EP0131585B1 - Chaudiere d'atre mobile a combustion interne et a tirage reglable - Google Patents

Chaudiere d'atre mobile a combustion interne et a tirage reglable Download PDF

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EP0131585B1
EP0131585B1 EP84900068A EP84900068A EP0131585B1 EP 0131585 B1 EP0131585 B1 EP 0131585B1 EP 84900068 A EP84900068 A EP 84900068A EP 84900068 A EP84900068 A EP 84900068A EP 0131585 B1 EP0131585 B1 EP 0131585B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B1/00—Stoves or ranges
    • F24B1/18—Stoves with open fires, e.g. fireplaces
    • F24B1/183—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with additional provisions for heating water

Definitions

  • the present invention relates to a hearth boiler of the type comprising a body intended to be disposed above an open hearth and in which a heat transfer fluid circulates, this body having heat exchange surfaces between said fluid and said hearth, and being connected to supply and evacuation pipes for said fluid, themselves linked to an external central heating circuit and / or a domestic hot water circuit.
  • the object of the present invention is essentially to remedy this drawback of known boilers and to considerably increase the heat exchange surfaces between on the one hand the flames and the combustion gases emanating from the hearth and on the other hand the heat transfer fluid. , and this without increasing the external dimensions of the boiler.
  • a hearth boiler is essentially characterized in that said body is equipped with internal combustion chambers capable of being traversed by flames and combustion gases emanating from said hearth, and the walls of which constitute said heat exchange surfaces, the spaces delimited between said chambers constituting an internal circulation circuit for said heat transfer fluid, and in that it is mobile, removable, provided with its own drawing device and with a smoke collector, the draft is adjusted automatically by a key controlled by a thermostatic probe or is manually actuated by a joystick, the upper part of the boiler being removed, constituting an inspection hatch giving access to the smoke collector, the combustion chambers, a automatic air vent and a safety valve.
  • the boiler object of the invention has the following characteristics and advantages: it is an open hearth boiler using fluids as heat transfer agent. Internal combustion takes place in the numerous combustion chambers whose open downward shape can be conical to brake the combustion gases and hot fumes, forcing them to lick their internal wall, thus enhancing combustion and increasing the exchange caloric.
  • the bottom of the boiler can be characterized by its parabolic shape, thus designed to collect. channel and concentrate the combustion gases, flames and hot fumes inside the boiler, where the heat exchange takes place.
  • the exchange is done by fluid according to a forced circuit by baffles through the whole body of the boiler around multiple combustion chambers, which makes it possible to obtain a large caloric surface compared to the diameter of the boiler.
  • the combustion chambers open into a smoke collector located at the top of the boiler.
  • the collector In its rear part, the collector is provided with a drawing device with automatic adjustment by a spiral type thermostat which, when expanding, acts on the drawing key located above the device. This setting promotes rational fuel consumption.
  • a manual position allows, thanks to the complete closure of the draft, the use of the chimney in continuous fire.
  • the upper part of the boiler constitutes an inspection hatch giving access to the automatic and manual draft device, the smoke collector, the combustion chambers, an automatic vent valve and a safety valve.
  • a suspension device integral with the boiler, allows the latter to position itself automatically, as close as possible and directly above the heat source by gravity according to the evolution of the fire in the fireplace.
  • This sliding suspension device is compensated by a spring which reduces the vertical pressure of the boiler on the logs. It conceals the connection pipes. It has an interlock which keeps the boiler in the high position for fuel supply to the hearth.
  • An articulated bracket supports the sliding suspension device, secured to the boiler by its supply pipes. It is fixed to the back wall of the chimney in the upper part of the hood. The articulation of this bracket allows lateral movement of the boiler, which offers the user the possibility of better following the horizontal evolution of the wood fire or clearing part of the hearth for other purposes (rotisserie , grill .). These horizontal and vertical movements of the boiler are possible because it is connected to the central heating circuit by means of flexible pipes tested under the conditions of heat and pressure.
  • connection of these hoses is made by means of watertight hydraulic connections called rapid type, which allows the immediate removal and replacement of the boiler and its suspension device, providing the following advantages: clearing of the hearth for the use of a grill, rotisserie, sweeping, use of the same boiler in various chimneys previously equipped with the same connection device (second homes).
  • FIG. 1 shows the boiler characterized by the curved lateral body 12, the specially studied shape of which offers the following particularity: the part below the axis AB makes it possible to recover the calories by exchange in contact with the flames, while the upper part of this axis returns these calories by radiation in the room.
  • These combustion chambers open into a smoke collector 6 regulating its flow rate by a draft key 20 actuated either by a thermostatic probe 8 or by a lever 19.
  • the upper part of the boiler receives an automatic vent valve 7 and a valve. 5.
  • the upper part of the boiler constitutes an inspection hatch 4.
  • the boiler is suspended by its own cold 2 and hot 3 supply pipes, extended by hoses 17 and fittings 18, on a sliding device (Figure 3) provided with a locking system 14 and a compensating spring 13; this device is attached by a ring 15 to an articulated bracket 21 ( Figure 2).
  • the device according to the invention constitutes with the hearth fire a real boiler which covers, captures and stores the flames and the gases in the vertical combustion chambers 9 around which the exchange with the fluid 10 takes place, the circuit of which is forced by baffles 16 welded vertically between the combustion chambers.
  • This boiler whose body represents the shape of a pot, can be made of copper, whose conductivity and radiation properties are excellent.
  • the evacuation of the burnt gases is controlled by a drawing key with automatic and manual adjustment ( Figure 6) closing the evacuation duct located in the upper part of the boiler on its rear face.
  • the boiler was designed mobile by means of a sliding suspension ( Figure 3) made of wrought iron with a spring 13 to control the pressure of the boiler on the logs.
  • a locking system 14 keeps the boiler in the high position for supplying the fire with fuel.
  • the boiler is made integral with this device by the supply pipes, recommended in brass, and fixed by flanges on the back of the device, which conceals them.
  • An articulated bracket (figure 2) fixed to the back wall of the chimney by means of two screws, to which the boiler-suspension assembly is hung, allows lateral movement of the boiler.
  • the technical characteristics of the device according to the invention make it a full-fledged high performance boiler, justifying its use as a main boiler. It can also be used as a replacement for an existing boiler.
  • the high temperatures obtained inside the combustion chambers mean that the boiler is self-cleaning and does not require any maintenance.
  • the design of the boiler allows it to operate as a thermosyphon; however, its high efficiency justifies the use of a circulator.
  • domestic hot water is obtained from a tank independent of the device according to the invention.

Abstract

Dispositif de chaudière mobile d'âtre à combustion interne utilisant les fluides comme agent caloporteur et à régulation de tirage automatique. Il est constitué dans sa partie visible: d'un corps de chaudière (12), de deux tuyaux d'alimentation (2) et (3), d'une suspension à coulisse (fig. 3), d'une potence articulée (fig. 2), de deux flexibles de raccordement (17) sur l'installation de chauffage central, de deux raccords hydrauliques étanches dits de type rapide (18). Dans sa partie non visible, de chambres de combustion (9), de fluide (10), de chicanes (16), d'un dispositif de tirage (20), d'un purgeur (5), d'une soupape de sécurité (7), d'un collecteur de fumée (6), d'une sonde thermostatique (8). Parmi les applications les plus intéressantes de l'invention on peut citer l'utilisation comme chaudière principale de chauffage central ou en relève de chaudière sur une installation existante et la possibilité de production d'eau chaude sanitaire par l'intermédiaire d'un ballon.

Description

  • La présente invention concerne une chaudière d'âtre du type comportant un corps destiné à être disposé au-dessus d'un foyer ouvert et dans lequel circule un fluide caloporteur, ce corps présentant des surfaces d'échange calorifique entre ledit fluide et ledit foyer, et étant relié à des conduites d'amenée et d'évacuation dudit fluide, en liaison elles-mêmes avec un circuit extérieur de chauffage central et/ou un circuit d'eau chaude sanitaire.
  • Le document FR-A-2 475 695 décrit déjà une telle chaudière, mais dans laquelle les surfaces d'échange entre les flammes et les gaz de combustion émanant du foyer et le fluide caloporteur sont relativement réduites, puisque limitées aux surfaces latérales, essentiellement la surface inférieure de la chaudière. Par suite, le rendement d'une telle chaudière est relativement limité, une majeure partie des calories produites par le foyer n'étant pas transférées au fluide caloporteur, mais étant perdues dans la cheminée.
  • Le but de la présente invention est essentiellement de remédier à cet inconvénient des chaudières connues et d'augmenter considérablement les surfaces d'échange thermique entre d'une part les flammes et les gaz de combustion émanant du foyer et d'autre part le fluide caloporteur, et ceci sans augmentation de l'encombrement extérieur de la chaudière.
  • A cet effet, une chaudière d'âtre conforme à la présente invention est essentiellement caractérisée en ce que ledit corps est équipé de chambres internes de combustion aptes à être traversées par les flammes et les gaz de combustion émanant dudit foyer, et dont les parois constituent lesdites surfaces d'échange calorifique, les espaces délimités entre lesdites chambres constituant un circuit de circulation interne pour ledit fluide caloporteur, et en ce qu'elle est mobile, amovible, dotée de son propre dispositif de tirage et d'un collecteur de fumées dont le tirage est réglé automatiquement par une clé commandée par une sonde thermostatique ou est actionnée manuellement par une manette, la partie supérieure de la chaudière s'enlevant, constituant une trappe de visite donnant accès au collecteur de fumées, aux chambres de combustion, à un purgeur automatique et à une soupape de sécurité.
  • Ainsi, toutes les parois des chambres internes de combustion constituent des surfaces d'échange calorifique, ce qui explique que l'on puisse augmenter d'une façon très considérable ces surfaces par rapport aux chaudières de la technique antérieure.
  • Par ailleurs, l'encombrement extérieur de la chaudière d'âtre n'est pas augmenté, puisque, comme cela vient d'être précisé, il s'agit de parois de chambres internes à la chaudière.
  • La chaudière objet de l'invention présente les caractéristiques et les avantages suivants : c'est une chaudière d'âtre à foyer ouvert utilisant les fluides comme agent caloporteur. La combustion interne s'effectue dans les nombreuses chambres de combustion dont la forme ouverte vers le bas peut être conique pour freiner les gaz de combustion et les fumées chaudes, les obligeant à lécher leur paroi interne, valorisant ainsi la combustion et augmentant l'échange calorique.
  • Le fond de la chaudière peut se caractériser par sa forme parabolique, ainsi conçue pour capter. canaliser et concentrer les gaz de combustion, les flammes et les fumées chaudes à l'intérieur de la chaudière, où s'effectue l'échange calorifique.
  • L'échange se fait par fluide selon un circuit forcé par des chicanes à travers tout le corps de la chaudière autour de chambres multiples de combustion, ce qui permet d'obtenir une surface calorique importante par rapport au diamètre de la chaudière. Les chambres de combustion débouchent dans un collecteur de fumées situé au sommet de la chaudière. Dans sa partie postérieure, le collecteur est doté d'un dispositif de tirage à réglage automatique par thermostat de type spirale qui, en se dilatant, agit sur la clé de tirage située au-dessus de l'appareil. Ce réglage favorise la consommation rationnelle du combustible. Une position manuelle permet, grâce à l'obturation complète du tirage, l'utilisation de la cheminée en feu continu.
  • L'étude technique des formes (fond de la chaudière, chambres de combustion, conduit d'évacuation des fumées vers le fond du foyer) permet d'améliorer sensiblement le tirage défectueux de certaines cheminées.
  • La partie supérieure de la chaudière constitue une trappe de visite donnant accès au dispositif de tirage automatique et manuel, au collecteur de fumées, aux chambres de combustion, à un purgeur automatique et à une soupape de sécurité.
  • Un dispositif de suspension, solidaire de la chaudière, permet à celle-ci de se positionner automatiquement d'elle-même, au plus près et à l'aplomb de la source de chaleur par gravité en fonction de l'évolution du feu dans la cheminée.
  • Ce dispositif de suspension à coulisse est compensé par un ressort qui diminue la pression verticale de la chaudière sur les bûches. Il dissimule les tuyaux de raccordement. Il comporte un verrouillage qui permet de maintenir la chaudière en position haute pour l'alimentation de l'âtre en combustible.
  • Une potence articulée supporte le dispositif de suspension à coulisse, solidaire de la chaudière par ses tuyaux d'alimentation. Elle est fixée sur le mur du fond de la cheminée dans la partie haute de la hotte. L'articulation de cette potence permet un déplacement latéral de la chaudière, ce qui offre la possibilité à l'utilisateur de mieux suivre l'évolution horizontale du feu de bois ou de dégager une partie de l'âtre à d'autres fins (tournebroche, grill....). Ces déplacements horizontaux et verticaux de la chaudière sont possibles car elle est raccordée au circuit de chauffage central par l'intermédiaire de tuyaux flexibles éprouvés aux conditions de chaleur et de pression. Le branchement de ces flexibles se fait au moyen de raccords hydrauliques étanches dits de type rapide, ce qui permet la dépose et la remise en place instantanées de la chaudière et de son dispositif de suspension, procurant les avantages suivants : dégagement du foyer pour l'utilisation d'un grill, tournebroche, ramonage, utilisation de la même chaudière dans diverses cheminées préalablement dotées du même dispositif de raccordement (résidences secondaires).
  • Selon une forme de réalisation préférentielle :
    • la figure 1 représente en demi-coupe et demi- élévation la chaudière suivant l'invention ;
    • la figure 2 représente en perspective la potence articulée ;
    • la figure 3 représente en vue de face le dispositif de suspension ;
    • la figure 4 représente en vue de dessous la chaudière suivant l'invention ;
    • la figure 5 représente en vue de gauche le dispositif complet positionné dans l'âtre ; et la figure 6 représente en vue de dessous la trappe de visite à la partie supérieure de la chaudière.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel, la figure 1 montre la chaudière caractérisée par le corps latéral bombé 12 dont la forme spécialement étudiée offre la particularité suivante : la partie inférieure à l'axe AB permet de récupérer les calories par échange au contact des flammes, alors que la partie supérieure à cet axe restitue ces calories par rayonnement dans la pièce.
  • Le fond de la chaudière 11 de forme parabolique ouvrant sur de multiples chambres de combustion 9 verticales coniques, reliées entre elles, verticalement par des chicanes 16 forçant le fluide 10 à travers la chaudière. Ces chambres de combustion débouchent dans un collecteur de fumées 6 régulant son débit par une clé de tirage 20 actionnée soit par sonde thermostatique 8 soit par une manette 19. La partie supérieure de la chaudière (figure 1) reçoit un purgeur automatique 7 et une soupape de sécurité 5. La partie supérieure de la chaudière constitue une trappe de visite 4.
  • La chaudière est suspendue par ses propres tuyaux d'alimentation froid 2 et chaud 3, prolongés par flexibles 17 et raccords 18, sur un dispositif à coulisse (figure 3) doté d'un système de verrouillage 14 et d'un ressort compensateur 13 ; ce dispositif est accroché par un anneau 15 à une potence articulée 21 (figure 2).
  • Le dispositif selon l'invention constitue avec le feu de l'âtre une véritable chaudière qui coiffe, capte et emmagasine les flammes et les gaz dans les chambres de combustion 9 verticales autour desquelles s'effectue l'échange avec le fluide 10 dont le circuit est forcé par des chicanes 16 soudées verticalement entre les chambres de combustion.
  • Cette chaudière, dont le corps représente la forme d'une marmite, peut être réalisée en cuivre, dont les propriétés de conductivité et de rayonnement sont excellentes.
  • L'évacuation des gaz brûlés est contrôlée par une clé de tirage à réglage automatique et manuel (figure 6) obturant le conduit d'évacuation situé dans la partie haute de la chaudière sur sa face postérieure.
  • Pour suivre l'évolution du feu de bois dans la cheminée, la chaudière a été conçue mobile au moyen d'une suspension à coulisse (figure 3) réalisée en fer forgé dotée d'un ressort 13 permettant de contrôler la pression de la chaudière sur les bûches. Un système de verrouillage 14 permet de maintenir la chaudière en position haute pour l'alimentation du feu en combustible.
  • La chaudière est rendue solidaire de ce dispositif par les tuyaux d'alimentation, préconisés en laiton, et fixés par des brides au dos du dispositif, qui les dissimule.
  • Une potence articulée (figure 2) fixée sur le mur du fond de la cheminée au moyen de deux vis, à laquelle est accroché l'ensemble chaudière-dispositif de suspension, permet un déplacement latéral de la chaudière.
  • Cette mobilité verticale et horizontale de la chaudière est rendue possible par l'utilisation de flexibles inox éprouvés.
  • L'amovibilité de l'ensemble est obtenue instantanément par le moyen de raccords hydrauliques rapides 18.
  • Les caractéristiques techniques du dispositif selon l'invention en font une chaudière à part entière à hautes performances, justifiant son utilisation comme chaudière principale. Elle peut également être utilisée en relève d'une chaudière existante.
  • Les températures élevées obtenues à l'intérieur des chambres de combustion font que la chaudière est autonettoyante et qu'elle ne nécessite aucun entretien.
  • La conception de la chaudière permet son fonctionnement en thermosiphon ; cependant son rendement élevé justifie l'utilisation d'un circulateur.
  • L'eau chaude sanitaire est obtenue à partir d'un ballon indépendant du dispositif selon l'invention.

Claims (10)

1. Chaudière d'âtre, du type comportant un corps (12) destiné à être disposé au-dessus d'un foyer ouvert et dans lequel circule un fluide caloporteur, ce corps présentant des surfaces d'échange calorifique entre ledit fluide et ledit foyer, et étant relié à des conduites (2, 3) d'amenée et d'évacuation dudit fluide, en liaison elles-mêmes avec un circuit extérieur de chauffage central et/ou un circuit d'eau chaude sanitaire, caractérisée en ce que ledit corps (12) est équipé de chambres internes (9) de combustion aptes à être traversées par les flammes et les gaz de combustion émanant dudit foyer, et dont les parois constituent lesdites surfaces d'échange calorifique, les espaces (10) délimités entre lesdites chambres (9) constituant un circuit de circulation interne (10) pour ledit fluide caloporteur, et en ce qu'elle est mobile, amovible, dotée de son propre dispositif de tirage et d'un collecteur de fumées (6) dont le tirage est réglé automatiquement par une clé commandée par une sonde thermostatique (8) ou est actionnée manuellement par une manette (19), la partie supérieure de la chaudière s'enlevant, constituant une trappe de visite (4) donnant accès au collecteur de fumées (6), aux chambres de combustion (9), à un purgeur automatique (7) et à une soupape de sécurité (5).
2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites chambres internes (9) de combustion traversent ledit corps (12) entre son fond (11), destiné à entrer en contact avec le foyer, et une partie supérieure agencée en collecteur de fumées (6), lequel communique avec l'extérieur par une ouverture d'évacuation.
3. Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce que les parois desdites chambres internes (9) sont constituées par des surfaces de révolution, d'axe pratiquement vertical.
4. Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites surfaces de révolution sont des surfaces coniques.
5. Chaudière selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le fond (11) dudit corps (12) est de forme au moins approximativement parabolique.
6. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit circuit de circulation interne (10) est délimité, entre lesdites chambres (9), par les parois de celles-ci, par le fond (11 par une paroi supérieure dudit corps (12), dans laquelle débouchent lesdites chambres (9), et enfin par des tôles de chicane (16) reliant à chaque fois deux chambres (9) voisines, dans lesdits espaces (10), ces tôles constituant ensemble, entre la conduite d'amenée (2) et la conduite d'évacuation (3), du fluide caloporteur, un circuit de circulation interne (10) en forme générale de spirale.
7. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit corps (12) est suspendu, par l'intermédiaire desdites conduites d'amenée (2) et d'évacuation (3) à un dispositif de suspension à coulisse permettant un réglage de la hauteur dudit corps (12) par rapport au foyer.
8. Chaudière selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit dispositif de suspension comporte un ressort compensateur (13) auquel est accroché un système de fixation (1) desdites conduites (2, 3), ledit ressort assurant un réglage automatique de la hauteur dudit corps (12) par rapport au foyer.
9. Chaudière selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que ledit dispositif de suspension est soutenu par une potence articulée (21), permettant un réglage de la position latérale dudit corps (12) par rapport au foyer.
10. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites conduites d'amenée (21 et d'évacuation (3) dudit fluide caloporteur sont reliées audit circuit extérieur de chauffage central et/ou au circuit d'eau chaude sanitaire par l'intermédiaire de tuyaux flexibles (17) et de raccords hydrauliques rapides (18).
EP84900068A 1983-01-03 1983-12-23 Chaudiere d'atre mobile a combustion interne et a tirage reglable Expired EP0131585B1 (fr)

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FR8300005A FR2538881A1 (fr) 1983-01-03 1983-01-03 Chaudiere d'atre mobile a combustion interne et a tirage reglable

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EP0131585A1 EP0131585A1 (fr) 1985-01-23
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AU (1) AU569052B2 (fr)
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PT (1) PT77917B (fr)
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