Brevet FR2619200A1 — publié le 19890210

L'invention concerne un corps de chaudière de chauffage à fluide caloporteur, destiné à recevoir au moins un brûleur et qui est enveloppé au moins partiellement par une chemise de circula- tion dudit fluide, laquelle constitue l'échangeur thermique de la chaudière. Dans une chaudière classique munie d'un corps du type précité, le fluide utilisé est généralement de l'eau. Lorsque la chaudière est en fonctionnement, du fait des différences de densité, l'eau se répartit de haut en bas en fonction de sa température, l'eau de la zone du haut ayant une température nettement plus élévée que l'eau de la zone du bas. Il est alors classique d'aménager un départ de l'eau chauffée, vers des radiateurs ou des tubes noyés dans un sol par exemple, dans le haut de la chemise, et une arrivée de l'eau refroidie de retour, dans le bas de ladite chemise, c'est à dire dans la zone la plus froide. De la sorte il existe un gradient de température très important entre le haut et le bas qui a pour inconvénients majeurs d'augmenter les risques d'ébullition dans le haut et de condensation dans le bas. Il est clair en effet que la paroi interne de la chemise d'eau, sert de surface d'échange thermique entre les gaz de combustion provenant du brûleur et l'eau qui circule dans la chemise. Or, il connu que les gaz de combustion en contact avec une surface relativement froide subissent le phénomème de condensation connu aussi sous le nom de phénomème de rosée. Il est connu aussi qu'une telle condensation des gaz de combustion entraine la formation d'acide sulfurique particulièrement corrosif pour l'appareil, surtout lorsque le carburant utilisé est du fuel domestique ou du fuel lourd, du fait de leur fort pourcentage en soufre. Le phénomène de condensation apparaît lorsque la tem- pérature descend en dessous d'environ 55 degrés C, or il est courant que la température de l'eau de retour provenant des ra- diateurs ou d'un sol chauffant soit aux alentours de 20 degrés C. Jusqu'à présent les risques de condensation et donc de corrosion étaient limités du fait du grand volume des chemises 2619 2 0 0 d'eau classiques, dans lesquelles l'eau froide de retour se mélange avec l'eau chaude avant de recontrer leur paroi interne. Toutefois, pour une chemise d'eau de volume réduit, ce qui est de plus en plus recherché pour diminuer l'encombrement, les phénomènes susmentionnés revêtent une grande importance, surtout à l'endroit choisi pour le retour de l'eau refroidie, en ce qui concerne la condensation et donc la corrosion. En outre, lorsque la chemise d'eau disposée verticalement présente une faible épaisseur (pour les raisons précitées), il apparaît un phénomène de stratification, c'est à dire que la température de l'eau varie d'une extrémité à l'autre de la chaudière par tranches ou couches isothermes. Pour résoudre les problèmes de condensation il est évidemment possible d'utiliser des matériaux tel que l'acier inoxydable ou la fonte... Toutefois, l'inventeur a résolu le problème au moyen de plusieurs solutions originales. Il a tout d'abord vaincu un préjugé en imaginant un corps de chaudière remarquable en ce que l'arrivée du fluide de retour est aménagée dans la partie haute de la chemise d'eau tandis que le départ du fluide chauffé est aménagé dans la partie basse de ladite chemise. Ainsi l'eau refroidie arrive dans la zone la plus chaude de telle sorte que, d'une part, le phénomène de condensation est au moins en partie résolu et que, d'autre part, cette disposition permet d'obtenir une homogénéisation de la température par convection naturelle évitant l'utilisation d'une pompe classique de circulation généralement prévue pour faire circuler l'eau entre le bas et le haut de la chemise d'eau. Pour diminuer encore les effets néfastes de la condensation et notamment pour supprimer le "point froid" traditionnel (endroit d'arrivée de l'eau de retour), tout en favorisant l'homogénéisation de la température, l'arrivée est avantageusement aménagée de manière telle que le fluide est distribué dans ladite chemise en plusieurs endroits en même temps. Selon un mode de réalisation, l'arrivée comporte une conduite qui se termine par un anneau géométriquement ouvert, ce dernier étant muni d'une pluralité d'orifices par lesquels 2 6 1 9 2 0 0 s'effectue la distribution du fluide. Afin, d'une part, de préchauffer l'eau de retour avant son alimentation dans la chemise et, d'autre part, de ménager une arrivée dans la zone basse ou médiane pour éviter des erreurs de branchement dues à la force de l'habitude des installateurs, l'inventeur propose un mode de réalisation qui est remarquable en ce que l'arrivée comporte une conduite qui est branchée dans la partie basse ou médiane de la chemise et qui remonte dans celle-ci vers sa partie haute. Pour des raisons similaires d'habitude de branchement, le départ comporte avantageusement une conduite qui prend naissance dans la partie basse de la chemise et qui remonte dans celle-ci pour en sortir dans sa partie haute. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexes dans lesquels: - là figure 1 montre en perspective avec arrachement partiel, le corps d'une chaudière, selon l'invention. - la figure 2 est une coupe longitudinale du corps de la figure 1. - la figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2. Sur les dessins on peut voir un corps 1 formé au moins en partie par un cylindre disposé verticalement et destiné à recevoir, généralement en partie basse, un brûleur (non représenté), à fuel par exemple. Le corps 1 est entouré par un autre cylindre 2 coaxial et d'un diamètre supérieur à celui qui forme ledit corps et qui est fermé de manière qu'un volume soit formé entre les parois desdits cylindres, dans lequel circule de l'eau. Ce volume ainsi compris entre le corps 1 et le cylindre 2 constitue une chemise 3 de circulation d'eau qui enveloppe la majeure partie dudit corps 1. La chemise 3 présente ici un volume relativemnet faible, la 2619 2 0 0 hauteur étant assez importante pour une épaisseur paticulièrement réduite. La chemise d'eau 3 est pourvue d'une conduite d'arrivée 4 pour l'eau de retour provenant des appareils de chauffage de l'installation (radiateurs ou autres) et d'une conduite de départ pour l'eau chauffé qui est envoyé vers lesdits appareils de chauffage. Comme le montre bien les figures 1 et 2 la conduite d'arrivée 4 est branchée dans la chemise 3 sensiblement sous son plan horizontal médian, et remonte dans ladite chemise par une partie verticale 4' pour se terminer en forme d'anneau géométriquement ouvert 4" (figures 1 à 3). L'anneau 4" est disposé dans un plan sensiblement horizontal et possède une pluralité d'orifices tels que 6 destinés à distribuer l'eau de retour dans la partie haute de la chemise 3. La conduite de départ 5, prend naissance dans la partie basse de la chemise 3, et remonte par une partie verticale 5' dans ladite chemise 3 pour sortir en partie haute de celle-ci. Si les figures 2 et 3 montrent des conduites 4 et 5 disposées de façon diamétralement opposée, contrairement à la figure 1, il est clair que c'est par soucis de clarté des dessins, le branchement de la conduite 4 par rapport à la sortie de la conduite 5 pouvant bien sûr être situé à d'autres endroits que celui représenté. Les dessins montrent bien comment la conduite d'arrivée 4 qui semble branchée vers le bas, distribue l'eau en fait dans le haut de la chemise après avoir baigné par 4' dans ladite chemise de manière à permettre un préchauffage de l'eau de retour. Cette dernière est uniformément distribuée sur la circonférence de ladite chemise 3 grace aux orifices 6 ménagés dans la partie en anneau 4". Etant donné la position haute de la distribution de l'eau de retour, la circulation naturelle de celle-ci par convection de bas vers le haut est contrariée par la circulation forcée qui lui est imposée du haut vers le bas de telle sorte qu'il s'ensuit un brassage entrainant un mélange et une homogénéisation de la 2 6 1 9 2 0 0 température. Des mesures de température ont permis de constater que celleci est assez uniforme dans toute la chemise, à tel point qu'il est possible de disposer la sonde de mesure de l'aquastat de commande du brûleur, sensiblement au milieu de ladite chemise. Par ailleurs c'est pourquoi le départ de l'eau chaude peut alors avantageusement être prévu comme le montrent les dessins dans le bas de la chemise. Il est interessant de souligner de nouveau le r8le des inversions de position entre le branchement de la conduite d'arrivée 4 vers le bas (alors qu'elle remonte de manière cachée vers le haut) et la sortie de conduite de départ 5 vers le haut (alors qu'elle prend naissance dans le bas). En dehors des avantages précités, ces dispositions non obligatoires permettent d'éviter des erreurs de branchement, car s'il est de coutume de différencier par marquage les-conduites de départ et d'arrivée, il pourrait y avoir un risque d'inversion de branchement par habitude, lors de l'installation, si lesdites conduites d'arrivée 4 et le départ 5 étaient disposées en partie respectivement haute et basse, ce qui montre bien, s'il en est besoin, le préjugé qu'il a fallu vaincre pour adopter une telle disposition. Il est clair que la forme générale du corps de la chaudière représenté sur les dessins peut être quelconque. En effet, s'il est avantageux de réaliser ledit corps et l'enveloppe extérieure au moyen de cylindres de révolution, ceci n'est pas obligatoire, et il est possible d'imaginer d'autres formes, polygonales par exemple. 2619 2 0 0 REVENDICATIONS 1) Corps de chaudière de chauffage à fluide caloporteur, destiné à recevoir au moins un brûleur et qui est enveloppé au moins partiellement par une chemise (3) de circulation dudit fluide, laquelle chemise (3) comporte un départ (5) pour le fluide chauffé et une arrivée (4) du fluide refroidie de retour, corps de chaudière caractérisé en ce que l'arrivée (4,4',4") du fluide de retour est aménagée dans la partie haute de la chemise d'eau (3) tandis que le départ (5,5') du fluide chauffé est aménagé dans la partie basse de ladite chemise. 2) Corps de chaudière selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'arrivée (4,4',4") est aménagée de manière telle que le fluide est distribué dans ladite chemise en plusieurs endroits en même temps. 3) Corps de chaudière selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'arrivée comporte une conduite (4,4') qui se termine par un anneau (4") géométriquement ouvert, ce dernier étant muni d'une pluralité d'orifices (6) par lesquels s'effectue la distribution du fluide. 4) Corps de chaudière selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'arrivée comporte une conduite (4) qui est branchée dans la partie basse ou médiane de la chemise (3) et qui remonte (4') dans celle-ci vers sa partie haute. ) Corps de chaudière selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le départ comporte une conduite (5) qui prend naissance dans la partie basse de la chemise (3) et qui remonte (5') dans celle-ci pour en sortir dans sa partie haute.