Brevet FR2522114A1 — publié le 19830826

"Chaudiere à bois ou autres matériaux combustibles solides" La présente invention concerne une chaudière à bois ou autres matériaux combustibles solides destinée à chauffer un fluide tel que de l'eau de maniere à former par exemple une chaudiere de chauffage central. On connaît actuellement un grand nombre de chaudières de chauffage central capables de brûler des combustibles solides. Cependant, la plupart des chaudières connues ne peuvent fonctionner correctement que si le combustible est parfaitement sec avant d'être introduit dans la chaudière. En outre, les chaudières actuelles n'ont pas une structure leur permettant de brûler convenablement et quasicomplètement les gaz provenant de la combustion du matériau solide. La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique actuelle et propose une chaudière à bois ou autres matériaux combustibles solides dont la structure permet de brûler n'importe quel matériau combustible solide ainsi que quasiment tous les gaz combustibles produits, tout en produisant une grande quantité de chaleur pour une faible consommation de combustible. La chaudière à bois ou autres matériaux combustibles solides selon la présente invention, dans laquelle circule un fluide tel que de l'eau en vue de le chauffer, comprend, une chambre de combustion munie à sa partie inférieure d'une grille pour l'évacuation des cendres et l'amenée d'air frais dans cette chambre de combustion, une chambre de réception du combustible solide munie à sa partie supérieure d'une porte d'accès pour la charge du combustible et au moins un échangeur de chaleur tubulaire dans lequel circule ledit fluide et les fumées ou gaz chauds. Selon la présente invention, ladite chambre de réception et ledit échangeur de chaleur se présentent sous la forme de colonnes, la colonne formant la chambre de réception débouchant par le dessus dans ladite chambre de combustion et étant fermée latéralement et au-dessus, la colonne formant ledit échangeur de chaleur présentant auSmoins un canal d'évacuation des fumées dont l'une des extrémités débouche par le dessus dans ladite chambre de combustion et dont l'autre extrémité est reliée au conduit de sortie des fumées, au moins un conduit d'amenée d'air frais débouchant dans la partie supérieure de ladite chambre de combustion latéralement à ladite colonne formant chambre de réception du combustible solide du côté de ladite colonne formant échangeur de chaleur. La chaudière selon la presente invention comprend, de préférence, au moins un conduit reliant la partie supérieure de ladite colonne formant chambre de réception du combustible solide et la chambre de combustion, ce conduit débouchant dans la partie supé rieure de cette chambre de combustion latéralement à ladite colonne formant chambre de réception et du côté de ladite colonne formant échangeur de chaleur. Comme le combustible solide est en partie dans la cham bre de combustion et en grande partie dans la colonne formant chambre de réception du combustible fermée latéraiement et au dessus, la colonne formant chambre de réception du combustible fonctionne exactement comme un gazogène et les gaz pauvres produits sont brulés dans la partie supé rieure de la chambre de combustion grâce à l'air frais introduit dans cette chambre par ledit conduit d'amenée d'air. I1 se produit donc une combustion du combustible solide en sue de la production de gaz pauvres et une combustion de ces gaz pauvres. Selon la présente invention, ladite colonne formant chambre de réception comprend, dans sa partie supérieure, une porte actionnable de l'extérieur et susceptible de mettre en communication ladite colonne avec le conduit de sortie des fumées. La chaudière selon la présente invention comprend, de préférence, une chambre supérieure dans laquelle débouche l'extré- mité dudit canal d'évacuation des fumées et de laquelle part ledit conduit de sortie des fumées, ladite porte permettant de mettre en communication ladite colonne formant chambre de réception du combustible solide et cette chambre supérieure. Selon la présente invention, ladite colonne formant chambre de réception du combustible solide et ladite colonne formant échangeur sont, de préférence, adjacentes et verticales. Selon la présente invention, la chaudiere comprend, de préférence, un aquastat soumis à la température dudit fluide et présentant un levier susceptible d'actionner un volet de réglage de l'amenée d'air frais dans ladite chambre de combustion au travers de ladite grille. Selon la présente invention, ledit conduit d'amenée d'air frais dans la partie supérieure de la chambre de combustion peut avantageusement être muni d'un volet de réglage suspendu dont l'ouverture dépend du débit d'air dans ce conduit d'amenez d'air frais. Selon la présente invention, ce conduit d'amenée d'air frais peut avantageusement s'étendre dans ladite chambre de combustion et présente de préférence des orifices de sortie radiaux. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'une chaudière à bois ou autres matériaux combustibles solides décrite à titre d'exemple non limitatif et illustrée schématiquement par le dessin sur lequel - la. figure 1 représente une coupe longitudinale verticale de la chaudière - la figure 2 représente une coupe transversale selon II-II de la chaudière représentée sur la figure I et la figure 3 représente une coupe horizontale selon III-III de la chaudiere représentée sur la figure 1. La chaudière représentée sur les figures et repérée d'une manière générale par la référence 7 se présente sous la forme d'un parallèlépipède rectangle délimité extérieurement par un caisson parallèlélipipédique repéré d'une manière générale par la référence 2 et comprenant deux parois longitudinales et verticales 3 et 4, deux parois transversales et verticales 5 et 6, une paroi horizontale inférieure 7 et une paroi horizontale supérieure 8. Dans sa partie inférieure, la chaudière 1 présente un compartiment 9 délimité dans sa partie inférieure par la paroi inférieure 7 et dans sa partie supérieure par une cloison horizontale 10. Dans ce compartiment 9 peut etre disposé un cendrier 11 introduit par une ouverture pratiquée dans la partie inférieure de la paroi transversale 5 du caisson 2. Dans l'espace intérieur du caisson 2, entre la cloison horizontale 10 et la paroi supérieure horizontale 8, la chaudière 1 présente une chambre de combustion 12 et, au-dessus de cette chambre de combustion 12, une colonne creuse verticale 13 et une colonne verticale 14 formant échangeur de chaleur. La cloison horizontale 10 présente une ouverture centrale 15 au-dessous de laquelle est disposée, dans le compartiment 9, une grille 16 susceptible d'être déplacée horizontale en vue de son nettoyage grâce à un système à leviers 17 s'étendant à l'extérieur. Comme on peut le voir sur la figure 3, la colonne 13 forme une chambre verticale qui débouche par le dessus dans la chambre de combustion J2 et qui est délimitée, intérieurement au caisson 2, par une paroi transversale et verticale 18a située à distance de la paroi latérale 5 du caisson 2, par une paroi transversale et verticale 18 située sensiblement au milieu du caisson 2 et par deux parois longitudinales et verticales 19 et 20 qui sont respectivement à distance des parois longitudinales 3 et 4 du caisson 2 et qui joignent les parois transversales 18.et 18a. Go le on peut le voir sur les figures 3 et 2, les parois 18a, 19 et 20 de la chambre verticale 13 s'étendent sers le bas à partir de la paroi horizontale supérieure 8 du caisson 2 et sont prolongées vers le bas jusqu'à la cloison horizontale 10 de manière à former une paroi transversale et les parois longitudinales de la chambre de combustion 12. La paroi transversale 18 de la chambre 13 s 'étend vers le bas à partir de la paroi supérieure horizontale 8 du caisson 2 jusqu'au dessus de la chambre de combustion 12, de telle sorte que son bord inférieur est à distance de la cloison horizontale 10. Coule on peut le voir en particulier sur la figure 3, la colonne formant échangeur de chaleur tubulaire 14 est formée par douze tubes verticaux 21 de section carrée situés à égale distance les uns des autres et des parois 3, 4 et 6 du caisson 2 et de la paroi transversale 18 de la chambre verticale 13. ComMe on peut le voir sur a figure 1, l'extrémité supérieure des tubes 21 est située à distance de la paroi horizontale supérieure 8 du caisson 2 et sont jointes par une plaque 22 qui s 'étend entre les tubes 21 de telle sorte que l'intérieur des tubes 21 débouche vers le haut dans une chambre supérieure 23 ayant comme parois verticales les parois 3, 4 et 6 du caisson 2 et la cloison 18 de la chambre verticale 13 et comme paroi supérieure la paroi horizontale supérieure 8 du caisson 2. De la même manière, les extrémités inférieures des tubes 21 sont reliées par une plaque 24 horizontale de telle sorte que l'intérieur des tubes 21 débouche par le dessus dans la chambre de combustion 12, les tubes 21 formant des canaux verticaux d'évacuation reliant la chambre de combustion 12 et la chambre supérieure 23. La paroi transversale 18 de la chambre 13 se prolonge vers le bas de maniere inclinée en-dessous de la colonne 14 par une portion 18.b, une paroi 25 étant disposée transversalement et paral lèlement au prolongemant 18b de telle sorte que l'espace situé entre les tubes 21 adjacents à la paroi 18 se prolongent entre le prolongement 18b et la paroi transversale 25 et est fermé à son extrémité inférieure. Du côté opposé à sa paroi transversale 18a, la chambre de combustion 12 présente une paroi transversale 26 qui est située à distance de la paroi verticale 6 du caisson 2. Cette paroi transversale 26 s'étend entre la colonne formant échangeur 14 et la cloison horizontale 10 et d'autre part entre les parois longitudinales 19 et 20 de la chambre de combustion 12. Il ressort de ce qui précède que les espaces délimités par le caisson 2, les parois verticales de la chambre de combustion 12 et de la chambre verticale 13 et les tubes 21 sont clos et étanches et peuvent avantageusement être parcourus par un fluide tel que de l'eau, la chaudière 1 étant à doubles cloisons. A cet effet, on a préVu latéralement, dans la partie inférieure du caisson 2, un conduit d'entrée d'eau 27 et dans la partie supérieure de la colonne formant échangeur 14 un conduit de sortie d'eau 28, la circulation de l'eau pouvant être assurée par une pompe non représentée. Comme on peut le voir sur la figure ], un conduit de sortie de fumée 29 est branché sur la chambre supérieure 23 et traverse la paroi horizontale supérieure 8 du caisson 2. Dans sa partie supérieure, la cloison transversale 18 de la chambre verticale 13 présente une ouverture 30 de communication avec la chambre supérieure 23. Une porte 31 manoeuvrable de l'extérieur par un levier 32 permet de fermer ou d'ouvrir cette ouverture de com- munication 30. Dans la partie supérieure de la chambre 13, la chaudière 1 présente une porte de chargement 33 qui ferme une ouverture 34 pratiquée dans la double paroi 5, 18a . La chaudière 1 présente en outre, dans sa partie basse, des portes de visite 35 et 36 donnant accès à la chambre de combustion 12. A l'intérieur de la chambre 13 et du coté de sa paroi transversale 18, on a prévu deux conduits verticaux 37 et 38 dont les extrémités supérieures débouchent dans la partie supérieure de la chambre verticale 13 et dont les extrémités inférieures débouchent dans la partie supérieure de la chambre de combustion 12, leurs extrémités ayant été biseautées. Comme on peut le voir en particulier sur la figure 2, la chaudière 1 présente un conduit transversal 39 d'amenée d'air extérieur qui s'étend dans la partie supérieure de la chambre de combustion 12 au-dessous de la colonne formant échangeur de chaleur 14 et qui présente des orifices radiaux de sortie d'air 40 orientés sensiblement dans la zone située aux extrémités inférieures des conduits verticaux 37 et 38. Le conduit d'amenée d'air 39 traverse la double paroi 3, 19 et présente, à son extrémité extérieure ouverte, un volet de réglage 41 suspendu autour d'un axe horizontal 42 décalé vers le haut, l'ouverture de ce volet 41 dépendant du débit d'air dans le conduit 39. te compartiment 9 présente, dans la paroi 6 du cais son:2, une ouverture extérieure 43 prévue pour l'amenée d'air dans la chambre de combustion 12 au travers de la grille 16 Cette ouverture peut être fermée par un volet 44 articulé dans sa partie supérieure autour d'un axe horizontal 45. La porte 44 porte un bras 46 dont l'extrémité est reliée à l'extrémité du levier 47 d'un aquastat 48 par l'intermédiaire d'une chaînette 49, l'aquastat 48 étant monté sur le conduit de sortie d'eau 28, de manière à commander automatiquement l'ouverture et la fermeture du volet 44 en fonction de la température sortant de la chaudière 1. Autour de son ouverture inférieure 15, la chambre de combustion 12 est garnie d'un matériau réfractaire 50 dont la paroi intérieure est inclinée en direction de ltouverture 15. Le caisson 2 est garni extérieurement d'un isolant 51 par exemple en laine de verre et les portes 33, 35 et 36 sont garnies intérieurement par de l'amiante. On va maintenant décrire comment fonctionne et comment peut être utilisée la chaudière qui vient d'être décrite, en supposant qu'il existe dans la chambre de combustion 12 un reste de bois et de charbon en train de brûler. Si l'on désire charger la chaudière 7 de bois ou de tout autre matériau combustible solide, on prend tout d'abord soin d'ouvrir la porte 31 de manière à mettre en communication la chambre verticale 13 avec le conduit de sortie de fumée 29 par l'intermédiaire de la chambre supérieure 23. On ouvre la porte de chargement 33. Comme la porte 31 est ouverte, les fumées ou flammes ont tendance à aller vers la chambre supérieure 23 et vers le conduit de fumée 29 et ne sortent en conséquence pas par l'ouverture d'accès 34. On introduit le bois par l'ouverture 34. Le bois tombe et remplit petit à petit la chambre de combustion 12 au moins dans la zone située en-dessous de'la chambre verticale 13 et la chambre ou colonne verticale 13. Quand la chambre verticale 13 est pleine, on referme la porte 33 et on referme la porte de communication 31. Grâce à l'air introduit dans la chambre de combustion 12 au travers de la grille 16, la combustion du bois a lieu, la quantité d'air admise étant régulée par l'intermédiaire du volet 44 qui est commandé par l'aquastat 48, en vue de maintenir la température de l'eau sortant sensiblement constante. Lors de la combustion du bois dans la chambre de combustion 12, il se produit des gaz qui se dégagent dans ia partie supérieure de la chambre de combustion ]2 et qui pontent dans la chambre verticale 13 qui se comporte comme un gazogène, Comme la chambre verticale 33 est fermée dans toute sa partie supérieure, les gaz produits redescendent en empruntant les conduits verticaux 37 et 38 pour se retrouver dans la partie supérieure de la chambre de combustion 12 au-dessous de la colonne formant échangeur de chaleur 14. Grâce à l'air frais introduit dans la partie supérieure de la chambre de combustion 12 par le conduit transversal 13, les gaz de combustion produits brûlent pratiquement complètement. Toutes les fumées provenant des combustions sont alors évacuées par les canaux verticaux 21a délimités par les tubes 21 de la colonne formant échangeur de chaleur 14, la chambre supérieure 23 et le conduit de sortie de fumée 29. Grâce au volet suspendu 41, la quantité d'air admise dans la chambre de combustion 12 par le conduit 39 est régulée automatiqument en fonction du débit de gaz produit. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. On aurait pu construire notamment les moyens destinés à acheminer l'air frais et les moyens destinés au transport des gaz de combustion de manière différente. Au lieu d'être de sections sensiblement rectangulaires, les colonnes 13 et 14 et les tubes verticaux 21 auraient pu être de formes différentes telles que par exemple circulaires. REVENDICATIONS 1, Chaudière à bois ou autreinatériaux combustibles solides, dans laquelle circule un fluide tel que de l'eau en vue de le chauffer, comprenant une chambre de combustion munie à sa partie inférieure d'une grille pour l'évacuation des cendres et l'amenée d'air frais dans la chambre de combustion, une chambre de réception du combustible solide munie à sa partie supérieure d'une porte d ' accès pour la charge du combustible, et au moins un échangeur de chaleur tubulaire dans lequel circulent ledit fluide et les fumées et gaz chauds, caractérisée par le fait que ladite chambre de réception (13) et ledit échangeur de chaleur (14) se présentent sous la forte de colonnes, la colonne formant la chambre de réception du combustible solide débouchant par le dessus dans ladite chambre de combustion (12) et étant fermée latéralement et au-dessus, la colonne formant échangeur de chaleur présentant au moins un canal d'évacuation des fumées (21a) dont l'une des extrémités débouche par le dessus dans ladite chambre de combustion (12) et dont l'autre extrémité est reliée au conduit de sortie des fumées (29), au soins un conduit d'amenée d'air frais (39) débouchant dans la partie supérieure de la chambre de combustion (12) latéralement à ladite colonne formant chambre de réception du combustible solide (13) du côté de la colonne formant ledit échangeur de chaleur (14). 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend au poins un conduit (37, 38) reliant la partie supérieure de ladite colonne formant chambre de réception du combustible solide (13) et la chambre de combustion (12), ce conduit débouchant dans la partie supérieure de cette chambre de combustion latéralement à ladite colonne formant ladite chambre de réception du combustible solide et du côté de ladite colonne formant échangeur de chaleur. 3. Chaudière selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ladite colonne formant chambre de réception du combustible solide (13) comprend dans sa partie supérieure une porte (31) actionnable de l'extérieur et susceptible de mettre en communication cette colonne (13) avec le conduit de sortie des fumées (29). 4. Chaudière selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend une chambre supérieure (23) dans laquelle débouche l'extrémité dudit canal d'évacuation des fumées (21a) et de laquelle part ledit conduit de sortie des fumées (29), ladite porte (31) permettant de mettre en communication la colonne formant chambre de réception du combustible solide (13) et cette chambre supérieure (23). 5. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la colonne formant chambre de réception du combustible solide (13) et la colonne formant échangeur de chaleur (74) sont adjacentes et verticales. 6. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend un aquastat (48) soumis à la température dudit fluide et présentant un levier (47) susceptible d'actionner un volet de réglage (44) de l'amenée d'air frais dans la chambre de combustion (12) au travers de ladite grille (16). 7. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit conduit d'amenée d'air frais (39) à ladite chambre de combustion (72) est-muni d'un valet de réglage (43) suspendu dont l'ouverture dépend du débit d'air dans ce conduit. 8. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit conduit d'amenée d'air frais (39) s'étend dans ladite chambre de combustion (12) et présente des orifices de sortie radiaux (40).