Brevet FR2001431A1 — publié le 19690926

043S1 î 2001431 La présente invention concerne une chaudière de chauffage à combustibles gazeux et/ou liquides. L'invention crée une chaudière de chauffage dans laquelle la chambre de combustion pour les combustibles gazeux et/ou 5 liquides permet par sa conformation une charge du foyer supérieure à ce qui était usuel jusqu'à présent et un rendement supérieur par m3 de la capacité de la chaudière construite autour de ce foyer» La chaudière de chauffage selon l'invention est caracté-10 risée en ce que le foyer présente une partie principale symétrique en rotation avec une tubulure de tirage coaxiale débouchant dans une chambre de déviation de gaz de fumée, ainsi qu'une tubulure d'arrivée disposée symétriquement par rapport au plan méridien principal et en ce qu'un dispositif de brûleurs 15 est fixé excentriquement par rapport à l'axe de rotation de la partie principale sur la tubulure, le tout, en vue de produire au cours du fonctionnement dans le foyer un tourbillon descendant stabilisant la flamme et, de conduire les gaz de combustion avec une forte rotation dans la chambre de déviation. 20 Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est décrite en détail dans ce qui suit à l'aide d'exemples non limitatifs illustrés .aux dessins annexés* la fig* 1 est" une coupe verticale suivant la ligne I-I de la fig. 2 passant par une chaudière à double combinaison. 25 la figo 2 représente vue en plan, une chaudière dont le couvercle a été retiré, suivant la. ligne II-II de la fig- 1. La fig* 3 est une coupe de la chaudière suivant la ligne III-III de la fig* 1• La fig» 4 est une coupe d'une chaudière horizontale munie 30 d'un ehauffe--eau, suivant la ligne IV-IV de la fig. 5. La fig. 5 est une coupe de la chaudière suivant la ligne V-V de la fig. 4* La fig. 6 est une coupe de la chaudière suivant la ligne VI-VI de la fig. 4. 35 La fig. 7 est une coupe d'une chaudière horizontale sui vant la ligne VII-VII de la fig. 8. La fig. 8 est une coupe de la chaudière suivant 1a. ligne VIII-VIII de la fig. 7. La fig. S est une coupe d'une chaudière suivant la ligne 69 04351 2 2001431 IX-IX de la fig» 7. La fig. 10 est une coupe d'une chaudière verticale à combustibles gazeux et/ou liquides avec chauffe-eau suivant la ligne X-X de la fig» 11. ,5 La fig» 11 est une coupe de la chaudière suivant la ligne XI-XI de la fig» 10. La fig» 12 est une coupe de la chaudière suivant la ligne XII-XII de la fig» 10. La chaudière à double combinaison comporte une enveloppe 2 10 entourant un fond 4 et un couvercle 6. L'eau chaude de la chaudière se trouve dans une chambre 7 qui est limitée vers l'extérieur par une chemise 8. Une tubulure 9 permet la vidange de la chambre 7, par exemple en cas- de révision» Une tubulure d'arrivée 11 et une tubulure de retour 10 pour 15 l'eau chaude de la chaudière débouchent dans la chambre 7» Une tubulure d'expansion 12 est prévue à l'extrémité supérieure de la chambre 7. Au centre de la chaudière à double combinaison se trouve sensiblement à mi-hauteur, un foyer 13 pour combustibles liquides et gazeux. Ce foyer 13 est limité 20 par line enveloppe 14. Il est ouvert en bas et débouche dans la tubulure de sortie des gaz de combustion et gaz de fumée 16. Cette tubulure 16 relie le foyer 13 à un foyer 18 pour combustibles solides qui est limité en bas par la grille 19 sous laquelle se trouve un fond de cendrier 21. 25 Sur la tubulure d'arrivée au foyer 13, est monté un groupe de soufflerie 23 avec brûleurs à huile qui permet un pivotement autour d'un axe horizontal, par exemple, l'axe de tourbillonnement 25, pour faire virer l'angle d'entrée de l'air de la soufflerie et de la flamme par rapport à l'axe de tour-30 billonnement 25 du foyer 13 et par suite, réaliser le processus de combustion optimal. L'accès au foyer 18 pour combustibles solides et au fond de cendrier 21 est assuré par une porte de chargement et de cendrier 27. Le foyer 18 pour combustibles solides déb.ouche. dans un canal annulaire 35 à gaz de fumée ^9 qui est prolongé par un tuyau de tirage 31 des gaz de fumée. Au-dessus du foyer 13 à combustibles liquides, qui est constitué sous la forme d'une chambre cylindrique à axe vertical 25, se trouve coaxialement un cha.uffe-eau 33 comportant un couvercle 35 et une tubulure de circulation 69 04351 3 2001431 36, ainsi qu'une tubulure d'entrée 38 et une tubulure de sortie 40 pour l'eau chaude de consommation» Comme le montre les dessins, le foyer 13 pour combustibles liquides est disposé au milieu de la chaudière, sous la 5 forme d'un cylindre à axe vertical 25. Ce foyer pourrait aussi être constitué légèrement conique et en particulier avec des génératrices de cônes convergeant vers le haut. Au-dessous du foyer 13 on a également prévu coaxialement à celui-ci, le foyer cylindrique 18 pour combustibles solides, le canal 10 annulaire à gaz de fumée 29 est aussi disposé coaxialement de sorte que par rapport à l'axe 25 du tourbillon descendant dans le foyer 13, la chaudière est construite de façon symétrique, la tubulure de sortie 16, qui débouche du foyer 13 à combustibles liquides et gazeux dans le foyer 18 à com-15 bustibles solides affecte avantageusement, comme cela est indiqué en traits interrompus à la fig. 1} la forme d'un tube plongeant s'élevant dans l'intérieur du foyer 13 pour empêcher que les gaz de combustion parviennent par le plus court chemin du foyer 13 dans' le foyer 18. Dans ce sens, il est 20 également possible de placer plus bas le groupe de soufflerie 23 avec le brûleur à huile, comme indiqué en traits interrompus, pour allonger le trajet de la flamme et des gaz de combustion et de filmée dans le foyer 13 et, par suite assurer une combustion meilleure et plus complète. 25 la flamme et les gaz en rotation rapide dans le foyer 13 sous la forme d'un tourbillon descendant conduisent non seulement en raison de leur turbulence intérieure supérieure à un échange de matière, de température, et de vitesse extrêmement élevé, mais aussi à des températures de foyer pratiquement" uni-30 formes avec possibilité de charges optimales (1,5 x 10 kg. cal/ m3) ainsi qu'à une grande stabilité de flamme, ce qui est très important. De ce fait, la production de bruits est diminuée et la qualité de la combustion est augmentée, le tourbillon descendant conduit en outre, lors de l'allumage de la flamme 35 à une réduction de l'impulsion inévitable lors du démarrage. le chauffe-eau 33 pour l'eau de consommation est baigné à sa partie inférieure par l'eau chaude de chaudière se trouvant dans la chambre 7» la portée du couvercle 35 est accessible et est isolée dans l'enveloppe 2 de la chaudière 69 04351 4 2001431 par exemple avec de la laine de verre ou une matière analogueo Il est avantageux de disposer le groupe de brûleurs 23 et la tubulure de sortie 16 de telle manière que le bord d'entrée de cette dernière soit au moins à la même hauteur que le .5 point le plus élevé du tube d'entrée de l'air de combustion» Cette chaudière à double combinaison permet non seulement de brûler sous des conditions optimales diverses sortes de combustibles, mais, en raison de sa construction, exempte de tout garnissage réfractaire, elle est très peu encombrante, sa 10 fabrication et son montage sont relativement simples, puis en particulier, surtout si on tient compte de sa puissance spécifique qui est extrêmement élevée en raison de la séparation des foyers à combustibles gazeux et liquides,d'une part, et à combustibles solides d'autre part, puis de la constitution 15 du foyer pour combustibles liquides et gazeux sous forme de foyer à tourbillon descendant. La chaudière horizontale représentée aux fig» 4 à 6 comportant un chauffe-eau présente une chemise d'eau 45 dans laquelle se trouve l'eau chaude 47. Des tubes à fumée 49 20 traversent l'eau chaude 47 et sont fixés à leurs extrémités dans les deux fonds de la chemise d'eau 45» Le départ de l'eau se fait par line tubulure 51 et l'arrivée par une tubulure de retour 52. Les tubes de fumée 49 débouchent dans une chambre de fumée 54 qui comporte une sortie de gaz de 25 fumée 55» Le foyer 58 est renfermé par une enveloppe 57» Un brûleur 60 est fixé sur l'enveloppe 57 par une tubulure et des brides appropriées» En fonctionnement, il se forme dans la chambre du foyer 58 un tourbillon descendant 61 des gaz de fumée. Ces gaz sont soumis au tirage par un tuyau de '30 sortie 63 et parviennent dans une chambre de déviation 67. Cette chambre est fermée par rapport à l'extérieur au moyen d'une porte maçonnée 65. Un chauffe-eau 69 est disposé dans la partie postérieure de la chaudière de chauffage coaxialement au foyer 58 et est muni d'une tubulure d'arrivée 35 d'eau froide 70 d'une tubulure de conduite de circulation 71 et d'une tubulure d'eau chaude 72. Une tubulure 74. d'accès au chauffe-eau, qui traverse la chambre de fumée 54 et la chemise d'eau 45, permet l'accès au chauffe-eau 69 comme on le voit à la fig. 4. La vidange-de l'eau de chauffage 47 69 04351 5 2001431 s'effectue par un orifice 76. la tubulure de sortie de gaz des fumées 63qulne fait que très peu saillie dans le foyer 58, suivant la fig» 4, peut natureliement être constituée également sous la forme d'un tube plongeant, comme cela est néces-5 saire dans des cyclones» Les fig» 7 à 9 représentent une chaudière horizontale sans chauffe-eau dont l'eau de chauffage 82 est entourée par une chemise 80, des tubes de fumée 83 traversant l'eau de chauffage 82. Le départ de l'eau s'effectue par -une tubulure 10 84 et l'arrivée par une tubulure de retour 85» Une chambre à fumée 87 comportant la sortie des gaz de fumée 88 est prévue à l'arrière sur la chaudière. Une enveloppe de foyer 90 limite un foyer 91» Un brûleur 93, fixé au moyen de brides par une tubulurq sur l'enveloppe du foyer, produit 15 lors du fonctionnement dans le foyer 91 un tourblllôn descendant 94 des gaz de fumée» Les gaz de fumée passent par un tube de sortie 96, dans une chambre de déviation 100 pouvant être fermée au moyen d'une porte maçonnée 98. De cette chambre de déviation 100, les gaz de fumée sont conduits 20 par les tuyaux de fumée 83 dans la chambre à fumée 87 qu'ils quittent par la sortie 88. La vidange de la chaudière s'effectue par une tubulure 102» Les fig» 10 à 12 représentent une réalisation verticale d'une chaudière de chauffage» Cette chaudière présente un 25 capot 104 qui entoure une chemise d'eau 105 destinée à recevoir l'eau de chauffage 107» Des tubes de fumée 109 traversent une partie de la chambre à eau de chauffage dans laquelle l'eau entre par la tubulure de retour 112 et s'écoule par une tubulure 111» Les gaz de fumée 109 débouchent 30 dans une sortie 115 qui est constituée, comme le montre la fig» 11 sous forme de chambre annulaire. Une enveloppe 117 renferme le foyer 118 et un brûleur 120 est fixé à cette enveloppe 117 comme représenté à la figure. Dans le foyer 118 il se forme un tourbillon descendant de gaz 35 de fumée 121» Les gaz de fumée quittent le foyer 118 par un tuyau de sortie 123 qui peut etre constitue comme represente ou comme tuyau à fumée descendant plus bas dans le foyer 18. La chaudière repose sur un socle 125 qui comporte une garniture maçonnée 126. Au—dessus du socle 125 se trouve 69 04351 6 2001431 une chambre de déviation. 128 dans laquelle les gaz de fumée sortant du tuyau 123 et se trouvant en forte rotation sont déviés et conduits vers les tuyaux de fumée 109» Ce fort courant rotatif améliore non seulement l'échange thermique, ,5 mais il assure aussi la bonne combustion complète ainsi qu'une sortie bien réglée des gaz de fumée par les tubes de fumée 109 Dans la partie supérieure de la chaudière il y a un chauf fe-eau 130 comportant un conduit 131 d'amenée d'eau froide un conduit de circulation 132 et un conduit de départ d'eau 10 chaude 133» Un couvercle de fermeture du capot 104 donne accès au chauffe-eau 130. les formes de réalisation décrites permettent de produire de grands rendements sous un faible encombrement et des grande puissances de chauffe avec des moyens simples, ce qui est 13 naturellement très important pour l'économie de l'exploitation De plus, le montage de cette chaudière de chauffage est extrêmement simple, elle nécessite peu d'entretien et est d'un fonctionnement très sûr. 69 04351 7 2001431 KBVEgDICATIOHS 1 - Chaudière de chauffage à combustibles gazeux et/ou liquides, caractérisée en ce que le foyer 13 présente une partie principale symétrique en rotation avec une tubulure de 5 triage coaxiale débouchant dans une chambre de déviation de gaz de fumée, ainsi qu'une tubulure d'arrivée disposée symétriquement par rapport au plan méridien principal et en ce qu'un dispositif de brûleurs est fixé excentriquement par rapport à l'axe de rotation de la partie principale sur la tubulure, le 10 tout, en vue de produire au cours du fonctionnement dans le foyer un tourbillon descendant stahilisant la flamme et, de conduire les gaz de combustion avec une forte rotation dans la chambre de déviation. 2 - Chaudière de chauffage suivant la revendication 1, 15 caractérisée en ce qu'elle est prévue comme chaudière à double combinaison supplémentairement pour des combustibles solides et le foyer 18 pour les combustibles solides est disposé au-dessousdu foyer 13 pour les combustibles liquides et gazeux là tubulure de tirage coaxiale 16 débouchant dans le foyer 20 18 pour combustibles solides. 3 - Chaudière de chauffage suivant l'une des revendications t et 2, caractérisée en ce que le foyer 13 est constitué sous forme de cylindre ou est légèrement conique avec un axe vertical 25. 25 4 - Chaudière de chauffage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la section du foyer 13 à la hauteur de l'axe de la tubulure d'arrivée a la forme de gouttes ou de poires. 5 - Chaudière suivant l'une quelconque des revendications 30 1 à 4, caractérisée en ce que le foyer 13 pour combustibles liquides et/ou gazeux est disposé coaxialement au foyer 18 pour combustibles solides. 6 - Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le foyer 13, la chambre à eau 7 et les chambres a 35 gaz de fumée 29 à 33 sont disposés coaxialement les uns aux autres. 7 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un chauffe-eau 33 pour l'eau de consommation est prévu au—dessus du foyer 15 et est baigne en majeure 69 04351 8 2001431 partie par l'eau de chauffage. 8 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le groupe de brûleurs 23 est disposé pivotant notamaent autour d'un axe vertical 25 sur la tubu- 5 lure allant au foyer 13. 9 - Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la tubulure de sortie 16 du foyer 13 fait saillie dans ce dernier à la manière d'un tube plongeant. 10 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 9, 10 caractérisée en ce que le groupe de brûleurs 23 est disposé dans la moitié inférieure du foyer 13. 11 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le point le plus haut du tube d'entrée d'air de combustion ne se trouve pas plus haut que le bord 15 supérieur de la.tubulure de sortie 16 des gaz de fumée du foyer 13. 12 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'au moins le foyer 13 est dépourvu de toute garniture réfractaire. 20 13 - Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de déviation des gaz de. fumée est limitée au moins partiellement par une fermeture constituée sous forme de porte ou de plaque ou de fond, refroidie par du liquide ou maçonnée. 25 14 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un foyer à tourbillon descendant et d'un chauffe-eau disposé coaxialement à la même hauteur. 15 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 14, 30 caractérisée en que le foyer à tourbillon descendant est disposé horizontalement avec son axe»