Brevet FR2764047A1 — publié le 19981204

La présente invention concerne un conduit de fumées flexible. Ledit conduit est prévu pour assurer tout à la fois l'admission d'air primaire à l'entrée d'une chaudière et le rejet à l'atmosphère des gaz brûlés générés par la combustion dans ladite chaudière. Les conduits de fumées qui permettent simultanément de pourvoir à l'alimentation en air atmosphérique des chaudières et d'assurer l'évacuation à l'air libre des gaz brûlés sont avantageusement constitués de deux tuyaux généralement cylindriques disposés concentriquement l'un dans l'autre. Ces deux tuyaux délimitent un canal central qui est utilisé pour l'évacuation des gaz brûlés, et un canal annulaire autour de ce canal central qui est utilisé pour l'alimentation et le guidage de l'air atmosphérique vers l'entrée du brûleur de la chaudière. Ces conduits sont dits étanches, car ils offrent l'avantage d'isoler mutuellement le flux de rejet des gaz brûlés par la chaudière et le flux d'alimentation en air primaire de combustion, par le guidage séparé de ces flux à une distance plus ou moins grande de ladite chaudière. Ces conduits à deux canaux indépendants peuvent être réalisés en des matériaux divers, notamment en métal. De plus, ils peuvent présenter une structure rigide ou flexible. Les conduits à structure flexible présentent l'avantage de pouvoir se déformer sans dommage. Cependant, un inconvénient majeur d'un conduit à structure flexible est que son tuyau externe tend à se déformer sous l'effet d'une courbure qui lui est appliquée, de telle manière que la partie dudit tuyau externe qui se situe au droit de ladite courbure se rapproche de tuyau interne. Ce rapprochement a pour conséquence de réduire la section de passage du canal annulaire pour l'acheminement de l'air atmosphérique, jusqu'à annuler ladite section en cas de courbure prononcée. Chaque partie courbée dudit conduit de fumées offre donc une résistance à la circulation de l'air atmosphérique en direction de l'entrée de combustion de la chaudière. Il en résulte que le débit d'air à l'extrémité du conduit de fumées qui communique avec ladite entrée de combustion est d'autant plus réduit que le nombre de parties coudées dans le conduit est plus élevé. Le but de la présente invention est de proposer un conduit flexible de fumées du type comportant, d'une part, un tuyau interne flexible et, d'autre part, un tuyau externe également flexible formant un canal annulaire de section de passage donnée autour dudit tuyau interne, qui permette de supprimer les résistances à la circulation de l'air atmosphérique le long dudit conduit, par le maintien d'un écart sensiblement constant entre ces deux tuyaux concentriques. A cet effet, un conduit flexible de fumées selon l'invention comporte des moyens flexibles qui sont montés entre lesdits tuyaux et qui sont prévus pour assurer leur concentricité, lesdits moyens flexibles présentant une structure telle qu'ils maintiennent sensiblement inchangée l'aire de ladite section de passage dudit canal sur toute la longueur de celui-ci. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour assurer la concentricité desdits tuyaux présentent une structure filiforme ou lamellaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour assurer la concentricité desdits tuyaux sont constitués d'au moins un fil comportant des spires qui sont montées au contact dudit tuyau interne et qui sont pratiquement tangentes audit tuyau externe, plusieurs spires étant solidarisées avec ledit tuyau interne. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens pour assurer la concentricité desdits tuyaux sont constitués d'un fil qui est monté autour du tuyau interne en décrivant une hélice circulaire, de telle manière que ledit fil définisse sensiblement une surface torique hélicoïdale qui a pour centre de symétrie l'axe de symétrie dudit tuyau interne. Selon un second mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens pour assurer la concentricité desdits tuyaux sont constitués de plusieurs fils identiques qui comportent chacun lesdites spires et qui sont montés adjacents d'une manière jointive autour du tuyau interne, de telle manière que leurs axes longitudinaux respectifs soient situés entre lesdits tuyaux et parallèlement aux axes longitudinaux de ces derniers. Préférentiellement, ledit conduit flexible de fumées selon l'invention est tel qu'au moins ledit tuyau flexible externe est constitué, d'une part, d'une paroi interne formée par un enroulement hélicoïdal d'une bande ondulée et dont les bords sont assemblés l'un à l'autre et, d'autre part, d'une paroi interne lisse qui est assemblée à ladite paroi externe. 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 en coupe schématique d'un conduit flexible d'évacuation de gaz brûlés selon l'invention qui est relié par ses extrémités respectives à une chaudière à gaz et à un embout débouchant à l'air libre, la Fig. 2 est une vue en coupe schématique partielle selon le plan ll-ll de la Fig. I d'un conduit d'évacuation selon un premier mode de réalisation de l'invention, la Fig. 3 est une vue en coupe selon le plan III-III de la Fig. 2 dudit conduit flexible d'évacuation, la Fig. 4 est une vue de dessus d'un conduit flexible d'évacuation de gaz brûlés selon un second mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 5 est une vue en coupe partielle selon le plan V-V de la Fig. 4 dudit conduit d'évacuation selon ledit second mode de réalisation. Un conduit flexible 1 de fumées selon l'invention représenté à la Fig. I est constitué d'un tuyau flexible 2 qui est monté de manière concentrique à l'intérieur d'un tuyau flexible 3 de plus grand diamètre, par l'intermédiaire de moyens 4 prévus pour assurer la concentricité desdits tuyaux 2 et 3. Les parois latérales respectives 5 et 6 des tuyaux 2 et 3 sont visibles à la Fig. 1. Selon un premier exemple de réalisation des tuyaux flexibles 2 et 3, chacun d'eux est obtenu de la manière suivante. On enroule sur elle-même et d'une manière hélicoïdale une bande métallique pourvue d'ondulations longitudinales, et l'on assemble dans le même temps l'un à l'autre les deux bords de la bande ainsi enroulée, par exemple par sertissage ou soudage. Cette forme hélicoïdale et ondulée des tuyaux 2 et 3 permet d'obtenir la flexibilité du conduit 1. Selon un second exemple de réalisation des tuyaux 2 et 3, le tuyau interne 2 est du type de celui décrit en référence audit premier exemple de réalisation. Quant au tuyau externe 3, il comporte, en plus de ladite bande métallique ondulée, enroulée sur elle-même en hélice et dont les bords sont assemblés l'un à l'autre, une gaine lisse qui est constituée d'une lame également métallique et enroulée hélicoïdalement sur ellemême. Ladite gaine lisse est assemblée à ladite bande ondulée, par exemple suivant une ligne longitudinale à ladite gaine et à ladite bande, de telle manière que les deux bords de la gaine lisse se recouvrent l'un l'autre sans être assemblés. Ladite bande ondulée et ladite gaine lisse sont respectivement destinées à constituer la paroi externe et la paroi interne du tuyau 3. On pourra se reporter au document de brevet français FR-A-2 518 213 au nom de la présente demanderesse pour la description détaillée dudit tuyau externe 3. Selon un troisième exemple de réalisation des tuyaux 2 et 3, les deux tuyaux 2 et 3 sont du type du tuyau externe 3 à double paroi qui est décrit en référence au second exemple de réalisation précité. Le conduit flexible de fumées 1 présente un ou plusieurs coudes 7 sur sa longueur (un seul coude 7 est représenté à la Fig. 1). Le tuyau de plus petit diamètre, ou tuyau interne 2, est destiné à être relié, par l'une de ses extrémités 8, à une sortie de gaz de combustion produits par une chaudière à gaz 9 et, en son autre extrémité 10, à un embout 11 prévu pour permettre le rejet dans l'atmosphère 12 desdits gaz de combustion. On a matérialisé par la flèche A l'admission des gaz de combustion dans le tuyau interne 2 et par la flèche B le rejet desdits gaz à l'air libre 12 à travers l'embout Il, lequel débouche par exemple au-dessus du toit 13 du bâtiment 14 comportant la chaudière 9. Le tuyau de plus grand diamètre, ou tuyau externe 3, est prévu pour former un canal annulaire 1 5 avec ledit tuyau interne 2. Le canal 15 comporte deux extrémités 16 et 17 qui sont respectivement adjacentes auxdites extrémités 10 et 8 du tuyau 2 destinées à former la sortie et l'admission des gaz de combustion. L'extrémité 16 est destinée à déboucher à l'air libre 12, de manière à permettre l'admission d'air atmosphérique dans le canal 15. Quant à l'extrémité 17, elle est destinée à être reliée à l'entrée d'air de la chaudière 9, de manière à permettre la réaction de combustion dans celle-ci On a matérialisé par les flèches C l'admission de l'air atmosphérique 12 dans le canal 15 et par les flèches D la sortie à l'intérieur de la chaudière 9 de l'air acheminé par ledit canal 15. On notera que le conduit flexible de fumées 1 comporte, au voisinage de ses deux extrémités 8, 1 7 et 10, 16 qui sont respectivement adjacentes à la chaudière 9 et au toit 13 du bâtiment 14, des moyens pour isoler, d'une part, le flux d'air atmosphérique 12 destiné à être admis dans la chaudière 9 vis-à-vis du flux de gaz brûlés quittant celle-ci et, d'autre part, I'air atmosphérique 12 destiné à être admis dans le canal 1 5 vis-à-vis du flux de gaz brûlés quittant le tuyau interne 2 au niveau du toit 13 (ces moyens d'isolation des flux gazeux ne sont pas représentés à la Fig. 1 pour des raisons de clarté). On a représenté aux Figs. 2 et 3 un premier mode de réalisation selon l'invention des moyens 4 de maintien de la concentricité desdits tuyaux 2 et 3. Les moyens 4 correspondant audit premier mode sont constitués d'un fil 18 flexible qui présente sensiblement une forme de ressort cylindrique à spires 19 non jointives. Le fil 18 est monté autour du tuyau interne 2 en décrivant une hélice circulaire (voir Fig. 2), de telle manière que chaque spire 19 soit en contact avec le tuyau 2 par son extrémité 20 (les spires 19 appartenant à un pas de l'hélice sont représentées en projection plane à la Fig. 3). Le fil 18 est par exemple solidarisé en des pas de l'hélice qu'il forme avec la paroi latérale 5 du tuyau 2, par l'intermédiaire de plusieurs moyens 21 qui relient les extrémités 20 de plusieurs spires 19 avec ledit tuyau 2. Le fil 18 définit alors une surface torique hélicoïdale qui a pour centre de symétrie l'axe de symétrie du tuyau 2, et qui est tangente à la paroi latérale 5 du tuyau 2 par lesdites extrémités 20 des spires 19. De préférence, le fil présente un diamètre réduit (de l'ordre du millimètre, par exemple). Quant au diamètre de chaque spire 19, il est tel que la surface cylindrique de l'hélice formée par le fil 18 autour du tuyau 2 est légèrement inférieur à celui du tuyau externe 3. De préférence, le fil 18 et les moyens de fixation 19 sont constitués d'un matériau métallique résistant à la corrosion, tel que de l'acier inoxydable. Selon un exemple de réalisation, le pas relatif à l'hélice circulaire formée par le fil 18 est de 50 mm. Quant au tuyau 2 sur lequel est monté le fil 18, il présente un diamètre de 80 mm, alors que le diamètre du tuyau externe 3 est de 125 mm. Un conduit flexible de fumées 1 selon ledit premier mode de réalisation est obtenu de la manière suivante. On réalise d'abord les tuyaux 2 et 3 de la manière précitée. Puis on monte le fil 18 autour du tuyau interne 2 comme indiqué ci-dessus. On introduit ensuite axialement le tuyau interne 2 pourvu du fil 18 à l'intérieur du tuyau externe 3. On notera que la légère différence existant entre le diamètre de l'hélice circulaire formée par le fil 18 et le diamètre du tuyau externe 3 permet l'introduction axiale précitée sans déformer ledit fil 1 8. Le conduit flexible de fumées 1 ainsi obtenu est ensuite mis en place dans le bâtiment 14, de sorte à être relié d'une part, à la chaudière 9 et, d'autre part, à la partie du toit 13 du bâtiment 14 qui est prévue pour permettre le rejet des gaz de combustion dans l'atmosphère 12. Il se coude alors en l'une ou plusieurs de ses parties 7. Concernant chaque partie coudée 7 du conduit flexible de fumées 1, lorsqu'on imprime une courbure audit conduit 1 selon une direction donnée, la partie de la paroi 5 du tuyau externe 3 qui est adjacente à ladite courbure a tendance à se rapprocher du tuyau interne 2. Ladite partie adjacente à la courbure exerce alors une force radiale centripète sur le fil hélicoïdal 18, et ce dernier a pour effet de rappeler le tuyau externe 3 dans sa position initiale de concentricité par rapport au tuyau 2, grâce à sa structure flexible. Par conséquent, la section de passage pour l'air atmosphérique 12 qui circule dans le canal 15 est maintenue constante sur la totalité de la longueur du conduit 1. De plus, le fil 18 ne constitue pas une résistance à la circulation de l'air dans le canal 15, du fait de son diamètre réduit. Il en résulte que la section de passage du canal annulaire 15 demeure sensiblement inchangée malgré la présence dudit fil 18. Par conséquent, le débit d'air localisé dans la partie basse du canal 15 qui est reliée à la chaudière 9 est sensiblement égal au débit d'air initialement admis dans la partie haute dudit canal 15. On a représenté aux Figs. 4 et 5 un second mode de réalisation des moyens 4 de maintien de la concentricité entre les tuyaux 2 et 3. Les moyens 4 correspondant audit second mode sont constitués de plusieurs fils 22 jointifs qui présentent chacun une forme de ressort cylindrique à spires 23 non jointives (voir Fig. 5). Chaque fil 22 est par exemple constitué du même matériau que le fil hélicoïdal 18 précité, et il est caractérisé par un diamètre identique. De plus, le diamètre des spires 23 de chaque fil cylindrique 22 est prévu légèrement inférieur (par exemple de quelques millimètres) à la différence existant entre les rayons respectifs du tuyau externe 3 et du tuyau interne 2. On a représenté douze fils cylindriques 22 dans l'exemple de réalisation de la Fig. 4, cependant les moyens 4 selon ce second mode de réalisation pourraient en comporter plus ou moins. Chaque fil cylindrique 22 est monté sur une génératrice de la paroi latérale 5 du tuyau 2, de telle manière que l'axe longitudinal de chaque fil 22 se situe entre les tuyaux 2 et 3, parallèlement aux axes longitudinaux de ces derniers. Les douze fils 22 sont montés autour de la paroi 5 du tuyau, de telle manière que les fils 22 qui sont deux à deux adjacents soient mutuellement disposés d'une manière pratiquement jointive, en l'une des génératrices des surfaces cylindriques qu'ils forment respectivement. Chaque fil 22 est solidarisé avec la paroi latérale du tuyau 2 par l'intermédiaire de moyens 21 tels que ceux mentionnés ci-dessus. Comme on peut le voir à la Fig. 5 où sont visibles deux des douze fils 22, chaque fil 22 est par exemple relié au tuyau 2 par les extrémités respectives 24 de plusieurs de ses spires 23. Un conduit flexible de fumées 1 selon ledit second mode de réalisation est obtenu de la manière suivante. On réalise d'abord les tuyaux 2 et 3 de la manière précitée. Puis on monte les fils 22 autour du tuyau interne 2 comme indiqué ci-dessus. On introduit ensuite axialement le tuyau interne 2 pourvu des fils cylindriques 22 à l'intérieur du tuyau externe 3. On notera que la légère différence existant entre le diamètre des spires 23 de chaque fil 22 et la largeur du canal 15 permet l'introduction précitée sans déformer lesdits fils 22. De même que pour le premier mode de réalisation, le ou les fils 22 qui sont adjacents à la direction d'une courbure du conduit I et qui se situent du côté de ladite courbure ont pour effet de rappeler le tuyau externe 3 dans sa position initiale de concentricité par rapport au tuyau 2, grâce à la structure flexible de chaque fil 22. On notera que le montage des fils 22 qui sont deux à deux adjacents d'une manière pratiquement jointive permet d'assurer un écart constant entre les deux tuyaux 2 et 3, pour tout l'espace du canal 15 compris entre lesdits tuyaux 2 et 3. Par conséquent, la section de passage pour l'air atmosphérique 12 qui circule dans le canal 15 est maintenue constante sur la totalité de la longueur du conduit flexible de fumées 1. De plus, les fils 22 qui sont montés entre les tuyaux 2 et 3 ne génèrent pratiquement pas de perte de charge dans le canal 15, du fait de leur diamètre réduit. Il en résulte que la section de passage du canal annulaire 15 demeure sensiblement inchangée malgré la présence desdits fils 22. Par conséquent, le débit d'air localisé dans la partie basse du canal 15 qui est reliée à la chaudière 9 est sensiblement égal au débit d'air initialement admis dans la partie haute dudit canal 15. Concernant les deux modes de réalisation de l'invention qui viennent d'être décrits, on notera que les moyens 4 de maintien de la concentricité entre les tuyaux 2 et 3 pourraient présenter une structure lamellaire, au lieu de la structure filiforme qui a été décrite ci-dessus. Pour ledit premier mode, les moyens 4 présenteraient alors une forme de ressort cylindrique à lamelles monté en hélice autour du tuyau interne 2. Pour ledit second mode, chaque moyen 4 présenterait une même forme de ressort cylindrique à lamelles d'axe parallèle à celui des tuyaux 2 et 3. On notera également que dans le cas de tuyaux 2 et 3 obtenus selon lesdits second ou troisième exemples de réalisation, la paroi interne lisse que comporte ledit tuyau 3 permet de minimiser les risques d'accrochage entre les moyens 4 de maintien de la concentricité et le tuyau 3 lors de ladite introduction. De plus ladite paroi interne lisse du tuyau 3 permet également de minimiser les pertes de charge de l'air atmosphérique évoluant à l'intérieur du canal 15. D'une manière encore plus avantageuse pour les deux modes précités, les deux tuyaux 2 et 3 sont obtenus conformément audit troisième exemple de réalisation. Selon ce troisième exemple, la paroi interne lisse que comporte également le tuyau interne 2 permet de limiter la formations de dépôts corrosifs dûs aux gaz brûlés sur la face interne dudit tuyau 2. Par conséquent, la fréquence d'intervention pour l'entretien ou le remplacement du tuyau interne 2 est réduite d'une manière significative. D'une manière générale, on notera également qu'on ne sortirait pas du cadre de la présente invention en solidarisant les moyens 4 de maintien de la concentricité avec le tuyau externe 3, à la place du tuyau interne 2. Dans ce cas, le conduit flexible de fumées l serait obtenu en introduisant axialement ledit tuyau 3 pourvu des moyens 4 autour dudit tuyau 2. REVENDICATIONS 1) Conduit flexible de fumées (1) du type comportant, d'une part, un tuyau interne (2) flexible et, d'autre part, un tuyau externe (3) également flexible formant un canal annulaire (15) de section de passage donnée autour dudit tuyau interne (2), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens flexibles (4) qui sont montés entre lesdits tuyaux (2 et 3) et qui sont prévus pour assurer leur concentricité, lesdits moyens flexibles (4) présentant une structure telle qu'ils maintiennent sensiblement inchangée l'aire de ladite section de passage dudit canal (15) sur toute la longueur de celui-ci. 2) Conduit flexible de fumées (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) pour assurer la concentricité desdits tuyaux (2 et 3) présentent une structure filiforme ou lamellaire. 3) Conduit flexible de fumées (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) pour assurer la concentricité desdits tuyaux (2 et 3) sont constitués d'au moins un fil (18, 22) comportant des spires (19, 23) qui sont montées au contact dudit tuyau interne (2) et qui sont pratiquement tangentes audit tuyau externe (3), plusieurs spires (19, 23) étant solidarisées avec ledit tuyau interne (2). 4) Conduit flexible de fumées (I) selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) pour assurer la concentricité desdits tuyaux (2 et 3) sont constitués d'un fil (18) qui est monté autour du tuyau interne (2) en décrivant une hélice circulaire, de telle manière que ledit fil (18) définisse sensiblement une surface torique hélicoïdale qui a pour centre de symétrie l'axe de symétrie dudit tuyau interne (2). 5) Conduit flexible de fumées (I) selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (4) pour assurer la concentricité desdits tuyaux (2 et 3) sont constitués de plusieurs fils (22) identiques qui comportent chacun lesdites spires (23) et qui sont montés adjacents d'une manière jointive autour du tuyau interne (2), de telle manière que leurs axes longitudinaux respectifs soient situés entre lesdits tuyaux (2 et 3) et parallèlement aux axes longitudinaux de ces derniers. 6) Conduit flexible de fumées (I) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins ledit tuyau flexible externe (3) est constitué, d'une part, d'une paroi interne formée par un enroulement hélicoïdal d'une bande ondulée et dont les bords sont assemblés l'un à l'autre et, d'autre part, d'une paroi interne lisse qui est assemblée à ladite paroi externe.