournée vers le raccord d'évacuation des gaz, le tube à flamme lisse est remplacé, dans sa partie qui se trouve à l'intérieur de l'enveloppe d'eau de chauffage 9, par un tube à nervures intérieures 15. Les nervures 16 sont des nervures longitudinales. En direction radiale, elles ont une hauteur telle, qu'elles se rencontrent presque au milieu du tube. L'espace compris entre leurs bords extérieurs 17 est fermé vers l'avant et vers l'arrière par des capots 18 et 19, de sorte que les gaz chauds sont contraints à passer dans l'espace compris entre les nervures 16 et d'abandonner à ces nervures leur chaleur jusqu'à un faible reste qui est nécessaire pour @ le tirage de la cheminée et éviter les condensations.
A partir -lesnervures 16 la chaleur passe dans la paroi du tube 15 à nervures Intérieures et de là elle est transmisse à l'eau de chauffage 10. Au moyen de la longueur du tube 15 on peut modifier la puissance de chauffage de la chaudière dans des limites assez grandes. Elle est avantageusement choisie de tele sorte que la chaudière de chauffage 7 ne soit qu'un peu plus longue que le bouilleur 1, lorsqu'ils sont adaptés l'un à l'autre du point de vue capacité et puissance de chauffage. Dans l'exemple représenté, la contenance du bouilleur de 1200 1 et la puissance de chauffage de la chaudière 20 000 Kcal/ heure correspondant aux besoins d'une famille moyenne.
Les nervures 16 peuvent dans le cas de grosses chaudières à bouilleur
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conformes à l'invention présenter également sur leurs bords 'intérieurs des brides 'en cornière ou en forme de T de sorte qu'elles n'aient pas besoin d'avoir une hauteur égale.à la moitié du.diamètre du tube à flamme, pour se toucher par leurs bords 'intérieurs. Cela serait, dans le cas de grands diamètres de tube une hauteur trop grande. Lies nervures ne seraient plus suffisamment refroidies et trop chaudes.
L'espace libre entre les borda des nervures.. intérieures n'a pas besoin d'être fermé, ni dans ledornier cas mentionné, ni dans le cas représenté, à l'avant et à l'arrière.
Il suffit de prévoir une fermeture à une extrémité ou mené à un emplacement quelconque. La seule chose importante est que aucune partie notable des gaz chauds no. puissent passer à travers . cet espace exempt de nervures par ce que ces gaz ne seraient pas suffisamment refroidis. L'enveloppe d'eau de chauffage 9 est pourvue sur sa face extérieure de nervures transversales 20 qui augmentent de plusieurs fois sa surface extérieure. Il en résulte que la enaleur de l'enveloppe est 'transmise plus rapidement à l'eau de consommation 4 qu'elle ne l'est de l'eau de chauffage 10 à l'enveloppe 9.
Il s'établit ainsi dans l'enveloppe et spécialement dans ces nervures une température qui est plus proche de la température de l'eau do consommation que de celle de l'eau de chauffage. Mais, la température de l'eau de chauffage peut être facilement maintenue, en raison de la position extérieure du bouilleur, à une.température qui se trouve au-dessous do la température à laquelle se forme des incrustations, au coins d'autant que la température do l'eau ce trouve dans le cas défavorable au-dessus de cette température,
En conséquence, on évite, avec ces nervures, la formation d'incrustations sur la paroi entre l'eau de chauffage ot l'eau de distribution. Les nervures transversales 20 sont seulement
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nécessaires lorsqu'on doit obligatoirement éviter le dépôt d'incrustations.
Elles peuvent être abandonnées dans le cas d'eau de distribution qui ne forme pas de dépôts d'incrustations.
Hais elles ont dans chaque cas l'avantage de réduire l'enveloppe d'eau de chauffage 9, de sorte que celle-ci, même avec une épaisseur de paroi très faible.ne risque pas de se gondoler sous l'effet de la surpression extérieure de l'eau de distribution.
Les nervures transversales 20 sont, conformément à la figure 2, des plaques annulaires circulaires avec une ouverture excentrique. Elles sont disposées sur l'enveloppe d'eau chaude 9 de telle sorte qu'elles sont larges en haut et étroites en bas.
Dans la forme d'exécution représentée dans la figure 3 de la chaudière à bouilleur les nervures transversales sur l'enveloppe 9 ne sont pas des disques annulaires fermée, mais sont corstitués par des disques en forme de faucilles 21, 22 et 23. Elles sont décalées de telle sorte qu'elles entourent presque compléteront l'enveloppe d'eau de chauffage 9. Seule reste libre de nervures leur partie extrême inférieure. Il ne produit ici aucune température tellement élevée que des nervures soient nécessaires. Pour cela il est prévu un nombre double de nervures dans le tiers supérieur du pourtour de l'enveloppe, ou les températures sont les plus -élevées.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention.