Brevet FR2760522A1 — publié le 19980911

La présente invention concerne une chaudière destinée à être montee sur un conduit d'évacuation de fumées de combustion. La chaudière selon l'invention est notamment destinée à être montée sur le conduit d'évacuation d'une cheminée ou d'un four, par exemple. Les chaudières qui sont destinées à être montées sur un conduit d'évacuation de fumées de combustion sont délimitées par une enveloppe comportant dans sa partie basse, une entrée pour l'admission desdites fumées et, dans sa partie haute, une sortie qui est raccordée à une cheminée pour le rejet à l'air libre desdites filnlees (es chaudières comportent également des moyens prévus pour assurcr l'échange thermique entre de l'eau en circulation dans ladite enveloppe et lesdites filmees Ces moyens d'échange sont par exemple constitués d'un serpentin dolll les spires sont centrées sur l'axe de symétrie de l'enveloppe passant par ladite entree et ladite sortie. Ledit serpentin est raccordé à une entrée et à une sortie d'eau Quant aux fumées de combustion, elles sont aspirées dans ladite enveloppe vers le haut, du tait de la différence de pression entre ladite entrée et ladite sortie. On pourra se reporter au document de brevet français FR-A-2 514 475 pour la description détaillée de tels moyens d'échange. Un inconvénient majeur des chaudières comportant des moyens d'echange du type précité réside dans l'encombrement et la masse importante desdits moyens. lesquels engendrent un coût de fabrication et de montage élevé. Le but de la présente invention est de proposer une chaudière destince a étre reliée par une entrée à une source de chaleur pouvant produire des ft,mees de combustion, et comportant une sortie pour l'évacuation desdites fiimees, ladite chaudière comportant au moins un réservoir prévu pour recevoir un fluide caloporteur, tel que de l'eau, qui permette de remédier à l'inconvénient précite A cet effet, une chaudière selon l'invention est telle que ledit ou I'un au moins desdits réservoirs est pourvu d'au moins un canal le traversant de part en part et communiquant avec ladite entrée et ladite sortie pour les fumées, la direction dudit ou de chaque canal étant parallèle à l'axe joignant ladite entrée et ladite sortie Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit ou chaque canal est limité sur sa longueur par une paroi fermée, de telle manière qu'il communique avec ladite entree et ladite sortie pour les fumées par deux ouvertures, chaque ouverture étant formée dans la partie du réservoir correspondant qui est située en regard de ladite entrée ou de ladite sortie Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit ou l'un au moins desdits réservoirs comporte dans sa partie médiane un seul canal, ou canal médian, lequel est centré sur l'axe joignant ladite entrée et ladite sortie pour les fumées. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit canal médian présente une section de passage maximale en son extrémité en regard de ladite entrée pour les fumées. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi du canal médian présente, d'une part, une forme sensiblement tronconique convergente à partir de son extrémité en regard de ladite entrée et en direction de ladite sortie et, d'autre part une forme cylindrique à proximité de son extrémité en regard de ladite sortie Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi dudit canal median présente, à partir de ladite extrémité en regard de ladite entrée, une courbure rentrante, de telle sorte que la pente de ladite paroi décroît en direction de ladite sortie. 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 longitudinale d'une chaudière selon l'invention qui est raccordée à des moyens de chauffage par combustion et à des moyens d'évacuation des fumées produites par ladite combustion, et la Fig. 2 est une vue en coupe transversale de ladite chaudière selon le plan ll-ll de la Fig I La chaudière I représentée à la Fig. I est délimitée par une enveloppe 7. par exemple de forme cylindrique. Celle-ci est destinée à être montée par à partie inférieure sur un conduit d'évacuation 3 de fumées de combustion produites par un four ou un foyer de cheminée 4, par exemple. De plus, I'enveloppe 2 est raccordée par sa partie supérieure à une cheminée 5 prévue pour rejeter à l'air libre lesdites fimlees L'enveloppe 2 comporte une entrée 6 pour l'admission des fumées provenant du conduit d'evacuation 3, et une sortie 7 pour I'échappeinent desdites tunlces en direction de la cheminée 5 Dans cet exemple de réalisation, I'enveloppe 2 prescrite un rétrécissement de sa section en ses parties inférieure et supérieure, de telle sorte qu'elle définit un epaulement 8, 9 en chacune d'entre elles On appellera paroi laterale 10 de l'enveloppe 2 la partie de celle-ci qui relie lesdits épaulements 8 et 9 entre eux Un réservoir I I destiné a contenir un fluide caloporteur I la, tel que de I'eau, est monté de manière centrée à l'intérieur de l'enveloppe 2, par l'intermédiaire de moyens de support 12. Les dimensions du réservoir 11 sont telles qu'il définit à l'intérieur de l'enveloppe 2 un espace annulaire 13 entre la paroi latérale 10 de l'enveloppe 2 et la paroi 14 du réservoir 11 en regard. De plus, les extrémités inférieure et supérieure 15 et 16 du réservoir 11 définissent respectivement des espaces transversaux circulaires 17 et 1 8 avec les épaulements 8 et 9 en regard de l'enveloppe 2. Dans l'exemple de la Fig 1, I'espace annulaire 13 présente une section de passage sensiblement constante. Chaque moyen de support 12 est par exemple constitué d'un tube qui est monté, en l'une de ses extrémités 19, sur l'une des extrémités 15 ou 16 du réservoir Il et, en son autre extrémité 20, sur la face interne de l'épaulement 8 ou 9 en regard de ladite extrémité 15 ou 16 du réservoir Il. Le réservoir Il est pourvu sur sa paroi latérale 14 d'un conduit d'entrée 2 1 et d'un conduit de sortie 22 qui traversent la paroi latérale 10 de l'enveloppe 2, de telle manière que lesdits conduits 21 et 22 soient respectivement situés près des extrémités basse et haute 1 5 et 16 dudit réservoir 11. Des moyens (non représentés) sont prévus en aval du conduit de sortie 22, par exemple, de manière à permettre la circulation d'eau dans le réservoir 11. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le réservoir Il présente dans sa partie médiane un canal 23 qui le traverse de part en part, dans l'axe de l'entrée 6 et de la sortie 7 de l'enveloppe 2 Comme on peut le voir à la Fig I. le canal médian 23 communique avec lesdits canaux transversaux 17 et 18 Avantageusement, la section de passage du canal médian 23 est minimale à l'extrémité haute 16 du réservoir 11 Dans cet exemple de réalisation, la section de passage du canal médian 23 est sensiblement égale à la section de passage de l'entrée 6 de la chaudière 1. à l'extrémité basse 15 du réservoir 11 De plus, la section de passage du canal 23 décroît d'une manière continue en direction de l'extrémité haute 16 dudit réservoir Il, et ce sur une longueur réduite dudit canal 23 Le canal 23 présente ensuite une section de passage sensiblement constante jusqu'à ladite extrémité haute 16 Par conséquent, la section de passage du canal médian 23 est maximale à l'extrémité basse du réservoir I I On appellera respectivement partie inférieure 24 et partie supérieure 25 du canal médian 23 lesdites parties de section décroissante et sensiblement constante Comme on peut le voir dans l'exemple de la Fig 2, le réservoir Il est délimité exterieurement par une surface cylindrique correspondant à sa paroi latérale 14. La paroi 26 du canal médian 23 présente une forme sensiblement tronconique convergente dans ladite partie inférieure 24, et une forme cylindrique dans ladite partie supérieure 25. Dans l'exemple représenté à la Fig. 1, la paroi 26 du canal médian 23 présente dans ladite partie inférieure 24 une courbure 27 légèrement rentrante, de telle sorte que la pente de ladite courbure 27 décroît en direction de l'extrémité haute 16 du réservoir 11. La chaudière 1 selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Lorsque le four ou le foyer de cheminée 4 sont le siège d'une réaction de combustion (voir les flammes 28 repésentées à la Fig. 1), les fumées qui sont produites par ladite combustion pénètrent en permanence dans la chaudière 1 par son entrée 6 (voir les flèches A à la Fig. 1) et commencent à circuler dans l'espace circulaire inférieur 17. Puis lesdites fumées se répartissent à l'intérieur de la chaudière I de telle manière qu'elles circulent dans le canal médian 23 et l'espace annulaire 13 suivant une direction ascendante (voir les flèches B), du fait de la différence de pression entre l'entrée 6 et la sortie 7 de l'enveloppe 2 Lors de leur ascension dans le canal médian 23 et l'espace annulaire 13, les fumées réchauffent l'eau 1 la contenue dans le réservoir Il, et elles circulent ensuite dans l'espace circulaire supérieur 18 pour être finalement évacuées à l'air libre par l'intermédiaire de la sortie 7 de l'enveloppe et de la cheminée 5 (voir flèches C). On notera que, à tirage constant, le canal médian 23 permet d'augmenter la surface 14, 15, 16, 26 du réservoir 11 en contact avec les fumées aspirées par tirage, c'est-à-dire la surface d'échange thermique entre lesdites fumées et l'eau I la contenue dans ledit réservoir 1 I Par conséquent, le transfert thermique par convection à la surface du réservoir Il est amélioré De plus. le canal médian 23 permet de réduire l'épaisseur du volume d'eau Il la à chauffer du fait de la circulation des fumées au sein dudit volume Il a Ledit canal 23 est tel qu'il induit une diminution de la résistance thermique dans ledit volume Il a, à tirage constant. II en decoule que le transfert thermique entre les fumées et l'eau I la du réservoir I I est amélioré, avec une chaudière 1 selon l'invention. On notera que le réservoir d'eau Il d'une chaudière 1 selon l'invention pourrait être pourvu de plusieurs canaux 23 qui le traversent de part en part, de manière à augmenter la surface d'échange entre les espaces respectivement réservés aux fumées de combustion et à l'eau I la, et à diminuer la résistance au réchauffement de l'eau Il a dans ledit réservoir 11. On notera également qu'une chaudière 1 selon l'invention pourrait comporter plusieurs réservoirs il du type de celui précité. REVENDICATIONS 1) Chaudière (I) destinée à être reliée par une entrée (6) à une source de chaleur (28) pouvant produire des fumées de combustion, et comportant une sortie (7) pour l'évacuation desdites fumées, ladite chaudiére (1) comportant au moins un réservoir (Il) prévu pour recevoir un fluide caloporteur, tel que de l'eau, caractérisée en ce que ledit ou l'un au moins desdits réservoirs (11) est pourvu d'au moins un canal (23) le traversant de part en part et communiquant avec ladite entrée (6) et ladite sortie (7) pour les frimées, la direction dudit ou de chaque canal (23) étant parallèle à l'axe joignant ladite entrée (6) et ladite sortie (7). 2) Chaudière (I) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ou chaque canal (23) est limité sur sa longueur par une paroi (26, 27) fermée, de telle manière qu'il communique avec ladite entrée (6) et ladite sortie (7) pour les fumées par deux ouvertures. chaque ouverture étant formée dans la partie (15 ou 16) du réservoir (Il) correspondant qui est située en regard de ladite entrée (6) ou de ladite Sortie (7). 3) Chaudière (1) selon la revendication I, caractérisée en ce que ledit ou l'un au moins desdits réservoirs (I I) comporte dans sa partie médiane un seul canal, ou canal médian (23), lequel est centré sur l'axe joignant ladite entrée (6) et ladite sortie (7) pour les fumées 4) Chaudière (I) selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit canal médian (23) présente une section de passage maximale en son extrémité (15) en regard de ladite entrée (6) pour les fumées 5) Chaudiere (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la paroi (26) du canal médian (23) présente, d'une part une forme sensiblement tronconique convergente à partir de son extremite (1 5) en regard de ladite entrée (6) et en direction de ladite sortie (7) et, d'autre part, une forme cylindrique à proximité de son extrémité (16) en regard de ladite sonie (7) 6) Chaudière (I) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la paroi (26) dudit canal median (73) présente a partir de ladite extremité (15) en regard de ladite entrée (6), une courbure (27) rentrante, de telle sorte que la pente de ladite paroi (26) décroît en direction de ladite sortie (7)