Brevet FR2273239A1 — publié le 19751226

Ia présente invention concerne une chaudière, notamment de chauffage central. Comme on le sait, une chaudière de chauffage central comporte essentiellement deux parties : un foyer muni d'au moins un bradeur, et un échangeur de chaleur. La chaleur des produits de combustion du brtleur est transmise par l'échangeur a' un fluide chauffant qui circule ensuite dans I installation desservie par la chaudière. Les chaudières connues sont réalisées soit en monoblocs par assemblage de pièces en acier soudées, soit en éléments sectionnés qui sont expiés. Cette dernière disposition est la plus couramment adoptée pour les chaudières en fonte. Le foyer et l'échangeur sont assemblés de manière inséparable, par exemple par soudage, une fois la chaudière mise en service, celle-ci formant alors un seul bloc. De ce fait, si 1' une des deux parties de la chaudière se détériore en cours de service, il est impossible de remplacer la partie détériorée sans remplacer en mljme temps 1' ensemble de la chaudière, ce qui constitue une sujétion conteuse. D'invention a pour but de remédier notamment à cet inconvénient en permettant de réaliser une chaudière dans laquelle le foyer et l'échangeur peuvent Btre scindés après la mise en service. la chaudière suivant l'invention, notamment de chauffage central, comporte un foyer muni d'un brtleur et un échangeur de chaleur solidaire du foyer; et elle est caractérisée en ce que le voyer et l'échangeur sont réalisés respectivement en tdle d'acier et en fonte chacun d'une seule pièce et en ce qu'elle comporte des moyens pour solidariser l'échangeur avec le foyer de manière étanche et amovible. Les deux éléments principaux de la chaudière pouvant ainsi être dissociés, il devient possible de réaliser le foyer et ltéchan geur en des matériaux différents, adaptés plus spécifiquement aux contraintes particulières qui sont subies par le foyer d'une part et par ltéchangeur d'autre part. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront au cours de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, on a représenté plusieurs modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'une première réalisation de la chaudière conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe partielle à échelle agrandie et avec arrachements du raccordement assurant la circulation du fluide chauffant entre le foyer et l'échangeur de la chaudière représentée à la figure 1. La figure 3 est une çoupe partielle avec arrachement montrant le système d'assemblage du foyer et de l'échangeur de la réalisation des figures 1 et 2. La figure 4 est une coupe partielle analogue à la figure 1 et avec arrachements d'une seconde réalisation de la chaudière conforme à l'invention. 'a figure 5 est une vue en plan avec arrachements de la réalisation de la figure 4. La figure 6 est une coupe partielle analogue à la figure 2 du raccordement entre le foyer et l'échangeur de la chaudière de la figure 4. La figure 7 est une coupe longitudinale d'une troisième réalisation de la chaudière conforme à l'invention. En se reportant à la figure 1, on voit une chaudière conforme à l'invention, destinée à équiper notamment une installation de chauffage central. La chaudière comporte un foyer 1 sensiblement cylindrique d'axe X - X vertical quand la chaudière est en position de service, et un échangeur de chaleur 2 composé d'éléments tubulaires 2a, 2b, 2c, 2d pour la circulation du fluide chauffant. l'échangeur 2 est en lui-même connu et sa structure ne sera donc pas décrite en détail. il est surmonté d'une cheminée 10 d'évacuation des gaz de combustion. Conformément à l'invention, le foyer 1 et l'échangeur 2 sont réalisés chacun d'une seule pièce, et l'échangeur 2 est solidarisé avec le-foyer 1 de manière étanche et amovible. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, 1' échangeur 2 est disposé au-dessus du foyer 1, et un brtleur 3 est monté à la partie supérieure du foyer 1 de façon à diriger sa flamme F vers le fond de celui-ci. Le brdleur 3 est fixé latéralement par rapport à 1' échangeur 2 qui de ce fait est décalé par rapport à l'axe X-X de la chaudière. Le foyer 1 comporte une paroi intérieure 4 et une paroi extérieure 5 pratiquement cylindriques et d'axe X-X, le pourtour supérieur de la paroi 5 présentant une partie arrondie 6 soudée annulairement à la paroi 4. Un fond embouti 7 à concavité tournée vers la chambre de combustion 8 est soudé au pourtour inférieur de la paroi 4 tandis qu'un fond embouti 9 à convexité tournée vers la chambre 8 est soudé à la périphérie inférieure de la paroi externe 5. Suivant une particularité avantageuse de l'invention, les parois 4, 5 et les fonds 7, 9 sont réalisés en tble d'acier, et l'échangeur 2 est réalisé en fonte d'une seule pièce venue de fonderie. Les parois 4, 5 et les fonds emboutis 7, 9 délimitent un volume intérieur à la base duquel débouche une canalisation d'entrée 11, et qui communique à sa partie supérieure avec l'échangeur 2 par une tubulure 12. L'échangeur 2 est muni d'une canalisation de sortie 13 adjacente au brûleur 3. Le fluide chauffant - de liteau dans une installation de chauffage central - entre donc dans la chaudière par 1a canalisation 1 et en sort par la canalisation 13 en suivant le parcours symbolisé par les flèches G; entre les parois du foyer 1, dans la tubulure 12 et à l'intérieur de l'échangeur 2. Suivant une particularité de l'invention illustrée plus particulièrement à la figure 2, la tubulure 12 raccorde le foyer 1 à sa partie supérieure avec l'élément latéral 2d de 1 échangeur 2. A cet effet l'élément 2d a une largeur supérieure à celles des éléments 2a, 2b, 2c, comme on le voit clairement sur la figure 1. La tubulure t2 est coudée à angle droit et ses extrémités sont positionnées en regard d'ouvertures 14 et15 15 ménagées respectivement dans la paroi extérieure 5 et dans la paroi inférieure de l'élément 2d de l'échangeur 2. La tubulure 12 est fixée à la paroi 5 par des boulons 18 qui traversent un joint d'étanchéité 19 annulaire et qui sont engagés dans une bride 21 soudée à la paroi 5. Similairement, l'extrémité de la tubulure 12 qui coiffe l'ouverture 15 est solidarisée avec un renfort annulaire 22 de l'élément 2d par des boulons 23 qui sont vissés dans le renfort 22 avec interposition d1un joint d'étanchéité 24. Ta paroi 4 du foyer 1 comporte à sa partie supérieure une nervure termnnale 25 faisant saillie au-dessus de la jonction de la paroi 4 avec la paroi 5 et qui supporte l'échangeur 2. A cet effet la nervure 25 est engagée entre des nervures périphériques continues 26 et 27 de l'élément 2d. Un matériau de garnissage compressible 28 interposé entre les nervures 26, 27 et la nervure 25 assure l'étanchéité entre la chambre de combustion8 et l'échangeur 2. Le matériau de garnissage 28 peut être constitué notamment par de la tresse d'amiante. L'échangeur 2 et le foyer 1 sont rendus solidaires par un système d'assemblage représenté à la figure 3. Ce système comporte un ensemble de pattes soudées extérieurement à la nervure terminale 25 et réparties tout autour de la chaudière. Des goujons 53 vissés dans des trous borgnes qui sont ménagés dans l'élément 2d de I'échangeur 2, traversent les pattes 52 situées en regard. Chaque couple patte 52-goujon 53 est maintenu par un écrou 54. Pour démonter l'échangeur 2, il suffit donc de dévisser les écrous 54 et les boulons 23 (figure 2), et de soulever l'échangeur 2. L'effet technique de cette réalisation est le suivant. Les produits de combustion issus de la flamme F sont d'abord dirigés vers le fond 7, puis remontent vers le haut de la chambre de combustion 8 (flèches H > . Ils passent ensuite entre les éléments 2a... 2d de l'échangeur 2 et sont évacués par la cheminée 10. On constate qu'en service le foyer 1 en acier et l'échangeur 2 en fonte présentent une tenue très satisfaisante, nettement supérieure à celle des chaudières connues. Ia résistance de l'acier aux brusques changements de température peut stexpliquer par le fait que son élasticité est beaucoup plus élevée que celle de la fonte L'acier des parois 4, 5 et des fonds 7, 9 peut se dilater et se rétracter sans subir de ce fait des dommages appréciables, ce qui ut est pas le cas de la fonte. On évite ainsi pratiquement tout risque de rupture du foyer 1. Celui-ci et l'échangeur 2 sont indépendants et peuvent être dissociés en cours de service de la chaudière, grâce au montage amovible de 1'échangeur 2 sur le foyer 1. L'échangeur 2 peut alors être éventuellement réparé ou replacé par nn autre si besoin est, indépendamment du foyer 1. Le fait de réaliser d'une seule pièce, d'une part le foyer 1 et d'autre part ltechangeur 2 facilite la fabrication et rend relativement peu onéreuse la réalisation des chaudières sectionnées. Le système de raccordement de la tubulure 12 à 11 échangeur 2 et au foyer t assure par ailleurs une bonne étanchéité au circuit du fluide chauffant. Dans le mode & exécution illustré aux figures 4 à 6, la chaudière conforme à l'invention comporte un foyer de contour cylindrique 34 et un échangeur 35 constitué par trois éléments tubulaires 55, 56 et 57. Le fluide chauffant qui circule dans les éléments 55, 56, 57 est évacué par un collecteur central 58 dans lequel débouche l'élément médian 56. Un briseur 59 est monté sur l'échangeur 35 entre les éléments 55 et 56 de façon 'a diriger sa flamme verticalement dans le foyer 34. Une cheminée 61 en surplomb au-dessus de l'élément latéral 57 permet l'évacuer latéralementkles produits de combustion (flèche H), après qu'ils aient traversé des passages 62 agencés à l'intérieur de l1échangeur 35. L'échangeur 35 et le foyer 34 sont solidarisés par un système de trois tirants 63 répartis autour de la chaudière. Les tirants 63 comportent des extrémités recourbées 64 qui sont engagées dans, des pattes 65 soudées extérieurement au foyer 34. Les extrémités supérieures des tirants 63 traversent des saillies 66 de ltéchangeur 35 auxquelles les tirants 63 sont assujettis par des écrous. La paroi extérieure 33 du foyer 34 supporte l'échangeur 35 par l'intermédiaire d'une nervure terminale 36 en saillie similaire à la nervure 25 de la figure 2. La nervure 36 est engagée entre une nervure 37 et une nervure 38 de 1' élément latéral de 1' échangeur 35, la nervure intérieure 37 ayant une hauteur pratiquement égale à celle de la nervure 36. Un joint calorifuge 39 est interposé entre celui-ci et les nervures 37, 38. La paroi intérieure 41 du foyer 34 est prolongée à sa partie supérieure par un élément annulaire incurvé 42 semblable à la partie incurvée 6 de la figure 2, et soudé à la nervure 36. Les autres pièces du système de raccordement et de serrage de 1' échangeur 35 sur le foyer 34 sont similaires à celles représentées à la figure 2 et elles sont affectées des mêmes références. Dans la réalisation de la figure 7, la chaudière conforme à l'invention comprend un foyer 43 et un échangeur 44 cylindriques, coaxiaux et d'axe horizontal Y-Y. Un bruleur 45 est monté sur le foyer 43 de façon que sa flamme se propage longitudinalement dans le foyer 43. Celui-ci comporte deux parois cylindriques 43a, 43b coaxiales à l'axe Y-Y et fixées à l'échangeur 44 par un système amovible non représenté. L'échangeur 44 est constitué de manière connue par des éléments tubulaires parallèles à l'axe Y-Y et est prolongé par une cheminée 47 d'évacuation des produits de combustion. Le fluide chauffant entre dans le foyer 43 par une canalisation 48, passe dans l'échangeur 44 par une tubulure 49, et est évacué vers le circuit de chauffage de l'installation par une conduite 51. Comme dans les réalisations précédentes, le foyer 43 est réalisé en acier et l'échangeur 44 en fonte. L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites et peut comporter des variantes d'exécution. On peut par exemple réaliser l'assemblage amovible entre l'échangeur 2 et le foyer 1 en remplaçant les goujons 53 et les écrous 54 par des boulons. De mAme le montage des tirants 63 pourrait être inversé, en fixant au foyer 34 des pattes appropriées pour recevoir les tirants Les géométries du foyer (1, 34) et de l'échangeur (2, 35) peuvent être quelconques et les épaisseurs des parois 4, 5, 41, 33, 43a, 43b formant le foyer peuvent varier De préférence toutefois, les parois intérieures 4, 41, 43b ont une épaisseur d'au moins 5 mm, tandis que les parois extérieures 5, 33 et 43a ont une épaisseur d au moins 3 mm. Les parois des éléments en fonte qui constituent 11 échangeur ont de leur coté une épaisseur minimale de 4, 5 mm environ. REVENDICATIONS 1. Chaudière, notamment de chauffage central, comprenant un foyer réalisé en tale d'acier, muni d'un brûleur, et un échangeur de chaleur en fonte fabriqués séparément et rendus solidaires au montage tout en restant démontables, caractérisée en ce que l'échangeur est réalisé en fonte d'une seule pièce et raccordé directement au foyer. 2. Chaudière conforme à la revendication 1, dans laquelle l'échangeur est disposé au-dessus du foyer, caractérisée en ce que le brûleur est monté à la partie supérieure du foyer de façon à diriger la flamme vers le fond du foyer. 3.- Chaudière conforme à la revendication 2, dans laquelle le foyer comporte une paroi intérieure et une paroi extérieure entre lesquelles circule le fluide chauffant quand la chaudière est en service, caractérisée en ce que le foyer est raccordé à sa partie supérieure avec l'échangeur par une tubulure simplement coudée dont les extrémités sont placées en regard d'ouvertures ménagées dans la paroi extérieure du foyer et dans la paroi de l'échangeur, des moyens étant prévus pour solidariser la tubulure avec l'échan- geur et avec le foyer et pour réaliser l'étanchéité entre la tubulure d'une part, l'échangeur et le foyer d'autre part. 4. Chaudière conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de liaison et d'étanchéité comportent des brides soudées au foyer et à l'échangeur et auxquelles est fixée la tubulure par des boulons avec interposition de joints d'étanchéité annulaires. 5. Chaudière conforme à l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le foyer comprend à sa partie supérieure une nervure de support de l'échangeur, cette nervure étant engagée entre des nervures de ltéchangeur avec interposition d'un matériau calorifuge tel que l'amiante par exemple. 6. Chaudière conforme à l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour fixer l'échan- geur sur le foyer, notamment des goujons fixés à l'échangeur et traversant des pattes latérales fixées au foyer. 7. Chaudière conforme à l'une des revendieations 2 à 6 dans laquelle le foyer coaporte des parois latérales intérieures et extérieures entre lesquelles circule le fluide chauffant quand la chaudière est en service, caractérisée en ce que le fond du foyer comporte dgalement des parois intérieures et extérieures entre lesquelles circule le fluide chauffant. 8. Chaudière conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que les deux parois constituant le fond du foyer sont réalisées d'une part par un fond embouti à concavité tournée vers la chaibre de combustion, en ce qui concerne la paroi intérieure, d'autre part par un fond embouti à convexité tournée vers la chaire de cobustion en ce qui concerne la paroi extérieure 9.Chaudière conforme à la revendication 1, caractérisée en ee que le brûleur est disposé horizontalement, en ce que le foyer en tCle d'acier soudée est réalisé avec deux parois entre lesquelles circule un fluide chauffant, ce foyer étant disposé de manière que la flamme 'y propage horizontalement, et en ce que l'échangeur monobloc en fonte, comportant des éléments tubulaires horizontaux, soit placé à l'extrémité du foyer en tble d'acier soudée opposée k celle où se trousse le brûleur, 10 - Chaudière conforme à l'une des revendications 1 à 8, caraetérisée en ce que le brûleur est fixé latéralement par rapport à l'échangeur le brdleur et l'échangeur étant tous deux disposés au-dessus du foyer et de part et d'autre de l'axe vertical de celui-ci.