Brevet FR2220049A1 — publié le 19740927

La présente invention concerne une chaudière à foyer intérieur, dotée d'au moins un tube de fumée, et elle vise plus particulièrement un dispositif apte à être logé à 11 intérieur du tube de fumée pour en régler le tirage. On connait des chaudières constituées par une enveloppe cylindrique à la base de laquelle est prévu un foyer intérieur en communication directe avec au moins un tube de fumée, généralement vertical, qui débouche dans une cheminée au sommet de ladite enveloppé; cette disposition d'organes est utilisée, par exemple, pour réaliser des chauffe-eau à accumulation. Lorsqu'il n'y a qu'un seul tube de fumée, il est central et il réalise, avec l'enveloppe, un réservoir d'eau annulaire. L'échange thermique effectuant le réchauffement de l'eau se produit principalement dans la région de la paroi de la chaudière qui est léchée par les flammes, et dans celle du tube de fumée. Pour le bon rendement du chauffe-eau, il est nécessaire que les fumées déchargées dans la cheminée n'aient plus une température élevée, c'est-à-dire qu'il est nécessaire que l'échange thermique entre les fumées et la paroi correspondant au tube soit élevé, de manière à utiliser dans les conditions optimales la puissance calorifique fouraie par la source de chaleur. L'importance de l'échange thermique en correspondance avec le tube de fumée dépend évidemment du développement de la paroi du tube même; or, les impératifs dimensionnels dlun chauffe-eau, par exemple à usage domestique, s'opposent à ce que les dimensions du tube soient de par elles-mêmes appropriées à l'échange requis. D'autre part, un ailetage de la paroi du tube de fumée comporte des complications structurelles et des difficultés de réalisation incompatibles avec la nature et le coût admissible d'une chaudière du type dont il s'agit; un ailetage requiert, entre autre, un entretien adéquat pour lui conserver à l'usage toute son efficacité. Le but de la présente invention est de réaliser une chaudière, à l'intérieur du tube de fumée de laquelle est monté d' une façon amovible un dispositif capable de ralentir l'écoulement des gaz de la combustion, lesquels peuvent ainsi céder la majeure partie de leur chaleur à l'eau contenue dans le réservoir qui entoure ledit tube. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif d'un genre tel qu'il soit capable d'imprimer à l'écoulement des fumées la turbulence nécessaire, de façon à obtenir un échange thermique élevé entre lesdites fumées et la paroi du réservoir de la chaudière, et de dégager ainsi une puissance calorifique très élevée. Une chaudière à tube de fumée selon l'invention est caractérisée par le fait qu'à l'intérieur dudit tube et tout au long de celui-ci est inséré d'une façon amovible un dispositif destiné à freiner l'écoulement des fumées, en leur impartissant un mouvement tourbillonnaire, ce dispositif étant constitué par une bande métallique dont les portions transversales successives sont pliées selon des plans axiaux différemment orientés, formant des portions essentiellement hélicoidales, successivement avec un angle d'inclinaison de l'hélice alternativement dans un sens et dans l'autre. De préférence, lesdites portions transversales sont planes et les portions de la bande comprises entre les portions planes successives constituent un raccord entre elles. Selon une réalisation, semblant devoir être préférée, de l'invention, lesdites portions planes sont alternativement coplanaires, et le dimensionnement de l'angle compris entre les plans qui contiennent lesdites portions planes, permet de faire varier de façon appropriée les caractéristiques de résistance à l'écoulement des fumées offertes par le dispositif. Dans les chaudières à tube de fumée vertical, la possibilité de maintenir le dispositif déflecteur librement pendant à 1' intérieur du tube de fumée se présente comme étant avantageuse. Le dispositif lui-même peut être formé par un seul élément, ou bien par des éléments articulés entre eux, pour mieux s'adapter au tube qui le reçoit et pour en simplifier le façonnage. Les caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation, donné à simple titre d'exemple nullement limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels Fiv.1 montre un déflecteur selon l'invention, logé à l'intérieur du tube de fumée d'un chauffe-eau vu en coupe diamétrale; Fig.2 et 3 sont des vues de détails du déflecteur représenté en fig.1, et Bit.4 montre le déflecteur des figures 2 et 3 développé en plan. Dans la fig.1 on a montré schématiquement un chauffe-eau dont sont partiellement visibles le fond 10 et le couvercle supérieur 11 auxquels est soudée tube de fumée 12 qui émerge de la partie supérieure du couvercle Il par une partie traversée par une broche 13; ce tube 12 est destiné à être relié, d'une facon connue, à la cheminée. Le fond 10 délimite la chambre de combustion 14 dans laquelle est logé un brûleur 15, représenté de type annulaire à seul titre d'exemple, mais qui peut être de tout autre type approprié. A la tige transversale 13 est accroché un déflecteur de fumée en deux pièces désignées de façon générale par les références 16 et 17; la pièce 16 est mieux illustrée dans les figures 2, 3 et 4. Sur le bord supérieur de l'élément 16 est fixé le crochet 24 destiné à la suspension du déflecteur à la tige transversale 13; l'élément 16 est formé par une bande de tôle montrée en développement dans la fig.4 où sont indiquées en traits mixtes les lignes de pliage qui conduisent à la forme définitive de cette pièce. Il est évident que le système d'accrochage, montré à titre d'exemple avec la tige 13, peut affecter des formes très variées.L'élément 16, une fois formé, présente des tron çons successivement pliés d'une façon alternée, ce qui fait qu' il est ainsi constitué par une suite de portions hélicoidales successivement "dextrorsum" et "sinistrorsum". Le bord inférieur de l'élément 16 comporte des trous 18 dans lesquels passent des anneaux 19 auxquels est accroché l'élément 17 du déflecteur des fumées; on constitue, de cette manière, une chalne comportant un nombre quelconque d'éléments articulés entre eux, qui peuvent -ainsi être logés avec une grande facilité à l'intérieur du tube 12. Il est à remarquer que l'élément 16 est formé par des portions planes, successivement 20 et 21, situées dans des plans verticaux décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle fixe; de la sorte, toutes les portions planes 20 sont coplanaires entre elles tout comme sont coplanaires entre ils les portions planes 21; l'angle compris entre le plan qui contient les portions planes 20 et le plan qui contient les portions planes 21 peut être convenablement modifié pour obtenir le tourbillonnement désiré des fumées, et par conséquent leur ralentissement. On peut, entre autre, décaler de la façon désirée ltorientation de chaque élément 16 et 17 dont est formé le dispositif régulateur du tirage. I1 est à remarquer que ce dispositif régulateur du tirage par freinage de l'écoulement des fumées tel qu'il est proposé par la présente invention est d'une réalisation extrêmement aisée; on peut l'extraire facilement du tube pour procéder au nettoyage du chauffe-eau, et il va de soi que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer de nombreuses variantes d'exécution évidentes pour les techniciens de cette branche d'industrie. En particulier, l'extension des portions planes 20 et 21 sera choisie de la façon la mieux appropriée; on peut aller jus qu a les réduire à de simples arêtes; d'une façon analogue, on peut varier le pas de l'hélice formé substantiellement par la bande métallique entre chaque portion 20 et la portion suivante 21. Il est toutefois important de noter qu'en dimensionnant d'une manière adéquate l'élément 16 et les éléments successifs 17 de conformation analogue, il est possible de ralentir le flux d'écoulement des fumées dans le tube 12 à une valeur optimale, tout en maintenant suffisamment élevée la vitesse des fumées par rapport à la paroi du tube 12, par l'effet de tourbillonnement imprimé auxdites fumées. Grâce à l'invention, on a, en particulier, obtenu de pouvoir augmenter sensiblement, en pourcentage, par rapport aux chauffe-eau déjà connus, la puissance calorifique rendue disponible par passage à travers la paroi du tube de fumée, c'est-àdire la puissance calorifique admissible du brûleur, avec des avantages évidents pour la rapidité de réchauffement de l'eau et pour le rendement de l'ensemble. REYEKDICATIONS 1.- Chaudière à tube de fumée, caractérisée par le fait qu'à l'intérieur dudit tube et tout au long de celui-ci est inséré un dispositif destiné à freiner l'écoulement des fumées en leur imprimant un mouvement tourbillonnaire, dispositif constitué par une bande métallique dont les portions transversales successives sont pliées selon des plans axiaux différemment orientés, formant des portions essentiellement hélicoldales, successivement avec un angle d'inclinaison de l'hélice alternativement dans un sens et dans l'autre. 2.- Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le tube de fumée est vertical, et que le dispositif déflecteur des fumées pend librement à l'intérieur du tube, et est accroché au sommet de celui-ci. 3.- Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif déflecteur est formé par des éléments reliés entre eux d'une manière articulée. 4.- Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les portions transversales sont planes et que les portions de la bande comprises entre lesdites portions planes successives constituent un raccord entre ces dernières. 5.- Chaudière selon la revendication 4, caractérisée par le fait que lesdites portions planes sont alternativement coplanaires.