Brevet FR2706593A1 — publié le 19941223

La présente invention se rapporte à un module d'interface entre une chaudière et les circuits d'utilisation en chauffage et en eau chaude sanitaire. L'élément d'extrémité d'un corps de chauffe de chaudière comporte classiquement sur la façade de l'échangeur arrière, d'une part les sorties de raccordement hydraulique avec le ou les circuits d'utilisation et d'autre part une boîte à fumées pour le regroupement et l'évacuation des fumées. C'est à partir de ce dernier élément échangeur que s'effectuent les branchements hydrauliques des circuits d'utilisation. Ces circuits comportent à proximité de la chaudière les différents organes, éléments et composants nécessaires tels que pompes de circulation, vannes mélangeuses, branches de circuits primaires, limiteurs, purgeurs. Par ailleurs, la boîte à fumées constitue une pièce mécanique complémentaire rapportée contre la paroi centrale de la face arrière de l'élément d'extrémité arrière. La présente invention a pour but de rassembler dans un seul module d'extrémité l'ensemble de ces organes et composants de façon à constituer une interface technique unique et compacte entre le corps de chauffe et les circuits d'utilisation. Cette interface regroupe les principales fonctions qui se retrouvent ainsi mécaniquement intégrées au corps de chauffe de la chaudière et joue le rôle d'un dernier échangeur entre les circuits d'eau intégrés et la boîte à fumées. A cet effet,- l'invention se rapporte à un module d'interface d'extrémité pour corps de chauffe de chaudière, notamment du type sectionnable, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un bloc mécanique terminant l'arrière du corps de chauffe de la chaudière, ledit bloc renfermant dans ses cavités internes les circuits de mélange de l'eau de départ et de retour et les organes de mélange et, à travers ses parois, les orifices d'entrée et de sortie des circuits d'utilisation ainsi que les commandes des organes de mélange et de circulation. De nombreux avantages découlent du module d'interface d'extrémité arrière selon l'invention dont les principaux sont indiqués ci-après: le raccordement hydraulique de la chaudière sur une installation existante devient d'une grande facilité, 10. le coût de l'installation diminue d'autant en main- d'oeuvre, le coût constructif de l'installation diminue en raison de l'intégration dans la chaudière des éléments et organes tels que boîte à fumées, entrées et sorties hydrauliques, commande des vannes mélangeuses. D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue générale schématique en perspective d'un corps de chauffe de chaudière et du module d'interface d'extrémité en place à l'arrière de celui-ci; 25. la figure 2 est une coupe verticale vue de l'arrière du module d'interface selon l'invention; la figure 3 est une vue en plan du module d'interface selon l'invention; la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale au niveau de la boîte à fumées. On décrira ci-après un module d'interface particulier conforme à l'invention dans sa variante à face arrière ouverte en référence aux figures. Il va de soi que la forme de réalisation décrite ne limite en aucune façon la protection car l'idée générale inventive porte sur un module d'interface d'extrémité arrière pour chaudière sectionnable qui regroupe les fonctions de boîte à fumées et de mélange de l'eau réchauffée avec l'eau de retour des circuits d'utilisation ainsi que celles de distributeur et de collecteur pour une pluralité de circuits d'utilisation et d'échange. De façon plus générale, l'idée inventive consiste à prévoir un module d'extrémité pour le corps de chauffe d'une chaudière qui serait aussi bien un élément échangeur de chaleur qu'un module de distribution et de collecte du fluide caloporteur et qu'une boite à fumées. Ce module mixte remplit également la fonction d'interface entre le ou les circuits d'utilisation et le corps de chauffe, dont au moins deux circuits de chauffage et un circuit d'eau sanitaire. Comme on peut le constater sur les figures, le module d'interface selon l'invention se présente sous la forme d'un bloc mécanique creux d'extrémité 1 adaptable à la suite des éléments échangeurs 2,3,4,5 et des autres éléments du corps de chauffe 6 de la chaudière sectionnable 7 représenté sur la figure 1. Le module se présente sous la forme générale classique d'un échangeur de chaudière sectionnable à face regardant l'extrémité de la chaudière fermée ou ouverte. Dans sa version ouverte, il est rapporté sur et en contact par sa bordure arrière avec la façade du dernier élément échangeur arrière 2 par l'intermédiaire, dans sa version ouverte, d'un joint plat 8 ou de tout autre moyen assurant l'étanchéité hydraulique. Dans sa forme de réalisation préférée, les caractéristiques géométriques de ce bloc d'extrémité lui permettent de se confondre avec un échangeur d'extrémité qui termine habituellement le corps de chauffe à son extrémité arrière. De façon générale, il présente sur sa face 4 2706593 arrière ou sur son chant supérieur et inférieur tous les orifices d'entrée ou de sortie nécessaires au raccordement hydraulique de la chaudière. Ainsi, l'installateur ne se préoccupera que de raccorder les circuits d'utilisation à ces orifices sans devoir monter une ou plusieurs branches liées à la nécessité du mélange entre l'eau de départ et l'eau de retour et à la présence de la vanne mélangeuse et de la pompe de circulation. Sans pour autant limiter l'invention à des moyens particuliers, on décrira maintenant à titre d'exemple un de ses modes d'exécution. Dans le corps de cet échangeur sont intégrés une boîte à fumées ainsi que les différents organes passifs et actifs de raccordement hydraulique tels que piquages, vannes mélangeuses motorisées ou non, purgeurs, et au moins une pompe de circulation. Plus particulièrement, le module d'interface comporte sur le côté, situé par exemple à droite sur les figures, un compartiment de sortie- chaudière 9 présentant à son extrémité supérieure une purge 10 et une entrée 11 d'eau réchauffée par la chaudière, et à son extrémité inférieure un orifice de départ 12 pour le raccordement sur le circuit de production d'eau chaude sanitaire. Le module d'interface comprend en outre les communications avec le ou les circuits d'utilisation en chauffage ou avec un circuit additionnel direct. Sur le côté opposé, le corps du module d'interface selon l'invention comporte un compartiment commun d'entrée chaudière 13 correspondant au retour de l'eau de chauffage. Ce compartiment 13 d'entrée chaudière se trouve placé parallèlement au compartiment 9 de sortie- chaudière et est, par exemple, du même type. A l'intérieur du corps du module, le compartiment de sortie- chaudière 9 est délimité par une cloison longitudinale intérieure 14 ouverte par des passages de communication 15 et 16 sur deux compartiments obliques 17 et 18 d'arrivée en eau chaude de chauffage provenant du compartiment 9 de sortie- chaudière. Des compartiments de sortie médian 19 et supérieur 20 assurent le regroupement et la sortie de l'eau réchauffée à travers des orifices de départ chauffage, respectivement de facade 21 et supérieur 22. Les liaisons hydrauliques entre les compartiments indiqués ci-dessus constituent deux circuits intérieurs de chauffage 23 et 24 matérialisés par des flèches correspondant aux deux circuits extérieurs de chauffage. Ces circuits intérieurs sont formés par le compartiment commun de sortie-chaudière 9, les compartiments obliques 17 et 18, le compartiment commun d'entrée 13 et, pour chaque circuit, un compartiment de sortie médian 19 et supérieur 20 et une connexion hydraulique tridirectionnelle 25 et 26. Les trois directions correspondent aux trajets fluidiques matérialisés par les flèches sur la figure 2, dont un trajet provenant de la chaudière par l'entrée 11, le compartiment de sortie-chaudière 9 à travers les passages 15 et 16 et les compartiments obliques 17 et 18, un autre trajet provenant du compartiment commun d'entrée 13, et dont le dernier trajet est l'évacuation vers la sortie à travers le compartiment de sortie correspondant. Les connexions hydrauliques sont matéria- lisées par des cavités situées aux points de convergence des trajets hydrauliques indiqués ci- dessus. Ces cavités constituent de simples réservations mécaniques de fonderie occupées par des pièces d'obturation ou par le corps de vannes mélangeuses 27 et 28 à boisseaux 29 et 30. Ces vannes mélangeuses montées aux emplacements réservés situés aux sorties communes des compartiments sont du type à trois voies. Le boisseau 29 ou 30 de chaque vanne mélangeuse 27 ou 28 est actionné de l'extérieur par un moteur électrique 31 ou 32 à arbre traversant la paroi arrière du module d'interface selon l'invention. Les vannes mélangeuses 27 ou 28 communiquent par leurs voies de départ et d'arrivée, d'une part par la voie de départ avec le compartiment médian 19 et supérieur 20 de départ d'eau chaude vers le premier ou le deuxième circuit extérieur de chauffage distincts l'un de l'autre, et d'autre part par leur première voie d'entrée avec le compartiment commun d'entrée 13 et par leur deuxième voie d'entrée avec l'un des compartiments obliques 17 ou 18 communiquant tous les deux avec le compartiment de sortie-chaudière 9. Le compartiment commun d'entrée 13 présente les orifices de retour des deux circuits distincts de chauffage correspondant aux retours de l'eau de chauffage. Il s'agit d'un orifice de retour supérieur 33 et d'un orifice de retour de facade 34. Le module comporte également un orifice de retour inférieur 35 en partie inférieure du compartiment commun d'entrée 13 pour le retour du circuit de production de l'eau chaude sanitaire, à proximité de la sortie basse 36 de ce compartiment vers la chaudière. Bien entendu, l'invention reste valable si l'on supprime les vannes mélangeuses. Il suffit alors, comme déjà indiqué, de neutraliser les communications ou les passages de court-circuit entre le retour et le départ par une ou des pièces d'obturation. Elle reste également valable si l'on rapporte la ou les pompes de circulation sur la ou les sorties ou entrées du ou des circuits de chauffage. Le module d'interface comporte, intégrée mécaniquement dans son corps, une boîte à fumées 37 disposée, soit en position centrale, soit en position décalée, comme représenté sur les figures 1 à 3. Dans une version avec récupération, le conduit 38 de la boîte à fumées 37 traverse un compartiment d'échange 39 dans lequel il est entouré par l'eau réchauffée sortant du dernier élément échangeur 2. Ce conduit peut comporter sur sa surface latérale intérieure des picots d'échange tels que 40. En ce qui concerne la matière, le module est une pièce venue brute de fonderie sans noyau, à face avant ouverte pour sa version ouverte, comportant des nervures et bossages destinés à recevoir, après usinage, les tuyauteries et les boisseaux des vannes mélangeuses ainsi que les moteurs des vannes. Comme déjà indiqué, le module d'interface se monte sur la face arrière du dernier élément échangeur 2 du corps de chauffe de la chaudière avec interposition d'une étanchéité, par exemple du type joint plat. Il est fixé contre la face arrière du dernier élément échangeur par l'intermédiaire de boulons traversant des pattes de fixation telles que 41 en forme d'oreille. Plusieurs variantes sont possibles selon l'équipement avec ou sans le boisseau des vannes, la forme technique du module et l'intégration de la boîte à fumées 37. Le module peut comprendre également dans son volume intérieur le corps des pompes de circulation propres à chaque circuit d'utilisation. Le corps de chaque pompe peut également être monté à l'extérieur du module sur l'un ou l'autre orifice des circuits d'utilisation existant sur le corps du module. Il est bien entendu qu'au-delà des moyens décrits, diverses modifications évidentes et variantes simples entrent dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Module d'interface d'extrémité pour corps de chauffe de chaudière, notamment du type sectionnable, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un bloc mécanique creux (1) d'extrémité terminant l'arrière d'un corps de chauffe (6) de chaudière (7), ledit bloc (1) renfermant dans ses compartiments internes les circuits de mélange de l'eau de départ et de retour des circuits extérieurs et les organes de mélange et de circulation ainsi que, a travers ses parois, l'ensemble d'évacuation des gaz, les orifices d'entrée et de sortie des circuits d'utilisation et les commandes des organes de mélange et de circulation. 2. Module d'interface d'extrémité selon la revendication 1 caractérisé en ce que son corps est en même temps un échangeur de chaleur. 3. Module d'interface selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que son corps est ouvert sur sa face arrière et en contact, par sa bordure arrière, avec la facade du dernier échangeur de la chaudière avec interposition d'un joint (8). 4. Module d'interface d'extrémité selon la revendication 1 caractérisé en ce que la boîte à fumées est intégrée au corps du module d'interface en position centrale ou décalée. 5. Module d'interface selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pompe de circulation propre à chaque circuit d'utilisation est intérieure ou rapportée sur les orifices de sortie ou d'entrée de chaque circuit. 6. Module d'interface selon la revendication 1 caractérisé en ce que son corps comporte, d'un côté un compartiment de sortie-chaudière (9) présentant à son extrémité supérieure une purge (10) et à son extrémité inférieure un orifice de départ (12) pour le raccordement sur le circuit de préparation de l'eau chaude sanitaire et des communications avec des compartiments intérieurs adjacents, et, du côté opposé, un compartiment commun d'entrée (13) placé parallèlement au compartiment de sortie-chaudière (9) et comportant des orifices de retour supérieur (33) et de façade (34) pour le chauffage, et un orifice de retour inférieur (35) pour la préparation de l'eau chaude sanitaire. 7. Module d'interface selon les revendica- tions 1 et 6 caractérisé en ce que le compartiment de sortie-chaudière (9) est délimité par une cloison longitudinale intérieure (14) ouverte par des passages de communication (15) et (16) sur les compartiments intérieurs adjacents réalisés sous la forme de deux compartiments obliques (17) et (18) d'arrivée en eau réchauffée par la chaudière, et en ce que ces compartiments obliques (17) et (18) constituent chacun une liaison hydraulique à un orifice de départ supérieur (22) ou de façade (21) à travers des compartiments de sortie médian (19) ou supérieur (20) et à des orifices de retour supérieur (33), de façade (34) et inférieur (35) pour les retours des circuits d'utilisation à travers le compartiment commun d'entrée (13). 8. Module d'interface selon les revendica- tions 1, 6 et 7 caractérisé en ce que les compartiments obliques (17) et (18), les compartiments de sortie (19) et (20) et le compartiment commun d'entrée (13) comportent deux à deux en commun une connexion hydraulique (25) ou (26) sous la forme chacune d'une cavité correspondant à une réservation mécanique de fonderie. 9. Module d'interface selon la revendication 8 caractérisé en ce que les cavités sont occupées chacune par une pièce d'obturation. 10. Module d'interface selon la revendication 8 caractérisé en ce que les cavités sont occupées par des vannes mélangeuses (27) et (28) à boisseaux (29) et (30). 11. Module d'interface selon la revendication 10 caractérisé en ce que les boisseaux (29) et (30) des vannes mélangeuses sont commandés chacun de l'extérieur par un moteur électrique (31) ou (32) dont l'arbre traverse la facade du module. 12. Module d'interface selon l'une quelconque des revendications 1, 10 ou 11 caractérisé en ce que les vannes mélangeuses (27) et (28) communiquent chacune, d'une part par leur voie de départ avec un compartiment de départ (19) ou (20) d'eau chaude mélangée à l'eau de retour vers un premier ou un deuxième circuit de chauffage distincts l'un de l'autre, et d'autre part par leur voie d'entrée avec un compartiment commun d'entrée (13) correspondant aux retours de l'eau des circuits d'utilisation.