Brevet FR2154347A1 — publié le 19730511

L'invention se rapporte à une nouvelle chaudière de production de fluide de chauffage telle que 1' eau, la vapeur, l'eau surchauffée, dont l'échange thermique résulte de l'application en ginérateur thermique d'un nouvel échangeur thermique appelé échangeur hélicocylindroSde qui a fait l'objet du brevet n 1.330.305 et de la dnnde 69/41758, au nom du titulaire de la présente demande de brevet relative à une construction similaire appliquée aux chaudières. Dans cette chaudière, le fluide traité étant par exemple l'eau de chauffage à réchauffer par cet échange alors que le fluide traitant est constitué par les Produits de la combustion par exemple au moyen d'un brdleur situé dans 118x5 du cylindre interne. Les gaz chauds circulant tout d'abord jusqu'au fond de ce cylindre interne, sont ensuite dirigés vers les passagee annulaires situés entre les lames de fluide traité avant d'btre évacués. Un premier but de la chaudière selon invention, est d'obtenir un transfert thermique beaucoup plus important avec une chaudière légère et à encombrements réduits dont la tenue mécanique sera excellente. On a modifié en cela par rapport au brevet et demande de brevet déjà cités la cireulation des fluides traitants et traités. Un des buts de la présente invention est de réaliser une chaudière de produotion de fluide de chauffage qui soit très peu encombrante, peu onéreuse, avec do faible pertes de charge. Un autre but de la présente invention est de réaliser avec la présente chaudière à laquelle on ajoute un échangeur thermique hélicocylindroTde objet des brevets déJà mentionnés, une centrale thermique permettant par exemple une production d'eau chaude sanitaire en quantité illimitée et à température constante sans qu'elle perde ses propriétés naturelles. Â cet effet, elle a pour objet une chaudière caractérisée en ce qu'elle comprend un fond, un couvercle, un brûleur aménagé sur le couvercle, une première paroi, fixée au couvercle délimitant la chambre de combustion, une deuxième paroi, périphérique à la première, fixée au couvercle, les deux premières parois délimitant une première enceinte pour le fluide traité, une troisième paroi, fixée au fond, délimitant avec la deuxième paroi une deuxième enceinte en communication avec la zone opposée au brflleur de la chambre de combustion, une quatrième paroi, fixée au fond, délimitant avec la troisième une troisième enceinte pour le fluide traité, et une botte de fumée, disposée à proximité du couvercle, communiquant avec la deuxième enceinte par un espace laissé libre entre la troisième enceinte et le couvercle. L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante illustrée par le dessin annexé schématisant une coupe transversale de la chaudière. La chaudière selon invention, comprend un fond désigné par 1 et un couvercle 2. Dans le couvercle, est ménagé un orifice 3 permettant dtintroduire la tête d'un brbleur 4. Le fond et le couvercle, sont munis sur leurs faces internes d'un matelas réfractaire 5 retenu piriphériquement par un cercle 6. Entre le fond et le couvercle, sont maintenues de l'intérieur vers l'extérieur de la chaudière une succession de parois délimitant des enceintes pour les fluides traités et traitants. La première paroi interne 7, par exemple cylindrique, délimite la chambre à combustion 8. Une deuxième paroi 9, montée périphériquement A la paroi 7, déliez mite avec cette dernière une première enceinte 10 pour le fluide traité. Cette première enceinte est fermée à ses extrémités par des cloisons circulaires 11. Les deux cloisons 7 et 9, sont de dimensions identiques et le couvercle 2 est monté sur la chaudière par des boulons 29, de telle manière que la chambre de combustion 8 ne soit pas en communication avec les enceintes externes par la partie supérieure de l'enceinte 10. Par contre, on a choisit les dimensions des parois 7 et 9 pour ménager un espace libre 12, en communication avec la chambre de combustion, à proximité du ibnd. Une troisième paroi 13, rendue solidaire de la paroi 9 par l'intermédiaire des entretoises inférieure 14 et supérieure 15 délimite une deuxième enceinte 16 pourle fluide traitant, Cette enceinte est en communication avec la chambre des combustions 8 par l'espace 12, ctest-à-dire dans la zone de la chambre de combustion opposée au brûleur 4. Une quatrième paroi 17, constituant la paroi externe de la chaudière, délimite avec la paroi 13 une troisième enceinte annulaire 18 pour le fluide traité. Les deux parois 13 et 17, de dimensions égales sont disposées de façon étanche par rapport au fond 1 et raccordées à leur extrémité par des cloisons circulaires 19 et 20. Elles sont montées de telle manière, qu'il subsiste entre la partie su périeure de l'enceinte 18 et le couvercle 2 un espace 21. Les deux enceintes 10 et 18 sont mises en communication à leurs parties inférieure et supérieure respectivement par les tubulures 22 et 23. L'entrée de l'eau de chauffage dans L'enceinte 18 est assurée par le conduit 24 tandis que sa sortie à la partie supérieure de la chaudière s'effectue par le conduit 25. Dans les trois enceintes annulaires 10, 16 et 18 sont disposées des rampes hélicordales, respectivement 26, 27 et 28 destinées à allonger le parcours de Liteau de chauffage et des gaz chauds à les répartir uniformément dans 1' ensemble des enceintes respectives, éviter une chute de vitesse de fluide à l'intérieur de la chaudière ce qui assure une amélioration sensible du transfert thermique. Ces rampes jouent également un rtle important dans la répartition des températures ce qui annule pratiquement les tensions internes dans le métal. Ce parcours harmonieux du fluide traité permet également d'éviter les points chauds les zones avortes, et de réduire notablement les pertes de charges accidentelles. Le pas des hélicoïdes peut être différent suivant le type de chaudière et son application. La rampe hélicoldale 27 présente le grand avantage d'être démontable. Pour cela, il suffit de desserrer les boulons 29 du couvercle ainsi que les écroui 30 du fond coopérant avec les tiges filetées 31 qui constituent également les pieds de la chaudière. On peut alors dans ces conditions visiter les circuits de fumée et les nettoyer sans aucun démontage des tuyauteries du fluide traité qui représente une grande facilité d'entretien et une économie importante.La rampe hélicoïdale 27 est maintenue en place à la partie inférieure par le prolongement en forme de crochet se fixant sur nne entretoise 32 et à la partie supérieure par un neye quelconque connu à l'entretoise 15. L'hélicoïde 27 sert également d'écran régulateur qui, portés à haute ten- pérature à son extrdEité inférieure, permet d'obtenir la combustion complète des gouttelettes de coabustible qui auraient pu ne pas Outre entièrement brûlées dans la chambre 8. Le fluide traitant passe de la chambre de combustion à la deuxième enceinte 16 par le passage 12. Les gaz brtlés, remontent ensuite en hélicoïdes dans l'enceinte 16, traversent à la partie supérieure le passage annulaire 21 et se regroupent dans la botte à fumée 33 avant entre évacués par la buse 34. La botte à fU6e 33 est disposée à la partie supérieure de la chaudière sur une hauteur beaucoup plus importante que celle de l'espace 21. Cette botte, est traversé par la tubulure 25 d'évacuation du fluide traité. La botte 33, est délimitée par un cylindre 35 placé de manière concentrique à la paroi 17 à laquelle il est fixé à sa partie inférieure par une cloison circulaire étanche 36. Le cylindre 35 est libre à sa partie supérieure, ce qui délimite entre sa face interne et la face externe de la paroi 17 un espace annulaire 37 qui collecte les fumées pour les diriger vers la buse de sortie 34 qui les évacue vers la cheminée. L'eau de chauffage entre dans la chaudière par la tubulure 24, remonte en héliooTde dans enceinte annulaire 18 ainsi que dans l'enceinte annulaire 10 par l'intermédiaire de la tubulure 22, Â la partie supérieure, l'eau réchauffée est évacuée vers les canalisations de chauffage extérieur par les tubulures 23 et 23. Ce principe de construction permet ainsi 1) Un transfert thermique beaucoup plus important 2) Un rendement thermique de 94 % à la règle de Bacchara 3) Un encombrement bien plus réduit que les autres chaudières de même puissance 4) Une économie substancielle de combustible 5) Une réduction importante de la pollution atmosphérique 6) Elimination des zones mortes ou de ralentissement sièges de dépits et de corrosions secondaires qui conduisent à une usure rapide 7) Une tenue mécanique excellente par la réduction importante des tensions dans le métal en raison de la répartition uniforme des températures par rapport à l'axe de symétrie central de la chaudière ce qui permet une durée de vie plus importante. 8) L'appareil est beaucoup moins lourd tout en ayant des épaisseurs de métal plus fortes. 9) Dans le cas de production d'eau chaude sanitaire en plus du chauffage des locaux, si l'on monte sur la sortie d'eau chaude un échangeur hélicocylindroSde objet du brevet nO 69/41758 enregistré le 3 décembre 1969 et un système de tnyau- teries de liaison et la régulation nécessaire, on obtient, grace au fonctionnement jumelé de ces deux appareils de conception identique un véritable système circulatoire permettant B l'utilisation des résultats jusqu'alors non atteints. Il est bien évident que l'invention ntest pas limitée à l'ensemble cidessus représente à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sang pour cela sortir du cadre de l'invention telle qu'elle est revendiquée. REVEiDICATIONS 1) Chaudière destinée à la production de fluide de chauffage, caractérisée en ce quelle comprend un fond, un couvercle, un brdleur aménagé sur le couvercle, une première paroi, fixée au couvercle délimitant la chambre de combustion une deuxième paroi, périphérique à la première, fixée au couvercle, les deux premières parois délimitant une première enceinte pour le fluide traité, une troisième paroi, fixée au fond, délimitant avec la deuxième paroi une deuxième enceinte en communication avec la zone opposée au breur de la chambre de combustion, une quatrième paroi, fixée au fond, délimitant avec la troisième une troisième enceinte pour L fluide traité, et une botte de fumée, disposée à proximité du couvercle, co-uniquant avec la deuxième enceinte par un espace laissé libre entre la troisième enceinte et le couvercle. 2) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que entre les parois sont disposées des rampes de forme hélicoIdales destinées à allonger le parcoure des fluides traités et traitants. 3) Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce que les rampes hélicoSdales sont d'un pas différent et adaptées à la construction, la nature des fluides et leur débit. 4) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fond et le couvercle sont revêtus sur leur face interne de réfractaire et fixés contre les extrémités de l'ensemble par des tiges filetées soudées sur le dit ensemble, passant an travers d'orifices ménagés dans le fond et le couvercle et recevant des écrous de serrage. 5) Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce que la répartition des parcours des fumées et des fluides établissant des températures unifor mément réparties par rapport à l'aie de symétrie de la chaudière permet use forte rédaotior des tensions internes et une durée de vie plus importante. 6) Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce que si on lui raccorde un échangeur hélicocylindrotie de conception identique destiné à la production d'eau chaude sanitaire par exemple ou autre transformation thermique entre fluides, on obtient une véritable centrale de circulation dont la conception homogène et similaire des appareils permet l'obtention de résultats jusqu'alors non atteints.