Brevet FR2520849A1 — publié le 19830805

La présente invention concerne des chaudières, et plus particulièrement des chaudières pour systèmes de chauffage domestiques et industriels. Les chaudières de chauffage d'eau habituelles utilisant des brûleurs alimentés au gaz ou au mazout ont généralement des rendements pouvant atteindre 75%. Une quantité importante de la perte de chaleur s'effectue au niveau des gaz de combustion lorsque les chaudières sont prévues pour fonctionner à une température suffisament élevée pour éviter la condensation de l'eau contenue dans les gaz de combustion dans l'échangeur de chaleur qui, s'il en était autrement, provoquerait des problèmes de fonctionnement et de corrosion. Ainsi, selon la présente invention, il est créé une chaudière comprenant un brûleur muni d'une alimentation d'air et d'une alimentation de combustible, le brûleur fonctionnant vers le bas, et un échangeur de chaleur destiné à extraire la chaleur des gaz de combustion du brûleur et à transférer la chaleur à un fluide de travail, l'ensemble comprenant-en outre une chambre de tranquillisation qui collecte le condensat des gaz de combustion et des moyens pour éliminer le condensat. Les flammes uniformes, courtes et plates qui sont typiques des brûleurs revendiqués dans le brevet GB nO 1 205 432 d'une part, permettent de faire fonctionner le brûleur vers le bas, d'autre part, facilitent la construction d'une chaudière compacte et enfin fournissent une température plus uniforme sur la surface d'entrée de l'échangeur de chaleur. Le fonctionnement vers le bas du brûleur permet d'éviter que la condensation de l'eau contenue dans les gaz de combustion revienne vers le brûleur, comme c'est le cas des brûleurs fonctionnant vers le haut. Ceci tend à réduire la corrosion, le mauvais fonctionnement du brûleur, et permet l'évacuation facile de la condensation. L'alimentation en combustible est constituée habituellement par un gaz combustible tel qu'un gaz naturel; cependant, on peut éventuellement utiliser un combustible liquide tel que du kérosène. L'echangeur de chaleur est d'un type approprié et connu, et le fluide de travail est de préférence de l'eau. L'échangeur de chaleur comprend de préférence des ailettes, et mieux encore, les extrémités inférieures des ailettes sont en dents-de-scie pour faciliter l'écoulement du condensat dans la chambre de tranquillisation et pour réduire le blocage par le condensat se trouvant retenu entre les ailettes. De préférence, la chambre de tranquillisation a une surface en section transversale qui va en diminuant en direction d'une sortie prévue à sa base, et elle est située audessous de l'échangeur de chaleur. La chambre de tranquillisation est raccordée à un moyen d'élimination du condensat tel qu'un tuyau d'écoulement. L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux Fig. 1 à 3 des dessins annexés. La Fig. 1 est une vue en perspective d'une chaudière selon l'invention, avec arrachement partiel pour montrer l'intérieur de la chaudière. La Fig. 2 est une vue de dessus d'un élément du brûleur de la chaudière. La Fig. 3 est une vue schématique de l'extrémité des ailettes de l'échangeur de chaleur de la chaudière. Une chaudière a été mise au point pour fournir de l'eau chaude à un système de chauffage et fournir jusqu'à 10 kilowatts à l'heure avec un rendement d'environ 88% lorsqu'il y a retour d'eau chaude. La chaudière représentée à la Fig. 1 comprend un brûleur 1 (voir aussi Fig. 2) et un échangeur de chaleur à ailettes 2. Le brûleur 1 du type à matrice comprend une chambre à combustible par laquelle passe une pluralité de tubes ou de passages d'air de comDustion. Le combustible est envoyé dans la chambre par une conduite d'entrée. Les tubes à air 3 sont de section rectangulaire ou carrée. Le brûleur 1 est du type à flamme de diffusion et le combustible parvient dans la zone de combustion 4 par des orifices de sortie de combustible 12. Les orifices de sortie 12 sont de section circulaire et sont disposés de manière qu'ils n'y ait qu'une seule sortie de combustible par côté de chaque passage d'air de section carrée. A l'aval du brûleur est prévu un échangeur de chaleur 2 comportant des tubes 5 de sortie d'eau chaude. L'échangeur de chaleur 2 est chauffé par les gaz de combustion chauds qui circulent vers le bas en provenance du brûleur 1. Une chambre de tranquillisation 8 qui va en se réduisant vers sa sortie est boulonnée au carter du brûleur au-dessous de l'échangeur de chaleur 2. La base de la chambre de tranquillisation 8 comprend un tuyau de sortie 9 relié à une vidange (non représentée). Les materiaux utilisés pour constituer cette chaudière sont choisis pour résister à la corrosion. Les diverses sections sont entourées pr un carter principal 6 pouvant être muni d'une fenetre (non représentée) permettant d'observer l'aspect de la flamme du brûleur. Un ventilateur contenu dans un carter 7 est boulonné sur le côté du carter principal 6 de manière à envoyer de l'air d'entrée au brûleur 1, à partir d'un aspirateur statique. La Fig. 3 est une vue de l'extrémité des ailettes 11 de l'échangeur de chaleur 2 qui montre les dents-de-scie alternées des bords inférieurs des ailettes adjacentes. Les dentsde-scie des ailettes 11 facilitent l'élimination du condensat dans la chambre de tranquillisation 8 et réduisent le blocage du courant de gaz par le condensat qui est retenu entre les ailettes adjacentes de l'échangeur de chaleur. Lorsque la chaudière fonctionne, le gaz combustible est envoyé sous faible débit au brûleur 1 en passant par l'entrée, et il se mélange à l'air provenant du ventilateur 7. Le gaz est allumé de manière à former une flamme pilote diffuse sur la face inférieure du brûleur 1. Cette flamme est ensuite contrôlée, c'est-à-dire que l'on s'assure que l'allumage a bien eu lieu. Ensuite, on envoie au brûleur du gaz combustible correspondant au fonctionnement normal. Les gaz cte combustion passent par l'échangeur de chaleur 2, chauffant de ce fait un système externe à charge d'eau. Le condensat provenant des gaz de combustion s'échappe de l'échangeur de chaleur 2 pour parvenir dans la chambre de tranquillisation 8. Le condensat est alors drainé par le tuyau de sortie 9. Les gaz de combustion se dirigent ensuite vers l'aspirateur statique à l'arrière de la chaudière en passant par un tuyau de sortie 10 qui est coaxial à l'entrée d'air. La séquence de démarrage de la chaudière est conçue pour fonctionner automatiquement. On peut par exemple utiliser une minuterie qui rend actif le sytème, pour passer ensuite à un fonctionnement par thermostat déterminant des séquences de marche et d'arrêt en vue de maintenir la température désirée pour l'eau de la chaudière. Dans un exemple de réalisation particulier de la chaudière selon l'invention; l'alésage de chaque passage d'air de combustion a une surface en section transversale comprise entre 0,01 et 1,0 cm2 à l'endroit où le passage s'ouvre dans la zone de combustion et les alésages de passage de l'air de combustion représentent au moins 25% de la surface du brûleur qui est adjacente à la zone de combustion. REVENDICATIONS 1. Chaudière comprenant un brûleur muni d'une alimentation d'air et d'une alimentation de combustible, le brûleur fonctionnant vers le bas et un échangeur de chaleur qui extrait la chaleur des gaz de combustion du brûleur et qui transfère la chaleur à un fluide de travail, et on prévoit une chambre de tranquillisation destinée à collecter le condensat des gaz de combustion, et des moyens pour éliminer le condensat. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur comporte des ailettes aptes à faciliter ltévacuation du condensat vers la chambre de tranquillisation. 3. Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bords inférieurs des ailettes sont en dents-de-scie. 4. Chaudière selon l'une des revendications I à 3, caractérisée en ce que la chambre de tranquillisation a une surface en section transversale qui va en se réduisant en direction d'une sortie à sa base. 5. Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caracterisée en ce que le brûleur qui fonctionne vers le bas est un brûleur à flamme de diffusion. 6. Chaudière selon la revendication 5, caractérisée en ce que le brûleur qui fonctionne vers le bas comprend une pluralité de passages d'air traversant une chambre à combustible, la chambre à combustible étant munie de sortieNde combustible prévues pour acheminer le combustible et l'air passant par les passages d'air vers une zone de combustion adjacente à la surface inférieure du brûleur. 7. Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'alésage de chaque passage d'air de combustion a une surface en section transversale comprise entre 0,01 et 1,0 cm2 à l'endroit où le passage s'ouvre dans la zone de combustion et en ce que les alésages de passage de l'air de combustion représentent au moins 25% de la surface du brûleur qui est adjacente à la zone de comDustion. 8. Chaudière selon la revendication 6 ou 7, caractériséë en ce que les passages d'air de combustion ont une section transversale carrée ou circulaire. 9. Chaudiere selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que les passages d'air de combustion sont disposés de manière que leurs axes soient parallèles les uns aux autres.