Brevet FR2595796A1 — publié le 19870918

- 2595796 Perfectionnements aux coros de chauffe Dour chauffe-eau qaz. L'invention est relative aux corps de chauffe 5 constitutifs des appareils destinés à chauffer de l'eau par combustion d'un gaz, corps se présentant sous la forme d'une chambre tubulaire verticale parcourue de bas en haut par les flammes et gaz brûlés et barrée à son extrémité supérieure par un échangeur de chaleur compre10 nant lui-même un tronçon de tuyauterie traversé par l'eau à chauffer. Dans les modes de réalisation connus. ces corps de chauffe se répartissent en deux catégories, savoir les chambres humides et les chambres sèches. Les chambres humides sont constituées par une cheminée de tôle autour de laquelle s'enroule un serpentin rapporté intimement sur elle par brasure, ledit serpentin étant destiné à être parcouru par l'eau à chauffer avant son admission dans l'échangeur. Ces réalisations sont coûteuses et le serpentin n'est pas démontable: il ne peut donc être remplacé, par exemple en cas d'entartrage. Les chambres sèches remédient à ces inconvénients. Elles sont constituées par un tube en matériau réfractaire, tel qu'un mélange silice-alumine, doublé extérieurement par une paroi métallique de protection, ledit tube étant coiffé par l'échangeur. Cette construction se prête facilement à une fa30 brication automatisée et au démontage de l'ensemble de la tuyauterie destinée à être parcourue par l'eau à chauffer. Mais pour certaines réalisations de chauffe-eau, les chambres sèches ci-dessus décrites présentent 35 l'inconvénient de donner lieu à des distributions d'eau surchauffée lors des puisages répétés. En effet le corps réfractaire constitutif de la face interne de la chambre sèche est peu refroidi entre les puisages successifs et la quantité de chaleur accumulée dans ce corps lors de chaque fonctionnement de 5 l'appareil --et méme entre ses fonctionnements successifs, du fait de l'allumage permanent de la veilleuse-est relativement élevée au point que ce corps demeure souvent porté au rouge. Il en résulte que le volume d'eau contenu dans 10 l'échangeur, volume relativement faible, est fortement chauffé par ce corps réfractaire. Selon les normes généralement appliquées aux chauffe-eau, ces appareils doivent élever d'environ 50'C la température de l'eau froide admise pour un régime de 15 puisage prolongé et, au début de chaque puisage, cette élévation de température ne doit pas excéder de plus de 'C cette valeur de régime. C'est ainsi que, pour une température d'eau froide de 20'C, l'eau chaude puisée en régime doit être 20 portée i une température de l'ordre de 70-C et que cette température doit demeurer inférieure à 90'C au début de chaque puisage. Avec les chambres sèches connues du type décrit ci-dessus, cette dernière valeur est souvent dépassée et 25 peut atteindre à quelques degrés près la température d'ébullition de l'eau, ce qui n'est bien entendu pas admissible. L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces inconvénients en limitant à 15' C environ la sur30 chauffe initiale maximum susceptible d'être observée lors des débuts de puisages répétés. A cet effet les corps de chauffe selon l'invention comportent encore, comme les chambres sèches, une portion de paroi en matériau réfractaire doublée exté35 rieurement par une tôle de protection simple; c'est-àdire dépourvue de conduite d'eau, et ils sont essentiellement caractérisés en ce que la portion frontale de leur paroi est un panneau métallique thermiquement conducteur agencé de façon à former une capacité ou chambre traversée par l'eau à chauffer juste en amont de l' échangeur. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on a recours en outre à l'une etiou à l'autre des dispositions suivantes: - le panneau frontal est monté de façon facilement amovible sur le reste du corps de chauffe, notamment par 10 vissage, - la chambre à eau formée par le panneau frontal comprend un embout orienté verticalement vers le haut et propre à être facilement raccordé à un embout orienté verticalement vers le bas prévu à une extrémité du 15 tronçon de tuyauterie de l'échangeur, le panneau frontal est constitué par une tôle sur laquelle est intimement brasé un tronçon de tuyauterie formant la chambre à eau, - le tronçon selon l'alinéa précédent comprend un ser20 pentin en zigzags, - les brins rectilignes des zigzags selon l'alinéa précédent sont orientés verticalement, - le panneau frontal est constitué par deux cloisons parallèles légèrement écartées l'une de l'autre dont 25 les bords sont rapportés l'un contre l'autre de manière étanche de façon à former la chambre à eau, - l'une au moins des deux cloisons selon l'alinéa précèdent présente des empreintes en creux dont les fonds sont soudés contre l'autre cloison, - l'échangeur se présente sous la forme d'un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal et propre à être logé de façon amovible à l'intérieur de l'U formé par les trois autres panneaux délimitant le corps de chauffe, L'invention comprend, mises à part ce-s dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question cl-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au 5 dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1. de ce dessin, montre en vue perspective un corps de chauffe de chauffe-eau établi selon l'invention. La figure 2 montre semblablement le même corps de chauffe avec son échangeur et son panneau frontal démonté. Le corps de chauffe ici considéré comprend: - une chambre tubulaire 1 orientée verticalement présen15 tant une section horizontale rectangulaire ou carrée, - et un échangeur de chaleur 2 s'étendant en travers de l'extrémité supérieure de la chambre 1. La chambre 1 est équipée à sa base de rampes de brûleurs (non représentées) alimentées en gaz combusti20 bles et son rôle est de guider vers l'échangeur les flammes provenant de ces rampes et les gaz chauds correspondants. L'échangeur 2 est constitué, d'une façon connue en soi, par une succession d'ailettes 3 verticales et 25 parallèles entretoisées par les brins rectilignes paral--leles 41 d'un tronçon de tuyauterie 4 destiné à être parcouru par l'eau à chauffer, lesdits brins formant des zigzags avec des raccords en demi-cercle 42 qui relient leurs extrémités deux à deux. La portion en zigzags du tronçon 4 est elle-même prolongée a l'extérieur de l'échangeur par deux coudes 43,44 orientés vers le bas, coudes dont l'un est luimême prolongé par un brin vertical 45 alors que l'autre se termine par un embout 5 fileté aux fins de raccorde- ment. s La chambre 1 comprend quatre panneaux plats, savoir un panneau arrière 6, deux panneaux latéraux 7 et 8 et un panneau avant ou frontal 9, l'avant de la chambre étant la zone o se trouve l'usager qui commande le 5 chauffe-eau alors que l'arrière correspond à un mur de support dans le cas le plus général ou il s'agit d'un appareil mural. Chacun des trois panneaux arrière 6 et latéraux 7 et 8 est constitué, comme pour les chambres sèches 10 connues, par une plaque 10 en matériau réfractaire, notamment en silice-alumine, doublée extérieurement par une plaque métallique 11. Les trois plaques 11 sont de préférence formées par pliage selon un U à angles. droits d'une même tôle en 15 acier galvanisé. Les bords des trois pans métalliques 11 sont eux-mêmes rabattus à angle droit de façon à former des rabats de raidissement pour le coffre partiel ainsi formé, les rabats horizontaux 12 servant en outre de re20 bords de guidage et/ou de fermeture alors que les bords verticaux 13, perforés en 14, servent de portée de support. Le panneau frontal 9 est, quant à lui, constitué par une tôle rectangulaire ou carrée 15 en un métal 25 thermiquement conducteur tel que le cuivre, sur la face extérieure de laquelle est brasé un tronçon de tuyauterie 16 également constitué en un métal thermiquement conducteur tel que le cuivre. Cette tôle 15 est percée près de ses bords ver30 ticaux par des -lumières 17 et elle est rapportée par vissage sur les rabats verticaux 13 cidessus à l'aide de vis 18 coopérant avec les trous 14. Dans le mode de réalisation illustré, le troncon de tuyauterie 16 est un serpentin en zigzags présentant 35 des brins rectilignes verticaux et terminé vers le haut 15 20 30 35 par un embout évasé 19 (figure 2) disposé en un emplacement tel qu'il puisse être facilement raccordé de façon étanche avec l'embout 5 cidessus à l'aide de tout raccord approprié 20 facilement démontable, de préférence d'un type à vissage (figure 1). L'ensemble de l'échangeur 2 et des tronçons de tuyauterie qui en sortent constitue un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal 9 de façon à être facilement mis en place dans la zone supérieure de la chambre 1, à partir de l'avant de l'appareil, et à être retiré de cette zone vers l'avant. Le positionnement vertical de ce tiroir par rapport à la chambre 1 est avantageusement assuré, à l'arrière, par repos de ses brins semicirculaires arrière 4 sur des pattes horizontales 21 crevées dans la tôle arrière 11, et à l'avant par exécution du raccord 20. Il résulte de la construction décrite ci-dessus que l'échangeur 2 et le panneau avant 9 peuvent être très facilement démontés du reste du corps de chauffe, indépendamment l'un de l'autre, ce qui simplifie leurs réparations ou nettoyages et permet éventuellement leur remplacement. De plus la présence du tronçon de tuyauterie 16 juste en amont de l'échangeur 2 et à proximité immédiate des parois chaudes de la chambre 1 permet d'accroître le volume d'eau immobilisé dans la portion chaude de l'appareil entre les puisages successifs, et donc d'accroitre la capacité calorifique de ce volume d'eau et d'en réduire les surchauffes momentanées. On peut ainsi limiter à moins de 20'C, voire de 15*C, la valeur maximum de la surchauffe susceptible d'être observée lors du début de chaque puisage effectué peu de temps après la fin d'un puisage antérieur. En outre le panneau avant 9 i chemise d'eau forme entre la chambre de combustion et la façade ou portion frontale de l'habillage de l'appareil un écran thermique plus efficace qu une paroi réfractaire accumulatrice de calories, ce qui diminue la température de ladite façade et réduit par conséquent d'une part les sensations de brûlure éprouvées lors des contacts entre 5 cette façade et les mains ou visages des usagers, et d'autre part l'échauffement du volume situé devant l'appareil. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite 10 nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment: - celles o la chambre à eau formée par le panneau frontal serait constituée autrement que par un serpen15 tin s'étendant selon des zigzags à brins rectilignes verticaux brasé sur une plaque métallique, cette chambre étant consituée par exemple par un tel serpentin à brins rectilignes horizontaux, ou encore par une double cloison métallique dont les bords seraient rap20 portés de façon étanche l'un contre l'autre, l'une au moins des deux cloisons présentant avantageusement des empreintes creuses, notamment ponctuelles ou linéaires, dont les fonds seraient soudés contre l'autre cloison, ce qui présente le double avantage de renfor25 cer mécaniquement la construction et de soumettre l'eau en circulation à une turbulence favorable à l'échange thermique, - celles o un ou deux des trois panneaux 6,7,8 autres que le panneau frontal 9 constitutifs de la chambre 30 tubulaire 1 serait agencé au moins en partie comme ce panneau frontal à la manière d'une paroi "humide" ou chambre à eau à parois thermiquement conductrices. seul le panneau restant (ou les panneaux restants) étant alors constitué(s) à la façon des panneaux 35 "secs" ci-dessus. c'est-à-dire comportant une plaque en matériau réfractaire doublée par une simple tôle a extérieure, - et celles ou le chauffe-eau considéré ne serait pas un appareil chauffe-eau proprement dit destiné uniquement à des puisages intermittents d'eau chaude, mais un appareil de chauffage d'eau de puissance calorifique supérieure, tel qu'un chauffe-bain ou qu une chaudière de chauffage central. REVENDICATIONS 1. Corps de chauffe pour chauffe-eau a gaz se présentant sous la forme d'une chambre verticale tubulaire (1) barrée à son extrémité supérieure par un 5 échangeur de chaleur (2) comportant lui-même un tronçon de tuyauterie (4) destiné à être traversé par l'eau à chauffer. une portion (6,7,8) de la paroi de ladite chambre étant constituée par une tôle de protection (11) revêtue intérieurement par un corps en matériau réfrac10 taire (10), caractérisé en ce que la portion frontale (9) de ladite paroi est un panneau métallique thermiquement conducteur agencé de façon à former une capacité ou chambre destinée à être traversée par l'eau à chauffer juste en amont de l'échangeur. 2. Corps de chauffe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau frontal (9) est monté de façon facilement amovible sur le reste de la paroi, notamment par vissage (en 18). 3. Corps de chauffe selon l'une quelconque des 20 revendications 1 et 2. caractérisé en ce que la chambre à eau formée par le panneau frontal comprend un embout (19) orienté verticalement vers le haut et propre à être facilement raccordé à un embout (5) orienté verticalement vers le bas prévu à une extrémité du tronçon de 25 tuyauterie (4) de l'échangeur (2). 4. Corps de chauffe selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le panneau frontal (9) est constitué par une tole (15) sur laquelle est intimement brasé un tronçon de tuyauterie 30 (16) formant la ch-ambre à eau. 5. Corps de chauffe selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tronçon (16) brasé sur la tôle (15) comprend un serpentin en zigzags. 6. Corps de chauffe selon la revendication 5, 35 caractérisé en ce que les brins rectilignes des zigzags sont orientés verticalement. 10 15 - 1 - - z' 7. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications I i 4. caractérisé en ce que le panneau frontal est constitué par deux cloisons parallèles légèrement écartées l'une de l'autre dont les bords sont rapportés l'un contre l'autre de maniére étanche de façon à former la chambre à eau. 8. Corps de chauffe selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'une au moins des deux cloisons présente des empreintes en creux dont les fonds sont soudés contre V'autre cloison. 9. Corps de chauffe selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'échangeur (2) se présente sous la forme d'un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal (9) et propre à être logé de façon amovible à l'intérieur de l'U formé par les trois autres panneaux (6.7.8) délimitant le corps de chauffe.