Brevet FR2004012A1 — publié le 19691114

20ô401 La présente invention se rapporte d'une façon générale aux chauffe-eau et elle concerne plus particulièrement des chauffe-eau à gaz ou à mazout devant être utilisés comme appareils de circulation, chaudières dans les installa-5 tions de chauffage central et chauffe-eau "instantanés". Selon la présente invention, un chauffe-eau comporte une chambre de combustion comprenant au moins un corps coulé contenant une conduite en forme de serpentin dans laquelle circule l'eau à chauffer. 10 Le corps coulé peut présenter un certain nombre d'ailettes de transmission de chaleur, d'un seul tenant avec lui, qui peuvent être coulées autour d'au moins une partie de chaque conduite d'eau. La chambre de combustion peut comporter un tel corps 15 ayant une paroi latérale et deux parois terminales, la conduite en forme de serpentin étant logée dans la paroi latérale sur laquelle sont disposées les ailettes, Entre les parois terminales est prévue une quatrième paroi qui complète la structure de la chambre de combustion. Aucune conduite 20 riesb disposée dans cette dernière paroi et elle n'est pas davantage munie d*ailettes. La chambre de combustion peut ne comprendre que deux corps du type indiqué ayant chacun une paroi latérale et des parois terminales, la conduite en serpentin étant 25 logée dans la paroi latérale sur laquelle sont disposées les ailettes. La canalisation en serpentin peut comporter plusieurs tronçons parallèles rectilignes, certaines ailettes au moins étant communes à ces tronçons et étant disposées de manière que leurs grandes dimensions soient perpendicu-30 laires aux axes des tronçons parallèles. Des poches peuvent être ménagées dans le corps entre tronçons parallèles adjacents. Les ailettes peuvent avoir une longueur plus petite que les corps de manière qu'une partie de ces corps soit dé-35 munie d'ailettes et elles peuvent être disposées sur une partie 69 07322 2 20040T2 Dans un autre mode de réalisation, deux corps forment la chambre de combustion, chaque corps présentant une paroi latérale et des parois terminales, la conduite en serpentin étant disposée sur les faces externer des parois tandis que les 5 ailettes sont disposées sur la face interne des parois latérales. Oe second mode de réalisation peut également comporter un échangeur de chaleur dans lequel une série d'ailettes de transmission de chaleur sont coulées autour d'Une condui-10 te dans laquelle circule l'eau à chauffer. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, le corps portant les ailettes et contenant la conduite encastrée constitue une paroi de la chambre de combustion. Les ailettes peuvent s'étendre à partir d'une face de la paroi 15 alors que la conduite est disposée sur l'autre face. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La Figure 1 est une élévation de face d'un premier 20 mode de réalisation de l'invention ; La Figure 2 est une coupe par la ligne II-II de la Figure 1 ; Les Figures 3 et 4 sont respectivement une élévation arrière et une vue de dessus d'un composant du premier 25 mode de réalisation ; Les Figures 5 et 6 sont respectivement une élévation de face et une vue en plan d'un autre composant du premier mode de réalisation ; La Figure 7 est une élévation de face, avec coupe 30 partielle, d'un second mode de réalisation de l'invention; La Figure 8 est une vue de côté de ce second mode de réalisation ; La Figure 9 est une vue en plan d'un composant du second mode de réalisation ; 35 La Figure 10 est une coupe par la ligne X-X de la Figure 9 ; La Figure 11 est $me vue de côté du composant représenté sur la Figure 9 ; La Figure 12 est une vue en plan d'un autre compo-4-0 sant du second mode de réalisation; 69 07322 3 2004012 la Figure 13 est une coupe par la ligne XIII-XIII de la Figure 12 ; La Pigure 14 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'Un troisième mode de réalisation de l'in-5 vent ion. Le premier mode de réalisation qui va être décrit en regard des Figures 1 à 6 comprend un appareil de circulation dont la destination principale est d'ordre domestique mais que l'on peut également appliquer dans d'autres domaines. 10 L'appareil de circulation est construit en deux par ties, à savoir une partie de gauche 1 et une partie de droite 2 (Figure 2). Chaque partie comprend une conduite en cuivre 3 dans laquelle circule l'eau et qui est en forme d'un serpentin autour duquel on a coulé un corps en aluminium 4. 15 La conduite 3 présente une entrée 5 et une sortie 6 qui dépassent à l'extérieur du corps 4, mais par ailleurs la conduite est dissimulée à l'intérieur de ce corps 4. Chaque corps 4 présente une partie inférieure 7 en forme de jupe et une partie supérieure 8 qui contient la 20 conduite 3 et qui s'étend vers le haut en faisant un petit angle d'inclinaison avec la partie inférieure 7* Chaque corps présente des parois terminales'9 qui font saillie (de la façon indiquée en 10) à partir d'une face de la partie 8 et une série d'ailettés parallèles 11 faisant saillie à partir de 25 la face opposée de la partie 8. Les ailettes ont une hauteur sensiblement constante sur la majeure partie de leur longueur mais elles sont biseautées comme on peut le voir en 12. Comme on l'a représenté sur la Figure 3» des poches profondes 13 sont ménagées dans le corps 4 entre les tronçons 30 parallèles 14 de la conduite 3j les ailettes 11 s'étendant en travers de ces poches comme on peut le voir sur la Figure 2. Aucune poche de ce genre n'est formée aux extrémités des tronçons parallèles 14 qui sont au voisinage immédiat des coudes 14a du serpentin. Les parois termina-35 les 9 présentent des pattes 15 dirigées vers l'extérieur et perforées en 16. Pour assembler entre eux les corps 4, de manière que les faces terminales 17 des parois 9 soient en concordance, on utilise des boulons 18 que l'on fait passer à travers les 40 ouvertures 16 formées dans les pattes 15« On obtient ainsi 69 07322 4 2004012 Une chambre de combustion présentant une zone inférieure large 19 et une zone supérieure 20 qui converge légèrement à mesure qu'elle s'éloigne de la zone 19. Au-dessous de la zone 19 est monté un ensemble 21 de 5 brûleur à gaz, qui comprend un tube 22 de brûleur assujetti entre des plaques terminales 23 dont l'une est boulonnée à une plaque de montage 24 qui est elle-même fixée à la partie 2 par des vis 25. Les tronçons de conduite 3 dans les deux corps sont 10 reliés en parallèle à leurs sorties 6 (dans le haut) et à leurs entrées 5 (dans le bas) respectivement au moyen de raccords 26, 26a qui apparaissent sur la Figure 1 et de façon plus détaillée sur les Figures 5 et 6. Le raccord 26 est une pièce emboutie en laiton com-15 portant une sortie 30 qui est réunie par un passage intérieur 29 à des entrées 27, 28. Les entrées et les sorties sont filetées comme indiqué sur la Figure 6. On prévoit en outre Un point d'accès supplémentaire au passage 29 par un orifice taraudé 31. 20 Les raccords 26a sont de construction analogue aux raccords 26 mais, dans ce cas, le passage 29 assure la communication entre l'entrée 30 et les sorties 27,28. De plus, l'espacement latéral entre les sorties 27 et 28 est plus grand que celui entre les entrées 27,28 du raccord 26. 25 Les extrémités 5 et 6 des conduites 3 sont légère ment évasées après qu'on a enfilé sur ces extrémités des bagues 32 servant à empêcher les fuites et des écrous de blocage 33• Pour accoupler entre elles les entrées 5» on introduit 30 les extrémités évasées de ces dernières dans les sorties 27, 28 du raccord 26a et on visse à fond les écrous de blocage 33 pour comprimer les bagues d'étanchéité 32. Les sorties 6 sont assemblées avec le raccord 26 de façon identique et les raccords sont ensuite reliés aux conduites 35 d'amenée 35 et de retour 34, comme représenté. L'appareil de circulation fonctionne d'une façon bien connue : la chaleur des produits de combustion chauds provenant du brûleur 21 est extraite par les ailettes 11 et chauffe ainsi l'eau qui circule dans les conduites 3-40 Eventuellement, une cheminée (non représentée) est montée 69 07322 5 2-004012 en communication avec l'extrémité supérieure de la zone 20 pour permettre l'échappement des produits de combustion. Une telle cheminée comporte un déflecteur usuel de tirage vers le bas (également non représenté). 5 Les poches 13 contribuent à la transmission de cha leur à l'eaU dans les conduites 3 car elles définissent des surfaces supplémentaires à travers lesquelles cette transmission peut avoir lieu. Pour fabriquer l'appareil de circulation, on commen-10 ce par façonner des conduites pour leur donner la forme en serpentin que doivent avoir les conduites 3 et ensuite on place ces conduites dans un moule ou une matrice équivalente dans lequel on introduit de l'aluminium fondu» Quand, le métal fondu a durci suffisamment, on ouvre le moule et on 15 enlève le corps. Après un traitement pour faire disparaître les bavures et les autres défauts superficiels, on. assemble les corps de la façon décrite plus haut. On installe alors un ensemble 21 de brûleur à gaz et on fixe en position les raccords 26 et 26a. 20 On conçoit que les corps 1 et 2 peuvent être fabri qués en des dimensions variées ou que, en variante, on peut relier en série ou en parallèle les conduites 3 de plusieurs appareils de circulation ayant tous le même format pour obtenir ainsi un ensemble possédant une plus grande capacité. 25 II va de soi que des accessoires usuels,tels que des thermostats, des dispositifs-pilotes de sécurité, des robinets de réglage, etc., peuvent être incorporés selon les besoins ou selon les desiderata. Le second mode de réalisation de l'invention est 30 constitué d'un chauffe-eau du type dit "instantané" et comporte une chambre de combustion 36 surmontée d'un échangeur de chaleur 37• La chambre de combustion est construite en deux parties qui sont toutes deux de forme identique et compren-35 nent chacune une conduite d'eau 38, en serpentin, autour de laquelle est coulé un corps en aluminium 39 ayant la forme d'un U quand on l'observe en plan (Figure 9). Comme on peut le voir sur la Figure 10, la conduite 38 est disposée sur la face externe du corps 39 et est entièrement gai-40 née d'aluminium sauf en ce qui concerne deux tronçons courts 07322 6 1004012 40 situés aux deux "bouts de la conduite. La face interne du corps porte une série d'ailettes parallèles 41 sur la partie constituant l'âme de l'U. Les ailettes sont parallèles à l'axe longitudinal du corps et ne s'étendent pas 5 sur toute la longueur de ce dernier, car le corps présente également une partie 42 démunie d'ailettes. Les "bords supérieur et inférieur du corps 39 sont plats, le "bord supérieur présentant un rebord 43 d'un seul tenant avec lui, au même niveau que ce bord supérieur et à partir duquel *10 dépasse une extrémité 40 de la conduite 38. Le rebord 43 présente des trous taraudés 44. Une branche verticale de l'U (la branche de. gauche si l'on observe la Figure 9) s'étend par sa partie inférieure 45 légèrement au-delà de l'autre branche. Un bossage taraudé 46 dépasse de l'extré-15 mité inférieure de la partie 45. L'autre branche verticale de l'U est en dépouille en 47 et présente une patte perforée 48 à une petite distance de la zone ën dépouille 47. Le corps comprend également une patte de liaison perforée 49, d'un seul tenant avec lui et occupant la position indiquée 20 sur les Figures 7, 8 et 9. L'échangeur de chaleur 37) Pour assembler les composants qui ont été décrits 35 jusqu'à maintenant, on commence par réunir deux corps 39 de façon que les extrémités des branches des U soient en contact mutuel,et ensuite on assujettit les deux corps l'un à l'autre en faisant passer pour cela des boulons 57 à travers les pattes 48 et 49 d'un corps et dans le bossage 40 taraudé 46 et le trou taraudé 58, respectivement, de l'autre 69 07322 7 200401 corps. On installe ensuite l'échangeur de chaleur 37 sur l'extrémité supérieure de la chambra do combustion et on le fixe en place par des raccords 59 qui réunissent les extré-5 mités 4-0 des conduites 38 dans les robords 43 aux extrémités 54 de la conduite 50. Ces raccords sont des pièces embouties en laiton présentant deux branches dont l'une 60 s'ajuste dans la conduite 50, les fuites étant empêchées par une bague d'étanchéité 61 logée dans une gorge 62 qui a été creu-10 sée dans ce but dans la paroi de la conduite 50. Les raccords . ! comportent des oreilles 63 et sont fixés aux rebords 43 par ; des "Boulons 64 vissés à travers les trous prévus dans les 'oreilles 63 et bloqués dans les trous 44 des rebords 43. L'extrémité 40 de la conduite 38 qui dépasse légèrement à 1§ partir' du rebord 43 est admise dans l'autre branche du rac-_ ""c'ord.et est maintenue en position hermétique à l'aide d'une bague d'étanchéité (non représentée). . , _ Un ensemble de brûleur à gaz (non représenté) est monté au-dessous de la chambre de combustion, de manière 20 us'uellfî> ensemble avec un dispositif de réglage du débit d'eau . " à l'aide duquel on établit la communication entre un tuyau d'amenée d'eau froide et un tuyau de sortie d'eau chaude, d'une part, et les extrémités dépassantes 40 des conduites 38,"d'autre part. 25 Lez corps 39 sont fabriqués de la même manière que Vcefîèr.qui a été décrite plus haut à propos des corps 1 et 2. On"installe les conduites en serpentin 38 dans des moules appropriés et on coule de l'aluminium fondu dans ces moules. 30 ~ Pour fabriquer l'échangeur de chaleur on peut utili- " sér un procédé analogue. La chambre de combustion et l'échangeur de chaleur 'peuvent être construits en des dimensions différentes pour desservir des chauffe-eau ayant des alimentations calori-35 f'iquos. variées. Le chauffe-eau fonctionne de manière connue, „ ".les produits de combustion provenant du brûleur servant à chauffer l'eau qui s'écoule dans les conduites 38 à l'intérieur des corps 395 la transmission étant facilitée par les 40 ailettes 41. Les produits de combustion remontent entre les 69 07322 8 2004012 corps et entre les ailettes 51 de l'échangeur 57 où est extrait un supplément de chaleur. Finalement les produits sont admis dans une cheminée d'échappement munie d'un déflecteur de tirage vers le "bas (non représenté) et sont 5 déchargés dans l'atmosphère. Dans le mode de réalisation représenté à la Figure 14, la chambre de combustion est encore une fois construite en deux parties. Les deux parties 65 et 66 présentent des pattes d'un seul tenant 67 qui sont réunies par des boulons 10 68. Les parties de la chambre de combustion sont de"s reproductions symétriques l'une de l'autre et chacune comporte une conduite d'eau 69 en forme de serpentin, autour de laquelle on a coulé un corps en aluminium 70. Comme on 15 peut le voir sur la Figure 14, chaque corps présente une paroi 71 sur une face de laquelle est montée la conduite 69 alors que, à partir de l'autre face, s'étend une rangée d'ailettes parallèles 72 qui sont coulées d'un seul tenant avec le corps mais qui partent du sommet de ce 20 corps vers le bas de manière à couvrir la moitié de la hauteur de celui-ci. Chaque corps comprend également des parois terminales 73 qui s'étendent sur toute la hauteur de ce corps. Quand les deux parties du corps sont réunies de 25 la façon indiquée sur la Figure 14, on obtient une structure en caisson dont la partie supérieure est occupée par les ailettes 72 et dont la partie inférieure sert à loger un brûleur à combustible gazeux indiqué schématiquement en 74 et définit un espace de combustion pour les flammes de ce 30 brûleur. Le mode de réalisation représenté sur la Figure 14 convient comme chauffe-eau, les conduites 69 des deux parties du corps étant reliées en série au moyen d'un connecteur 75 qui réunit les extrémités 76 des conduites, ces 35 extrémités ayant été cintrées autour des parois terminales adjacentes 73 comme on peut le voir sur le dessin. Les autres extrémités 77} 78'des conduits constituent respectivement une entrée et une sortie pour l'eau. L'appareil fonctionne de façon bien connue et 40 son mode de fonctionnement ne sera pas davantage décrit. 69 07322 9 2004012 Dans une variante du mode de réalisation selon la Figure 14, les ailettes 72 sont des bandes d'une feuille d'aluminium, les bords de ces bandes étant fixés à la partie associée du corps pendant la coulée de ce dernier. Un tel 5 montage permet de réduire l'épaisseur. Ni le mode de réalisation selon la Figure 14, ni sa variante qui vient d'être décrite, ne sont limités à la forme particulière des conduites qui a été expliquée ci-dessus. En. effet, suivant une variante de construction qui 10 convient pour un chauffe-eau dans lequel la circulation se fait par gravité, chaque conduite 69 est remplacée par un ensemble comprenant une conduite collectrice supérieure, une conduite collectrice inférieure parallèle à la précédente et une série de tronçons parallèles et espacés qui 15 réunissent les doux conduites collectrices, les conduites collectrices sont parallèles aux sommets des parties du corps et leurs extrémités sont ointrées autour des parois terminales de la chambre de combustion de la même façon que celle qui a été décrite à propos des conduites 69. les 20 extrémités adjacentes de la conduite collectrice supérieure sont réunies et il en est de même des extrémités adjacentes de la conduite inférieure. Dans ces conditions, on dispose de quatre raccords pour l'eau ce qui permet d'incorporer la chambre décrite dans, par exemple, une chaudière de chauf-25 fage central. Ce même montage peut également servir comme un appareâL de circulation. On peut faire fonctionner le chauffe-èau dans une installation à carneaux équilibrés et pour cela il suffit d'incorporer les conduits usuels d'admission d'air comburant 30 et d'échappement des produits de combustion. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente 35 invention. 69 07322 10 2004012 REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion pour un chauffe-eau, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux corps dont l'un au moinè- est en métal coulé et contient au moins une 5 conduite d'eau encastrée. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une série d'ailettes de transmission de chaleur au moins sur une partie de la surface du ou de chaque corps comportant une conduite en- 10 castrée. 3» Chambre de combustion selon la revendication'2, caractérisée en ce que le corps portant les ailettes et contenant la conduite encastrée forme Une paroi de cette chambre de combustion. 15 4. Chambre de combustion selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend deux corps ayant chacun une paroi latérale et deux parois terminales, ladite conduite étant encastrée dans la paroi latérale qui porte également les ailettes. 20 5. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps portant une série d'ailettes de transmission de chaleur s'étendant vers une paroi fixée à ce corps. 6. Chambre de combustion selon la revendication 3 ois la 25 revendication 4-,caractérisé© en ce que les ailettes sont coulées afcour d'une partie au moins de la ou de chaque conduite d'eau. 7. Chambre de combustion selon la revendication 3, caractérisée en ce que les ailettes s'étendent.à partir d'une face de la paroi* la ou chaque conduite étant disposée sur 30 l'autre face de cette paroi. 8. Chambre de combustion selon la revendication caractérisée en ce que les ailettes s'étendent à partir cî°ais.6 face de la paroi latérales la ou chaque conduite étant disposée dans l'autre face de cette paroi latérale. 35 9. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que les ailettes ne s'étendent pas sur l'a partie inférieure du corps. 10. Chambre de combustion selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend deux corps, la partie 69 07322 n 20040 du corps sur laquelle s'étendent les ailettes étant inclinée par rapport à la partie inférieure du corps, de manière que la chambre de combustion comprenne une zone dont la section décroît en direction du sommet de la chambre de 5 combustion. 11. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'une seule conduite d'eau en forme de serpentin est noyée dans le corps, les extrémités de cette conduite restant accessibles. 10 12. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle est associée à un échangeur de chaleur comportant une série d'ailettes de transmission de chaleur coulées autour d'une autre conduite d'eau. 15 13» Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que dans le ou dans chaque corps sont encastrées plusieurs conduites d'eau formant une conduite collectrice supérieure, une conduite collectrice inférieure et d'autres tronçons de 20 conduites réunissant entre elles les conduites collectrices supérieure et inférieure. 14. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la ou chaque conduite d'eau est en cuivre et le corps coulé est -25 en aluminium.