Brevet FR2296149A1 — publié le 19760723

La présente invention a pour objet une chaudière convenant pour le chauffage de liquides, dans laquelle l'énergie thermique est, transmise successivement par rayonnement de la flamme et des produits de combustion et ensuite par convection entre les produits de combustion et une partie des parois du foyer. Conformément à l'invention, la chaudière comporte d'une part une partie de paroi constituée de tubes parallèles, quasi-ointifs et pourvus de tôles assurant la continuité de cette partie de paroi, les extrémités des tubes étant reliées à deux boites à liquide dont l'une est traversée par le brûleur et dont lXautre comporte des ajutages servant d'entrée et de sortie du liquide.D'autre part, la chaudière cooeporte un faisceau tubulaire qui Jouxte les bords longitudinaux de la dite première partie de paroi pour former le foyer, est placé parallèlement aux tubes quasijointif s et constitué de tubes à ailettes disposés en quinconce.Les ailettes des différents tubes sont insérées les unes entre les autres, en vue de former des chicanes par lesquelles les produits de corps bustion peuvent quitter le foyer latéralement en cédant par convection leur énergie thermique au faisceau tubulaire. Avantageusement, le faisceau tubulaire est constitué par des tubes à ailettes hélicoSdales soudées de chant sur la paroi des tubes. En vue de réaliser une chaudière de faible hauteur de construction, se montant aisément dans des sous-sols à plafond bas, les tubes quasi-jointifs sont horizontaux et disposés soit au-dessus, soit au-dessous du faisceau tubulaire. On a constaté que le rendement thermique de cette chaudière dépasse 90%, calculé sur le pouvoir thermique inférieur du combustible. On peut aisément la combiner avec un dispositif connu de contact direct des produits de combustion avec un liquide et réaliser alors un rendement thermique de l'ordre de 95% par rapport au pouvoir thermique supérieur du gaz de combustion. Ce dispositif de contact direct des produits de combustion avec un liquide est disposé en amont de la dxinée d'évacuation des produits de combustion.Comme on le sait, le liquide chauffé par contact direct avec les produits de combustion peut servir, soit directement, soit par l'entremise d'un échangeur de chaleur, au maintien de la température de l'eau de piscines, aux installations de douches ou au chauffage par le plafond de locaux d'habitation ou industriels, alors que le liquide chauffé dans la chaudière suivant l'invention, par rayonnement de la flamme et des gaz de combustion sur la partie de paroi formée de tubes quasi-jointifs et par convection dans la partie à faisceau tubulaire, sert normalement au chauffage central courant. Dans certains cas, le liquide chauffé par contact direct avec les produits de combustion peut autre joint au courant de liquide devant traverser la chaudière faisant l'objet de l'invention. Le dessin annexé représente à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution de l'invention. La Fig.l montre schématiquement une chaudière dans laquelle le faisceau tubulaire est au-dessus de la partie de paroi à tubes quasi-jointifs; la Fig.2 en est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig.l; la Fig.3 montre une chaudière dans laquelle la partie de paroi à tubes quasi-jointifs est au-dessus du faisceau tubulaire; la Fig.+ en est une coupe suivant la ligne IV-IV de la Fig.3; la Fig.5 représente une combinaison d'une chaudière suivant l'invention et d'un dispositif de contact direct des produits de combustion avec un liquide, et r la Fig.6 en est une coupe suivant la ligne VI-VI de la Fig.5. La chaudière comporte une partie de paroi l cnnstituée de tubes 2 quasi-jointifs, lisses ou pourvus de nervures longitudinales, garnis extérieurement de tôles 3 assurant l'étanchéité de cette partie de paroi. Les extrémités des tubes 2 sont reliées à des boites à liquide 4 et 5 de manière à subdiviser l'ensemble de ces tubes en plusieurs groupes parcourus en sens différents par le liquide à chauffer La boite à liquide W est traversée d'ajutages 6 et 7 dont le premier sert à l'entrée du liquide froid et le second à la sortie du liquide chaud, comme indiqué par des flèches. La boite à liquide 5 est traversée par un bradeur 8 éta- lant sa flamme le long des tubes 2.Les boites à liquide 4 et 5 renferment des subdivisions 9 pour canaliser dans les tubes 2 le liquide en plusieurs courants, utilisant chacun un certain nombre de tubes 2 en parallèle. La chaudière comporte en outre un faisceau tubulaire 10 qui est constitué de tubes parallèles à ailettes enchevetrées et disposé pour fermer le foyer dans l'ouverture laissée par la partie de paroi 1. Les ailettes des tubes, de préférence des ailettes hélicoidales soudées de chant sur les tubes, sont intercalées les unes entre les autres et forment des chicanes par lesquelles les produits de combustion pavent s'échapper latéralement du foyer en cédant leur chaleur par convection à l'ensemble des tubes constituant la faisceau ta3llaire. Les produits de combustion ayant traversé le faisceau tubulaire sont recueillis dans un conduit ll s largissant et se terminant par un tuba 12 qui est relié à la cheminée. Le faisceau tubulaire peut être disposé au-dessus de la partie de paroi à tubes quasi-jointifs (Figs.l et 2 ) ou au-dessous de cette dernière partie (Figs.3 et O . Dans les deux cas,on obtient un excellent rendement thermique dû aux faits que les tubes quasi-jointifs présentent une grande surface apte à capter aisément la chaleur rayonnante de la flamme et des produits de combustion et que le faisceau tubulaire reçoit par convection la chaleur sensible des produits de combustion qui traversent ce faisceau. Une chaudière d'essai, calculée pour 16000 calai, a produit plus de 20.000 calai et ce avec un rendement de 914 du pouvoir calorifique inférieur d'un combustible gazeux. En acceptart une hauteur de construction plus grande, la chaudière pourrait aussi être disposée verticalement. Elle peut être combinée facilement avec un dispositif connu de contact direct des produits de combustion avec un liquide caloporteur, quelle que soit sa position, suivant les Figs.l, 2 ou suivant les Figs .3 , 4 ou mAeme verticale.Les Figs 5 et 6 montrent à titre d'exemple une combinaison de la chaudière suivant la Fig .1 avec un dispositif com- prenant un dômô 13 qui ferme l'ouverture de sortie des produits de combustion de la chaudière et contient un bac 14 dans lequel plonge sur toute la longueur de ce dernier un récipient 15 contenant sur un fond en treillis un empilage de corps de remplissage 16, arrosés par un liquide froid qui entre par la conduite 17 et se répartit sur toute la surface des corps de remplissage par un système à douche 18. Les produits de combustion ayant traversé le faisceau tubulaire 10 sont obligés de contourner les parois longitudinales du bac 14 et d'entrer par le dessous dans l'empilage 16 dans lequel ils rencontrent le liquide de ruissellement , en cédant à ce dernier la chaleur de condensation de l'eau se trouvant dans les produits de combustion. Le liquide de ruissellement ainsi chauffé se rassemble dans le fond du bac li et est évacué par la conduite 19 vers le lieu d'utilisation de la chaleur qu'il a reçu. Eventuellement, il passe par un échangeur de chaleur, dans lequel il cède sa chaleur å un liquide de consommation. La chaudière, ainsi que le dispositif de contact direct des produits de combustion avec un liquide sont entourés d'une couche de matiere calorifuge 20, comme le montrent les Figs.2, i, 5 et 6. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux ormes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemple et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications. REVENDICATIONS 1. Chaudière convenant pour le chauffage de liquides dans laquelle l'énergie thermique est transmise successivement par rayonnement de la flamme et des produits de combustion et par convection entre les produits de combustion et une partie des parois du foyer, caractérisée en ce qu'elle comporte, d'une part, une partie de paroi constituée de tubes parallèles, quasi-jointifs et pourvus de tôles assurant la continuité de cette partie de paroi, les extrémités des tubes étant reliées à deux boites à liquide dont l'une est traversée par le brûleur et dont l'autre comporte des ajutages servant d'entrée et de sortie du liquide, et d'autre part, jouxtant les bords longitudinaux de la dite partie de paroi pour fermer le foyer, un faisceau tubulaire qui est placé parallè- lement aux tubes quasi-jointifs et constitué de tubes à ailettes disposés en quinconce, les ailettes des différents tubes étant insérées les unes entre les autres, en vue de former des chicanes par lesquelles les produits de combustion peuvent quitter le foyer latéralement en cédant par convection leur énergie thermique au faisceau tubulaire. 2. Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le faisceau tubulaire est constitué par des tubes à ailettes hélicoîdales soudées de chant sur la paroi des tubes. 3. Chaudière suivant la revendication I, caractérisée en ce que les tubes quasi-jointifs sont horizontaux et disposés au-dessus du faisceau tubulaire. 4. Chaudière suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes quasi-jointifs sont horizontaux et disposés au-dessous du faisceau tubulaire. 5. Chaudière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est combinée avec un dispositif connu de contact direct des produits de combustion avec un liquide, ce dispositif étant disposé de façon habituelle en amont de la cheminée d'évacuation des produits de combustion.