Brevet FR2646893A1 — publié le 19901116

La présente invention porte sur une chaudière en fonte en particulier sur le corps de chauffe pour chaudière à basse température. Les chaudières actuelles présentent un certain nombre d'inconvénients - elles sont souvent difficiles à nettoyer, - la production d'oxydes d'azote n'est pas négligeable, - elles sont bruyantes dans certains cas, On connait déjà des chaudières monobloc de faible puissance dont la fabrication nécessite des noyaux complexes et en cas de défaut tout l'ensemble est à changer. Le corps de chauffe conforme à l'invention a pour but d'améliorer tous les inconvénients ci-dessus tout en maintenant le prix de revient. Le mode de réalisation préféré de l'invention qui sera décrit ci-après est non limitatif, il s'agit d'un corps de chauffe en fonte qui comporte une façade avant, une façade arrière, éventuellement un ou deux éléments intermédiaires, une pluralité de carneaux pour la circulation des fumées, une pluralité de canaux de circulation d'eau, une porte s'appliquant sur un plan de façade, ledit corps de chauffe se caractérise en ce que la façade avant participe à l'échange de calories entre les fumées et l'eau.Pour ce faire on prévoit sur la façade avant un ensemble de plateaux, ou au moins un, en retrait d'une distance appropriée par rapport au plan de façade, lesdits plateaux étant équipés de picots dirigés vers le plan de façade ; on prévoit également au moins un canal de circulation d'eau, appliqué contre lesdits plateaux d'une part, et en contact avec le foyer d'autre part ; on prévoit encore une cavité formant partie avant du foyer et une pluralité de carneaux de fumées, cavité et carneaux de fumées débouchant d'une part sur le plan de façade pour faciliter le nettoyage, et d'autre part sur le plan d'assemblage. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées. La figure 1 est une vue de la façade arrière du corps de chauffe, objet de la description ci-après. La figure 2 est une vue de la façade avant du même corps de chauffe. La figure 3 est une coupe selon AÂ de la figure 2. La figure 4 est une coupe selon BB de la figure 2. La figure 5 est un croquis montrant le parcours des fumées dans le corps de chauffe. Le corps de chauffe en fonte représenté sur les figures est composé uniquement de deux éléments, une façade avant (1) et une façade arrière (2), assemblés selon un plan d'assemblage (P) vertical, par des tirants non représentés placés dans des logements appropriés (9) et des niples qui viennent se loger dans les connexions. La façade avant comporte une cavité centrale (3) formant la partie avant du foyer où se développera la flamme. Cette cavité (3) débouche sur le plan de façade avant (17) suivant sensiblement une forme de losange (31) à angles arrondis. Cette cavité s'épanouit et débouche sur le plan (P) selon une forme complexe (32) représentée en figure 2, dont la partie inférieure est sensiblement de même forme et même dimension que la partie inférieure de la forme (31), et dont la partie supérieure rappelle la forme d'un rectangle à angles arrondis occupant pratiquement la largeur de la chaudière. Des carneaux échangeurs sont prévus en parties basse et haute de la façade avant, et sont équipés d'ailettes d'échange (16) de façon connue en soi. Deux carneaux inférieurs horizontaux (14a, 14b), selon une direction perpendiculaire au plan (P) ou au plan de façade (17) présentent une section sensiblement triangulaire arrondie dont le côté rappelant une hypoténuse est dirigé vers le foyer et la partie angulaire vers l'extérieur du corps de la chaudière. Trois carneaux supérieurs horizontaux (15a, 15b, 15'), selon une direction perpendiculaire au plan (P), présentent une section sensiblement rectangulaire arrondie, le carneau central (15') présentant un côté étroit vers le foyer (3) et, les carneaux latéraux (15a) (15b) lui présentant un grand côté. La façade avant présente également deux grands plateaux échangeurs (11) (12) parallèles au plan de façade avant (17) et en retrait par rapport au plan (17) d'une distance (d). Les plateaux échangeurs (11, 12) sont équipés sur la totalité de leur surface de picots ou ailettes (13) augmentant de façon connue la surface d'échange et ils s'étendent sur toute la zone disponible entre les carneaus inférieurs (14a1 14b) et supérieurs (15a, 15b), et l'avant (31) du foyer. La façade arrière (2) comporte une cavité centrale (33) formant partie arrière du foyer, cette cavité ne débouche pas sur l'arrière de la chaudière mais elle débouche sur le plan (P) selon une forme (34) sensiblement regtangulaire, dont la partie haute a sensiblement les formes et dimensions de la partie haute de la forme (32) de la façade avant, et dont la partie basse s'étend jusqu'en bas du corps de chauffe, comme cela est visible sur la figure 1. La façade arrière (2) comporte trois carneaux (25a, 25b, 25') en partie haute qui sont les prolongements des carneaux (15a, 15b, 15') de la façade avant. Un ensemble de canaux (4) de circulation d'eau est prévu tout autour du foyer et des carneaux. En particulier deux canaux (42) verticaux de section en L (voir figure 4), longent les plateaux échangeurs (11, 12) et captent les calories recueillies par lesdits plateaux (11, 12). La paroi interne et concave (43) de chaque canal (42), s'applique en totalité sur la partie avant (3) du foyer et une partie au moins de la paroi externe (44) s'applique sur un plateau échangeur. La façade avant est fermée par une porte (5) couvrant la majeure partie du plan de la façade (17) et fermant à la fois l'ouverture centrale (31) et les cinq carneaux avant (14a, 14b, 15b, 15', 15a), par exemple la porte support de brûleur (décrite dans le brevet FR 85 16 811) avec charnières spéciales pour ouverture à droite ou à gauche (brevet FR 88 09 902). La façade arrière est fermée par le collecteur (7) à buse centrale (71) prévu pour collecter les fumées des carneaux (25a, 25b, 25'). On se reportera maintenant à la figure 5 qui montre le trajet des fumées, il s'agit d'un trajet à quatre parcours - parcours (I) horizontal vers fond du foyer, - puis séparation des fumées selon deux parcours (IIa, IIb) horizontaux, d'arrière en avant, dans les carneaux inférieurs (14a, 14b), - puis ascension des fumées selon les parcours (IIIa et IIIb) se divisant respectivement au-dessus de la cavité (31) en (IVa, III'a) et en (IVb, III'b), - puis aspiration d'avant en arrière par la cheminée selon des parcours (IVa, IVb, IV') dans les carneaux (15a, 25a), (15b, 25b), (15', 25'), ce dernier carneau collectant les fumées des parcours (III'a, III'b). Le corps de chauffe qui vient d'être décrit a été conçu pour que les parcours verticaux dans la façade avant soient ascendants, cette disposition a pour fonction de créer un tirage thermique naturel et de diminuer la perte de charge globale de la chaudière. Une autre particularité de la façade avant est la présence des deux plateaux (11) (12) équipés de picots ou d'ailettes d'échange thermique dirigés vers le plan de façade (17), et la présence de canaux (au moins un) de circulation (42) d'eau appliqués d'une part contre lesdits plateaux (11) (12) et en contact d'autre part avec le foyer. Lesdits canaux (42) sont donc doublement chauffés par le foyer et par les plateaux (11, 12) de la façade avant (1). La distance (d) entre les plateaux et le plan de façade (17) est calculée en fonction du débit des fumées et des pertes de charge admissibles. On remarquera également que la totalité des carneaux débouche sur le plan de façade (17), de même que le foyer. Cette conception a pour fonction de faciliter le nettoyage : ainsi, à l'ouverture de la porte, toutes les surfaces léchées par les fumées, carneaux, plateaux1 foyer sont directement accessibles en totalité. De plus les ailettes (16) des carneaux sont alignées et disposées de façon à faciliter également le nettoyage. D'autre part la forme du foyer lui donne une surface importante par rapport à son volume, cette conception a pour fonction de diminuer la température de la flamme et donc la production d'oxydes d'azote. En option on peut prévoir un ou des moyens de communication entre le foyer et le parcours des fumées (IIa, IIb) au voisinage de la sortie des carneaux inférieurs (14a, 14b), soit dans les carneaux eux-mêmes, soit dans les plateaux (11, 12). Ces moyens de communication, par exemple de simples trous (18), ont pour fonction de recycler une partie des gaz de combustion, de diminuer le taux des imbrûlés et d'améliorer le rendement global. Selon une autre option, on peut intégrer un piège à sons dans la porte (5) (brevet FR 85 16 811). En option également, on a la possibilité d'augmenter la température de sortie des fumées, par exemple en prévoyant un by-pass (19) sur la façade avant pour envoyer des gaz chauds du foyer directement dans les parcours III ou IV, et/ou en prévoyant des trous (26) sur la façade arrière entre le foyer et le collecteur (7). La présente chaudière peut encore bénéficier des perfectionnements décrits dans le brevet FR 83 09 217 pour l'élimination des condensats dans le plan de joint (P) en vue d'un fonctionnement à basse température, et dans les brevets FR 87 07 182 et FR 88 06 618 pour les pieds réglables. De plus, par construction, on prévoit des connexions (8) de grand diamètre pour la mise en place de résistances électriques, et pour permettre une utilisation bi-énergie de la chaudière. En variante, on pourrait bien entendu réaliser une chaudière à quatre parcours comme celle qui vient d'être décrite, dont le sens de circulation est inversé, c'est-àdire avec sortie des fumées du foyer en partie haute, descente des fumées le long des plateaux de la façade avant et extraction en partie basse à l'arrière, mais dans ce cas on perdrait l'avantage du tirage ascendant naturel décrit précédemment. Une autre variante consisterait à équiper la façade arrière de plateaux semblables aux plateaux (11, 12) et fonctionnellement équivalents, cela augmenterait la surface d'échange mais augmenterait les dimensions de la chaudière. Selon une troisième variante, on peut prévoir un ou deux éléments en fonte intermédiaires, entre les deux éléments de façade (1) (2) dans le but d'augmenter le volume du foyer et la puissance de la chaudière. Sans sortir du principe de l'invention, on peut également - décaler latéralement le foyer, dans ce cas la chaudière comporte un plateau unique en façade avant - modifier la forme du foyer - modifier le nombre et la forme des carneaux - modifier le nombre et la forme des canaux (42) prévus entre le foyer et le ou les plateaux (11, 12). La conception de chaudière qui vient d'être décrite est particulierement adaptée pour les petites chaudières de 15 à 40 KW environ, et jusqu'à une centaine de KW suivant les variantes. Cette conception peut être appliquée à des chaudières acier. Les avantages de cette chaudière sont un bon rapport volume-utile/puissance, amélioration de la fabrication et du prix de revient, facilité d'entretien, faible nuisance (bruit, oxyde d'azote). REVENDICATIONS 1. Corps de chauffe pour chaudière en fonte comportant une façade avant et une façade arrière, une pluralité de carneaux pour la circulation des fumées, une porte s'appliquant sur un plan de façade (17) caractérisé en ce que la façade avant comporte d'une part au moins un plateau échangeur en retrait d'une distance (d) par rapport au plan de façade (17), lesdits plateaux étant équipés de picots (13) dirigés vers le plan de façade (17), r et d'autre part au moins un canal de circulation d'eau (42) appliqué contre lesdits plateaux d'une part et en contact avec le foyer d'autre part, 2. Corps de chauffe selon la revendication précédente caractérisé en ce que les fumées circulent de bas en haut dans le volume compris entre les plateaux (11, 12) et le plan de façade (17) fermé par la porte. 3. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la façade avant est équipé de - deux plateaux échangeurs (11, 12), - deux carneaux inférieurs horizontaux (14a, 14b) selon une direction perpendiculaire au plan de façade (17), - trois carneaux supérieurs horizontaux (15a, 15b, 15'), - une cavité centrale (3), carneaux et cavité débouchant d'une part sur le plan de façade (17) et d'autre part sur le plan d'assemblage (P). 4. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la cavité (3) débouche sur le plan de façade (17) suivant sensiblement une forme de losange (31) à angles arrondis, s'épanouit, et débouche sur le plan (P) selon une forme complexe (32) dont la partie inférieure a sensiblement les formes et dimensions de la partie inférieure de la forme (31), et dont la partie haute a sensiblement les formes et dimensions de la partie haute de la forme (34) de la partie arrière (33) du foyer. 5. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la façade avant (1) est équipée au moins d'un moyen de communication (18) entre le foyer et la sortie des carneaux inférieurs (14a, 14b). 6. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps de chauffe est équipé d'au moins un moyen d'augmenter la température des fumées (19, 26), reliant le foyer et les parcours de fumées. 7. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque canal de circulation d'eau (42) est vertical et présente une section en L dont la paroi interne et concave (43) s'applique en totalité sur la partie avant (3) du foyer et dont une partie au moins de la paroi externe (44) s'applique sur un plateau échangeur.