Brevet FR2567629A1 — publié le 19860117

Chaudière de chauffage pour des combustibles liquides ou gazeux L'invention concerne une chaudière de chauffage pour des combustibles liquides ou gazeux, constituée par une enceinte véhiculant l'eau et dans laquelle un espace de guindage d'un gaz est formé par une paroi cylindrique traversant le carter et dans lequel une chambre de tropplein et une chambre de combustion ouverte en direction du brûleur sont disposées l'une derrière l'autre suivant Sa direction de traversée dans la chambre de guidage du oaz, la chambre de combustion étant entourée par des nervures longitudinales installées sur la paroi cylindrique et subdivisant enconduitsindividuels le conduit des gaz chauds en forme de cylindre annulaire, aboutissant à la chambre de collecte des gaz d'échappement. Les chaudières de chauffage de ce type sont connues d'une manière générale et représentent, en dehors de variantes particulières de construction, le principe de construction de chaudières de chauffage modernes, notam ment pour des gammes de puissance assez faibles. Afin d'accroître la gamme de puissance, c'est & dire d'étendre de façon correspondante les surfaces de transfert de chaleur, il est déjà connu de disposer des registres tubulaires ou des échangeurs de chaleur supplémentaires dans l'enceinte de la chaudière, c0est- å-dire dans le conduit tubulaire traversant l'enceinte, et ce en aval de la chambre de combustion (voir la demande de brevet allemand publiée sous le n" 2.824.188 et le brevet allemand n" 2.923.907), ce qui implique cependant une dépense de fabrication considérable, en particulier dans le cas de la chaudière conforme au brevet allemand n' 2.923.907.Dans le cas d'une chaudière conforme a la demande de brevet allemand publiée sous le n 2.824.185, il est nécessaire dans tous les cas de mettre en oeuvre une dépense conseauente de construction étant donné que les conduits proprement dits des gaz chauds sont formés par des tubes d'évacuation des gaz chauds disposés autour de la chambre de combustion et que -l'on doit souder individuellement et manuellement au niveau de leurs extrémités. On connaît également de tels conduits de sortie des gaz chauds installés dans des chaudières dans lesquelles les tubes s'étendent sous la forme d'un faisceau formé d'un grand nombre de tubes, au-dessus d'une chambre de combustion à inversion, à partir d'une chambre amont de trop-plein jusqu'a une chambre de collecte des gaz de fumées, afin de créer de ce fait une surface de transfert thermique suffisamment importante pour des gammes supérieures de puissance. Avec de telles chaudières on peut assurément atteindre des gammes de puissance d'environ 60 000 à 20 000 kcal/h, mais comme cela a été indiqué, la dépense de construction et de fabrication est très importante, en particulier en raison du grand nombre des tubes d'évacuation des gaz chauds devant être soudés et non accessibles pour un soudage complètement automatisé. C'est pourquoi la présente invention a pour but de perfectionner une chaudière de chauffage du type indiqué plus haut de manière que, tout en conservant le principe moderne de construction mentionné plus haut et qui permet des opérations de fabrication mécaniques automati sées, on puisse également agencer de telles chaudières pour des gammes de puissance plus élevées, c'est-à-dire dans des gammes de puissance mentionnées plus haut, sans qu'il soit nécessaire de prendre des dispositions connues d'accroissement de la gamme de puissance, c'est-à-dire d'utiliser un ensemble formé d'un grand nombre de conduits de sortie des gaz chauds ou un ensemble de registres tubulaires ou d'échangeurs de chaleur devant être installés et s'étendant transversalement par rapport å la direction de l'écoulement traversant. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d ' d'une chaudière de chauffage du type indiqué plus haut, caractérisée en ce que la paroi cylindrique comporte, dans l'espace de guidage du gaz et en aval de la chambre de combustion, des nervures longitudinales tout en formant une chambre à récupêrateurs et qu'un corps de remplissage est installé dans l'espace cylindrique libre entre les nervures longitudinales. D'autres caractéristiques et variantes avantageuses de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après. Grâce à cette solution conforme à l'invention, on utilise fondamentalement le principe de la chaudière de chauffage du type existant jusqu'à l'extrémité de la chambre de combustion, également pour réaliser une chambre à récupérateurs, dans laquelle la paroi cylindrique s'étend simplement ou est prolongée de façon correspon dante et dans laquelle des nervures longitudinales sont également montées sur ette paroi, avec la disposition supplémentaire consistant à disposer un corps de remplis- sage dans l'espace libre entre les nervures longitudinales. Toutes les opérations de fabrication se déroulent par conséquent avantageusement également pour la chambre a récupérateurs, au nivau de parois cylindriques, c'està-dire que l'on peut exécuter les soudages dwune manière totalement automatisée. Le montage de registres tubulaires, jusqu'alors usuels disposés transversalement ou bien d'é- changer de chaleur constituant en soi une unité ou bien de récupérateurs en forme de boites et munis de cavités en forme de poches , est supprimé. L'étagement ou l'adaptation à des gammes diffe- rentes de puissance de types de grandeurs différentes est réalisé simplement, moyennant par ailleurs des modifications de longueurs et de diamètres de pièces essentielles de la chaudière, d'une valeur limitée seulement a environ 50 cm, grâce au fait que l'on réduit le diamètre de la chambre a récupérateurs et qu'on la subdivise éventuellement en plusieurs chambres individuelles, c'esta-dire que l'on obtient pour une telle chaudière la gamme de puissance la plus faible lorsque seule une chambre a récupérateurs possédant un diamètre réduit est présente. Dans le cas d'un usage intermédiaire, la chambre a récu- pérateurs est située uniquement à l'extrémité de l'espace de guidage du gaz, dont le diamètre n'est pas modifié, et pour des gammes de puissance suivantes, la chambre a récupérateurs est subdivisée en deux ou en un plus grand nombre de chambres à récupérateurs, qui sont cependant toutes formées également par des parois cylindriques. L'agencement conforme à l'invention de la chaudière de chauffage avec la zone formant récupérateur est également une condition préalable pour pouvoir appliquer le principe confirmé et avantageux du bloc de garnitures à nervures sous la forme d'anneaux de fonte compor- tant des nervures moulées, également dans la zone formant récupérateur , étant donné que de tels anneaux de fonte peuvent être montés aisément dans cette zone moyennant l'utilisation des memes principes de fabrication et leur montage est ici notamment préféré et est considéré comme une variante de réalisation avantageuse dans la mesure ou il s'agit là de la zone de la chaudière, qui est critique pour le condensat. Indépendamment de cela, on peut prévoir également d'autres éléments de construction, par exemple des profilés extrudés constituant les nervures ou analogues, pour la réalisation de la paroi des nervures des chambres à récupérateurs. Dans le cas de la disposition d'une ou plusieurs chambres à récupérateurs de diamètre réduit, qui requiert par conséquent le montage d'une paroi intermédiaire entre l'espace de gros diamètre de guidage des gaz, qui contient la chambre de combustion, et la chambre à récupé rateurs, on prend avantageusement des dispositions particulières de protection contre la corrosion pour la construction de la paroi intermédiaire, ce qui sera expliqué encore ci-après de façon plus detaillée en référence aux dessins d'exemple de réalisation de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une couple longitudinale de la chaudière de chauffage conforme à l'invention - la figure 2 représente une coupe longitudinale correspondante d'une forte de réalisation légèrement modifiée - les figures 3, j représentent des coupes transversales de la chaudière de chauffage selon différentes formes de réalisation - les figures 5, 6 représentent des coupes de formes de réalisation avantageuses au niveau de la paroi intermédiaire ; et la figure 7 représente une coupe longitudinale de la chaudière de chauffage conforme à la figure 4. Comme cela est visible sur la figure 1, la chaudiète de chauffage est réalisée de façon usuelle jusqu'à l'extrémité de l'enveloppe 3 en forme de pot de la chambre de combustion, ouverte en direction du brûleur (non représenté), c'est-A-dire que la chaudière est constituée par une enceinte 9 véhiculant l'eau, dans laquelle l'espace de guidage des gaz est formé par une paroi cylindrique 1 traversant -l'enceinte 9.Dans l'espace de guidage des gaz se trouvent disposées, en série, suivant la direction de l'écoulement traversant, une chambre de tropplein 3" et la chambre de combustion en forme de pot 3, cette chambre de combustion 3 ou l'enveloppe 3" de la chambre de combustion étant entourée par des nervures longitudinales 5" disposées sur la paroi cylindrique 1 et subdivisant le conduit en forme de cylindre annulaire des gaz chauds en conduits individuels, qui, dans l'exemple de réalisation représenté, sont des éléments d'anneaux en fonte insérés. La chambre de collecte des gaz de fumées, qui par ailleurs est prévue en aval de l'enveloppe 3' de la chambre de combustion, est disposée à l'extérieur de la paroi arrière 9' de l'enceinte 9 et que l'espace libéré est utilisé en tant que chambre à récupérateurs 4.A cet effet la paroi cylindrique de l'espace 2 de guidage des gaz est garnie de nervures longitudinales 5 en aval de la chambre de combustion 3 et un corps de remplissage 6 est disposé dans l'espace cylindrique libre entre les nervures longitudinales 5. Afin de rendre également ce corps de remplissage 6 actif pour qu'il participe au transfert thermique, on le réalise sous la forme d'un corps creux que l'on équipe d'un rac cordderetour 8 pour l'enveloppe 9 véhiculant l'eau, et d'un raccord de trop-plein 10 aboutissant à l'enceinte 9 véhiculant l'eau et équipée du raccord aller 11.Sur la surface périphérique du corps de remplissage 6 se trouvent disposées des nervures longitudinales 5' dirigées radialement vers l'extérieur et qui sont installées de façon appropriée selon le même principe sous la forme d'anneaux de fonte équipés de nervures 5', comme cela est représenté. De même les nervures 5, qui sont montées sur la paroi cylindrique 1 et sont dirigées radialement vers l'intérieur, sont installées de façon appropriée sous la forme de nervures dirigées radialement vers l'intérieur d'anneaux en fonte 12, de sorte que, également pour cette zone formant récupérateur , on peut utiliser le même principe que pour la chaudière jusqu à l'extrEmi- té de la chambre de combustion. La chambre de combustion proprement dite 15, décalée vers l'extérieur, comporte1 dans ce cas, un collet de raccordement 14 qui est monté simplement sur l'extrémité de la paroi en forme de cylindre annulaire 1, en réalisant une étanchéité correspondante. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 2, la paroi cylindrique 1', qui entoure la chambre à récuperateurs 4, possède un diamètre réduit par rapport au diamètre de l'espace 2 de guidage des gaz, situé en amont1 et est raccordée à une ouverture dimensionnée de façon correspondante d'une paroi intermédiaire 7. Indé pendamment de cela, la chaudière de chauffage est réali sée, conformément à cet exemple de réalisation, selon le meme principe que cela a été décrit. Etant donné qu'il s'agit d'une chaudière de chauffage possédant une gamme de puissance assez faible, il n'est pas absolument nécessaire d'insérer dans la chaudière le corps de remplissage 6, comme cela est décrit en référence à la figure 1.A partir du côté échappement et regardant l'ensemble avec la chambre 15 de collecte des gaz de fumées retirée et sans la présence de la paroi interînédiaire, cette chaudière de chauffage apparaît comme cela est représenté sur le figure 3. Le meme principe de construction s'applique également lorsque l'on veut réaliser la chaudière de chauffage pour des gammes de puissance supérieures. A cet effet conformément aux figures 4 et 7, la chambre à rêcupérateurs 4 est subdivisée en au moins trois chamores individuelles 4' raccordées à des ouvertures correspondante de la paroi intérieure 72 et qui sont également à nouveau garnies d2anneaux en fonte nervurés intérieurement, avec des corps de remplissage 6 insérés de façon correspondante. Les trois chambres individuelles 4' sont disposées, en étant réparties uniformément sur la surface de la paroi intermédiaire 7', sous la forme d'un ensemble en triangle avec deux chambres individuelles disposées en position inférieure et une chambre individuelle disposée en position supérieure médiane.On peut prévoir une disposition plus fortement axée vers le bas, des chambres individuelles 4', comme cela est visible sur la figure; 7, d'autant que ceci est avantageux pour des questions de chargement en rapport avec la surface d'ensemble de la chaudière de chauffage. Comme cela a déjà été mentionné, le revêtement notamment de la chambre à récupérateurs avec des anneaux en fonte, comme représenté, n'est pas obligatoire et, à ce sujet, on peut également prevoir d'autres agencements de nervures, auquel. cas on préfère cependant le système à nervures réalisé sous la forme d'anneaux en fonte, étant donné qu'une telle réalisation s'est avérée particulièrement favorable quant à sa résistance à la corrosion. Etant donné que dans les formes de réalisation des figures 2, 7, la mise en place d'une paroi intermédiaire 7, 7' est absolument nécessaire, il s'est avéré avantageux de munir cette paroi intermédiaire 7, 7', sur le ctE d'arrivée de l'écoulement, d'une paroi de blindage 13 qui comporte, au moins dans la zone de l'embouchure du conduit en forme de cylindre annulaire des gaz chauds 18, subdivisé en conduits partiels, -de parties cintrées 19 guidant l'écoulement afin de réaliser un transfert, favorable du point de vue de l'écoulement, depuis le conduit en forme de cylindre annulaire des gaz chauds de la partie avant de l'espace de guidage des gaz dans au moins une chambre à récupérateurs 4 ou dans les chambres à récupérateurs 4' étant donné qu'alors dans ce cas, il ne s'agit pas simplement d'un prolongement du conduit avant en forme de cylindre annulaire de circulation des gaz chauds. En outre une telle paroi protectrice, qui est équipée naturellement d'ouvertures correspondantes de raccordement pour les chambres à récupérateurs, en tant quléléments de protection vis-å-vis de l'accumulation d'un condensat dans cette zone. Cette paroi de protection 13 peut être réalisée sous la forme d'un corps en tôle estampé de façon appropriée, mais de préférence elle est réalisée sous la forme d'un corps moulé en fonte, dont la zone de raccordement est agencée de façon appropriée de telle sorte qu'elle peut être raccordée de façon appropriée à un ensemble d'anneaux en fonte, comme cela est représenté par exemple sur la figure 5. Conformément à la figure 6 il est cependant également possible d'utiliser un anneau en fonte qui comporte simplement l'élément cintré 19 guidant l'écoulement et de fixer fermement ce dernier à une plaque en tôle possédant des ouvertures correspondantes pour les chambres à récupérateurs 4' et de le relier ponctuellement, grâce à des moyens appropriEsR à la paroi intermédiaire 7'. Dans la mesure où la chambre 15 d'accumulation des gaz de fumées n'est pas disposée, comme cela est indique sur les figures 1 et 2, de manière à s'engager à l'intrieur de l'extrémité de la paroi en forme de cylindre annulaire 1, il est prévu, pour les raisons indiquées de protection vis-a-vis du condensat, et ce conformément à la figure 7, pour la chambre 15 d;accumulation des gaz de fumées et sur le coté tourné vers la chaudière, un fond particulier 16 de la chambre de collecte des gaz de fumées, comportant des ouvertures de raccordement correspondantes pour les chambres à récupérateurs 4', les bords 17 des ouvertures s'engageant dans les chambres individuelles 4', comme le montre la figure 7. Sur ce fond 16 de la chambre de collecte des gaz de fumées, qui peut être également formé à nouveau par de la tôle ou par un corps en fonte, on monte simplement de façon appropriée la chambre 15 de collecte des gaz de fumées, de manière à obtenir une étanchéité au gaz. En. ce qui concerne le corps de remplissage 6, ce dernier peut être constitué par exemple en un matériau formé de fibres céramiques réfractaires et possédant glo balement la forme d'un pot, auquel cas naturellement le fond d'un tel corps de remplissage en forme de pot est dirigé à l'encontre de la direction d'écoulement. REVENDICATIONS 1. Chaudière de chauffage pour des combustibles liquides ou gazeux, constituéepar une enceinte (9) véhiculant l'eau et dans laquelle un espace (2) de guidage dgun gaz est formé par une paroi cylindrique (1) traversant le carter et dans lequel une chambre de trop-plein (3") et une chambre de combustion (3) ouverte en direction du brûleur sont disposées l'une derrière l'autre suivant la direction de traversée dans la chambre (2) de guidage du gaz, la chambre de combustion étant entourée par des nervures longitudinales (5") installées sur la paroi cylindrique (1) et subdivisant enconduitsindividuels le conduit des gaz chaudsen forme de cylindres annulaire, aboutissant à la chambre de collecte des gaz d'échappe- ment, caractériséeen ce que la paroi cylindrique (1) comporte, dans l'espace (2) de guidage du gaz et en aval de la chambre de combustion (3), des nervures longitudinales (5) tout en formant une chambre (4) à récupérateurs et qu'un corps de remplissage (6) est installé dans l'es- pace cylindrique libre entre les nervures longitudinales (5). 2 . Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi (1'), qui entoure la chambre cylindrique (4) à récupérateurs comporte un diametre réduit par rapport au diamètre de l'espace (2) de guidage du gaz, situé en- amont, et est raccordée à une ouverture, dimensionnée de façon correspondante, d6une paroi intermédiaire (7). 3. Chaudière de chauffage suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que la chambre (4) à récupé- mateurs est subdivisée an au moins trois chambres individuelles (4') raccordées à des ouvertures correspondantes de la paroi intermédiaire (7'). 4 Chaudière de chauffage suivant la revendication 32 caractérisée en ee que les trois chambres individuel les (4') sont disposées, en étant réparties uniformément sur la surface de la paroi intermédiaire (7'), selon une disposition en triangle selon laquelle deux chambres individuelles sont disposées à la partie inférieure et une chambre individuelle est disposée en position médiane à la partie sùpérieure. 5. Chauière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de remplissage (6) est réalisé sous la forme d'un corps creux et est équipé du raccord de retour (8) pour l'enceinte (9) véhiculant l'eau et d'un raccord de trop-plein (10) aboutissant à l'enceinte (9) véhiculant l'eau et munie du raccord aller (11), et que des nervures longitudinales dirigées radialement vers l'extérieur sont ménagées sur la surface périphérique du corps de remplissage (6). 6. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications l à 5 caractérisée en ce que la chambre à récupérateurs (4 ou 4') est revêtue par au moins un anneau de fonte (12) comportant les nervures longitudinales. 7. Chaudière de chauffage selon la revendication 5, caractérisée en ce que le corps de remplissage (6) est muni au moins d'un anneau de fonte (12') comportant des nervures longitudinales (5') dirigées radialement vers l'extérieur. 8. Chaudière de chauffage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 et 6, caractérisée en ce que la paroi intermédiaire (7, 7') comporte sur le côté amont de l'écoulement1 une paroi de blindage (13). 9. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au niveau de l'ex trémité, située en aval du point de vue de l'écoulement, de la paroi cylindrique (1, 1') de la chambre à récupérateur (4), un collet de raccordement (14) de la chambre (15) de collecte des gaz de fumées est inséré dans cette chambre. 10. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que sur les extrémités, situées sur le côté aval du point de vue écoulement, des parois cylindriques (1') constituant les chambres individuelles (4') se trouve monté un fond (16) de la chambre de collecte des gaz de fumées, qui est situé du côté de la chaudière et qui comporte des ouvertures correspondantes dont les bords (17) sont disposés en position rentrante dans les chambres individuelles (4'). 11. Chaudière de chauffage selon la revendication 8, caractérisée en ce que la paroi de blindage (13) est équipée de parties cintrées (19) guidant ltécoulement, au moins dans la zone de l'embouchure du conduit (18) véhiculant les gaz chauds, qui est en forme de cylindre annulaire, et est subdivisé en conduits individuels.