Brevet FR2398979A1 — publié le 19790223

La présente invention vise d'une manière générale les chaudières, et plus particulièrement une chaudière destinée à une installation de chauffage central, dont la structure permet l'obten- tion de performances élevées comparativement à une chaudière traditionnelle de puissance équivalente. Une chaudière selon l'invention notamment pour installation de chauffage central, du type comprenant un foyer avec un brûleur débouchant dans ce foyer, au moins un carneau propre à l'évacuation des gaz de combustion, et un volume de chauffage contenant un liquide et présentant au moins une face formant paroi du foyer, se caractérise en ce que le foyer, de forme générale tubulaire verticale obturé à sa partie supérieure au voisinage du brûleur par un chapeau amovible, comporte au moins deux carneaux en forme de gouttières verticales, s'ouvrant d'une part, au voisinage de la partie inférieure du foyer et, d'autre part, dans une boîte à fumées située au dessus du chapeau obturant le foyer. La chaudière comporte avantageusement deux carneaux disposés de part et d'autre de l'ouverture destinée à recevoir le brûleur. Selon un aspect de l'invention, les carneaux sont constitués par une tôle pliée en U, les bords libres des profilés ainsi formés étant adjacentes à une paroi intérieure du volume de chauffage dans lequel circule le liquide du circuit; ces carneaux sont avantageusement fixés à la dite paroi en partie inférieure par une bride tandis qu'en partie supérieure ils sont maintenus par un revêtement en matériau réfractaire sur lequel prend appui le chapeau d'obturation amovible formant le sommet du foyer. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le volume de chauffage est constitué par deux viroles coaxiales ménageant entre elles une enceinte annulaire fermée aux extrémités inférieure et supérieure, la paroi apparente de la virole intérieure recevant en partie supérieure dans une zone située au niveau du brûleur un garnissage en matériau réfractaire, de même que la face intérieure du chapeau obturant le foyer. Le foyer est ainsi constitué en partie inférieure par la paroi apparente de la virole intérieure, tandis que dans sa- partie supérieure le garnissage précité en matériau réfractaire forme une paroi réfléchissante. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le foyer est circulaire, et les carneaux forment avec l'axe du foyer un angle voisin de 900. Une telle structure de chaudière comparativement aux chaudières traditionnelles, permet d'augmenter le rendement par un étalement de puissance amélioré. E?n effet, on obtient avec une telle disposition un rayonnement de la flamme du brûleur sur les carneaux du fait de la présence du garnissage en matériau réfractaire, en sorte que le rayonnement de la flamme du brûleur sur les carneaux est proportionnel à la puis- sance de la flamme. Or, le rayonnement augmentant, le réchauffement de l'air dans le foyer provoque un courant ascendant plus rapide dans les carneaux permettant ainsi une évacuation parfaite des gaz relavant d' une puissance de flamme plus élevée, et vice versa. On obtient donc, dans le foyer par la présence des carneaux suivant l'invention, non seulement une combustion parfaite du carburant aul à la très haute température régnant en partie supérieure du foyer, mais encore l'obtention d'un taux maximum de gaz carbonique alors que le taux d'oxyde de carbone est réduit pratiquement à zéro. On voit immédiatement l'intérêt que présente une telle chaudière tant du point de vue de son rendement que de la sécurité, par une circulation adéquate des gaz de combustion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe verticale d'une chaudière conformément à l'invention la figure 2 est une vue en coupe horizontale passant par la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe verticale suivant un plan passant par la lignelfI-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en plan avec partie en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 la figure 5 est une vue partielle en perspective montrant un carneau dans le foyer. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée aux fi gurus, la chaudière comprend une enveloppe extérieure 10, à l'intérieur de laquelle est disposé un volume 11 destiné à la circulation d'un liquide de chauffage au moyen de raccords de retour 12, et de départ 13, respectivement inférieur et supérieur, ces raccords étant connectés dmanière usuelle au circuit de chauffage. Le volume précité 11 est constitué par deux viroles coaxiales respectivement lls, 11B, réunies à leurs extrémités par deux couronnes lic, llD, de manière à constituer une enceinte annulaire llE. L'enveloppe extérieure 10 qui, dans le cas illustré est parallélépipédique, et la virole 11B de l'enceinte précitée ménagent entre elles-un espace qui est empli d'un matériau isolant, thermique 15 par exemple de la laine de verre. Le volume 11 repose en partie inférieure sur un fond de chaudière 16 isolé du sol 17 par un matelas isolant 18 lui-ême recouvert d'une plaque en tôle 19, ce matelas isolant étant tel que l'enceinte annulaire est emboîtéesur ce dernier par sa partie inférieure. Dans sa partie supérieure, la paroi apparente de la virole liA est munie d'un garnissage formant une couronne en matériau réfractaire 21 qui est en appui sur des consoles 22 prévues à cet effet, ce garnissage ainsi que-le volume 11 étant aménagés avec une ouverture radiale pour le passage d'un manchon 23 destiné à recevoir un brûleur connu en soi schématisé en B à la figure 2. Un chapeau 24 formant sommet de foyer avec revêtement isolant 25 prend appui sur le bord supérieur de la couronne 21 en matériau réfractaire. De part et d'autre du brûleur B, la paroi apparente de la virole llÂ porte des carneaux 30, 31 en forme de gouttières, s'étendant parallèlement aux génératrices de la virole ; chaque carneau est constitué par une tôle épaisse pliée en U fixée en partie inférieure par une bride 32 soudée à la virole llA. I1 est noté que, au niveau de la couronne en matériau réfractaire 21, les carneaux 30, 31, sont encastrés dans celle-ci par leurs petits côtés tandis que la grande face de ces carneaux, formés en fait par la base de profilé obtenu en U, est libre. Dans une telle structure le foyer de la chaudière est donc formé en combinaison par la virole llA, la plaque de fond 19, le chapeau d'obturation du foyer 24, la couronne en matériau réfracte taire 21 ainsi que par les carneaux 30, 31. Les carneaux 30, 31 ont leurs extrémités inférieures respectives 30A, 31A situées à une certaine distance de la plaque de fond 19 de la chaudière, tandis que leurs extrémités supérieures 30B, 31B débouchent dans une boe borte à fumées 35 ménagée entre le chapeau 24 et un couvercle 36 fixé par boulons 37 à l'extrémité supérieure du voluae 11, ce couvercle 36 comportant une ouverture 38 avec raccord 39 pour le raccordement à une cheminée destinée à l'évacuation des fumées. Un joint d'amiante 40 est interposé entre le couvercle 36 et l'extrémité supérieure du volume 11, tandis qu'une plaque d'habillage supérieure 41 masque le couvercle 36, cet habillage 41 ainsi que le couvercle étant montésde façon amovible afin de permettre l'accès au foyer pour le ramonage de ce dernier. Le foyer reçoit aussi un élément cylindrique en tôle 42 formant déflecteur qui repose naturellement sur la plaque de fond 19 de la chaudière, cet élément cylindrique étant destiné à diriger les gaz de combustion sur l'extérieur, afin de réchauffer au maximua la paroi intérieure du volume 11 ainsi qu'on le verra ci-après. I1 sera observé de plus que la disposition des carneaux 30, 31 dans le foyer forme avec l'axe du foyer un angles d'environ 900 ainsi qu il est bien visible à la figure 2. En fonctionnement, la flamme du brûleur étant voisine des carneaux 30, 31, émet un rayonnement sur ces derniers assurant ainsi un réchauffement de l'air contenu dans les carneaux, lequel réchauffement provoque un courant ascendant dans ces derniers. Simultanément, les gaz de combustion effectuent un mouvement descendant au cours duquel ils lèchent la paroi du foyer et se refroidissent; arrivant en partie inférieure du foyer, les gaz refroidis sont aspirés par les carneaux dans lesquels ils circulent de bas en haut (le trajet suivi par les gaz est schématiquement indiqué par les flèches f à la figure 1) en créant une dépression à l'intérieur du foyer ; le mouvement ascendant des gaz dans les carneaux suffit à assurer leur évacuation dans la boite à fumées 35 et de là, vers le raccord 39 de la cheminée non représentée. Dans la moitié inférieure du foyer, le déflecteur 42 a pour fonction, après son emplissage par les gaz provenant de la combustion, de diriger les gaz de combustion dans l'espace annulaire 50 formé par ledit déflecteur et la paroi correspondante du foyer constituée par la virole llA en sorte que les gaz sont en contact avec cette paroi. Cette disposition a notamment pour avantage de ne pas réduire le volume du foyer afin de permettre un allumage plus facile du brûleur et de supprimer ainsi le tamponnage contrairement aux chaudiètes traditionnelles comportant un système de plateaux superposés. I1 a été en outre remarqué que la flamme du brûleur B, se trouvant surchauffée par le rayonnement des parois en matériau réfractaire respectivement 21 et 25, permet une combustion à très haute température dans lesquels il ne reste pratiquement pas d' imbrûlés, du fait que des gaz très chauds stationnent en partie supérieure du foyer. La combustion ainsi effectuée présente un avantage très important, puisqu'il a été constaté après de nombreux essais et me- sures, qu a la sortie de la chaudière c' est-à-dire au niveau du raccord 39 que le gaz carbonique est maximum tandis que l'oxyde de carbone est en pratique nul. De plus, une telle structure de chaudière permet un contrôle très précis de l'évacuation des gaz, notamment par la disposition et la configuration des carneaux dans le foyer. Un autre avantage de la chaudière selon l'invention réside dans le fait que plus on augmente la puissance de la flamme du brûleur, plus on augmente le rayonnement sur les carneaux 30, 31; or le rayonnement précité augmentant, un courant ascendant plus rapide circule dans les carneaux permettant l'évacuation des gaz correspondant à une puissance de flamme plus élevée. Ainsi, gA grâce à la disposition des carneaux une évacuation parfaite des gaz est obtenue quelle que soit la puissance donnée à la flamme, cette configuration conduisant à un étalement de puissance sensiblement amélioré comparativement aux dispositifs de chaudière traditionnels. On conçoit que la disposition des carneaux 30, 31 peut être appliquée à des chaudières de section quelconque par exemple quadrangulaire ou circonférentielle. Bien entendu l'invention n est pas limitée à la forme de réalisation choisie et représentée laquelle est au contraire susceptible de modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. RENENDICATIONS 1. Chaudière, notamment pour installation de chauffage central du type comprenant un foyer avec un brûleur débouchant dans ce foyer, au moins un carneau propre à l'évacuation des gaz de combustion, un volume de chauffage contenant un liquide et présentant au moins une face formant paroi du foyer, caractérisée en ce que le foyer, de forme générale tubulaire verticale obturé à sa partie supérieure au voisinage du brûleur par un chapeau d'obturation amovible, comporte au moins deux carneaux en forme de gouttières verticales, s'ouvrant d'une part, au voisinage de la partie inférieure du foyer, et, d'autre part, dans une boe boîte à fumées si- tuée au dessus du chapeau obturant le foyer. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les carneaux sont plaqués sur la paroi interne du foyer, ils sont fixés à cette dernière par brides soudées. 3. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les carneaux s'étendent dans le foyer parallèlement a des génératrices de ce dernier, les carneaux formant avec le centre du foyer un angle voisin de 900. 4. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les carneaux présentent une section en U, la base du U regardant le foyer. J Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par la disposition dans la partie inférieure du foyer d'un élément déflecteur propre au guidage des gaz de combustion, cet élément étant tubulaire et reposant par une extrémité sur le fond du foyer coaxialement à ce dernier. v. Chaudière selon lune quelconque des revendications précé âentes, caractérisée en ce que le foyer comporte en partie supé rieur un garnissage en matériau réfractaire, ce garnissage formant une couronne dans laquelle débouche radialement le brûleur. 7. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le chapeau d'obturation du foyer est garni de matériau réfractaire sur sa face située côté foyer. 8. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume de liquide de chauffage est constitué par deux viroles coaxiales ménageant entre elles une enceinte annulaire qui sont réunies à leurs extrémités inférieure et supérieure. 9. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré cémentes, caractérisée en ce que les carneaux sont plaqués sur la face apparente de la virole intérieure. 10. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bord supérieur du déflecteur est situé sensiblement à mi-hauteur du foyer, tandis que le bord inférieur de la couronne de garnissage en matériau réfractaire est situé un peu au dessus du bord supérieur du déflecteur. 11. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enceinte annulaire recevant le liquide comporte un départ et un retour qui sont diamétralement opposés au débouché du brûleur. 12. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une jaquette calorifugée.