<Desc/Clms Page number 1>
"CHAUFFE-EAU"
La présente invention concerne les chauffe-eau et la forme de réalisation décrite ci-après est un perfection- nement de la forme de construction décrite dans le brevet pricipal N 503.805 du 7 Juin 1951.
Parmi les principaux buts de l'invention, il s'agit de prévoir, dans un chauffe-eau du type général décrit dans le brevet principal, des dispositifs qui augmentent nota- blement le trajet suivi par l'eau sur les surfaces d'échange de chaleur du chauffe-eau, de façon à améliorer le rende- ment thermique de l'appareil.
<Desc/Clms Page number 2>
Suivant l'invention, la chambre de chauffage principale d'un chauffe-eau du type précité a la forme d'une chambre annulaire cylindrique de forme allongée, dans laquelle l'eau qui y passe circule sur toute la longueur de la chambre annulaire cylindrique, bien que les tubulures de raccordement d'entrée et de sortie de l'eau soient si- tuées à la même extrémité de la chambre annulaire. A ce propos, on monte dans les doubles enveloppes d'eau inté- rieure et extérieure des éléments nouveaux qui dirigent le courant d'eau dans le sens longitudinal, et les chica- nes sont fixées sur les éléments des doubles enveloppes d'eau de façon à conserver la forme de construction du brevet principal, qui facilite l'assemblage et le démontage de, ses éléments.
Une forme préférée de réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple sur les dessins ci-joints, sur lesquels :
La figure 1 est une coupe longitudinale passant à peu près par l'axe d'un chauffe-eau ou chaudière construit par application des principes de l'invention, ainsi que d'un ventilateur refoulant l'air comburant dans la chambre de combustion de la chaudière, et sur laquelle certains autres éléments de l'appareil sont représentés en élévation,
La figure 2 est une vue en bout du côté gauche de l'appareil de la figure 1.
La figure 3 est une vue en bout observée à peu près suivant la ligne 3-3 de la figure 1 et représentant la double enveloppe intérieure d'eau démontée de l'enveloppe.
La figure 4 est une vue en plan partielle de l'ap- pareil au voisinage de la tubulure de sortie de la chambre d'.eau intérieure de la figure 1.
La figure 5 est une coupe partielle à plus grande échelle de l'appareil des figures 1 et 4, à peu près suivant la ligne 5-5 des figures 3 et 4.
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 6 est une coupe à plus grande échelle, à peu près suivant la ligne 6-6 de la figure 1, dont cer- tains éléments sont arrachés pour faire apparaître plus clai- rement la nature de l'invention.
La figure 7 est une coupe à peu près suivant la ligne 7-7 de la figure 6, et
La figure 8 est une vue en perspective partielle observée du côté gauche de l'appareil de la figure 5, dont le raccord d'admission d'eau est démonté de façon à faire apparaître certains éléments de construction intérieure.
Si l'on se reporte aux dessins et en particulier à la figure 1, on voit que le chauffe-eau qui y est repré- senté est semblable d'une manière générale à celui qui fait l'objet du brevet pricipal. Les principaux éléments de l'ap- pareil représenté comprennent un chauffe-eau ou chaudière proprement dit désigné d'une manière générale par 10, un brûleur à hydrocabure liquide 12, un moteur électrique 14, un ventilateur 15, une pompe à combustible 16, une magnéto ou autre génératrice d'allumage par étincelles 17, avec certains autres éléments, tels que des thermostats 9 et 13, un interrupteur de tirage 8, un mécanisme 11 de réglage au- tomatique du registre et des éléments moins importants de réglage du fonctionnement du brûleur.
Certains de ces éléments ne sont représentés que schématiquement, mais ne spnt pas spécialement décrits étant donné qu'ils n'ont qu'une impor- tance secondaire en ce qui concerne les perfectionnements de l'invention.
L'appareil chauffe-eau ou chaudière 10 comprend d'une manière générale une enveloppe cylindrique extérieure 20 dans laquelle est disposée concentriquement une enveloppe cylindrique intérieure 21 qui, avec l'enveloppe extérieure, forme une chambre 22 de préchauffage de l'eau, de section annulaire (figure 1). La chambre 22 constitue une double enveloppe d'eau de la chaudière et ses éléments peuvent être
<Desc/Clms Page number 4>
appelés en conséquence éléments de l'ensemble de la double enveloppe d'eau extérieure. Des plaques d'extrémité 22 et 24 et un fond concave 25 soudés sur les enveloppes servent à fermer complètement la double enveloppe d'eau extérieure ou chambre de préchauffage 22, qui par suite est étanche à l'eau, à part les raccords d'admission et de sortie, dé- crite ci-après en détail.
Une chambre principale 30 de chauffage de l'eau, dite double enveloppe d'eau intérieure, est disposée dans l'enveloppe intérieure 21 et est concentrique à la double enveloppe d'eau extérieure 22. La double enveloppe d'eau intérieure est de forme annulaire en coupe (figure 5) et consiste en éléments tubulaires 32 et 33 intérieurs et ex- térieure à parois lisses, dont les extrémités comportent des rebords de 'courbures complémentaires, réunis entre eux bord à bord par des soudures 34 et 35.
Un raccord d'entrée d'eau 38 et un raccord de sor- tie d'eau 39 sont soudés à l'extrémité du côté gauche de l'ensemble de la double enveloppe d'eau intérieure et ont la forme d'éléments tubulaires qui communiquent avec l'in- térieur de la double enveloppe d'eau intérieure 30 par des manchons tubulaires 40 et 41 soudés sur la plaque d'extré- mité 23 et le fond concave 25 de la double enveloppe d'eau extérieure. Des brides 42 et 43 dirigées latéralement à par- tir des raccords respectifs 38 et 39 s'appliquent contre les extrémités intérieures des manchons.
L'eau d'alimentation sous pression provenant de toute source appropriée (non représentée) arrive dans la double enveloppe d'eau extérieure 22 par un orifice d'en- trée 45 qui communique avec un tuyau d'alimentation 46 (figure 2), se préchauffe dans la chambre prévue à cet ef- fet et sort de cette chambre par un orifice de sortie 47, d'où elle passe par un tuyau 48 dans le raccord d'entrée
<Desc/Clms Page number 5>
38 et pénètre dans la chambre principale de chauffage de l'eau ou double enveloppe d'eau intérieure 80. L'eau chaude sort de la double enveloppe d'eau 30 et arrive à l'endroit où elle doit être utilisée.
Ainsi qu'il est décrit ci-après, des dispositifs ont pour but de faire circuler l'eau, qui + d'abord s'est préchauffée dans la double enveloppe d'eau extérieure ou chambre 22 et qui est entrée par le raccord d'entrée 38 @ dans la double enveloppe d'eau intérieure ou chambre 30, sur toute la longueur de la double enveloppe d'eau intérieure 30 avant de sortir par le raccord de sortie 39, ainsi que sur .toute la périphérie circulaire de la chambre 30 en passant sur cette périphérie des deux côtés de l'enveloppe intérieure ou élément tubulaire 32 suivant un trajet complet de 180 .
On décrira ci-,après en détail le moyen d'augmenter la longueur du trajet du fluide de chauffage dans la double enveloppe d'eau intérieure 30 après avoir décrit certaines autres caracté- ristiques de construction de la chaudière avec des détails suffisants pour faire comprendre de quelle manière s'ef- fectue la transmission de la chaleur des produits chauds de la combustion aux doubles enveloppes d'eau 30 et 22 intérieure et extérieure respectives.
L'extrémité du côté du brûleur de la chaudière 10 comporte plusieurs éléments représentés et décrits en dé- tail dans le brevet principal, et comme ces éléments n'ont d'importance que d'une manière générale en ce qui concerne l'invention, ils ne sont décrits qu'en quelques mots de façon à établir leurs relations de coopération.
Parmi ces éléments, il y a lieu de citer le brûleur 12 dont il a déjà été question sa tête de pulvérisation 50 et les électrodes 51, une chambre de combustion 52 qui comporte un cône de stabilisation 53, un cône déflecteur de la flamme 24, une virole 55 en tôle métallique et une plaque de fond 56, une chicane ou virole
<Desc/Clms Page number 6>
à air 57 et une plaque de fond 58 qui ferme l'extrémité de la chaudière 10 et supporte l'ensemble de la tête de pulvérisation et du brûleur de combustible.
Un tuyau de refoulement 60 fait communiquer le ventilateur 15 avec l'espace 61 délimité entre la virole 57 et une enveloppe tubulaire 62 qui constitue en réalité un prolongement cy- lindrique de l'enveloppe tubulaire 20, de façon à faire ar- river l'air contre la virole 57 dans une direction tangentiell à lui faire suivre un trajet tourbillonnant et à le faire ar- river dans la chambre de combustion 52 par le cône de stabi- lisation 53 animé d'un mouvement tourbillonnant qui se pro- page dans la chambre de combustion 52 et se maintient dans la chambre centrale de transmission de chaleur 63 à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire intérieure 32.
Suivant la figure 1, pour augmenter le taux de transmission de la chaleur des produits chauds de la com- bustion sortant de la chambre de combustion 52 à l'eau contenue dans la double enveloppe intérieure d'eau 30, des dispositifs servent à augmenter l'étendue de la surface des éléments tubulaires 32 et 33 et sont également représentés et décrits dans le brevet principal. En bref, ces disposi- tifs consistent en un groupe de bagues en acier 64 conduc- trices de la chaleur réunies par une soudure continue de leur périphérie intérieure avec la surface extérieure du tube 33, et en un second groupe de bagues semblables 65 soudées par leur périphérie extérieure sur la surface in- térieure du tube 32.
Les bagues 64 constituent chacune une série continue de saillies dirigées en dehors-64a (figure 3) analogues à des dents espacées périphériquement, et les bagues 65 une série continue de saillies dirigées en dedans 65a, analogues à des dents, espacées périphérique- ment de la même manière. Les dents 64a des bagues adjacentes
<Desc/Clms Page number 7>
64 sont disposées en quinconce, de même que les dents 65a des bagues adjacentes 65. Cette disposition en quinconce: des dents 64a et 65a a pour effet de faire naître une tur- bulence qui augmente notablement les caractéristiques de transmission de chaleur des tubes 32 et 33, ainsi qu'il est dit dans le brevet principal.
Les produits de la combustion avancent de droite à gauche (figure 1), circulent sur toute la longueur de la chambre 63, puis pénètrent dans l'extrémité du côté gauche du canal annulaire 66 et reviennent dans l'autre sens jus- que dans un carneau 67 (voir aussi la figure 2). Les pro- duits gazeux de la combustion, refroidis en partie, passant dans le canal 66 cèdent une partie de leur chaleur à l'eau contenue dans la double enveloppe d'eau intérieure 30 et une autre partie à l'eau froide contenue dans la double enveloppe d'eau extérieure 22, et au moment où ils arrivent dans le carneau 67 leur température s'est suffisamment abaissée pour que la quantité de chaleur perdue soit faible.
Les éléments disposés de la manière décrite ci- dessus font l'objet du brevet principal et les perfectionne- ments qui font l'objet de la présente invention consistent plutôt en des formes de construction, combinaisons et dis- positions nouvelles destinées à augmenter la longueur du trajet suivi par l'eau dans les doubles enveloppes d'eau intérieure et extérieure du chauffe-eau.
Suivant les figures 4 à 7, une conduite collectri- ce allongée 70 part du raccord de sortie d'eau 39, passe dans le sens longitudinal le long de la partie supérieure de l'enveloppe tubulaire intérieure 32 dans la double enve- loppe d'eau intérieure 30, aboutit en un point voisin de son extrémité du côté droit (figure 4) et se termine à une courte distance de l'extrémité de la double enveloppe d'eau.
Cette conduite collectrice 70 a la forme d'une rigole de section en U dont les parois latérales parallèles sont réu-
<Desc/Clms Page number 8>
nies par une portion de base 73. On soude les bords longi- tudinaux de ces parois latérales sur l'élément 32 de la double enveloppe d'eau intérieure avant de mettre en place l'élément extérieur 33 de la double enveloppe d'eau et de le souder par le joint 34. L'extrémité du côté gauche de la conduite collectrice 70 comporte un léger décrochement 75 vers le haut, en formant ainsi un épaulement de raccor- dement incliné (figure 5). La portion décalée 75 reçoit une légère courbure (figure 8), qui, lorsqu'on l'observe par l'extrémité de la conduite, se conforme à celle de la paroi de l'enveloppe cylindrique 33.
Lorsqu'on met en place l'enveloppe 33 de la double enveloppe d'eau intérieure pour la souder sur l'enveloppe 32 le long du joint 34, la portion décalée 75 du collecteur 70 vient en saillie en passant par une ouverture de forme irrégulière 76 (figure 8) et on la soude sur ses bords suivant les lignes d, e et f aux points 77 et 78 (figure 8).
Les bords courbes b et c du collecteur 70 sont soudés sur l'enveloppe 32 par les joints de soudure 80.
Suivant les figures 1 et 5, la profondeur des pa- rois latérales du collecteur 70 est sensiblement égale à la distance radiale entre les parois des enveloppes 32 et 33, de sorte que le collecteur 70, une fois mis en place dans la double enveloppe d'eau intérieure 30, forme en com- binaison avec la surface extérieure de l'enveloppe intérieure 32 un canal de passage 81 de section rectangulaire qui part d'une région voisine de l'extrémité du côté droit de la double enveloppe d'eau 30, aboutit à son extrémité du côté gauche et est en communication étanche avec l'ouverture 76 de forme irrégulière.
L'extrémité intérieure du raccord de sortie 39 est en communication étanche avec le canal de passage 81 et vers cette extrémité son bord intérieur est réuni par une soudure 82 au bord antérieur 83 (figures 5 et 7) de la
<Desc/Clms Page number 9>
portion décalée de pont 75 du collecteur 70. Les portions restantes du bord intérieur du raccord 39 sont réunies sur toute leur longueur aux bords de l'ouverture 76 par une soudure 84 (figures 1 et 5).
Il ressort de la description qui précède que l'eau préchauffée qui arrive dans la double enveloppe d'eau 30 par le raccord d'entrée 38 est obligée de circuler sur toute la longueur de la double enveloppe d'eau, car elle ne peut passer par le raccord de sortie 39 qu'en passant par l'extrémité 86 (figure 1) du collecteur 70. On peut donc dire que le collecteur 70 isole le raccord de sortie de la double enveloppe d'eau intérieure, qui par suite ne peut recevoir de l'eau que par 1''extrémité éloignée de cette double enveloppe.
Pour empêcher l'eau de passer directement de l'ori- fice d'entrée 45 de la double enveloppe d'eau extérieure ou chambre 22 dans l'orifice de sortie 47 et augmenter ainsi la longueur du trajet suivi par l'eau dans la double enve- loppe d'eau extérieure ou chambre 22, on dispose dans la chambre 22 deux cloisons longitudinales 90 et 91 diamétra- lement opposées (figures 1, 6 et 7). Ces cloisons 90 et 91 sont horizontales dans la position de la chaudière 10 de la figure 1 et partagent la chambre 22 en compartiments semi-annulaires supérieur et inférieur. Les deux cloisons sont de formes complémentaires et se composent chacune de deux sections formées par une bande allongée de tôle 92 de forme trapézoïdale qui part du bord de l'enveloppe 21 (fi- gure 7) et aboutit dans une région voisine de l'extrémité du côté du brûleur de la chaudière 10.
Le bord intérieur de la bande 92 est réuni par une soudure 93 sur toute sa lon- gueur à la surface extérieure de l'enveloppe 21.
Le bord diagonal de la bande 92 vient rencontrer sensiblement un bord diagonal semblable 95 d'une pièce 96 de forme générale triangulaire à l'extrémité du côté.
<Desc/Clms Page number 10>
gauche de la double enveloppe d'eau 22, et la pièce 96 fait aussi partie de l'ensemble des cloisons 90 ou 91 sui- vant le cas.
Le bord intérieur de la pièce triangulaire 96 est réuni par une soudure 97 à la face intérieure de la plaque de fond 25 suivant une ligne générale dirigée radialement.
Il ressort de la description qui précède que les groupes de cloisons 90 et 91 ont pour effet de faire cir- culer l'eau de l'orifice d'entrée 45 de gauche à droite (figure 1) à peu près dans le sens longitudinal dans la chambre 22, de la faire passer autour des extrémités 99 de ces éléments puis de la faire revenir en sens inverse dans la chambre de droite à gauche avant de pouvoir arriver dans l'orifice de sortie 47. L'eau passe donc directement de l'orifice d'entrée 45 dans une région de la double enveloppe d'eau voisine de l'extrémité voisine du brûleur de la chau- dière où la différence de température est considérable.