Brevet FR2379032A1 — publié le 19780825

La présente invention a pour objet une chaudière à gaz. Les chaudières à gaz, souvent connues sous le nom de chauffeeau,sont utilisées soit pour assurer une production d'eau chaude à usage domestique, soit pour amener en température de l'eau appartenant à un circuit de chauffage central. Une chaudière à gaz comporte généralement un brûleur, une chambre de combustion et un échangeur thermique qui, placé dans le voisinage immédiat de la chambre de combustion, est destiné à assurer l'élévation souhaitée de température de l'eau. Les chauffe-eau à usage domestique, et à faible capacité, sont d'une constitution relativement simple puisque ne nécessitant pas un dispositif d'extraction d'air pour améliorer les conditions de tirage, ni une isolation thermique très poussée. Dans la mesure où il s'agit de réaliser le chauffage d'un bâtiment, toute une série d'appareils de ce type peuvent être montés en batterie. Cependant, il est apparu intéressant dans cette dernière application de disposer d'appareils possèdant une puissance supérieure, c'est-à-dire susceptibles de fournir plus de 60 thermies/heure. Néanmoins, ces appareils sont plus délicats à réaliser du fait que l'échangeur de chaleur nécessite une étude plus approfondie, que pour fonctionner dans de bonnes conditions, ils doivent etre associés à un extracteur de gaz et que leur enveloppe doit être soigneusement calorifugée. La présente invention a pour objet une chaudière à gaz dont la simplicité de constitution et les performances sont particulièrement intéressantes dans le cas de la dernière application citée. A cet effet, dans cette chaudière, l'échangeur est constitué par au moins un serpentin, d'axe sensiblement vertical, réalisé à partir d'un tube à ailettes ayant subi un enroulement hélicoïdal de manière à ce que les spires soient à peu près jointives au niveau des ailettes, des moyens associés à l'enveloppe dans laquelle sont montés les serpentins, et à chaque serpentin, étant agencés de manière que l'amenée des gaz chauds au niveau de l'échangeur se fasse uniquement par l'extérieur des serpentins et leur échappement uniquement en regard du cylindre délimité à l'intérieur de chaque serpentin, ou inversement. De par la constitution de cette chaudière, le passage forcé des gaz de combustion au contact de chaque serpentin assure un très bon échange thermique. Avantageusement, ltéchangeur comporte quatre serpentins parallèles, et l'enveloppe de ceux-ci est de section carrée, les serpentins étant disposés de façon symétrique sur les deux diagonales du carré. Quelle que soit la forme de l'enveloppe et le nombre de serpentins montés à 1'intérieur de celle-ci, il est opportun que le montage soit réalisé de telle façon qu'il se produise une distribution optimale des gaz vis-à-vis des serpentins. Dans une forme préférée d'exécution de l'invention, les moyens de répartition des gaz chauds sont constitues par les lames d'eau d'amenée et d'évacuation de l'eau à échauffer aux serpentins. Cet agencement est très intéressant car il permet de réaliser les échanges thermiques non seulement au niveau des serpentins, mais également à celui des lames d'eau inférieure et supérieure. Dans ce cas, la lame d'eau inférieure est en forme de couronne de largeur correspondant au diamètre de chaque serpentin, de manière à obturer à sa partie inférieure chaque cylindre délimité par un serpentin, la lame d'eau supérieure ayant une forme carrée correspondant à celle de ltenveloppe, et présentant une ouverture pour le passage des gaz en regard de chaque cylindre délimité par un serpentin. En outre, les moyens de fixation des serpentins dans leur enveloppe sont constitués par les portions de conduits d'alimen tation et d'évacuation d'veau des serpentins, qui sont solidarisés; par brides, au niveau de l'enveloppe, avec des conduits fixes. Cette dernière caractéristique permet à chaque serpentin de pouvoir se dilater à peu près librement sous l'effet de la chaleur. Par ailleurs, la chambre de combustion comporte, à sa partie inférieureS une ouverture d'amenée d'air. Ce dernier agencement permet la circulation des gaz d'échappement sans avoir recours à une extraction mécanique de ceux-ci. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette chaudière Figure 1 en est une vue en coupe par un plan vertical selon la ligne 1-1 de figure 2 Figures 2 et 3 en sont deux vues en coupe suivant des plans horizontaux suivant des lignes 2-2 et 3-3 de figure 1, c'est-àdire respectivement au niveau des lames d'eau inférieure et supérieure. La chaudière représentée au dessin comporte un brûleur 2 à induction atmosphérique, une chambre de combustion 3, dans le voisinage immédiat de laquelle est placé un échangeur thermique 4. L'ensemble du brûleur 3 et de l'échangeur 4 est monté dans une enveloppe comprenant des éléments 5 d'isolation interne, des éléments 6 d'isolation externe, ainsi qu'une jaquette métallique 1. L'ensemble repose sur un socle 8 présentant une ouverture d'admission d'air. La chaudière est fermée à son extrémité supérieure par une boite à fumée 10 raccordée à un conduit d'évacuation. Dans la forme d'exécution représentée au dessin, l'enveloppe du brûleur et de ltéchangeur thermique a une forme carrée et ltéchangeur est constitué par quatre serpentins 12. Chacun des serpentins est réalisé à partir d'un tube 13 à ailettes 14, d'axe vertical, ayant subi un enroulement hélicoldal, de telle manière que deux spires adjacentes soient sensiblement jointives par leurs ailettes 14. Ces serpentins sont montés de façon symétrique dans l'enveloppe, de manière à ce que chacun d'eux se trouve situé sur une diagonale de celle-ci. L'admission d'eau se fait, à la partie inférieure des serpentins, par un conduit 15 pouvant être connecté à une canalisation non représentée au dessin par l'intermédiaire d'une bride 16. Ce conduit 15 débouche dans un élément 17 en forme de couronne, constituant la lame d'eau inférieure destinée à alimenter les quatre serpentins 12. L'originalité de cette couronne est que sa largeur 18 correspond au diamètre des serpentins 12, de manière à ce que le cylindre 19 délimité à 1'intérieur de chaque serpentin soit fer6 à sa partie inférieure. A la partie supérieure des serpentins, ceux-ci débouchent dans une lame d'eau 20 occupant la totalité de la surface interne de l'enveloppe, à l'exception de la partie située en regard de chaque cylindre 19 ménagé à l'intérieur d'un serpentin. L'évacuation de l'eau se fait à partir de cette lame 20 par un conduit 22 pouvant etre raccordé à une canalisation, non représentée au dessin, par l'intermédiaire d'une bride 23. I1 est à noter que les serpentins 12 sont tenus uniquement par les conduits 15 et 22 d'amenée et d'évacuation d'eau, ce qui leur permet de subir d'éventuelles variations dimensionnelles sous l'effet de la dilatation, Comme il ressort de la constitution de cet appareil, l'amene'e des gaz de bas en haut va se faire par 1'extérieur des serpentins, ainsi que par la partie 24 ménagée entre les quatre serpentins. Du fait que les gaz chauds ne peuvent traverser la lape d'eau supérieure, ils vont être obligés de passer entre les spires des serpentins 12, pour pouvoir s'échapper par les cylindres 19 ménagés à l'intérieur des serpentins vers la boite à fumée 10, Il est ainsi réalisé un excellent échange thermique. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette chaudière décrite ci-dessus à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que la forme de l'enveloppe ou le nombre des serpentins pourrait être différent sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. - RVENDICATIONS - 1. - Chaudière à gaz, du type de celles comportant un brûleur, une chambre de combustion et un échangeur de chaleur placé dans le voisinage immédiat de la chambre de combustion, caractérisée en ce que l'échangeur est constitué par au moins un serpentin, d'axe sensiblement vertical, réalisé à partir d'un tube à ailettes ayant subi un enroulement hélicoïdal de manière à ce que les spires soient à peu près jointives au niveau des ailettes, des moyens associés à l'enveloppe dans laquelle sont montés les serpentins, et à chaque serpentin, étant agencés de manière que l'amenée des gaz chauds au niveau de ltéchangeur se fasse uniquement par 1'extérieur des serpentins et leur échappement uniquement en regard du cylindre délimité à l'intérieur de chaque serpentin, ou inversement. 2. - Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur comporte quatre serpentins parallèles, et en ce que ltenveîoppe de ceux-ci est de section carrée, les serpentins étant disposés de façon symétrique sur les deux diagonales du carré. 3. - Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de répartition des gaz chauds sont constitués par les lames d'eau d'amenée et d'évacuation de l'eau à échauffer aux serpentins. 4. - Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que la lame d'eau inférieure est en forme de couronne de largeur correspondant au diamètre de chaque serpentin, de manière à obturer à sa partie inférieure chaque- cylindre délimité par un serpentin, la lame d'eau supérieure ayant une forme carrée correspondant à celle de l'enveloppe, et présentant une ouverture pour le passage des gaz en regard de chaque cylindre délimité par un serpentin. 5. - Chaudière selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisée en ce que les moyens de fixation des serpentins dans leur enveloppe sont constitués par les portions de conduits d'alimentation et d'évacuation d'eau des serpentins, qui sont solidarisés par brides, au niveau de l'enveloppe, avec des conduits fixes. 6. - Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la chambre de combustion comporte, à sa partie inférieure, une ouverture ramenée d'air.