Brevet FR2645630A1 — publié le 19901012

La présente invention concerne un dispositif de foyer de chaudiere. La conception des foyers actuels ne permet, ni une oxydation exothermique totaIe du combustible, ni un rendement optimum. Ces foyers sont en particulier, vulnérables aux variations de la pression atmosphérique. Le dispositif selon l'invention permet d'améliorer notablement l'oxydation du combustible, et d'accroître le rendement du foyer, quelle que soit la pression atmosphérique. Ce dispositif est en effet, selon une première caractéristique, incliné par rapport au plan horizontal, ce qui, en association avec les caractéristiques énumérées ci-après, entraîne une rotation des gaz de combustion favorable au rendement. Selon une deuxième caractéristique, le pot de combustion comporte deux sections, la température obtenue dans la partie la plus étroite étant plus élevée que dans l'autre partie. Selon une troisième caractéristique, le dispositif comprend deux chambres ( délimitées par I'extérieur du pot de combustion et l'intérieur de I'enveloppe d'échange ) de volumes différents, dans lesquelles se produisent la combustion et l'échange thermique, la rotation des gaz de combustion s'effectuant dans la chambre de plus grande section. Selon une quatrième caractéristique,. l'carrière du foyer est totalement immergé, ce qui favorise la rotation des gaz et augmente le rendement. En corollaire, la paroi arrière de la chaudière reste froide, avantage appréciable pour son installation. Selon une cinquième caractéristique, le foyer possède deux conduits de fumée verticaux à double enveloppe, tangents à l'enveloppe d'échange, qui rendent le processus de combustion insensible aux variations de la pression atmosphérique. Selon une dernière caractéristique, la superficie d'échange du dispositif de l'invention est maximale l'échange thermique s'effectue non seulement sur le pourtour, mais aussi sur le fond de l'enveloppe d'échange. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure î représente, en coupe longitudinale, le dispositif selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent, en coupe transversale, ce même dispositif. La structure et le fonctionnement de ce dispositif sont exposés ciapres, en référence à ces dessins et à la nomenclature jointe. Structure du dispositif Le dispositif de l'invention est constitué des parties suivantes - Un pot de combustion (1) épaulé, c'est à dire constitue de deux cylindres de sections différentes. - Une enveloppe d'échange (2) à simple ou double paroi (les dessins ci-joints représentent la variante à double paroi ). - Une première chambre (4), délimitée par le plus grand diamètre extérieur du pot de combustion (1) et l'intérieur de l'enveloppe d'échange (2). - Une deuxième chambre (5), délimitée par le plus petit diamètre extérieur du pot de combustion (1) et l'intérieur de l'enveloppe d'échange (2). - Un ensemble de goussets (3) maintenant le pot de combustion (1) en position concentrique par rapport à l'enveloppe d'échange (2), et divisant la première chambre (4) en parties égales. - Deux conduits de fumée (6) et (6'), verticaux, à double paroi ettangents au foyer d'échange (2). - Un espace (8) contenant un élément liquide ou fluide, délimité par l'extérieur de l'enveloppe d'échange (2), l'enveloppe extérieure (9) et les deux plaques de fermeture avant et arrière (14) et (15). - Deux piquages (12) et (13), respectivement pour le départ de l'élément contenu dans l'espace (8) vers le circuit de chauffage et son retour à la chaudière. - Deux autres piquages (10) et (11) pour l'alimentation en eau chaude sanitaire, éventuellement par l'intermédiaire d'un réservoir ou " ballon " à eau chaude. - Deux chicanes (7) et (7') pour la régulation de la puissance. Fonctionnement du dispositif Le dispositif de l'invention fonctionne de la fanon suivante Le brûleur (17) situé à l'avant du foyer amorce l'oxydation exothermique du combustible. le pot de combustion (1), porté à une température d'environ 700"C, devient incandescent en quelques secondes. De par la structure du dispositif exposée plus haut, la. production d'imbrûlés ( provenant habituellement, soit d'un mauvais dosage air/combustible, soit de la viscosité du combustible, ou encore d'un mauvais fonctionnement du brûleur ) est minimisée. Le rendement de I'oxydation exothermique est donc optimal. La chaleur ainsi dégagée dirige les gaz et particules chauds vers l'entrée du pot de combustion (1). Ceux-ci pénètrent alors dans la première chambre (4) du foyer, dans laquelle lroxydation se poursuit. La fraction constituée des imbrûlés et de la vapeur d'eau s'amenuise jusqu'à devenir non décelable. En absence de vapeur d'eau, les risques de formation d'acide sulfurique et, par conséquenty de corrosion du foyer, sont anéantis. Les gaz de combustion pénètrent ensuite dans la seconde chambre (5) du foyer et se propagent jusqu'au fond de l'enveloppe d'échange (2). La différence de température entre les gaz de combustion et le fond de l'enveloppe d'éthane immergée, l'inclinaison du foyer et l'augmentation de volume de la deuxième chambre (5) par rapport à la première (4), entraînent alors la rotation des gaz dans cette chambre (5). Les deux conduits de fumée (6) et (6') tangents au foyer d'échange (2) favorisent également ce phenomène. L'échange thermique s'effectuant à la fois sur le purtour et le fond de l'enveloppe d'échange (2) se trouve donc augmenté. Les gaz sont ensuite évacués par les conduits de fumée (6) et (G'j. Cette évacuation se produit sans difficulté, car la double paroi des conduits (6) et (6') empêche l'air ambiant de refroidir les gaz qu'ils renferment. De plus, le foyer possédant deux conduits de fumée tangents à l'enveloppe d'échange, quelle que soit la pression atmosphérique, l'évacuation des gaz s'effectue toujours, au moins, par l'un des deux conduits. Il est à noter que, selon des variantes non illustrées, et à titre d'exemples non limitatifs - L'espace (8) délimité par l'enveloppe extérieure de la chaudière (9) et l'extérieur de l'enveloppe d'échange (2) peut contenir un échangeur d'air pour la réalisation d'un modèle de chaudière à "air pulsé". - Les chaudières équipées du dispositif de l'invention peuvent fonctionner tant au fioul et au gaz, qu'à l'électricité. Dans ce dernier cas, le piquage (16) sert au positionnement d'une résistance électrique. Le dispositif selon l'invention est destiné aussi bien aux usages domestiques. qu'aux usages industriels. REVENDICATIONS 1) Dispositif de foyer de chaudière (1), (2), (3) caractérisé par son inclinaison par rapport au plan horizontal, son immersion, et ses deux conduits de fumée (6) et (6') verticaux et tangents à l'enveloppe d'échange (2) 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par son pot de combustion (1) comportant deux sections différentes. -3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par ses deux chambres de combustion, d'échange et de rotation (4) et (5). 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par a double paroi des conduits de fumée (6) et (6'). 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'immersion du foyer (1),(2),(3) sur le pourtour et sur le fond. 6) Dispositif selon les revendications 1 et 5 caractérisé par le fait que l'espace (8) peut contenir un liquide ou un fluide. 7) Dispositif selon les revendications 1, 5 et 6 caractérisé par le fait que l'échange thermique s'effectue tant sur le pourtour que sur le fond de l'enveloppe d'échange (2).