FR1402699A - Générateur de chaleur notamment pour la production d'eau chaude - Google Patents

Description

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Générateur de chaleur notamment pour la production d'eau chaude. Tout générateur d'eau chaude peut-être considéré comme un échangeur équipé d'un brûleur, dans lequel les gaz produits par la combustion carburant-comburant constituent un fluide véhiculant des calories à transmettre à l'eau de circulation, second fluide, chargé d'épuiser celles-ci.

Le problème de réalisation d'un tel échangeur a pour élément de base la compétition des prix qui doit pousser le constructeur à concevoir .pour arriver à ses fins, un matériel dont le rendement soit aussi élevé que possible, dans lequel la transmission des calories du fluide-gaz au fluide-liquide soit intégrale, afin de rendre le taux d'échange thermique par m- de surface mouillée le plus important possible, sans pour cela nuire à sa longévité, tout en adoptant une conception de fabrication relativement simple.

Pour que l'échange thermique soit le plus élevé possible il faut répondre aux lois physiques qui veulent : Que les fluides circulent en contre-courant, c'est-à-dire que leurs sens d'écoulement soient inversés l'un par rapport à l'autre; Que les veines de fluides soient le plus longtemps possible en contact direct, c'est-à-dire sur un parcours aussi long que possible; Et que les vitesses des fluides soient élevées, La présente invention concerne à cet effet un générateur de chaleur notamment pour la production d'eau chaude, caractérisé par ce que les surfaces d'échange canalisant les gaz de combustion sont délimitées par -des viroles concentriques formant des sections annulaires dégressives pour ces gaz, les viroles étant disposées et organisées -de manière à assurer une circulation gaz-eau à contre- courant intégral. ce qui permet notamment un taux d'échange élevé des gaz de combustion particulièrement favorable à un haut rendement thermique du générateur.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, les viroles concentriques à circulation d'eau communiquent entre elles par des boites de communi- cation obligeant l'eaü de retour alimentant tout d'abord la virole interne délimitant la chambre de combustion à circuler successivement dans les viroles intermédiaires puis extérieures afin de parcourir le plus long parcours possible tout en évitant les courts-circuitages, parcours dans lequel en tout point le sens de circulation de l'eau de refroidissement retour vers départ se trouve en sens contraire avec le sens d'écoulement des gaz de combustion, cette action étant rendue .possible par la présence des viroles internes, ce qui permet la réalisation de la circulation gaz-eau à contre-courant intégral.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le retour d'eau du générateur collectant les eaux de retour de l'installation de chauffage est opposé au sens de propagation primaire des gaz de combustion.

L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après et à leurs diverses combinaisons possibles, un générateur pour la production d'eau chaude conforme à l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du générateur de chaleur; La figure 2 est une vue en coupe transversale du générateur représenté figure 1; La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du générateur de chaleur montrant un mode de réalisation dans lequel les gaz de combustion sont canalisés dans des sections annulaires dégressives.

Conformément à l'invention, l'échangeur se présente sous forme cylindrique et comporte trois enveloppes concentriques délimitant le foyer .et les conduits d'épuisement des gaz, le foyer étant fermé à la partie arrière par un fond comportant le retour d'eau de l'installation, et à sa partie avant par une porte à circulation d'eau, sur laquelle est fixé le brâ- leur, cette porte mobile permettant par ailleurs le ramonage des surfaces d'échange, l'enlèvement de ces suies étant d'autre .part facilité par deux portes

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arrière pivotantes. L'enveloppe extérieure comporte le départ d'eau vers l'installation ainsi que le collecteur d'évacuation des fumées.

Le foyer (fig. 1) se présente sous la forme d'une enveloppe formée d'une virole concentrique 1 fermée à sa partie arrière par un fond bombé 2 et axée dans une seconde virole extérieure 3 le parcours de l'eau étant canalisé par une virole interne 22. Une tôle arrière 4 entretoisée et comportant le piquage de retour d'eau 5 désaxé vers le bas, forme une paroi d'eau importante alimentant largement l'enveloppe.

Extérieurement, des ouvertures judicieusement placées, permettent par l'intermédiaire de- boîtes -de communication 6 l'évacuation du fluide à réchauffer.

Des ouvertures 7 disposées symétriquement assurent l'acheminement des gaz brûlés du foyer vers l'échangeur.

Les conduits d'épuisement -des gaz sont formés 1 D'une enveloppe intermédiaire comprenant deux viroles concentriques 8 et 9 dans lesquelles se trouve une troisième virole interne 23 canalisant le fluide eau, prenant son alimentation par les boites 6 venant du foyer, et dont l'évacuation se fait par les boîtes de communication 10. Cette enveloppe annulaire étant plus courte que celle du foyer, un passage naturel se trouve donc ménagé sur la partie avant de l'échangeur pour permettre le passage des gaz.

20 D'une enveloppe extérieure composée de -deux viroles 11 et 12 prenant son alimentation par les boites .10 et comportant le départ 13 vers l'installation; sur l'arrière, deux ouvertures 14 ménagées dans les viroles pour évacuer les gaz et les acheminer par deux conduits annulaires 15 vers la sortie des fumées 16 devant se raccorder à la cheminée.

L'échangeur est fermé à sa partie avant par une porte mobile constituée de deux fonds bombés 16 et 17 formant une boîte étanche avec la tôle 18 comportant au centre une ouverture 19 destinée au passage de la tête d'un brûleur. Cette porte est refroidie par une circulation d'eau amenée par l'intermédiaire de deux conduits flexibles 20 et 21 se raccordant sur le corps de chaudière. Afin de compenser le tassement .des joints d'étanchéité de cette porte, des moyens de blocage complémentaires sont prévus.

Sur la partie arrière de l'échangeur deux portes 24 et 24' assurent l'étanchéité des conduits et permettent l'enlèvement .aisé des suies lors du ramonage, ainsi que le bouclage des circuits de fumées.

Une trappe -de sécurité 25 est positionnée sur le conduit fumées pour servir .de soupape antidéfla- grante.

Le circuit de l'eau se trouve représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 et l'on peut suivre leur acheminement .par les flèches Fi. L'eau de retour ayant transmis, par l'intermédiaire des convecteurs, la chaleur nécessaire à l'installation, revient au générateur par le piquage 5. L'eau se répartit dans la paroi arrière du foyer, se répand dans la première enveloppe, et, guidée par la virole intérieure 22 et les .plats chicane, passe à l'enveloppe intermédiaire par les conduits 6, où, toujours guidée par la virole 23 elle va passer dans l'enveloppe extérieure par les conduits 10 et partir vers l'installation par le piquage départ 13. La disposition -des piquages de communication permet de répartir équitablement le fluide eau de refroidissement tout en assurant une circulation en boucle la plus longue possible.

La porte avant est alimentée en direct depuis le retour, par le flexible 20 et s'évacue par l'intermédiaire -du flexible 21 dans le piquage départ 13.

L'acheminement des gaz ainsi établi présente un avantage essentiel caractérisé par une section dégressive, les gaz brûlés étant à la sortie du foyer canalisés d'une faon rationnelle dans les conduits d'échange. cette particularité étant tout spécialement avantageuse pour éviter les chocs et rebondissements à la mise en vitesse des gaz lors de l'allumage du brûleur, permettant d'admettre des pressions moindres dans le foyer en abaissant la résistance interne de la chaudière tout en conservant une vitesse élevés des gaz de combustion, favorable à l'échange optima.

L'échangeur est d'une capacité en eau relativement faible et d'une conception telle que le fluide doit parcourir un long circuit en balayant les surfaces d'échange l'une après l'autre, sans aucune possibilité de circuit préférentiel.

Le fait d'avoir une grande émission de chaleur à épuiser par un faible volume d'eau nous entraîne à une vitesse de circulation proportionnelle.

De plus, pour assurer encore un meilleur écoulement des gaz de combustion entre les enveloppes ainsi constituées, un autre mode de réalisation prévoit que les deux virales extérieures 8 et 9 soient légèrement cônes (fi-. 3) de façon à obtenir une section totalement dégressive sur tout le parcours de ces gaz, et obtenir ainsi des vitesses constantes particulièrement favorables à diminuer la résistance interne de la .chaudière et assurer des mises en régime à l'allumage ne présentant aucun phénomène de .perturbation.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrite et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes ou d'autres modes de réalisation sans pour .cela sortir du cadre de l'invention.

En fonction des impératifs de fabrication ou de prix de revient on peut modifier légèrement la disposition de certains organes, par exemple le contre- courant intégral peut être diminué en déplaçant

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les boîtes de communication 6 de l'arrière à l'avant, tout en conservant tous le` autres avantages, facilitant la construction de l'échangeur.

Ii est à noter que le foyer ne nécessite pas de garnissage réfractaire, tout au plus, dans le but de réchauffer la flamme, il peut être prévu un revêtement sur une partie avant du foyer.

De par la conception de cet échangeur, le retour général 5 se faisant dans la partie de foyer la plus active soumise au rayonnement direct, et l'eau s'échauffant ensuite au fur et à mesure de l'épuisement en calories des gaz, sans possibilité de court- circuitage, il ne peut y avoir aucun risque de point de rosée.

Claims (1)

RÉSUMÉ L'invention s'étend notamment aux caractéristiques ci-après et à leurs diverses combinaisons possibles.

1 Générateur de chaleur notamment pour la production d'eau chaude caractérisé par ce que les surfaces d'échange canalisant les gaz de combustion sont délimitées par des viroles concentriques (1.2.3.8.9.11.12) formant des sections annulaires dégressives pour ces gaz, les viroles tant disposées et organisées de manière à assurer une circulation gaz-eau à contre-courant intégral, ce qui permet notamment un taux d'échange élevé des gaz de combustion particulièrement favorable à un haut rendement thermique du générateur; 2 Les viroles concentriques à circulation d'eau communiquent entre elles par des boîtes de communication obligeant l'eau de retour alimentant tout d'abord la virole interne délimitant la chambre de combustion à circuler successivement dans les viroles intermédiaires puis extérieures afin de parcourir le plus long parcours possible tout en évitant les courts-circuitages, parcours dans lequel en tout point le sens de circulation de l'eau de refroidisse- ment retour vers départ se trouve en sens contraire avec le sens d'écoulement des gaz de combustion, cette action étant rendue possible .par la présence des viroles internes, ce qui permet la réalisation de la circulation gaz-eau à contre-courant intégral; 3 Le retour d'eau du générateur collectant les eaux de retour -de l'installation de chauffage est opposé au sens de propagation primaire des gaz de .combustion;. d Le foyer et l'échangeur de .chaleur du générateur sont totalement étanches de manière à permettre notamment une marche en surpression engendrant des vitesses de circulation de gaz élevées favorables au rendement thermique du générateur. 5 L'échangeur du générateur est fermé à sa partie arrière par un fond comportant le retour d'eau de l'installation, deux portes assurant le ramonage et la récupération de suies, tandis que sa partie avant possède une porte mobile à circulation d'eau recevant le brûleur du générateur; b Les viroles extérieures de l'échangeur sont formées et roulées légèrement coniques de manière à réaliser des sections de passage de gaz totalement dégressives sur tout le parcours de ces gaz afin d'obtenir des vitesses .constantes assurant notamment une mise en régime, lors de l'allumage, exempte de perturbations.