Brevet FR2756361A1 — publié le 19980529

La présente invention concerne un dispositif pour l'évacuation de fumées de combustion. L'invention s'applique à l'évacuation de tous types de fumées provenant de chaudières industrielles. Les dispositifs existants pour l'évacuation des fumées de combustion sont usuellement constitués d'une canalisation verticale formant cheminée, qui est obtenue par emmanchement de plusieurs éléments tubulaires et qui est éventuellement recouverte d'un calorifuge. Ces cheminées sont notamment conçues de manière à être pratiquement étanches, de sorte à éviter des entrées d'air par aspiration à travers les raccords formés par les extrémités desdits éléments emmanchés. Un inconvénient majeur d'un dispositif du type précité réside dans le fait qu'il assure simplement l'évacuation des fumées de combustion provenant d'une chaufferie, L'espace clos correspondant à ladite chaufferie étant quant à lui généralement ventilé au moyen d'une autre cheminée prévue pour aspirer les gaz chauds inhérents au fonctionnement de la chaudière où résultant de fuites de celle-ci. De tels gaz peuvent par exemple être constitués de dioxyde de carbone, de gaz de ville ou de gaz de Lacq. Il résulte de l'utilisation de ces deux cheminées un encombrement important à l'intérieur de l'usine. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif pour l'évacuation de fumées de combustion provenant d'une chaudière située dans une chaufferie, qui remédie à l'inconvénient précité. A cet effet, le dispositif pour l'évacuation des fumées de combustion selon l'invention comporte des moyens pour évacuer les gaz produits à l'intérieur de ladite chaufferie par ladite chaudière. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit dispositif est du type comportant une cheminée alimentée par une chaudière et prévue pour aspirer lesdites fumées de combustion et les rejeter à l'air libre, et il est tel que ladite cheminée délimite dans sa partie interne deux canaux non communicants prévus pour aspirer respectivement lesdites fumées et lesdits gaz et les rejeter séparément à l'air libre. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite cheminée comporte, d'une part, une enveloppe interne prévue pour constituer un premier canal d'aspiration pour lesdites fumées et, d'autre part, une enveloppe externe concentrique à la première, débouchant de manière étanche à l'intérieur de ladite chaufferie et définissant un espace annulaire cylindrique avec ladite enveloppe interne, un second canal d'aspiration pour lesdits gaz étant formé entre lesdites enveloppes. De préférence, ladite cheminée comporte également, entre lesdites enveloppes interne et externe, une enveloppe intermédiaire concentrique qui est prévue pour constituer son fût porteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite cheminée est pourvue d'un chapeau dont le bord est monté sur l'extrémité supérieure de ladite enveloppe intermédiaire, et dont l'extrémité supérieure définit une ouverture pour l'évacuation desdites fumées, I'extrémité supérieure de ladite enveloppe externe définissant avec ledit bord du chapeau une ouverture pour l'évacuation desdits gaz. De préférence, un garnissage thermiquement isolant est prévu entre l'enveloppe interne et l'enveloppe intermédiaire. Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite cheminée est extérieure à ladite chaufferie et est reliée à cette dernière par un raccord comprenant un conduit interne relié à ladite chaudière et un conduit externe débouchant de manière étanche à l'intérieur de ladite chaufferie, lesdits conduits, non communicants entre eux, étant respectivement prévus pour l'alimentation de ladite cheminée en fumée et pour l'aspiration des gaz contenus dans ladite chaufferie, lesdits conduits communiquant respectivement avec ledit premier canal et ledit second canal. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. I est une vue partiellement en élévation et partiellement en coupe d'un dispositif d'évacuation de fumées selon un premier mode de réalisation de l'invention, la Fig. 2 est une vue partiellement en élévation et partiellement en coupe d'un dispositif d'évacuation de filmées selon un second mode de réalisation de l'invention et la Fig. 3 est une vue de détail et en coupe de la partie supérieure d'un dispositif d'évacuation selon les Figs. I ou 2. Comme on peut le voir aux Figs. I et 2, le dispositif d'évacuation de fumées I selon l'invention est prévu pour être reliée à une chaudière 2, laquelle se trouve à l'intérieur d'une chaufferie 3. On a représenté dans chacune de ces Figs. une partie de l'enceinte 4 de la chaufferie 3. Le dispositif 1 représenté à la Fig. 1 est constitué d'une cheminée 5 pourvue, à sa base, de moyens d'ancrage 6 au sol 7 de la chaufferie 2. Dans cet exemple de réalisation, les moyens 6 sont constitués d'une cage noyée dans du béton armé, mais ils pourraient egalement être constitués de tout autre socle solidarisé avec le sol 7 au moyen de chevilles métalliques, par exemple. La cheminée 5 comporte une première partie 8 comprise à l'intérieur de la chaufferie 3. qui est montée sur lesdits moyens d'ancrage 6 et qui comporte une ouverture 9 formant entrée de foyer pour ladite cheminée 5, et une seconde partie 10 reliée à la précédente qui est prévue pour déboucher à l'air libre par l'intermédiaire d'un chapeau il la surmontant. A cet effet, I'enceinte 4 est pourvue d'un orifice 12 destiné à être traversé par ladite seconde partie 10. De préférence, les deux parties 8 et 10 de la cheminée 5 comportent, d'une part, plusieurs conduits 13 de même diamètre qui sont raccordés les uns aux autres et, d'autre part, plusieurs conduits 14 concentriques de même diamètre supérieur à celui des précédents qui sont respectivement assemblés autour des conduits 13. La paroi de l'ensemble des conduits 14 constitue le fût porteur de la cheminée 5. Les conduits 13 sont prévus pour assurer l'évacuation des fumées de combustion provenant de la chaudière 2. Quant à l'espace annulaire 15 existant entre les conduits 13 et 14, il est rempli d'un garnissage 16 prévu pour assurer l'isolation thermique de la cheminée 5. On appellera enveloppe interne l'ensemble des conduits 13 et frit porteur l'ensemble des conduits 14 dans la suite de la présente description. L'enveloppe interne 13 est par exemple constituée d'acier inoxydable, alors que le fût porteur 14 est préférentiellement constituée d'acier galvanisé de forte épaissseur. Avantageusement, le garnissage 16 est constitué de fibres de céramique dite à haute température et dont la masse volumique est proche de 80 kg/m3. Comme on peut le voir à la Fig. 1, la première partie 8 de la cheminée 5 est reliée à la chaudière 2 par l'intermédiaire d'une canalisation 17. Cette dernière est constituée d'un ou de plusieurs conduits 13 définissant respectivement des éléments de l'enveloppe interne 13 et du second ensemble de conduits 14 précités, ledit garnissage 16 isolant remplissant l'espace annulaire 15 de ladite canalisation 17. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la seconde partie 10 de la cheminée 5 comporte également plusieurs conduits 18 raccordés les uns aux autres et de même diamètre supérieur à celui du fût porteur 14. Plus précisément, le conduit 18 inférieur de ladite seconde partie 10 recouvre le conduit 14 supérieur de ladite première partie 8, de telle sorte que le plan ou débute ce recouvrement soit situé à l'intérieur de l'enceinte 4. Ce plan où le conduit 18 débouche dans la chaufferie 3 définit une ouverture annulaire 19. L'espace annulaire 20 existant entre le fût porteur 14 et l'enveloppe externe 18 est prévu pour aspirer vers le haut les gaz chauds qui sont produits à l'intérieur de la chaufferie 3, lesquels pénètrent dans ledit espace 20 par ladite ouverture d'entrée 19. De plus, I'extrémité supérieure 21 de l'enveloppe interne 13 est située audessus de l'extrémité supérieure 22 du fût porteur 14, laquelle est elle-même située audessus de l'extrémité supérieure 23 de l'enveloppe externe 18(voir Fig. 3). De préférence, un joint d'étanchéité 24 est monté, d'une part, sur la périphérie dudit conduit inférieur 18 de la seconde partie 10 et, d'autre part, sur la surface de l'enceinte 4 qui est adjacente audit conduit 18, de manière à empêcher l'échappement desdits gaz chauds de la chaufferie 3 par la partie de l'orifice 12 qui est extérieure à la cheminée 5. On a représenté en coupe à la Fig. 3 la partie supérieure de ladite seconde partie 10 et le chapeau 11. Dans cet exemple de réalisation, le chapeau 11 comprend, de haut en bas, un corps tronconique divergent 1 la qui est ouvert à sa partie supérieure 25 et qui est prolongé à sa partie inférieure par un bord annulaire 26. De plus, la partie supérieure 25 dudit corps tronconique 1 1 a est pourvue sur sa circonférence d'un rebord vertical 27 tombé vers l'intérieur dudit corps 1 la. Ledit rebord 27 est prévu pour s'emmancher dans le conduit supérieur 13 de l'enveloppe interne, alors que ledit bord 26 est prévu pour être monté sur l'extrémité supérieure 22 du fiit porteur 14. La partie supérieure 25 du chapeau 11 délimite ainsi une ouverture dont le diamètre est sensiblement égal à celui de l'enveloppe interne 13 et qui est prévue pour permettre la sortie à l'air libre des fumées de combustion (voir flèche A). Quant au bord 26du chapeau, il délimite une ouverture annulaire 28 avec l'extrémité supérieure 23 de l'enveloppe externe 18. Cette ouverture 28 est prévue pour permettre la sortie à l'air libre des gaz chauds provenant de la chaufferie 3 (voir flèches B). On a également représenté à la Fig. 3 un rebord court 29 tombé vers le bas dont est pourvu l'extrémité libre du bord 26 du chapeau 11. Des anneaux 30 sont montés à intervalles réguliers entre ledit rebord 29 et l'extrémité supérieure 23 de l'enveloppe externe 18, et ceci de manière concentrique par rapport à la cheminée 5. Le diamètre desdits anneaux 30 est de préférence voisin de celui de ladite enveloppe externe 18. Les anneaux 30 sont destinés, en combinaison avec ledit rebord court 29, à empêcher l'intrusion d'oiseaux à l'intérieur de la cheminée 5 par ladite ouverture annulaire 28. Le dispositif 1 correspondant au premier mode de réalisation de l'invention qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Suite à une réaction de combustion dans le foyer, les fumées en résultant s'élèvent rapidement dans l'enveloppe interne 13 du fait de leur température élevée et sont rejetées dans l'atmosphère via l'ouverture 25 du chapeau 11. On notera que la garniture isolante 16 permet d'éviter l'apparition de ponts thermiques entre les fumées de combustion et l'espace extérieur à la cheminée 5. Simultanément, les gaz chauds présents dans la chaufferie 3 sont admis dans L'espace annulaire 20 délimité par le fût porteur 14 et l'enveloppe externe 18 au niveau de l'ouverture d'entrée 19 et ils s'élèvent dans ledit espace 20 le long de la seconde partie 10 de la cheminée 5, pour finalement être rejetés dans l'atmosphère via I'ouverture de sortie 28. On notera que l'emplacement à l'intérieur de la chaufferie 3 de ladite ouverture d'entrée 19 ainsi que le joint 24 permettent d'empecher tout échappement desdits gaz au-delà de l'enceinte 4, en dehors de celui qui s'effectue via l'espace annulaire 20 de la cheminée 5. On a représenté à la Fig. 2 un second mode de réalisation de l'invention. Le dispositif 1' correspondant à ce second mode se différencie du premier qui vient d'être décrit uniquement en ce qu'il est ancré au sol 7 d'un espace qui est extérieur à l'enceinte 4 de la chaufferie 3, et en ce qu'il se décompose comme suit. Les élements décrits en relation avec la Fig. 1 qui se retrouvent dans ce second mode seront désignés par les mêmes références. Comme précédemment, il comprend une première partie 8' comprise à l'intérieur de l'enceinte 4 de la chaufferie 3, mais qui est seulement constituée d'une canalisation 13 qui est reliée à une chaudière 2. Le dispositif 1' comprend une seconde partie 10' qui est constituée d'une cheminée 5' montée sur des moyens d'ancrage 6 du type précité et qui est reliée à la première partie 8' par un raccord 17'. Ladite cheminée 5' comporte une ouverture 9 formant entrée de foyer et elle est prévue pour déboucher à l'air libre par l'intermédiaire d'un chapeau 1] identique au précédent la surmontant. L'extrémité supérieure de ladite cheminée 5' est identique à celle du premier mode de réalisation. Comme on peut le voir à la Fig. 2, ladite canalisation 13 se prolonge à l'extérieur de l'enceinte 4 le long dudit raccord 17' et de la cheminée 5'. A cet effet, ladite enceinte 4 est pourvue d'un orifice 12 destiné à être traversé par ladite seconde partie 10'. Dans l'exemple de la Fig. 2, la canalisation 13 est constituée d'un assemblage de conduits du type de ceux définissant ladite enveloppe interne 13 du premier mode de réalisation. La seconde partie 10' est constituée d'un assemblage de conduits 13, 14 et 18 définissant, d'une part, un premier espace annulaire 15 entre lesdits conduits 13 et un ensemble de conduits concentriques 14 qui est rempli d'un garnissage 16 thermiquement isolant (voir Fig. 3) et, d'autre part, un second espace annulaire 20 entre ledit ensemble de conduits 14 et une enveloppe externe 18 du type de celle précitée. Comme précédemment, ledit ensemble de conduits 14 qui entoure l'enveloppe interne 13 le long de la cheminée 5' constitue un fût porteur pour la cheminée 5'. Comme on peut le voir à la Fig. 2, la partie de l'enveloppe externe 18 qui est présente sur le raccord 17' débouche à l'intérieur de la chaufferie 3, de sorte à définir une ouverture annulaire 19 pour l'aspiration des gaz de la chaufferie 3. De préférence, un joint 24 est également prévu pour assurer l'étanchéité entre ladite partie de l'enveloppe externe 18 et la paroi de l'enceinte 4. Le raccord 17' comprend ainsi un conduit interne 13 relié à ladite chaudière 2 et un conduit externe 20, lesdits conduits 13 et 20, non communicants entre eux, étant respectivement prévus pour l'alimentation de ladite cheminée 5' en fumée et pour l'aspiration des gaz contenus dans ladite chaufferie 3. De plus, lesdits conduits 13 et 20 communiquent respectivement avec l'intérieur de l'enveloppe 13 et avec l'espace annulaire 20. Le dispositif 1' correspondant à ce second mode de réalisation fonctionne de la manière suivante. Suite à une réaction de combustion dans le foyer, les fumées en résultant s'élèvent rapidement dans l'enveloppe interne 13 de la cheminée 5' et sont rejetées dans l'atmosphère via l'ouverture 25 du chapeau 11. Simultanément, les gaz chauds présents dans la chaufferie 3 sont admis dans l'espace annulaire 20 au niveau de l'ouverture d'entrée 19 et ils s'élèvent dans ledit espace 20 le long de la cheminée 5', pour finalement être rejetés dans l'atmosphère via l'ouverture de sortie 28. Conformément aux dispositifs 1 ou 1' selon l'invention, I'on notera que l'emplacement à l'intérieur de la chaufferie 3 de ladite ouverture d'entrée 19 ainsi que le joint 24 permettent d'empêcher tout échappement desdits gaz au-delà de l'enceinte 4, en dehors de celui qui s'effectue via ledit espace annulaire 20. Le dispositif I ou 1' selon l'invention pour l'évacuation des frimées de combustion permet donc également de ventiler la chaufferie 3. De par sa structure, ce dispositif 1 ou 1' présente de bonnes garanties de stabilité. De plus, il présente un encombrement sensiblement identique à celui d'une seule cheminée connue, et sa pose s'effectue rapidement. On notera par ailleurs que les conduits 13, 14 et 18 constituant l'enveloppe interne 13 le fût porteur 14, la canalisation 8' et l'enveloppe externe 18 de la cheminée 5 ou 5' sont assemblés de manière à assurer une étanchéité complète et minimiser les ponts thermiques pour ladite cheminée 5 ou 5'. De préférence, cet assemblage est réalisé au moyen de conduits 13, 14 et 18 présentant les caractéristiques techniques qui sont décrites dans le document de brevet européen EP-A-398 83 1. Il est à noter que le dispositif 1 ou 1' selon l'invention pourrait ne pas comporter un garnissage 16 thermiquement isolant, son isolation thermique pouvant par exemple être assurée par les seuls conduits 13 ou 14 et éventuellement 18 renfermant les gaz et les fumées. Ainsi, ledit dispositif 1 ou 1' pourrait ne comporter qu'un premier ensemble de conduits internes 13 ou 14 pour l'évacuation des fumées de combustion et un second ensemble de conduits externes 18 concentriques au premier, L'espace annulaire 20 entre ces deux ensembles étant destiné à l'évacuation des gaz de chaufferie 3. REVENDICATIONS 1) Dispositif(1 ou 1') pour l'évacuation des fumées de combustion provenant d'une chaudière (2) située dans une chaufferie (3), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (13, 18, 20) pour évacuer les gaz produits à l'intérieur de ladite chaufferie (3) par ladite chaudière (2). 2) Dispositif (1 ou 1') pour l'évacuation des fumées de combustion selon la revendication 1, du type comportant une cheminée (5 ou 5') alimentée par une chaudière (2) et prévue pour aspirer lesdites fumées de combustion et les rejeter à l'air libre, caractérisé en ce que ladite cheminée (5 ou 5') délimite dans sa partie interne deux canaux (13 et 20) non communicants prévus pour aspirer respectivement lesdites fumées et lesdits gaz et les rejeter séparément à l'air libre. 3) Dispositif(l ou 1') pour l'évacuation des fumées de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite cheminée (5 ou 5') comporte, d'une part, une enveloppe interne (13) prévue pour constituer un premier canal d'aspiration pour lesdites fumées et, d'autre part, une enveloppe externe (18) concentrique à la première, débouchant de manière étanche à l'intérieur de ladite chaufferie (3) et définissant un espace annulaire cylindrique (15 et 20) avec ladite enveloppe interne (13), un second canal d'aspiration (20) pour lesdits gaz étant formé entre lesdites enveloppes (13 et 18). 4) Dispositif(l ou 1') pour l'évacuation des fumées de combustion selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite cheminée (5 ou 5') comporte également, entre lesdites enveloppes interne et externe (13 et 18), une enveloppe intermédiaire (14) concentrique qui est prévue pour constituer son fut porteur. 5) Dispositif (1 ou 1') pour l'évacuation des fumées de combustion selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite cheminée (5 ou 5') est pourvue d'un chapeau (11) dont le bord (26) est monté sur l'extrémité supérieure (22) de ladite enveloppe intermédiaire (14), et dont l'extrémité supérieure définit une ouverture (25) pour l'évacuation desdites fumées, I'extrémité supérieure (23) de ladite enveloppe externe (18) définissant avec ledit bord (26) du chapeau (11) une ouverture (28) pour l'évacuation desdits gaz. 6) Dispositif (1 ou 1') pour l'évacuation des fumées de combustion selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un garnissage (16) thermiquement isolant est prévu entre l'enveloppe interne (13) et l'enveloppe intermédiaire (14) 7) Dispositif(l') pour l'évacuation des fumées de combustion selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ladite cheminée (5') est extérieure à ladite chaufferie (3) et est reliée à cette dernière par un raccord (17') comprenant un conduit interne (13) relié à ladite chaudière (2) et un conduit externe (20) débouchant de manière étanche à l'intérieur de ladite chaufferie (3), lesdits conduits (13 et 20), non communicants entre eux, étant respectivement prévus pour l'alimentation de ladite cheminée (5') en fumée et pour l'aspiration des gaz contenus dans ladite chaufferie (3), lesdits conduits (13 et 20) communiquant respectivement avec ledit premier canal et ledit second canal (20).