Brevet FR2316566A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne la récupération de la chaleur contenue dans un courant de gaz chauds circulant dans une conduite, notamment pour la production de vapeur d'eau ou d'eau chaude. t invention a pour but de réaliser un dispositif récupérateur d'une structure particulièrement simple et d'une excellente efficacité, qui peut être facilement inséré dans une conduite telle qu'une cheminée d'évacuation des fumées sortant de la chambre de combustion d'une chaudière. Elle a également pour but de réaliser un dispositif récupérateur à production réglable en fonction des besoins qui peut, à la limite, être facilement mis hors circuit. L'invention a plus précisément pour objet un dispositif récupérateur de la chaleur contenue dans un courant de gaz chauds circulant dans une conduite, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un serpentin disposé coaxialement dans la conduite autour d'un passage central de forme cylindrique, ledit serpentin étant alimenté par un fluide auquel les gaz peuvent céder leur chaleur, - un volet de réglage aménagé pour assurer la répartition du débit de gaz chauds entre ledit passage central et le passage dans lequel sont disposés les serpentins, et - un injecteur alimenté par un fluide sous pression, ledit injecteur, disposé en aval du passage central, coopérant avec un étranglement de la conduite de manière à assurer la circulation des gaz chauds dans celle-ci. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, les serpentins sont disposés à l'intérieur d'un tronçon de section élargie de la conduite, ledit tronçon comportant deux parties terminales dont les extrémités ont une section sensiblement égale à celle du passage central disposé coaxialement auxdites sections, l'injecteur étant disposé dans la partie terminale côté aval dudit- tronçon. Le dispositif récupérateur est applicable à la production de vapeur d'eau par la chaleur contenue dans les fumées sortant de la chambre de combustion d'une chaudière à vapeur. I1 comporte alors, de façon avantageuse, un réchauffeur d'eau d'alimentation des serpentins chauffé par une partie de la vapeur engendrée dans la chaudière. Son injecteur peut être alimenté par une partie de la vapeur engendrée-dans ladite chaudière. Le dispositif récupérateur est applicable à la production d'eau chaude par la chaleur contenue dans les fumées sortant de la chambre de combustion d'une chaudière à vapeur. De façon avantageuse, son injecteur est alimenté, comme dans le cas de l'application qui précède, par une partie de la vapeur engendrée dans la chaudière. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit, faite en regard du dessin annexé, concernant une forme particulière de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif. La figure unique représente le dispositif récupérateur suivant une forme adaptée à la production de vapeur d'eau. Sur la figure, on voit une conduite 1 telle qu'une conduite d'évacuation des fumées sortant de la chambre de combustion d'une chaudière, non représentée, la circulation des gaz chauds dans ladite conduite s'effectuant dans le sens indiqué par les flèches. Sur la conduite 1 est inséré un tronçon 2 de section élargie formant l'enveloppe des principaux éléments du dispositif qui vous être décrits ci-après. Le tronçon 2 se raccorde à la conduite 1 par ses deux parties terminales, respectivement 3 et 4, de forme tronconique. A l'intérieur de l'enveloppe 2, trois serpentins 5 sont disposés coaxialement autour d'un passage central 6 de forme cylindrique dont la section a un diamètre sensiblement égal à celui de la conduite 1. Les serpentins 5 à spires jointives sont montés en série et ils sont alimentés en eau par une tuyauterie 7 au moyen d'une pompe 8. Ladite pompe, entrainée par un moteur 9, est munie d'un filtre d'aspiration 10 précédé d'un robinet-vanne 11. Sur la tuyauterie 7 sont montés successivement une soupape de sécurité 12, un clapet anti-retour 13 et un réchauffeur d'eau d'alimentation 14. Ce dernier, réalisé sous la forme d'un injecteur, est chauffé par de la vapeur en provenance de la chaudière -par la ligne 15. A la sortie- du passage central 6 est disposé un volet de réglage 16 permettant d'assurer la répartition du débit de fumées entre ledit passage central et le passage 17 de section annulaire à l'intérieur duquel sont disposés les serpentins 5. Le volet 16 est monté à l'intérieur d'une virole cylindrique 18 qui pénètre dans le passage central 6 le long du serpentin 5 dont les spires définissent ledit passage central. Lorsque le dispositif fonctionne à plein régime, le volet 16 est actionné de manière à obturer le passage central 6 et les fumées traversent alors le passage 17 assurant ainsi le chauffage des serpentins 5. Lorsque le dispositif est, en l'absence de besoins en vapeur, à mettre hors-circuit, le volet 16 est actionné de manière à ouvrir complètement le passage central 6 que les fumées empruntent alors sans chauffer les serpentins 5 de façon notable. I1 va de soi que le volet 16, au lieu de fonctionner par tout ou rien, peut être actionné de manière à occuper toutes les positions intermédiaires, assurant ainsi de façon continue la répartition du débit de fumées entre le passage 6 et le passage 17. La vapeur engendrée dans les serpentins 5 est admise dans un réservoir-séparateur 19 comportant à sa partie inférieure une purge manuelle 20 pour déversement à l'égout de l'eau non vaporisée, et d'une purge automatique 21 pour assurer le retour de l'eau à la bâche d'alimentation (non représentée). Le réservoir séparateur 19 est muni à sa partie supérieure d'une tubulure 22 permettant d'amener la vapeur produite vers les postes d'uti irisation, Sur cette tubulure sont montés des soupapes de sécurité, telles que 23, et un pressostat 24. Le repère 25 désigne un robinet-vanne réqlant le départ de la vapeur vers les postes d'utilisation. Un injecteur de tirage 26 est disposé dans l'enveloppe 2 en aval du volet de réglage 16. Cet injecteur est réalisésous la forme d'un tore à axe horizontal muni de buses, dans lequel est introduite de la vapeur en provenance de la chaudière par la tuyauterie 15. Cet injecteur assure la circulation des fumées en coopérant avec l'étranglement de la conduite 1 constitué par la partie tronconique 4 au niveau de laquelle il est aménagé. Son action permet de compenser l'effet des pertes de charge dues aux parois des serpentins 5. Le repère 27 désiqne une armoire de commande et de contrôle raccordée au moteur 9, au volet de réglage 16, au pressostat 24 ainsi qu'à un thermomètre 28 mesurant la température des fumées-en amont des serpentins 5. Le repère 29 désigne un clapet anti-retour monté sur la ligne 15. Les repères 30 et 31 désignent des robinets-vannes montés sur les branches de ladite ligne alimentant respectivement le réchauffeur 14 et ltinjecteur-26. Le dispositif qui vient d'être décrit est non seulement applicable à la production de vapeur, mais encore à la production d'eau chaude (eau surchauffée ou eau chaude à usage domestique) et cela quelle que soit la nature des gaz chauds circulant dans la conduite 1. I1 est généralement applicable au chauffage de tout autre fluide thermique. Dans le cas de chaudières fonctionnant au fuel lourd, quelle que soit la nature du fluide parcourant les serpentins, il est nécessaire que sa température à l'entrée des première spires ne soit pas inférieure à 1200C de manière à s'éloigner du point de rosée et d'écarter ainsi toute corrosion des parois des serpentins. La puissance du dispositif est fonction de l'écart des températures entre le fluide chauffant et le fluide à chauffer, et du débit du fluide chauffant. Le rapport entre le nombre de calories apportées par heure et le nombre de calories qui peuvent être cédées par heure, implique le degré de vaporisation obtenue. A caractéristiques de fumées égales (débit et température) on pourra ainsi obtenir selon le débit de la pompe, soit de l'eau seulement réchauffée, soit de l'eau surchauffée, soit de la vapeur saturée sèche. Le circuit du fluide à chauffer doit donc être dimensionné en conséquence, et ses éléments peuvent de ce fait être modifiés. Bien que l'invention ait été décrite en référence à une forme particulière de réalisation, il va de soi quelle n'y est en rien limitée et que des modifications peuvent y être apportées sans sortir de son domaine. C'est ainsi que le volet de réglage 16 pourra indifféremment être disposé à l'aval ou à l'amont du serpentin 5. Dans le second cas, il serait possible de faire appel à des serpentins 5 à spires non jointives, mais la virole 18 devrait alors s'étendre sur toute la longueur des spires du serpentin 5 définissant le passage central 6. Le réchauffeur 14 et l'injecteur 26 pourront être alimentés par tout fluide sous pression de caractéristiques appropriées, autre que la vapeur d'eau engendrée dans la chaudiè- re. Il va de soi que le dispositif peut être utilisé selon la disposition horizontale illustrée ou selon une disposition verticale, comme ce serait le cas avec une conduite formée par une cheminée. L'invention couvre donc t outre l'exemple représenté, ses différentes variantes de réalisation possibles. REVENDICATIONS 1. Dispositif récupérateur de la chaleur contenue dans un courant de gaz chauds circulant dans une conduite, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un serpentin disposé coaxialement dans la conduite autour d'un passage central de forme cylindrique, ledit serpentin étant alimenté par un fluide auquel les gaz peuvent céder leur chaleur, - un volet de réglage aménagé pour assurer la répartition du débit de gaz chauds entre ledit passage central et le passage dans lequel sont disposés les serpentins, et - un injecteur alimenté par un fluide sous pression, ledit injecteur, disposé en aval du passage central, coopérant avec un étranglement de la conduite de manière à assurer la circulation des qaz chauds dans celle-ci. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les serpentins sont disposés à l'intérieur d'un tronçon de section élargie de la conduite, ledit tronçon comportant deux parties terminales dont les extrémités ont une section sensiblement égale à celle du passage central disposé coaxialement auxdites sections, l'injecteur étant disposé dans la partie terminale côté aval dudit tronçon. 3e Dispositif suivant lune des revendications 1 ou 2, appliqué à la production de vapeur d'eau par la chaleur contenue dans les fumées sortant de la chambre de combustion d'une chaudière à vapeur, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre,un réchauffeur d'eau d'alimentation des serpentins chauffé par une partie de la vapeur engendrée dans la chaudière. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, appliqué à la production de vapeur d'eau par la chaleur contenue dans les fumées sortant de la chambre de combustion d'une chaudière à vapeur, caractérisé en ce que l'injecteur est alimenté par une partie de la vapeur engendrée dans la chaudière. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, appliqué à la production d'eau chaude par la chaleur contenue dans les fumées sortant de la chambre de combustion d'une chaudière à vapeur,caractérisé en ce que l'injecteur est alimenté par une partie de la vapeur engendrée dans la chaudière.