Brevet FR2616894A1 — publié le 19881223

L'invention concerne un dispositif d'échange thermique et dtinsonoe tison pour chaudière à fluide caloporteur, munie d'un corps da lequel est aménagé au moins un brûleur et qui est entouré au moins partiellement par une chemise de circulation dudit fluide. Les chaudières à brûleur sont généralement bruyantes, du fait qu'elles constituent de par leur forme de véritables résonateurs, la source du bruit étant bien entendu brûleur en fonctionnement. Ce phénomène est plus ou moins intense, notamment selon la nature de la flamme de combustion (flamme de diffusion ou flamme turbulente). Le bruit engendré par l'expansion des gaz brulés dans un moteur à combustion est par ailleurs bien connu. Cet inconvénient est d'autant plus :-~faicile à atténuer pour une chaudière, que celle-ci présente une taille réduite. En outre, on cherche toujours à optimiser le rendement d'une cha--- -ere en améliorant les échanges thermiques, notamment pour com r la diminution des surfaces totales d'échange, cette diminuti tant la conséquence directe de la réduction de la taille d fa chaudière. Il es en effet recherché de réduire au mieux l'encombrement des chaudières pour '-c-s installer, par exemple, à côté d'appareils électroménagers cxassiques, dont les dimensions sont généralement standardisées. il a notamment déjà été imaginé d'avoir recours à des systèmes, par exemple à ailettes longitudinales, qui augmentent les surfaces d'échange. ; L t inventeur a cherché et trouvé une solution pour résoudre les deux problèmes parfois contradictoires de l'atténuation du bruit et 5 l'amélioration des échanges thermiques dans une chaudière Le dispositif préconisé par l'inventeur est remarquable en ce qu'il comporte une pluralité de chicanes, qui sont aménagées dans le corps de la chaudière sur le parcours d'échappement des gaz de combustion et dont la forme détermine un parcours sinueux pour les gaz de combustion et provoque, d'une part, un léchage de la paroi interne du corps servant de paroi d'échange thermique avec la chemise de circulation du fluide caloporteur et, d'autre part, une succession de zones de compression et de détente desdits gaz. De la sorte, le parcours sinueux imposé pour les gaz permet d'atténuer ou d'amortir les hautes fréquences et la succession des compressions-détentes permet d'atténuer les basses fréquences. En outre, et en même temps, les gaz subissent une homogénéisation qui améliore les échanges thermiques. De préférence, les chicanes présentent une forme telle qu'elles définissent une succession de sections de passage alternativement resserrées et élargies, tandis qu'elles sont formées par des éléments constitués d'une matière résistante à la chaleur et phonétiquement absorbante, telle que de la laine de verre ou de roche ou de céramique disposée entre deux supports métalliques. Chaque support métallique est, par exemple, formé soit par une plaque, soit par une grille, soit par un grillage. La matière absorbante améliore bien sûr l'effet recherché. Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte dans sa partie la plus voisine de la sortie des gaz, un manchon calé dans le corps de la chaudière à distance de la paroi d'échange et qui est fermé du côté tourné vers le brûleur. Généralement, le corps des chaudières est cylindrique et dans ce cas, les chicanes sont, par exemple, formées par une succession alternativement de disques et d'anneaux, le diamètre extérieur des anneaux étant sensiblement égal au diamètre intérieur du corps de la chaudière tandis que le diamètre des disques est compris entre les diamètres respectivement intérieur et extérieur desdits anneaux. Avantageusement, un premier anneau entièrement métallique est fixé à la paroi d'échange et sépare partiellement la zone du brûleur de celle du circuit d'échange et d'échappement des gaz de combustion, tandis que les disques et les anneaux sont maintenus entre eux par des entretoises selon des plans parallèles et régulièrement écartés les uns des autres. Bien que cela ne soit pas obligatoire, l'invention est particulièrement efficace pour une chaudière dont le corps est disposé verticalement, le brûleur étant disposé en partie basse ou haute et l'évacuation des gaz en partie respectivement haute ou basse. L'invention sera bien comprise et d'autres particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une perspective dfune dispositif selon l'invention, qui est disposé dans le corps, représenté en coupe, d'une chaudière; - la figure 2 est une coupe verticale d'une chaudière équipée avec un dispositif comme celui de la figure 1. Sur les dessins, on a représenté en 1 le corps cylindrique d'une chaudière, disposé verticalement. Dans la partie basse du corps 1, est aménagé un brûleur 2 (figure 2), qui est disposé radialement dans ledit corps. Le brûleur 2 est par exemple d'un type classique fuel à pulvérisation. Le corps 1 est entouré par une chemise 3 pour un fluide caloporteur et plus généralement de lteau, destiné à être chauffé par la flamme 4 générée par le brûleur, ainsi que par les gaz de combustion de ladite flamme. Un premier anneau 5 métallique est posé ou fixé à la paroi interne du corps, 1. Cet anneau assure notamment une chute de température des gaz de combustion et un apport en calories à l'eau, qui circule dans la chemise 3. En outre, sur l'anneau 5, sont fixées ou posées des tiges verticales, telles que 6a et 6b (figure 1), qui servent à maintenir à distance une succession alternée de disques 7a, 7b et d'anneaux 8a, 8b. Comme le montrent bien les dessins, les diamètres extérieurs des anneaux 8a et 8b sont sensiblement égaux au diamètre intérieur du corps 1, tandis que les -diamètres des disques 8a, 8b, sont compris entre les diamètres respectivement intérieur et extérieur desdits anneaux. Les disques 7a, 7b et les anneaux 8a, 8b, sont formés d'un matériau phonétiquement absorbant et résistant aux hautes températures, telle qu'une laine de verre ou de roche ou de céramique prise entre deux supports métalliques. Les supports métalliques sont, par exemple, grillagés comme le montrent les figures, à l'exception du support inférieur du premier disque 7a, qui est ici constitué par une plaque discale en inox. Au-dessus du dernier anneau 8b, est aménagé un manchon 9 fermé en partie basse et tenu à distance de la paroi intérieure du corps par des nervures ou ailettes 10 (figure 1). Si le mode de réalisation représenté comporte un manchon 9, celui-ci n'est pas obligatoire, et il est même avantageux que la succession des disques et des anneaux se poursuive jusqu'en haut. Toutefois, le manchon 9 permet, grâce à une ouverture latérale 11, de s'adapter à une sortie latérale des gaz ou à une sortie par le dessus (la partie latérale étant alors obturée), de manière à pouvoir sfadapter à la configuration des lieux. Cette chaudière est évidemment destinée à être carossée et comporte notamment un couvercle 12 (figure 2). Les avantages procurés par l'invention ont déjà été exprimés ci-avant. Les flèches de la figure 2 montrent la circulation des gaz de combustion qui lèchent la paroi interne du corps 1 assurant ainsi les échanges thermiques avec l'eau qui circule dans la chemise 3. En plus des chicanes formées par la disposition des disques et des anneaux, on comprend que la succession de ces éléments crée des sections de passage pour les gaz qui sont alternativement resserrées et élargies et déterminent ainsi des zones successives de compression et de détente, particulièrement recommandées pour l'homogénéisation des gaz. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'échange thermique et d'insonorisation (1) pour chaudière à fluide caloporteur, munie d'un corps dans lequel est aménagé au moins un brûleur et qui est entouré au moins partiellement par une chemise de circulation dudit fluide, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de chicanes qui sont aménagées dans le corps de la chaudière sur le parcours d'échappement des gaz de combustion et dont la forme détermine un parcours sinueux pour les gaz de combustion et provoque, d'une part, un léchage de la paroi interne du corps (1) servant de paroi d'échange thermique avec la chemise de circulation du fluide caloporteur, et d'autre part, une succession de zones de compression et de détente desdits gaz. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chicanes présentent une forme telle qu'elles définissent une succession de sections de passage alternativement resserrées et élargies. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les chicanes sont formées par des éléments constitués d'une matière résistante à la chaleur et phonétiquement absorbante. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière utilisée est une laine de verre ou de roche ou de céramique disposée entre deux supports métalliques. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque support métallique est formé soit par une plaque, soit par une grille, soit par un grillage. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte dans sa partie la plus voisine de la sortie des gaz, un manchon (9) calé dans le corps de la chaudière à distance de la paroi d'échange et qui est fermé du côté tourné vers le brûleur (2). 7) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 pour chaudière dont le corps est cylindrique, caractérisé en ce que les chicanes sont formées par une succession alternativement de disques (7a,7b) et d'anneaux (8a,8b), le diamètre extérieur des anneaux étant sensiblement égal au diamètre intérieur du corps (1) de la chaudière tandis que le diamètre des disques est compris entre les diamètres respectivement intérieur et extérieur desdits anneaux (8a,8b). 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un premier anneau (5) entièrement métallique fixé à la paroi d'échange et qui sépare partiellement la zone du brûleur de celle du circuit d'échange et d'échappement des gaz de combustion. 9) Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les disques (7a,7b) et les anneaux (8a,8b) sont maintenus entre eux par des entretoises (6a,6b) selon des plans parallèles et régulièrement écartés les uns des autres. 10) Chaudière comportant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caratérisée en ce que le corps (1) de la chaudière est disposé verticalement, le brûleur (2) étant disposé en partie basse ou haute et l'évacuation des gaz en partie respectivement haute ou basse.