Brevet FR2444897A1 — publié le 19800718

lia présente invention a pour objet une chaudière de chauffage central, fonctionnant notamment au bois. L'invention se rattache au secteur technique des appareils de chauffage. Tes chaudières fonctionnant au bois présentent actuellement de nombreux inconvénients, et notamment celui d'avoir un faible rendement. Ceci est dû en grande partie au fait que les gaz brûlés s'échappent très rapidement et irrégulièrement du foyer de combustion vers la cheminée, et qu'il n'y a pas de régulation de l'arrivée d'air frais de combustion coordonnée avec l'échappement des fumées, d'où une perte rapide des calories de chauffe. Un autre inconvénient des chaudières actuelles, réside dans le fait que le cheminement des gaz brûlés à-travers des chicanes ou similaires, n'est pas satisfaisant, car l'évacuation des fumées provoque nécessairement des dépôts de goudron sur les parois, engendrant certaines difficultés de nettoyage des différents éléments composant les chaudières.On observe d'autre part, qu' étant donné la position de l'échangeur à l'intérieur de ces chaudières, il est nécessaire pour assurer leur nettoyage, d'arrêter leur fonctionnement, sinon il y a rejet des fumées par l'avant de l'appareil. De plus, l'arrivée d'air de combustion se faisant par l'avant, il n'y a pas de répartition homogène de l'air de combustion dans le foyer, provoquant ainsi des coups de feu ponctuels préjudiciables à un bon fonctionnement. lia présente invention remédie à ces inconvénients, et est remarquable en ce qu'elle propose une chaudière de conception simple, d'un rendement amélioré, dont la disposition des différents éléments permet une aspiration rationnelle des fumées, et leur écoulement vers la cheminée, d'un entretien aisé de l'échangeur, facilitant enfin la récupération et l'utilisation maximum des calories avant l'échappement définitif des gaz brûlés vers la cheminée. Selon une première caractéristique de l'invention, la chaudière composée notamment d'un foyer de combustion, d'un échangeur et d'une circulation d'eau à réchauffer, est caractérisée en ce quelle comprend un dispositif régulateur de tirage disposé à l'arrière de la chaudière et commandant simultanément l'arrivée d'air de combustion dans le foyer de combustion, et l'évacuation des fumées à une température donnée ; l'échangeur disposé judicieusement autorisant l'écoulement régulier des fumées dans une cavité formée à l'arrière de la chaudière, et entourée par une partie du circuit d'eau à réchauffer ; ladite cavité autorisant un stockage complémentaire des gaz brûlés, en vue de la récupération de leurs calories., avant l'évacuation définitive desdits gaz commandée par le régulateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le régulateur de tirage disposé à l'arrière de la chaudière, contrôle la température de l'eau située dans la chemise entourant la cavité de stockage des fumées, et assure simultanément au moyen d'un élément de liaison approprié, l'ouverture ou la fermeture, d'une part d'un premier volet d'obturation disposé à l'intérieur du conduit d'évacuation des fumées, et d'autre part d'un second volet d'obturation disposé à l'intérieur du conduit d'arrivée d'air de combustion ; l'enregistrement de la température du liquide par le régulateur, permettant à une valeur donnée de ladite température, d'agir simultanément sur les deux volets précités dans un synchronisme de mouvement parallèle d'ouverture ou de fermeture de leur conduit respectif. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la suite de la description. Pour bien fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, aux figures du dessin annexé où La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la chaudière selon l'invention. lia figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure t. lia figure 3 est une vue en perspective de la chaudière en vue arrière, avec une coupe partielle illustrant notamment l' action du régulateur de tirage. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux exemples de réalisation illustrés par les figures du dessin. lia chaudière est référencée dans son ensemble par C, et a été illustrée aux figures du dessin, sans tenir compte de l'habillage extérieur et des moyens d'isolation bien connus de l'homme de métier. Cette chaudière est constituée de parois en tout matériau approprié, reliées entre elles par soudure ou autrement pour définir la chemise de circulation d'eau à réchauffer destinée à être transmise au circuit de chauffage central. Comme il apparait aux figures du dessin, et selon un mode de réalisation non exclu sif de l'invention, la circulation d'eau est réalisée entre les parois longitudinales 1 - 2 - 3 - 4 -, entre les parois transversales avant 5 - 6 et arrière 7 - 8, ainsi qu'entre les parois supérieures 9 - 10. lia Chaudière est positionnée par son fond 11, sur un socle 12, afin d'éviter toute perte de calories par suite du contact inapproprié avec le sol. De manière connue, cette chaudière comporte dans sa partie avant, deux portes mi - 14 d'accès au cendrier mi et au foyer de combustion 16, la porte 14 étant de dimension convenable pour permettre l'introduction de la charge de combustion, bois par exemple, que l'on dispose sur une grille 17. On a également représenté en 18 le conduit d'évacuation de l'eau en direction de l'installation de chauffage central ; ledit conduit étant disposé sur la paroi supérieure 9 de la chaudière. lie conduit 19 d'arrivée de l'eau refroidie pour un nouveau recyclage à l'intérieur de la chaudière, est positionné dans la partie basse de la paroi arrière de ladite chaudière. En 20 est représenté un moyen autorisant la vidange de cette dernière. Selon une caractéristique de l'invention, la chaudière comporte en outre, dans sa partie arrière, un régulateur de tirage 21 commandant simultanément l'arrivée d'air de combustion dans le foyer de combustion, et l'évacuation des fumées. te régulateur de tirage 2-1 est un appareil thermostat bien connu dans le commerce, qui contrôle la température à l'aide d'une sonde, du liquide se trouvant dans la partie arrière supérieure de la chaudière, entre les parois 22 - 23. Selon le mode de réalisation non exclusif illustré aux figures du dessin, les parois 22 et 23 se trouvent sensiblement décalées vers l'arrière par rapport aux-parois 7 et 8, et entourent partiellement le conduit 24 d'évacuation des gaz brûlés. Dans la partie inférieure arrière de la chaudière, est disposé le conduit 25 d'arrivée d'air de combustion. Te régulateur de tirage 21 est associé à un levier 26. ;'enregistrement de la température du liquide par la sonde 27 de ce régulateur 21, assure de manière connue le déplacement du levier 26. Selon l'invention et comme il apparait clairement à la figure 3 du dessin, un élément de liaison du type chaînette, 28, relie le levier 26 à un premier registre ou papillon du conduit de cheminée 24 et à un second registre ou papillon du conduit d'arrivée d'air de combustion 2; Ces deux conduits 24 et 25 sont munis longitudinalement d'une fente 241 et 251 autorisant l'engagement d'un levier 29 - 30 en li, à l'intérieur de chaque conduit, chacun desdits leviers 29 - 30 prenant appui dans un logement 242 - 252 approprié , formé dans le conduit diamétralement opposé à la fente de guidage.Chaque levier 29 - 30, par son extrémité en ; 291 - 301, est rendu solidaire de toute manière appropriée, de l'un des maillons de la chaSnette 28. La partie 29 - 302 ~ du levier, engagée intérieurement dans les buses 24 - 25, , est solidaire par soudure ou autrement, d'un volet d'obturation ou papillon 31 de ces dernières . lie diamètre du volet d'obturation 31 du conduit d'évacuation des fumées, est sensiblement inférieur au diamètre intérieur dudit conduit, selon les normes de sécurité en vigueur, afin d'éviter tout risque d'asphyxie. Par contre, le volet 32 de la buse d'arrivée d'air de combustion, assure l'étanchéité avec cette dernière, lors de sa fermeture. Selon l'invention, les deux volets sont disposés en position parallèle, et de même ampleur de mouvement simultané, lors de la fermeture ou de l'ouverture des conduits, par suite de l'indication de température de l'eau par le thermostat. Cette disposition permet d'obtenir un dosage d'air rigoureux, en synchronisme automatique avec la valeur de l'intensité d'ouverture de la buse d'évacuation des fumées. De plus, l'emplacement du régulateur est à l'abri de toutes manipulations intempestives pouvant être occasionnées, ou de chargements précipités. Selon une autre caractéristique de l'invention, un diffuseur n d'air frais, est engagé par l'une de ses extrémités dans le conduit d'arrivée d'air de combustion 25 et déborde à 1' intérieur du cendrier 15 au-dessous du foyer, sous la grille 1 Ce diffuseur est muni de fentes ou ouvertures 2 assurant ainsi une répartition uniforme de l'air dans le foyer de combustion, évitant des coups de feu ponctuels et facilitant ainsi une combustion égale sur toute la surface du foyer. Ce diffuseur est facilement accessible par l'avant, et sa dépose pour le nettoyage est instan.tannée. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur est constitué d'un ensemble de conduits tubulaires 14 disposés en quadrillage et en inclinaison par rapport au plan horizontal de la chaudière. Cette inclinaison pouvant être à titre d'exemple de l'ordre de quinze à vingt degrés, permet l'écoulement éventuel des produits de combustion et facilité l'évacuation des fumées. Comme il apparait clairement aux figures 1 et 3 du dessin, la circulation d'eau continue dans la partie supérieure de la chaudière, s'effectue entre la paroi supérieure 2, entre les conduits tubulaires de l'échangeur, et sous la rangée inférieure de ces derniers, dans une chambre 35 prévue à cet effet, laquelle chambre est elle-même délimitée par une paroi inclinée inférieure 36, et communique par une ouverture 351 rectangulaire ou autre, avec 3a chemise arrière définie par les-parois 7-8. Comme précédernment indiqué, la circulation d'eau est obtenue également entre les parois 22 - 23 de la partie arrière de l'échangeur, entourant notamment le conduit d'évacuation des fumées. Des plaques latérales 37 et 38 définissent la longueur de l'échangeur. Selon une caractéristique de l'invention, cet échangeur est de grande longueur par rapport à celle, hors tout, de.la chaudière, et se situe environ dans un rapport de moitié. Selon ces dispositions, et notamment la position inclinée de l'échangeur et des différentes parois le constituant, on obtient un meilleur écoulement des fumées en évitant tout dépôt de matériaux sur les parois. Un autre avantage de cet échangeur réside dans le fait que la position de la porte d'accès 14 permettant l'introduction du combustible, est déterminée afin de faciliter l'introduction et l'engagement d'une brosse spéciale pour le nettoyage des conduits de l'échangeur. Cet entretien peut être effectué sans arrêter le fonctionnement de la chaudière. Selon cette disposition, il ne peut y avoir de retour de fumées vers l'avant de l'appareil. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur déborde à son extrémité supérieure dans une chambre 39 formant botte à fumée, délimitée par la paroi transversale 38 de l'échan- geur, les parois 2, 40 et 41 du' circuit d'eau, et par le conduit d'évacuation des fumées 24 à l'intérieur duquel est disposé le volet d'obturation 31. On comprend ainsi l'intérêt d'une telle disposition. lia boîte à fumé incorporée dans le circuit d'eau, facilite une récupération supplémentaire de calories; et la position du régulateur 21, et par suite du volet 37, permet audit régulateur de réagir en fonction de la température réelle de l'eau qui pénètre dans =11 installation. Lorsque la température du liquide est atteinte et contrôlée par le régulateur, il y a fermeture des deux volets A et 32, les gaz brûlés et l'air chaud sont freinés au maximum dans la chambre 39, et par suite dans l'ensemble de la chaudière. Lorsque la température diminue, il y a ouverture progressive des volets, évacuation des fumées dans la cheminée, introduction d'air de combustion pour un nouveau cycle. lie rendement obtenu de la chaudière est notablement amélioré par rapport aux chaudières usuelles. Des tests ont été effectués et pour une reme charge, on a constaté que la combustion contrôlée permettait d'obtenir un temps de fonctionnement de la chaudière de l'ordre de 30% supérieur à celui constaté avec les chaudières classiques. Un autre avantage de cette chaudière et de son principe de fonctionnement, réside dans le fait qu'elle peut fonctionner à partir d'un combustible liquide, du fuel notamment. lia porte 14 est alors changée et remplacée par une autre porte ayant une ouverture appropriée pour autoriser l'engagement d'un brûleur. lia chambre de combustion est alors aménagée avec des parois en matériau réfractaire. Selon une variante, il est possible d'introduire dans le circuit d'eau de la chaudière dit alors circuit primaire, et correspondant à l'installation de chauffage central, un serpentin non illustré aux figures du dessin, dans lequel circule l'eau d'un circuit sanitaire ; ledit serpentin pouvant alors être disposé dans la partie transversale de la chaudière. Les avantages ressortent bien de la description, et on souligne en particulier l'économie d'une telle invention. On note également le positionnement du régulateur de tirage, disposé à l'arrière de la chaudière, permettant d'une part la régulation automatique de l'arrivée d'air de combustion et l'évacuation des fumées, et d'autre part, l'enregistrement de la température sur une faible lame d'eau ; la modification de température étant plus sensible qu'à l'avant de la chaudière, ce qui permet un temps de réponse plus rapide du régulateur. Etant donné la structure de la chaudière, celle-ci peut avoir une capacité de l'ordre de 130 litres. On obtient une température pratiquement constante de l'ordre de 70 à 80 degrés centigrade, et l'on évite ainsi les à-coups de température. L'invention ne se limite aucunenient à celui de ces modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Rv.VENDICADIONS 1. Chaudière pour l'équipement d'une installation de chauffage central, comprenant notamment un foyer de combustion, un échangeur et une circulation d'eau à réchauffer, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif régulateur de tirage disposé à l'arrière de la chaudière et commandant simultanément en synchronisme, l'arrivée d'air frais dans le foyer de combustion et l'évacuation des fumées, à une température donnée ; l'échangeur disposé obliquement autorisant l'écoulement régulier des fumées dans une cavité formée à l'arrière de la chaudière et entourée par une partie du circuit d'eau à réchauffer ; ladite cavité autorisant un stockage complémentaire des gaz brûlés, en vue de la récupération de leurs calories, avant leur évacuation définitive commandée par le régulateur ; un moyen assurant la distribution régulière dans le foyer, d'air frais de combustion. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le régulateur de tirage disposé à l'arrière de la chaudière, contrôle la température de l'eau située dans la chemise entourant la cavité de stockage des fumées, et assure, au moyen d'un élément de liaison approprié, l'ouverture ou.la fermeture,d'une part d'un premier registre d'obturation dispose à l'intérieur du conduit d'évacuation des fumées, et d'autre part en synchronisme, d'un second registre d'obturation disposé à l'intérieur du conduit d' arrivée d'air de combustion, l'enregistrement de la température du liquide par le régulateur, permettant à une valeur donnée de la dite température, d'agir simultanément sur les deux volets précités dans un mouvement parallèle d'ouverture ou de fermeture de leur conduit respectif. 3. Chaudière selon les revendications 1 et 2 ensemble, caractérisée en ce que l'élément de liaison du régulateur et des registres d'obturation, est une chaînette solidaire à son extrémité supérieure d'un levier monté sur le régulateur, ladite chat- nette étant accouplée par un ou plusieurs de ses maillons, dans sa partie intermédiaire et à son extrémité inférieure, à deux leviers en forme de; dont la branche longitudinale et horizontale, est engagée et fixée en position dans les conduits d'évacuation des fumées et d'arrivée d'air, au moyen de fentes de guidage et de logement réalisées sur lesdits conduits, la partie de levier engagée intérieurement dans les conduits étant solidaire des registres d'obturation. 4. Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que le diamètre extérieur du registre d'obturation du conduit d'évacuation des fumées, est légèrement inférieur au diamètre intérieur dudit conduit ; tandis que le volet d'obturation de la buse d'arrivée d'air assure l'étanchéité avec cette dernière. 5. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un diffuseur d'air frais est engagé par l'une de ses extrémités dans le conduit d'arrivée d'air de combustion, et déborde à l'intérieur du cendrier, au-dessous du foyer, sous la grille ; ledit diffuseur étant muni de fentes ou ouvertures latérales assurant une répartition uniforme de l'air dans le foyer. 6. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur est constitué d'un ensemble de conduits tubulaires disposés en quadrillage et en inclinaison par rapport au plan horizontal de la chaudière ; cette inclinaison étant de l' ordre de 15 à 20 degrés. 7. Chaudière selon les revendications 1 et 6 ensemble, caractérisée en ce que la circulation d'eau continue dans la partie supérieure arrière de la chaudière, est effectuée entre la paroi supérieure 2 de la chaudière, entre les conduits tubulaires de l'échangeur, et sous la rangée inférieure de ces derniers, dans une chambre X prévue à cet effet, laquelle est elle-même délimitée par une paroi inférieure inclinée , et communiquant par une ouverture appropriée,avec la chemise arrière définie par les parois 7 et 8 ; la circulation d'eau étant également réalisée entre les parois 22 et 22 de la partie arrière de l'échangeur entourant notamment le conduit d'évacuation des fumées. 8. Chaudière selon les revendications 1 et 6 ensemble, caractérisée en ce que la longueur de l'échangeur est dans une proportion de l'ordre de la moitié de la longueur de la chaudière. 9. Chaudière selon les revendications 1, 2, 6, 7 et 8 ensemble, caractérisée en ce que l'échangeur débouche à son extrémité supérieure, dans une chambre n formant boité à fumée, délimitée par la paroi transversale 38 de l'échangeur, les parois ?3, 4Q et 41 du circuit d'eau, et par le conduit d'évacuation des fumées ; ladite boîte à fumée incorporée dans le circuit d'eau autorisant une récupération supplémentaire des calories. 10. Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 7, caractérisée en ce qu'un serpentin est disposé dans le circuit d'eau de la chaudière selon la partie transversale supérieure de cette dernière ; ledit serpentin indépendant de l'installation de chauffage central, étant relié à une autre installation du type sanitaire par exemple.