Brevet FR2529656A1 — publié le 19840106

CHAUDIERE A CHALEUR PERDUE. Avec les coûts croissants de l'énergie, on consacre de plus en plus d'attention à l'énergie des gaz brûlés et a son utilisationv Pour cette raison, en a développé difégent types de chaudières å chaleur perdues Les chaudières sont construites, soit pour une circulation naturelle d'eaux soit pour une circulation forcée. Actuellement, par exemple, la plupart des navires utilisent des chaudières à chaleur perdue. Les chaudières à chaleur perdue de l'art antérieur ont une construction à tubes de feu ou à tubes d'eau. Les chaudières à tubes d'eau sont souvent préférées, du fait de leur meilleur rapport surface de chauffe/poids. Les chaudières à chaleur perdue à tubes d'eau actuellement -utilisées comprennent à la fois des chaudières à tubes unis et des chaudières à tubes nervurés, destinés à faciliter le transfert de chaleur. Les chaudières à chaleur perdue ont généralement, soit une forme rectangulaire, soit une forme cylindrique. Les chaudières à chaleur perdue munies de tubes unis sont en général cylindriques, du fait que la fabrication de tubes d'eau hélicoidaux est facile. La chaudière suivant l'invention est de préférence de ce type; La commande d'une chaudière à chaleur perdue a présenté jusqu'ici des problèmes, du fait que les besoins en énergie thermique, par exemple à bord d'un bateau, varient considérablement. En outre, la quantité de gaz brûlés varie en fonction de la charge de la machine. Afin d'obtenir une fiabilité suffisante du fonctionnement à bord, les exigences relatives aux propriétés de la commande-ont été réduites dans les réalisations actuelles.La commande des chaudières à chaleur perdue dans les navires actuels est généralement conforme à l'un des types suivants - La chaudière est divisee en blocs dont une partie peut être maintenue à sec quand on désire réduire la sortie de la chaudière. Ce procédé a l'inconvénient que la commande est progressive et que la dilatation thermique provoque des contraintes dans la chaudière. - Une variante consiste à décharger l'excès de puissance de sortie à travers un échangeur de chaleur dans la mer. Ce procédé est fiable mais coûteux, du fait de la capacité d'echange thermique supplémentaire requise. - On utilise la dérivation des gaz brûlés comme troisième méthode de réglage de commande. En d'autres termes, seulement une partie des gaz brûlés est alimentée dans la chaudière à chaleur perdue. Le canal de dérivation d'une chaudière à chaleur perdue est généralement disposé à leextérieur de la chaudière et la plaque de réglage est réalisée en deux parties, l'une commandant le débit qui arrive à la chaudière et l'autre celui qui traverse le canal de dérivation. L'inconvénient d'un tel mécanisme est que les deux plaques peuvent être refermées simultanément, d'où il résulte que le canal des gaz brûlés est inutilisable. Un amortisseur de son est souvent placé dans le canal des gaz brûlés, après la chaudière à chaleur perdue et le canal de dérivation, ce qui garantit l'amortissement suffisant du son également pendant le fonctionnement de la chaudière. Ce système a l'inconvénient d'être couteux, de requérir un espace important et d'entre lourd dans sa construction, par suite du nombre des pièces qu'il met en oeuvre. L'invention propose une chaudière à chaleur perdue plus simple et plus économique. La chaudière à chaleur perdue suivant l'invention comprend une section de convection contenant des tubes à eau hélicoldaux et est principalement caractérisée en ce que la section de convection a la forme d'un espace annulaire, qu'un canal de dérivation pour les gaz brûlés est formé dans le cylindre entouré par l'espace annulaire et que les parois du canal de dérivation sont garnies d'une matière absorbant le son, de façon que le canal de dérivation serve en même temps d'amortisseur du bruit. En comparaison des chaudières à chaleur perdue et des amortisseurs de bruit connus, l'espace requis par la chaudière suivant l'invention est considérablement plus faible ; par exemple la hauteur requise pour l'ensemble est d'environ la moitié de celle requise par une chaudière et un amortisseur de bruit disposés l'un à la suite de l'autre. Comme le canal de dérivation et l'amortisseur de bruit sont à l'intérieur de la chaudière, on obtient une réduction de poids considérable. Le pare-étincelles sert de structure de support, ce qui réduit également la hauteur totale. Dans la chaudière suivant l'invention, une simple vanne papillon est utilisée comme plaque d'amortissement, ce qui procure un fonctionnement fiable avec de bonnes propriétés de régulation. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après, relative à un mode d'exécution préféré. Au dessin annexé : La figure 1 est une vue latérale de la chaudière La figure 2 est une vue de dessus de la chaudière ; et La figure 3 est une coupe longitudinale. A la figure 1, le numéro de référence 1 désigne la coque extérieure d'une chaudière ; les numéros 2 et 3, des ouvertures d'entrée et de sortie pour les gaz brûlés. Les moyens de distribution sont désignés par 4 et une valve de sécurité par 5. Les pattes d'attache de la chaudière sont désignées par 6 et une jauge de pression par 7. Le mécanisme d'entrainement d'une plaque de réglage de dérivation 12 est désigné par 8 et des portes servant à l'entretien sont désignées par 9 sur le sommet de la chaudière. Dans le cône inférieur de la chaudière est prévue une tubulure 10 par laquelle s'échappent l'eau de lavage de la chaudière et l'eau qui fuit de la section de convection. La section de convection 21 contenant les tubes d'eau héli cotidaux est représentée à la figure 3. Elle a une forme annulaire, d'où il résulte qu'un canal de dérivation des gaz brûlés 13 est formé dans le cylindre 22 entouré par la section 21. Le cylindre 22 est garni d'une matière 16 absorbant le bruit, par exemple de la laine de verre, par dessus laquelle une membrane de protection et une plaque d'acier perforée 14 sont disposées. Afin d'améliorer l'amortissement du bruit, un second cylindre 23, avec une matière absorbant le bruit 16 et des couvercles de protection 15, est disposé à l'intérieur du cylindre 22. La plaque de réglage de dérivation ou volet 12 est montée dans un tube 20 relié à une extrémité supérieure de la plaque de réglage 13, d'où il résulte que l'axe de la plaque 12 est court et que les paliers peuvent être placés à l'extérieur de la chaudière. Des lames 17, situées à l'extrémité inférieure de la plaque 13, servent de pare-étincelles. Elles sont de préférence montées en structure de support pour le cylindre intérieur, soit directement, soit, conformément à la figure 3, par l'intermédiaire de la pièce de protection 15. Cette dernière est, dans la plupart des réalisations pratiques, suffisamment robuste pour servir au montage. En variante, les lames 17 peuvent être montées sur la pièce de protection 14 ou fixées au cylindre 22. Un canal d'amenée de gaz brûlés 18 se termine devant le pare-étincelles 17 et a un diamètre plus petit que -l'amor- tisseur de bruit 13, si bien-qu'une connexion 19 est établie à partir du canal d'amenée 18, jusqu'à la section de convection 21. La chaudière décrite fonctionne de la manière suivante lorsque la plaque 12 est ouverte, les gaz brûlés passent du canal d'amenée, à travers le pare-étincelles 17, au canal combiné d'amortissement de bruit et de dérivation 13 et sont déchargés à travers l'orifice de sortie 3. Lorsque la plaque 12 est tournée vers la position de fermeture, la résistance de passage dans la dérivation 3 croît et une partie des gaz brûlés est défléchie à travers l'ouverture 19, vers la section de convection formée par les spires du tube 11. Lorsque la plaque 12 est en position fermée, la totalité des gaz brûlés passe à travers la section de convection. La taille de l'ouverture 19 entre l'amortisseur de bruit et le canal d'amenée est déterminée sur la base de la résistance du canal de gaz brûlés et des propriétés de la machine. L'ouverture 19 est aussi petite que possible, de manière que le débit aboutissant à la section de convection soit faible lorsque la dérivation est en position ouverte. Même dans le cas où la plaque 12 est entièrement fermée, on réalise un amortissement très efficace du bruit, par suite des changements des directions de circula-tion du gaz dans la partie inférieure de la chaudière et de l'amortisseur de bruit. La partie supérieure de la chaudière est conformée de manière que la résistance de passage à la jonction du canal de dérivation et de la section de convection soit négative, ce qui empêche le passage de gaz brûlés dans le sens incorrect. Les impuretés qui s'accumulent à partir du pare-étincelles 17 et le dépôt qui est libéré quand on nettoie la chaudière, aussi bien que l'eau provenant d'une fuite quelconque, circulent vers le cône inférieur de la chaudière, d'où ils peuvent être enlevés à travers la tubulure 10. I1 est clair que les détails de réalisation du drspositif peuvent varier ; par exemple, le pare-étincelles 17 peut être d'un autre type : le cône intérieur 23 peut être omis de l'amortisseur de bruit 13 t ou le débit vers la section de convection peut être empêché par une plaque de réglage qui ferme le débit à la fois dans la dérivation et la section de convection. L'invention peut, bien entendu, s'appliquer également à une chaudière de forme rectangulaire ; ainsi, le concept d'espace annulaire n'est pas limité à un anneau circulaire. Revendications de brevet 1. Chaudière à chaleur perdue comprenant une section de convection comprenant des tubes d'eau hélicoidaux (11), caractérisée en ce que la section de convection a la forme d'un espace annulaire (21), qu'un canal de dérivation (13) pour les gaz brûlés est formé dans un cylindre (22) entouré par un espace annulaire (21), et que les parois du canal de dérivation (13) sont garnies d'une matière absorbant le son (16) de manière que le canal de dérivation serve en même temps d'amortisseur de bruit. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que, afin d'améliorer l'amortissement du bruit, un second cylindre (23) est disposé à l'intérieur du cylindre (22) entouré par l'espace annulaire (21) la surface externe de ce second cylindre étant garnie d'une matière absorbant le bruit (16). 3. Chaudière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la connexion (19) entre le canal d'amenée de gaz brûlés tel8) de la chaudière et la section de convection (21) est dimensionnée de manière à avoir une résistance de passage sensiblement plus élevée que la résistance de passage de la connexion entre le canal d'amenée (18) et le canal de dérivation (13) et que les moyens de dérivation (12) sont disposés dans le canal de dérivation (13) pour réguler le débit à la fois dans la section de convection (21) et dans le canal de dérivation (13). 4. Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que le canal d'amenée des gaz brûlés (18) est au moins essentiellement concentrique avec le canal de dérivation (13), tandis qu'il s'étend à proximité de l'ouverture d'amenée du canal de dérivation et que le diamètre du canal d'amenée (18) est relativement plus petit que le diamètre interne du canal de dérivation (13), afin de former une ouverture annulaire (19) depuis le canal d'amenée (18) jusqu'à la section de convection (21). 5. Chaudière selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe de régulation (12) du canal de dérivation (13) est disposé à l'extrémité de sortie (20) du canal. 6. Chaudière selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'organe de régulation est une plaque de réglage (12) supportée dans la coque de la chaudière. 7. Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un pare-étincelles (17) est disposé à l'extrémité d'amenée du canal de dérivation (13), et est de préférence monté en structure de support du cylindre intérieur (23).