Brevet FR2219390A1 — publié le 19740920

Cette invention a pour objet une chaudière de chauffage fonc tiornant à l'aide d'un combustible fluide ou gazeux et servait à chauffer des fluides liquides ou gazeux, avec un tube porte-brûleur et deux enveloppes de refroidissement cylindriques entourant selon des intervalles différents et dais lesquels les gaz de combustion sont déviés agrès avoir parcouru le tube porte-brûleur, pénètrent dans le canal annulaire entre les deux enveloppes de refroidissement et le quittent après avoir abandonné leur chaleur à travers la cheminée d'évacuation des gaz, Dans un appareil de chauffage connu, d 'un type comparable et décrit dans la demande de brevet allemand soumise à l'inspection publique avant examen N 1.78.979, le tube porte-brûleur et le canal annulaire de passage des gaz résiduaires sont disposés de telle sorte l'un par rapport à l'autre que ce canal annulaire présente avantageusement une longueur égale à deux fois et demie le diamètre du tube porte-brtleur, mesuré dans la zone de pulvérisation.Le canal d'évacuation des gaz recouvre partiellement ou to tapement la partie du brtleur dans laquelle se produit la flamme. I1 en résulte que les gaz de fumée, après entre échappés du tube porte-brûleur, sont conduit dans le canal annulaire entre ce tube et l'enveloppe de refroidissement et s'échappent alors hors de la chaudière. L'inconvénient de cet appareil de chauffage connu, c'est que le rendement thermique spécifique de la chaudière ne peut, à vo- lume égal, etre augmenté au delà d'une valeur déterminée ainsi que cela serait désirable dans de nombreux cas. Le but de l'invention est d'obvier aux inconvénients susindiqués et de permettre la réalisation d'une chaudière de chauffage du type indiqué, caractérisée par une construction aussi simple que possible et par un rendement thermique élevé, Suivant l'invention, ce résultat est obtenu du fait qu'un intervalle annulaire de gaz pratiquement au repos est ménagé autour du tube porte-brûleur et dans lequel la chaleur par rayonnement et conduction est transmise du tube orte-brûleur à la surface interne de l'enveloppe de refroidissement interne par l'inter médiaire du gaz. Grace t la présence de gaz pratiquement au repos dans l'intervalle annulaire ménagé autour du tube porte-brûleur, on la la pos sibilité de loger une deuxième ezlveloppe de refroidissement à ltintérieur de la chaudière de chauffage, de sorte que le diamètre de cette chaudière de chauffage n'atteint que deux fois la valeur de la largeur de l'interstice résultant de la présence de cette enveloppe de refroidîssemet. Par rapport à cette augmentation minime du diamètre de la chaudière, on obtient une augmentation très notable de la surface de transmission de la chaleur.Par comparaison avec l'appareil de chauffage connu suivant le brevet allemand NO 1.778.979 déjà cité, on augmente notablement le rendement thermique de l'apareil. le gain représente par conséquent environ un tiers de la surface totale de transmission de la chaleur. Cette surface accrue est nécessaire pour que les gaz de fumée, dans la mesure où ils sont refroidis, permettent de réaliser une augmentation importante du rendemei,t thermique de la chaudière. Dans le mode de réalisation selon l'appareil de chauffage connu, on ne peut donc obtenir qu'unie augmentation du rendement thermique plus faible, car pour le même volume, la surface de transmission de la chaleur ne peut être augmentée dans une mesure comparable. Un avantage important de l'intervalle de passage des gaz réside èn particulier dans le fait que la chaleur transmise grâce à la conduction thermique entre le tube porte-brAleur et l'enveloppe de refroidissement interne est du même ordre de grandeur que dans le carneau d'évacuation des gaz de fumée. Mais il faut tenir compte du fait que, dans ce carneau, la chaleur est transmise par convexion forcée et ceci avec des vitesses de passage considérables des gaz. Les pertes de charge qui en résultent doivent être compensées par uné augmentation d'énergie électrique, tandis que la conduction thermique n'entrains aucune perte d'énergie correspondante. Un exemple de réalisation de l'objet de l'invention est décritci-après en regard du dessin schématique annexé dans lequel: La fig. 1 est une vue d'un mode de réalisation de la chaudière de chauffage conforme à l'invention. la fig. 2 est une vue en coupe par la ligne A-A en fig.1. Dans la suite de ce texte, on expliquera le mode de fonctionnement de la chaudière de chauffage suivant la représentation de principe qui est illustrée par la fig. 1 à l'aide de critères déterminés tels que le débit d'écoulement des gaz, le débit d1écoulement de l'agent de refroidissement ainsi que le régime d'écoulement de la chaleur. REGIME D'ECOULEMENT DES GAZ la bride 1 de la chaudière assure, par rapport à l'air extérieur, un raccordement étanche pour un brûleur de gaz ou d'huile monté sur la chaudière. La flamme d'un brûleur (non représenté) est allumée dans la section la plus étroite du tube porte-brûleur 2 à symétrie rotative et brûle dans ce tube 2. A l'extrémité de ce dernier, les gaz de fumée chauds sont déviés de 1800, stëcou- lent à travers le carneau 3 d'évacuation des gaz de fumée pour passer dans un espace collecteur 4 et, de là pour s'écouler par une cheminée d'évacuation 5 qui débouche dans l'atmosphère. REGIME D'ECOULEMENT DE L'AGENT OU I Cet agent ou milieu refroidissant arrive par le conduit dtad- mission 6 aussi bien dans la chemise de refroidissement externe 7 que par le canal de jonction 8, dans la chemise de refroidissement interne 9. Ces deux chemises ou enveloppes de refroidissement sont donc parcourues simultanément de bas en haut par les gaz. Dans la tubuLure d'évacuation 10, les courants partiels provenant des chemises de refroidissement externe et interne respectives se réunissent et pénètrent ensuite dans un système tubulaire prévu à cet effet. RENIE D'ECOUIBMENT DE LA CHAT,UR la chaleur est transmise depuis la flamme au tube du brûleur 2 partiellement par rayonnement de la chaleur et partiellement par convexion forcée des gaz chauds. Ce tùbe 2 est entouré concentriquement avec un faible intervalle par l'enveloppe de refroidissement interne 9. l1intervalle annulaire concentrique 12 entre le tube porte-brAleur et la chemise de refroidissement interne se reraplit de gaz de fumée qui ne se déplace pas ou seulement de façon intime par convexion libre, puisque les anneaux d'espacement 12 placés entre le tube porte-brtleur et l'enveloppe de refroidissement interne 9 assurent l'étanchéité et s'opposent au passage des gaz de fumée0 Grâce aux gaz de fumée quasiment au repos qui se trouvent dans l'espace annulaire 11, la chaleur est transmise par conduction du tube porte-brûleur 2 à la surface, orientée vers ce tube, de l'enveloppe de refroidissement interne 9 et, en outre, passe par simple rayonnement thermique entre ces deux mêmes surfaces. Les gaz de fumée qui s'échappent du tube porte-brAleur 2 atteignent le carneau concentrique 3 d'écoulement des gaz de fumée et le parcourent. Il en résulte que la chaleur est transmise par convexion forcée aux surfaces en contact avec les gaz de fumée qui stécoulent des enveloppes de refroidissement interne et externe. D'autres avantages de la chaudière, objet de l'invention, par rapport aux conatructions connues com-Pzrables, résident dans ce fait que 11 air de combustion qui y pénètre est préchauffé par les gaz de fumée refroidis mais qui sont encore assez chauds. En outre, on peut, moyennant un choix approprié de la largeur de lXintervalle annulaire, obtenir des températures intéressant le tube porte-brAleur qui, d'une part, empêcheJi' encrassement. par dé pbt de suie du tube porte-brtleur et, d'autre part, permettent le choix de catégories d'acier intéressantes au point de vue de leur prix de revient et résistant bien à la chaleur. les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écar- ter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Chaudière fonctionnant à laide d'an combustible liquide ou gazeux en vue de chauffer des liquides ou des gaz, comportant un tube porte-brûleur et deux cheiiises de refroidissement cylin- driques l'entourant avec un intervalle variable, dans laquelle les gaz ue combustion, azures avoir parcouru le tube porte-brûleur, sont déviés, pénètrent dans le canal annulaire entre les detx enveloppes de refroidissement et en sortent ensuite aprts avoir cédé leur chaleur pour Qtre évacués par une cheminée d'évacuation des gaz, caractérisée en ce qu'un interstice annulaire (11) est prévu pour les gaz quasiment au repos autour du tube porte-brA- leur (2) dans lequel la chaleur est transmise par le gaz, par rayonnement et conduction depuis ce tube (2) à la surface interne de l'enveloppe de refroidissement interne (9). 2.- Chaudière de chauffage suivant la revendication t, caractérisée en ce que, pour le maintien de ltespacement de l'étanchéi- té par rapport aux gaz de fumée, drs anneaux1d'espacement ou d'entretoisement (12) sont prévus dans l'intervalle annulaire (11). 3.- Chaudière de chauffage suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, moyennant un choix approprié de la largeur de l'intervalle annulaire (11), la température des surfaces du tube porte-brûleur (2) peut être modifiée selon les besoins.