Brevet FR2284831A1 — publié le 19760409

t1 invention concerne les chaudières, notamment les chaudières de production d'eau chaude, pour le chauffage central par exemple. tes chaudières connues sont essentiellemeiit de deux types les chaudières à chauffage direct : liteau circule dans des tubes ou dans une enceinte, léchés directement par les flammes ; les chaudières à tubes de fumée : l'eau est contenue dans une enceinte traversée par des tubes de fumée dans lesquels passent les gaz chauds produits par la combustion. Dans les deux types, les gaz de combustion ont une température encore relativement élevée lorsqu'ils arrivent au conduit d'évacuation. l'énergie calorifique dissipée dans ce dernier est entièrement perdue. On a proposé de récupérer une partie de cette énergie en l'utilisant pour réchauffer liteau d'alimentation, que l'on fait circuler autour du conduit d'évacuation. L'augmentation de rendement ainsi obtenue ne dépasse pas quelques pour cents Or, l'énergie calorifique que possèdent les fumées à l'extrémité des tubes est, elle, de l'ordre de 20 à 40% de l'énergie cédée à 1' eau lors de la traversée du corps de chauffe. te but de l'invention est de récupérer la majorité de 1' énergie des fumées à leur sortie. L'invention repose sur le principe du bec de Bunsen, bien connu des chimistes : c'est l'utilisation du dard à flamme bleue, du type des dards de chalumeau de soudage, à valeur calorifique très élevée, dard qui se forme à l'extrémité, sous certaines conditions, notamment d'oxygénation, d'un tube lorsqu'à l'autre extrémité de celui-ci brule la flamme d'un combustible de nature quelconque (solide, liquide, gazeux pur ou combiné). L'invention a pour origine la remarque que les bottes à fumée qui, dans les chaudières connues, raccordent la sortie des tubes au conduit d'évacuation des gaz, présentent toutes plus ou moins des traces de destruction par contact avec une flamme. L'observation visuelle de ce qui se passe à l'intérieur des botw tes à fumée a corroboré l'analyse des lésions présentes par ces bottes. tes conditions de formation de flammes de type Bunsen se trouvant réunies, l'invention consiste à favoriser encore plus la formation de ces flammes en ménageant un volume d'air suffisant au niveau de la sortie des tubes et à placer une capacité eau dans la zone dwinfluence thermique de ces flammes. Selon l'invention, une chaudière à tubes de fumée est caractérisée par l'interposition entre la sortie des tubes et l'entrée du conduit d'évacuation d'une enceinte contenant une capacité d'eau7 communiquant avec le corps de chauffe, et chauffée par les flammes qui se produisent à l'extrémité de sortie des tubes0 La description qui suit et les figures qui s'y rapportent permettent de mieux comprendre, sr un exile concret de ra- libation, la mise en oeuvre Je l'invention0 Parmi ces figures la Figure 1 est une vue de face schématique en coupe suivant un plan passant par l'axe d'une chaudière suivant l'inven- tion les Figures 2, 3 et 4 sont des vues schéeatiques de la chaudière de la figure 1 en coupe suivant des plans perpendiculaires à l'axe0 La chaudière représentée figure 1 est une chaudière de type vertical du type à foyer 1 disposé dans une enceinte 2 à double paroi dont la capacité 3 entre les parois contient le liquide à chauffer. Cette capacité est en communication avec le corps de chauffe 4, ici du type cylindrique, dans lequel se trouve une antre partie de l'eau à chauffer.On a représenté schématiquement en la, lb, lc, Id et le les divers éléments du foyer, dans le cas d'une chaudière à charbon, respectivement la porte de chargement, la grille, l'autel, le cendrier et sa porte de vidange, étant entendu que l'invention est applicable aux chaudières utilisant de façon connue d'autres combustibles. La masse aux hachures croisées larges représente, dans le cas particulier considéré, le charbon et les traits qui le sur montent représentent les flammes. La combustion produit des gaz qui sont canalisés dans les tubes de fumée 5 qui traversent le corps de chauffe 4. Deux tubes seulement sont représentés sur la figure 1 pour ne pas la surcharger, mais il est entendu, comme on le voit tailleurs figure 3 > qu'il y en a beaucoup plus. Dans les chaudières connues de ce type, les tubes de fumée débouchent dans une bote, dite boite à fumée, raccordée a la cheminée d'évacuation. Le chauffage de l'eau froide, fournie en 6, est alors essentiellement effectué par échange de chaleur entre les tubes et l'eau dans le corps de chauffe, la double paroi du foyer assurant éventuellement un préchauffage comElé- mentaire. Or la fumée à l'extrémité de sortie des tubes 5 est encore à température élevée et, si il y a suffisamment d'air pour fournir le comburant nécessaire, cette fumée donne lieu, à l'extré- mité de chaque tube, suivant le principe d bec Bunsen, à un dard à flamme bleue dont la valeur calorifique est importante. Ces dards sont représentés schématiquement en 7, Cette chaleur est utilisée suivant l'invention pour chauffer l'eau qui se trouve dans la capacité 8 placée au-dessus de la sortie des tubes, en communication avec le corps 4, dans 1' enceinte 9 dimensionnée de manière à empêcher l'étouffement des flammes bleues et à permettre aux gaz produits par cette seconde combustion de rejoindre le conduit d'évacuation classique 109 comme indiqué par les flèches en traits discontinus. L'eau chaude recueillie à la sorte il est, pour une puissance de chauffe égale, à une tempéiature supérieure à celle qui serait recueillie à la sortie du corps 4, d'où le nom de bouilleur donné ici à la capacité 8. La figure 2 est la coupe suivant I-II de la chaudière et les figures 3, 4, sont des coupes suivant III-IV et V-VI ; à ces deux derniers niveaux III-IV la chaudière est identique à une chaudière classiques Dans l'exemple représenté le bouilleur 8 est biconvexe de manière à mieux supporter la surpression due à ce second chauffage de l'eau. Mais cette forme n'est pas exclusive, la capacité 8 pouvant avoir tolite autre forme. En service normal, c'est-à-dire pour une même température de l'eau de sortie, le conduit d'évacuation des gaz résiduels, lo, est à température notablement plus basse que dans le cas d'une chaudière de mène puissance à tubes de fumée classiques, ce qui à la fois résulte et en explique le meilleur rendement obtenu. Pour une même consommation de combustible, la pilo-sance est augmentée de 20 à 3oe%. L'invention n'est Pas limitée aux cnauJires à tubes de fumée du type illustré, mais au contraire elle s'étend à tous es types que chaudière à tubes de fumée connus, horizontale ou verticale, avec ou non préchauffage autour du foyer chaudière alimetée par tout tyre de combustible cornu, à simple ou double foyer, à circuit d'eau simple ou mite (chaudière mixte, eau sanitalie, eau de chauffage). Dans le cas de chaudière de chauffage central, la chaudière comprend, comme il est bien connu, sur le circuit d'eau froide, une vanne retour du circuit de chauffage, ainsi que toutes autres vannes mélangeuses, motorisées ou non, suivant liart connue REVENDICATTONS 1. Perfectionnement aux chaudières du type à tubes de fumée, ledit perfectionnement étant caractérisé par le fait que l'on utilise les flammes qui se forment spontanément à la sortie desdits tubes pour surchauffer l'eau d'un bouilleur placé au-dessus de celles-ci, et en communication avec le corps de chauffe. 2. Chaudière comportant un foyer, un faisceau de tubes de fumée ayant leurs entrées en communication avec le foyer, un corps de chauffe contenant le liquide à chauffer et dans lequel passent les tubes de fumée, une canalisation d'évacuation des fumées, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, entre la sortie des tubes et la canalisation d'évacuation , une enceinte dans laquelle débouchent les tubes de fumée et dans laquelle est placée une capacité de surchauffe du liquide, en communication avec le corps de chauffe, et placée à proximité des sorties des tubes de manière re à entre chauffée par les dards qui se produisent spontanément à l'extrémité de ceux-ci, ladite enceinte et ladite capacité étant dimensionnées de manière d'une part à utiliser au maximum l'énergie calorifique dégagée par les dards et d'autre part, à ménager un espace suffisant pour la combustion et ltévacuation des fumées résiduelles. 3. Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite capacité est réalisée sous forme d'un ballon aplati biconvexe.