WO1992019920A1 - Boiler for central heating and/or sanitary hot water production, burner for gas fuel, and installation for central heating and sanitary hot water production using said boiler - Google Patents

Boiler for central heating and/or sanitary hot water production, burner for gas fuel, and installation for central heating and sanitary hot water production using said boiler Download PDF

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WO1992019920A1
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    • F24H1/287—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged in line with the combustion chamber

Definitions

  • the invention relates to a central heating boiler and / or for producing domestic hot water, to a burner for gaseous fuel, as well as to a central heating and production installation.
  • transmitters such as in particular radiators, and / or a domestic hot water distribution circuit.
  • the boiler is intended to raise the temperature of a heat transfer fluid which is then directed to the network of emitters.
  • This fluid is generally water.
  • the boiler also serves to raise the temperature of water intended for sanitary use.
  • This water circulates in a circuit internal to the boiler which allows a separation to be made between the domestic water and the heat transfer fluid.
  • central heating and / or domestic hot water production boilers are known, using gas as fuel, consisting of a double jacket heating body, defining at least a first volume in which a heat transfer fluid circulates, such as
  • combustion chamber equipped with a burner, capable of raising the temperature of said heat transfer fluid.
  • this heat transfer fluid is then directed to a set of emitters, via a
  • Such boilers are very widespread and are generally equipped with a ramp burner placed at the lower part of said combustion chamber. They are generally made to deliver a power of the order of 20 to 25 and commonly have a circular shaped heating body.
  • the ramp burners are in the form of at least one tube, arranged substantially horizontally and having, along its upper generatrix, a multitude of orifices through which escapes the mixture of fuel-oxidant gas previously introduced into the interior volume.
  • Such ramps have variable dimensions depending on the power.
  • the diameter of the tubes used is generally between 30 and 60 mm.
  • the power of a ramp is relatively small on the order of a few kilo-Watts. Also, to increase the power, several ramps are then placed in parallel.
  • the diameter of the cylindrical chamber depends on the power delivered, this is how, for example to obtain a power of 10 kW, burners with diameters of between 120 and 180 mm are known, the height of the chamber remaining low, namely around 20 to 50 mm.
  • the diameter of the chamber is increased. Also, for a power of the order of 20 kW, it is common to make the burners with a chamber in the form of a cylindrical wafer whose diameter is greater than 180 mm and whose height is less than 70 mm.
  • a power of the order of 20 kW it is common to make the burners with a chamber in the form of a cylindrical wafer whose diameter is greater than 180 mm and whose height is less than 70 mm.
  • such sizing prohibits their use in very specific cases where the size is otherwise imposed, voluntarily reduced.
  • the outside diameter of the burner it is necessary to add the width of the crown generated by the flame of the burner, this mistletoe increases the useful diameter by about 80 to 120 mm.
  • the surface of the flame is limited this mistletoe causes an incomplete combustion of the mixture because urant-oxidant.
  • boilers In the field of heating boilers central and / or sanitary water, it is common to use boilers of power from 20 to 25 kW. Depending on the known burners, if cylindrical burners are used, the heating body and the combustion chamber must be provided with large diameters and it would then be necessary to provide combustion chambers whose internal diameter would be around 350 to 400 mm. , which affects the material used, the efficiency of the boiler, and the total size of the latter. Faced with these drawbacks, nowadays, manufacturers of power boilers of the order of 20-25 kW therefore use ramp burners and produce heating bodies whose internal dimensions are close to 250 to 300 mm.
  • the surface of the heating flames causes a high temperature in a limited space, which causes very hot spots and which requires energy recovery. to avoid waste.
  • the boiler comprises a coil, immersed in the heat transfer fluid, the diameter of which corresponds substantially to the outside diameter of the boiler's heating body.
  • the domestic hot water being produced instantaneously that is to say without reserve of accumulation
  • the heating body is isolated from the radiator circuit and the circulation of the heat transfer fluid in the heating body is forced to improve the heat exchange.
  • This is commonly done using a three-way valve which allows the heating body to be bypassed in one position, and which also authorizes the circulation of the heat transfer fluid in a short circuit by means of the central heating circulation pump.
  • Such an arrangement is generally used to save an additional pump.
  • the object of the present invention is to provide a central heating boiler and / or for producing domestic hot water which allows maximum control of the heat exchange between the products of combustion, the heating water, and / or sanitary water.
  • One of the aims of the present invention is to
  • Another object of the present invention is to provide a central heating boiler, and / or for producing domestic hot water equipped with a burner specially adapted to the shape and dimensions of the combustion chamber to guarantee optimal conditions. combustion and to achieve very high heat exchange coefficients.
  • Another object of the present invention is to provide a burner for gaseous fuel, which makes it possible to overcome the drawbacks of burners of the tube rail type or of the known cylindrical type and which. for a same power delivered, has a smaller footprint, which allows uses not possible until now.
  • One of the aims of the present invention is to propose a cylindrical type burner, capable of delivering a heat flow of the order of 25 to 30 kW, for the pressure of the gaseous fuel network, the flame surface of which is rather distributed in the vertical direction in the horizontal direction, which allows for the same diameter a power significantly greater than that delivered by the cylindrical burners known to date.
  • Another object of the present invention is to provide a burner for gaseous fuel whose structure is such that a primary air intake is allowed very close to the quantity of oxidizing gas necessary for the mixture to obtain perfect combustion with a rate , imposed by standards, of carbon monoxide compared to neutral combustion gases less than 0.25%.
  • Another object of the present invention is to provide a burner for gaseous fuel, in particular intended for a central heating boiler and / or for producing domestic hot water, which will particularly facilitate its design and increase its efficiency while lowering the cost of returns in a sensitive way.
  • Another object of the present invention is to provide a central heating and domestic hot water boiler which is advantageous in terms of its cost price but without this being affects its performance.
  • the boiler of the present invention has, with equal external dimensions, if not less, a power comparable to gas boilers generally known.
  • Another object of the present invention is to provide a central heating installation and domestic hot water production, using the boiler of the present invention, which is simplified compared to existing installations, and which allows the economy of the said three-way isolation valve used, in known boilers, during the production of domestic hot water.
  • the central heating boiler and / or the production of sanitary hot water consisting of a double jacket heating body defining at least a first volume in which a heat transfer fluid circulates, and a second interior volume called chamber combustion, equipped with a burner, capable of raising the temperature of said heat transfer fluid, is characterized by the fact that it includes means for increasing the heat exchange in the combustion chamber, capable of creating a large natural draft and a very high smoke column at high temperature.
  • Another characteristic of the boiler of the present invention lies in the fact that said combustion chamber is surmounted by a tubular exchanger, through which circulates said heat transfer fluid, equipped with means for increasing the heat exchanger in said exchanger , capable of creating pre-established pressure drops, as a function of the exchange gain at the combustion chamber and the draft required for good combustion.
  • Another important characteristic of the boiler of the present invention lies in the fact that it includes means for authorizing a heating of sanitary water, substantially by direct convection at the level of the combustion chamber, and means for creating a natural circulation of the heat transfer fluid at the level of said tubular exchanger, to allow heat exchange between the heat transfer fluid and sanitary water, said heat transfer fluid being stagnant in the boiler.
  • the burner consists of an envelope of revolution delimiting an interior chamber, into which the fuel-oxidant gas mixture is introduced by means of a venturi device, and pierced with a multitude of 'orifices laterally, having a significant height compared to its diameter, for the same power, favoring the distribution of the heat emitted.
  • the burner is remarkable in that the diameter ⁇ c of said chamber is at least equal to 120 mm than the height "Hr" of the ramps, spaced apart, substantially parallel to each other and to the longitudinal axis of said envelope, is at least equal to 70 mm, that the venturi device is such that it allows a primary air intake at least equal to 80% of the oxidizing gas necessary for ideal combustion, and that said The ramps are spaced sufficiently far apart that they allow the additional secondary air to rise up necessary for good combustion to the upper part of the burner, to allow a calorific flow of the order of 25 to 30 kW for the network pressure.
  • the central heating and domestic hot water production installation implementing the boiler of the present invention, is characterized in that it has two separate circuits, one supplying a network of transmitters in heat transfer fluid, via a circulation pump, the other supplying a domestic hot water distribution circuit, from the cold water network, without using a forced circulation pump of the heat transfer fluid contained in the boiler.
  • Figure 1 shows a longitudinal c.vpe view of an embodiment according to the present invention of a central heating boiler and / or domestic hot water production.
  • Figure 2 shows a section of the boiler shown in Figure 1 along II-II.
  • Figure 3 shows a section of the boiler shown in Figure 1 along the axis III-III.
  • Figure 4 shows a partial section of the boiler shown in Figure 1 according to IV-IV, without the tubes of the primary exchanger.
  • FIG. 5 shows a front view of a turbulator used in the heat exchanger of the boiler as shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 shows a sectional view along the axis VI-VI of FIG. 5.
  • FIG. 7 shows a top view of the turbulator shown " in FIG. 5.
  • FIG. 8 shows schematically a central heating boiler and domestic hot water production according to the present invention and illustrates the principle of heating domestic water.
  • FIG. 9 shows a view in longitudinal section of an embodiment of the burner according to the present invention.
  • FIG. 10 shows a top view of the burner shown in FIG. 9.
  • FIG. 11 shows a bottom view of the burner shown in FIG. 9.
  • Figure 12 shows a partial developed view of the side wall of the burner casing shown in Figures 9 to 11.
  • the present invention relates to a central heating boiler and / or for producing domestic hot water, a burner for gaseous fuel , as well as a central heating and domestic hot water production system.
  • the present invention provides a high efficiency boiler using gaseous fuels of the natural gas, town gas, butane, propane or similar type.
  • the present invention has also been particularly developed for producing a domestic wall-mounted boiler whose power is of the order of 20 to 25 kW, for the network pressure.
  • the structural provisions are not limited in any case to this type of construction and one could envisage a boiler which is not wall-mounted or even a boiler in lower or higher powers.
  • the boiler of the present invention has been specially designed to control as much as possible the heat exchange between the products of combustion, the heat transfer fluid, and possibly sanitary water, in the heating body.
  • the boiler 1 mainly consists of a heating body 2, double jacket, defining at least a first volume 3 in which circulates a heat transfer fluid, such as water for example, as well as a second interior volume, called combustion chamber 4, in which an energy capable of raising the temperature of said heat transfer fluid will be produced, by means of a burner 5.
  • a heat transfer fluid such as water for example
  • combustion chamber 4 in which an energy capable of raising the temperature of said heat transfer fluid will be produced, by means of a burner 5.
  • a first objective which the present invention aims at is to '' use the fact that at the level of the combustion chamber there are the best conditions for a significant heat exchange, because it is there that we find the strongest differences in temperature between the products of combustion and the heat transfer fluid.
  • the boiler comprises means for increasing the heat exchange in the combustion chamber 4, capable to create a large natural draft and a column of smoke very high at high temperature.
  • the combustion chamber 4 will advantageously be overcome, as is the case with traditional boilers, with a tubular exchanger 6, constituted for example by a set of smoke tubes 7 arranged substantially parallel to the longitudinal axis 8 of the boiler and capable of being traversed by the combustion gases emitted in the combustion chamber 4.
  • this tubular heat exchanger 6 defines, at the upper part of the heating body 2, an interior space 9 through which the said heat transfer fluid circulates.
  • This space 9 is naturally related to said volume 3 of the lower part of the heating body 2 double jacket in which the heat transfer fluid circulates.
  • the heating body is formed by two bells 12, 13, in particular made of stainless steel, welded together at their base 14.
  • the respective ceilings 15, 16 of the two said bells 12, 13 will advantageously consist of sheets, pierced with orifices capable of holding the said smoke tubes 7 vertically.
  • Figure 3 shows one of the possible smoke tube arrangements. Furthermore, Figures 2 and 4 show the relative arrangement seen from above of the bells forming the heating body.
  • said means for increasing the heat exchange in the combustion chamber 4 are at least in the form of an increase in the dimensions of said chamber, defining a sheet of enveloping heat transfer fluid 17 at which it is sought to carry out a heat exchange of the order of 40% of the total exchange, where, unlike, in known boilers, the exchange was of the order of 20 %.
  • the boiler of the present invention and more precisely the tubular exchanger 6, has means for increasing the heat exchange in the said exchanger, capable of creating pressure losses preset according to the gain in exchange at the combustion chamber, and the draft required for good combustion.
  • the said means for increasing the heat exchange in the tubular exchanger 6 are in the form of turbulators 18, with significant braking power for the passage of combustion gases in the exchanger 6.
  • FIGS. 5 to 7 A particularly advantageous embodiment of such turbulators 18 is illustrated in FIGS. 5 to 7. These are cut stainless steel sheets defining a plurality of fins 19, 20 projecting from the plane of the turbulator as particularly shown in FIG. figure 6.
  • 22 smoke tubes are provided with a height substantially equal to 400 mm arranged in a heating body the upper part of which has a diameter close to 260 mm.
  • the boiler of the present invention can be equipped with either a traditional ramp burner formed by horizontal and parallel tubes arranged at the lower part of the combustion chamber, or even by a type burner. cylindrical.
  • the means for increasing the heat exchange in the combustion chamber further comprises a burner of the cylindrical type suitable in the context of the invention. It should be noted in this regard that the efficiency of a boiler depends on the correct fit between the combustion chamber and the burner.
  • the cylindrical type burner is particularly suitable for obtaining optimal conditions because its cylindrical shape is completely adapted to the cylindrical shape of the combustion chamber.
  • FIGS 9 to 11 show in particular the burner of the present invention in which the passage surface of the fuel-oxidant mixture is lateral. More specifically, the burner 5 is first of all constituted by an envelope of revolution 21, delimiting an interior chamber 22 intended to receive the mixture of fuel-oxidant gas. This mixture is introduced via a venturi device 23, the detailed description of which will be given later.
  • said envelope 21 is pierced laterally with a multitude of orifices 24 defining ramps 32.
  • These ramps 32 are, as the figures particularly show, regularly spaced, all along the periphery of the envelope, substantially parallel to each other and substantially parallel to the longitudinal axis 33 of said envelope 21.
  • FIG. 10 schematically shows two rows of adjacent flames 35 between which the said channel 34 is therefore formed. These channels are vertical and must be wide enough to allow the passage of the necessary secondary air. to the top of the burner.
  • the burner must have a compact shape and dimensions, despite the power generated, which is not the case in known cylindrical burners nowadays.
  • the diameter ⁇ c of the cylindrical envelope 21, or substantially that of the inner chamber 22 is at least equal to 120 mm, and on the other hand the height "Hr" of said ramps is at least equal to 70 mm.
  • the venturi device 23 is such that it allows a primary air intake at least equal to 80% of the fuel gas. necessary for ideal combustion, the correct ascent of the additional secondary air necessary for non-polluting combustion according to standards, up to the upper part of the burner, is authorized by the suitable and sufficient spacing of the ramps 32 delimiting the channels 34 cited above.
  • an optimal diameter of the envelope was obtained between 130 and 150 mm.
  • a venturi device whose dimensions are such that it allows a large air entrainment.
  • an atmospheric venturi capable of causing a volume primary air corresponding to at least 80% of the oxidizing gas necessary for the production of neutral combustion gases.
  • venturi device operates like a pump whose compression ratio is very low because the energy available at the gas injection level is used.
  • energy available at the gas injection level is used.
  • upstream of the injector there is a pressure of approximately 16 millibars.
  • the determination of the venturi of the present invention made it possible to authorize an overpressure inside the chamber 22 of the burner which can go up to 0.5 mm of water column.
  • venturi This was possible by widely dimensioning the venturi and by placing its longitudinal axis 36 such that it is substantially coincident with the longitudinal axis 33 of the burner.
  • the venturi device 23 comprises, as particularly shown in Figures 9 and 11, an inlet neck 37 in the form of a truncated cone whose large base 38 is opposite of the fuel gas injector 39 and the small base 40 of which is directed towards the interior chamber of the burner.
  • inlet neck 37 is followed by a first cylindrical part 41 which itself is terminated by an outlet neck 42, inverted with respect to the neck. input 37.
  • the outlet neck 42 is extended by a second cylindrical part 43 opening into the interior chamber 22 of the burner.
  • the orifice 44 of the cylindrical part 43 that is to say the outlet orifice itself of the venturi, must be disposed relatively in the volume of the interior chamber 22 of the burner to allow a good distribution of the primary air-fuel mixture introduced.
  • the more the orifice is placed in the upper part of the chamber the better the distribution inside it will be.
  • This curved part is for example shown in phantom in Figure 9.
  • venturi device 23 As regards the practical embodiment of the venturi device 23, it will advantageously be produced from two coaxial cylindrical tubes 46, 47.
  • the first tube 46 has a diameter such that it corresponds to the outlet diameter " ⁇ vs" of the outlet orifice 44, and is in particular disposed in the interior chamber 22 of the burner.
  • the second tube 47 constitutes the said first cylindrical part 41 whose diameter is marked ""cs", corresponding to the small diameter 40 of the inlet neck of the venturi, its two ends being flared to define on either side a truncated cone .
  • the truncated cone On the inlet neck side of the venturi, the truncated cone has a height "Hvc" and has a large diameter 38 ⁇ ce.
  • the other truncated cone forms said inverted outlet neck 42, the height of which is marked "hvci" and the large diameter of which corresponds to ⁇ v ⁇ .
  • the injector 39 In terms of the relative positioning of the injector 39 relative to the orifice 38 of the venturi, the injector will be fixed on a spacer tab 48 leaving a gap marked "Hi" between the two elements.
  • the main dimensions of the venturi device 23 are such that the large diameter ⁇ ce of the inlet neck 37 is of the order of 60 to 80 mm, the small diameter ⁇ cs of the inlet neck 37 is of the order of 40 to 50 mm and the height Hvc is of the order of 30 to 50 mm, the height Hi being of the order of 20 to 25 mm.
  • venturi allows a primary air intake such that it satisfies more than 80% of the volume of oxidizing gas necessary for ideal combustion, whereas, in burners known to date, this value has never reached 80 %. Therefore, the amount of secondary air to be supplied must be less but is still necessary to obtain good combustion without production of carbon monoxide.
  • FIG. 12 shows one of the possible embodiments of the outlet openings of a ramp.
  • Each vertical ramp 34 is constituted by a series of orifices 49, 50, 51 drilled in the envelope 21.
  • the orifices 49 are in the form of slots, substantially rectangular, intended to create the main flame
  • the orifices 50 are in the form of small holes, the purpose of which is to production of small flames for stabilizing the flames generated at the orifices 49.
  • the orifices 51 connecting two adjacent ramps Ri and Ri-1 their main role consists in passing the flame from a ramp to the other, only one of the ramps then being subject to a traditional pilot light device.
  • the orifices 49-51 must define a total passage section "Sr" between 30 and 45 cm 2 , which is possible by providing a ramp width "lr” between 8 and 15 mm and a ramp height "Hr” at least equal to 70 mm.
  • - ⁇ c diameter of the chamber substantially equal to 141 mm
  • - Hc height of the chamber substantially equal to 166 mm
  • venturi device made from two steel tubes:
  • - ⁇ cs small diameter of the inlet neck of the venturi substantially equal to 45 mm
  • - ⁇ vs diameter of the outlet orifice of the venturi device substantially equal to 58 mm
  • Such a burner cooperates with the combustion chamber to increase the natural draft and obtain a very high smoke column at high temperature, thanks to its dimensions.
  • the boiler of the present invention is intended for central heating and for the production of domestic hot water
  • it advantageously comprises means for authorizing heating of the domestic water substantially by direct conduction at the level of the combustion chamber and means for creating a natural circulation of the heat transfer fluid at the level of said tubular exchanger 6 to allow heat exchange between the heat transfer fluid and the sanitary water, said heat transfer fluid being stagnant in the boiler.
  • the coil 25- 26 for the production of domestic hot water, immersed in the heat transfer fluid contained in the boiler, is wound at least on two different diameters.
  • the first diameter corresponds substantially to the diameter of the combustion chamber 4 and constitutes the coil identified 25 wound around this combustion chamber.
  • the upper part 26 of the coil has a smaller diameter than that of the lower part, so that the smoke tubes 7 of the exchanger 6 are arranged on either side of the coil 26 to create around the surfaces of the latter a flow of natural circulation of said fluid stagnating at this level.
  • the winding on the two diameters is particularly illustrated in FIG. 1 in which we can see the upper part 26 of the coil wound around a central group of seven smoke tubes 7, an outer ring of fifteen smoke tubes 7 then enveloping the outside of the coil 26.
  • the entry Eecs 27 of cold sanitary water is provided at the top of said exchanger and the dry outlet 28 of sanitary water. at the lower part of the combustion chamber 4.
  • the central heating installation and the production of domestic hot water, implementing the said boiler has two separate circuits, the first supplying the network of radiators with heat transfer fluid, via a circulation pump. 31.
  • the other separate circuit supplies the domestic hot water distribution pipes, from the cold water network, without the use of a forced circulation pump of the heat transfer fluid contained in the boiler.
  • the structural arrangements of the boiler of the present invention allow a gain of approximately 30% in the heating water capacity compared to the boilers of 20 to 25 kW known.
  • known boilers use a volume of approximately 25 liters of water as a heat transfer fluid
  • the present invention allows a reduced quantity of approximately 16 liters. The water content being lower, heating is faster and the boiler has less thermal inertia and a higher overall operating efficiency.

Abstract

The invention relates to a boiler for central heating and/or sanitary hot water production, to a burner for gas fuel, as well as to an installation for central heating and production of sanitary hot water. The boiler (1) is comprised of a heating body (2) with a double envelop defining at least a firts volume (3) wherein circulates a heat conveying fluid, and a second internal volume called combustion chamber (4), provided with a burner (5), capable of raising a temperature of said heating conveying fluid. Additionnally, the combustion chamber (4) is topped with a tubular exchanger (6) which is also traversed by said heat conveying fluid. According to the invention, the boiler is comprised of means which increase the heat exchange in the combustion chamber (4), and which are capable of creating an important natural draught and a very high smoke column having a high temperature, and further, means for increasing the heat exchange within said exchanger (6), which are capable of creating charge losses which are preset as a function of the exchange game at the combustion chamber and as a function of the draught necessary for a good combustion. The burner (5) is comprised of a cylindrical envelope (21) delimiting an internal chamber (22) wherein the combustive-fuel gas mixture is introduced through a ventury device (23), and presenting a plurality of side orifices (24) which have an important height with respect to the envelope's diameter, for equal power, improving the distribution of emitted heat.

Description

Chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, brûleur pour combustible gazeux, et installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire utilisant la dite chaudière. Central heating boiler and / or domestic hot water production, burner for gaseous fuel, and central heating installation and domestic hot water production using said boiler.
L'invention est relative à une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, à un brûleur pour combustible gazeux, ainsi qu'à une installation de chauffage central et de productionThe invention relates to a central heating boiler and / or for producing domestic hot water, to a burner for gaseous fuel, as well as to a central heating and production installation.
5 d'eau chaude sanitaire utilisant la dite chaudière.5 of domestic hot water using the said boiler.
En matière de chauffage de locaux domestiques ou industriels, on fait couramment appel à la technique dite de chauffage central dont les installations comportent principalement une chaudière principale, un réseauIn terms of heating domestic or industrial premises, the so-called central heating technique is commonly used, the installations mainly comprising a main boiler, a network
10 d'émetteurs, tels que notamment radiateurs, et/ou un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire.10 of transmitters, such as in particular radiators, and / or a domestic hot water distribution circuit.
La chaudière est destinée à élever en température un fluide caloporteur qui est alors dirigé vers le réseau d'émetteurs.- Ce fluide est généralement de l'eau.The boiler is intended to raise the temperature of a heat transfer fluid which is then directed to the network of emitters. This fluid is generally water.
15 Dans certains cas, la chaudière sert également à élever en température de l'eau destinée à un usage sanitaire. Cette eau circule dans un circuit interne à la chaudière qui permet de réaliser une séparation entre l'eau sanitaire et le fluide caloporteur.In some cases, the boiler also serves to raise the temperature of water intended for sanitary use. This water circulates in a circuit internal to the boiler which allows a separation to be made between the domestic water and the heat transfer fluid.
20 II est connu de telles chaudières utilisant des combustibles solides, liquides ou gazeux. Toutefois, ce dernier est souvent préféré car il est facile à mettre en oeuvre, efficace et son coût de revient est intéressant par rapport aux autres combustibles.It is known of such boilers using solid, liquid or gaseous fuels. However, the latter is often preferred because it is easy to implement, efficient and its cost is advantageous compared to other fuels.
25 Ainsi, on connaît des chaudières de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, utilisant le gaz comme combustible, constitué d'un corps de chauffe double enveloppe, définissant au moins un premier volume dans lequel circule un fluide caloporteur, tel que25 Thus, central heating and / or domestic hot water production boilers are known, using gas as fuel, consisting of a double jacket heating body, defining at least a first volume in which a heat transfer fluid circulates, such as
30 de l'eau, et un deuxième volume intérieur, appelé chambre de combustion, équipé d'un brûleur, apte à élever en température le dit fluide caloporteur.30 of water, and a second interior volume, called combustion chamber, equipped with a burner, capable of raising the temperature of said heat transfer fluid.
Comme rappelé ci-dessus, ce fluide caloporteur est ensuite dirigé vers un ensemble d'émetteurs, via uneAs mentioned above, this heat transfer fluid is then directed to a set of emitters, via a
35 pompe de circulation, qui peut être assujetti à un ensemble de régulation.35 circulation pump, which can be subjected to a regulating assembly.
De telles chaudières sont très répandues et sont généralement équipées d'un brûleur à rampe placé à la partie inférieure de la dite chambre de combustion. Elles sont réalisées généralement pour délivrer une puissance de l'ordre de 20 à 25 et présentent couramment un corps de chauffe de forme circulaire.Such boilers are very widespread and are generally equipped with a ramp burner placed at the lower part of said combustion chamber. They are generally made to deliver a power of the order of 20 to 25 and commonly have a circular shaped heating body.
Les brûleurs à rampe se présentent sous la forme d'au moins un tube, disposé sensiblement horizontalement et présentant, le long de sa génératrice supérieure, une multitude d'orifices par lesquels s'échappe le mélange de gaz carburant-comburant introduit préalablement dans le volume intérieur. De telles rampes présentent des dimensions variables selon la puissance. Le diamètre des tubes utilisés est généralement compris entre 30 et 60 mm. Toutefois, la puissance d'une rampe est relativement petite de l'ordre de quelques kilo-Watts. Aussi, pour augmenter la puissance, on place alors plusieurs rampes en parallèle.The ramp burners are in the form of at least one tube, arranged substantially horizontally and having, along its upper generatrix, a multitude of orifices through which escapes the mixture of fuel-oxidant gas previously introduced into the interior volume. Such ramps have variable dimensions depending on the power. The diameter of the tubes used is generally between 30 and 60 mm. However, the power of a ramp is relatively small on the order of a few kilo-Watts. Also, to increase the power, several ramps are then placed in parallel.
En outre, pour épouser la forme de la chambre de combustion, on est amené à réaliser un brûleur constitué de plusieurs rampes tubulaires parallèles entre elles, disposées dans un plan horizontal, les différents orifices de chaque rampe étant prévus pour épouser la géométrie de la dite chambre.In addition, to match the shape of the combustion chamber, it is necessary to produce a burner consisting of several tubular ramps parallel to each other, arranged in a horizontal plane, the different orifices of each ramp being provided to match the geometry of said bedroom.
Autrement dit, si on réalise une chambre de combustion d'un diamètre de 250 mm, on utilise par exemple cinq rampes tubulaires de 250 mm, la rampe centrale ayant une surface de flamme utile voisine du diamètre de la chambre mais plus on s'éloigne de l'axe de la chaudière plus la longueur utile des rampes décroit pour arriver aux extrémités par exemple à des dimensions utiles de 150 mm.In other words, if a combustion chamber with a diameter of 250 mm is produced, five tubular ramps of 250 mm are used for example, the central ramp having a useful flame surface close to the diameter of the chamber but the further one moves away from the axis of the boiler plus the useful length of the ramps decreases to reach the ends, for example to useful dimensions of 150 mm.
Il est tout d'abord à remarquer qu'une telle disposition est d'une part onéreuse et d'autre part présente une efficacité relative à cause de l'adaptation du faisceau de rampes, qui définit une surface rectangulaire, alors que le corps de chauffe, quant à lui présente une section circulaire. Cela étant, dans les chaudières connues, la chambre de combustion présente une dimension réduite et il est courant de ne récupérer que 20 % de la chaleur dans la zone de production de l'énergie. Aussi, il est obligatoire de prévoir, pour éviter le gaspillage, une récupération d'énergie au niveau des gaz de combustion engendrés.It should first of all be noted that such an arrangement is on the one hand expensive and on the other hand has a relative efficiency because of the adaptation of the beam of ramps, which defines a rectangular surface, while the body of heats, meanwhile has a circular section. However, in known boilers, the combustion chamber has a reduced size and it is common to recover only 20% of the heat in the energy production zone. Also, it is mandatory to provide, to avoid waste, recovery energy in the combustion gases generated.
C'est pourquoi, il est courant de disposer au- dessus de la chambre de combustion un échangeur de chaleur constitué par un volume, apte à contenir le fluide caloporteur, traversé par des multitudes de tubes de fumée, l'échange de température se faisant alors au niveau de la surface de ces tubes. De nos jours, il est constant de récupérer environ 80 % de la puissance au niveau de cet échangeur. Par ailleurs, on connaît également des brûleurs de type cylindrique, qui délivrent des puissances plus importantes, allant de 5 à 30 kW par exemple. Ces brûleurs cylindriques pour combustibles gazeux se présentent généralement sous la forme d'une chambre cylindrique dont l'axe longitudinal est vertical et dans laquelle le mélange de gaz carburant-comburant est introduit par l'intermédiaire d'un dispositif de venturi horizontal, donc perpendiculaire à 1'axe de la chambre.This is why, it is common to have above the combustion chamber a heat exchanger constituted by a volume, capable of containing the heat transfer fluid, traversed by multitudes of smoke tubes, the temperature exchange being made then at the surface of these tubes. Nowadays, it is common to recover around 80% of the power at this exchanger. Furthermore, cylindrical type burners are also known, which deliver higher powers, ranging from 5 to 30 kW for example. These cylindrical burners for gaseous fuels are generally in the form of a cylindrical chamber whose longitudinal axis is vertical and into which the fuel-oxidant gas mixture is introduced via a horizontal venturi device, therefore perpendicular to the axis of the room.
Le diamètre de la chambre cylindrique dépend de la puissance délivrée, c'est ainsi que par exemple pour obtenir une puissance de 10 kW, on connaît des brûleurs de diamètre compris entre 120 et 180 mm, la hauteur de la chambre restant faible à savoir de l'ordre de 20 à 50 mm.The diameter of the cylindrical chamber depends on the power delivered, this is how, for example to obtain a power of 10 kW, burners with diameters of between 120 and 180 mm are known, the height of the chamber remaining low, namely around 20 to 50 mm.
Lorsque la puissance nécessaire augmente, dans les brûleurs connus, on augmente le diamètre de la chambre. Aussi, pour une puissance de l'ordre de 20 kW, il est courant de réaliser les brûleurs avec une chambre en forme de galette cylindrique dont le diamètre est supérieur à 180 mm et dont la hauteur est inférieure à 70 mm. Cependant, de tels dimensionnementε interdisent leur utilisation dans des cas bien spécifiques où l'encombrement est sinon imposé, volontairement réduit. En effet, d'une part, au diamètre extérieur du brûleur, il faut ajouter la largeur de la couronne engendrée par la flamme du brûleur, ce gui majore le diamètre utile d'environ 80 à 120 mm. D'autre part, la surface de la flamme est limitée ce gui provogue une combustion incomplète du mélange car urant-comburant.When the required power increases, in known burners, the diameter of the chamber is increased. Also, for a power of the order of 20 kW, it is common to make the burners with a chamber in the form of a cylindrical wafer whose diameter is greater than 180 mm and whose height is less than 70 mm. However, such sizing prohibits their use in very specific cases where the size is otherwise imposed, voluntarily reduced. Indeed, on the one hand, to the outside diameter of the burner, it is necessary to add the width of the crown generated by the flame of the burner, this mistletoe increases the useful diameter by about 80 to 120 mm. In addition, the surface of the flame is limited this mistletoe causes an incomplete combustion of the mixture because urant-oxidant.
Dans le domaine de chaudières de chauffage central et/ou d'eau sanitaire, il est courant d'utiliser des chaudières de puissance de 20 à 25 kW. En fonction des brûleurs connus, si on utilise des brûleurs cylindriques, on devra prévoir le corps de chauffage et la chambre de combustion avec des diamètres importants et il serait alors nécessaire de prévoir des chambres de combustion dont le diamètre intérieur avoisinerait les 350 à 400 mm, ce qui se répercute sur la matière utilisée, l'efficacité de la chaudière, et l'encombrement total de celle-ci. Devant ces inconvénients, de nos jours, les constructeurs de chaudière de puissance de l'ordre de 20-25 kW utilisent donc des brûleurs à rampes et réalisent des corps de chauffe dont les dimensions intérieures sont voisines de 250 à 300 mm. En outre, que l'on utilise une batterie de brûleur tubulaire, ou un brûleur cylindrique connu, la surface des flammes chauffantes provoque une température élevée dans un espace limité, ce qui provoque des points très chauds et ce qui oblige la récupération d'énergie pour éviter le gaspillage. Par exemple, dans des chaudières traditionnelles, il est courant de nos jours de -récupérer 20 % de la chaleur dans la zone de production de l'énergie, les 80 autres % étant récupérés par convection dans une zone séparée. Par ailleurs, pour produire de l'eau chaude sanitaire, la chaudière comporte un serpentin, plongé dans le fluide caloporteur, dont le diamètre correspond sensiblement au diamètre extérieur du corps de chauffe de la chaudière. Dans ce cas, l'eau chaude sanitaire étant produite instantanément, c'est-à-dire sans réserve d'accumulation, généralement on ne se contente pas de chauffer l'eau sanitaire du serpentin uniquement par la technique dite du "bain-marie", par l'intermédiaire du volume de fluide caloporteur stagnant dans la chaudière, mais au contraire, on isole le corps de chauffe du circuit radiateur et on force la circulation du fluide caloporteur dans le corps de chauffe pour améliorer l'échange thermique. Ceci est couramment effectué en utilisant une vanne trois voies qui permet de bipasser, dans une position, le corps de chauffe, et qui autorise en outre la circulation du fluide caloporteur en circuit court par l'intermédiaire de la pompe de circulation de chauffage central. Une telle disposition est généralement utilisée pour économiser une pompe complémentaire.In the field of heating boilers central and / or sanitary water, it is common to use boilers of power from 20 to 25 kW. Depending on the known burners, if cylindrical burners are used, the heating body and the combustion chamber must be provided with large diameters and it would then be necessary to provide combustion chambers whose internal diameter would be around 350 to 400 mm. , which affects the material used, the efficiency of the boiler, and the total size of the latter. Faced with these drawbacks, nowadays, manufacturers of power boilers of the order of 20-25 kW therefore use ramp burners and produce heating bodies whose internal dimensions are close to 250 to 300 mm. In addition, whether using a tubular burner battery, or a known cylindrical burner, the surface of the heating flames causes a high temperature in a limited space, which causes very hot spots and which requires energy recovery. to avoid waste. For example, in traditional boilers, it is common nowadays to recover 20% of the heat in the energy production zone, the other 80% being recovered by convection in a separate zone. Furthermore, to produce domestic hot water, the boiler comprises a coil, immersed in the heat transfer fluid, the diameter of which corresponds substantially to the outside diameter of the boiler's heating body. In this case, the domestic hot water being produced instantaneously, that is to say without reserve of accumulation, generally one is not satisfied with heating the domestic water of the coil only by the technique known as of "bain-marie ", through the volume of stagnant heat transfer fluid in the boiler, but on the contrary, the heating body is isolated from the radiator circuit and the circulation of the heat transfer fluid in the heating body is forced to improve the heat exchange. This is commonly done using a three-way valve which allows the heating body to be bypassed in one position, and which also authorizes the circulation of the heat transfer fluid in a short circuit by means of the central heating circulation pump. Such an arrangement is generally used to save an additional pump.
De telles installations de chauffage et/ou de production d'eau chaude sanitaire donnent généralement satisfaction à l'utilisateur. Toutefois, il est à remarquer qu'on n'utilise pas l'énergie consommée au maximum, ce qui se répercute d'une part sur le coût de revient de 1' installation proprement dite mais également à plus long terme sur le coût de l'énergie utilisée. Le but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire qui permette de maîtriser au maximum l'échange thermique entre les produits de la combustion, l'eau de chauffage, et/ou l'eau sanitaire. Un des buts de la présente invention est deSuch heating and / or domestic hot water production installations generally give satisfaction to the user. However, it should be noted that the energy consumed is not used to the maximum, which has repercussions on the one hand on the cost price of the installation itself but also in the longer term on the cost of the energy used. The object of the present invention is to provide a central heating boiler and / or for producing domestic hot water which allows maximum control of the heat exchange between the products of combustion, the heating water, and / or sanitary water. One of the aims of the present invention is to
***. proposer une chaudière de chauffage . central et/ou une production d'eau chaude sanitaire présentant une chambre de***. offer a heating boiler. central and / or domestic hot water production with a
* combustion exploitée au maximum pour favoriser ce dit échange thermique car, c'est bien là que se trouvent les conditions les meilleures pour un échange de chaleur important; en effet, c'est à ce niveau que l'on trouve les différences les plus fortes de température entre les produits de la combustion et l'eau. * combustion exploited to the maximum to favor this said heat exchange because, this is where the best conditions are found for a significant heat exchange; in fact, it is at this level that we find the strongest differences in temperature between the products of combustion and water.
Un autre but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central, et/ou de production d'eau chaude sanitaire équipée d'un brûleur adapté tout spécialement à la forme et aux dimensions de la chambre de combustion pour garantir des conditions optimales de combustion et pour atteindre des coefficients d'échanges thermiques très élevés.Another object of the present invention is to provide a central heating boiler, and / or for producing domestic hot water equipped with a burner specially adapted to the shape and dimensions of the combustion chamber to guarantee optimal conditions. combustion and to achieve very high heat exchange coefficients.
Un autre but de la présente invention est de proposer un brûleur pour combustible gazeux, gui permette de pallier les inconvénients des brûleurs du type à rampe tubulaire ou du type cylindrique connu et qui. pour une même puissance délivrée, présente un encombrement moindre, ce qui permet des utilisations non envisageables jusqu'à présent.Another object of the present invention is to provide a burner for gaseous fuel, which makes it possible to overcome the drawbacks of burners of the tube rail type or of the known cylindrical type and which. for a same power delivered, has a smaller footprint, which allows uses not possible until now.
Un des buts de la présente invention est de proposer un brûleur de type cylindrique, apte à délivrer un débit calorifique de l'ordre de 25 à 30 kW, pour la pression du réseau de combustible gazeux, dont la surface de flamme est plutôt répartie dans le sens vertical que dans le sens horizontal, ce qui autorise pour un même diamètre une puissance nettement supérieure à celle délivrée par les brûleurs cylindriques connus à ce jour.One of the aims of the present invention is to propose a cylindrical type burner, capable of delivering a heat flow of the order of 25 to 30 kW, for the pressure of the gaseous fuel network, the flame surface of which is rather distributed in the vertical direction in the horizontal direction, which allows for the same diameter a power significantly greater than that delivered by the cylindrical burners known to date.
Un autre but de la présente invention est de proposer un brûleur pour combustible gazeux dont la structure est telle que l'on autorise une admission d'air primaire très proche de la quantité de gaz comburant nécessaire au mélange pour obtenir une combustion parfaite avec un taux, imposé par les normes, d'oxyde de carbone par rapport aux gaz neutres de combustion inférieur à 0,25 %.Another object of the present invention is to provide a burner for gaseous fuel whose structure is such that a primary air intake is allowed very close to the quantity of oxidizing gas necessary for the mixture to obtain perfect combustion with a rate , imposed by standards, of carbon monoxide compared to neutral combustion gases less than 0.25%.
Cette quantité d'air primaire étant très importante, on peut alors diminuer la quantité d'air secondaire nécessaire, ce qui se répercute avantageusement sur une augmentation possible de la hauteur du brûleur.This quantity of primary air being very large, it is then possible to reduce the quantity of secondary air required, which has the advantage of having a possible increase in the height of the burner.
Un autre but de la présente invention est de proposer un brûleur pour combustible gazeux, notamment destiné à une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, qui facilitera particulièrement sa conception et augmentera son rendement tout en abaissant le coût de revient de manière sensible.Another object of the present invention is to provide a burner for gaseous fuel, in particular intended for a central heating boiler and / or for producing domestic hot water, which will particularly facilitate its design and increase its efficiency while lowering the cost of returns in a sensitive way.
Toutefois, il est à noter que cette application du brûleur à la chaudière n'est en aucun cas limitative et, le brûleur de la présente invention peut être utilisé de façon plus générale dans tout dispositif nécessitant l'utilisation de la chaleur, c'est-à-dire que ce soit dans tous procédés industriels mettant en oeuvre une étape de chauffage ou dans tous dispositifs domestiques.However, it should be noted that this application of the burner to the boiler is in no way limiting and, the burner of the present invention can be used more generally in any device requiring the use of heat, it is that is to say, in all industrial processes implementing a heating step or in all household devices.
Un autre but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire qui soit avantageuse au niveau de son coût de revient mais sans que ceci se répercute sur son rendement. En outre, la chaudière de la présente invention présente, à dimensions extérieures égales, si pas moindres, une puissance comparable aux chaudières à gaz généralement connues. Un autre but de la présente invention est de proposer une installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, mettant en oeuvre la chaudière de la présente invention, qui soit simplifiée par rapport aux installations existantes, et qui permette de faire l'économie de la dite vanne trois voies d'isolement utilisée, dans les chaudières connues, lors de la production d'eau chaude sanitaire.Another object of the present invention is to provide a central heating and domestic hot water boiler which is advantageous in terms of its cost price but without this being affects its performance. In addition, the boiler of the present invention has, with equal external dimensions, if not less, a power comparable to gas boilers generally known. Another object of the present invention is to provide a central heating installation and domestic hot water production, using the boiler of the present invention, which is simplified compared to existing installations, and which allows the economy of the said three-way isolation valve used, in known boilers, during the production of domestic hot water.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.Other objects and advantages of the present invention will emerge during the description which follows, which is however only given for information and which is not intended to limit it.
Selon la présente invention, la chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, constituée d'un corps de chauffe double enveloppe définissant au moins un premier volume dans lequel circule un fluide caloporteur, et un deuxième volume intérieur appelé chambre de combustion, équipé d'un brûleur, apte à élever en température le dit fluide caloporteur, est caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion, aptes à créer un tirage naturel important et une colonne de fumée très haute à température élevée.According to the present invention, the central heating boiler and / or the production of sanitary hot water, consisting of a double jacket heating body defining at least a first volume in which a heat transfer fluid circulates, and a second interior volume called chamber combustion, equipped with a burner, capable of raising the temperature of said heat transfer fluid, is characterized by the fact that it includes means for increasing the heat exchange in the combustion chamber, capable of creating a large natural draft and a very high smoke column at high temperature.
Une autre caractéristique de la chaudière de la présente invention réside dans le fait que la dite chambre de combustion est surmontée d'un échangeur tubulaire, à travers lequel circule le dit fluide caloporteur, équipé de moyens pour augmenter l'échangeur thermique dans le dit échangeur, aptes à créer des pertes de charge préétablies, en fonction du gain d'échange au niveau de la chambre de combustion et du tirage nécessaire à la bonne combustion.Another characteristic of the boiler of the present invention lies in the fact that said combustion chamber is surmounted by a tubular exchanger, through which circulates said heat transfer fluid, equipped with means for increasing the heat exchanger in said exchanger , capable of creating pre-established pressure drops, as a function of the exchange gain at the combustion chamber and the draft required for good combustion.
Une autre caractéristique importante de la chaudière de la présente invention réside dans le fait qu'elle comporte des moyens pour autoriser un chauffage de l'eau sanitaire, sensiblement par convection directe au niveau de la chambre de combustion, et des moyens pour créer une circulation naturelle du fluide caloporteur au niveau du dit échangeur tubulaire, pour autoriser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau sanitaire, le dit fluide caloporteur étant stagnant dans la chaudière.Another important characteristic of the boiler of the present invention lies in the fact that it includes means for authorizing a heating of sanitary water, substantially by direct convection at the level of the combustion chamber, and means for creating a natural circulation of the heat transfer fluid at the level of said tubular exchanger, to allow heat exchange between the heat transfer fluid and sanitary water, said heat transfer fluid being stagnant in the boiler.
Par ailleurs, selon l'invention, le brûleur est constitué d'une enveloppe de révolution délimitant une chambre intérieure, dans laquelle le mélange gaz carburant- comburant est introduit par l'intermédiaire d'un dispositif venturi, et percée d'une multitude d'orifices latéralement, présentant une hauteur importante par rapport à son diamètre, pour une même puissance, favorisant la répartition de la chaleur émise.Furthermore, according to the invention, the burner consists of an envelope of revolution delimiting an interior chamber, into which the fuel-oxidant gas mixture is introduced by means of a venturi device, and pierced with a multitude of 'orifices laterally, having a significant height compared to its diameter, for the same power, favoring the distribution of the heat emitted.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, le brûleur est remarquable en ce que le diamètre Φc de la dite chambre est au moins égal à 120 mm que la hauteur "Hr" des rampes, espacées, sensiblement parallèles entre elles et à l'axe longitudinal de la dite enveloppe, est au moins égale à 70 mm, que le dispositif venturi est tel qu'il autorise une admission d'air primaire au moins égale à 80 % du gaz comburant nécessaire à la combustion idéale, et que les dites rampes sont espacées suffisamment telles qu'elles autorisent la remontée d'air secondaire complémentaire nécessaire à la bonne combustion jusqu'à la partie supérieure du brûleur, pour autoriser un débit calorifique de l'ordre de 25 à 30 kW pour la pression du réseau. Enfin, l'installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, mettant en oeuvre la chaudière de la présente invention, est caractérisée par le fait qu'elle présente deux circuits séparés, l'un alimentant un réseau d'émetteurs en fluide caloporteur, via une pompe de circulation, l'autre alimentant un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire, à partir du réseau d'eau froide, sans utilisation de pompe de circulation forcée du fluide caloporteur contenu dans la chaudière.According to one embodiment of the present invention, the burner is remarkable in that the diameter Φc of said chamber is at least equal to 120 mm than the height "Hr" of the ramps, spaced apart, substantially parallel to each other and to the longitudinal axis of said envelope, is at least equal to 70 mm, that the venturi device is such that it allows a primary air intake at least equal to 80% of the oxidizing gas necessary for ideal combustion, and that said The ramps are spaced sufficiently far apart that they allow the additional secondary air to rise up necessary for good combustion to the upper part of the burner, to allow a calorific flow of the order of 25 to 30 kW for the network pressure. Finally, the central heating and domestic hot water production installation, implementing the boiler of the present invention, is characterized in that it has two separate circuits, one supplying a network of transmitters in heat transfer fluid, via a circulation pump, the other supplying a domestic hot water distribution circuit, from the cold water network, without using a forced circulation pump of the heat transfer fluid contained in the boiler.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe qui en font partie intégrante.The present invention will be better understood on reading of the following description accompanied by the annexed drawings which form an integral part thereof.
La figure 1 montre une vue en c.vpe longitudinale d'un mode de réalisation selon la présente invention d'une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire.Figure 1 shows a longitudinal c.vpe view of an embodiment according to the present invention of a central heating boiler and / or domestic hot water production.
La figure 2 montre une coupe de la chaudière représentée à la figure 1 selon II-II.Figure 2 shows a section of the boiler shown in Figure 1 along II-II.
La figure 3 montre une coupe de la chaudière représentée à la figure 1 selon l'axe III-III.Figure 3 shows a section of the boiler shown in Figure 1 along the axis III-III.
La figure 4 montre une coupe partielle de la chaudière représentée à la figure 1 selon IV-IV, sans les tubes de l'échangeur primaire.Figure 4 shows a partial section of the boiler shown in Figure 1 according to IV-IV, without the tubes of the primary exchanger.
La figure 5 montre une vue de face d'un turbulateur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la chaudière comme cela est représenté à la figure 1.FIG. 5 shows a front view of a turbulator used in the heat exchanger of the boiler as shown in FIG. 1.
La figure 6 montre une vue en coupe selon l'axe VI-VI de la figure 5.FIG. 6 shows a sectional view along the axis VI-VI of FIG. 5.
La figure 7 montre une vue de dessus du turbulateur représenté "à la figure 5.FIG. 7 shows a top view of the turbulator shown " in FIG. 5.
La figure 8 montre schématiguement une chaudière de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire selon la présente invention et illustre le principe de chauffage de l'eau sanitaire. La figure 9 montre une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation du brûleur selon la présente invention.Figure 8 shows schematically a central heating boiler and domestic hot water production according to the present invention and illustrates the principle of heating domestic water. FIG. 9 shows a view in longitudinal section of an embodiment of the burner according to the present invention.
La figure 10 montre une vue de dessus du brûleur représenté à la figure 9. La figure 11 montre une vue de dessous du brûleur représenté à la figure 9.FIG. 10 shows a top view of the burner shown in FIG. 9. FIG. 11 shows a bottom view of the burner shown in FIG. 9.
La figure 12 montre une vue partielle développée de la paroi latérale de l'enveloppe du brûleur montré aux figures 9 à 11. La présente invention concerne une chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, un brûleur pour combustible gazeux, ainsi qu'une installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire. La présente invention propose une chaudière haut rendement utilisant les combustibles gazeux du type gaz naturel, gaz de ville, butane, propane ou similaire.Figure 12 shows a partial developed view of the side wall of the burner casing shown in Figures 9 to 11. The present invention relates to a central heating boiler and / or for producing domestic hot water, a burner for gaseous fuel , as well as a central heating and domestic hot water production system. The present invention provides a high efficiency boiler using gaseous fuels of the natural gas, town gas, butane, propane or similar type.
La présente invention a été également particulièrement mise au point pour réaliser une chaudière murale domestique dont la puissance est de l'ordre de 20 à 25 kW, pour la pression du réseau. Toutefois, les dispositions structurelles ne sont limitées en aucun cas à ce type de réalisation et on pourrait envisager une chaudière qui ne soit pas murale ou encore une chaudière dans des puissances plus faibles ou plus fortes.The present invention has also been particularly developed for producing a domestic wall-mounted boiler whose power is of the order of 20 to 25 kW, for the network pressure. However, the structural provisions are not limited in any case to this type of construction and one could envisage a boiler which is not wall-mounted or even a boiler in lower or higher powers.
La chaudière de la présente invention a été spécialement conçue pour maîtriser au maximum l'échange thermique entre les produits de la combustion, le fluide caloporteur, et éventuellement l'eau sanitaire, dans le corps de chauffe.The boiler of the present invention has been specially designed to control as much as possible the heat exchange between the products of combustion, the heat transfer fluid, and possibly sanitary water, in the heating body.
A ce sujet, comme le montre la figure 1, la chaudière 1 est constituée principalement d'un corps de chauffe 2, double enveloppe, définissant au moins un premier volume 3 dans lequel circule un fluide caloporteur, tel que l'eau par exemple, ainsi qu'un deuxième volume intérieur, appelé chambre de combustion 4, dans laquelle on produira une énergie apte à élever en température le dit fluide caloporteur, par l'intermédiaire d'un brûleur 5. Un premier objectif que vise la présente invention est d'utiliser le fait qu'au niveau de la chambre de combustion existent les conditions les meilleures pour un échange de chaleur important, car c'est à cet endroit que l'on trouve les différences les plus fortes de température entre les produits de la combustion et le fluide caloporteur.In this regard, as shown in FIG. 1, the boiler 1 mainly consists of a heating body 2, double jacket, defining at least a first volume 3 in which circulates a heat transfer fluid, such as water for example, as well as a second interior volume, called combustion chamber 4, in which an energy capable of raising the temperature of said heat transfer fluid will be produced, by means of a burner 5. A first objective which the present invention aims at is to '' use the fact that at the level of the combustion chamber there are the best conditions for a significant heat exchange, because it is there that we find the strongest differences in temperature between the products of combustion and the heat transfer fluid.
Contrairement aux chaudières classiques connues, dans lesquelles on ne récupère sensiblement que 20% d'énergie au niveau de la chambre de combustion, selon la présente invention, la chaudière comporte des moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion 4, aptes à créer un tirage naturel important et une colonne de fumée très haute à température élevée.Unlike known conventional boilers, in which only substantially 20% of energy is recovered from the combustion chamber, according to the present invention, the boiler comprises means for increasing the heat exchange in the combustion chamber 4, capable to create a large natural draft and a column of smoke very high at high temperature.
Autrement dit, selon la présente invention, on cherche, au niveau de la chambre de combustion 4 à avoir un échange de chaleur d'environ 40 %, les 60 autres % étant alors récupérés dans le reste du corps de chauffe 2 de la chaudière. Aussi, la chambre de combustion 4 sera avantageusement surmontée, comme c'est le cas des chaudières traditionnelles, d'un échangeur tubulaire 6, constitué par exemple par un ensemble de tubes de fumée 7 disposés sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal 8 de la chaudière et aptes à être parcourus par les gaz de combustion émis dans la chambre de combustion 4.In other words, according to the present invention, one seeks, at the combustion chamber 4 to have a heat exchange of about 40%, the other 60% then being recovered from the rest of the heating body 2 of the boiler. Also, the combustion chamber 4 will advantageously be overcome, as is the case with traditional boilers, with a tubular exchanger 6, constituted for example by a set of smoke tubes 7 arranged substantially parallel to the longitudinal axis 8 of the boiler and capable of being traversed by the combustion gases emitted in the combustion chamber 4.
En outre, cet échangeur de chaleur tubulaire 6 définit, au niveau de la partie supérieure du corps de chauffe 2, un espace intérieur 9 à travers lequel circule le dit fluide caloporteur. Cet espace 9 étant naturellement en relation avec le dit volume 3 de la partie inférieure du corps de chauffe 2 double enveloppe dans lequel le fluide caloporteur circule.In addition, this tubular heat exchanger 6 defines, at the upper part of the heating body 2, an interior space 9 through which the said heat transfer fluid circulates. This space 9 is naturally related to said volume 3 of the lower part of the heating body 2 double jacket in which the heat transfer fluid circulates.
A la figure 1, on a simulé par les flèches 10 et 11 respectivement d'une part l'entrée de la chaudièreIn Figure 1, we simulated by arrows 10 and 11 respectively on the one hand the inlet of the boiler
• Ecc ou autrement dit le retour réseau d'émetteurs et d'autre part, la sortie chaudière Sec ou autrement dit le départ vers les émetteurs.• Ecc or in other words the return to the transmitters network and on the other hand, the Dry boiler output or in other words the departure to the transmitters.
Pratiquement, dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le corps de chauffe est formé de deux cloches 12, 13, notamment en acier inoxydable, soudées ensemble à leur base 14.In practice, in the embodiment illustrated in FIG. 1, the heating body is formed by two bells 12, 13, in particular made of stainless steel, welded together at their base 14.
Les plafonds respectifs 15, 16 des deux dites cloches 12, 13 seront avantageusement constitués par des tôles, percées d'orifices aptes à maintenir les dits tubes de fumée 7 verticalement.The respective ceilings 15, 16 of the two said bells 12, 13 will advantageously consist of sheets, pierced with orifices capable of holding the said smoke tubes 7 vertically.
La figure 3 montre une des dispositions des tubes de fumée envisageable. Par ailleurs, les figures 2 et 4 montrent la disposition relative vue de dessus des cloches formant le corps de chauffe.Figure 3 shows one of the possible smoke tube arrangements. Furthermore, Figures 2 and 4 show the relative arrangement seen from above of the bells forming the heating body.
Cela étant, selon l'invention, les dits moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion 4 se présentent au moins sous la forme d'une augmentation des dimensions de la dite chambre, définissant une lame de fluide caloporteur 17 enveloppante au niveau de laquelle on cherche à réaliser un échange thermique de l'ordre de 40 % de l'échange total, là où contrairement, dans les chaudières connues, l'échange était de l'ordre de 20 %.However, according to the invention, said means for increasing the heat exchange in the combustion chamber 4 are at least in the form of an increase in the dimensions of said chamber, defining a sheet of enveloping heat transfer fluid 17 at which it is sought to carry out a heat exchange of the order of 40% of the total exchange, where, unlike, in known boilers, the exchange was of the order of 20 %.
Dans le mode de réalisation tel que proposé, pour une chaudière de 20 à 25 kW, on obtient ce résultat en prévoyant un diamètre de chambre de combustion notamment de l'ordre de 260 mm et une hauteur de chambre de combustion avoisinant les 300 mm par exemple.In the embodiment as proposed, for a boiler of 20 to 25 kW, this result is obtained by providing a diameter of combustion chamber in particular of the order of 260 mm and a height of combustion chamber of around 300 mm by example.
En agissant ainsi, on cherche à créer une augmentation du tirage naturel et une colonne de fumée très haute à température élevée.By doing so, we seek to create an increase in natural draft and a very high smoke column at high temperature.
Etant donné cette disposition, et pour retrouver un encombrement voisin des chaudières classiques connues, on doit alors réduire la hauteur de l'échangeur 6 et notamment des tubes de fumée 7.Given this arrangement, and in order to find a space close to that of known conventional boilers, the height of the exchanger 6 and in particular of the smoke tubes 7 must then be reduced.
Pour pallier cette diminution, et néanmoins récupérer les 60 autres % de l'énergie, la chaudière de la présente invention, et plus précisément l'échangeur tubulaire 6, dispose de moyens pour augmenter l'échange thermique dans le dit échangeur, aptes à créer des pertes de charges préétablies en fonction du gain d'échange au niveau de la chambre de combustion, et du tirage nécessaire à la bonne combustion.To compensate for this reduction, and nevertheless recover the other 60% of the energy, the boiler of the present invention, and more precisely the tubular exchanger 6, has means for increasing the heat exchange in the said exchanger, capable of creating pressure losses preset according to the gain in exchange at the combustion chamber, and the draft required for good combustion.
En effet, il s'agit donc de trouver le juste compromis entre la nécessité de garder de bons rendements de combustion, et la nécessité de garder une bonne circulation d'air secondaire, c'est-à-dire une hygiène de combustion non polluante dans les limites de la norme.Indeed, it is therefore a question of finding the right compromise between the need to keep good combustion yields, and the need to keep good secondary air circulation, that is to say non-polluting combustion hygiene. within the limits of the standard.
Selon l'invention, les dits moyens pour augmenter l'échange thermique dans l'échangeur tubulaire 6 se présentent sous la forme de turbulateurs 18, à pouvoir important de freinage de passage des gaz de combustion dans l'échangeur 6.According to the invention, the said means for increasing the heat exchange in the tubular exchanger 6 are in the form of turbulators 18, with significant braking power for the passage of combustion gases in the exchanger 6.
Il est à noter que ces pertes de charge peuvent être envisagées car elles sont compensées selon la présente invention par la dite augmentation du tirage naturel de la chaudière provoquée notamment en augmentant la hauteur de la chambre de combustion.It should be noted that these pressure drops can be envisaged because they are compensated according to the present invention by the said increase in the natural draft of the boiler caused in particular by increasing the height of the combustion chamber.
Un mode de réalisation particulièrement intéressant de tels turbulateurs 18 est illustré aux figures 5 à 7. Il s'agit de tôles en acier inox coupées définissant une pluralité d'ailettes 19, 20 formant saillie par rapport au plan du turbulateur comme le montre particulièrement la figure 6.A particularly advantageous embodiment of such turbulators 18 is illustrated in FIGS. 5 to 7. These are cut stainless steel sheets defining a plurality of fins 19, 20 projecting from the plane of the turbulator as particularly shown in FIG. figure 6.
En fonction de la dimension de l'ailette 19-20 et de son inclinaison, ainsi que du pas d'écartement "p" entre deux étages d'ailettes, on réalise des turbulences plus ou moins fortes qui freinent le passage des gaz de combustion et qui permettent ainsi une récupération plus importante de la température pour le fluide caloporteur.Depending on the size of the fin 19-20 and its inclination, as well as the spacing pitch "p" between two stages of fins, more or less strong turbulence is produced which hinders the passage of the combustion gases. and which thus allow greater recovery of the temperature for the heat transfer fluid.
Pour éviter des pertes de charge trop importantes, il est néanmoins souhaité de réaliser les ailettes 19-20 en alternance comme le montrent particulièrement les figures 6 et 7.To avoid excessive pressure losses, it is nevertheless desired to produce the fins 19-20 alternately as particularly shown in FIGS. 6 and 7.
On a obtenu de bons résultats avec des ailettes rectangulaires de dimension voisine de 20 mm x 8,5 mm écartées d'un pas de 40 mm, ce dans des tubes cylindriques de fumée de l'ordre de 32 mm, sensiblement sur toute leur longueur.Good results have been obtained with rectangular fins of a size close to 20 mm x 8.5 mm spaced 40 mm apart, this in cylindrical smoke tubes of the order of 32 mm, substantially over their entire length. .
Par ailleurs, dans cette réalisation, on a prévu 22 tubes de fumée d'une hauteur sensiblement égale à 400 mm disposés dans un corps de chauffe dont la partie supérieure présente un diamètre voisin de 260 mm.Furthermore, in this embodiment, 22 smoke tubes are provided with a height substantially equal to 400 mm arranged in a heating body the upper part of which has a diameter close to 260 mm.
Une telle configuration débouche sur la réalisation d'une chaudière de dimension voisine à celle connue avec un rendement équivalent voire même supérieur. En ce qui concerne le brûleur, la chaudière de la présente invention peut être équipée soit d'un brûleur à rampe traditionnel formé de tubes horizontaux et parallèles disposés au niveau de la partie basse de la chambre de combustion, ou encore par un brûleur de type cylindrique. C'est pourguoi selon un mode de la présente invention, les moyens pour augmenter l'échange thermigue dans la chambre de combustion comporte en outre un brûleur de type cylindrigue adapté dans le cadre de l'invention. Il est à noter à ce sujet gue l'efficacité d'une chaudière dépend de la bonne adaptation entre la chambre de combustion et le brûleur.Such a configuration leads to the production of a boiler of dimension close to that known with an equivalent or even higher efficiency. With regard to the burner, the boiler of the present invention can be equipped with either a traditional ramp burner formed by horizontal and parallel tubes arranged at the lower part of the combustion chamber, or even by a type burner. cylindrical. It is according to a mode of the present invention, the means for increasing the heat exchange in the combustion chamber further comprises a burner of the cylindrical type suitable in the context of the invention. It should be noted in this regard that the efficiency of a boiler depends on the correct fit between the combustion chamber and the burner.
Le brûleur de type cylindrique convient particulièrement à l'obtention de conditions optimales car sa forme cylindrique est tout à fait adaptée à la forme cylindrique de la chambre de combustion.The cylindrical type burner is particularly suitable for obtaining optimal conditions because its cylindrical shape is completely adapted to the cylindrical shape of the combustion chamber.
Les figures 9 à 11 montrent particulièrement le brûleur de la présente invention dans lequel la surface de passage du mélange carburant-comburant est latérale. Plus précisément, le brûleur 5 est tout d'abord constitué d'une enveloppe de révolution 21, délimitant une chambre intérieure 22 destinée à recevoir le mélange de gaz carburant-comburant. Ce mélange est introduit par l'intermédiaire d'un dispositif venturi 23 dont la description détaillée sera donnée ultérieurement.Figures 9 to 11 show in particular the burner of the present invention in which the passage surface of the fuel-oxidant mixture is lateral. More specifically, the burner 5 is first of all constituted by an envelope of revolution 21, delimiting an interior chamber 22 intended to receive the mixture of fuel-oxidant gas. This mixture is introduced via a venturi device 23, the detailed description of which will be given later.
Pour autoriser le passage du mélange inflammable de la dite chambre intérieure 22 du brûleur vers l'extérieur du brûleur, la dite enveloppe 21 est percée latéralement d'une multitude d'orifices 24 définissant des rampes 32.To allow the flammable mixture to pass from said interior chamber 22 of the burner to the exterior of the burner, said envelope 21 is pierced laterally with a multitude of orifices 24 defining ramps 32.
Ces rampes 32 sont, comme le montrent particulièrement les figures, espacées, régulièrement, tout le long de la périphérie de l'enveloppe, sensiblement parallèles entre elles et sensiblement parallèles à l'axe longitudinal 33 de la dite enveloppe 21.These ramps 32 are, as the figures particularly show, regularly spaced, all along the periphery of the envelope, substantially parallel to each other and substantially parallel to the longitudinal axis 33 of said envelope 21.
Une telle disposition des rampes permet la création, entre les flammes conséquentes, de canaux 34 d'arrivée d'air secondaire. A cet égard, pour, faciliter la compréhension, la figure 10 montre schématiquement deux rangées de flammes adjacentes 35 entre lesquelles se forme donc le dit canal 34. Ces canaux sont verticaux et doivent être suffisamment larges pour permettre le passage de l'air secondaire nécessaire jusqu'en haut du brûleur.Such an arrangement of the ramps allows the creation, between the consequent flames, of channels 34 of secondary air inlet. In this regard, to facilitate understanding, FIG. 10 schematically shows two rows of adjacent flames 35 between which the said channel 34 is therefore formed. These channels are vertical and must be wide enough to allow the passage of the necessary secondary air. to the top of the burner.
En outre, pour garantir des conditions optimales de combustion et pour permettre des coefficients d'échanges thermiques élevés, le brûleur doit avoir une forme et des dimensions compactes, malgré la puissance engendrée, ce qui n'est pas le cas dans les brûleurs cylindriques connus à ce jour. Plus précisément, selon l'invention, d'une part le diamètre Φc de l'enveloppe cylindrique 21, ou sensiblement celui de la chambre intérieure 22 est au moins égale à 120 mm, et d'autre part la hauteur "Hr" des dites rampes est au moins égale à 70 mm.In addition, to guarantee optimal combustion conditions and to allow high heat exchange coefficients, the burner must have a compact shape and dimensions, despite the power generated, which is not the case in known cylindrical burners nowadays. More precisely, according to the invention, on the one hand the diameter Φc of the cylindrical envelope 21, or substantially that of the inner chamber 22 is at least equal to 120 mm, and on the other hand the height "Hr" of said ramps is at least equal to 70 mm.
Pour que ces dimensions soient envisageables avec un débit calorifique de l'ordre de 25 à 30 kW, selon la présente invention, le dispositif venturi 23 est tel qu'il autorise une admission d'air primaire au moins égale à 80 % du gaz carburant nécessaire à la combustion idéale, la bonne remontée de l'air secondaire complémentaire nécessaire à la combustion non polluante selon les normes, ce jusqu'à la partie supérieure du brûleur, est autorisée par l'espacement convenable et suffisant des rampes 32 délimitant les canaux 34 précités.So that these dimensions can be envisaged with a heat flow of the order of 25 to 30 kW, according to the present invention, the venturi device 23 is such that it allows a primary air intake at least equal to 80% of the fuel gas. necessary for ideal combustion, the correct ascent of the additional secondary air necessary for non-polluting combustion according to standards, up to the upper part of the burner, is authorized by the suitable and sufficient spacing of the ramps 32 delimiting the channels 34 cited above.
Sur ce dernier point, on a obtenu de bons résulats dans un mode de réalisation préférentiel de la présente invention dans lequel- le diamètre Φc de l'enveloppe 21 est compris entre 130 et 150 mm, et en prévoyant des rampes 32, espacées d'un pas p compris entre 30 et 50 mm, et présentant une surface de passage Sr totale du mélange de l'intérieur vers l'extérieur du brûleur, comprise entre 30 et 45 cm2.On this last point, good results have been obtained in a preferred embodiment of the present invention in which - the diameter Φc of the envelope 21 is between 130 and 150 mm, and by providing ramps 32, spaced apart a pitch p of between 30 and 50 mm, and having a total passage surface Sr of the mixture from the inside to the outside of the burner, of between 30 and 45 cm 2 .
Pour ce gui est du diamètre de l'enveloppe, il est à noter une constatation intéressante sur le diamètre de la flamme en fonction du diamètre du brûleur. En effet, une telle courbe présente une forme de parabole passant par un minimum en amont duquel le diamètre de la flamme augmente lorsque le diamètre du brûleur diminue, et en aval duquel le diamètre de la flamme augmente également avec 1'augmentation du diamètre du brûleur.For this mistletoe is of the diameter of the envelope, it should be noted an interesting observation on the diameter of the flame as a function of the diameter of the burner. Indeed, such a curve has a parabola shape passing through a minimum upstream of which the diameter of the flame increases when the diameter of the burner decreases, and downstream of which the diameter of the flame also increases with the increase in the diameter of the burner .
En fonction des caractéristiques précitées, on a obtenu un diamètre optimal de l'enveloppe compris entre 130 et 150 mm. Néanmoins, pour autoriser une bonne combustion dans de telles conditions, il est nécessaire de prévoir un dispositif venturi dont les dimensions sont telles qu'il autorise un grand entraînement d'air. Aussi, on a réalisé un venturi atmosphérigue capable d'entraîner un volume d'air primaire correspondant au moins à 80 % du gaz comburant nécessaire à la production de gaz de combustion neutres.Depending on the above characteristics, an optimal diameter of the envelope was obtained between 130 and 150 mm. However, to allow good combustion in such conditions, it is necessary to provide a venturi device whose dimensions are such that it allows a large air entrainment. Also, we made an atmospheric venturi capable of causing a volume primary air corresponding to at least 80% of the oxidizing gas necessary for the production of neutral combustion gases.
Dans ce cas, il faut rappeler que le dispositif venturi fonctionne comme une pompe dont le rapport de compression est très faible car on utilise l'énergie disponible au niveau de l'injection du gaz. Pour le gaz naturel par exemple, en amont de l'injecteur, on dispose d'une pression d'environ 16 millibars. La détermination du venturi de la présente invention a permis d'autoriser une surpression à l'intérieur de la chambre 22 du brûleur pouvant aller jusque 0,5 mm de colonne d'eau.In this case, it should be remembered that the venturi device operates like a pump whose compression ratio is very low because the energy available at the gas injection level is used. For natural gas, for example, upstream of the injector, there is a pressure of approximately 16 millibars. The determination of the venturi of the present invention made it possible to authorize an overpressure inside the chamber 22 of the burner which can go up to 0.5 mm of water column.
Ceci a été possible en dimensionnant largement le venturi et en plaçant son axe longitudinal 36 tel qu'il soit sensiblement confondu avec l'axe longitudinal 33 du brûleur.This was possible by widely dimensioning the venturi and by placing its longitudinal axis 36 such that it is substantially coincident with the longitudinal axis 33 of the burner.
Une telle disposition est avantageuse par rapport au dispositif venturi connu placé horizontalement car on élimine les turbulences et pertes de charges dues au coude nécessaire alors pour renvoyer le mélange verticalement dans la chambre.Such an arrangement is advantageous compared to the known venturi device placed horizontally because it eliminates turbulence and pressure losses due to the elbow then necessary to return the mixture vertically in the chamber.
Une telle disposition rendra nécessaire dans certains cas la présence d'un coude dans la conduite d'amenée du gaz carburant, mais ceci n'est pas préjudiciable au fonctionnement car on est avant l'injecteur.Such an arrangement will make it necessary in some cases the presence of an elbow in the fuel gas supply line, but this is not detrimental to operation since it is before the injector.
Selon l'invention, le dispositif venturi 23 comporte, comme le montrent particulièrement les figures 9 et 11, un col d'entrée 37 se présentant sous la forme d'un tronc de cône dont la grande base 38 est en vis-à-vis de l'injecteur 39 de gaz carburant et dont la petite base 40 est dirigée vers la chambre intérieure du brûleur.According to the invention, the venturi device 23 comprises, as particularly shown in Figures 9 and 11, an inlet neck 37 in the form of a truncated cone whose large base 38 is opposite of the fuel gas injector 39 and the small base 40 of which is directed towards the interior chamber of the burner.
Par ailleurs, le col d'entrée 37 est suivi d'une première partie cylindrique 41 qui elle-même est terminée par un col de sortie 42, inversé par rapport au col. d'entrée 37.Furthermore, the inlet neck 37 is followed by a first cylindrical part 41 which itself is terminated by an outlet neck 42, inverted with respect to the neck. input 37.
Enfin, le col de sortie 42 est prolongé d'une seconde partie cylindrique 43 débouchant dans la chambre intérieure 22 du brûleur. A ce sujet, il est à noter que l'orifice 44 de la partie cylindrique 43, c'est-à-dire l'orifice de sortie proprement dit du venturi, doit être disposé relativement dans le volume de la chambre intérieure 22 du brûleur pour autoriser une bonne répartition du mélange d'air primaire- carburant introduit. Plus cet orifice est localisé dans la partie inférieure de la chambre 22, plus le mélange sera riche en air primaire. En revanche, plus l'orifice est placé dans la partie haute de la chambre, plus la répartition à l'intérieur de celle-ci sera meilleure.Finally, the outlet neck 42 is extended by a second cylindrical part 43 opening into the interior chamber 22 of the burner. In this regard, it should be noted that the orifice 44 of the cylindrical part 43, that is to say the outlet orifice itself of the venturi, must be disposed relatively in the volume of the interior chamber 22 of the burner to allow a good distribution of the primary air-fuel mixture introduced. The more this orifice is located in the lower part of the chamber 22, the more the mixture will be rich in primary air. On the other hand, the more the orifice is placed in the upper part of the chamber, the better the distribution inside it will be.
Il y a lieu de trouver un bon compromis entre ces deux positions extrêmes qui, selon la présente invention, est réalisé en plaçant l'orifice 44 de sortie du venturi dans la partie supérieure de la chambre 22, et notamment dans le tiers supérieur de la chambre intérieure 22.It is necessary to find a good compromise between these two extreme positions which, according to the present invention, is achieved by placing the outlet port 44 of the venturi in the upper part of the chamber 22, and in particular in the upper third of the interior chamber 22.
En outre, pour favoriser la répartition, on peut prévoir au niveau du plafond 45 du brûleur, une partie bombée extérieurement qui permettra de renvoyer avantageusement le mélange vers la partie basse de laIn addition, to promote distribution, it is possible to provide, at the level of the ceiling 45 of the burner, an externally domed part which will advantageously return the mixture to the lower part of the
' chambre. Cette partie bombée est par exemple représentée en trait mixte à la figure 9.' bedroom. This curved part is for example shown in phantom in Figure 9.
En ce qui concerne la réalisation pratique du dispositif venturi 23, il sera avantageusement réalisé à partir de deux tubes cylindriques 46, 47 coaxiaux.As regards the practical embodiment of the venturi device 23, it will advantageously be produced from two coaxial cylindrical tubes 46, 47.
Le premier tube 46 présente un diamètre tel qu'il correspond au diamètre de sortie "Φvs" de l'orifice 44 de sortie, et est notamment disposé dans la chambre intérieure 22 du brûleur. Le deuxième tube 47 constitue la dite première partie cylindrique 41 dont le diamètre est repéré "Φcs", correspondant au petit diamètre 40 du col d'entrée du venturi, ses deux extrémités étant évasées pour définir de part et d'autre un tronc de cône.The first tube 46 has a diameter such that it corresponds to the outlet diameter "Φvs" of the outlet orifice 44, and is in particular disposed in the interior chamber 22 of the burner. The second tube 47 constitutes the said first cylindrical part 41 whose diameter is marked ""cs", corresponding to the small diameter 40 of the inlet neck of the venturi, its two ends being flared to define on either side a truncated cone .
Du côté col d'entrée du venturi, le tronc de cône présente une hauteur "Hvc" et présente un grand diamètre 38 Φce. L'autre tronc de cône forme le dit col de sortie 42 inversé, dont la hauteur est repérée "hvci" et dont le grand diamètre correspond à Φv≤.On the inlet neck side of the venturi, the truncated cone has a height "Hvc" and has a large diameter 38 Φce. The other truncated cone forms said inverted outlet neck 42, the height of which is marked "hvci" and the large diameter of which corresponds to Φv≤.
Pour ce qui est du positionnement relatif de l'injecteur 39 par rapport à l'orifice 38 du venturi, l'injecteur sera fixé sur une patte d'espacement 48 laissant un écart repéré "Hi" entre les deux éléments.In terms of the relative positioning of the injector 39 relative to the orifice 38 of the venturi, the injector will be fixed on a spacer tab 48 leaving a gap marked "Hi" between the two elements.
Selon la présente invention, en fonction des dimensions de l'enveloppe précitée, les dimensions principales du dispositif venturi 23 sont telles que le grand diamètre Φce du col d'entrée 37 est de l'ordre de 60 à 80 mm, le petit diamètre Φcs du col d'entrée 37 est de l'ordre de 40 à 50 mm et la hauteur Hvc, est de l'ordre de 30 à 50 mm, la hauteur Hi étant de l'ordre de 20 à 25 mm.According to the present invention, depending on the dimensions of the aforementioned envelope, the main dimensions of the venturi device 23 are such that the large diameter Φce of the inlet neck 37 is of the order of 60 to 80 mm, the small diameter Φcs of the inlet neck 37 is of the order of 40 to 50 mm and the height Hvc is of the order of 30 to 50 mm, the height Hi being of the order of 20 to 25 mm.
Un tel venturi autorise une admission d'air primaire telle qu'il satisfasse plus de 80 % du volume de gaz comburant nécessaire à la combustion idéale, alors que, dans les brûleurs connus à ce jour, cette valeur n'a jamais atteint les 80 %. De ce fait, la quantité d'air secondaire à fournir doit être moins importante mais est encore néanmoins nécessaire pour obtenir une bonne combustion sans production d'oxyde de carbone.Such a venturi allows a primary air intake such that it satisfies more than 80% of the volume of oxidizing gas necessary for ideal combustion, whereas, in burners known to date, this value has never reached 80 %. Therefore, the amount of secondary air to be supplied must be less but is still necessary to obtain good combustion without production of carbon monoxide.
Dans le cas présent, cet air secondaire est aspiré, lors de la combustion, dans les canaux 34 définis entre les rampes 32. La consommation de cet air secondaire et la quantité aspirée par l'effet de tirage sont telles qu'on arrive à une bonne combustion sans CO même pour la partie haute du brûleur. La figure 12 montre un des modes de réalisation possible des orifices de sortie d'une rampe. Toutefois, cet exemple n'est en aucun cas limitatif et d'autres formes et dispositions sont aussi envisageables. Chaque rampe 34 verticale, est constituée par une série d'orifices 49, 50, 51 percés dans l'enveloppe 21.In the present case, this secondary air is sucked, during combustion, in the channels 34 defined between the ramps 32. The consumption of this secondary air and the quantity sucked in by the draft effect are such that a good combustion without CO even for the upper part of the burner. FIG. 12 shows one of the possible embodiments of the outlet openings of a ramp. However, this example is in no way limiting and other forms and arrangements are also possible. Each vertical ramp 34 is constituted by a series of orifices 49, 50, 51 drilled in the envelope 21.
Dans le cas de la réalisation représentée à la figure 12, les orifices 49 se présentent sous la forme de fentes, sensiblement rectangulaires, destinées à créer la flamme principale, les orifices 50 se présentent sous la forme de petits trous, dont le but est la production de petites flammes de stabilisation des flammes engendrées au niveau des orifices 49. Quant aux orifices 51 reliant deux rampes adjacentes Ri et Ri-1, leur rôle principal consiste, au moment de l'allumage, à faire passer la flamme d'une rampe à l'autre, une seule des rampes étant alors assujettie à un dispositif de veilleuse d'allumage traditionnel.In the case of the embodiment shown in FIG. 12, the orifices 49 are in the form of slots, substantially rectangular, intended to create the main flame, the orifices 50 are in the form of small holes, the purpose of which is to production of small flames for stabilizing the flames generated at the orifices 49. As for the orifices 51 connecting two adjacent ramps Ri and Ri-1, their main role consists in passing the flame from a ramp to the other, only one of the ramps then being subject to a traditional pilot light device.
Pour autoriser un bon fonctionnement du brûleur, les orifices 49-51 doivent définir une section totale de passage "Sr" comprise entre 30 et 45 cm2, ce qui est envisageable en prévoyant une largeur "lr" de rampe comprise entre 8 et 15 mm et une hauteur "Hr" de rampe au moins égale à 70 mm. A titre d'exemple, il est à noter qu'on a obtenu de bons résultats en réalisant un brûleur selon la présente invention présentant les caractéristigues suivantes : a) enveloppe du brûleur réalisée en tôle inox, d'épaisseur sensiblement égale à 0,5 m, cintrée pour définir un cylindre délimitant la dite chambre intérieure 22 :To allow proper operation of the burner, the orifices 49-51 must define a total passage section "Sr" between 30 and 45 cm 2 , which is possible by providing a ramp width "lr" between 8 and 15 mm and a ramp height "Hr" at least equal to 70 mm. By way of example, it should be noted that good results have been obtained by producing a burner according to the present invention having the following characteristics: a) burner casing made of stainless steel sheet, of thickness substantially equal to 0.5 m, curved to define a cylinder delimiting said inner chamber 22:
- Φc : diamètre de la chambre sensiblement égal à 141 mm, - Hc : hauteur de la chambre sensiblement égale à 166 mm,- Φc: diameter of the chamber substantially equal to 141 mm, - Hc: height of the chamber substantially equal to 166 mm,
- Φvs : diamètre d'introduction du venturi sensiblement égal à 60 mm, b) dispositif venturi réalisé à partir de deux tubes en acier :- Φvs: introduction diameter of the venturi substantially equal to 60 mm, b) venturi device made from two steel tubes:
- Φce : grand diamètre d'entrée du venturi sensiblement égal à 76 mm,- Φce: large inlet diameter of the venturi substantially equal to 76 mm,
- Φcs : petit diamètre du col d'entrée du venturi sensiblement égal à 45 mm, - Φvs : diamètre de l'orifice de sortie du dispositif venturi sensiblement égal à 58 mm,- Φcs: small diameter of the inlet neck of the venturi substantially equal to 45 mm, - Φvs: diameter of the outlet orifice of the venturi device substantially equal to 58 mm,
- Hvc : hauteur du col d'entrée du venturi sensiblement égal à 34 mm,- Hvc: height of the venturi inlet neck substantially equal to 34 mm,
- hvi : longueur du tube venturi intérieur sensiblement égale à 167 mm,- hvi: length of the inner venturi tube substantially equal to 167 mm,
- Lv : longueur totale du venturi ainsi formé sensiblement égale à 257 mm,- Lv: total length of the venturi thus formed substantially equal to 257 mm,
- Epv : espace entre le plafond de la chambre du brûleur et l'orifice de sortie du venturi sensiblement égal à 40 mm,- Epv: space between the ceiling of the burner chamber and the venturi outlet substantially equal to 40 mm,
- Hi : distance entre l'injecteur et l'entrée du venturi sensiblement égale à 23 mm. c) rampes verticales perforées : - Hr : hauteur de chaque rampe sensiblement égale à 142 mm,- Hi: distance between the injector and the inlet of the venturi substantially equal to 23 mm. c) perforated vertical ramps: - Hr: height of each ramp substantially equal to 142 mm,
- lr : largeur de chaque rampe sensiblement égale à 11 mm,- lr: width of each ramp substantially equal to 11 mm,
- p :pas entre chaque rampe sensiblement égal à 42 mm, donc réalisation de 11 rampes verticales,- p: pitch between each ramp substantially equal to 42 mm, therefore construction of 11 vertical ramps,
- Sr : section totale de passage des 11 rampes sensiblement égale à 3,92.103 mm2.- Sr: total passage section of the 11 ramps substantially equal to 3.92.10 3 mm 2 .
Un tel brûleur coopère avec la chambre de combustion pour augmenter le tirage naturel et obtenir une colonne de fumée très haute à température élevée, grâce à ses dimensions.Such a burner cooperates with the combustion chamber to increase the natural draft and obtain a very high smoke column at high temperature, thanks to its dimensions.
Cela étant, dans le cas où la chaudière de la présente invention est destinée au chauffage central et à la production d'eau chaude sanitaire, elle comporte avantageusement des moyens pour autoriser un chauffage de l'eau sanitaire sensiblement par conduction directe au niveau de la chambre de combustion et des moyens pour créer une circulation naturelle du fluide caloporteur au niveau du dit échangeur tubulaire 6 pour autoriser un échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau sanitaire, le dit fluide caloporteur étant stagnant dans la chaudière.However, in the case where the boiler of the present invention is intended for central heating and for the production of domestic hot water, it advantageously comprises means for authorizing heating of the domestic water substantially by direct conduction at the level of the combustion chamber and means for creating a natural circulation of the heat transfer fluid at the level of said tubular exchanger 6 to allow heat exchange between the heat transfer fluid and the sanitary water, said heat transfer fluid being stagnant in the boiler.
Ceci est particulièrement illustré à la figureThis is particularly illustrated in the figure
8 qui montre la chaudière dans une représentation schématique. On retrouve le corps de chauffe 2, la chambre de combustion 4, à la partie inférieure du corps de chauffe et l'échangeur de chaleur tubulaire 6, au niveau de sa partie supérieure.8 which shows the boiler in a schematic representation. We find the heating body 2, the combustion chamber 4, at the lower part of the heating body and the tubular heat exchanger 6, at its upper part.
L'eau chaude sanitaire circule dans le corps de chauffe de façon traditionnelle c'est-à-dire dans un serpentin repéré 25 en partie basse du corps de chauffe et 276 en partie haute de ce dernier. Il est à noter que la disposition du serpentin 25-26 est plus précisément illustrée aux figures 1 à 4.Domestic hot water circulates in the heating body in the traditional way, that is to say in a coil marked 25 in the lower part of the heating body and 276 in the upper part of the latter. It should be noted that the arrangement of the coil 25-26 is more precisely illustrated in FIGS. 1 to 4.
Cela étant, il est à __oter que le serpentin 25- 26 pour la production d'eau chaude sanitaire, plongé dans le fluide caloporteur contenu dans la chaudière, est enroulé au moins sur deux diamètres différents.However, it should be noted that the coil 25- 26 for the production of domestic hot water, immersed in the heat transfer fluid contained in the boiler, is wound at least on two different diameters.
Le premier diamètre correspond sensiblement au diamètre de la chambre de combustion 4 et constitue le serpentin repéré 25 enroulé tout autour de cette chambre de combustion.The first diameter corresponds substantially to the diameter of the combustion chamber 4 and constitutes the coil identified 25 wound around this combustion chamber.
Au niveau de l'échangeur 6, la partie supérieure 26 du serpentin présente un diamètre inférieur de celui de la partie basse, afin que les tubes de fumée 7 de l'échangeur 6 soient disposés de part et d'autre du serpentin 26 pour créer autour des surfaces de ce dernier un flux de circulation naturel du dit fluide stagnant à ce niveau. L'enroulement sur les deux diamètres est particulièrement illustré à la figure 1 sur laquelle on peut voir la partie supérieure 26 du serpentin enroulé autour d'un groupe central de sept tubes de fumée 7, une couronne extérieure de quinze tubes de fumée 7 enveloppant alors l'extérieur du serpentin 26.At the exchanger 6, the upper part 26 of the coil has a smaller diameter than that of the lower part, so that the smoke tubes 7 of the exchanger 6 are arranged on either side of the coil 26 to create around the surfaces of the latter a flow of natural circulation of said fluid stagnating at this level. The winding on the two diameters is particularly illustrated in FIG. 1 in which we can see the upper part 26 of the coil wound around a central group of seven smoke tubes 7, an outer ring of fifteen smoke tubes 7 then enveloping the outside of the coil 26.
Pour compléter cette disposition et pour faciliter la création de la dite circulation naturelle du fluide caloporteur stagnant dans la chaudière, on prévoit l'entrée Eecs 27 d'eau sanitaire froide à la partie supérieure du dit échangeur et la sortie Secs 28 d'eau sanitaire au niveau de la partie basse de la chambre de combustion 4.To complete this arrangement and to facilitate the creation of the so-called natural circulation of the stagnant heat transfer fluid in the boiler, the entry Eecs 27 of cold sanitary water is provided at the top of said exchanger and the dry outlet 28 of sanitary water. at the lower part of the combustion chamber 4.
Lors du fonctionnement du brûleur 5, au niveau de la chambre de combustion 4, on a une convection directe quasiment entre la flamme et le serpentin 25. L'espace défini entre les deux cloches 12 et 13 rempli de fluide caloporteur 17 stagnant n'est soumis à aucune circulation étant données les dimensions réduites des interstices de passage. En revanche, au niveau de l'échangeur 6, il se crée deux flux de circulation illustrés schématiquement sur la figure 8 par les flèches 29 et 30. Cette circulation est descendante à l'intérieur du ≤erpencin 25 et montante à 1'extérieur. La création d'une telle circulation est nécessaire à un bon échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau à chauffer, ce qui permet d'éviter l'utilisation d'une circulation forcée de l'eau contenue dans le corps de chauffe.During the operation of the burner 5, at the combustion chamber 4, there is almost direct convection between the flame and the coil 25. The space defined between the two bells 12 and 13 filled with stagnant heat transfer fluid 17 is not subject to no traffic being given the reduced dimensions of the interstices of passage. On the other hand, at the exchanger 6, two circulation flows are created, illustrated schematically in FIG. 8 by the arrows 29 and 30. This circulation descends inside the ≤erpencin 25 and rises outside. The creation of such a circulation is necessary for good heat exchange between the heat transfer fluid and the water to be heated, which makes it possible to avoid the use of a forced circulation of the water contained in the heating body.
En effet, rappelons que dans les chaudières traditionnelles, on est obligé d'utiliser une vanne à trois voies qui permet de bipasser le circuit chauffage central lorsque l'on soutire de l'eau chaude. Cette vanne trois voies permet également la circulation de l'eau contenue dans le corps de chauffe en circuit court.Indeed, remember that in traditional boilers, we are forced to use a three-way valve which allows bypassing the central heating circuit when drawing hot water. This three-way valve also allows the circulation of the water contained in the heating body in a short circuit.
Grâce à la disposition du serpentin selon la présente invention, ces dispositions traditionnelles ne sont plus nécessaires. Ainsi, selon la présente invention, l'installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, mettant en oeuvre la dite chaudière, présente deux circuits séparés, le premier alimentant le réseau de radiateurs en fluide caloporteur, via une pompe de circulation 31. L'autre circuit séparé alimente les canalisations de distribution d'eau chaude sanitaire, à partir du réseau d'eau froide, sans utilisation de pompe de circulation forcée du fluide caloporteur contenu dans la chaudière. Une telle structure permet de faire une économie substantielle d'une vanne trois voies qui se répercute naturellement sur le coût de revient de la chaudière.Thanks to the arrangement of the coil according to the present invention, these traditional arrangements are no longer necessary. Thus, according to the present invention, the central heating installation and the production of domestic hot water, implementing the said boiler, has two separate circuits, the first supplying the network of radiators with heat transfer fluid, via a circulation pump. 31. The other separate circuit supplies the domestic hot water distribution pipes, from the cold water network, without the use of a forced circulation pump of the heat transfer fluid contained in the boiler. Such a structure makes it possible to make a substantial saving of a three-way valve which naturally affects the cost price of the boiler.
Pour reprendre le mode de réalisation de la chaudière précitée, il est à noter qu'on a obtenu de bons résultats en prévoyant un diamètre moyen du serpentin sensiblement égal à 290 mm au niveau de la chambre de combustion et d'un diamètre moyen sensiblement de 142 mm autour des tubes de l'échangeur pour une section de serpentin de l'ordre de 16 x 18 mm par exemple.To resume the embodiment of the aforementioned boiler, it should be noted that good results have been obtained by providing an average diameter of the coil substantially equal to 290 mm at the combustion chamber and an average diameter substantially of 142 mm around the exchanger tubes for a coil section of the order of 16 x 18 mm for example.
Il est à noter que les dispositions structurelles de la chaudière de la présente invention permettent d'effectuer un gain d'environ 30 % dans la capacité en eau de chauffage par rapport aux chaudières de 20 à 25 kW connues. En effet, alors que les chaudières connues utilisent un volume d'environ 25 litres d'eau en tant que fluide caloporteur, la présente invention permet une quantité réduite d'environ 16 litres. Le contenu d'eau étant plus faible, on chauffe plus vite et la chaudière présente une inertie thermique moins importante et un rendement global d'exploitation plus élevé.It should be noted that the structural arrangements of the boiler of the present invention allow a gain of approximately 30% in the heating water capacity compared to the boilers of 20 to 25 kW known. In fact, while known boilers use a volume of approximately 25 liters of water as a heat transfer fluid, the present invention allows a reduced quantity of approximately 16 liters. The water content being lower, heating is faster and the boiler has less thermal inertia and a higher overall operating efficiency.
De même, le contenu d'eau étant plus faible et 1'échangeur tubulaire plus petit, on gagne en poids de matière, ce qui permet d'arriver à un poids total de chaudière inférieur à celui des chaudières connues.Likewise, the water content being lower and the tubular exchanger smaller, weight gain of material is obtained, which makes it possible to arrive at a total boiler weight lower than that of known boilers.
Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. Naturally, other implementations of the present invention, within the reach of those skilled in the art, could have been envisaged without departing from the scope thereof.

Claims

REVENDICATIONS
1. Chaudière (1) de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, constituée d'un corps de chauffe (2) double enveloppe définissant au moins un premier volume (3) dans lequel circule un fluide caloporteur et un second volume intérieur, appelé chambre de combustion (4), équipé d'un brûleur, apte à élever en température le dit fluide caloporteur, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion (4) , aptes à créer un tirage naturel important et une colonne de fumée très haute à température élevée.1. Boiler (1) for central heating and / or for producing domestic hot water, consisting of a heating body (2) double jacket defining at least a first volume (3) in which a heat transfer fluid and a second circulates internal volume, called combustion chamber (4), equipped with a burner, capable of raising the temperature of said heat transfer fluid, characterized in that it comprises means for increasing the heat exchange in the combustion chamber (4 ), able to create a large natural draft and a very high smoke column at high temperature.
2. Chaudière de chauffage central et/ou de production d'eau chaude sanitaire, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la dite chambre de combustion (4) est surmontée d'un échangeur tubulaire (6), à travers lequel circule le dit fluide caloporteur, équipé de moyens pour augmenter l'échange thermique dans le dit échangeur (6) , aptes à créer des pertes de charge préétablies en fonction du gain d'échange au niveau de la chambre de combustion (4) et du tirage nécessaire à la bonne combustion.2. Central heating boiler and / or domestic hot water production, according to claim 1, characterized in that said combustion chamber (4) is surmounted by a tubular exchanger (6), through which circulates the said heat transfer fluid, equipped with means for increasing the heat exchange in the said exchanger (6), capable of creating pre-established pressure losses as a function of the exchange gain at the combustion chamber (4) and the draft necessary for proper combustion.
3. Chaudière de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens pour autoriser un chauffage de l'eau sanitaire sensiblement par conduction directe au niveau de la chambre de combustion (4) et des moyens pour créer une circulation naturelle de fluide caloporteur au niveau du dit échangeur tubulaire (6) pour autoriser un échange thermique entre le fluide caloporteur (9) et l'eau sanitaire, le dit fluide caloporteur étant stagnant dans la chaudière.3. Central heating and domestic hot water boiler, according to claim 2, characterized in that it comprises means for authorizing heating of the domestic water substantially by direct conduction at the combustion chamber (4) and means for creating a natural circulation of heat transfer fluid at the level of said tubular exchanger (6) to allow heat exchange between the heat transfer fluid (9) and the domestic water, said heat transfer fluid being stagnant in the boiler .
4. Chaudière selon la revendication 3, caractérisée par le fait que pour faciliter la création de la dite circulation naturelle du fluide caloporteur stagnant dans la chaudière, on prévoit l'entrée (27) d'eau sanitaire froide à la partie supérieure du dit échangeur tubulaire (6) et la sortie (28) d'eau chaude sanitaire au niveau de la partie basse de la chambre de combustion ( ) . 4. Boiler according to claim 3, characterized in that to facilitate the creation of said natural circulation of the stagnant heat transfer fluid in the boiler, the inlet (27) of cold sanitary water is provided at the top of said exchanger tubular (6) and the outlet (28) of domestic hot water at the lower part of the combustion chamber ().
5. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les dits moyens pour augmenter 1'échange thermique dans la chambre de combustion (4) se présentent au moins sous la forme d'une augmentation des dimensions de la chambre (4) définissant une lame de fluide caloporteur (17) enveloppante au niveau de laquelle l'échange thermique est de l'ordre de 40 % de l'échange total.5. Boiler according to claim 1, characterized in that the said means for increasing the heat exchange in the combustion chamber (4) are at least in the form of an increase in the dimensions of the chamber (4) defining an enveloping strip of heat transfer fluid (17) at the level of which the heat exchange is of the order of 40% of the total exchange.
6. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens pour augmenter l'échange thermique dans la chambre de combustion (4) comporte en outre un brûleur (5) pour combustible gazeux, constitué d'une enveloppe cylindrique (21) délimitant une chambre intérieure (22), dans laquelle le mélange gaz carburant-comburant est introduit par l'intermédiaire d'un dispositif venturi (23), et percée d'une multitude d'orifices (24) latéralement, présentant une hauteur importante par rapport à son diamètre, pour une même puissance, favorisant la répartition de la chaleur émise. 6. Boiler according to claim 1, characterized in that the means for increasing the heat exchange in the combustion chamber (4) further comprises a burner (5) for gaseous fuel, consisting of a cylindrical envelope (21) delimiting an interior chamber (22), into which the fuel-oxidant gas mixture is introduced via a venturi device (23), and pierced by a multitude of orifices (24) laterally, having a significant height by compared to its diameter, for the same power, favoring the distribution of the heat emitted.
7. Chaudière selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les dits moyens pour augmenter 1'échange thermique dans 1'échangeur tubulaire (6) se présentent sous la forme de turbulateurs (18) à pouvoir important de freinage de passage des gaz de combustion dans 1'échangeur, ces pertes de charge étant compensées par la dite augmentation de tirage naturel.7. Boiler according to claim 2, characterized in that the said means for increasing the heat exchange in the tubular exchanger (6) are in the form of turbulators (18) with significant braking power for the passage of gases from combustion in the exchanger, these pressure drops being compensated by the said increase in natural draft.
8. Chaudière selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte un serpentin (25, 26) pour la production d'eau chaude sanitaire, plongé dans le fluide caloporteur (3, 17, 9) contenu dans la chaudière, enroulé au moins sur deux diamètres différents, l'un (25) correspondant sensiblement au diamètre de la chambre de combustion (4), l'autre (26) d'un diamètre inférieur, au niveau de l'échangeur (6), afin que les tubes de fumée (7) de l'échangeur soient disposés de part et d'autre du serpentin (26) pour créer autour des surfaces de ce dernier un flux (29, 30) de circulation naturelle du dit fluide stagnant dans l'échangeur.8. Boiler according to claim 3, characterized in that it comprises a coil (25, 26) for the production of domestic hot water, immersed in the heat transfer fluid (3, 17, 9) contained in the boiler, wound at least on two different diameters, one (25) corresponding substantially to the diameter of the combustion chamber (4), the other (26) of a smaller diameter, at the exchanger (6), so that the smoke tubes (7) of the exchanger are arranged on either side of the coil (26) to create around the surfaces of the latter a flow (29, 30) of natural circulation of said stagnant fluid in the exchanger .
9. Installation de chauffage central et de production d'eau chaude sanitaire, mettant en oeuvre la chaudière (1) selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux circuits séparés, l'un (10, 11) alimentant un réseau d'émetteurs en fluide caloporteur via une pompe de circulation (31), l'autre (27, 28) alimentant un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire, à partir du réseau d'eau froide, sans utilisation de pompe de circulation forcée du fluide caloporteur contenu dans la chaudière, pendant la production d'eau chaude sanitaire. 9. Installation of central heating and production of domestic hot water, using the boiler (1) according to claim 3, characterized in that it comprises two separate circuits, one (10, 11) supplying a network of transmitters with heat transfer fluid via one circulation pump (31), the other (27, 28) supplying a domestic hot water distribution circuit, from the cold water network, without the use of a forced circulation pump of the heat transfer fluid contained in the boiler , during the production of domestic hot water.
10. Brûleur (5) pour combustible gazeux, notamment destiné à une chaudière de chauffage central, constitué d'une enveloppe (2) de révolution, délimitant une chambre (22) intérieure dans laquelle le mélange de gaz carburant-comburant est introduit par l'intermédiaire d'un dispositif venturi (23), la dite enveloppe étant percée latéralement d'une multitude d'orifices (24) définissant des rampes (32) espacées sensiblement parallèles entre elles et à l'axe longitudinal (33) de la dite enveloppe (21), caractérisé par le fait que le diamètre Φc de la dite enveloppe (21) est au moins égal à 120 mm, que la hauteur Hr des dites rampes est au moins égale à 70 mm, que le dispositif venturi (23) est tel qu'il autorise une admission d'air primaire au moins égale à 80 % du gaz comburant nécessaire à la combustion idéale, et que les dites rampes (32) sont espacées suffisamment telles qu'elles autorisent la remontée de l'air secondaire complémentaire nécessaire à la bonne combustion jusqu'à la partie supérieure du brûleur, pour autoriser un débit calorifique de l'ordre de 25 à 30 kv? pour la pression du réseau.10. Burner (5) for gaseous fuel, in particular intended for a central heating boiler, consisting of a casing (2) of revolution, delimiting an interior chamber (22) into which the mixture of fuel-oxidant gas is introduced by l intermediary of a venturi device (23), said envelope being pierced laterally with a multitude of orifices (24) defining ramps (32) spaced substantially parallel to each other and to the longitudinal axis (33) of said envelope (21), characterized in that the diameter Φc of said envelope (21) is at least equal to 120 mm, that the height Hr of said ramps is at least equal to 70 mm, that the venturi device (23) is such that it allows a primary air intake at least equal to 80% of the oxidizing gas necessary for ideal combustion, and that said ramps (32) are sufficiently spaced such that they allow the secondary air to rise necessary for the good combustion up to the upper part of the burner, to allow a heat flow of the order of 25 to 30 kv? for network pressure.
11. Brûleur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le diamètre Φc de l'enveloppe (21) est compris entre 130 et 150 mm et que chaque rampe (32) est espacée d'un pas "p" compris entre 30 et 50 mm et l'ensemble des rampes présente une surface de passage totale Sr comprise entre 30 et 45 cm2.11. Burner according to claim 10, characterized in that the diameter Φc of the casing (21) is between 130 and 150 mm and that each ramp (32) is spaced apart by a pitch "p" between 30 and 50 mm and the set of ramps has a total passage area Sr of between 30 and 45 cm 2 .
12. Brûleur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'axe longitudinal (36) du dit dispositif venturi (23) et l'axe longitudinal (33) de la dite enveloppe (21) du brûleur sont confondus.12. Burner according to claim 10, characterized in that the longitudinal axis (36) of said venturi device (23) and the longitudinal axis (33) of the said casing (21) of the burner are combined.
13. Brûleur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif venturi (23) comporte un col d'entrée (37), se présentant sous la forme d'un tronc de cône, dont le grand diamètre Φce est de l'ordre de 60 à 80 mm, le petit diamètre Φcs est de l'ordre de 40 à 50 mm et dont la hauteur Hvc est de l'ordre de 30 à 50 mm.13. Burner according to claim 10, characterized in that the venturi device (23) comprises an inlet neck (37), being in the form of a truncated cone, whose large diameter Φce is of the around 60 to 80 mm, the small diameter Φcs is around 40 to 50 mm and whose height Hvc is around 30 to 50 mm.
14. Brûleur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le col d'entrée (37) est suivi d'une première partie cylindrique (41), terminée par un col de sortie (42) inversé par rapport au col d'entrée (37).14. Burner according to claim 13, characterized in that the inlet neck (37) is followed by a first cylindrical part (41), terminated by an outlet neck (42) inverted with respect to the inlet neck (37).
15. Brûleur selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le col de sortie (42) est prolongé d'une seconde partie cylindrique (43) débouchant dans la chambre intérieure (22) du brûleur dans sa partie supérieure.15. Burner according to claim 14, characterized in that the outlet neck (42) is extended by a second cylindrical part (43) opening into the inner chamber (22) of the burner in its upper part.
16. Brûleur selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l'orifice (44) de sortie du venturi (23) est disposé dans le tiers supérieur de la chambre intérieure (22) du brûleur.16. Burner according to claim 15, characterized in that the orifice (44) outlet of the venturi (23) is disposed in the upper third of the interior chamber (22) of the burner.
17. Brûleur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le plafond (45) du brûleur (5) est bombé extérieurement. 17. Burner according to claim 10, characterized in that the ceiling (45) of the burner (5) is curved externally.
18. Brûleur selon la revendication 10, caractérisé par le fait que chaque rampe (34) verticale du brûleur est constituée par une série d'orifices (49-50) de formes géométriques et espacés tels qu'ils définissent une section totale de passage Sr comprise entre 30 et 45 cm2, une largeur lr de rampe de 8 à 15 mm, et une hauteur Hr de rampe au moins égale à 70 mm.18. Burner according to claim 10, characterized in that each vertical ramp (34) of the burner is constituted by a series of orifices (49-50) of geometric shapes and spaced such that they define a total section of passage Sr between 30 and 45 cm 2 , a ramp width lr of 8 to 15 mm, and a ramp height Hr at least equal to 70 mm.
19. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 10 à 18, caractérisé par le fait qu'il rencontre les dimensions suivantes : - Φc : diamètre de la chambre sensiblement égale à 141 mm,19. Burner according to any one of claims 10 to 18, characterized in that it meets the following dimensions: - Φc: diameter of the chamber substantially equal to 141 mm,
- Hc : hauteur de la chambre sensiblement égale à 166 mm,- Hc: height of the chamber substantially equal to 166 mm,
- Φce : grand diamètre d'entrée du venturi sensiblement égal à 76 mm,- Φce: large inlet diameter of the venturi substantially equal to 76 mm,
- Φcs : petit diamètre du col d'entrée du venturi sensiblement égal à 45 mm,- Φcs: small diameter of the venturi inlet neck substantially equal to 45 mm,
- Hvc : hauteur du col d'entrée du venturi sensiblement égale à 34 mm,- Hvc: height of the venturi inlet neck substantially equal to 34 mm,
- hvi : longueur du tube venturi intérieur sensiblement égal à 167 mm,- hvi: length of the inner venturi tube substantially equal to 167 mm,
- Lv : longueur du venturi sensiblement égale à 257 mm, - Epv : espace entre le plafond du brûleur et l'orifice de sortie du venturi sensiblement égal à 40 mm,- Lv: length of the venturi substantially equal to 257 mm, - Epv: space between the burner ceiling and the outlet orifice of the venturi substantially equal to 40 mm,
- p : pas entre chaque rampe sensiblement égal à 42 mm,- p: pitch between each ramp substantially equal to 42 mm,
- Hr : hauteur de chaque rampe sensiblement égale à 142 mm,- Hr: height of each ramp substantially equal to 142 mm,
- lr : largeur de chaque rampe sensiblement égale à 11 mm,- lr: width of each ramp substantially equal to 11 mm,
- Sr : section de passage total des rampes sensiblement égale à 3,92.103 mm2, - Hi : distance entre l'injecteur et l'entrée du venturi sensiblement égale à 23 mm. - Sr: section of total passage of the ramps substantially equal to 3.92.10 3 mm 2 , - Hi: distance between the injector and the inlet of the venturi substantially equal to 23 mm.
PCT/FR1991/000345 1989-11-06 1991-04-25 Boiler for central heating and/or sanitary hot water production, burner for gas fuel, and installation for central heating and sanitary hot water production using said boiler WO1992019920A1 (en)

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PCT/FR1991/000345 WO1992019920A1 (en) 1989-11-06 1991-04-25 Boiler for central heating and/or sanitary hot water production, burner for gas fuel, and installation for central heating and sanitary hot water production using said boiler

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