Brevet FR2476808A1 — publié le 19810828

La présente invention se rapporte aux chaudières domestiques de chauffage central à eau chaude par le gaz du type étanche à tirage forcé et concerne plus précisément un échangeur de chaleur qui forme barrière anti-déflagration. Dans une forme connue de réalisation de chaudières à tirage forcé, la chambre de combustion est constituée d'une nappe de tubes d'eau longitudinaux disposés tout autour d'un brûleur central dont les gaz de combustion sont émis radialement et traversant cette nappe de tubes, les meilleures conditions d'échange entre l'eau et le gaz étant évidemment recherchées par exemple par la forme et le positionnement des tubes. Ces tubes d'eau longitudinaux peuvent avoir une section circulai- re ou elliptique ou encore avoir des contours différents sur la face amont et la face aval comme par exemple des tubes à section dite en forme de quartier d'orange, ou en forme de goutte. De plus, dans ce genre d'appareil, le mélange combustible est fourni par un ventilateur disposé en amont de la chambre de combustion qui se trouve donc dans une enceinte étanche vis-à-vis de1 'at- mosphère du local dans lequel est installé l'appareil. On voit par conséquent qu'il est nécessaire de prévoir un prébalayage du cir- cuit de combustion avant toute opération d'allumage à l'intérieur de ce circuit. Ce prébalayage consiste à faire fonctionner le ventilateur pour évacuer les éventuelles accumulations de mélange combustible et ainsi éviter les risques d'explosion. Mais dans le cas o le prébalayage n'a pas lieu par suite d'une fausse manoeuvre ou d'un mauvais fonctionnement ou si le taux du mélange gazeux se trouve en dehors des limites d'inflammabilité, il se produit donc une accumulation de gaz combustible dans la chambre de combustion et, au moment de la mise en route de l'allu- meur, une explosion avec les risques que cela comporte. L'invention a pour objet un nouveau type d'échangeur à nappe de tubes d'eau de section allongée, disposés concentriquement à un brûleur radial, qui évite ces risques d'explosions en assurant une sécurité supplémentaire, si il se produit une accumulation de mélange combustible dans l'appareil. -2 - Suivant l'invention, l'échangeur de chaleur comporte une nappe de tubes longitudinaux à section allongée, disposés suivant la génératrice d'un cylindre pour former une chambre de combustion intérieure cylindrique de telle manière que les faces latérales desdits tubes ménagent entre elles un intervalle constant et de faible épaisseur dont la dimension correspondante à la longueur de la partie sensiblement rectiligne du profil des tubes par rapport à l'écartement est supérieure ou égale à la distance de coincement des flammes pour établir une barrière anti-déflagration. D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation en référence aux dessins annexés qui représentent - figure 1: une vue en élévation latérale partiellement écor- chée de l'échangeur. - figure 2: une demie-vue en coupe de l'échangeur dans laquelle on n'a représenté qu'une partie des tubes d'eau pour clarifier la figure. - figure 3: une vue à plus grande échelle des tubes d'eau. Comme représenté aux figures, l'échangeur comporte à l'intérieur d'une enceinte 1 qui collecte les gaz brûlés et les évacue par la cheminée 2, un brûleur radial 3 disposé au centre et une nappe de tubes d'eau 4 disposés verticalement et concentriquement au brûleur. L'eau admise par un conduit d'entrée 5 dans un collec- teur inférieur 6 circule dans un faisceau de tubes 4 pour gagner le collecteur supérieur 7 puis à nouveau par un autre faisceau de tubes revient au collecteur inférieur et ainsi de suite avant d'aboutir au conduit de sortie 8. Entre le conduit d'entrée 5 et le conduit de sortie 8 l'eau a donc parcouru, par faisceaux de tubes successifs, le tour de l'échangeur. La nappe de tubes 4 forme dans l'enceinte 1 deux chambres concen- triques distinctes, la première, la chambre de combustion 9 pro- prement dite, située à l'intérieur autour du brûleur 3 et la se- conde, la chambre 10 d'évacuation des produits de combustion située -3 - entre la face aval des tubes 4 et les parois extérieures de l'en- ceinte 1. Les tubes 4 ont une section allongée de telle manière que les faces latérales 11 de chaque tube soient sensiblement parallèles aux faces latérales des tubes voisins afin de ménager entre cha- cune d'elles un intervalle sensiblement constant 12 de faible épaisseur et néanmoins délimité par deux grandes surfaces sensi- bl.ement planes facilitant l'écoulement laminaire des gaz de la chambre de combustion 9 vers la chambre d'évacuation 10. L'intervalle 12 (figure 3) entre chaque tube 4 est défini par un écartement "a" inférieur ou égal à 1,5 mm, s'étendant sur toute la longueur "b" de la partie sensiblement rectiligne du profil des tubes, longueur supérieure ou égale à 3 mm. On a ainsi un in- tervalle dont la section est supérieure ou égale à la distance de coincement des flammes. Si pour une raison quelconque, le mélange combustible arrive par le brûleur 3 dans la chambre de combustion 9 sans allumage, il traverse la nappe de tubes4 par les intervalles 12. Ce passage s'effectue facilement étant donné que les pertes de charge entre la chambre 9 de combustion et la chambre 10 d'évacuation sont très faibles. Le mélange combustible a donc tendance à s'accumuler dans ladite chambre d'évacuation. Dès que l'allumeur est mis en route, le mélange combustible dans la chambre de combustion 9 s'enflamme. Mais les flammes ne peuvent traverser la nappe de tubes 4 car la longueur "b" des intervalles 12 par rapport à l'écartement "a" est supérieurbou égale à la dis- tance de coincement si bien que le mélange combustible accumulé dans la chambré d'évacuation 10 ne s'enflamme pas et la réaction chimique provoquée par l'inflammation s'arrête au niveau des tubes 4. Cet échangeur forme donc une barrière anti-déflagration et évite les risques d'explosion si il se produit une accumulation de mélan- ge combustible dans l'appareil. L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation représentée mais en englobe au contraire toutes les variantes constructives. -4- R E V E N D I C A T I à N S / Echangeur de chaleur pour chaudières domestiques de chauf- fage central à eau chaude par le gaz du type étanche à ti- rage forcé comprenant une nappe de tubes longitudinaux à section allongée dans lesquels circule le fluide à réchauf- fer, disposés suivant la génératrice d'un cylindre pour former une chambre de-combustion intérieure cylindrique caractérisé par le fait que les faces latérales (11) des tubes (4) ménagent entre elles un Intervalle plan (12) sen- siblement constant et de faible épaisseur dont la dimension "b" correspondante à la longueur de la partie sensiblement rectiligne du profil des tubes par rapport à l'écartement "a" est supérieure ou égale à la distance de coincement des flammes pour établir une barrière anti-déflagration. 2 / Echangeur selon la revendication 1 caractérisé par le.fait que la longueur "b" du profil des tubes (4) définissant les intervalles (12) est supérieure ou égale à 3 mm. / Echangeur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'écartement "a" entre les tubes (4) définissant les intervalles (12) est inférieure ou égale à 1,5 mm.