Brevet FR2279037A1 — publié le 19760213

L'invention concerne une chaudière pour une installation de chauffage, constitude par plusieurs éléments dont chacun possède au moins deux ouvertures de passage. I1 est bien connu de réaliser une chaudière en en dis poeant les élément individuels verticalement, ctest-i-dire de fa çon que les plans de séparation soient disposés verticalement. Entant donné que, dans une chaudière de ce genre, seuls les élévents extrêmes sont munis de pieds, il était jusqu'ici nécessaire de relier entre elles les ouvertures de passage en y introduisant des raccord. Ces raccords sont constitués de courts tronçons de tubes, dont la surface extérieure est conique en direction de ses deux extrêmités, de sorte qu'ils ont la forme de doubles canes Les ouvertures de passage des divers éléments à raccorder les unes am autres ne peuvent donc Stre emboîtées sur les raccords qu'en exerçant une pression élevée à l'aide d'une presse, afin d'obtenir une liaison stable et étanche La présence de raccords, coopérant avèc les tirants qui s'étendent sur toute la longueur de la chaudière, empêche en outre la chaudière de n ngchir, car les raccords absorbent les efforts de cisaillement et de flexion. Ce mode de construction exige des frais de finition élevés, car il faut nsi- ner aussi bien les surfaces des parois des ouvertures de passage que les surfaces d'appui correspondantes situées extérieurement. En dehors des frais de finition, le montage est aussi relative ment côuteux, car les différents éléments doivent btre assemblée la presse-sous une pression appréciable, en raison de la forme conique extérieure des raccords. Tandis que lors de la fabrication en usine d'une chaudière de ce genre, ce montage représente des frais acceptables, il entratne des difficultés appréciables lors d'un agrandissement ultérieur d'une chaudière existante par sd- jonction de nouveaux éléments, ou lors du remplacement sur place d'éléments devenus défectueux. L'invention a pour objet une chaudière ne présentant plus ces inconvénients. Dans une chaudière suivant l'invention, les éléments sont superposés horizontalement, et une ouverture de passage de chacun d'eux possède un collet circulaire en saillie tandis que la seconde ouverture de passage présente une cavité circulaire, le collet de l'ouverture de passage d'un élément de la chaudière se logeant dans la cavité de l'ouverture associde de l'élément voisin. Cette construction présente des avantages importants par rapport aux types connus de chaudières.La disposition horizonta le des divers éléments a pour conséquence, en plus des avantages d'une construction compacte, que la connexion des ouvertures de passage des divers éléments les unes aux autres n'a plus besoin de jouer le r81e d'un organe porteur, car les éldments prennent appui les uns sur les autres sur toute la surface située dans le plan de séparation. La venue en prise de chaque collet avec la cavité voisine a pour conséquence que la liaison des éléments les uns avec les autres se fait par emboitement, ce qui simplifie le montage de façon appréciable. de sorte qu'après superposition de tous les éléments nécessaires à la réalisation d'une chaudière donnée, les vis de serrage peuvent Etre mises en place sans complications. Dans un mode de réalisation de l'invention, le collet et la cavité possèdent chacun une surface appui pour un joint d'étanchéité. Cette construction présente l'avantage que l'on peut utiliser des garnitures libres, par exemple des disques, des ba gue ou des joints analogues, et que l'on peut se dispenser d'utiliser au montage un agent d'étanchéité liquide. I1 est particulièrement avantageux que la surface d'appui soit plane et que, d'après une autre caractéristique de l'invention, la hauteur de la cavité soit supérieure à celle du collet d'une distance de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de la garniture d'étanchéité. On a ainsi la certitude que lors de la fixation des éléments les uns aux autres, que ce soit au moyen de boulons de fixation traversants ou au moyen de boulons qui réunissent deux éléments voisins, le joint d'étanchéité n'est pas écrasé. L'invention est particuliérement avantageuse pour des élments de chaudière en fonte, car dans l'état actuel des techniques de fonderie, une prdoision si élevée est garantie même dans des fabrications en grande série que ni la cavité, ni le collet, ni les surfaces d'appui pour la garniture d'étanchéité n'ont besoin d'strie usinés. En raison de la qualité dea surfaces que l'on peut obtenir, l'invention prévoit par ailleurs que les joints d'étanchdité sont en un matériau ayant l'élasticité du caoutchouc. On a en effet constaté avec surprise que, en raison des qualités du caoutchouc naturel ou synthétique ou des matines synthétiques, qui résistent aux températures maximales de tordre de 1000 à en visager, on peut obtenir une dtanchéit particulièrement fiable des ouvertures de passage interconnectées des éléments de la chaudière, l'utilisation des avantages constructifs d'une disposition horizontale de ces éléments permettant de réaliser les joints d'étanchéité sous une forme relativement épaisse. Des essais ont prouvé qu'un disque d'étanchéité en caoutchouc de qualité voulue ayant une épaisseur d'environ 3 mm résiste aux effets de la température, malgré l'absence d'usinage des surfaces d'étanchéité et malgré plusieurs montages et démontages, sans que sa durabilité soit afbectée. On va maintenant décrire plus en détail un mode de réalisation de l'invention, à titre d'exemple et avec référence aux dessins annexés. La figure t est une coupe d'une chaudière formée d'é léments superposés horizontalement. La figure 2 montre à plus grande échelle, en coupe, les ouvertures de passage de deux éléments voisins. Dans le mode de réalisation représenté figure 1, les divers éléments de la chaudière sont en fonte. Sur an soubassement 1, qui peut être refroidi par de l'eau, sont superposés trois éléments de foyer 2 en forme de cadres, sur lesquels sont ensuite empilés les autres éléments de la chaudière, qui jouent le rôle d'échangeur de chaleur. Cet échangeur est séparé du foyer par un élément d'étanchéité 3. Au-dessus de cet élément sont disposés deux couples d'éléments 4,4' et 5,5'. A son extrêmitd supérieure, l'échangeur est séparé d'une chambre de rassemblement des gaz 6 par un second dément d'étanchéité 3'. Les éléments individuels de l'échangeur de chaleur ont disposés symétriquement par rapport à leur axe longitudinal situé dans le plan de la coupe, de sorte que trois types d'éléments seulement sont nécessaires, car par inversion appropriée on peut réaliser n'importe quel genre d'empilement à l'aide de trois types d'éléments dont chacun est utilisé deux fois. Avec les dimensions choisies pour les éléments individuels, on obtient une chaudière ayant à sa base un foyer 7 qui débouche dans un canal principal pour les gaz disposé verticalement dans le sens d'écoulement desgaz de combustion, et dont la section diminue progressivement; ce canal est relié à des canaux horizontaux 10, limités par les surfaces 9 d'échanges thermiques des éléments individuels, et qui débouchent dans un canal collecteur 11. Le prolongement de ce canal débouche dans la chambre 6. Le reflux du système de chauffage se fait avantageusement par un tuyau de retour 12 en communication avec l'élément de foyer placé le plus bas, tandis que le départ de la chaudière se fait par un tuyau 13. L'écoulement du transporteur de chaleur à travers les divers éléments se fait grâce au positionnement sur une ouverture de sortie, dirigée vers le haut, d'un élément de la chaudière, d'une ouverture d'admission, dirigée vers le bas, de l'élément placé au-dessus. Dans l'exemple représenté, les ouvertures de passage des éléments sont disposées de façon que l'une d'eleis se trouve à une extremitd et dirigée vers le bas, tandis que l'autre se trouve à l'autre extrémité et dirigée vers le haut, par rapport à l'axe longitudinal situé dans le plan de la coupe. De cette façon, les différents éléments sont parcourus l'un après l'autre par le transporteur de chaleur, le passage de l'un à l'autre se faisant dans le sens des flèches 14 entre les ouvertures d'admission et de sortie associées qui coïncident dans le plan de séparation de deux éléments formant une paire. Comme on le voit pour les deux éléments supérieurs de la chaudière représentée, la liaison de chaque élément avec ses voisins se fait par l'intermédiaire de courts boulons 15, de sorte que mdme dans le cas de grosses chaudières, on évite que les éléments ne se séparent par suite de la dilatation thermique des .boulons, comme ce serait le cas pour des tirants continus. Sur la figure 2, on voit à plus grande échelle la construction des ouvertures de passage dont l'emplacement seul est si gnalé par les flèches 14 sur la figure 1. Par exemple, dans le cas du point de passage représenté par la flèche 14a entre les éléments 3 et 4, 1' ouverture 16 de l'élément 3 possède une cavité circulaire 17. A l'ouverture associée 18 de l'élément 4 est ménagé un collet circulaire 19 dont le diamètre est choisi de fa çon que le collet 19 puisse être introduit dans la cavité 17. La hauteur a de la cavité est supérieure à la hauteur b du collet, mesurée chaque fois par rapport à la surface de contact des deux éléments de la chaudière, de sorte qu'entre les deux surfaces d'appui 20 et 21 des deux éléments 3 et 4 en position assemblde, il reste un espace suffisant pour recevoir un joint d'étanchéité annulaire 22.Les deux surfaces 20 et 21 sont de préférence toutes deux planes. Aussi bien les ouvertures.16, 18 que les surfaces qui les entourent, et les cavités que les surfaces d'appui, sont, en raison de la précision suffisante de la fabrication par coulage, dépourvues de toute finition; néanmoins, la garniture en caout chouc 22 assure une étanchéité suffisante entre les surfaces 20 et 21 malgré la rugosité de ces surfaces. Le Le mode de réalisation des ouvertures de passage et de leur étanchéisation réciproque qui vient d'être décrit est, certes, particulièrement avantageux dans le cas d'une chaudière suitant l'invention, ayant des éléments superposés horizontalement. Mais le même principe d'étanchéisation est aussi applicable au cas d'une chaudière 8 éléients disposés verticalement, en conservant -les mêmes avantages, en raison du fait que le diamètre extérieur du collet 19 d'une part et le diamètre intérieur de la cavité 17 d'autre part peuvent Store réalisés par la technique de fonderie utilisée de nos jours avec des tolérances suffisantes sans uSin- ge de précision.Les forces de cisaillement qui se manifestent, dans le cas d'une disposition verticale, entre les différents d ments de la chaudière, sont alors absorbées totalement par les collets et les cavités, sans que la garniture interposée soit soumise a des efforts de cisaillement. Eh raison du fait que gracie è l'u tilisation de garnitures élastiques, on peut prévoir des épaisseurs relativement grandes pour les bagues d'étanchéité, les déplacements relatifs qui se produisent lors d'une première mise en service sont absorbés par les disques d'étanchéité sans que les ouvertures de passage cesent entre étanches. Au lieu des rondelles planes représentées, qui sont de fabrication simple, et dont les surfaces d'appui 20, 21 peuvent aussi entre réalisés de façon simple lors de la fabrication des éléments de la chaudière, on pourrait aussi utiliser des garnitures étanches ayant autres formes, sans pour aela renoncer aux avantages de l'invention, en donnant aux surfaces d'appui associées des formes correspondantes. REVENDICATIONS 1 - Chaudière pour une installation de chauffage, cons tituée par plusieurs éléments dont chacun possède au moins deux couvertures de passage pour le transporteur de chaleur, caractérisée en ce que les éldments 2 à 4 de la chaudière sont superposés horizontalement, qu'une ouverture de passage 18 de chacun des éléments possède un collet circulaire 19 en saillie tandis que la seconde ouverture de passage 16 présente une cavité circulaire 17, et que le collet 19 de l'ouverture 18 d'un élément se loge dans la cavité 17 de l'ouverture associée 16 de l'élément voisin. 2 - Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque collet 19 et chaque cavité 17 possèdent une surface d'appui 20, 21 pour une garniture d'étanchéité 22. 3 - Chaudière suivant la revendication 2, caractérisée en ee que les surfaces d'appui 20,21 sont planes. 4 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la hauteur a de la cavité 17 est supérieure à la hauteur b du collet 19 d'une valeur de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de la garniture 22. 5 - Chaudière suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'entre les deux surfaces d'appui 20, 21 est disposée une garniture 22 en un matériau ayant l'élasticité du caoutchouc.