Brevet FR2240424A1 — publié le 19750307

La présente invention se rapporte à une chaudière à eau chaude ou à vapeur.Elle concerne plus précisément les chaudières du type de celles comportant une chambre de combustion cylindrique d'axe vertical. Le rendement des chaudières de ce type est conditionné par l'agencement des surfaces de chauffe où s'effectuent les échanges de chaleur entre-les gaz de combustion et l'eau chaude. Dans la plupart des chaudières actuelles du type précité, la trajectoire des gaz avant leur échappement est uniquement ascendante. Le parcours-suivi par ces gaz de combustion est insuffisant pour assurer un rendement correct. De plus, les gaz au cours-de leur montée sont, en général, canalisés par des tubes ou des chicanes, ce qui conduit à des réalisations complexes. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant une chaudière à rendement élevé et de construction simple. Selon l'invention, d'une part la chambre de combustion est surmonte d'un prolongement cylindrique d'axe vertical, de plus petit diamètre, constituant un premier tronçon du parcours des gaz de combustion7 et d'autre part le prolongement cylindrique est entouré l'une chambre annulaire communiquant avec luipar-au moins une tubulure radiale supérieure et avec la cheminée d'échap pement-des gaz par au moins une tubulure radiale inférieure,cette chambre annulaire, qui constitue un second tronçon du parcours des gaz de combustion etant disposée de manière à ménager,d'une part entre elle et le prolongement cylindrique de la chambre de combustion, et d'autre part entre elle et le corps de la chaudière cylindrique, deux espaces annulaires remplis d'eau et/ou de vapeur. Les gaz de combustion suivent ainsi un parcours plus long que dans les chaudières classiques1 puisque leur trajectoire est d'abord ascendante dans le premier tronçon, puis descendante dans le second tronçon. Tout au long de ce parcours, ils circulent entre des parois constituant toutes des surfaces de chauffe, d'où -une nette- amélioration du rendement thermique.La construction de la chaudière reste simple,çar il est possible de la réaliser à partir dtun certain nombre de parois cylindriques constituées par des viroles disposées coaxialement. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique an nexé représentant, à titre d'exemples non Limitatifs, plu sieurs formes d'exécution de la chaudière selon l'invention; Fig.l est une coupe par un plan vertical d'une chaudière à production de vapeur; Fig.2 est une coupe par un plan vertical d'une chaudière à production d'eau chaude ou surchauffée; Fig.3 est une coupe par un plan vertical d'une variante d'exé cution du brûleur. Cette chaudière comporte, de façon connue, une chambre de combustion 1 située à la base d'un corps de chaudière 2. La chambre de combustion 1 et le corps 2 sont cylindriques dt ont le môme axe vertical. Dans une première forme d'exécution un brûleur 3 est disposé transversalement sur le côté de la chambre de combustion 1. Le corps de chaudière 2 comporte une paroi interne 4 et une enveloppe isolante . A sa base sont prévus un conduit 6 pour l'arrivée de l'eau, et un conduit de vidange 7. A sa partie supérieure est prévue une bride de visite 8 pleine fermée elle-même par une bride t munle d'un tube 10 pour le départ de vapeur 12, et des orifices de sécurité 13 et 14. Au-dessus de la chambre de combustion 1, et à l'intérieur du corps 2, sont prévues diverses parois constituant des surfa ces de chauffe et délimitant d'une part un circuit apte à être parcouru par les gaz de combustion,avant leur écappement en vers une cheminée, et d'autre part un espace rempli d'eau etXou de vapeur. Conformément à l'invention, les surfaces de chauffe sont constituées par trois parois cylindriques 16, 77, 18. Ces parois sont disposées coaxialement à la paroi 4,au-dessus de la chambre de combustion 1, et elles délimitent avec cette paroi 4 une chambre interne cylindrique 19 et trois espaces ou chambres annulaires 20,22, 23. La chambre interne cylindrique 19, délimitée par la paroi 16, forme un prolongement vers le haut de la chambre de combue tion 1 de plus petit diamètre et constitue un premier tronçon du parcours des gaz de combustion. La chambre annulaire médiane 22, délimitée par les parois 12 et 18, constitue un second tronçon du parcours des gaz de combustion. Une ou plusieurs tubulures radiales 24 mettent en communication les parties supérieures du prolongement cylindri que 19 et de la chambre annulaire 22, tandis qu une ou plusieurs tubulures radiales inférieures 25 mettent en communication la partie inférieure de la chambre annulaire 22 avec le conduit 15 menant à licheninée. L'espace annulaire intérieur 20, délimité par les parois 16 et 17, et ltespace annulaire extérieur 23, délimité par les parois 18 et 4, sont remplis d'eau et/ou de vapeur. ils sont mis en communication à leur partie inférieure et supérieure Les hauteurs du prolongement cylindrique l9 et de la chambre annulaire médiane 22 sont établies de telle manière que leurs parois soient entièrement noyées dans l'eau. Bes gaz suivent une trajectoire ascendante à l'intérieur du prolongement cylindrique l9, empruntent la tubulure radiale 24, puis suivent une trajectoire descendante à l'intérieur de la chambre annulaire 22, avant de s'échapper par la tubulure radia le 25. Tout au long de ce parcours, ils échangent de la chaleur avec l'eau, à travers les trois parois cylindriques 16, 17,18. Sur le circuit d'eau il est prévu six tubulures 26 qui, traversant la paroi supérieure 27 fermant à leur partie supérieure les chambres 19, 20,22, mettent en communication la chambre annulaire 20 avec la partie superieure de la chaudière. La circuit de l'eau dans la chaudière est très intense en raison de l'effet de termosiphon. L'eau arrivant par la tubulure 6 est chauffée rapidement au contact de la paroi 16 la plus chaude, monte au contact de cette paroi dans la chambre annulaire 20 et passe par l'intermédiaire des tubulures 26 dans la partie haute 28 de la chaudière où elle vaporîse,dans le cas d'une chaudière à production de vapeur telle que celle représentée à la figure 1 L'veau n' ayant pas vaporisé descend le long de la paroi extérieure 4 avant d'entre réchauffée et de remonter à la partie haute de la chaudière. Cette circulation perpétuelle -d'eau est très intéressante, car elle évite le déport important de boues qui entartrent les chaudieres dans lesquelles l'eau ne circule pas. Il convient de remarquer que les tubulures 26,servant à la circulation-de I'eau, empeAchent également toute formation de poche d'air lors du remplissage. Un autre avantage de cette chaudière réside dans la répartition desvolumesd'eau autour des surfaces de chauffe des différentes parois. Ces volumes d'eau ainsi répartispermettent d'avoir une importante réserve de vapeur Une telle chaudière remplace donc avantageusement une chaudière instantanée à serpentin n'ayant pas beaucoup de réserve de vapeur en cas de demande importante, et dont le serpentin s'abîme rapidement. Dans le cas d'une chaudière à production de vapeur, deux regards, l'un 29 au-dessus du niveau d'eau et l'autre 30 audessous de ce même niveau, permettent le contre visuel du niveau d'eau dans la chaudière. Les chaudières représentées aux figures 1 et ? ne sont pas fermées à leur base. Cela est dû au fait qu'elles peuvent repo- ser sur deux socles différents - l'un 32, en ciment réfractaire est fermé, dans le cas du montage d'un brûleur 3 à pulvérisation mécanique de fuel, ou à gaz, monté latéralement au corps de la chaudière, sur la bride 33, - l'autre 34 représenté à la figure 3, est ouvert dans le cas d'une rampe à gaz 35 placée à la partie inférieure du foyer. Les circuits d'eau et de gaz venant d'être décrits, réalisés de façon simple et économique par différentes parois cylindriques, présentent des surfaces d'échange très importantes qui rendent cette chaudière très avantageuse au point de vue du rendement thermique. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette chaudière qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application. - -REVENDICATIONS 1.- Chaudière à eau chaude ou à vapeur, du type de celles comportant une chambre de combustion cylindrique d'axe vertical, située à la base d'un corps de chaudière cylindrique,caractérisée d'une part en ce que lachambre de combustion est surmontée d'un prolongement cylindrique dcaxe vertical, de plus petit diamètre, constituant un premier tronçon du parcours des gaz de combustion, et d'autre part en ce que le prolongement cylindrique est entouré d'une chambre annulaire communiquant avec lui par au moins une tubulure radiale supérieure et avec la cheminée d'échappement de;; gaz par au moins une tubulure radiale inférieure,cette chambre annulaire qui constitue un second tronçon du parcours des gaz de combustion étant disposée de manière à ménager,d'une part entre elle et le prolongement cylindrique de la chambre de combustion, et d'autre part entre elle et-le corps de chaudière cylin dorique, deux espaces annulaires remplis d'eau et/ou de vapeur. 2.- Chaudière selon la revendication 1,caractérisée en ce que les hauteurs du prolongement cylindrique et de la chambre annulaire constituant les deuxtronçons du parcours des gaz sont établies de telle manière que leurs parois soient entièrement noyées dans l'eau. 3.- Chaudière selon ltune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la chambre annulaire de circulation d'eau comprise entre le prolongement cylindrique de la chambre de combustion et la chambre annulaire avec laquelle il communique,est munie, à sa partie supérieure, de tubulures la mettant en communication avec la partie haute de la chaudière. 4.- Chaudière selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que sa paroi supérieure comporte une bride de visite supportant le -tube de départ de la vapeur et/ou de l'eau chaude, les soupapes de sécurité. 5.- Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte deux orifices de fixation de bradeurs, l'un latéral pour brûleur à pulvérisation mécanique de fuel ou brûleur à gaz pulsé, et l'autre formé par l'ouverture de la base de la chaudière, pour brûleur atmosphérique.