Brevet FR2010651A1 — publié le 19700220

ta --- La présente invention a pour objet une Chaudière pour le chauffage de l'eau, spécialement pour les installations de chauffage domestique dans les maisons, les appartements et autres. Cette invention se rapporte plus particulièrement à une chaudière du type formé, suivant une disposition bien connue, par un certain nombre d'éléments creux à circulation d'eau, généralement des pièces fondues en fonte, se faisant face et formant ensemble une construction à la partie inférieure de laquelle est disposée la source de chaleur, généralement un brûleur alimenté en combustible gazeux, tandis qu'a' sa partie supérieure sont formés des passages dirigés vers le haut, parcourus par les fumées et les produits gazeux de la combustion, qui cèdent l a chaleur circulant dans les éléments creux à travers les parois métalliques de ceux-ci. Ces chaudières sont bien connues et présentent plu-. sieurs avantages. Elles sont formées d'éléments dont le poids et les dimensions considérés individuellement sont plutôt réduits et qui sont donc aisément transportables. Beur montage est rapide et simple. Ces éléments de construction normalisée, permettent la formation de chaudières de différentes dimensions longitudinales et de différentes capacités thermiques, en reliant entre eux un nombre plus ou moins grand d'éléments. Dans le cas de dérangements ou de ruptures, l'élément endommagé'peut être aisément remplacé par un autre. Les chaudières connues, du type considéré, ne présentent cependant pas les caractéristiques optima de rendementthermique et requièrent un nettoyage fréquent de leurs canaux en raison de la formation de dépôts de suie. Ces dépôts restreignent les sections droites des différents canaux et, comme ils agissent comme calorifuges, ils diminuent la-transmission de la chaleur à travers les parois métalliques.En effet, si ces canaux sont formés par des surfaces pratiquement planes et droites, les produits de la combustion parcourant les canaux, même a' grande vitesse, sortent de la chaudière å une température encore trop élevée, ce qui entraîne un rendement faible pour la chaudière. Si ces canaux sont exagérément étroits et ne sont pas rectilignes, le dépôt de suie se forme avec une rapidité extrême et les opérations de nettoyage qui obligent à suspendre l'activité de la chaudière doivent être effectuées à une fréquence exagérée.C'est pourquoi, le but de la présente invention consiste à réaliser une chau dière du type indiqué, formée d'éléments dont les faces ou parois latérales sont conformées de manière à'défiueatre les éléments voisins des canaux qui assurent les conditions optima de transmission de la chaleur sans donner lieu aux inconvénients indiqués ci-dessus. Suivant l'invention, les parois des éléments présentent essentiellement des évidements et des saillies transversaux,mais inclinés en sens opposés pour les parois en regard de telle manière que le courant gazeux remontant le long des canaux est, obligé de se diviser en des flux déviés alternativement dans les deux sens par rapport à la verticale.On obtient ainsi une prolongation du parcours des produits gazeux de la combustion, en contact avec les parties métalliques, et la formation d'états de turbulence intense qui favorisent la transmission de la chaleur et s'opposent à la formation de dépôts de suie. En outre, de telles saillies présentent, en coupe dans des plans vertSaux perpendiculaires auxdites parois, la forme de trapèzesasymétriqueq dont les côtés de plus grande pente, sont dirigés vers'le bas, de manièré à faciliter l'accélération progressive des produits gazeux, dans les zones où la section droite des canaux se'réduit progressivement et à provoquer une brusque expansion de ces gaz, audelà de ces zones. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les parties faisant saillie sur ces parois présentent un certain nombre d'ailettes inclinées dans le sens opposé à celui de la saillie en regard, de manière à favoriser la déviation latérale du flux des produits gazeux de la combustion et à augmenter la longueur de leur parcours à partir du brûleur jusqu'au collecteur ou au canal d'évacuation à l'extérieur. On trouvera ci-après une description détaillée d'un exemple préféré mais non limitatif de réalisation de la chaudière suivant l'invention, cet exemple étant repré sentie sur les dessins annexés sur lesquels la fig. 1 est une coupe de la chaudière suivant le plan vertical transversal i-I de la fig. 3, l'une des parois d'un élément étant représentée en vue de face; La fig. 2 montre la meme chaudière en coupe suie vant le plan vertical transversal Il-Il de la fig. 3 passant à l'intérieur de l'un des éléments. La fig. 3 est une coupe verticale longitudinale de la chaudière, suivant le plan 111-111 de la fig. 1, plan qui est légèrement déplacé par rapport au plan de symétrie central S de la chaudière proprement dite, ce qui met en évidence les effets résultant de l'inclinaison des saillies en sens opposés; cette figure 3 représente seulement quatre éléments, mais il est évident qu'en pratique la chaudière comporte un nombre beaucoup plus grand d'éléments, généralement au moins une dizaine d'éléments; La fig. 4 représente, à plus grande échelle en coupe verticale, le détail de l'une des saillies des parois la térales d'un élément quelconque;; La fig. 5 est un schéma de fonctionnement de la da dière représentée en fig. 1 et indique approximativement la direction des courants gazeux remontant au contact d'une des parois des canaux dirigés vers le haut. Comme représenté aux figs 1 à 4, une chaudière du type indiqué est formée, suivant une disposition bien connue, par un certain nombre d'éléments juxtaposés A de construction normalisée intercalés entre deux éléments extrêmes B de forme différente, comme on peut le voir en particulier sur la fig. 3 Ces éléments extrêmes B présentent des parois extérieures planes 10. L'un des éléments extrêmes comporte en outre, sur sa face extérieure, un passage d'entrée l et un passage de sortie t2 pour l'eau, ces passages communiquant avec l'intérieur de tous les éléments, dont les parois présentent à leur tour des ouvertures correspondantes 14 et 13 disposées coaxialement lorsque la chaudière est assemblée (fig. 3).L'eau provenant du canal d'entrée 11, 14 ainsi formé remonte à l'intérieur des parties centrale t supérieure des différents éléments en passant par les canaux latéraux 15 (fig. 2) disposés depart et d'autre de la chambre 16 destinée à loger la source de chaleur, par exemple un brûleur à gaz 17 (fig. 15. Au-dessus de cette chambre 16, l'eau envahit les différents éléments A sur toute leur étendue.Cette construction telle qu'elle vient d'être décrite, correspond à la technique connue dans le domaine des chaudières e éléments åuxtaposés associés à des canaux,des passages étroits permettant aux.prpduits de la combustion effectuee dans la chambre 16 de remonter vers le haut de la chaudière. Sur-les parois opposées des éléments A et sur une des parois des éléments extrêmes B sont formées, conformément à l'invention, des saillies 18 alternant avec des parties en retrait 19. Ces saillies et parties en retrait sont inclinées par rapport à l'horizontale (figs. 1 et 2), et s'étendent sur toute la largeur de l'élément. Beur inclinaison transversale est cependant dirigée en sens opposés sur les daux faces de chaque élément. Par conséquent, les parois des canaux formés entre les éléments voisins et servant au passage des -gaz accusent des saillies et creux inclinés en sens opposés1 c' est-à-dire. qu'ils sont croisés, comme représenté schématiquement en fig. 1. Les saillies 18 comportent de plus, des ailettes de courte longueur 20, inclinées dans le sens opposé à celui des saillies qui les portent. La section droite de ces saillies que l'on voit au mieux sur la fig. 4, est un trapèze asymétrique dontle côté le plus incliné 21 est dirigé vers le bas, tandis que son côté 22 formant le dessus de la saillie présente une inclinaison réduite par rapport ä l'horizontale. Comme représenté schématiquement en fig. 5, où le trajet des produits gazeux de la combustion est indiqué par de petites flèches, ces produits sont obligés de suivre un parcours ondulé et très long. En outre, les saillies 18 des éléments en regard ne sé croisent que dans le plan de symétrie S-S de la chaudière, ainsi qu'au voisinage des faces longitudinalg de cette dernière. Par conséquent, il n'existe pas de goulots ou étranglements importants dans les canaux prévus pour le flux gazeux. Ce flux est cependant dévié en sens opposés dans sa traversée d'ur canal donné, de manière à venir alternativement au contact de l'une et de l'autre des parois opposées.Cela entrain une forte tur bAince et le flux gazeux est non seulement dévié alternativement en sens transversal, c'est-R-dire dans le plan des figes. 1,-2 et 5, mais il est, de plus, repoussé alternativement vers l'une ou l'autre des parois lontitudinaless autrement dit, le flux suit un trajet ondulé également dans le plan longitudinal de la chaudière, c'est-àodire, dans le plan de la fig. 3. te flux gazeux est contraint de venir au contact des parois métalliques des éléments le long de son trajet, en cédant la majeure partie de- sa chaleur à l'eau envahissant l'intérieur des éléments. Les ailettes 20 augmentent la surface d'absorption de la chaleur et contribuent à assurer les déviations répétées du -flux. L'état de turbulence et les déviations ainsi que l'absence de goulots exagérés, permettent au flux de conserver une vitesse élevée, ce qui empeche les dépôts de suie, grâce à quoi la chaudière peut--être maintenue en activité pendant des périodes de temps très longues, par exemple pendant toute la durée de l'hiver, sans que l'on ait à effectuer de nettoyage. R E I E NwI C A T I O N S 1. Chaudière pour le chauffage de l'eau, du type comportant des éléments creux, aplatis, juxt?poses,pinci- palement en fonte, et délimitant entre eux des canaux dirigés vers le- haut, et servant à la-remontée des fumees et des produits gazeux-de la combustion produite par un brûleur ou dispositif analogue-, cette chaudière étant caractérisée par le fait que -les -parois latérales-de ces éléments formant en même temps-les parois opposées de ces canaux, présentent des saillies et des parties en retrait alternées en sens opposés sur les deux parois, de manière à obliger les produits gazeux de la combustion à suivre des trajets ondulés tant longitudinalement que transversalement, au cours de leur mouvement de remontée vers l'évacuation. 2. Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les saillies présentées par les parois portent des ailettes inclinées dans le sens opposé à celui de la saillie correspsdanteO 3. Chaudière suivant la revendication l,oaractérisée par le fait que les saillies des parois présentent en section droite, dans un plan perpendiculaire à la paroi ellemême, la forme d'un trapèze asymétrique. 4. Chaudière suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que les saillies présentent une inclinaison réduite dans leur partie dirigée vers le bas, et une inclinaison plus forte dans leur partie dirigée vers le haut, 5. Chaudière suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les saillies inclinées, appartenant aux parois opposées des éléments voisins entre lesquels sont formés les canaux pour les produits gazeux de la combustion, se croisent à peu près dans le plan vertical longitudinal médian de la chaudière. 6. Chaudière suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que les saillies des parois en regard se croisent également au voisinage des parois longitudinales de la chaudière. 7. Chaudière suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les parois latérales des éléments, formant entre eux les canaux pour les produits gazeux de la combustion, ont une forme telle que le courant ascendant des -produits: gazeux de la combustion soit dévié alternativement vers l'une et l'autre des deux parois délimitant le canal. 8. Chaudière suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parois des éléments voisins entre lesquels sont formés les canaux pour les produits gazeux de la combustion, sont établis de telle sorte que le courant ascendant des produits gazeux soit soumis à un état de turbulence le long de son parcours ascensionnel dans ces canaux.