Brevet FR2617579A1 — publié le 19890106

Chaudière de chasffabe central pour brûleur a air sou''le. comprenant un foyer sec et une resistance cnauftar,te La presente invention concerne une chaudière de chauffage central pour bruleur a air soufflé, du type comprenant un corps de chauffe conformé pour contenir une masse d'eau autour d'une cavité dont l'extrémité antérieure est adjacente au brûleur et dont l'extrémité postérieure est reliée å un conduit d'évacuation des gaz de combustion, un foyer sec disposé dans la cavité du corps de chauffe de telle sorte que son entrée soit tournée vers le brûleur et que son fond soit adjacent au conduit d'évacuation, le foyer sec ménageant un espace annulaire avec le corps de chauffe, et des protubérances réparties dans l'espace annulaire pour supporter le foyer sec et faciliter un transfert de chaleur entre les gaz de combustion circulant dans la cavité du corps de chauffe et la masse d'eau contenue dans ce dernier. Dans les chaudières de ce type, la température de l'eau est nettement plus élevée å la partie supérieure du corps de chauffe qu'a la partie inférieure de ce dernier. De ce fait, la partie inférieure dispose d'une capaclte d'échange thermique plus grande qui n'est pas exploitée. Il est å cet égard souhaitable d'hozogenèser le plus possible la temperature de l'eau. La pressente ir.ve..tion se propose precisément d'atteindre ce but et, pour ce faire, eile a pour objet une chaudière du type précité qui se caracterise en ce que les protubérances sont réparties de manière a contraindre les gaz de combustior. a circuler dans. l'espace annulaire suivant une trajectoire descendante. an obligeant les gaz de combustion å se diriger vers la partie la plus froide du corps de chauffe, ces protubérances permettent une meilleure homogénéité de la température de l'eau contenue dans la chaudière et contribuent ainsi à augmenter l'efficacité des transferts thermiques. De préférence, les protubérances sont constituées par des ailettes inclinées vers le bas en direction de l'extrémité postérieure de la cavite du corps de chauffe, ces ailettes pouvant être réparties en rangées parallèles à l'axe longitudinal de ladite cavité. Grace å la repartition particulière des ailettes, les gaz de combustion circulent dans l'espace annulaire en se divisant plusieurs fois en de nombreux courants adjacents, ce qui favorise les mouvements de turbulence et augmente le coefficient d'échange par convection. Avantageusement, le fond ou foyer sec menage avec l'extrémité posterieure de la cavité du corpr de chauffe un espace cylindrIque da,.s leque de, protuberances supplemençaires sont reparties de manière b diriger les gaz de combustion vers la partie dudit espace cylindrique qui est située au-dessous du conduit d'évacuation. Le guidage des gaz de combustion vers la partie la plus froide du corps de chauffe peut ainsi etre poursuivi en arrière du foyer sec. Les protubérances supplémentaires permettent donc de parfaire l'homogénéisation de la température de l'eau se trouvant à l'intérieur du corps de chauffe et d'augmenter encore l;efficacite du transfert thermique. Selcn un mode de realisat,on particulier de l'invention, le corps de chauffe rer.ferme au moIns une resistance chauffante s'etendant parallelement a l'axe longitudinal d sa cavite. La chaudière selon ce mode de réalisation étant conçue pour fonftlonner non seulement avec un combustible liquide ou gazeux, mais également a l'électricité, son utilisateur pourra donc choisir le mode de fonctionnement le plus eoonomque. Lorsque le corps de chauffe est constitue d'elements contigus raccordes dans peurs parties haute et basic par deux seriez de bicones coaxiau:: conformes pour permettre å l'eau de circuler de i'un à l'autre, il est souhaitable que la resistance chauffante traverse l'une des series de bîcones. Dans ce cas, e'ie peut et effe -s'etendre -de l'extrémite anterleure a l'extrémité posterieure du corps de chauffe en position horizontale. Il semble préférable que la resistance chauffante traverse les bicones situes a la partie haute du corps de chauffe. En effet, lors du fonctionnement en chauffage électrique, la source de chaleur étant située dans la masse d'eau, l'objectif est maintenant de reduire l'échange à travers la paroi interne du corps de chauffe. Rien ne s'oppose cependant à ce que la résistance chauffante traverse l'autre série de bicones, ou qu'il y en ait une dans chaque série.. Par ailleurs, comme en fonctionnement combustible, la partie supérieure de l'extrémité antérieure du corps de chauffe est la plus chaude, il convient, pour des questions de sécurité, que la chaudière soit pourvue d'un élément de contrôle de temperature couplé thermiquement avec l'eau remplissant cette partie. Un mode d'e-:écutlon de la présente invention sera decrit ci-après a titre d'exemple nullement limitatif en reference au dessins annexes dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une chaudière conforme a l'invention la figure 2 est une vue en coupe schématique selon la ligne Il-Il de la figure 1 et la figure 3 est une vue partielle et å échelle agrandie de la face intérieure de la cavité du corps de chauffe de la chaudière visible sur la figure 1. La chaudière faisant l'objet de la présente invention a éte conçue pour fonctionner avec un brûleur a air souffle 1 capable d'assurer la combustion d'un combustIble liquide ou gazeux, ce brûleur étant représente schématiquement en traits mixte sur la figure 1.Elle comprend un corps de chauffe 2 comportant une chambre 3 entourant une cavité 4 dont l'extrémité antérieure est adjacente au brûleur 1 et dont l'extrémité postérieuré est reliée à un conduit 5 prevu pour l'évacuation des gaz de combu--tlon formés pendant le fonctionnement du brûleur, un foyer sec cylindrique 6 ferme à une extrémité disposé dans la cavité 4 de telle sorte que son entree 7 Oit tournée vers le brûleur et que son fond e soit adjacent au conduit d'evacuatlon 5, un espace annulaire 9 ménagé entre le corps de cnauffe 2 et le foyer sec 6, un espace cylindrique 10 ménage entre le fond 8 du foyer sec et l'extremite postérieure de la cavite 4, et des protubérances il reparties dans l'espace annulaire 9, ces protuberances étant prevues pour supporter le foyer sec-et faciliter un transfert de chaleur entre la cavité 4 et la chambre 3. La chambre 3 est destinée à etre reliée au circuit d'eau (non représenté) d'une installation de chauffage central par l'intermédiaire d'une conduite d'entrée 12 située à la partie inférieure de l'extrémité postérieure du corps de chauffe 2 et d'une conduite de sortie 13 située quant å elle à la partie supérieure de l'extrémité postérieure dudit corps de chauffe. La cavité 4 et le foyer sec 6 sont coaxiaux avec le brûleur 1 et le conduit d'évacuation 5 et s'étendent horizontalement. Ils ont en outre une section cylindrique, mais ils pourraient bien entendu avoir une toute autre section. Lorsque le brûleur i fonctionne, les gaz de combustion sortent du foyer sec au niveau de l'entrée 7 de celui-ci et empruntent l'espace annulaire 9 pour se diriger vers ie conduit d'évacuation 5. Or, dans la partie inferieureg les gaz étant en regard d'eau -plu- froide, vont se refroidir plus vite. De plus, si une heterogeneite de temperature des gaz existe a l'entrée 7 du foyer sec, les gaz froids auront tendance à se diriger vers le bas. Ramenés vers le conduit 5, les gaz venant de la partie supérieure de l'espace annulaire 9 n'auront donc pas cede toute la chaleur possible. C'est precisément pour remédier à cet inconvénient que les protubérances 11 sont constituées par des ailettes inclinées vers le bas en direction de l'extrémité postérieure de la cavité 4. Grace a ces ailettes, qui sont réparties en rangées paralleles a l'axe longitudinal de celle-ci, les gaz de combustion circulant dans l'espace annulaire 9 sont dirigés vers la région la plus froide de la chaudière et permettent une meilleure homogénéité de la température de l'eau contenue dans la chambre 3 et par conséquent un meilleur rendement. Af.r, de parfaire l'action des protubérances 11, le corps de chauffe 2 porte sur sa paroi formant l'extrémite postérieure de la cavité 4 des protuberances su?plerer.taire 14 réparties de manier à diriger les gaz de combustion vers la partie de l'espace cylindrique 10 qui est située au-dessous du conduit d'evacuatlon 5. En se reférant plus particulièrement à la figure 2, on remarquera que ces protuberances. qui sont réparties symétriquement par rapport au plan vertical median du corps de chauffe, sont constituees par des a'lettes sauf dans la zone située au-dessous de conduit d'évacuation 5 dans laquelle elles sont constituées par des picots. Dans l'exemple represente, les protuberances 11 sont solidaires de la surface interne de la cavite 4 mais il va de soi qu'elles pourraient l'être de la surface externe du foyer sec 6. D'autre part, le corps de chauffe 2 est constitué d'un élément antérieur 2a, de trois éléments intermédiaires 2b et d'un élément postérieur 2c raccordés dans leur partie haute par une première série de bicones 15 et dans leur partie basse par une seconde série de bicones 16.Ces éléments ont été réalisés en fonte dans un moule en deux parties et portent au niveau du plan de joint de ces deux parties une marque 17 perpendiculaire à l'axe longitudinal du corps de chauffe Cette marque, qui est visible sur la figure 3, forme avec les faces supérieure et inférieure des ailettes 11, un angle supérieur à 90 , ce qui est imposé en fonderie pour permettre les operations de démoulage. Bien entendu, le corps de chauffe pourrait être réalise autrement que par moulage, par exemple par soudage a'élemer.ts en acier. Dans ce cas, les ailettes li pourraient alors être fixees sur la face interne de la cavité 4 par soudage ou tout autre moyen equlvalent. La chaudière conformé a l'invention comporte égaiement une résistance chauffante blindé 18 traversant les bicones 15. Cette résistance, qui est portee par une bride 19 fixee sur la face antérieure du corps de chauffe 2, s'étend horizontalement- jusqu'au voisinage de l'extr.émité postérieure de celui-ci et peut ainsi assurer une bonne homogénéité de la température de l'eau sur la longueur de la génératrice supérieure, lorsqu'elle est alimentée.. On notera ici que l'installation de la résistance 18 nécessite des bicones 15 dont la section est supérieure à celles des bicones 16. Pour être complet, on précisera que la chaudière comporte un thermostat dont l'élément sensible est situe å l'intérieur d'un doigt de gant 20 porte par la bride 19, ce doigt de gant étant immergé dans l'eau se trouvant à la partie supérIeure de l'extrémIté antérieure du corps de chauffe. Comme cette partie est toujours la plus chaude, que la chaudière fonctionne a l'electricite ou avec le brûleur, ie thermostat peut ainsi détecter une éventuelle surchauffe pouvant mettre l'installation de chauffage central en danger. REVENDICATIONS 1. C;audwere de chauffage central pour brûleur d air soufflez du type comprenant un corps de chauffe (2) conformé pour contenir une masse d'eau autour d'une cavite (4 > dont l'extrémité antérieure est adjacente au brûleur (1) et dont l'extrémité postérieure est reliée à un conduit (5) d'évacuation des gaz de combustion, un foyer sec (6) disposé dans la cavité du corps de chauffe de telle sorte que son entrée (7 > soit tournée vers le brûleur et que son fond (8) soit adjacent au conduit d'évacuation, le foyer sec ménageant un espace annulaire (9) avec le corps de chauffe, et des protubérances (11) réparties dans l'espace annulaire pour supporter le foyer sec et faciliter un transfert de chaleur entre les gaz de combustion circulant dans la cavité du corps de chauffe et la masse d'eau contenue dans ce dernier, caractérisee en ce que les protubérances (11) sont repartie de manière à contraindre les gaz de combustion å circuler dan l'espace annulaire (9 > suivant une trajectoire descendante. 2. Chaudiere selon la revendication 1, caractêrisee en ce que les protuberance (11) sort constituées par des ailettes inclinées vers le bas en direction. de l'extrémite posterîeure de la cavité (4) du corps de chaufte (2). 3. Chaudière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en que- le fond (8: du foyer sec menage avec l'extrémité postérieure de la cavite (4) du corps de chauffe (2) un espace cylindrique (10) dans lequel des protubérances supplementaires (i4 sont réparties de manière à diriger les gaz de combustion vers la partie dudit espace cylindrique qui est situee au-dessous du conduit d'evacuation (5. 4. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisee en ce que le corps de chauffe (2) renferme au moins une resistance chauffante (18) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de sa cavité (4). 5. Chaudière selon la revendication 4 dont le corps de chauffe (2) est constitué d'éléments contigus (2a, 2h, 2c) raccordés dans leurs parties haute et basse par deux séries de bicones coaxiaux (15, 16) permettant à I'eau de circuler de l'un à l'autre, caractérisée en ce que la résistance chauffante (18) traverse l'une des séries de bicones. 6. Chaudière selon la revendication 5, caractérisée en ce que la resistance chauffante (18 > traverse les bicones (15) situés à la partie haute du corps de chauffe (2). 7. Chaudiere selon l'une quelconque des revendication, précédentes, caracterlsée en ce qu'elle comprend un élément de contrôle de temperature couple thermiquement avec l'eau situee a la partie superieure de l'extremite antérieure du corps de chauffe (2).