Brevet FR2250080A1 — publié le 19750530

l'invention concerne un chauffe-eau muni d'un chaleur pour combustibles gazeux ou liquides et d'une chambre de combustion non refroidie, un échangeur de chaleur réalisé sous forme de blcc à lamelles étant fixé sur le bord supérieur de la chambre de combustion. Dans les chauffe-eau de ce type, on doit maintenir une faible hauteur de construction de la chambre de combustion non refroidie pour maintenir la charge thermique et les pertes de chaleur dans certaines limites0 Cependant, les chauffe-eau comportant une chambre de combustion non refroidie ayant une faible hauteur de construction: sont de fonctionnement instable parce que 1' aspira- tion de l'air de combustion cté secondaire, est fortement influencé, en raison du faible tirage, par la disposition et les dimensions d'autres éléments constitutifs de l'appareil au-dessus du brûleur et au-dessus du bloc à lamelles.Dans les cas défavorables, cette aspirat on n'est pas suffisante pour assurer une combustion impeccable. En outre, pour des raisons do technique d'écoulement, la pression statique régnant sous le bloc à lamelles de l'échangeur de chaleur est supérieure à la pression ambiante. En conséquence, des gaz chauds peuvent s'écouler, en -retour, entre les parois de la chambre de combustion et la zone de flammes du brttleur, en particulier dans les zones de bordure de faible tirage. Ces gaz chauds de retour provoquent, non seulement une combustion imparfaite avec formation de CO, mais peuvent méme sortir sur le bord inférieur du chauffe-eau et constituer un danger pour les personnes. De plus, la chambre de combustion non refroidie provoque un rayonnement thermique supplémentaire vers le domaine de combustion du brûleur, par suite des températures de paroi plus élevées de la chambre de combustion. Dans un chauffe-eau connu, comportant une chambre de combustion cylindrique non refroidie, l'échangeur de chaleur est disposé coaxialement dans la chambre de combustion, et a la forme d'un tronc de cône posé sur la tête. l'échangeur de chaleur est constitué par une hélice, conique vers le bas, du serpentin d'amenée d'eau. la paroi intérieure de la chambre de combustion est brunie d'un reretement en matière réfractaire qui, à partir d'un rétrécissement situé au voisinage du brtleur, s'élargit, en forme de cône, vers le haut, le long de l'échangeur de chaleur. Ce revêtement est chauffé par les gaz de combustion ascendants et sert à accélérer le chauf fage de l'eau dans l'échangeur de chaleur par rayonnement thermique. L'invention a pour but d'éliminer, avec des moyens simples, les défauts des chambres de combustion non refroi dies connues, présentant une faible hauteur de construction, en garant vissant un fonctionnement impeccable du chauffe-eau. L'invention concerne, à cet effet, un chauf feweau du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'une garniture compo tant des parois divergeant vers le haut est prévue dans la chambre de combustion, cette garniture étant rétrécie au niveau du bord infé- rieur de la chambre de combustion, jusqu'au voisinage du contour de la zone des flammes du bsQleur, de préférence au pied des flamnres, la garniture étant élargie en haut suivant le contour du bord supé- rieur de la chambre de combustion0 On obtient ainsi qu'une chambre de combustion, non refroidie, ayant une faible hauteur de construction, présente une température plus stable que Jusqu'alors. Lorsqu'on utilise des types de gaz différents, on peut aussi obtenir une combustion impeccable sans formation de COQ Par la constitution et la disposition de la garniture, on obtient un tirage optimal, au point de vue de la technique d'écoulement, pour les gaz de combustion en garantissant un guidage non turbulent des gaz et en évitant l'effet de retour. Le ré trécissement de la garniture sur le bord inférieur de la chambre de combustion, jusqu'au voisinage du pied des flammes garantit l'écoulement des gaz de combustion contre la paroi intérieure, réduit 1' é- lévation de température des parois de la chambre de combustion, et empêche la sortie inadmissible des gaz de combustion sur le bord in fçérieur de la chambre de combustion. Les gaz de combustion ne parviennent pas au pied des flammes, ce qui garantit le fonctionnement hygiénique de l'appareil.La fraction du rayonnement thermique dirigée vers la zone de combustion. est plus faible, ce qui réduit la charge thermique de la matière de la zone de combustion. On peut ain- si prolonger la durée de vie de l'appareillage. La fraction du rayonnement dirigée vers la partie inférieure du bloc à lamelles est augmentée par les parois de la garniture coniques vers le haut, ce qui contribue à améliorer le rendement.La forme en entonnoir de la gaz nature agit aussi fortement pour réduire les bruits, car il ne se produit pas de bruits de résonnancee En vue de la fabrication en série et pour la constitution et la simplification de la mise en place de la garniture, cette dernière est réalisée en tôle et a, suivant la section de la chambre de combustion, la forme d'un tronc de pyramide ou de colle posé sur la tête. Dans le même but, la garniture peut dtre suspendue par le haut dans la chambre de combustion. De même, pour assurer la fixation de la garniture en position suspendue, des fentes sont prévues sur le bord supérieur de cette garniture, pour enclencher des pattes recourbées vers l'intérieur et appartenant à l'enveloppe de la chambre de combustion, le bord inférieur de la garniture étant relié vers l'exté- rieur pour la mise en place sur le bord inférieur, replié vers l'in- térieur, de la chambre de combustion. @ Enfin, et dans le même but, les bords infé- rieurs repliés de la garniture et de la chambre de combustion sont @unis de fentes et de pattes conjuguéea et venant en prise. Lors du montage de l'appareil, la position que doit prendre le brftleur par rapport à la chambre de combustion est définie. Les écarts nuisent au fonctionnement à la durée de vie de l'appareil. Une réalisation parmettant de compenser les tolérances de cotes et de position de l'appareil et de se dispenser d'un réglage après coup, lors de la fabrication, ainsi que lors de l'entretien ultérieur, est caractérisée en ce qu'une monture de brûleur présentant un bord inférieur constitué pour assurer la fixation sur le brûleur, est prévue pour pénétrer dans la chambre de combustion, cette monture pouvant, lors du montage du brûleur dans le chauffe-eau, être introduite par le bas dans la chambre de combustion. Dans le même but, la monture de brûleur constitue la garniture de l'échangeur de chaleur munie de parois divergeant vers le haut. De même, sur le brûleur, est fixée une monture entourant ce brûleur et divergeant jusqu'au bord inférieur de la garniture suspendue dans la chambre de combustion. On obtient la résistance voulue à la corrosion, à la chaleur et à l'oxydation à chaud de l'enveloppe extérieure et de la garniture, à l'aide des dispositions suivantes : - la paroi intérieure de la garniture comporte un revêtement en aluminium ou en alliage d'aluminium, - la garniture est réalisée en tôle d'acier avec placage d'aluminium, - l'aluminium est diffusé au moins partielemer-, par un procédé de recuit, dans le métal de base de la garnture - la garniture est en t81e d'acier non allié, le revêtement étant formé, de préférence, après la mise en forme éfinitive, par immersion de la garniture dans une laque de diffusion d'aluminium et ensuite par recuit de diffusion, - le revêtement en aluminium est formé par aluminage au feu et ensuite par recuit de diffusion de la garniture, - l'enveloppe extérieure de la chambre de combustion comporte, au moins sur sa paroi intérieure, un revêtement en aluminium ou en alliage d'aluminium présentant une surface lisse et un bon pouvoir réflecteur de la chaleur, - l'enveloppe extérieure de la chambre de combustion est en tôle davier avec placage d'aluminium, - l'enveloppe extérieure de la chambre de combustion est en tdle d'acier, le revêtement étant formé par aluminage au feu de l'enveloppe extérieure. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquela : - la figure 1 est une coupe de la chambre de combustion avec une garniture suspendue, - la figure 2 est une coupe de la chambre ae combustion avec une garniture réalisée sous forme de monture de brûleur, - la figure 3 est une coupe de la chambre de combustion avec une garniture suspendue et une monture de compensation de tolérances sur le brûleur. Sur la paroi arrière, non représentée d'un chauff e-eau à gaz est fixé un brtleur 10 et, au-dessus, une chambre de combustion, non refroidie 11, de section rectangulaire et ayant une fable hauteur de construction. Un échangeur de chaleur t2 est disposé sur l'extrémité supérieure de la chambre de combustion 11. Cet échangeur de chaleur 12 est constitué par un bloc d lamelles à travers lequel passe un serpentin, non représenté, pour l'eau chauffer, Ce serpentin est muni de raccords pour la conduite d'amenée d'eau froide et pour la conduite d'évacuation d'eau chaude. Dans l'exemple de réalisation suivant-la figure 1, il est prévu une garniture 13 avec des parois qui divergent vers le haut. du niveau du bord inférieur 14 de la chambre de combustion 11, la garniture est rétrécie pour venir à proximité de la ligne de contour du pied des flammes du brtleur 10. En haut, la garniture s'érarglt suivant le contour du bord supérieur 15 de la chambre de ombustion 11. La garniture 13 est réalisée en tôle et présente2 dans le cas d'une chambre de combustion il ayant une sec ti-n rectangulaire usuelle, la forme d'un tronc de pyramide posé sur la tête. la garniture 13 est suspendue par le haut dans la chambre de combustion 11. Pour fixer la garniture 13 en position suspendue, il est prévu, sur son bord supérieur 16, au moins deux fentes 17, sur chacune des deux faces longitudinales en regard, pour enclencher tes pattes 18 recourbées vers l'intérieur et appartenant à ltenvelop- pe de la chambre de combustion 11. Pour la mise en place sur le bord inférieur 14, replié vers l'intérieur de la chambre de combustion 11, le bord inférieur 19 de la garniture 13 est replié vers l'extérieur. Pour centrer la garniture 13 en position suspendue, le bord inférieur recourbé 19 de cette garniture 13 est muni de fentes 20, dans les- quelles viennent en prise des pattes 21 du bord inférieur 14 de la chambre de combustion 11. La forme de la garniture 13 donne aux gaz de combustion un tirage optimal en ce qui concerne la technique d'é coulement, et empoche l'écoulement en retour des gaz de combustion dans l'angle mort se trouvant entre le brdleur 10 et le bord inférieur 14 de la chambre de combustion 11. Dar.s le second exemple de réalisation, S(li- vant la figure 2, une monture de brûleur 22 est montée, en tant que garniture 13, par son bord inférieur 23 sur le brdleur tO. Lors du montage du brûleur 10, cette garniture est introduite par le bas dans la chambre de combustion 11. '(a mise en place de la garniture dans la chambre de combustion est ainsi simplifiée et on peut se dispenser d'effectuer des travaux de réglage quelconques. La figure 3 représente une autre forme de réalisation pour éviter les travaux de réglage lors du montage du chauffe-eau. La chambre de combustion 11 est munie d'une garniture 13 présentant la conformation représentée sur la figure 1. Une monture 24, qui entoure le brûleur 10 et qui diverge Jusqu'au bord infé- rieur 19 de la garniture 13 suspendue dans la chambre de combustion 11, est fixée sur le brûleur 10. Dans le cas d'un appareil existant constitué conformément à la figure 1, cette réalisation donne la possibilité d'éviter les travaux de réglage par mise en place après coup, d'une monture de brûleur suivant la figure 3. Ces travaux de réglage sont particulièrement sensibles lors des travaux d'entretien ultérieurs. En cas de nécessité, la monture 24 peut Btre munie d' évidements pour assurer le passage de l'air secondaire0 'enveloppe extérieure 11 et la garniture 13 de la chambre de combustion sont constituées en tOle d'acier et sont munies d'un revêtement résistant à la corrosion, à la chaleur et à l'oxydation à chaud. Ce revêtement permet, également, une bonne répartition des températures. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Chauffe-eau muni d'un brûleur pour com ustibles gazeux ou liquides et d'une chambre de combustion non reroidie, un échangeur de chaleur réalisé sous forme de bloc à lameles étant fixé sur le bord supérieur de la chambre de combustion, chauffe-eau caractérisé en ce qu'unie garniture (13) comportant des parois divergeant vers le haut est prévue dans la chambre de combustion (11), cette garniture étant rétrécie au niveau du bord inférieur 14) de la chambre de combustion (11) jusqu'au voisinage du contour de la zone des flammes du brûleur (10), de préférence au pied des flammes, la garniture étant élargie en haut suivant le contour du bord supérieur (15) de la chambre de combustion (11). 2.- Chauffe-eau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture (13) est réalisée en tale et a, suivant la section de la chambre de combustion (11), la forme d'un tronc de pyramide ou de ctne posé sur la tête. 3.- Chauffe-eau suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la garniture (13) peut être suspendue par le haut dans la chambre de combustion (11). 4.- Chauffe-eau suivant la revendication 3, caractérisé en J. ce que, pour assurer la fixation de la garniture (13) en position suspendue, des fentes (17) sont prévues sur le bord su périeur (t6) de cette garniture, pour enclencher des pattes (18) recourbées vers ?'intérieur et appartenant à l'enveloppe de la chambre de combustion (11), le bord inférieur (19) de la garniture étant replié vers l'extérieur pour la mise en place sur le bord inférieur (14) replié vers l'intérieur, de la chambre de combustion- (iî). 5.- Chauffe-eau suivant la revendication 4, caractérisé en @ce que les bords inférieurs repliés (19, 14) de la garniture (13) et de la chambre de combustion (11) sont manis de fentes (20) et de pattes (21) conjuguées et venant en prise. 6.- Chauffe-eau suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une monture de brûleur (22), présentant un bord inférieur (23) constitué pour assurer la fixation sur le brûleur (10), est prévue pour pénétrer dans la cham bre de combustion (11), cette monture pouvant, lors du montage du brûleur (10), est prévue pour pénétrer dans la cham- (10) dans' le chauffe-eau, être introduite par le bas dans la hambre de combustion (11). 7.- Chauffe-eau suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la monture de brûleur (22) constitue la garni ture (13) de l'échangeur de chaleur munie de parois divergeant vers le haut. 8.- Chauffe-eau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, sur le brûleur (10) est fixée une monture t24) entourant ce brûleur (10) et divergeant jusqu'au bord inférieur (19) de la garniture (13) suspendue dans la chas- bre de combustion (11). 9.- Chauffe-eau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la paroi intérieure de la garniture (13) comporte un revêtement en aluminium ou en alliage d'aluminium. 10.- Chauffe-eau suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la garniture (13) est réalisée en tôle d'acier avec placage d'aluminium. 11.- Chauffe-eau suivant l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'aluminium est diffa, sé, au moins partiellement, par un procédé de recuit , dans le métal le base de la garniture (13). 12.- Chauffe-eau suivant la revendication 9, aractérisé en ce que la garniture (13) est en tôle d'acier non al lié, le revêtement étant formé, de préférence après la mise en forme définitive, par immersion de la garniture (13) dans une laque de diffusion d'aluminium et ensuite par recuit de diffusion0 13.- Chauffe-eau suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le revêtement en aluminium est formé par alumi- nage au feu et ensuite par recuit de diffusion de la garniture (13). 14.- Chauffe-eau suivant l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que l'enveloppe exté rieur-e (11) de la chambre de combustion comporte, au moins sur sa paroi intérieure, un revêtement en aluminium ou en alliage d'aluminium présentant une surface lisse et un bon pouvoir réflecteur de 3a chaleur. 15.- Chauffe-eau suivant la revendication 14, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (11) de la chambre de combustion est en tôle d'acier avec placage d'aluminium. 16.- Chauffe-eau suivant la revendication 14, caractérisé en ce que ltenveloppe extérieure (11) de la chambre de combustion est en tôle d'acier, le revêtement étant formé par alu- minage au feu de l'enveloppe extérieure.