Brevet FR2689218A3 — publié le 19931001

FR 2689218 A3 19931001 FR 9303504 A 19930326 Chaudière de chauffage pour brûler des ccanbustibles liquides ou gazeux L'invention concerne une chaudière de chauffage pour bruler des combustibles liquides ou gazeux, constituée par un bâti conducteur d'eau qui est traversé par un carneau de gaz de chauffage qui conduit les gaz de chauffage à l'évacuation du gaz de fumée et qui contient le foyer, qui est fermée côté brûleur par un élément de fermeture qui porte la fermeture de la chaudière et côté évacuation par un élément de fermeture qui contient l'évacuation du gaz de fumée, les éléments de fermeture étant configurés en forme de coquilles coulées. De telles chaudières de chauffage sont, par exemple, connues par le document GB 2 178 145. D'autres constructions de chaudières de ce type sont constituées soit uniquement en tôle d'acier, en combinaisons de tôle d'acier et de fonte, soit en fonte en sections. Toutes ces constructions nécessitent des investissements et des complications de fabrication considérables. Ce faisant, les combinaison de fonte et de tôle d'acier ont l'avantage d'être peu sensibles à la production de produit de condensation et, dans la mesure où il s'agit de chaudières en fonte, de ne pas nécessiter de travail de soudure. Dans la mesure où les chaudières en fonte sont assemblées à partir de sections creuses devant être raccordées par raccords filetés, elles ne peuvent pas être démoulées sans noyau.On connaît certes également des chaudières sectionnées dont les sections sont démoulées sans noyau mais à part le fait que l'on obtient alors un nombre correspondant de surfaces d'étanchéité entre les sections, chaque section en soi est différemment sollicitée par la température vu que chaque section forme aussi bien une partie de la paroi du foyer qu'une partie de la paroi extérieure de l'intérieur du bâti conducteur d'eau, ce qui a pour conséquence qu'il faut prendre des mesures spéciales pour chaque section pour pouvoir absorber les différentes dilatations thermiques. Pour les combinaisons de tôle d'acier et de fonte sus-mentionnées, il est également nécessaire de faire de grands investissements pour une fabrication rationnelle vu qu'il faut aussi bien souder que couler. En ce qui concerne la chaudière de chauffage selon le document GB 2 178 145, ses parois cylindriques sont extrudées et nécessitent des pièces ajoutées spéciales en anneau pour pouvoir relier les éléments de fermeture, en forme de disque, qui doivent être rainurés, de manière solide aux deux parois cylindriques. Partant du principe de construction mentionné en introduction, I'invention a pour but de créer une chaudière de chauffage pour laquelle il ne faut qu'un minimum de travail de soudure, en dépit de la combinaison de tôle d'acier et de fonte, pour laquelle on n'a qu'un minimum d'endroits d'étanchéité et pour laquelle les pièces en fonte qui font partie du bâti doivent pouvoir être démoulées de manière simple. Ce but est atteint selon l'invention par une chaudière de chauffage du type cité en introduction par le fait que les deux éléments de fermeture sont configurés chacune avec un collet annulaire intérieur et un collet annulaire extérieur, collets annulaires entre lesquels il est placé, en étant étanche, une première enveloppe de tôle d'acier qui délimite l'intérieur conducteur d'eau vers l'extérieur et une seconde enveloppe de tôle d'acier, concentrique à la première, qui délimite l'intérieur conducteur d'eau contre l'espace qui conduit les gaz de chauffage, les deux éléments de fermeture étant serrés par des boulons d'ancrage contre les extrémités des deux enveloppes de tôle d'acier et que des prolongements orientés radialement vers l'extérieur sont placés sur les collets annulaires extérieurs des deux éléments de fermeture et que des tiges, qui forment des boulons d'ancrage, sont placées entre ceux-ci en étant réparties à la périphérie et que, de plus, la première enveloppe de tôle d'acier est pourvue, à ses extrémités, de coudures radiales qui sont serrées contre les surfaces d'appui radiales des collets annulaires extérieurs, tandis que la seconde enveloppe de tôle d'acier est positionnée avec ses extrémités, en étant translatable par dilatation thermique, sur des surfaces d'appui axiales des collets annulaires intérieurs. Pour cette configuration de type nouveau, le travail de soudure nécessaire se limite uniquement à la pose de cordons de soudure longitudinaux pour les deux enveloppes de tôle d'acier. Ceci étant, il n'y a des endroits d'étanchéité qu'uniquement aux deux extrémités des enveloppes de tôle d'acier entre celles-ci et les éléments de fermeture en fonte en forme de coquille qui peuvent être coulés de manière simple sans noyau. Etant donné que l'intérieur conducteur de gaz est formé par la seconde enveloppe de tôle d'acier qui s'étend d'élément de fermeture à élément de fermeture, il est également simple de concevoir de pouvoir perfectionner cette enveloppe de manière simple pour qu'elle résiste au produit de condensation, comme il va être expliqué plus loin. Etant donné que les éléments de fermeture en forme de coquille sont formés en fonte et sans que le moule en forme de coquille se complique de façon considérable, les éléments de raccord pour la porte de fermeture de la chaudière sont moulés, côté brûleur, sur ces éléments de fermeture et la tubulure de raccord d'évacuation du gaz de fumée et les raccords aller et retour sont moulés, côté évacuation, sur ces éléments de fermeture ; de plus, pour éviter des endroits d'étanchéité supplémentaires pour les boulons d'ancrage nécessaires, des prolongements qui sont orientés radialement vers l'extérieur sont placés de manière avantageuse sur les collets annulaires extérieurs et des boulons d'ancrage sont placés entre ces prolongements en étant répartis à la périphérie. En considérant des impacts de chaleur différents des deux enveloppes de tôle d'acier qui doivent être pris en compte, la première enveloppe de tôle d'acier est pourvue, à ses extrémités, de coudures radiales qui sont serrées contre les surfaces d'appui radiales des collets annulaires extérieurs des éléments de fermeture et la seconde enveloppe de tôle d'acier est positionnée avec ses extrémités en étant translatable par dilatation thermique sur des surfaces d'appui axiales des collets annulaires intérieurs des éléments de fermeture, des joints annulaires étant insérés dans des rainures annulaires correspondantes des surfaces d'appui.L'assemblage de l'ensemble de la chaudière est également facilité, d'une part, par les surfaces d'appui intérieures des éléments de fermeture qui s'étendent dans le sens axial et, d'autre part, par les surfaces d'appui extérieures qui s'étendent dans le sens radial, vu que les éléments de fermeture ne peuvent tout d'abord être posés que sur les extrémités de la seconde enveloppe intérieure de tôle d'acier en la guidant et que ce n'est qu'ensuite que la première enveloppe extérieure de tôle d'acier doit être mise en correspondance de position exacte par rapport aux surfaces d'appui qui s'étendent dans le sens radial. A part cela, il est créé, par la configuration de type nouveau, une chaudière de chauffage qui présente, côte gaz, les avantages d'une pure chaudière en fonte mais qui a des pièces en fonte très facile à démouler. Ceci étant, l'utilisation de tôle d'acier se limite à la configuration des deux enveloppes de tôle d'acier qui sont faciles à fabriquer sur lesquelles il suffit simplement de fixer un cordon de soudure longitudinal qui est facile à poser pour fermer les découpes correspondantes de tôle, c'est-à-dire qu'il ne faut pas réaliser de jonction soudée du tout pour l'assemblage de toute la chaudière.Un calcul comparatif des coûts a montré que la fabrication du type nouveau de chaudière de chauffage est liée à des coûts plus faibles que la fabrication d'une construction soudée comparable en pure tôle d'acier et également que la fabrication d'une construction correspondante modulaire en fonte pure avec une forme de réalisation selon le document EP 0 414 925. L'ensemble de la chaudière de chauffage est donc essentiellement constitué uniquement de quatre composants séparés qui peuvent être facilement préfabriqués, à savoir des deux enveloppes de tôle d'acier et des deux éléments de fermeture qui, comme il s'agit d'une simple coulée en coquille, peuvent être conçus avec des épaisseurs de paroi suffisamment épaisses pour être sûr d'éviter des retassures des deux côtés. En raison de la. configuration simple des différents composants et de la simplicité de son montage, une telle chaudière de chauffage convient particulièrement à une fabrication dans des pays ou des ateliers qui ne disposent pas d'installations de fabrication sophistiquées et qui n'ont que peu de personnel qualifié formé. En fait, une telle chaudière peut être fabriquée par une fonderie installée simplement à laquelle il ne faut livrer que les deux enveloppes de tôle d'acier. La chaudière de chauffage conforme à l'invention est expliquée ci-dessous à l'aide de la représentation sur des dessins d'un exemple de réalisation. La figure 1 représente une coupe longitudinale à travers la chaudière de chauffage. La figure 2 représente une coupe partielle agrandie de la chaudière de chauffage côté brûleur. La figure 3 représente une coupe partielle agrandie de la chaudière de chauffage côté évacuation. La figure 4 montre une vue de la chaudière de chauffage dans le sens de la flèche A selon la figure 1. La figure 5 montre une vue de la chaudière de chauffage dans le sens de la flèche B selon la figure 1. La chaudière de chauffage est constituée, de manière connue, d'un bâti conducteur d'eau 25 qui est traversé par un carneau de gaz de chauffage 28, qui conduit les gaz de chauffage vers l'évacuation du gaz de fumée 26 et qui contient le foyer 27, qui est fermé, côté brûleur, par un élément de fermeture 1, 2 qui porte la fermeture de la chaudière 19 et qui contient, côté évacuation, l'évacuation du gaz de fumée 26. Pour une telle chaudière de chauffage, il est maintenant essentiel que les deux éléments de fermeture 1, 2 sont configurés en forme de coquilles coulées 3, 3' avec un collet annulaire intérieur et un collet annulaire extérieur 4, 5 chacune, collets annulaires 4, 5 entre lesquels une premiere enveloppe de tôle d'acier 7, qui délimite l'intérieur conducteur d'eau 6 vers I'extérieur, est placée en étant étanchée et entre lesquels une seconde enveloppe de tôle d'acier 9 est placée, concentrique par rapport à la première, et qui délimite l'intérieur conducteur d'eau 6 contre l'espace 8 qui conduit les gaz de chauffage, les deux éléments de fermeture 1, 2 étant serres l'un avec l'autre avec des boulons d'ancrage 10 contre les extrémités des deux enveloppes de tôle d'acier 7, 9.Dans l'enveloppe de tôle d'acier 9, qui est positionnée en étant flottante entre les éléments de fermeture 1, 2, il est placé une coquille 24, en matière résistante à la corrosion (fonte grise), qui recouvre la face intérieure 9' de l'enveloppe et qui est composée de plusieurs anneaux 23. Ces anneaux 23 sont pourvus de nervures longitudinales 23' qui sont orientées radialement vers l'intérieur et forment ensemble avec la chambre de combustion 29 qui peut être introduite par glissement les carneaux de gaz de chauffage qui mènent à l'évacuation du gaz de fumée. Des prolongements Il qui sont orientés radialement vers l'extérieur sont placés sur les collets annulaires extérieurs 5 des deux éléments de fermeture i, 2 et les tiges 12, qui forment les boulons d'ancrage í0, sont placées entre ceux-ci en étant répartis à la périphérie (cf. fig. 4, 5). Ces tiges 12 s'étendent donc, dans l'exemple de réalisation, à l'extérieur de l'intérieur conducteur d'eau 6 si bien qu'il n'est pas necessaire d'étanchéiser. Ces boulons d'ancrage ne doivent, du reste, pas être configurés comme des tiges continues 12, comme représenté, mais il peut également s'agir, ce qui n'est pas représente de manière particulière, de morceaux de boulons d'ancrage relativement courts, un peu coudés, qui peuvent être directement soudés à l'enveloppe de tôle d'acier 7 avec leur extrémité coudée. En ce qui concerne maintenant l'intégration des deux enveloppes de tôle d'acier 7, 9 et en particulier l'intégration "flottante" de la seconde enveloppe de tôle d'acier intérieure 9 en particulier, il est pour cela renvoyé aux représentations agrandies des figures 2, 3. D'après celles-ci, la première enveloppe de tôle d'acier 7 est pourvue, à ses extrémités, de coudures radiales 13 qui sont serrées contre les surfaces d'appui radiales 14 des collets annulaires extérieurs 5 des éléments de fermeture 1, 2. La seconde enveloppe de tôle d'acier 9 est positionnée, par rapport à la première, en étant translatable par dilatation thermique avec ses extrémités sur des surfaces d'appui axiales 15 des collets annulaires intérieurs 4. Ceci étant, des joints annulaires appropriés 30, 31 sont placés, comme il est représenté, sur les surfaces d'appui 14, 15, c'est-à-dire dans des rainures correspondantes. Comme on le voit sur la figure 2, I'enveloppe de tôle. d'acier 9 a un peu de jeu par rapport à l'élément de fermeture 1 si bien que cette enveloppe de tôle d'acier 9 peut se dilater sans problème, c'est-à-dire que l'enveloppe de tôle d'acier 9 est positionnée en étant "flottante" dans la chaudière entre les deux éléments de fermeture. Pour une bonne adaptation étanche, les extrémités 21 de la seconde enveloppe de tôle d'acier 9 sont pourvues de surfaces d'appui surtordues 22. Pour une bonne aptitude à l'encastrement concentrique de la première enveloppe de tôle d'acier 7 entre les éléments de fermeture 1, 2, des baguettes de délimitation des surfaces d'appui 16, orientées axialement et délimitant les surfaces d'appui radiales 14 vers l'extérieur, sont placées sur les collets annulaires extérieurs 5. Comme on le voit, les éléments de fermeture 1, 2 constituent des coquilles 3, 3' qui sont faciles à fabriquer sur le plan de la technique de fonderie et qui, surtout, sont sans noyau, des espaces de logement (non représentés) pour les accessoires de chaudière comme pompe de circulation, mélangeur retour, frein de gravité, pouvant être formés en même temps sur l'élément de fermeture 2 du côté de l'évacuation, à part les tubulures de raccord aller et retour 20, et l'élément de fermeture côté brûleur 1 présentant intégralement une baguette annulaire 17 et des éléments de raccord 18 pour la fermeture de la chaudière 19. Comme on peut sans difficulté se le représenter d'après la figure 1, les deux enveloppes de tôle d'acier 7, 9 peuvent être facilement placées, pour le montage final de la chaudière de chauffage, de manière concentrique entre les deux éléments de fermeture 1, 2 qui sont ensuite serrés de manière étanche l'un contre l'autre avec les boulons d'ancrage 10. Le revêtement préféré de la première enveloppe de tôle d'acier 9 avec des anneaux 23 en fonte se fait alors avant lue montage de cette enveloppe de tôle d'acier 9 entre les éléments de fermeture. De tels anneaux 23 sont certes connus mais ils peuvent être mis en place, comme il a déjà été mentionné, avant dans l'enveloppe de tôle d'acier 9, pour la construction de chaudière présente et par opposition à ses constructions soudées de tôle d'acier de bâtis de chaudière, c'est-à-dire que le montage de ces anneaux 23 peut se faire en dehors d'une chaîne de fabrication à laquelle il ne faut qu'amener cet élément complet préfabriqué pour l'amenée de gaz. Revendications Chaudière de chauffage pour brûler des combustibles liquides ou gazeux, constituée par un bâti conducteur d'eau qui est traversé par un carneau de gaz de chauffage qui conduit les gaz de chauffage à l'évacuation du gaz de fumée et qui contient le foyer, qui est fermée, côté bruleur, par un élément de fermeture qui porte la fermeture de la chaudière et, côté évacuation, par un élément de fermeture qui contient l'évacuation du gaz de fumée, les éléments de fermeture (1, 2) étant configurés en forme de coquilles coulées (3, 3'), caractérisée en ce que les deux éléments de fermeture (1, 2) sont configurés avec respectivement un collet annulaire intérieur et un collet annulaire exterieur (4, 5), collets annulaires (4, 5) entre lesquels est placée une première enveloppe de tôle d'acier (7), qui délimite l'intérieur conducteur d'eau (6) vers l'extérieur et une seconde enveloppe de tôle d'acier (9), concentriquement par rapport à celle-ci, qui délimite l'intérieur conducteur d'eau (6) contre l'espace (8) qui conduit les gaz de chauffage, les deux éléments de fermeture (1, 2) étant serrés avec des boulons d'ancrage (10) contre les extrémités des deux enveloppes de tôle d'acier (7, 9) et des prolongements (il), orientés radialement vers l'extérieur étant placés sur les collets annulaires extérieurs (5) des deux éléments de fermeture (1, 2) et des tiges (12) qui forment des boulons d'ancrage (10) étant placées entre ces prolongements en étant réparties à la périphérie et que, de plus, la première enveloppe en tôle d'acier (7) est pourvue, à ses extrémités, de coudures radiales (13) qui sont serrées contre les surfaces d'appui radiales (14) des collets annulaires extérieurs (5), tandis que la seconde enveloppe de tôle d'acier (9) est positionnée, en étant translatable par dilatation thermique, avec ses extrémités sur des surfaces d'appui axiales (15) des collets annulaires intérieurs (4). 2. Chaudière de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que des baguettes de délimitation de surfaces d'appui (16), orientées dans le sens axial, qui délimitent les surfaces d'appui radiales (14) sont placées sur les collets annulaires extérieurs (5). 3. Chaudière de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une baguette annulaire (17) et des éléments de raccord (18) pour la fermeture de la chaudière (19) sont coulés en même temps sur l'élément de fermeture côté brûleur (1). 4. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 1 à 3, carac.erlsee en ce qu'à part les tubulaires -de raccord aller et retour (20) des espaces de logeement pour les accessoires de chaudière comme la pompe de circulation, le mélangeur retour, le frein de gravité, sont moulés en même temps sur l'élément de fermeture côté évacuation (2). 5. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications I à 4, caractérisée en ce que les extrémités (31) de la seconde enveloppe de tôle d'acier (9) sont pourvues de surfaces d'appui surtordues (22). 6. Chaudière de chauffage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'une coquille (24), constituée de préférence par plusieurs anneaux (23), en matière résistante à la corrosion, est placée dans l'enveloppe de tôle d'acier (9) positionnée en étant flottante entre les éléments de fermeture (1, 2) en recouvrant la face intérieure (9') de cette enveloppe.