Brevet FR2687458A1 — publié le 19930820

Générateur de chaleur en particulier pour fluide caloporteur La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux générateurs de chaleur utilisant des combustibles gazeux ou liquides, et plus particulièrement à ceux faisant appel à un fluide caloporteur, tels que chaudières, préparateurs d'eau chaude sanitaire, etc. Les générateurs connus auxquels s'appliquent les perfectionnements comportent une chambre de combustion et un échangeur de chaleur superposés l'un à l'autre. Au moins un brûleur est monté dans la chambre de combustion qui présente une prise inférieure d'air ambiant et est reliée, à sa partie supérieure, à une cheminée par l'intermédiaire de conduits de fumées ménagés dans l'échangeur entre les éléments de celui-ci véhiculant le fluide caloporteur. La présente invention a pour but d'augmenter le contact entre l'excès d'air admis dans la chambre de combustion et le mélange air partiel combustible en ignition afin: - de favoriser une combustion complète, - d'éviter qu'une fraction de l'excès d'air admis vienne refroidir localement la zone d'échanges thermiques sans participation effective à la combustion. En outre, elle vise à accroître localement la vitesse de circulation des effluents gazeux produits lors de la combustion pour réduire leur temps de séjour dans la zone chaude du foyer et concomitamment à diminuer la température des parois du foyer et à augmenter la température des fumées à l'entrée de la partie utile du générateur c'est-à-dire de l'échangeur. Ces actions combinées contribuent à: - améliorer la qualité de la combustion en réduisant les imbrûlés et autres polluants dans les fumées, - augmenter l'efficacité énergétique du générateur. Pour atteindre ce but et conformément à rinvention, la paroi de la chambre de combustion est conformée en au moins une tuyère dont le convergent présente une section décroissant vers le haut et dont le col alimente les conduits de fumée de l'échangeur. Avantageusement, le col de la tuyère est prolongé par un divergent. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation et des variantes de Objet de l'invention sont représentées, à titres d'exemples non limitatifs, sur le dessin annexé. Sur ce dessin: - la figure 1 est une élévation-coupe montrant une chaudière faisant application d'une forme de réalisation des perfectionnements de l'invention, - les figures 2 à 5 sont des vues analogues à la figure 1 mais plus schématiques, illustrant des variantes. La chaudière, objet des perfectionnements, comporte une chambre de combustion 1 dans laquelle est monté un brûleur 2 à combustible gazeux ou liquide et qui présente en-dessous de celui-ci une ou plusieurs prises d'air 3. La chambre 1 est surmontée par un échangeur de chaleur 4 constitué par des éléments 5, en fonte par exemple, qui véhiculent un fluide caloporteur 6 tel que de l'eau. Entre les éléments 5 sont ménagés des conduits de fumées 7 reliant la chambre de combustion 1 à une hotte 8 de raccordement à une cheminée 9. Suivant la forme de réalisation représentée sur la figure 1, la chambre 1 est délimitée par une tuyère 10 dont le convergent 11 présente une section décroissant vers le haut. Le col 12 de la tuyère est prolongé par un divergent 13 délimitant une chambre de transfert 14 dans laquelle débouchent les conduits 7. Cette tuyère 10 permet d'atteindre le but défini dans ce qui précède, à savoir essentiellement d'augmenter le contact entre l'excès d'air admis dans la chambre 1 et le mélange air partiel-combustible en ignition, d'accroître localement la vitesse de circulation des effluents gazeux produits lors de la combustion pour réduire leur temps de séjour dans la zone chaude du foyer, de réduire la température des parois du foyer et d'augmenter la température des fumées à l'entrée de la partie utile du générateur. Alors que dans la réalisation selon la figure 1, le divergent 13 fait corps avec le convergent 11, dans la variante selon la figure 2, le divergent 13 fait corps avec l'échangeur 4 dont les éléments 5 descendent jusqu'au voisinage du col 12 en étant écartés de la paroi dudit divergent pour délimiter avec cette paroi des passages 15 alimentant les conduits 7. Suivant la variante schématisée sur la figure 3, le convergent est constitué par au moins deux déflecteurs 16 faisant saillie dans la chambre de transfert 14 dont les parois prolongent celles de la chambre de combustion 1 et sont fixées sous l'échangeur 4. Suivant la variante selon la figure 4, le convergent 11 de la tuyère 10 fait corps avec une cloison transversale 17 s'étendant sensiblement au niveau du col 12. Dans l'exemple représenté, cette cloison constitue le fond de la chambre de transfert 14, laquelle est alors interposée entre la chambre de combustion 1 et l'échangeur de chaleur 4 auxquelles elle est fixée. Dans tous ces exemples, les éléments 5 de l'échangeur 4 présentent une section annulaire de base circulaire, carrée, rectangulaire, polygonale ou autre. Ils peuvent aussi être parallèles les uns aux autres. De toute façon, la section de la tuyère 10 correspond, au raccordement de celle-ci avec l'échangeur, à l'enveloppe de ce dernier. Généralement, la tuyère 10 est unique et occupe tout l'espace disponible de la chambre de combustion 1. Elle peut aussi être annulaire avec noyau central. Bien entendu et suivant une autre variante illustrée par la figure 5, deux ou plusieurs tuyères 10.1, 10.2... peuvent être prévues. Elles sont alors séparées les unes des autres par une cloison profilée 18 ou davantage. Dans tous les cas, le ou les brûleurs 2 du ou de chaque convergent 11 sont situés à l'entrée de celui-ci. REVENDICATIONS 1.- Générateur de chaleur comportant une chambre de combustion (1) et un échangeur de chaleur (4) superposés l'un à l'autre, au moins un brûleur (2) étant monté dans la chambre de combustion qui présente une prise inférieure d'air et est reliée, à sa partie supérieure, à une cheminée (9) par l'intermédiaire de conduits de fumées (7) ménagés dans l'échangeur entre les éléments (5) de celui-ci qui véhiculent le fluide à chauffer (6), tel que de l'eau, caractérisé en ce que la paroi de la chambre de combustion (1) est conformée en au moins une tuyère (10) dont le convergent (11) présente une section décroissant vers le haut et dont le col (12) alimente les conduits de fumée (7) de l'échangeur de chaleur (4). 2.- Générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le col (12) de la ou de chaque tuyère (10) est prolongé par un divergent (13). 3.- Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le divergent (13) fait corps avec la chambre de combustion (1) et délimite une chambre de transfert (14). 4.- Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le divergent (13) fait corps avec l'échangeur de chaleur (4) dont les éléments (5) descendent jusqu'au voisinage du col (12) de la ou des tuyères (10) en étant écartés de la paroi de ce divergent pour délimiter avec celle-ci des passages de transfert (15) alimentant les conduits de fumées (7) de cet échangeur. 5.- Générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convergent (11) de la ou de chaque tuyère (10) est constitué par au moins deux déflecteurs (16) faisant saillie dans une chambre de transfert (14) alimentant les conduits de fumées (7) de l'échangeur de chaleur (4). 6.- Générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convergent (11) de la ou de chaque tuyère (10) fait corps avec une cloison transversale (17) s'étendant sensiblement au niveau du col (12) et constituant le fond d'une chambre de transfert (14) alimentant les conduits de fumées (7) de l'échangeur de chaleur (4). 7.- Générateur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tuyère (10) est annulaire. 8.- Générateur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs tuyères (10.1, 10.2...) séparées les unes des autres par au moins une cloison (18). 9.- Générateur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ou les brûleurs (2) sont disposés à l'entrée du ou des convergents (11).