Brevet FR2526697A1 — publié le 19831118

L'invention concerne un procédé pour fabriquer une surface de chauffe d'une chaudière exempte de condensation d'eau, composée d'une enveloppe intérieure et d'une enveloppe extérieure qui sont disposées à un écartement prédéterminé l'une de l'autre et concerne aussi une surface de chauffe fabriquée par le procédé. En particulier lors de la mise en action de chaudières de chauffage, les températures superficielles de la face de la surface de chauffe située du côté des gaz de chauffe se trouvent au-dessous de la température du point de rosée des produits de la combustion, de sorte qu'une condensation d'eau peut s'établir. Cette condensation a une action corrosive sur les matériaux de la chaudière, Des surfaces de chauffe de chaudières fonctionnant sans condensation d'eau pour réchauffer liteau de chauffage présentent donc des avantages de protection contre la corrosion et d'économie. Dans le cas de basses températures de l'eau à chauffer pour des fonctions de chauffage, ce qui se présente particulièrement à la mise en action d'une chaudière de chauffage, l'apport de chaleur aux surfaces de chauffe peut être très augmenté par des mesures constructives pour éviter ou réduire l'apparition d'une condensation d'eau. Il est cependant possible aussi d'abaisser suffisamment la conductibilité thermique de la surface de chauffe elle-même de façon que la face située du côté des gaz de chauffe prenne une température superficielle qui se trouve au-dessus de la température du point de rosée des produits de la combustion effectuée. Cependant, un très fort chauffage de la surface de chauffe ne s'établit pas uniformément partout dans la chaudière de chauffage si on doit maintenir à un faible niveau les pertes de gaz brillés qui abaissent le rendement de la chaudière. D'autre part, les surfaces de chauffe à faible conductibilité thermique sont de fabrication très cottteuse. Ainsi, on a par exemple déjà proposé des chaudières de chauffage dont la surface de chauffe se compose de deux enveloppes comprenant une enveloppe du côté de l'eau en tôle d'acier et une enveloppe en fonte du côté des gaz, ces deux enveloppes étant étroitement appliquées l'une contre Igautre, L'inconvénient de la construction proposée consiste, en dehors de la grande dépense de technologie de fabrication, en ce qu'il faut chauffer une grande masse de telle sorte que finalement une condensation d'eau peut encore se présenter. Par.le brevet allemand 2 221 801, on connaît une chaudière de chauffage dont la surface de chauffe se compose de deux enveloppes disposées à distance l'une de l'autre, l'enveloppe exposée à l'eau étant en acier et l'enveloppe exposée aux gaz de chauffe, placée à distance, étant en un métal qui présente un coefficient de dilatation notablement plus grand que l'acier. L'enveloppe intérieure, exposée aux gaz de chauffe, s'échauffe relativement vite, en particulier lors de la mise en action de la chaudière de chauffage connue, de sorte que la température indésirable du point de rosée se trouve aussi franchie rapidement, Par continuation du chauffage, 11 enveloppe intérieure se rapproche de l'enve- loppe extérieure grecs à sa dilatation plus forte. Entre l'enveloppe du côté de l'eau disposée à distance et l'enve- loppe du côté des gaz chauds de la surface de chauffe, il y a ainsi, dès la mise en action du foyer de la chaudière, une plus forte absorption de chaleur par l'enveloppe intérieure, de sorte qu'un échange de chaleur entre les deux enveloppes ne s'effectue essentiellement que par rayonnement. Quand lgécartement diminue entre l'enveloppe intérieure à plus forte dilatation et l'enveloppe extérieure du côté de l'eau, l'échange de chaleur par rayonnement augmente de sorte que l'enveloppe exposée aux gaz de chauffe se refroidit plus fortement et finalement reste, par rapport à l'enveloppe située du côté de l'eau, à une distance déterminée pour laquelle l'absorption et la déperdition de chaleur se trouvent en équilibre, Dans le cas limite, ltenveloppe intérieure peut même s'appliquer contre l'enveloppe extérieure de sorte qutalors, à l'intérieur de la surface de chauffe, la chaleur est transmise exclusivement par conduction à l'eau de chauffage à réchauffer. Des formes géométriquement compliquées de surfaces de- chauffe entrassent des difficultés de technologie de fabrication pour maintenir un écartement prédéterminé partout uniforme entre l'enveloppe du côté de l'eau et l'enveloppe du côté des gaz de chauffage afin qu'un contact local n'ait pas déjà lieu dans une chaudière froide non encore mise en action. En outre, il faut trouver des solutions constructives pour les difficultés qui se présentent dans la mise en oeuvre des matériaux différents. L'invention a pour but de proposer un procédé gracie auquel des surfaces de chauffe à deux enveloppes peuvent s'obtenir avec une précision optimale en ce qui concerne l'écartement entre les deux enveloppes. Ce but est atteint selon l'invention par le fait que l'enveloppe intérieure, après l'assemblage avec l'enveloppe extérieure, est renflée par force de pression statique jusqu'au-delà de la limite d'élasticité de son matériau et est appliquée contre l'enveloppe extérieure, Par les dispositions selon l'invention, les hautes exigences qui concernent la précision dimensionnelle des parties constitutives établissant la surface de chauffe se trouvent notablement diminuées, Avec une géométrie appropriée des enveloppes, ltenveloppe intérieure après son assemblage avec l'enveloppe extérieure peut être fermée de façon étanche à la pression et être soumise alors à une pression intérieure assez élevée pour que cette enveloppe intérieure s'applique contre l'enveloppe extérieure avec dépassement de la limite d'élasticité de son matériau, Après la décharge de la pression, un intervalle petit et uniforme s'établit alors entre les deux enveloppes par rappel élastique, L'écartement entre les enveloppes est ainsi avantageusement assez faible pour que les enveloppes se touchent au plus tard en atteignant la température d'allumage de l'enveloppe intérieure. Ainsi, on obtient qu'au début seule la petite masse de l'enveloppe intérieure se trouve chauffée assez rapidement et qu'ensuite la transmission de chaleur soit notablement améliorée par le contact des deux enveloppes.Le chauffage de la faible masse de l'enveloppe intérieure se fait relativement vite, de sorte que la température superficielle de l'enveloppe intérieure responsable d'une condensation a#c!au franchit rapidement le niveau du point de rosée, par exemple à la mise en action de la chaudière0 Selon une caractéristique complémentaire, on utilise avantageusement un m#me matériau pour l'enveloppe intérieure et pour l'enveloppe extérieure.Cette disposition présente des avantages pour la technologie de fabrication parce qu'on peut renoncer à des mesures spéciales de construction pour un assemblage de matériaux différents dans la constitution de la surface de chauffe0 Pour fixer les deux enveloppes l'une par rapport à l'autre à un écartement prédéterminé, on a prevu selon une caractéristique complémentaire de fixer entre elles de façon inséparable l'enveloppe intérieure et L'enveloppe extérieure au moins en un emplacement. Pour l'assemblage de l'enveloppe intérieure et de l'enveloppe extérieure on peut utiliser, comme fixation inséparable en un emplacement approprié, un cordon de soudure. De préférence, un cordon de soudure joint l'un des bords par exemple à la face avant des deux enveloppes, de sorte qu'à la mise en action de la chaudière l'enveloppe intérieure chauffée plus fortement peut encore se dilater dans son étendue encore complètement libre, Si les enveloppes présentent une forme incurvée, par exemple une forme cylindrique, le chauffage de l'enveloppe intérieure ne fait que modifier son diamètre, de sorte qu'en atteignant une température prédéterminée selon l'écartement choisi entre les deux enveloppes, cette enveloppe intérieure peut fi.nalement s'appliquer contre l'enveloppe extérieure. Avec un.avantage particulier, il est cependant possible aussi de fixer entre elles par des cordons de soudure deux faces opposées des enveloppes0 Si les enveloppes ont une forme cylindrique, l'enveloppe intérieure se renflera à des températures notablement plus basses sous l'action des sollicitations exercées par la dilatation thermique et s'appliquera contre l'enveloppe extérieure dès un chauffage plus faible, Une surface de chauffe d'une chaudière établie par le procédé de l'invention se caractérise en ce que l'écartement entre l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure est plus faible que celui résultant de la dilatation de l'enveloppe intérieure qui s'établit à la température d'allumage. Les deux enveloppes sont en acier de sorte- que de la façon la plus simple les deux enveloppes peuvent être établies en forme cylindrique et les deux cylindres peuvent être engagés l'un dans l'autre pour l'obtention de la surface de chauffe dune chaudière Aux faces extrêmes, les deux cylindres sont soudés ensemble, Au voisinage des jonctions soudées, il y a encore alors le petit écartement primitif entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe intérieure. Par chauffage de l'enveloppe intérieure, par exemple quand la chaudière de chauffage entre en action, l'enveloppe intérieure prend une forme légèrement en tonneau, de sorte que le renflement en tonneau de cette enveloppe aboutit finalement à son application contre l'enveloppe extérieure. On a représenté au dessin annexé un exemple d'exécution de l'invention faisant apparaître des caractéristiques complémentaires de l'invention. Au dessin, on a représenté schématiquement en coupe une chaudière de chauffage.Dans le corps 1 de la chaudière de chauffage se trouve l'eau de chaudière 2 à chauffer. A travers l'espace 4 s'écoulent les gaz de chauffage résultant de la combustion du combustible. L'espace 4 est limité par l'enveloppe intérieure cylindrique 5. Cette enveloppe intérieure est entourée à une petite distance par ltenveloppe extérieure 3. Pour la constitution de la surface de chauffe de la chaudière, les enveloppes cylindriques 3 et 5 sont engagées l'une dans l'autre.Pour l'adaptation des formes géométriques de l'enveloppe extérieure et de l'enveloppe intérieure en ménageant un petit intervalle 6 entre les deux enveloppes, l'enveloppe intérieure est fermée sur ses faces extrêmes par des plaques 7 et placée sous forte pression, par exemple par envoi d'eau par la conduite d'alimentation 8. Si la pression est suffisante, l'enveloppe intérieure s'applique contre l'enveloppe extérieure, de sorte qu'il ya déformation plastique et partiellement élastique qui aboutit, par décharge de la pression, à ce que l'intervalle 6 entre l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure se règle à la valeur désirée. Avec la disposition d'un seul emplacement de jonction 10 entre l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure, ltenvelo.ppe intérieure peut se dilater librement en direction longi-tudinale, de sorte qu'on n'utilise que la variation du diamètre résultant de la dilatation thermique pour rapprocher l'une de l'autre ltenveloppe intérieure et enveloppe extérieure0 Si un second emplacement de jonction 9 est prévu, l'enveloppe intérieure se galbe légèrement en forme de tonneau par sollicitation thermique et un plus faible chauffage de l'enveloppe intérieure suffit pour ce changement de forme. R E V E N D I C A T I O N SO 10 Procédé pour la fabrication d'une surface de chauffe de chaudière exempte de condensation peau, composée d'une enveloppe intérieure et d'une enveloppe extérieure disposées l'une par rapport à l'autre à un écartement prédéterminé, caractérisé en ce que l'enveloppe intérieure (5), après son assemblage avec l'enveloppe extérieure(3), est renflée par force de pression statique au-delà de la limite d'élasticité de sa matière constitutive et s'applique contre l'enveloppe extérieure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise le même matériau pour ltenveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure (3, 5). 3o Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que 11 enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure (3, 5) sont réunies entre elles de façon inséparable en au moins un emplacement (9 et/ou 10) 4. Surface de chauffe établie par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 en étant composée d'une enveloppe intérieure et d'une enveloppe extérieure disposées en étant écartées l'une de l'autre, caractérisé en ce que l'écartement (6) entre l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure est plus petit que la dilatation thermique de l'enveloppe intérieure (5) qui s'établit à la température d'allumage, 5. Surface de chauffe selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure (3,5) sont en un même matériau, de préférence en acier. 6. Surface de chauffe selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'enveloppe intérieure et l'enveloppe extérieure (3, 5) présentent une forme cylindrique.