Brevet FR2492513A1 — publié le 19820423

La presente invention concerne un économiseur de' carburant pour installation de chauffage a chaudière, plus particulièrement du type â chauffage central, et une instar lation de chauffage équipée d'un tel économiseur. Le sort des calories éperdues dans un système a combustion a fait l'objet de nombreuses propositions tendant a leur récupération. Dans les industries chimiques, il est ainsi connu de récupérer les calories des gaz d'échappement pour pré chauffer des matériaux devant être ultérieurement Pc tés à haute température. Dans le domaine des véhicules autotracteurs, il a été proposé de prechauffer l'air d'admissior dans un échangeur de chaleur situé dans le circuit de gaz d'échappement pour gagner dans le bilan thermique de combustion.Dans le même domaine de la traction automobile, il a été également proposé, par ailleurs, des circuits de chauffage, empruntant par exemple au circuit de radiateur, pour prechauffer le carburant, notamment dans des conditions hivernales sévères. Au plan des installations domestiques, la crise de l'énergie et l'augmentation incessante du fioule ont conduit a l'apparition ces dernières annees,plus particulièrement pour les résidences secolldaires,de systèlnes com- binant, un circuit de chaufiaçp central rudimentaire et une cheminez à feu de bois La présente invention a pour objet de proposer un économiseur de carburant pour installation de chauffage domestique a chaudière utilisant au mieux les gaz de combustion de la chaudière, pour réaliser un circuit de chauffe parallèle du fluide caloporteur, permettant ainsi de réduire les quantités de carburant nécessaires pour l'obtention d'une température déterminée dans un local sans modification substantielle des installations existantes. Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention, l'économiseur, comprenant un moyen d'échangeur- entre un courant de fluide caloporteur et les gaz de combustion de la chaudière avec des entrées et des sorties séparées de gaz et de fluide, respectivement, comporte un premier corps cylindrique creux extérieur formant une première chemise fermée par des parois dextrémité creuses communiquant avec la chemise, et un second corps cylindri- que intérieur creux, dispose coaxialement dans le premier corps pour former une seconde chemise s'étendant sur la qua si-totali'e de la longueur du premier corps en définissant une chambre annulaire extérieure avec ce premier corps et une chambre cylindrique ie rieure, au reins un élément in tCrieur de passage de fluide reliant la première chemise et la seconde chemise, l'entrée de fluide con-amuniguant avec la première chemise, la sortie de fluide co'rrnuniquant avec la seconde chemise, 1 entrée de gaz communiquant de façon coaaxiale avec une extrémité de la chambre interne et la sortie de gaz communiquant avec une zone périphérique de la seconde chemise. La présente invention a pour autre objet d'adXoin- dre dans la sortie de gaz de combustion de l'économiseur un échangeur de chaleur pour le fioule de la chaudière, permettant ainsi un prechauffage du fioule contribuant à améliorer le rendement de la chaudière, notamment par l'obtention d'une flamme presque bleue, et de limiter les pollutions des gaz de combustion d'échappement en réduisant les fumées noires ou bleues en abaissant, concomitamment avec le chauffage se condaire du fluide caloporteur, les températures de gaz de combustion d'environ 2500c a environ 40tC. Pour ce faire, selon une autre caractéristique de la présente invention un échangeur de chaleur est placé dans la sortie de gaz de combustion de l'éccnomiseut et inséré dans la ligne d'amenée de carburant à la chaudière. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un plan schématique d'une installation de chauffage utilisant l'économiseur selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un économiseur selon la présente invention, et La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. On a représenté sur la figure 1, un schéma d'une installation de chauffage central, dans laquelle on reconnait des éléments typiques habituels, à savoir la chaudière 1 avec son brdleur 2 alimenté en carburant, provenant d'un réservoir 3, par une ligne d'amenée 4, le carburant en excès étant retourné au réservoir par une ligne de retour de carburant 5. La chaudière 1 est reliée, à sa partie inférieure, à la ligne de retour d'eau 6, l'eau réchauffée sortant de la chaudière en 7 pour rejoindre, via un vase d'expansion 8, la canalisation de distribution d'eau chaude 9 équipée d'une thermovanne 10 et d'une pompe 11. Conformément à la présente invention, sur la sortie 12 des gaz de combustion de la chaudière, est disposé un économiseur 13 décrit plus en détail sur les ligures 2 et 3. L'économiseur 13 comprend un premier corps cylindrique extérieur définissant une première chemise 14, et constitué par exemple par deux viroles métalliques concentriques fermées par leurs extrémités adjacentes. Le corps extérieur est fermé, à ses deux extrémités longitudinales par des parois d'extrémites creuses 15 et 16 plaquées contre les extrémités du corps extérieur et maintenues contre celui-ci par des raccords-union 17 servant également à mettre en communication de fluide la chemise 14 et les volumes internes des parois d'extrémité creuses 15 et 16. La paroi d'extrémité d'entrée 16 est prolongée vers l'extérieur par une partie tubulaire creuse 18 coaxiale au corps extérieur et reliée, par exemple par des brides 19, à la sortie 12 des gaz de combustion de la chaudière 1, et définissant l'entrée de gaz dans 1'économiseur. Dans le volume interne du corps extérieur est disposé, coaxialement à celui-ci, un corps intérieur cylindrique creux définissant une seconde chemise 15 positionnée et maintenue dans le corps extérieur par des supports entretoises 21 et, au niveau de son extrémité opposée à l'entrée de gaz 18 par au moins un tube intérieur de passage de fluide 22 établissant la communication entre la chemise extérieure 14 et la chemise intérieure 20,comme figure par la fleche 23. Les deux corps définissent ainsi une chambre interne centrale 24, coaxiale à l'entrée des gaz 18, et une chambre annulaire périphérique 25 à laquelle parviennent les gaz ayant traversé la chambre interne 24 par le passage annulaire entre l'extrémité arrière 26 du corps intérieur et la paroi d'extrémité de fond adjacente 15. Un cône déflecteur 27 est avantageusement monté sur cette paroi d'extrémité 15 pour faire légèrement saillie coaxialement dans la chambre 24 et répartir convenablement l'écoulement des gaz de cette chambre interne 24 dans la chambre annulaire périphérique 25. Dans la paroi supérieure de cette dernière est monté un large conduit d'évacuation 26 communiquant par une hotte 27 avec la cheminée normale . d'évacuation des gaz de combustion de l'installation. Les chemises 14 et 20 servent à la circulation du fluide, typiquement de l'eau, à réchauffer, la canalisation d'entrée de fluide 28 communiquant avec la partie supérieure de la chemise 14 au voisinage de la paroi d'extrémité amont 16, la conduite de sortie du fluide réchauffé 30 s'étendant dans le prolongement de l'extrémité avant 29 de la chemise interne 20. On comprendra que la structure d'éco nomiseur realise donc un echangeur de chaleur du type à contre-courant. Conformement à la présente invention dans la conduite de sortie des gaz d'échappement 26 est disposé un second échangeur de chaleur 31,avantageusement du type des ra diateurs de congélateur, pourvu de lignes d'amenée 32 et de sortie 33 de fluide. L'ensemble de l'économiseur est calori fuge par un revêtement figuré en 34. En faisant de nouveau référence a la figure 1, on notera que la canalisation normale de retour d'eau froide 60 se divise en aval de la vanne 61, en la canalisation d'amenée d'eau froide traditionnelle 6 de la chaudière 1, e envie canalisation de dérivation 62 reliée, par l'intermé- diaire d'une vanne 63, à l'entrée de fluide 28 de la premié re chemise 14 de l'économiseur, dont la sortie de fluide ré chauffé est reliée à une canalisation de retour d'eau chaud 30i parallèle à la canalisation de retour d'eau chaude trad tionnelle 7 de la chaudière et repiquant, via une valve 36, sur la conduite de distribution 9.De cette façon, une part de l'eau froide de retour passe dans la chemise extérieure 14 et les plaques d'extrémité 15 et 16, puis dans la chemis intérieure 20, pour être redistribuée à la conduite de distributiond'eau chaude 9. Comme on le voit également sur la figure 1, le se cond échangeur de chaleur 31 a sa canalisation d'entrée 32 reliée directement au réservoir de fioule 3 et sa canalisation de sortie 33 reliee à la conduite normale d'amenée de fioule 4 au brûleur 2 de la chaudière 1. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée, mais est au contraire susceptible c modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. En articuler, en cas de défaillance gaz la chaudière l,l'économiseur 13 peut servir de chaudière d'appoint en mor tant par exemple l'entrée de gaz 8 sur le brûleur 2 ou en prévovat,sur la plaque arrière 15, des moyens de raccordement amovibles à un brûleur. REVENDICATIONS 1 - Economiseur pour installation de chauffage à chaudière comprenant un moyen d'échangeur entre. un courant de fluide caloporteur et les gaz de combustion de la chaudière re avec des entrées et des sorties séparées de gaz et de fluide, respectivement, caractérisé en ce qu'il comporte un premier corps cylindrique creux extérieur formant une pre mièvre chemise extérieure (14) ferma par des parois d'extré- mite creuses (15, 16) communiquant avec la première chemise (14), et un second corps cylindrique intérieur creux dispose coaxialement dans le premier corps et formant une seconde chemise intérieure (20) s'étendant sur la quasi-totalité de la longueur du premier corps extérieur et définissant une chambre annulaire périphérique (25) avec le premier corps extérieur et une chambre cylindrique centrale intérieure Q24), au moins un élément intérieur de passage de fluide ss22) re liant la première chemise extérieure (14) et la seconde che- mise intérieure (20), l'entrée de fluide (28) communiquant avec la première chemise extérieure (14), la sortie de fluide chauffe (30) communiquant avec la seconde chemise intérieu- re (20), l'entrée des gaz (18) communiquant de façon coaxiale avec une première extrémité (29) de la chambre intérieure (24) et la sortie de gaz (26) communiquant avec une zone pEri- phérique de la seconde chemise extérieure (14). 2 - Economiseur selon la revendication I, caract6- risé en ce qu'il comprend, sur la paroi d'extrémité (15) du premier corps extérieur opposée à l'entrée de gaz (18), un cône répartiteur (27) faisant saillie dans la seconde extré- mité (26) de la chambre interne (24) pour répartir la circulation des gaz entre les deux chambres. 3 - Economiseur selon la revendication 1 ou la revendication 2,caractérisé en ce que la sortie de fluide 30) communique avec une zone de la seconde chemise intérieure (20) adjacente a ladite première extrémité (29) de la cham- bre interne (24) 4 - Economiseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément inte- rieur de passage de fluide (22) s'étend dans la chambre annulaire périphérique (25) au voisinage de la seconde extrémité (26) ae la chambre intérieure (24). 5 - Economiseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois d'extrémité creuses (15, 16) sont assemblées et reliées en communication de passage de fluide à la première chemise extérieure (14) par des raccords-unions (17). 6 - Economiseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une conduite élargie de sortie de gaz (26) s'étendant radialement et fixée au premier corps extérieur. 7 - Economiseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un second échangeur de chaleur (31) gaz de combustion refroidis/carburant disposé dans ce conduit (26). 8 - Installation de chauffage, comprenant un moyen de chaudière, un brûleur de chaudière, une ligne de retour de fluide froid et une ligne de distribution de fluide chaud, reliées au moyen de chaudière, caractérisée en ce qu'elle comprend un économiseur (13) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, relié à la sortie de gaz de combustion (12) au moyen de chaudière (1), la ligne de retour de fluide (60) comportant une dérivation (62) reliée à l'entrée de fluide (28) de l'économiseur (13), la sortie de fluide (30) de celui-ci étant reliée (35)en dérivation à la ligne de distribution de fluide (9). 9 - Installation selon la revendication 8, et la revendication 7,caractérisée en ce que le second échangeur de chaleur (31) est inséré dans la ligne d'amenée du carburant (32, 33, 4) du moyen de chaudière (1).