Brevet FR2210462A1 — publié le 19740712

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un conduit de fumée-échangeur; le dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé; le produit obtenu et une application dudit produit. Le secteur technique de l'invention est celui des appareils de chauffe et d'échange de température. On sait qu'en ce qui concerne particulièrement les chaudières de chauffage central, il est commun d'utiliser les fumées de la combustion afin d'obtenir un rendement optimum du générateur. Cette conception est également élargie aux chaudières à production d'eau chaude à ballon incorporé. Le rechauffage de l'eau est obtenu soit au moyen d'un réseau de tubes dans lesquels circule l'eau, soit plus simplement par échange de tempé- rature par conduction des parois du foyer et du conduit des fumées, l'encein- te contenant l'eau à réchauffer étant coaxiale au foyer et au conduit précités. On connaît déjà des dispositifs échangeurs de température, lesquels sont disposés à la sortie des fumées des chaudières et permettant de réaliser le rechauffage économique d'un fluide quelconque, l'échange de température étant considérablement accru au moyens de picots disposés de telle manière qu'ils soient léchés par les fumées de tombustion. Le rendement de tels appareillages est affecté à cause de leur disposition relativement éloignée du foyer des générateurs. L'objectif à atteindre est un conduit de fumée-échangeur pour une application plus particulière aux chaudières de chauffage central et aux chaudières comportant un ballon d'eau chaude incorporé, et qui permette d'obtenir un rendement optimal tant en ce qui concerne ltéconomie de combus- tible, qu'une élévation rapide de la température de l'eau à chauffer. L'objectif est atteint grâce à un conduit de fumée-échangeur selon l'invention, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un tube préférentiellement cylindrique et en ce quilcomporte, à l'intérieur des picots orthogonaux à sa paroi et disposés sur des lignes hélicoldales parallèles entre elles, s'étendant de l'un à l'autre des orifices dudit tube. Ledit conduit comporte un moyen pour contraindre les fumées à lécher lesdits picots, lequel moyen est selon un mode de réalisation, un cylindre disposé à l'intérieur dudit conduit. Ledit cylindre est obturé du coté de l'entrée des fumées dans ledit conduit, et s'étend sur toute la longueur dece dernier. Le conduit selon l'invention trouve son application aux chaudières de chauffage central production dteau rha1lde,ebt disposé à la sortie du foyer de ces d#rniàres, sert u L'adjonction de picots à l'intérieur desdits conduits et la relative petite section de ces dernièrs a nécessité la création d'un procédé de fabrication desdits conduits de fumée-échangeur. Lesdits conduits sont obtenus à partir d'une tôle plane comportant des picots qui lui sont perpendiculaires. Ledit procédé consiste en ce qu'au moyen d'une presse, on effectue la suite des opérations ci-après a) On effectue d'abord le croquage d'un des bords de ladite tôLe; b) On retourne sur chant la tole de 1800 et on effectue le croquage de l'autre berd de manière que les courbures obtenues soient orientées du même coté; c) wjn dispose ensuite verticalement ladite tôle ainsi formée de manière que son bord bas coopère avec une demi-coquille fixée à la table de la presse, et que son bord haut coopère avec une autre demi-coquille fixée au coulisseau de ladite presse; d) On actionne la presse; au fur et à mesure de son déplacement, le coulisseau portant ladite demi-coquille poursuit le formage d'un des côtés de la tôle qu en glissant sur ladite demi-coquille épouse le contour interne de cette dernière jusqu'à ce que la tôle soit arrêtée par des butées amovibles disposées sur ladite demi-coquille; continuant sa course, le coulisseau pousse la tôle quien glissant sur l'autre demi-coquille épouse la forme de cette dernière jusqu'à ce que les deux bords de la tôle se rejoignent; e) On fixe lesdits bords par points de soudure; f) On inverse le mouvement du coulisseau pour dégager le conduit imparfaitement formé; g) On tourne sur lui-même ledit conduit de manière que les bords de la tôle ainsi réunis échappent au plan de joint desdites demi--coquilles; h) On actionne la presse pour parfaire la cylindricité dudit conduit; i) On soude enfin lesdits bords définitivement. La mise en oeuvre dudit procédé, réalisée au moyen d'une presse à colonne équipé d'un outillage spécialement conçu est caractérisée en ce que sa partie mobile comporte une poutre amovible disposée horigontalement, laquelle est dotée d'une pluralité de segments parallèles entre eux et perlent diculaires à ladite poutre de manière qu'ils s'intercalent entre lesdits picots pendant le croquage de la tôle. La table de la presse comporte des moyens pour maintenir la tôle horizontalement ainsi qu'une demi-coquille destinée à coopérer avec lesdits segments. Le formage de la virole est poursuivi grâce à une demi-coquille amovible fixée à la partie mobile de la presse, laquelle demi-coquille comporte une concavité demi cylindrique, et en ce que le moyen pour arrêter la tôle est des butées amovibles s'engageant dans des logements pratiqués dans un des bords de la demi-coquille, lesquelles butées forment une saillie dans ladite concavité. La demi-coquille portée par la table de la presse est également amovible et comporte une concavité demi cylindrique. Elle coopère avec ladite demi-coquille fixée à la partie mobile de la presse, de telle manière que lorsqu'elles se rejoignent, leurs parois délimitent un volume cylindrique, ce dernier définissant le contour extérieur dudit conduit de fumée. Les avantages de ltinvention résident essentiellement dans le fait que, appliqué aux chaudières: ledit conduit de fumée comportant des picots; la disposition dudit conduit proche du foyer; le moyen contraignant les fumées à lécher les picots disposés en quinconce, augmentent notablement le rez'de ment de l'échange de la température. Notamment en ce qui concerne les chaudiè- res à production d'eau chaude, et plus particulierement celles dont la disposition particulière du ballon d'eau chaude d'un volume annulaire est coaxiale audit conduit, on note une élévation rapide de la température de l'eauTgr ce à la convection accélérée du fluide dans lequel ledit ballon est plongé. On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description ci-après donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif ainsi qu'an dessin annexe sur lequel Là figure 1 est une vue en plan d'une tôle comportant des picots schématisés par une croix à partir de laquelle on forme ledit conduit de fumée-échangeur. La figure 2 est une vue en coupe d'une chaudière à production d'eau chaude comportant un conduit de fumée selon l'invention. La figure 3 est une vue en élévation du dispositif pour la mise en oeuvre dudit conduit, lequel comporte une poutre armée de segments demi circulaires. La figure 4 est une vue de gauche en coupe suivant III III dudit dispositif. La figure 5 est une vue de gauche en coupe suivant III III dudit dispositif illustrant l'opération de croquage d'un des bords de la tôle. La figure 6 est une vue de gauche en coupe suivant III III dudit dispositif illustrant l'opération de croquage de l'autre bord de la tôle. La figure 7 est une vue en élévation du dispositif pour la mise en oeuvre dudit conduit, lequel comporte des demi coquilles pour le formage de ce dernier. La figure 8 est une vue de gauche en coupesuivant VII VII illustrant la première phase t.: formage du conduit de fumées. La figure 9 est une vue de gauche en coupe suivant VII VII illustrant la deuxième phase du formage dudit conduit. La figure 10 est une vue de gauche en coupe suivant VII VII illustrant la troisième phase du formage dudit conduit. La figure il est une vue de gauche en coupe suivant VII VII illustrant la quatrième phase du formage dudit conduit. Le conduit de fumée-échangeur selon l'invention est élaboré à partir (figure 1) d'une tale plane 1 sur laquelle sont fixés des picots perpendiculaires 2. Selon un mode de réalisation, la plaque 1 est en acier et les picots 2 sont en cuivre et sont soudés à ladite plaque. Lesdits picots sont disposés sur des lignes parallèles et inclinées x xi de manière à former ultérieurement des hélicoïdes s'étendant de l'un à l'autre orifice du conduit échangeur lorsque ce dernier sera formé. La réalisation du conduit à partir d'une tôle comportant des picots a nécessité la mise au point d'un procédé de formage de la virole du conduit, alors que l'on sait que communément les viroles réalisées à partir de tôles lisses sur leurs deux faces sont formées au moyen de rouleuses Le procédé de fabrication dudit conduit selon l'invention est opéré au moyen d'une presse à colonne 3 et d'un outillage spécialement conçu pour effectuer d'abord le croquage des bords de la tôle et ensuite le formage du conduit. Les figures 3 à 6 illustrent les différentes opérations de croquage de la tôle. Selon un exemple de réalisation, une presse de cinquante tonnes est utilisée. La partie supérieure mobile de cette dernière est constituée par une poutre amovible 4 disposée horizontalement qui se fixe au coulisseau 5 de la presse 3. Sur la face inférieure de ladite poutre 4 des segments parallèles 6, par exemple au nombre de vingt, sont soudés par leur partie tronquée perpendiculairement au grand côté de la poutre 4, ils sont disposés en peigne et sont, par exemple espacés de trente sept millimètres. Chacun desdits segments 6 se présente sous la forme d'un disque d'un diamètre, par exemple de cent quatre vingt millimètres et d'une épaisseur de huit millimètres, tronqué en 6a. Aux deux extrémités de la poutre 4 sont fixées deux bagues 7 coulissant sur deux colonnes 8 afin d'assurer le guidage de ladite poutre 4. La table 9 de la presse 3 comporte un cadre support amovible 10 de manière à maintenir la tôle ] horizontalement. Une butée 10a positionne ladite tôle sur la presse. Dans l'axe de la poutre 4 est également disposé, sur la table 9, une demi-coquille amovible 11. Cette dernière est Située immédiatement en dessous de la tôle à former, comporte une concavité demi cylindrique lia s'étendant pratiquement sur toute sa longueur, et coopère avec les segments 6 lors du croquage de la t61e 1. Ce dernier s'effectue de la façon suivante : on actionne la presse 3, le coulisseau 5 portant la poutre 4 descend, les segments 6 s'intercalent entre les picots 2 et croquent la tôle en la (figure 5). Chaque rangée de picots 2 passe entre lesdits segments 6 sans être déformée. Ces derniers restent après formage orthogonaux à la paroi interne de la virole. Après formage d'un des bords la de la tôle, on retourne sur chant cette dernière de 1800 et on effectue le croquage de l'autre bord en lb de manière que les courbures obtenues soient orientées du même côté. Le croquage terminé, il s'agit de former la virole devant constituer le conduit échangeur. Les figures .7 à 11 illustrent les différentes opérations de formage de la virole. On dispose sur la presse 3 deux demiqcoquilles 12/13. La demi coquille 12 est disposée sur la table 9 de la presse 3 et comporte sur pratiquement toute sa longueur, une concavité demi cylindrique 12e de la dimension du contour extérieur de la virole à obtenir. La demi-coquille 13 est fixée au coulisseau 5 de la presse. 3 et comporte également sur platiquement toute sa longueur une concavité demi cylindrique 13c. En position basse du coulisseau 5, les deux demi-coquilles 12/13 viennent au contact l'une de l'autre et leurs bords 12b/13b coincident pour former un évidement cylindrique de la dimension extérieure du conduit échangeur. Sur le coté de la coquille 12 et opposés à l'opérateur, sont disposés, par exemple, trois colonnes 14 pour guider la descente du coulisseau 5. Ce dernier coopère avec lesdites colonnes 14 par l'intermédiaire de bagues Sa. La demi-coquille 13 est dotée d'une batée pivotante 15. Cette dernière pivote autour d'un axe 16 et comporte deux parties en saillie 15a qui s engagent dans deux logements 13c pratiqués sur un des#bords de la demi-coquille 13. Un dispositif à crochetage i7 permet selon le cas de maintenir ladite butée 15 écartée de la demi coquille 13. Le formage de la virole s'effectue de la façon suivante On dispose verticalement la tôle 1 qui repose par l'intermédiaire de sa partie croquée la sur la concavité 12b de la demi--coquille 12. On l'appuie sur les colonnes 14 et on actionne la p#esa 3 jusqu'à ce que la partie croquée lb de la Msô e vijnnc en contact SveC a concavité 13a de la demi-coquille 13. On décroche la butée 15 afin que les saillies 15a viennent s'étendre dans ladite concavité 13a. On actionne la presse : le coulisseau 5 descend, les deux parties croquées la/lb épousent la forme des demi coquilles 12/13. La partie plate supérieure s'incurve d'abord jusqu'à ce que ltextrémité du croquage lb vienne en butée sur les saillies 15a. Le coulisseau continuant à descendre poursuit le formage de la partie inférieure précédemment croquée la, dont l'extrémité vient au contact de la butée 15. On inverse le mouvement du coulisseau 5. On dégage la butée 15 et on la maintient écartée de la demi-coquille 13 par le crochetage 17. On descend de nouveau le coulisseau afin que les bords la/lb viennent au contact l'un de l'autre. Des fenêtres 13d pratiquées dans la demi~-coquille 13 permettent de fixer par points de soudure les deux bords dudit conduit 18. On inverse de nouveau le mouvement du coulisseau 5. On retourne sur lui-meme ledit conduit suivant un angle A de 450, par exemple. On actionne de nouveau la presse -qui, en redescendant, donne à la virole sa forme définitive. Les bords de cette dernière sont ensuite solidarisés par soudure. On voit à la figure 2 une application du conduit échangeur 18 à une chaudière de chauffage central avec production d'eau chaude 19 comportant un foyer 20, une enceinte d'eau de chauffage 21 et d'un ballon d'eau chaude annulaire 22. Le conduit échangeur 18 est disposé à la sortie des fumées 20a du foyer 20 et s'étend sur la distance séparant ledit foyer 20 de la partie supérieure de la chaudière. Il est dans une position coaxiale à lten- ceinte 21 et ai ballon annulaire 22 et comporte, à l'intérieur, un déflecteur 23 reposant par son embase 23a sur un support 18a fixé à la partie supérieure du conduit 18. Ce déflecteur est de la#longueur du conduit 18 est cylindrique et sa partie inférieure 23b est obturée. Cette disposition contraint les fumées de combustion à lécher les picots 2 afin de favo-riser la transmission de la chaleur par conduction. A cet effet, la zone d'eau annulaire 24 délimitée par le conduit 18 et le ballon 22 est soumise à des courants de convection qui créent un renouvellement constant du fluide à cet endroit, entraînant de ce fait une élévation rapide de la température de l'eau sanitaire contenue dans le ballon 22. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications peuvent etre -apportées par l'homme de l'art aux procédé, dispositif, produit et application de produits qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif. REVENDICATION s 1 - Procédé de fabrication d'une virole cylindrique, à partir d'une tôle plane comportant des picots, caractérisé en ce qu'au moyen d'une presse on effectue la suite d'opérations ci-après a) on effectue d'abord le croquage d'un des bords de ladite tôle; b) on retourne sur chant la tôle de 1800 et on effectue le croquage de l'autre bord de manière que les courbures obtenues soient orientées du meme coté; c) on dispose ensuite verticalement ladite tôle ainsi formée de manière que son bord bas coopère avec une demi-coquille fixée à la table de la presse, et que son bord haut coopère avec une autre demi-coquille fixée au coulisseau de ladite presse; d) on actionne la presse; au fur et à mesure de son déplacement, le cou lisseau portant ladite demi-coquille poursuit le formage d'un des c- tés de la tôle, qui en glissant sur ladite demi-coquille épouse le contour interne de cette dernière jusqu'à ce que la tôle soit arrêtée par un moyen amovible disposé sur ladite demi-coquille; continuant sa course, le coulisseau pousse la tôle qui en glissant sur l'autre demi coquille épouse la forme de cette dernière jusqu a ceque les deux bords de la tôle se rejoignent; e) on fixe lesdits bords par points de soudure; f) on inverse la mouvement du coulisseau pour dégager la virole imparfai tement formée; g) on tourne sur elle-meme ladite virole de manière que les bords de la tôle ainsi réunis échappent au plan de joint desdites demi-coquilles; h) on actionne la presse pour parfaire la forme cylindrique de ladite virole i) on soude enfin lesdits bords définitivement. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 et comprenant une presse à colonne, caractérisé en ce que la partie mobile de la presse comporte une poutre amovible disposée horizontalement, la quelle est dotée d'une pluralité de segments parallèles entre eux et perpendiculaires å ladite poutre de manière qu'ils s intercalent entre lesdits picots pendant le croquage de la tôle. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie inférieure desdits segments est une demi-circonférence. 4 - Dispositif selon la revendcation 2, caractérisé en ce que la table de la presse comporte des moyens pour maintenir la tale horizontale ainsi qu'une demi-coquille destinée 1 coopér#r avec lesdits segments. 5 - Dispositif pour a mise e: oeuvre du procédé selon la revendication I et comprenant une presse à colonne, caractérisé en ce que la partie mobile de la presse est associée à une demi-coquille amovible, laquelle comporte une concavité demicylindrique et en ce que ledit moyen pour arrêter la tôle pendant son formage est au moins une butée amovible s'engageant dans un logement pratiqué dans un des bords de ladite demi-coquille,' laquelle butée forme une saillie dans ladite concavité. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la table de la presse supporte une demi-coquille amovible comportant une concavité demi cylindrique, laquelle demi-coquille coopère avec ladite demi-coquille fi xée à la partie mobile de la presse, de telle manière que lorsqu'elles se rejoignent, leurs parois délimitent un volume cylindrique. 7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite butée est montée à pivotement autour d'un axe porté par ladite demi-coquille, et en ce que des moyens permettent de la maintenir écartée desdits loge ments. 8 - Conduit de fumée échangeur obtenu par 11 application du procédé selon la revendication 1 et le dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme dtun tube et en ce que lesdits picots s'éten dent à l'intérieur dudit tube et sont orthogonaux à sa paroi. 9 - Conduit échangeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit tube est cylindrique et en ce que lesdits picots sont disposés sur des lignes hélicoidales parallèles s'étendant de l'un à l'autre des orifices dudit tube. 10 - Conduit échangeur selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour contraindre les fumées à lécher lesdits picots. 11 - Conduit échangeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dit moyen est un cylindre obturé au moins du coté de l'entrée des fumées dans ledit conduit et en ce que ledit cylindre s'étend sur toute la longueur dudit conduit dé fumées. 12 - Application du conduit de fumées échangeur à une chaudière, selon l'une quelconque des revendicatiors8 à 11, caractérisée en ce que ledit conduit est disposé à la sortie du foyer de cette dernière, sert à cana liser les fumées et est coaxial à l'enceinte contenant le fluide à chauffer. 13 - Application du conduit échangeur selon la revendication 12, caractéri sée en ce que ledit conduit est à la fois coaxial à ladite enceinte et à un ballon d'eau chaude d'un volume annulaire.