Brevet FR2700382A1 — publié le 19940713

L'invention se rapporte à un élément échangeur double pour chaudière sectionnable en fonte. Le corps de chauffe d'une chaudière section- nable est formé par la juxtaposition-assemblage d'un certain nombre d'éléments échangeurs de chaleur de préférence en fonte. Chaque échangeur comporte une entrée basse d'eau froide et une sortie haute d'eau réchauffée sous la forme chacune d'une ouverture traversante dont la bordure sert de surface de portée. L'assemblage s'effectue par l'intermédiaire de douilles biconiques de jonction ou de raccordement traversantes appelées nipples. Ces échangeurs donnent satisfaction en ce qui concerne les performances d'échange, par contre ils sont lourds, volumineux et chers et nécessitent un investissement conséquent en fonderie Ces inconvé- nients sont réels et deviennent suffisamment importants déjà pour les chaudières de puissance moyenne, c'est-à- dire dépassant une puissance de 200 KW Les corps de chauffe de celles- ci sont formés selon une réalisation particulière de deux rangées parallèles d'échangeurs de plus petites dimensions. Ces échangeurs sont montés de la même façon que les échangeurs monobloc des chaudières de petite puissance par nipples et tirants. On se retrouve ainsi avec deux batteries d'échangeurs en parallèle dont il faut réunir les entrées et les sorties des échangeurs d'extrémité par des collecteurs, comme illustré par la figure 4. Ce mode obligatoire de construction présente divers inconvénients. Cette solution s'avère onéreuse pour les raisons suivantes: les pièces assurant la fonction de collecteur sont complexes, donc plus difficiles à fabriquer; l'assemblage nécessite plus de main d'oeuvre; la chaudière présente les inconvénients d'un corps de chauffe double: isolation, encombrement La présente invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients A cet effet, elle se rapporte à un échangeur double pour chaudière à corps de chauffe sectionnable caractérisé en ce qu'il est formé d'un demi-échangeur droit et d'un demi- échangeur gauche joints mécaniquement et reliés hydrauliquement d'une part entre eux, et d'autre part aux demi- échangeurs adjacents au niveau de leurs extrémités supérieures et inférieures en vue de constituer un élément transversal échangeur complet, équivalent à un échangeur monobloc, constituant après juxtaposition- assemblage le corps de chauffe d'une chaudière. Ces caractéristiques confèrent à l'invention une multitude d'avantages. Une seule ligne collectrice supérieure ou ligne distributrice inférieure permet d'éviter l'emploi de pièces extérieures assurant la réunion des deux circuits Une seule ligne collectrice supérieure assure une meilleure homogénéisation des courants d'eau chaude Le montage des éléments s'avère moins délicat en raison de la présence d'une seule zone de portée haute et basse pour chaque échangeur. D'autres avantages méritent d'être signalés tels que ceux ci-dessous: le poids total de l'élément échangeur équivalent se trouve amoindri; possibilité de fabriquer des chaudières plus puissantes avec la même technologie de moulage compensation de tolérance qui s'effectue natu- rellement. D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins qui représentent: la figure 1: une vue en perspective d'un corps de chauffe formé par la juxtaposition des éléments échangeurs selon l'invention; la figure 2: une vue en perspective dite en éclaté des zones de raccordement montrant plus particu- lièrement les extrémités, l'une supérieure et l'autre inférieure des deux demi-échangeurs correspondants; la figure 3: une vue en plan d'un tronçon de corps de chauffe assemblé; la figure 4: une vue en perspective schématique d'un corps de chauffe selon la technique antérieure. L'invention procède de l'idée générale inventive selon laquelle on constitue un corps de chauffe sectionnable d'une chaudière par une double succession longitudinale de demi-échangeurs indépen- dants droits et gauches reliés mécaniquement et hydrauliquement entre eux et en batterie entre une ligne unique supérieure collectrice de sortie et une ligne unique inférieure d'entrée. Selon l'invention, un élément échangeur 1 équivalent au type classique est formé par l'association de deux échangeurs élémentaires ou demi- échangeurs droit 2 et gauche 3 appelés à constituer après assemblage un corps de chauffe 4 d'une chaudière. Chaque demi-échangeur 2 ou 3 présente un profil en forme de "C" à partie centrale intérieure concave 5 destinée à délimiter avec la partie centrale de son homologue en regard et avec ses voisins une chambre de combustion 6 dans laquelle se développe la flamme d'un brûleur à gaz ou à mazout. Ces concavités permettent après assemblage- juxtaposition de réaliser un volume en long formant la chambre de combustion 6. Les demi-échangeurs comportent un chant extérieur 7 droit et un chant supérieur 8 et inférieur 9 également droits ou légèrement inclinés en convergence vers le chant extérieur, de manière à constituer un corps de chauffe de forme générale sensiblement parallélépipédique. Selon l'invention, les échangeurs élémen- taires ou demi-échangeurs droits 2 ou gauches 3 sont de préférence identiques et montés inversés On peut les qualifier de réversibles car les uns et les autres sortent du même moule de fonderie. Chaque demi-échangeur 2 ou 3 se présente sous la forme d'un volume creux plat à parois de face avant et 11 et à parois de face arrière 12 et 13 Les parois de ce volume délimitent une chambre intérieure plate fermée débouchant à l'une puis l'autre de ses extrémités par une ouverture inférieure traversante 14 ou 15 recevant l'eau froide puis par une ouverture supérieure traversante 16 ou 17 délivrant l'eau réchauffée. Chaque ouverture traversante inférieure ou supérieure débouche à l'extérieur par l'un et l'autre des côtés des extrémités du demiéchangeur Elles débouchent d'un côté sur une platine de jonction inférieure 18 ou 19 et sur une platine de jonction supérieure 20 ou 21 et de l'autre côté sur des platines de raccordement respectivement inférieures 22 ou 23 et supérieures 24 ou 25 faisant face aux platines de jonction Ces platines de jonction et ces platines de raccordement constituent les faces latérales hautes et basses des extrémités supérieures et inférieures des demi-échangeurs et servent de surfaces d'appui au niveau des jonctions hydrauliques et mécaniques entre les demi-échangeurs successifs Cette jonction hydraulique est assurée au moyen de pièces de raccord du type douilles biconiques inférieures 26 et supérieures 27 appelées classiquement nipples. On distingue des nipples intermédiaires inférieures et supérieures et des nipples inter- échangeurs inférieures et supérieures. La chaleur de la combustion se transmet à l'eau par l'intermédiaire de chacune des parois de chaque demi-échangeur Les faces en regard sont pourvues ou non de picots disposés en alignement ou interpénétrants pour améliorer notablement le rendement de l'échange thermique. Elles sont par ailleurs et localement traversantes par des passages appelés carneaux, par exemple au nombre de trois pour chaque demi-échangeur, à savoir passages inférieurs tels que 28 et 29, médians et 31 et supérieurs 32 et 33 destinés à constituer des canaux d'échange supplémentaire après juxtaposition le long du corps de chauffe. Les fumées, après leur sortie de la chambre de combustion 6, empruntent les carneaux, par exemple inférieurs, comme le montrent les flèches courbes de la figure 1, pour être reprises par un collecteur avant puis évacuées à l'extérieur au travers des autres carneaux. Pour éviter un décalage longitudinal, les platines de jonction des extrémités basses et hautes des demi-échangeurs sont décalées en retrait par rapport au plan d'une des faces avant ou arrière Par ailleurs, les platines de raccordement hautes et basses sont situées sensiblement dans la prolongation d'une des parois de face avant ou arrière 10 à 13. Comme indiqué, ces extrémités conformées en platine servent de zone d'appui et d'assemblage contre lesquelles viennent porter les platines homologues des extrémités en regard du demi-échangeur adjacent et des échangeurs élémentaires voisins composant le corps de chauffe. Pour des raisons d'économie de fabrication par l'utilisation du même moule ou pour faciliter la création et la réalisation des moules, on préférera utiliser des formes identiques pour chacun des deux demi- échangeurs formant par couple un échangeur complet équivalent d'un échangeur complet monobloc. Ainsi, il suffit de retourner un demi- échangeur de bas en haut pour passer d'un demi- échangeur gauche à un demi-échangeur droit et inversement. L'assemblage est réalisé de façon classique par l'intermédiaire de nipples et de tirants. Pour un échangeur complet il faut prévoir des nipples intermédiaires réalisant la jonction médiane entre les deux demiéchangeurs droit et gauche le composant. Selon une variante préférée de l'invention, la jonction s'effectue dans le plan de joint de chaque élément échangeur élémentaire. Pour ce faire, chaque prolongation consti- tuant les extrémités haute ou basse de chaque échangeur élémentaire ou demi-échangeur présente une première face de jonction en prolongation de la face d'une des grandes parois de l'échangeur alors que la deuxième face de jonction se situe de préférence dans la prolongation du plan de joint. REVENDICATIONS 1 Echangeur thermique destiné à constituer par juxtaposition avec ses homologues le corps de chauffe d'une chaudière sectionnable, notamment en fonte, caractérisé en ce qu'il est formé d'un demi- échangeur droit ( 2) et d'un demi-échangeur gauche ( 3) joints mécaniquement et reliés hydrauliquement, d'une part entre eux, et d'autre part aux demi-échangeurs adjacents au niveau de leurs extrémités supérieures et inférieures en vue de constituer un élément transversal échangeur double ( 1), équivalent à un échangeur monobloc, constituant après juxtaposition-assemblage un corps de chauffe ( 4) sectionnable de chaudière. 2 Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les demi-échangeurs gauche ( 2) et droit ( 3) sont identiques et montés inversés. 3 Echangeur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque demi-échangeur ( 2) ou ( 3) présente un profil général en "C" à face concave ( 5) délimitant avec son homologue en regard le volume d'une chambre de combustion ( 6). 4 Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque demi-échangeur ( 2) ou ( 3) présente des extrémités, respectivement haute et basse, à face latérale plane formant des platines de jonction inférieures ( 18) ou ( 19) et supérieures ( 20) ou ( 21) et des platines de raccordement inférieures ( 22) ou ( 23) et supérieures ( 24) ou ( 25). Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les platines de raccordement inférieures ou supérieures sont sensiblement dans le prolongement de la paroi de face avant ou arrière adjacente du demi-échangeur et en ce que les platines de jonction sont situées en retrait par rapport au plan de la paroi de face avant ou arrière opposée. 6 Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le raccordement hydraulique s'effectue par l'intermé- diaire de douilles biconiques inférieures ( 26) et supérieures ( 27). 7 Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque demi-échangeur ( 2) ou ( 3) présente des passages traversants, inférieurs, médians et supérieurs destinés à constituer des carneaux. 8 Corps de chauffe sectionnable pour chaudière, notamment en fonte, caractérisé en ce qu'il est formé par la juxtaposition- assemblage des échangeurs thermiques ci-dessus.