Brevet FR2474676A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne un échangeur de cha- leur pour des chaudières à eau chaude, et elle a trait plus particulièrement à un échangeur de chaleur utilisable dans des chaudières pour installations de chauffage central. Dans des chaudières à eau chaude utilisées dans des installations de chauffage central, on brûle un combustible tel que du gaz ou du mazout et on assure un échange de cha- leur avec l'eau circulant dans l'installation. On a utilisé dans ce but une grande diversité d'échangeurs de chaleur, mais un des plus courants, sinon le plus courant, se compose d'un bloc métallique moulé. Un tel bloc comporte normalement un ou plusieurs conduits de fumées et conduits d'eau et il est éventuellement pourvu également d'ailettes d'échange de chaleur pénétrant dans le ou les conduits de fumée. Ces échangeurs de chaleur sont réalisés par moulage de fonte (bien qu'on utilise parfois de l'aluminium) en utilisant un moule comportant des noyaux appropriés correspondant aux passages internes qu'on désire créer dans la pièce moulée. Dans de telles circonstances, il est nécessaire de laisser une ou plusieurs ouvertures dans le bloc pour permettre l'enlèvement du noyau (normalement formé de sable de mou- lage) après coulée. Il est par conséquent nécessaire de -fermer ces ouvertures - normalement elles débouchent dans les conduits d'eau de l'échangeur de chaleur. Par le passé, il a été d'une pratique courante de fermer ces ouvertures de passage de noyau (qui sont généra- lement réalisées sous la forme de trous circulaires) en les taraudant pour former un trou fileté dans lequel on visse un tampon fileté. De tels tampons comportent généralement une tête qui dépasse de la surface de l'échangeur de chaleur dans une zone adjacente à l'ouverture de passage de noyau. Dans les conceptions actuelles d'échangeurs de cha- leur, ces têtes de tampon créent un inconvénient. Il est évidemment possible de faire en sorte que les tampons s'em- boitent complètement dans les ouvertures de manière à venir affleurer leur surface extérieure, mais on a trouvé une so- lution plus commode en utilisant un tampon de passage de noyau qui est semblable à ceux utilisés pour des blocs- cylindres de moteurs d'automobiles. Des blocs-cylindres de moteurs d'automobiles sont à certains aspects semblables aux échangeurs de chaleur dé- crits ci-dessus, du fait qu'ils sont coulés dans des moules à noyau dans lesquels on doit laisser des ouvertures de pas- sage de noyau, ces ouvertures débouchant dans les conduits d'eau du bloc-cylindre. Dans l'industrie automobile, il est classique d'ob- turer lesdites ouvertures en utilisant des "bouchons". Ces bouchons sont constitués par des plaques circulaires qui ont un profil légèrement en creux ou une forme de cuvette et qui sont emmanchés à force dans l'ouverture de passage de noyau, le côté convexe de la cuvette étant dirigé vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le conduit d'eau. Conformément à la présente invention, il est prévu un échangeur de chaleur en métal coulé pour une chaudière à eau chaude, comportant un ou plusieurs conduits de fumée et conduits d'eau et pourvu d'au moins une ouverture circu- laire de passage de noyau qui est obturée à l'aide d'un tam- pon en forme de cuvette qui est emmanché à force dans l'ou- verture, de telle sorte que le côté convexe du tampon soit dirigé vers l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Bien que, à première vue, l'utilisation de tels tam- pons dans les échangeurs de chaleur selon l'invention puisse sembler assez commune, il apparaît qu'on n'y a jamais songé auparavant et qu'en outre, cette utilisation permet de réa- liser des économies substantielles sur les frais de fabrica- tion. On ne voit pas bien la raison pour laquelle on n'a pas envisagé auparavant d'employer de tels tampons de passage de noyau, mais une raison peut consister en ce qu'il a été sur- prenant pour nous de constater à quelle haute pression d'eau les tampons peuvent résister sans faire éclater les ouvertu- res de passage de noyau. Des blocs-cylindres de moteurs d'automobiles sont soumis à une pression d'eau pouvant atteindre au maximum 103 kPa, alors que, dans des échangeurs de chaleur utilisés par exemple pour une installation de chauffage central do- mestique, les tampons doivent pouvoir résister à une pres- sion supérieure d'au moins cinq fois à cette valeur. Lors d'essais réalisés sur des échangeurs de chaleur conformes à l'invention, on a trouve que ces tampons de passage de noyau pouvaient résister parfois jusqu'à des pressions de l'ordre de 2060 kPa avant éclatement. On a constaté d'une manière un peu surprenante que les tampons conçus pour tra- vailler dans des blocs-cylindres de moteurs jusqu'à des pressions de 103 kPa pouvaient être utilisés dans les échan- geurs de chaleur selon l'invention sans modification. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven- tion seront mis en évidence, dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui est une vue en coupe d'une par- tie d'un échangeur de chaleur agencé conformément à la pré- sente invention. Sur le dessin, l'échangeur de chaleur 2 est réalisé dans un moule à noyau par coulée de fonte etil est prévu une ouverture de passage de noyau 4 qui permet d'enlever le sable de noyau après la coulée. Cette ouverture débouche dans l'un des conduits d'eau 6 de l'échangeur de chaleur. Un tampon de passage de noyau 8 en forme de cuvette est emmanché à force dans ladite ouverture 4. En service, quand la pression dans le conduit d'eau 6 augmente, la force agissant sur le tampon 8 est orientée- dans la direction générale de la flèche indiquée sur le dessin et cela provoque une légère incurvation vers l'exté- rieur de la base du tampon en forme de cuvette. On estime que cette force applique en conséquence la lèvre de la cu- vette en contact plus étroit avec la partie métallique adjacente de l'échangeur de chaleur, ce qui augmente la force résistant à la pression d'eau. Bien qu'un tel tampon de passage de noyau puisse être utilisé seul, il est préférable, pour augmenter la sécurité, de mettre en place le tampon en association avec une charge de formation de joint résistant à la chaleur. Comme charge appropriée pour la formation dudit joint, on peut utiliser la matière vendue sous la désignation commer- ciale de "Loctite 270". Sur le dessin, on a indiqué en 10 des bourrelets formés par ladite charge de création de joint, ces bourrelets se formant à mesure que le tampon est enfoncé dans l'ouverture. Des tampons ordinaires utilisés pour des blocs- cylindres d'automobiles*euvent être employés dans la pré- sente invention mais,. pour obtenir une plus longue durée de service, il est préférable d'utiliser des tampons en acier inoxydable ou en alliages plus résistants à la corro- sion. R E V E N D I C A T I O N S 1. Echangeur de chaleur en métal coulé, utilisable dans une chaudière à eau chaude, comportant un ou plusieurs conduits d'eau et conduits de fumée, pourvu d'au moins une ouverture circulaire de passage de noyau, caractérisé en ce que cette ouverture est obturée à l'aide d'un tampon fai- blement incurvé ou en forme de cuvette, qui est emmanché à force dans ladite ouverture, le côté convexe dudit tampon étant dirigé vers l'intérieur de l'échangeur de chaleur. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite ouverture de passage de noyau débouche dans des conduits d'eau de l'échangeur de chaleur. 3. Echangeur 2, caractérisé en ce 4. Echangeur revendications 1 à 3 tière de remplissage tanchéité à l'eau du métal de l'échangeur 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou qu'il est formé de fonte moulée. de chaleur selon l'une quelconque des caractérisé en ce qu'en outre une ma- de joint facilite le maintien de l'é- joint existant entre le tampon et le de chaleur. de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tampon est formé d'acier inoxydable.