Brevet FR2287662A1 — publié le 19760507

La présente invention concerne une chaudière au gaz comprenant une partie à circulation d'eau disposée dans un logement et formée d'un serpentin tubulaire enroulé en spirale autour de la partie inférieure de la chambre de combustion, des éléments à circulation d'eau étant également disposés dans la -one supérieure de cette chambre de combustion, ces éléments à circulation d'eau étant formés de plusieurs tubes disposés en plusieurs couches et communiquant entre eux du point de vue circulation, les tubes situés dans la partie supérieure et dans la partie inférieure de la chambre de combustion et des gaz chauds étant en communication. Des chaudières de chauffage de ce type sont connues, par exemple, d'après le modèle d'utilité 715.325 de la République Fédérale d'Allemagne, ces chaudières étant en fait prévues pour la production de vapeur. Aussi idéale que soit cette conception connue qui consiste notamment à réaliser les parties à circulation d'eau d'zone chaudière de chauffage au gaz en enroulant des conduits tub.llaires, il est néanmoins difficile de l'appliqtier dans la pratique car, en particulier dans le cas de sollicitations thermiques, les conduits tubulaires enroulés ne sont pas sta bles vis-à-vis l'un de l'autre, de sorte que leur écartement x-arie; de ce fait, les températures requises des gaz résiduaires ne peuvent être maintenues et il se crée des résistances à l'écoulement trop élevées ou trop faibles pour les gaz résiduaires.Dans une chaudière de chauffage suivant la demande de brevet 1.121.303 disposée en République Fédérale d'Allemagne, on utilise même cet effet de dilatation thermique dans la zone de deux conduits tubulaires pour actionner un dispositif de commande du système de combustion. Dans la chaudière de chauffage connue suivant le modèle d'utilité 715.325 de la République Fédérale d'Allemagne, on doit prévoir plusieurs coudes et raccords de réduction d' une coz he de tube à 1 'autre , de sorte qu'une fabrication adéquate ne peut être réalisée qu'au prix de dépenses élevées. En outre, au centre, il se forme une zone d'évacuation préférentielle qui, dans le modèie d'utilité 715.325 de la République Fédérale d'Allemagne, doit être masquée ave plusieurs plaques de recouvrement spéciales. L'invention a pour objet d'éviter ces inconvénients, c'est-à-dire de fournir une chaudière de chauffage au gaz pouvant être réalisée essentiellement à la machine, plus sim plument et plus économiquement, la zone centrale de cette chaudière située au-dessus de la chambre de combustion étant exploitée pleinement comme partie de transfert de chaleur, cette chaudière ayant une structure telle que toutes les couches de tubes se trouvant dans cette zone relativement étroite peuvent être assemblées.l'une à l'autre sans difficulté, bien que l'on utilise des tubes d'une section transversale relativement importante. Suivant l'invention, on réalise cet objet avec une chaudière de chauffage au gaz du type précité du fait que la dernière couche inférieure est reliée, par son extrémité intérieure, à une cuve de trop-plein à plusieurs chambres disposée à peu près au centre de la zone d'évacuation, ayant une hauteur correspondant à toutes les couches de tubes et aux chambres de laquelle sont raccordées les couches successives enroulées en spirale en vue de leur fixation interne par leurs extrémités intérieures, les extrémités extérieures libres des couches de tubes étant assemblées à un coude tubulaire, tandis que,pour fixer les conduits tubulaires et les couches de tubes l'un par rapport à l'autre, des éléments d'écartement sont prévus entre eux et à côté de la cuve de trop-plein centrale. Cette solution apportée par la présente invention offre de nombreux avantages. Grâce à la cuve de trop-plein disposée au centre des couches de tubes, cette zone fortement sollicitée par les gaz chauds est pleinement utilisée pour le transfert de chaleur et, étant donné que l'on peut utiliser des tubes d'une section transversale relativement importante, la résistance à l'écoulement de l'eau en circulation est réduite de 50% et plus vis-à-vis d'appareils de chauffage comparables à circulation de gaz et d'eau et, cn outre, les risques cie calci1:ication sont sensiblement réduits.En outre, grâce à la cuve de trop-plein , les couches de tubes en spirale sont fixées au centre totalement indépendamment du fait que les embouchures des extrémités des tubes peuvent être aisément soudées directement à l'intérieur de la cuve, évitant ainsi la difficulté de devoir assembler ces extrémités intérieures des tubes au moyen de pièces de déviation sous forme de coudes, ce qui, pour autant que cela soit possible, ne pourrait être réalisé qu'au prix d'un travail de soudage extrêmement difficile, puisque l'on n' a pratiquement pas accès à la zone dissimulée des extrémités des tubes en spirale.Dès lors, a clve de trop-plein remplace avantageusement plusieurs coudes qui, dans d'autres conditions, devraient être disposés au centre des spirales, cette cuve offrant, par ailleurs, une plus faible résistance à l'écoulement que les coudes précités. Par exemple, avec uatre couches de tubes et une cuve de tropplein à Ceux chambres, comme on l'exposera plus en détail ciaprès, on ne doit prévoir qu'un seul coude tubulaire extérieur. -n olltenant les mêmes avantages, l'objet décrit cidessus eut également être réalisé avec une chaudière de chatlff.lge au gav du type précité suivant l'invention du fait que les éléments à circuiation d'eau sont formés de conduits tubulaires à diamètres progressivement réduits et enroulés en spirale, tandis que les conduits tubulaires sont disposés concentriquement autour d'une cuve centrale de trop-plein à plusieurs chambres à laquelle sont raccordées les extrémités des eiiffercllts conduits tubulaires. La chaudière de chauffage au gaz suivant l'invention, ainsi que d'autrcs détails et avantages seront décrits ci-après d'une manière plus détaille) par des exemples de réalisation en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale de la chaudière de chauffage au gaz; la figure 2 est une coulpe horizontale de la cuve de trop-plein à laquelle est raccordée une spirale de tube; la figure 3 est une coupe d'un tube dont sont formés les conduits tubulaires hélicoïdaux et en spirale; la figure 4 est une vue latérale d'un détail de construction de la chaudière de chauffage au gaz; la figure 5 illustre schématiquement et par une vue en plan la partie à circulation d'eau de la chaudière de chauffage au gaz suivant une deuxième possibilité; et la figure 6 est une coupe d'une forme de réalisation particulière de la paroi de séparation prévue dans 1 cuve de trop-plein. Dans les dessins annexés, les chiffres de référence 1 à 4 désignent les couches de tubes en spirale, tandis que le chiffre 5 désigne le conduit tubulaire enroulé en spirale autour de la chambre de combustion 15. Le tube de la dernière couche inférieure 1 et le conduit tubulaire 5 sont, de préférence, enroulés d'une seule pièce dans une machine enrouleuse appropriée avec laquelle les tubes reçoivent leur section transversale, de préférence, ovale (figure 3). A l'extrémité inférieure du conduit tubulaire 5, est prévu le raccord 17 pour le retour de chauffage. A l'extrémi- té du tube de la cpuche supérieure 4, est prévu le raccord 18 pour l'alimentation de chauffage. Le tube de la couche 1 pénètre, par son extrémité intérieure 6, dans la cuve de trop-plein 7 qui est, par exemple, subdivisée en deux chambres 8, 9 par une paroi de séparation 21 fixée en quelques points et, de préférence, inclinée. Le milieu chauffant (eau) est dévié dans la chambre cunéiforme 8 et il pénètre dans le tube de la couche 2, puis il s'écoule vers l'extrémité extérieure; de là, en passant par l'unique pièce de déviation extérieure 10 (voir figure 4), il pénètre dans le tcibe de la couche 3, puis il s'écoule vers l'intérieur en direction de la chambre 9 d'où, en étant à nouveau dévié, il pénètre dans le tube de la couche supérieure 4, pour quitter ensuite la chaudière par le raccord 18.Etant donné que le fond de la cuve de trop-plein qui est également utilisée pour le transfert de chaleur, est lisse ou légèrement incliné, ou encore bombé vers l'intérieur, lors du fonctionnement critique de la chaudière, 1' eau de condensation éventuellement présente ne stégoutte plus irrégulièrement sur toute la surface du brûleur 19, mais préférentiellement uniquement par les bords de la cuve de trop-plein. Toutefois, grâce au long parcours d'écoulement via le conduit tubulaire 5 et sa grande surface de transfert de chaleur résultant de sa section transversale, de préférence, ovale, le milieu chauffant est déjà à ce point préchauffé qu'il ne se forme guère d'eau de condensation dans la zone située au-desscis du brûleur 19.Afin de bien adapter la cuve de trop-plein 7 au -centre des couches de tubes en spirale 1 à 4 et afin d'avoir des dimensions égales dans les sections transversales libres de passage, la paroi extérieure 12 de la cuve de trop-plein 7 s'étend également en spirale (figure 2), formant ainsi avantageusement une surface de raccordement 13 pour les extrémités des couches de tubes 1 à 4 que l'on soude par l'intérieur de la cuve de trop-plein,laquelle, après ce soudage, est fermée en haut et en bas par les fonds 14 Trois ou quatre languettes de retenue 16, réparties régulièrement sur la périphérie et, par conséquent, aisément accessibles, sont adaptées et fixées à quelques endroits ver ticalernent le long du conduit tubulaire 5 et des tube extérieurs des couches 1 à 4, ainsi qu'horizontalement au-dessus de la couche supérieure 4.De la sorte, les couches de tubes 1 à 4 sont également fixées suffisamment vers l'extérieur. Gce à la cuve de trop-plein 7, les couches de tubes ; à 4 qui, en fait, sont relativement labiles, sont fixées dans la zone de leurs extrémités intérieures sans devoir consentir des frais su1 > plémentaires pour des éléments supports et de soudage. la vue de maintenir les positions avec précision, ente les tubes et les couches de tubes, comme on peut le constater à la figure 1 (moitié de gauche), on prévoit des éléments 'écartement libres 20 dont les extrémités ressortent simplement et latéralement Cie tout le paquet de tubes en pénétrant dans ia zone des languettes extérieures de retenue 16 auxquelles elles peuvent être fixées par de simples points de soudage. Dans sa zone supérieure, la paroi de séparation 21 comporte, de préférence, au moins une petite ouverture 22 pour le passage des bulles de vapeur qui se forment éventuellement et qui sont alors décomposées en montant et sous lveffet du mouvement tourbillonnaire dû à la déviation de l'eau, cette chaudière fonctionnant ainsi d'une manière parfaitement silencireuse. Afin d'éviter des espaces morts dans la cuve de tropplein 7, comme représenté à la figure 6, la paroi de séparation 21 est réalisée en deux couches dont les surfaces (en partant de la zone perforée) sont disposées avec des inclinaisons opposues dans la cuve de trop-plein. In ce qui concerne la deuxième possibilité de réalisation de l'objet de l'invention, on se référera à la figure 5. Dans ce cas, on n'emploie aucune couche de tube enroulée en spirale, mais des conduits tubulaires 1'-4' enroulés en spirale sont disposés concentriquement autour de la cuve de trop-plein 7' à plusieurs chambres, tandis que les parois de séparation 21' ne s'étendent pas transversalement, mais parallement à l'axe de la chaudière. Jusqu'à la cuve de trop-plein, cette chaudière a pratiquement la même coupe transversale que celle représentée à la figure 1. Dans l'exemple illustré à la figure 5, tous les conduits tubulaires 1'-4' sont disposés l'un derrière l'autre et l'eau chaude s'écoule par le raccord 18'. Dans cet exemple, le conduit tubulaire 1' entoure également le conduit tubulaire 5 et il n'en forme pratiquement que le prolongement vers le haut. L'eau sortant du conduit tubulaire 5 se dirige vers le haut et passe dans le conduit tubulaire 1', dans lequel elle monte pour arriver ensuite dans la chambre correspondante 23 de la cuve de trop-plein 7' au bas de laquelle est raccordé le deuxième conduit tubulaire 2', etc. Les raccords des conduits tubulaires 1'-4' sont dès lors assemblés chacun en haut et en bas aux chambres 23, 24, 25 où ils peuvent être soudés de l'intérieur sans difficulté. Ce n'est qu'après avoir effectué ce soudage que l'on fait éventuellement glisser, par le haut et vers l'intérieur, la paroi de séparation 21' déployée en conséquence en éventail, après quoi on ferme la cuve de trop-plein au-dessus et en dessous. Ces conduits tubulaires disposés concentriquement sont également fixés avec une ossature support ou des éléments d'écartement correspondants de la même manière que celle représentée à la figure 1. REVENDICATIONS 1. Chaudière de chauffage au gaz constituée d'une partie à circulation d'eau disposée dans un logement et formée (ituil serpentin tubulaire enroulé en spirale autour de la partie inférieure de la chambre de combustion, des éléments à circulation d'eau étant également disposés dans la partie supérieure de la chambre de combustion, ces éléments à circulation d'eau étant formés de tubes disposés en plusieurs couches et communiquant entre eux en ce qui concerne la circulation, les tubes situés dans la part le supérieure et dans 1' Partie inférieure de la chambre de combustion et des gaz chavlds étant en communicatiolì, caractérisée en ce q;;.. la der- nière couche inférieure est raccordée, par son extrémité intérieure, à line cuve de trop-plein à plusieurs chambres, dis posce i peu près aii centre de li zone d'évacuation, ayant une hauteur correspondant à toutes les couches de tubes et aux chambres de laquelle sont raccordées les couches stlecessives enroulées en spirale en vue de leur fixation interlle par leurs ext réni tés intérieures, les extrémités extérieures libres des couches de tubes étant assemblées à un coude tubulaire, tandis que, pour fixer les conduits tubulaires et les couches de tu bes l'un par rapport à l'autre, des éléments d'écartement sont prévus entre eux et à côté de la cuve de trop-plein centrale. 2. Chaudière de chauffage au gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes sont réalisés en acier spécial avec une section transversale ovale connue en soi. 3. Chaudière de chauffage au gaz selon la revendica tio I, cicactérisée en ce que la paroi extérieure de la cuve de trop-plein s'étend également à peu près en spirale et présente, pour les extrémités des tubes, une surface de raccordement s'étendant à peu près radialement. 1. Chatîdière de chauffa te au gaz selon la revendicatlon 1, ciractèrisée en ce que les fonds supérieur et inférieur de la cuve de trop-plein sont bombés vers l'intérieur. 5. Chaudière de chauffage au gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que au moins une paroi de séparation divisant la cuve de trop-plein en chambres est inclinée par rapport à l'axe longitudinal vertical. 6. Chaudière de chauffage au gaz selon la revendication S, caractérisée en ce que, dans la zone supérieure de la paroi de séparation, on prévoit au moins une petite ouverture. 7. Chaudière de chauffage au gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments d'écartement sont assemblés ,avec des languettes extérieures de retenue, à une ossature support. S. Chaudière de chauffage au gaz selon la revendication 5, caractérisée en ce que la paroi de séparation est réalisée en deux couches dont les surfaces sont disposées, en partant cie la zone comportant l'ouverture, avec des inclinaisons opposées dans la cuve de trop-plein. 9. Chaudière de chauffage au gaz constituée d'une partie à circulation d'eau disposée dans un logement et formée d'un serpentin tubulaire enroulé en spirale autour de la partie inférieure de la chambre de combustion, des éléments à circulation d'eau étant également prévus dans la partie supérieure de cette chambre de combustion, ces éléments à circulation d'eu étant formés de plusieurs tubes disposés en plusieurs couches et communiquant entre eux en ce qui concerne la circulation, les tubes se trouvant dans la partie supérieure et dans la partie inférieure de la chambre de combustion et des gaz chauds étant en communication, caractérisée en ce que les élémonts à circulation d'eau sont formés de conduits tubulaires enroulés en spirale et ayant des diamètres progressivement réduits, les conduits tubulaires étant disposés concentriquement autour d'une cuve de trop-plein centrale à plusieurs chambres à laquelle sont raccordées les extrémités des différents conduits tubulaires entre lesquels sont prévus des éléments d'écartement afin de les fixer l'un à l'autre.