Brevet FR2577309A1 — publié le 19860814

- 1 - L'invention se rapporte à une chaudière domestique mo- dulante de chauffage central à eau chaude du genre chaudière étanche à condensation, équipée d'un brûleur à prémélange air-gaz soufflé,et concerne particulièrement un dispositif permettant d'obtenir un fonctionnement silencieux de l'appareil, en toutes circonstances. Dans ce type de chaudière, telle que décrite dans la demande de brevet 82 16 664 au nom de la demanderesse, le brûleur est disposé à l'intérieur d'un échangeur formé d'une nappe cylindrique de tubes d'eau au travers desquels les échanges thermiques s'effectuent par le passage des gaz de combustion émis radialement. L'en- semble échangeur-brûleur est lui-même logé dans une chambre étanche constituée d'une boîte venue de moulage dont la base a la forme d'un oeuf et dont la génératri- ce est une droite légèrement inclinée sur la verticale. Cette boîte est fermée hermétiquement à sa partie supé- rieure par une plaque en acier inoxydable percée d'un trou par lequel les produits de combustion recueillis dans cette boîte peuvent s'échapper. Cet ensemble qui a l'avantage d'être très compact, peut présenter l'inconvénient d'être bruyant notamment au moment de l'allumage du brûleur. En effet, à la sortie de ce dernier, le mélange air-gaz est enflammé locale- ment par l'intermédiaire d'une étincelle, et la flamme se propage dans le mélange combustible tout entier. Cette propagation engendre une onde de surpression à l'in- térieur de l'enveloppe étanche en raison de l'expansion brutale du volume des produits de combustion, expansion qui s'effectue avec des gradients de température élevés. De plus cette onde de surpression génère des vibrations de fréquence audible qui se réfléchissent sur les parois de la chambre étanche ainsi que sur le front de flamme, entretenant par là-même un bruit continu d'intensité d'autant plus élevée que le front est issu d'un mélange turbulent. -2- Pour éviter ces bruits et annuler les résonances sans dissipation d'énergie, on connaît des systèmes utilisant des tuyaux antirésonnants ou insérant dans le circuit d'écoulement des cavités résonnantes ou résonateurs d'Helmholtz. Mais pour couvrir toute la gamme de fré- quences, les tuyaux quart d'onde antirésonnants devien- nent encombrants et les résonateurs devraient être nom- breux. Une autre solution connue pour éviter ces bruits consiste à remplacer la paroi rigide de cette dernière par une paroi souple comme décrit dans la demande de brevet n 80 23 288 au nom de la demanderesse. La déformation de cette paroi absorbe l'énergie acoustique, mais la réalisation d'une enceinte de ce type pose néanmoins d'autres problèmes de résistance à la chaleur et à la pression. L'invention propose une solution qui évite les incon- vénients propres à ces divers systèmes connus en ce qu'elle utilise un moyen destiné à atténuer sélective- ment chacune des fréquences émises à l'intérieur de la boîte étanche enveloppant l'ensemble brûleur échangeur, avec éventuellement un moyen complémentaire d'amortis- sement apte à éliminer tout bruit résiduel créé par les instabilités ou perturbations dans les écoulements gazeux. Selon l'invention,le moyen destiné à l'atténuation sélec- tive des fréquences est constitué d'une plaque perforée ayant là forme d'un panier entourant l'échangeur, dont le pas et le diamètre des perforations ainsi que l'espace interstici 1 entre la boîte et le panier sont déterminés pour constituer chacune une cavité résonnante en parallèle avec toutes les autres. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen destiné à l'atténuation sélective des fréquences est cons- titué d'une plaque perforée ayant la forme d'un panier -3- entourant l'échangeur, dont le pas et le diamètre des perforations sont réguliers et constants et associé à un moyen complémentaire d'amortissement constitué d'un matelas en mousse plastique enveloppant le panier à l'intérieur de la boîte. Les caractéristiques particulières et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation prise à titre d'exem- ple en référence au dessin annexé qui représente une vue en perspective de la boîte formant la chambre étanche. Cette boîte i ayant une forme générale oblongue est fermée à sa partie supérieure par un couvercle non représenté muni d'un orifice pour l'échappement des produits de combustion. Elle renferme un échangeur formé d'une nappe cylindrique de tubes d'eau 2 reliés à leur partie inférieure et supérieure à un collecteur circulai- re 3. Ces tubes sont traversés vers l'extérieur par les gaz de combustion émis par un brûleur central non représenté; ils sont reccueillis par la boîte formant une coquille, puis évacués à l'extérieur. Une plaque perforée ayant la forme d'un panier 4 entoure l'échangeur. Ce panier est muni d'un fond ayant une découpe ovale homothétique de celle de la boite 1 et d'une paroi verticale soudée sur le bord de ce fond et s'élevant sensiblement jusqu'au niveau de la partie supérieure des tubes d'eau 2. Le pas et le diamètre des perforations 5 du panier sont réguliers et constants. Le panier repose sur le fond de la boîte par l'intermé- diaire de colonnettes non représentées. Entre la boîte 1 et le panier 4, est prévu un espace intersticiel suffi- sant pour y loger, seulement sur le pourtour et pas sur le fond, un matelas 6 en mousse plastique jouant le rôle d'amortisseur, dont les caractéristiques de porosité et d'orientation des pores ont été sélectionnés. C'est ainsi que l'on utilise préférentiellement une mousse de polyuréthane pour réaliser ce matelas dont la face interne est en outre moulée pour former des picots 7, répartis en quinconce, particulièrement effi- caces pour absorber l'énergie acoustique dissipée par l'échangeur. Il n'est cependant pas prévu de matelas amortisseur entre le fond du panier 4 et le fond de la boîte 1, pour éviter que celui-ci ne soit imprégné par l'eau provenant des condensats. Néanmoins pour évi- ter que cela ne se produise cependant pour le matelas 6 autour du panier 4, on prévoit d'habiller ce dernier d'un tissu étanche 8, résistant à la chaleur et aux acides-. Ce tissu 8 est percé sous la base du panier d'un trou permettant aux condensats de s'écouler sur le fond de la boite 1 d'o ils sont évacués par l'in- termédiaire d'un siphon 9. Cet habillage joue à la fois le rôle d'amortisseur et de séparateur étanche. Le panier ainsi habillé constitue un conduit étanche suf- fisamment grand pour que les gaz de combustion s'écou- lent librement. La solution ainsi présentée combine donc l'avantage des cavités résonnantes, bien adaptées aux fréquences émises, avec l'avantage d'un amortisse- ment visqueux destiné à élargir un champ d'action trop étroit en fréquence des cavités résonnantes. - 5 - Revendications. 1 / Chaudière à gaz modulante du type étanche à conden- sation comportant un échangeur formé d'une nappe cylindrique de tubes d'eau placé à l'intérieur d'une boîte étanche de forme oblongue formant coquille de récupération des gaz de combustion émis par un brû- leur central, caractérisé par le fait qu'on interca- le entre l'échangeur (3) et la boîte (1) au moins une pièce intermédiaire (4) conçue pour atténuer sélectivement chacune des fréquences sonores émises à l'intérieur de la boite, ainsi qu'un moyen complé- mentaire d'amortissement (5,6) pour l'élimination de bruits résiduels. 2 / Chaudière à gaz selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait que la pièce intermédiaire est une plaque perforée (4) ayant la forme d'un panier entou- rant l'échangeur, dont le pas et le diamètre des perforations sont déterminés pour constituer chacune une cavité résonnante en parallèle avec les autres. 3 / Chaudière à gaz selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait que la pièce intermédiaire est une plaque perforée (4) ayant la forme d'un panier en- tourant l'échangeur, dont le pas et le diamètre des perforations(5)sont réguliers et constants et que le moyen complémentaire d'amortissement est constitué d'un matelas (6) en mousse plastique placé autour du panier à l'intérieur de la boîte. 4 / Chaudière à gaz selon la revendication 2 caractérisée par le fait que le panier (4) est muni d'un fond ayant une découpe ovale homothétique de celle de la boîte (1), et d'une paroi verticale soudée sur le bord de ce fond et s'élevant sensiblement jusqu'au niveau de la partie supérieure des tubes d'eau (2). - 6 - / Chaudière à gaz selon la revendication 3 carac- térisée par le fait que le matelas (6) présente une face intérieure munie de picots (7), répartis en quinconce. 6 / Chaudière à gaz selon les revendications 1 et 3 caractérisée par le fait qu'un tissu (8) muni d'un trou à sa base enveloppe le panier (4).