Brevet FR2561360A1 — publié le 19850920

Chaudière de chauffage La présente invention concerne les chaudières de chauffage du type comprenant une enveloppe à chemise d'eau munie d'une chambre de combustion en forme de cuve et présentant,du coté évacuation, un bloc calorifuge, et d'une pièce tubulaire rapportée contenant des conduits de gaz brûlés qui débouchent dans une chambre collectrice des gaz de combustion. On connaît déjà couramment des chaudières de chauffage du type précité. Pour des raisons d'économie de l'énergie, ces chaudières sont actuellement en général agencées de manière particulière en vue d'un fonctionnement dans le domaine dit des basses et très basses températures. Ainsi qu'on a pu le constater entre-tempss cela a conduit d'une part, il est vrai, aux économies voulues d'énergie, ces chaudières étant également extrêmement sûres contre les produits de condensation, mais en entrainant d'autre part un problème particulier au niveau de l'évacuation. Lorsqu'on veut en effet envisager une utilisation maximale de la chaudière à basses et très basses températures pour étudier la question des températures d'évacuation faibles, il serait avantageux, comme l'a montré l'expérience, de pouvoir avoir une influence sur cette température d'évacuation compte tenu des conditions actuelles. Lorsquiil se produit un prélèvement de chaleur suffisamment élevé, du fait du chauffage et de la préparation de l'eau ehaude,et qu'il se présente donc des périodes de fonctionnement suffisamment longues pour le brûleur, et lorsque, en outre, la puissance installée de la chaudière n'est pas trop élevée, on peut sans difficulté faire travailler la chaudière avec les faibles températures d'évacuation prévues, le rendement de la chaudière étant optimal.Dans ce cas, la cheminée reçoit également une chaleur suffisante et il en est de meme des surfaces de chauffe de la chaudière, les conduits de gaz chauds s'échauffant en particulier suffisamment. Si, par contre, le prélèvement de chaleur est plus faible, ou si, par exemple, les habitants d'une maison ferment totalement ou partiellement les robinets du corps de chauffe afin d'économi- ser l'énergie de chauffage, il en résulte des périodes de fonctionnement plus courtes pour le brûleur, de sorte que la cheminée ne reçoit pas uffisanitient de chaleur et qu'éventuellement les surfaces de chauffe ne s'échauffent plus non plus suffisaement. En liaison avec ce fonctionnement mentionne ci dessus, il peut également apparaître le danger que la cheminée soit traversée par l'humidité lorsque celle-ci h'est pas suffisamment isolée ou lorsqu'il existe une distance relativement importante entre la chaudière et l1entrée de la chemine, c'est-à-dire un tuyau d'évacuation relativement long. C'est pourquoi l'invention a pour but de faire en sorte que, à l'aide de dispositions simples prévues sur la chaudière, il puisse stétablir également le plus rapidement possible des températures de gaz suffisamment élevées, dans le cas des phases de fonctionnement critiques, clest-à-dire par exemple pour les périodes de fonctionnement relativement courtes du brûleur. A cet effet, llinvention a pour objet une chaudiere de chauffage du type cité au début de ce mémoire, caractériseeen ce qu'il est prévu au moins une ouverture dans la moitié de la chambre de combustion qui est située du côté du bloc calorifuge, en ce que cette ouverture est munie d'un organe d'obturation et en ce que cet organe est agencé de ma- manière à pouvoir être ouvert ou ecarté. Grâce à cet agencement, il est ainsi essentiellement possible, non pas de munir dès le départ la chambre de combustion, dans la zone du bloc calorifuge, c'estra-dire à son extrémité arrière, d'ouvertures d'évacuation supplémentaires et ouvertes des le départ, mais de pouvoir, par contre, ouvrir d'une manière simple, en fonction des conditions momentanées, des ouvertures qui provoquent une température plus élevée des gaz évacués, en présentant une section transversale suffisamment forte.Cette possibilité, qui n'exige aucune modification importante de la chaudière, présente une importance considérable dans la mesure où il s'est avéré que, en l'absence de tels dispositifs supplémentaires, on n'est pas en mesure de faire fonctionner dans la pratique, avec la température relativement faible des gaz évacués qui est souhaitable en soi, des chaudières modernes marchant au mazout et au gaz. Dans les périodes saisonnières de transition, c'est-a-dire avec des périodes de fonctionnement très courtes du brûleur, d'environ seulement 4 à 5 minutes, la cheminée recoit des gaz d'évacuation dont les températures sont de l'ordre de grandeur de seulement environ 1000C. Il est toutefois nécessaire que le système de la chaudière de chauffage, avec ses surfaces de chauffe, se soit entièrement échauffé et se trouve en régime établi, et cela dure environ une demi-heure usqu'à ce que stétablisse la température maximale des gaz d'évacuation, c'est dire également la température prévue pour ces gaz d'évacuation en fonctionnement normal. Cependant, plus la période de fonctionnement du brûleur est courte, plus cette température des gaz d'évacuation estXaîble. Si, par exemple, la chaudière est conçue surdimensionnée, ou si l'on économise trop l'énergie de chauffage, le prélèvement de chaleur peut alors être si faible que les brûleurs ne parviennent pas aux périodes de fonctionnement prolongé nécessaires, en n'étant en marche que brièvement.Dans ce cas toutefois, même pour une chaudière à très basse température, il arrive éventuellement que même les surfaces de chauffe sont humides, et avant tout chose que les cheminées sont pénétrées par l'humidité. De ce point de vue, il est donc d'une importance fondamentale de munir les chaudières de ce type de dispositifs supplémentaires simples permettant de s'assurer que, lors du démarrage du brûleur, il s'établit une température élevée et qu'ensuite le régime de marche de la chaudière se trouve à nouveau commuté lorsque l'ensemble du système s'est échauffé, c'est-à-dire lorsque cette chaudière se trouve en régime établi et a atteint la température prévue pour les gaz d'évacuation.Avec l'agencement conforme à l'invention, une partie déterminée des gaz chauds peut parvenir directement dans le ou les conduit de gaz chauds inférieurs concernés, sans devoir passer par le bord avant de renvoi de la chambre de combustion, ctest-à-dire que ces gaz chauds ne se refroidissent naturellement pas aussi fortement que la partie des gaz chauds qui doit traverser les conduits de gaz chauds sur toute leur longueur. On peut ainsi obtenir également, sans difficulté, une élévation de la température des gaz d'évacuation, ainsi que la preuve en a été faite. D'autres particularités de l'invention seront encore décrites de manière détaillée par la suite. Il est vrai que l'on connaît déjà des ouvertures ménagées dans les chambres de combustion (DE-PS -3 025 651 et DE-GM 80. 13 368), mais,dans les deux cas,ces ouvertures ne comportent toutefois pas d'organe d'obturation pouvant être ouvert ou écarté -en ce sens que, après écartement de l'organe d'obturation sur la base d'une régulation convenable du brûleur , l'ouverture concernée demeure ouverte-, sans tenir compte du fait que les ouvertures prévues dans le document DE-PS sont disposées en amont sur la chambre de combustion, et que,dans la chaudière à combustible. solide du document DE-GM, elles servent seule- ment à empêcher la sortie d'un flot de fumées grâce à leur ouverture lors du rechargement en combustible. Il ne s'agit par ailleurs pas,dans ce cas, d'une chambre de combustion au sens ici envisagé, mais plutôt d'une cuve de chargement pour le combustible solide. Egalement dans le cas des chambres de combustion c formes au document DE-GM 80.02 621, il est aussi prévu sur la chambre des ouvertures, mais celles-ci ne comportent aucun organe d'obturation et doivent uniquement servir à améliorer la teneur en CO dans les gaz d'évacuation. Ces ouvertures sont, de plus, si petites qu'il ne peut en résulter aucune influence sensible sur l'élévation de la température des gaz d'évacuation, contrairement à la destination qui leur est ici donnée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va être donnée, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins schématiques annexés sur lesquels - La fig. 1 représente une vue en perspective d'une chambre de combustion en forme de cuve pouvant être mise en place dans une chaudière de chauffage ; - La fig. 2 représente une vue en coupe prise à travers cette chambre de combustion, une fois mise en place dans la chau dière ; L La fig. 3 représente une vue de dessus et en coupe d'un autre mode de réalisation ; - La fig. 4 représente une vue de dessus et en coupe d'encore un autre mode de réalisation ; - La fig. 5 représente une vue de dessus et en coupe d'un autre mode de réalisation particulier ;; - La fig. 6 représente en coupe une chaudière de chauffage dans laquelle est mise en place la chambre de combustion en forme de cuve ; - La fig. 7 est une vue de détail et en coupe prise sur le mode de réalisation préférentiel ; - La fig. 8 représente une vue de détail de dessus du mode de réalisation de la fig. 9 ; - La fig. 9 est une coupe prise suivant la ligne C-C de la fig. 8 ; - La fig. 10 est une coupe prise suivant la ligne D-D de la fig. 7 ; - La fig. 11 représente une vue de face d'un autre mode de réalisation ; - La fig. 12 est une vue en coupe d'encore un autre mode de réalisation. Ainsi que le montre la fig. 6, la chambre de combustion en forme de cuve 10 se trouve disposée, à la façon connue, dans l'espace libre existant entre les nervures longitudinales 7' de la chaudière de chauffage 11 qui délimitent les conduits de gaz chauds 6, cette chambre de combustion étant munie,à son extrémité coté évacuation,d'un bloc calorifuge 12 en matériau réfractaire (par exemple en matériau céramique consolidé à l'aspiration). Comme le montre la fig. l, il est prévu, dans la zone inférieure de la chambre de combustion 10 une lumière longitudinale 13 qui s'obtient par simple estampage de la virole de tôle sur les deux petits côtés "a" et sur l'un des côtés longitudinaux "b" de cette lumière, puis par pliage plus ou moins prononcé vers l'extérieur, suivant le besoin, de le surface de tôle estampée de manière à constituer un volet 14.Dans le même but, on peut également estamper et replier deux volets 14' qui font saillie radaleit:nt dans un conduit 6 ou, comme le montre la fig. 2, dans deux conduits 6, ces volets en saillie 14' s'étendant le long des nervures 7' des conduits de gaz chauds= La fig. 3 montre, et ceci en trait interrompu, que l'on peut également ménager plusieurs lumières longitudinales 13 l'une a côte de a'are dans la zone de fond de la chambre de combustion 10. Il est aussi possible, comme le montre la fig. 4, de prévoir pour une même lumière plusieurs volets 14" estampés de manière correspondante, ce qui permet, en fonction de la température nécessaire pour les gaz d'évacuation, de placer radialement vers l'extérieur un ou deux ou tous les volets 14". D'une manière analogue, cette adaptation possible et convenable de la dimension de l'ouverture tenant compte de la régulation du brùleur et des conditions de l'évacuation, peut encore s'obtenir en prévoyant pour la lumière longitudinale 13, comme le montre la fig. 5, un écran de protection 15 qu peut coulisser à cet effet en recouvrant plus ou moins cette lumière. Les fig. 7 à 12 concernent d'autres modes de réali- sation qui permettent l'adaptation voulue de la température des gaz évacués à l'aide d'agencements et de dispositions imaginables simples. Comme le montre la fig 7, la paroi 10' de la chambre de combustion est munie, dans sa zone inférieure, d'au moins une ouverture 16 qui est toutefois obturée par le bord périphérique du bloc calorifuge 12, celui-ci constituant ainsi directement lui-même, dans sas, l'organe d'obturation 17. Selon la fig. 10, il est avantageusement prévu, dans la paroi 10' de la chambre de combustion, plusieurs ouvertures 16 dont la section transversale offre une valeur d'environ au moins 1 cm2 pour chacune.Lorsque les conditions momentanées de la régulation du brûleur (non représenté) l'exigent, on procède tout d'abord simplement au découpage ou au perçage du bloc calorifuge 12 d'une manière convenable dans la zone d'une seule ouverture 16, en procédant de même en cas de besoin sur plusieurs ou sur toutes les ouvertures 16 prévues. Comme le montrent les fig. 8, 9, il et 12, on peut encore obtenir d'une autre manière une telle disposition voulue des ouvertures, ou bien on peut encore prendre d'une autre manière les mesures préalables nécessaires à cet effet. Dans l'exemple de réalisation de la fig. 8, la paroi 10' de la chambre de combustion se trouve simplement estampée, comme le montre le dessin, suivant le contour de l'ouverture, la surface estampée 18 de l'ouverture demeurant reliée à la paroi 10' de la chambre au niveau de l'emplacement 19. Il peut également éventuellement demeurer, du coté opposé, une ou deux pattes étroites 19' faciles à séparer. On relève alors simplement, suivant que de besoin, ces surfaces estampées 18 des ouvertures vers le haut à l'intérieur de la chambre de combustion 10, comme le montre la fig. 9. En fonction des conditions de fabrication, il est également aussi possible de prévoir dès le départ les ouvertures 16 dans la zone inférieure du bloc calorifuge 12,comme le montre la fig. 11, et de les obturer à l'aide d'un écran convenable 20, ceci dans la mesure ou le bloc calorifuge 12 serait difficile à percer ou à découper, ce qui peut être le cas lorsqu'on utilise pour ce bloc 12 autre chose que le matériau cité facile à découper ou à percer. On peut alors munir cet écran 20 de volets pliables 21 dans la zone des ouvertures 16. Il est cependant également possible, comme le montre la fig. 12, de réaliser directement de tels volets 21 à partir de parties repliées vers le haut de la paroi 10 de la chambre de combustion qui s'étend normalement encore quelque peu au-deld du bloc calorifuge 12 vers l'arrière. Il est encore possible, pour respecter l'élévation nécessaire de la température des gaz évacués, de réaliser les ouvertures 16 pour permettre un écoulement direct de quantités suffisantes des gaz chauds à température élevée qui 1oive'it également encore passer, e se refroidissant, sur les conduits de gaz eus, ces ouvertures stobtenant on perçant ou en découpant dans la zone voulue soit la paroi 10' de la chambre de combustion, soit le bloc calorifuge 12, ce qui signifie que c est tout d'abord le materiau de cette paroi 10' ou ce bloc 12 qui constitue lui-même l'organe d'obturation 17 dans la zone des ouvertures 16. Si l'on se reporte simplement à la fig. 7, il est par ailleurs également imaginable et réalisable sans difficulté d'obtenir un dégagement recherché plus ou moins prononcé des ouvertures prévues 16 en déplaçant axialement plus ou moins vers l'arrière le bloc calorifuge 12 et en le fixant à nouveau dans la position ainsi déterminée, ce qui donne un dégagement plus ou moins important des ouvertures 16. Ainsi, dans tous les modes de réalisation, il s'agit essentiellement, non pas de munir dès le départ la chambre de combustion lO, dans la zone du bloc calorifuge 12, c'est-à-dire à son extrémité arrière, d'ouvertures d1écoulement supplémentaires et ouvertes dès le départ, mais de pouvoir ouvrir, seulement en s'adaptant aux conditions particulières rencontrées, des ouvertures à section transversale suffisamment grandes et qui permettent d'obtenir une température élevée pour les gaz d'évacuation. REVENDICATIONS 1. Chaudière de chauffage du type comprenant une enveloppe à chemise d'eau munie d'une chambre de combustion en forme de cuve et présentant, du côté évacuation, un bloc calorifuge, et d'une pièce tubulaire rapportée contenant des conduits de gaz brûlés qui débouchent dans une chambre collectrice des gaz de combustion, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins une ouverture (16) dans la moitié de la chambre de combustion (10) qui est située du côté du bloc calorifuge, en ce que cette ouverture (16) est munie d'un organe dtobturatiom et en ce que cet organe est agencé de manière à pouvoir être ouvert ou écarté. 2. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'obturation est réalisé sous la forme d'une lumière longitudinale (13) et en ce que la surface de cette lumière (13) est constituée par au moins un volet (14, 14') qui peut être replié à partir de la paroi (10') de la chambre de combustion. 3. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (16) est munie d'un écran de protection (15) réglable. 4. Chaudière de chauffage selon la revendication l, caractérisée en ce que l'organe d'obturation (17) de l'orifice est constitué à partir du bloc calorifuge (12) de 3a chambre de combustion (10). 5. Chaudière de chauffage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bloc calorifuge (12) est disposé de manière à pouvoir glisser dans la chambre de combustion (10) en regard de l'ouverture (16). 6. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'obturation (17) est constitué par la surface estampée (18) de l'ouverture qui demeure rattachée à la paroi (10') de la chambre de combustion en au moins un emplacement (19). 7. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture au moins unique (16) est ménagée dans le bloc calorifuge (12) et en ce que l'organe d'obturation (17) de cette ouverture au moins unique (16) du bloc calorifuge (12) est réalisé sous -la forme d'un écran (20). 8. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la surface, en section transversale, de l'ouverture au moins unique (16) présente une dimension d'au moins 1 cm2. 9. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications l à 8, caractérisée en ce que l'ouverture au moins unique (16) est disposée avec son organe d'obturation dans la zone inférieure de la chambre de combustion (10).