Brevet FR2483580A1 — publié le 19811204

La présente invention se rapporte à un appareil chauffe-eau et plus particulièrement aux chambres de com- bustion utilisées dans de tels chauffe-eau. Fans les chauffe-eau à gaz, un condensat liquide est produit en tant que sous-produit naturel du processus de combustion. Dans le passé, ce condensat a été recueil- li dans la chambre de combustion, comme par exemple dans les appareils décrits dans le brevet des EUA n0 2 480 657 au nom de Jones et dans le brevet des EUA n0 2 650 575 au nom de Carlson dans lesquels il est vaporisé par la flamme produite par la combustion du gaz. Cependant, dans les chauffe-eau à rendement éle- vé, la vaporisation du condensat n'est pas désirable. Etant donné que la chaleur de vaporisation est d'approxi- mativement 2256 J/g, chaque gramme de condensat qui est changé en vapeur consomme 2256 J de chaleur qui pourraient autrement être utilisés pour chauffer l'eau contenue dans le réservoir. Dans les installations à haut rendement, ce gaspillage ne peut pas être toléré. De même, dans le passé, les chambres de combus- tion, telles que celle représentée dans le brevet des EUA n0 2 480 657 au nom de Jones ont été constituées par une enveloppe cylindrique qui contenait la flamme de la com- bustion et un conduit de fumée vertical s'étendant vers le haut à partir de la chambre de combustion. Cependant, on a trouvé que la quantité de cha- leur transférée de la chambre de combustion à l'eau qui l'entoure contenue dans le réservoir est proportionnelle à la vitesse des gaz de combustion pendant leur déplacement de la zone d'allumage jusqu'au conduit de fumée. Par con- séquent, il est souhaitable d'accélérer les gaz de combus- tion pendant leur déplacement en direction du conduit de fumée. Un appareil chauffe-eau selon l'invention compor- te un réservoir qui contient le liquide à chauffer et une enveloppe de chambre de combustion disposée à l'intérieur de l'extrémité inférieure du réservoir et s'étendant laté- ralement au-delà de la paroi du réservoir. La surface in- férieure de l'enveloppe située au-delà de la paroi du ré- servoir comporte un trou de vidange pour l'évacuation du condensat hors de la chambre. L'enveloppe est disposée obliquement dans le chauffe-eau de façon à s'incliner vers le bas en direc- tion de l'orifice de vidange de sorte que le condensat qui se rassemble dans la chambre est évacué par le trou de vidange. La chambre de combustion comporte également un ensemble de chicanes disposé à l'intérieur de l'enveloppe. L'ensemble de chicanes forme une série de passages à tra- vers lesquels les gaz de combustion doivent s'écouler pen- dant leur trajet jusqu'au conduit de fumée. Chacun des passages successifs a une section transversale de plus petite surface que celle du passage qui le précède immé-- diatement de sorte que les gaz de combustion sont forcés d'accélérer pendant leur déplacement à travers l'enveloppe vers un orifice de sortie final auquel ils parviennent après avoir suivi le conduit de fumée. La présente invention a ainsi réalisé une chambre de combustion qui évacue le condensat recueilli vers une zone éloignée de la zone de combustion, éliminant ainsi 2-5 le gaspillage de chaleur provoquée par la vaporisation du condensat. La présente invention a également réalisé une chambre de combustion qui utilise un ensemble de chicanes pour accélérer les gaz de combustion et accroît ainsi le rendement du processus de transfert de chaleur. On décrira ci-après l'invention en se référant aux dessins qui représentent le meilleur mode de réalisa- tion de l'invention actuellement envisagé. Dans ce dessin: La figure 1 est une vue en élévation latérale, avec coupe partielle, d'un chauffe-eau qui comporte la chambre de combustion de l'invention; La figure 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, de la chambre de combustion; La figure 3 est une vue en coupe prise suivant la ligne 3-3 de la figure 2; et La figure 4 est une vue en plan avec arrachement partiel, de la chambre de combustion. Comme représenté sur la figure 2, un chauffe-eau 1 à gaz comprend un réservoir 2 de forme générale cylindri- que qui comporte une paroi calorifugée 3. Des tuyaux d'ar- rivée et d'évacuation (non représentés) amènent de l'eau fralche à la cuve et évacuent l'eau chauffée en vue de son utilisation. Une enveloppe 4 de chambre de combustion est disposée à l'intérieur du réservoir 2 et s'étend latéra- lement légèrement au-delà de la paroi 3. Un mélange de gaz et d'air est introduit dans la chambre 4 par un tube 5. Le mélange est allumé par une veilleuse (non représentée) et les gaz de combustion s'écoulent à travers la chambre 4 qu'ils quittent par le conduit de fumée 6. La chambre de combustion elle-même est constituée par une enveloppe 7 de forme générale cylindrique qui com- porte une paroi avant 8 et une paroi arrière 9. La surface inférieure de l'enveloppe 7 comporte un orifice de vidan- ge 11 adjacent à la paroi avant 8. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'envelop- pe 7 est disposée à l'intérieur du réservoir 2 approximati- vement à un angle de 5 . Cette inclinaison vers le bas permet au condensat qui se forme dans le conduit de fumée 6 et dans la chambre 4 de s'écouler à l'extérieur du réser- voir 2 et d'être évacué par l'orifice de vidange 11. La chambre de combustion 4 comprend également un ensemble de chicanes 12. L'ensemble de chicanes 12 com- porte un organe support 13 qui est en appui contre la sur- face inférieure de l'enveloppe et est en butée contre la paroi arrière 9. L'organe support 13 délimite deux passa- ges longitudinaux inférieurs 14 et 14a à l'intérieur de l'enveloppe 7. Une plaque 15 est fixée à l'organe support 13, cette plaque étant en appui contre les côtés de l'enve- loppe 7. La plaque 15 s'étend vers l'arrière jusqu'à un point situé à une courte distance de la paroi arrière 9 et elle délimite un passage longitudinal supérieur 16. Une plaque déflectrice 17 est fixée à la plaque et s'étend vers le haut tout en s'inclinant en direc- tion de la paroi avant 8. La plaque déflectrice 17 s'ar- rête avant de venir en contact avec la paroi de l'envelop- pe et crée ainsi un intervalle 18 par lequel les gaz de combustion peuvent s'écouler. On laisse subsister l'intervalle 18 entre l'en- veloppe 7 et la plaque déflectrice 17 étant donné qu'il est impossible de contraindre tous les gaz chauds à pas- ser vers le bas dans la chambre 4 et que l'on doit en lais- ser passer une certaine quantité le long du sommet de la chambre 4. L'ensemble de chicanes 12 est conçu d'une manière telle que les passages 14 et 14a ont une section transver- sale de plus petite surface que la zone de combustion primaire 19 et que le passage 16 a une section transversa- le de surface plus petite que celle des passages 14 et 14a. Ainsi, lorsque les gaz chauds sont produits dans la zone de combustion 19 ils rencontrent la plaque dé- flectrice 17. Une certaine quantité des gaz chauds peut passer par l'intervalle 18 et s'échapper par le conduit de fumée 6 mais la plus grande partie des gaz chauds est contrainte à passer vers le bas dans la chambre et par les passages 14 et 14a. La plaque déflectrice 17 provo- que également une turbulence dans les gaz de combustion ce qui provoque une action de frottement qui a pour résultat que le processus de transfert de chaleur est plus efficace. Lorsque les gaz quittent les passages 14 et 14a, ils doivent entrer dans le passage 16 plus étroit avant de sortir par le conduit de fumée 6. L'écoulement des gaz de combustion dans des passages dont les sections trans- versales ont des surfaces de plus en plus petites provoque un accroissement de lac vitesse des gaz qui a pour résultat que le processus de transfert de chaleur est plus efficace. - 248358e REVENDICATIONS 1) Un appareil de chauffage caractérisé en ce qu'il comprend: a) un réservoir (2) adapté pour contenir un li- quide qui doit être chauffé; b) une enveloppe (4) disposée à l'intérieur du réservoir et délimitant une zone de combustion (19); c) des moyens de combustion (5) disposés à l'intérieur de l'enveloppe; d) un conduit de fumée (6) raccordé à l'envelop- pe pour évacuer les gaz de combustion hors du réservoir; et e) une série de chicanes (13, 15, 17) disposées à l'intérieur de l'enveloppe et délimitant une série de passages (14, 14a, 16) qui conduisent de la zone de com- bustion jusqu'au conduit de fumée, chaque passage ayant une section transversale de surface inférieure à celle du passage qui le précède immédiatement de telle sorte que les gaz de combustion sont accélérés.pendant qu'ils se dé- placent de la zone de combustion jusqu'au conduit de fu- mée. 2) Un appareil de chauffage caractérisé en ce qu'il comporte: a) un réservoir (2) adapté pour contenir un li- quide qui doit être chauffé; b) une enveloppe (4) disposée à l'intérieur du réservoir et délimitant une zone de combustion (19); cette enveloppe ayant une paroi avant (8) et une paroi arrière (9) reliées entre elles par une paroi latérale (10); c) des moyens de combustion (5) disposés à l'in- térieur de l'enveloppe; d) un conduit de fumée (6) raccordé à l'enveloppe pour évacuer les gaz de combustion hors du réservoir; et e) un ensemble de chicanes (12) disposé à l'in- térieur de l'enveloppe et comprenant i) un organe support (13) en appui contre la surface de fond de la paroi latérale (10) de l'enveloppe et en butée contre la paroi arrière (9), le bord supé- rieur de l'organe support étant situé légèrement au-dessus de l'axe longitudinal de l'enveloppe et le bord avant de l'organe support s'étendant approximativement au centre de l'enveloppe; cet organe support délimitant deux passa- ges longitudinaux (14, 14a) dans l'enveloppe; ii) une plaque (15) fixée au bord supérieur de l'organe support et disposée approximativement perpendi- culairement à l'organe support, cette plaque s'étendant à partir du bord avant de l'organe -support jusqu'à un point situé à une courte distance de la paroi arrière et délimitant avec la partie supérieure de l'enceinte un passage supérieur (16) dans ladite enveloppe; et iii) un organe déflecteur (17) fixé au bord a- vant de la plaque et s'étendant vers le haut à partir de ce bord jusqu'à un point situé à une courte distance de la surface supérieure de la paroi latérale de l'enveloppe, cet organe déflecteur allant en s'inclinant en direction de la paroi avant de l'enveloppe pour détourner les gaz d'échappement vers le bas de l'enveloppe et dans les pas- sages longitudinaux précités. 3) Un appareil de chauffage caractérisé en ce qu'il comporte: a) un réservoir (2) adapté pour contenir un li- quide qui doit être chauffé; b) une enveloppe (4) disposée à l'intérieur du réservoir et délimitant une zone de combustion (19); c) des moyens de combustion (5) disposés à l'in- térieur de l'enveloppe; d) un conduit de fumée (6) raccordé à l'envelop- pe pour évacuer les gaz de combustion hors du réservoir; e) une première chicane (13) disposée à l'inté- 248358n rieur de l'enveloppe et délimitant un premier passage (14, 14a); f) une seconde chicane (15) raccordée à la pre- mière chicane et délimitant un second passage (16) ayant une section transversale de plus petite surface que celle du premier passage (14, 14a) de telle sorte que les gaz de combustion qui s'écoulent à travers l'enveloppe (4) rencontrent une série de passages, chacun des passages ayant une section transversale de plus petite surface que celle du passage qui le précède immédiatement. 4) Appareil de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième chicane raccordée à la première chicane et délimitant un troisiè- me passage ayant une section transversale de plus petite surface que le second-passage. ) Un appareil de chauffage, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un réservoir (2) adapté pour contenir un li- quide qui doit être chauffé; b) une enveloppe (4) disposée à l'intérieur du réservoir et délimitant une zone de combustion (19), cette enveloppe s'étendant à l'extérieur au-delà de la paroi (3) du réservoir et comportant un orifice de vidange (11) dans sa surface inférieure, la surface inférieure de l'enveloppe s'inclinant vers le bas à partir de l'intérieur du réser- voir de telle sorte que le condensat formé en tant que sous-produit de la combustion s'écoule le long de la sur- face inférieure de l'enveloppe et est évacué par l'orifi- ce de vidange; c) des moyens de combustion (5) disposés à l'in- térieur de l'enveloppe; et d) un conduit de fumée (6) raccordé à l'envelop- pe pour évacuer les gaz de combustion hors du réservoir. 6) Appareil de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre une série de 248358tC chicanes (13, 15, 17) disposées à l'intérieur de l'envelop- pe délimitant une série de passages (14, 14a, 16), chacun de ces passages ayant une section transversale de plus petite surface que celle du passage qui le précède immé- diatement.