Brevet FR2586090A1 — publié le 19870213

appareil de chauffage tel que chaudière notamment pour installation de chauffage central" La présente invention concerne les appareils de chauffage, tels que chaudière pour installation de chauffage central, ou autres poêles et analogues, utilisant plus particulièrement un combustible solide. Dans la demande de brevet français N*85 07124, au nom des demandeurs, il a été décrit un appareil de chauffage, essentiellement caractérisé par le fait que, vers sa base, sur un côté latéral, le foyer communique à travers un conduit brûleur, avec une chambre de combustion et de détente située en amont d'un bloc échangeur de chaleur, lui-même en amont de la boite à fumées, ledit appareil comportant en outre un circuit d'air primaire et secondaire pour la combustion. Suivant une forme de réalisation particulière, le conduit brûleur forme globalement un tunnel ayant une face latérale qui s'étend le long d'un côté du foyer et présente une première série de passages pour communication avec la base du foyer, tandis qu'une face supérieure présente une seconde série de passages pour l'admission d'air secondaire surchauffé dans ledit conduit brûleur. Il a été spécifié dans la demande de brevet en cause que de telles dispositions présentaient, comparativement à l'art antérieur, l'avantage de réduire notablement la pollution de l'atmosphère par une combustion sensiblement améliorée des produits utilisés. Poursuivant les recherches dans le domaine considéré, les demandeurs ont été amenés a constater -au cours d'essais d'une forme particulière de réalisation d'un appareil de chauffage- que celui-ci donnait lieu à des performances encore améliorées comparativement aux formes de réalisation antérieures. Un appareil de chauffage selon l'invention fonctionnant en particulier avec un combustible solide bois, charbon, ou analogue, tel que chaudière pour installation de chauffage central, comprenant un foyer F avec une porte 12 pour son chargement en combustible solide, une grille 16 située au-dessus d'un cendrier 15, un échangeur de chaleur 24, une boite à fumées 24C, et un extracteur, le foyer communiquant vers sa base, et sur un côté latéral, à travers un conduit brûleur 20, avec une chambre de détente 21 située en amont d'un bloc échangeur de chaleur 24, lui-même en amont de la boite à fumées, ledit appareil comportant en outre un circuit d'air primaire et secondaire pour la combustion, un tel appareil de chauffage caractérisé par le fait que le conduit brûleur 20 comprend un corps 20A qui porte une tubulure d'amenée d'air secondaire 20D débouchant à l'intérieur d'un élément de mise à feu 20E celui-ci ménageant, avec le corps 20A, une enceinte 20I pour la réception des gaz de combustion provenant du foyer, et avec ladite tubulure 20D, un passage annulaire obligé 20J pour l'admission desdits gaz à l'intérieur de l'élément de mise à feu 20E. Selon une autre çaractéristique de la présente invention le corps du brûleur est globalement tubulaire avec une section avantageusement carrée, et il comprend - un axe longitudinal s'étendant parallèlement & un côté latéral de l'appareil - une face de côté directement en communication avec le foyer à l'aide d'une pluralité de séries superposées de trous - une face frontale qui porte la tubulure d'amenée d'air secondaire - l'élément de mise à feu qui détermine, en association avec le corps de brûleur, une enceinte pour les gaz de combustion provenant du foyer et, en association avec la tubulure d'amenée d'air secondaire, le passage obligé précité, ledit élément de mise à feu étant à surface tronconique divergente de l'avant vers l'arrière de la chaudière, et communiquant lui-même avec une chambre de détente. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, donnée & titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 illustre, en perspective, une forme de réalisation d'un appareil de chauffage conformément à l'invention la figure 2 est une vue en coupe verticale suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une coupe horizontale suivant la ligne IIX-TII de la figure 2 la figure 4 est une vue en coupe du corps du conduit brûleur suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Dans la forme de réalisation illustrée aux figures, il s'agit d'une chaudière destinée à une installation de chauffage central qui comprend une ossature 10 fortement calorifuyée comme indiqué par 11. La chaudière comprend, en façade, et et partie supérieure une porte de changement RZ, tandis guien partie inférieure une porte 13 permet l'accès & la base du foyer F et au cendrier 5, ménagé en dessous de grilles usuelles 16. Le foyer F s'étend sur toute la hauteur de la chaudière, et seulement sur une partie de la largeur (environ les deux tiers), le tiers restant étant occupé respectivement par -en partant du bas- un conduit brûleur indiqué globalement en 20 avec dans son prolongement une chambre de détente 21, le conduit brûleur et la chambre de détente étant surmontés par un échangeur de chaleur indiqué dans son ensemble par 24.La base du foyer est alimentée en air au moyen d'un orifice 25 ménagé dans le dessus de l'ossaturs, et d'un canal 26 débouchant dans des ouies 27 prévues en bas du foyer sur le côté gauche en regardant la façadc de la chaudière Le conduit brûleur 20 comprend un corps 20A dont la section transversale, dans l'exemple illustré, sensiblement carrée ; on note que le corps en question pourrait être de section rectangulaire, circulaire ou autre, avec en tous cas un axe longitudinal et horizontal X-X. Tel que représenté, le corps du conduit brûleur est, par un côté latéral directement en communication avec la base du foyer et ce, au moyen d'une pluralité de trous 20B ménagés dans ladite paroi. Ainsi qu'il est bien visible à la figure 4, les trous 20D pratiqués dans la paroi latérale du conduit brûleur sont répartis sur trois niveaux N,N1,N2, les trous da niveau inférieur N se trouvent placés sensiblement & la hauteur de la grille 16. Ainsi qu'il est bien visible en particulier aux figures 3 et 4, le corps du conduit brûleur porte sur sa paroi de façade 20C une tubulure 20D d'amenée d'air secondaire ayant une partie terminale dêbouchente à l'extérieur de la chaudière, et, l'autre partie terminale engagée dans un élément 20E dit de mise à feu.A sa partie terminale située a l'extérieur de la chaudière la tubulure 20D comporte un passage calibré 20F L'élément de mise & feu 20E présente une surface tronconique divergente de l'avant de la chaudière vers l'arrière ; l'extrémité arrière (grande base) comporte une lèvre périphérique 20H pour le raccordement dudit élément au corps de brûleur, de sorte à déterminer & l'intérieur de celui-ci une enceinte 20I pour les gaz de combustion en provenance du foyer. Du côté avant (petite base) l'élément de mise à feu 20E forme avec la tubulure 20D d'amenée d'air secondaire un passage annulaire obligé 20J pour ladmission des gaz en provenance du foyer, a l'intérieur de l'élément de mise & BR A noter que l'on a constaté gu'un rendement optimal est obtenu en engageant la tubulure d'amenée d'air secondaire dans l'élément de mise à feu d'environ une fois et demi son diamètre, tandis que la surface du passage annulaire obligé est d'environ le double de la surface totale des trous 20B pratiqués dans la paroi latérale du corps du conduit brûleur. A l'arrière, le corps du conduit brûleur est prolongé par la chambre de détente 21 dont le haut 21A est ouvert et est en communication avec un collecteur inférieur 24A de l'échangeur 24 qui comprend un faisceau de tubes verticaux parallèles 24B raccordés au collecteur inférieur précité et à un collecteur supérieur 24C, les gaz circulant à travers l'échangeur étant soumis à l'action d'un extracteur connu en soi non visible ici. Le faisceau de tubes verticaux 24B de l'échangeur est noyé dans un quelconque liquide avec arrivée et départ vers une installation de chauffage, lesdites arrivées et départ n'étant pas représentés sur les dessins parce que bien connus en soi. On notera que le collecteur inférieur 24A peut, le cas échéant, recevoir un brûleur à mazout connu en soi symboliquement représenté en 30 à la figure 2. Il convient de souligner que le conduit brûleur 20 et la chambre de détente 21 occupent en largeur sensiblement le tiers de la largeur de la chaudière en s'étendant sur pratiquement toute la profondeur de celle-ci ; de même l'échangeur s'étend sur toute la hauteur de la chaudière en surmontant les deux organes 20 et 21 précités. Pour ce qui concerne les trous du niveau inférieur N pratiqués dans le corps du conduit brûleur, on note que ces derniers, en particulier dans le cas d'une chaudière utilisant du bois comme combustible, permettent le transfert des gaz issus de la combustion du charbon de bois (encore appelé carbone fixe) dans l'enceinte 20I déterminé entre l'élément de mise à feu 20E et la paroi interne du corps 20A du conduit brûleur, lesdits gaz étant des gaz neutres ayant restitué leur plus grande partie de pouvoir calorifique Pour ce qui concerne les trous médians au niveau N1, ces derniers permettent l'introduction, dans l'enceinte 20I, d'un mélange de gaz neutre provenant des carbones fixes, et de gaz non enflammé -ou en cours de combustion- provenant de la base de la couche de gazéification provoqué par la température de la couche de combustion des carbones fixes. Les trous supérieurs situés au niveau N2 permettent l'admission dans l'enceinte 20I des gaz produits par la couche supérieure de gazéification, ces derniers ne sont pas enflammés, l'absence d'oxygène ne permet pas la combustion. En fonctionnement, le mélange de tous les gaz admis par les trous 20A, 20B, 20C, à l'intérieur de l'enceinte 20I sont surchauffés par la température élevée de l'élément de mise à feu, une telle température étant de l'ordre de 800 centrigrades. Ces gaz sont canalisés par l'aspiration de l'extracteur ; entre le passage annulaire obligé (petite base de l'élément de mise à feu et tubulure d'amenée d'air secondaire et l'extrémité de la dite tubulure avec la paroi interne de l'élément tubulaire) les gaz prennent de la vitesse (accélération de l'ordre de deux fois et demie par rapport à la vitesse à laquelle ils circulent dans l'enceinte 20I. L'air secondaire admis à travers l'orifice 20F dans la tubulure d'amenée d'air secondaire doit être dosé afin de réduire sa vitesse dans ladite tubulure. On a remarqué que par rapport à la vitesse des gaz circulant dans le passage annulaire obligé, la vitesse de l'air secondaire doit être quatre fois moindre. A cet effet, la section de la sortie de la tubulure d'amenée d'air secondaire extrémité de la tubulure engagée dans l'élément de mise à feu) est approximativement quatre fois celle de l'orifice d'entrée 20F. Ceci étant, dans la zone Z (figure 3) la vitesse des gaz est très réduite, et, dans cette zone, ils se mélangent à l'air secondaire amené par la tubulure 20D, ce qui donne naissance à une turbulence. Le mélange gaz-air secondaire s'enflamme, et on règle de sorte que la vitesse des gaz ne dépasse la vitesse de l'air secondaire à l'intérieur de la tubulure 20D, de sorte que la zone de combustion Z reste pratiquement stable à la sortie de la tubulure d'amenée d'air secondaire. On a remarqué que la surface tronconique de l'élément de mise à feu 20E permet l'expansion des gaz, expansion provoquée par leur montée en température, sans en augmenter la vitesse, mais de façon à occuper le plein volume pour que la flamme ne décolle pas des parois. A l'intérieur de l'élément de mise & feu la température se situe aux environs de 1200 degrés centigrades, ce qui permet aux gaz arrivant au contact de i air secondaire (zone Z) d'être enflammés sans difficulté étant donne la température élevée ci-dessusr la combustion est totale d'où il résulte une pollution pratiquement réduite & néant. On observe donc que, dans une chaudière selon l'invention on effectue une pré combustion dans le foyer et une post combustion dans le conduit brûleur où les gaz provenant de la pré combustion débouchent tout autour de l'orifice d'amenée d'air secondaire. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation choisie et représentée mais au contraire englobe toutes modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de chauffage fonctionnant en particulier avec un combustible solide bois, charbon, ou analogue, tel que chaudière pour installation de chauffage central, comprenant un foyer (F) avec une porte (12j pour son chargement en combustible solide, une grille (16) située au-dessus d'un cendrier (15), un échangeur de chaleur (24), une boite & fumées (24C), et un extracteur, le foyer communiquant vers sa base, et sur ut côté latéral ê travers un conduit brûleur (20), avec une chambre de détente (21)située en amont d'un bloc échangeur de chaleur (24), lui-même en amont de la boite & fumées, ledit appareil comportant en outre un circuit d'air primaire et secondaire pour la combustion. un tel appareil de chauffage caractérisé par le fait que le conduit brûleur (20) comprend un corps (20A) qui porte une tubulure d'amenée d'air secondaire S2OD) débouchant & l'intérieur d'un élément de mise à feu (20E) celui-ci ménageant, avec le corps (20A), une enceinte (20I) pour la réception des gaz de combustion provenant du foyer et avec ladite tubulure (20n), un passage annulaire obligé (20J) pour l'admission desdits gaz à l'intérieur de l'élément de mise & feu (2OE). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (20A) du conduit brûleur (20) est globalement tubulaire et de section avantageusement carrée avec - un axe longitudinal (X-X) qui s'étend parallèlement & un côté latéral de l'appareil - une face de cgé directement en communication avec le foyer & l'aide d'une pluralité de séries superposées de trous (20B);; - une face frontale qui porte la tubulure d'amenée d'air secondaire (20D) - un élément de mise a feu (20E) qui détermine avec le corps (20A), une enceinte pour les gaz de combustion provenant du foyer (F) et avec ladite tubulure (20D) un passage annulaire obligé (20J) pour l'admission desdits gaz à l'intérieur de l'élément de mise à feu, lui-même prolongé par la chambre de détente. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le conduit brûleur (20) et la chambre de détente (21) le prolongeant sont surmontés par un collecteur inférieur (24A) de l'échangeur (24) ledit collecteur étant en communication avec la chambre de détente (21). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de mise & feu (20E) présente une surface tronconique, il reçoit du côté de sa petite base une partie terminale de la tubulure (20D) d'amenée d'air secondaire en ménageant le passage obligé (20J) précité l'autre partie terminale débouchant hors de l'appareil. 5 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage obligé (20J) est annulaire. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du passage annulaire obligé (20J) est sensiblement le double de celle de la totalité des trous (20B) mettant le foyer (F) en communication avec le conduit brûleur. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de mise à feu (20E) et le corps (20A) du conduit brûleur forment, ensemble, une enceinte (20I) communiquant avec le foyer, et, à travers le passage obligé précité (20J) avec le volume intérieur de l'élément de mise à feu (20E). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tubulure (20D) d'amenée d'air secondaire, l'élément de mise à feu (20E), le corps (20A) du conduit brûleur sont coaxiaux. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur de la partie terminale de la tubulure d'amenée d'air secondaire qui est engagée dans l'élément de mise à feu, est sensiblement égale à une fois et demi le diamètre dudit conduit. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie terminale de la tubulure d'amenée d'air secondaire qui est engagée dans l'élément de mise à feu (20E) présente une surface d'environ quatre fois celle de l'orifice d'admission (20F) situé à l'extérieur.