Brevet FR2470947A1 — publié le 19810612

On connaît déjà des chaudières tubulaires utilisant le bois comme combustible Le fonctionnement de telles chaudie- res étant générateur de condensation les risques de corrosion sont grands, si des dispositions particulières ne sont pas adoptées pour protéger les éléments principaux que sont les tubes d'eau et les collecteurs. L'invention propose précisément des dispositions nou- velles, qui remédient aux inconvénients précités des chaudières connues. A cet effet, elle est d'abord relative à un élément de transmission de chaleur constitué par un premier tube de circulation d'un liquide caloriporteur, sur la face externe duquel des ailettes sont fixées. Ce premier tube, déjà muni de ses ailettes, est introduit a l'intérieur d'un second tube dont les dimensions de la section interne sont, d'une part, dans au moins une première direction, inférieures à celles correspondantes des ailettes, nécessitant un pliage desdites ailettes pour permettre l'introduction du premier tube à 1 1intérieur du second tube, d'autre part, dans au moins une seconde direction, supérieures à celles correspondantes des ailettes avant pliage, ménageant ainsi au moins un passage de circulation de fluide entre la paroi interne du second tube et la paroi externe du premier tube muni de ses ailettes. Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, de préférence, adoptées - la section interne du second tube est carrée , la section des ailettes avant pliage étant délimitée sensiblement par un cercle, cependant que le côté de la section interne carrée du second tube est supérieur au diamètre exterieur du premier tube et infé- rieur au diamètre du cercle externe délimitant une ailette et qu'enfin, l'axe de la section interne du second tube et l'axe du premier tube sont sensiblement confondus D - les parties pliées des ailettes sont appliquées intimement sur la paroi interne adjacente du second tube - le premier tube muni de ses ailettes est introduit à force à l'intérieur du second tube - le second tube est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur et mécaniquement résistant, tel que l'acier, cependant que les ailettes sont réalisées en un matériau également bon conducteur de la chaleur, mais pliable, tel qu'un alliage d'aluminium. L'invention est également relative à une chaudière comprenant un foyer et un échangeur de chaleur constitué par des conduits de circulation d'eau qui sont répartis à la périphérie dudit foyer, et sont constitués par des éléments de transmission de chaleur, tels que précédemment définis. De manière préférée, le foyer est délimité par une enceinte sensiblement fermée à l'intérieur de laquelle sont disposés lesdits éléments de transmission de chaleur, cependant que ceux-ci sont réunis à des collecteurs d'alimentation et de retour d'eau qui sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale, suivant I-I de la figure 2, d'un élement de transmission de chaleur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une coupe transversale de l'élément de la figure 1, suivant II-II de cette figure ; - la figure 3 est une coupe transversale d'une chaudière munie d'éléments de transmission de chaleur tels que ceux représentés par les figures 1 et 2 ; et, - la figure 4 est une vue, en coupe partielle suivant IV-IV de la figure 3. L'élément de transmission de chaleur représenté sur les figures 1 et 2 est constitué par - un premier tube 1, de circulation d'eau, dont la section transversale est circulaire et a un diamètre extérieur Dl, l'axe de ce tube étant repéré en 2 ; - un second tube 3, dont la section transversale est carrée, ses dimensions intérieures étant égales 'à DC3 en ce qui concerne le côté du carré, et, DD3 en ce qui concerne la diagonale de ce carré. L'axe du second tube 3 est confondu avec l'axe 2 du premier tube 1. Par ailleurs, des ailettes 4 sont fixées sur la face externe 5 du premier tube 1, selon un procédé de fixation connu. Initialement, chaque ailette 4 est plane et a la forme d'une couronne circulaire centrée sur l'axe 2, dont le grand diamètre est égal à D4. Il faut noter que D4 est, à la fois, supérieur à DC3 et inférieur à DD3 DC3 ( D4 L'assemblage de l'élément complet est réalisé en introduisant à force, dans le second tube 3, le premier tube 1 déjà muni des ailettes 4 dans leur forme circulaire plane avant pliage. Compte tenu des dimensions relatives qui viennent d'etre définies, cette introduction à force n'est rendue possible que par pliage des parties de chaque ailette 4 qui initialement font saillie hors du gabarit de la section interne transversale du second tube 3. Ces parties, au nombre de quatre, sont, chacune, constituées par la partie de l'ailette comprise entre un arc 6 du cercle extérieur de l'ailette et la corde 7 qui sous-tend cet arc de cercle. De leur position initiale 8, coplanaire au reste de l'ailette 4, les parties précitées occupent, après pliage, la position 9 dans laquelle leur face externe 10 est en contact intime avec la face interne ll du second tube 3. On constate également que, toujours en raison du choix des dimensions, quatre passages 13 sont ménagés le long du second tube 3, entre les zones de la face interne ll de ce second tube, adjacentes aux quatre arêtes de la section carrée et les bords 12 du grand cercle de diamètre D4 qui délimitent les parties non pliées des ailettes 4. Ces quatre passages, relativement étroits, constituent des conduits de fumée qui permettent une circulation à vitesse faible, ol tout au moins une mise au contact des gaz chauds le long des ailettes 4 et du premier tube 1. Le choix des matériaux des premier tube 1, second tube 3 et ailettes 4 n'est naturellement pas indifférent. Les tubes 1 et 3 sont généralement des tubes en acier, présentant, de ce fait, à la fois une bonne résistance mécanique et un coefficient de transmission de chaleur satisfaisant. Par contre, il est nécessaire que les ailettes 4 puissent être pliées facilement, tout en possédant, elles aussi, un bon coefficient de transmission de chaleur. L'aluminium et ses alliages sont, pour ce faire, des matériaux donnant satisfaction. Le premier tube 1, qui a été décrit, comprend en fait, de manière avantageuse, deux branches parallèles raccordées par' un coude et a ainsi la forme générale d'une épingle. L'élément de transmission de chaleur correspondant a donc deux extrémités 14A, 15A; 14B, 15B ; 14C, 15C ; etc..., comme représenté sur les figures 3 et 4. La chaudière représentée'sur ces figures comprend - un bâti extérieur 16, qui supporte les matelas 17 d'isolation thermique, - une enceinte 18, de section transversale circulaire, qui est contenue à l'intérieur du bâti 16, est supportée (19) par ce bâti, et constitue le foyer de la chaudière, - une grille amovible 20, disposée à l'intérieur de l'enceinte 18 et à la partie inférieure de cette enceinte, - un bac 21, formant cendrier, disposé en dessous d'une trappe inférieure 22 dont est munie l'enceinte 18, - une boîte à fumée 23, disposée à la partie supérieure de l'enceinte 18 et munie d'un conduit 24 d'évacuation des fumées, - deux collecteurs 25 et 26, respectivement, d'alimentation en eau froide des premiers tubes des éléments de transmission de chaleur que comporte la chaudière, et, de départ de l'eau chaude sortant desdits premiers tubes, respectivement, qui sont situés à l'intérieur du bâti 16, mais à l'extérieur de l'enceinte 18, et, - plusieurs éléments de transmission de chaleur analogues à ceux décrits en regard des figures let 2, et qui sont disposés à l'intérieur de l'enceinte 18, parallèlement à l'axe 27 de cette enceinte, à proximité de la face interne 28 de sa paroi cylindrique 29, et supportés notamment par le fond 30 de l'enceinte 18. On note encore, - d'une part, que la face avant 31 de l-'enceinte 18 comporte un orifice 32 d'admission de l'air primaire, qui pénètre dans le foyer proprement dit par des orifices 33 si tués à la partie inférieure de ce foyer, dans la zone de la grille 20, deux conduits 34 d'admission d'air secondaire pénéL trant en outre dans l'enceinte 18, - d'autre part, qu'une extrémité 14A, 14B, 14C, etc... de chaque élément de transmission de chaleur est re liée au collecteur 25 par un conduit 35, l'autre extrémité 15A, 15B, 15C, 15D, etc... étant reliée au collecteur 26 par un conduit 36. Les avantages des dispositions décrites vont main tenant être vus. L'élément de transmission de chaleur des figures l et 2 permet, d'une part, l'obtention d'un rendement élevé de la chaudière, d'autre part, et corrélativement, la suppression des risques de condensation sur le premier tube l, ceci, même lorsque la chaudière correspondante fonctionne au bois. En effet, l'enceinte 18 formant foyer étant pratiquement clo se, hormis les orifices d'admission d'air de combustion (33 et 34) et la boîte à fumée 23, l'air qu'elle contient a une température élevée. Cet air transmet sa chaleur au second tu be 3, avec intensité en raison de sa température, et la trans mission de la chaleur à l'eau circulant dans le premier tube 1 est intense du fait du contact intime des faces 10 repliées des ailettes 4 avec la face interne ll du second tube 3, et de la caractéristique connue de bonne transmission des ailettes 4 au premier tube 1 sur lequel elles sont fixées. En outre, l'air de l'enceinte 18, par les passages 13, pénètrent entre les premier tube 1 et second tube 3, et transmet directement sa chaleur audit premier tube 1. Ces effets combinés expliquent le rendement élevé et l'élimination obtenue des condensations. A titre indicatif, la chaudière des figures 3 et 4 présente un rendement supérieur à celui des chaudières antérieures d'environ 40 Z. De plus, la situation des collecteurs 25 et 26 hors de l'enceinte 18 contribue à éliminer les condensations qui ne manqueraient pas de se produire si ces collecteurs étaient au contraire contenus dans cette enceinte. L'invention n'est pas limitée à la réalisation décrite, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui etre apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. En particulier, la forme des sections des tubes 1 et 3 pourrait etre autre que circulaire et carrée, respectivement. R E V E N 1) I C A T I O N S 1. Elément de transmission de chaleur constitué par un premier tube (1) de circulation d'un liquide caloriporteur, sur la face externe (5) duquel des ailettes (4) sont fixées, caractérisé en ce que le premier tube (1), déjà muni de ses ailettes (4), est introduit à l'intérieur d'un second tube (3) dont les dimensions (DC3 et DD3) de la section interne sont, d'une part, dans au moins une premiere direction (DC3), inférieures nacelles (D4) correspondantes des ailettes, nécessitant un pliage (9) desdites ailettes pour permettre l'introduction du premier tube à l'intérieur du second tube, d'autre part, dans au moins une seconde direction (DD3), supérieures à celles (D4) correspondantes des ailettes avant pliage, ménageant ainsi au moins un passage (13) de circulation de fluide entre la paroi interne (11) du second tube (3) et la paroi externe (5) du premier tube (l) muni de ses ailettes (4). 2. Elément de transmission de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section interne du second tube (3) est carrée (DC3), la section des ailettes avant pliage étant délimitee sensiblement par un cercle (12), cependant que le côté (DC3) de la section interne carrée du second tube (3) est supérieur au diamètre extérieur (D1) du premier tube (1) et inférieur au diamètre (D4) du cercle externe (12) délimitant une ailette (4) et qu'enfin, l'axe (2) de la section interne du second tube (3) et l'axe (2) du premier tube (1) sont sensiblement confondus. 3. élément de transmission de.chaleur selon l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé en ce que les parties pliées (9) des ailettes (4) sont appliquées intimement (10-11) sur la paroi interne (ll) adjacente du second tube (3). 4. Elément de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier tube (1) muni de ses ailettes (4) est introduit à force à l'inte- rieur du second tube (3). 5. Elément de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second tube (3) est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur et mé caniquement résistant, tel que l'acier, cependant que les ailettes sont réalisées en un matériau également bon conducteur de la chaleur, mais pliable, tel qu'un alliage d'aluminium. 6. Chaudière comprenant un foyer et un échangeur de chaleur constitué par des conduits de circulation d'eau répartis à la périphérie dudit foyer, caractérisée en ce que lesdits conduits sont constitués par des éléments de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Chaudière selon la revendication 6, caractérisee en ce que le foyer (18) est délimité par une enceinte sensiblement fermée à l'intérieur de laquelle sont disposés lesdits éléments de transmission de chaleur, cependant que ceux-ci sont réunis (15A, 14A) à des collecteurs d'alimentation (26) et de retour (25) d'eau qui sont disposés à l'extérieur de ladite enceinte (18).