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La présente invention est relative aux appareils de chauffage des liquides par (échange thermique in- direct avec les produits de combustion d'un combustible liquide ou gazeux. Ces appareils servent le plus souvent à chauffer de l'eau, mais ils peuvent bien en- tendu servir à chauffer tout autre liquide : aussi, l'ex- pression "chauffe-eau", utilisée au cours de la pré- sente demande, ne doit-elle pas être interprétée dans un sens étroitement limité au chauffage de l'eau.
Pour assurer le rendement calorifique maximum, il famt d'une part extraire le plus grand nombre possible de calories d'une quantité donnée de combustible,et d'autre part il faut extraire le plus grand nombre pos- sible des calories contenues dans les produits de la combustion de ce combustible . Pour remplir la première " Perfectionnements aux dispositifs de chauffage, notamment aux chauffe-eau ".
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de ces deux conditions, il faut assurer une combustion complète du combustible, et pour satisfaire à la seconde, il faut prévoir des surfaces d'échange suffisamment grandes. On a éprouvé quelques difficultés par le passé pour satisfaire à ces conditions tout en conser- vant au chauffe-eau des dimensions inférieures à une limite raisonnable.
D'autre part, lorsque le combus- tible utilisé est l'huile, les gaz s'échappant du chauffe-eau sont en général malodorants, par suite d'une combustion incomplète du combustible . Dans le cas des chauffe-eau à usage domestique, cet inconvé- nient est plus important encore que la perte de rendement dont il est l'indice.
La présente invention se propose d'assurer une combustion sensiblement totale du combustible, amélio- rant ainsi le rendement calorifique, et, dans le cas des chauffe-eau à combustion d'huile réduisant l'odeur désagréable, sinon la supprimant complètement.
Le chauffe-eau objet de l'invention comprend une unité de chauffe dans laquelle se forment les produits de la combustion, et que ceux-ci traversent en trans- mettant leurs calories par les parois de l'unité vers le liquide à chauffer. L'unité de chauffe comprend deux parties, à savoir : une partie inférieure tubulai- re formant chambre de combustion, et une partie supé- rieure annulaire formant carneau ;
pour assurer la combustion sensiblement totale du combustible avant que les produits de la combustion ne pénètrent dans ce' carneau , la chambre de combustion est limitée à sa partie supérieure par des surfaces qui convergent vers le haut en ménageant vers le carneau un orifice d'entrée disposé de manière à empêcher le passage di- rect des gaz de combustion dans le carneau par un tra- jet vertical rectiligne.
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On constate qu'il est possible de faire fonc- tionner un tel chauffe-eau au moyen d'huile de paraffi- ne ordinaire du commerce, pendant des heures entières dans une pièce mal aérée sans qu'il se dégage une odeur désagréable . On n'en voit pas très bien la raison, mais il semble que la convergence des surfaces supérieures de la chambre de combustion et l'absence d'un passage direct vers le carneau entraînent un cer- tain freinage des gaz, et une turbulence suffisante pour assurer leur combustion totale ou quasi-totale avant leur passage dans le carneau . Il apparaît ainsi que le passage libre et régulier des gaz de la chambre de combustion vers le carneau, qui semble avoir été l'une des principales préoccupations des dispositifs antérieurs, ne constitue nullement un avantage.
Conformément au mode de réalisation préféré de l'invention, l'unité de chauffe présente une chambre de combustion cylindrique surmontée par un cylindre coaxial.de diamètre plus petit formant la paroi exté- rieure du carneau. La paroi de la chambre de combustion et la paroi extérieure du carneau,sont raccordées par une partie tronconique de section progressivement rédui- te.
La paroi intérieure du carneau annulaire est constituée par un tube qui s'étend de haut en bas à l'intérieur de la paroi extérieure jusqu'à un niveau inférieur à celui de l'extrémité inférieure de'celle- ci, et ce tube porte, à son extrémité inférieure, un dé- flecteur ou une chicane divergeant puis convergeant vers - le bas . La diamètre maximum de la chicane est au moins égal au diamètre de la paroi extérieure du carneau, de sorte que les gaz passant de la chambre de combustion versle carneau ne trouvent pas un passage rectiligne de haut en bas'.
La surface inférieure de la chicane,
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c'est-à-dire sa partie qui converge vers le bas se trouve en face d'une partie'de la section de raccorde- ment tronconique entre la chambre de combustion et la chicane, de telle sorte que les gaz passant vers le carneau en provenance des points voisins de l'axe de la chambre de combustion soient dirigés vers l'exté- rieur , et que ceux qui proviennent du voisinage de la paroi de la chambre de combustion soient dirigés vers l'intérieur.
Le chauffe-eau objet de l'invention peut compren- dre plus d'une unité de chauffage semblable à celle que l'on vient de décrire . Elles peuvent alors être disposées dans une enceinte de circulation d'eau commune à toutes les unités.
On va maintenant décrire à titre d'indication et non de limitation quelques modes de réalisation du chauffe-eau objet de l'invention, choisis à titre d'exemples et représentés au dessin annexé, sur le- quel :
La figure 1 est une élévation-coune quelque peu ..schématique d'une forme de réalisation simple de chauffe- eau à usage domestique.
La figure 2 est une vue avec arrachement partiel d'une variante du chauffe-eau de la fin; 1; enfin
La figure 3 est une vue en élévation et partielle- ment en coupe d'un chauffe-eau à deux unités de chauffe conformément à l'invention.
Le dispositif de chauffage représenté sur la figurer 1 comporte un? unité de chauffe A dans laquelle est disposé un brûleur à huile B et logée elle-même dans une enceinte à circulation d'eau C isolée par un calori- fugeageD.
L'enveloppe 10 est cylindrique et est fermée en haut
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et en bas au moyen de couvercles 12, 14 que traverse l'unité de chauffe A. Une paroi intérieure le fixée au couvercle inférieur 12 délimite avec 1'enveloppe un espace annulaire destiné à contenir le calorifuge
D et délimite d'autre part avec l'unité de chauffe l'espace de circulation d'eau C qui est fermé en haut par une plaque 17. On voit en 18 et en 19 respec- tivement les tuyauteries d'entrée et de sortie d'eau.
L'unité de chauffe A comprend une par tie inférieure cylindrique 20 ouverte en bas et délimitant une cham- bre de combustion E pour 1 'huile alimentant par une tuyauterie 22 le brûleur B. L'unité de chauffe comporte d'autre part une partie supérieure composée de deux tubes concentriques 24, 26 délimitant un espace annu- laire qui constitue le carneau F d'évacuation des pro- duits de combustion de la chambre de combustion E. La paroi extérieure 24 du carneau présente un diamètre plus petit que la paroi 20 de la chambre de combus- tion, à laquelle elle est raccordée par une partie tron- conique 28.
A l'extrémité inférieure du tube intérieur 26 du carneau est fixé un déflecteur ou une chicane G com- posée d'une partie 30 divergeant vers lebas suivie d'une partie 32 convergeant vers le bas. Comme il appa- rait sur le dessin, le diamètre maximum de la chicane 'est égal à celui du carneau et se présente au niveau de la partie tronconique 28.
On remarquera qu'il n'existe aucun passage con- tinu et rectiligne partant de la chambre de combustion.
Tous les gaz qui s'élèvent à travers, celle-ci rencon- trent l'une ou l'autre des surfaces à pente opposée 28 ou 32. Ils sont ainsi rabattus les uns sur les autres en travers de 'la direction générale de leurtrajec-
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toire ascendante et il se crée ainsi une certaine turbulence. C'est celle-ci qui, semble-t-il, assure une combustion sensiblement totale des gaz avant.leur entrée dans le carneau . On conçoit d'autre part que les gaz traversent ranidemcnt le carneau et que la tem- pérature régnant dans celle-ci est plus basse que dans la chambre de combustion.
Dans ces conditions , il y a toute probabilité pour que tout combustible imbrûlé pénétrant dans le carneau reste imbrûlé et sorte dans le même état par l'extrémité supérieure de ce carneau, réduisant ainsi le rendement calorifique et donnant naissance à une odeur désagréable.
Un tel désagrément est évité par l'appareil fai- sant l'objet de l'invention puisque, comme il a été dit ci-dessus , la combustion est complète avant que les gaz ne pénètrent dans le carneau .
La pente et les dimensions exactes des surfaces 28 et 32 ne présentent pas une importance critique ; les meilleurs résultats ont été obtenus pour celles repré- sentées sur la fig. 1. La chicane G pourrait avoir un diamètre maximum supérieur au diamètre du tube 24; on préfère cependant donner à ces deux diamètres une même valeur pour faciliter l'assemblage.
On remarquera que la section transversale de l'espace de circulation C de l'eau est sensiblement plus faible à la partie inférieure qu'à la partie supé- rieure de l'unité. Cette caractéristique offre un avantage appréciable ; en effet, la chambre de combuson chaude n'est entourée que par une mince couche d'eau qui se trouve ainsi portée rapidement à haute tempéra- ture, tandis que le carneau plus froid, est entouré par un volume plus grand qui sert de volant d'eau.
L'espace annulaire entourant la chambre de combustion peut présenter une épaisseur ne dépassant pas 16 mm; on
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constate un fait assez surprenant, que même pour cette faible épaisseur on n'est nullement gêné par l'entartra- ge . La cause en est sans doute l'excellente circulation obtenue.
La figure 2 montre une variante du procédé assurant la turbulence des gaz avant leur sortie de la chambre de combustion. Suivant cette variante, la paroi extérieure
24 du carneau est d'une pièce avec la paroi 30 de la chambre de combustion, et la partie tronconique 28 du dispositif de la figure 1 est ici reuplacée par un déflecteur conique double 34. De plus, la paroi inté- rieure 26 du carneau porte à son extrémité une chicane
G constituée par un élément unique convergent vers le bas et descendant en-dessous de la section de diamètre minimum du déflecteur 34. Pour accélérer le chauffage et améliorer la circulation, on réduit la section trans- versale de l'espace de.circulation d'eau entourant la chambre de combustion en ramenant la paroi de cette chambre vers la chambre de combustion comme on le voit en 35.
On voit que tout comme dans le cas de la fig.l,il n'existe ici aucun passage direct continu entre la chambre de combustion et le carneau et que la chicane et le déflecteur rabattent les gaz les uns sur les autres transversalement par rapport à la direction générale de leur trajectoire ascendante.
En se reportant à la fig. 1, on voit que le brûleur B représenté est du type eylindrique à mèche,La mèche 36 aspire l'huile qui est ensuite vaporisée par le courant d'air aspiré à travers les parois perforées 38. Les parois 38 portent à leur extrémité supérieure un enroulement 40 porté à une température assez haute pour devenir incandescent et entretenir la combustion
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dans toute l'étendue de la chambre de combustion,. Les parois concentriques 38 sont montées sur une tige 42 que l'on peut soulever au moyen d'un levier, à resso.rt 44 pour permettre l'allumage de la mèche à la mise en route de l'appareil.
Le tube intérieur 26 du carneau est suspendu à une barre 45 fixée en travers de l'extrémité supérieure du tube extérieur 24. Le tube 26 porte une vis 46 tra- versant la barre ainsi qu'un couvercle 48 maintenu en place au moyen d'un écrou 50.
La figure 3 montre un appareil de chauffage à deux unités de chauffe disposées dans une enceinte de circulation d'eau commune . Les unités de chauffe sont identiques à celle de la figure 1, mais sont logées dans une enveloppe 10 de forme ovale en section plane et non plus circulaire . L'enceinte de circulation d'eau C est également de section ovale . Un seul tube d'entrée d'eau et un seul tube de sortie 19 sont prévus,
F et les brûleurs/y sont alimentés par des tuyauteries branchées à une conduite d'alimentation commune 22.
On peut ainsi prévoir tout nombre voulu d'unités de chauffe dans une enveloppe unique pour constituer un appareil de chauffage de grande capacité.
Bien entendu, les chauffe-eau décrits pourraient aisément être adaptés à un combustible antre que l'huile.
On pourrait ainsi remplacer le brûleur F par un brûleur à gaz de ville. C'est néanmoins en conjonction avec les brûleurs à huile que l'invention a été mise au point. Les appareils décrits ont conduit à d'excellents résultats avec de l'huile de paraffine ordinaire ou du pétrole lampant du commerce.
On a constaté qu'un appareil à deux unités de chauffe du type représenté sur la fig. 3, ayant un
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débit de 455 litres, 'peut élever la température de l'eau de 15,5 à l'ébullition en 80 minutes, en consom- mant 0,570 litre de paraffine de densité 0,8 et le pouvoir calorifique 10,500 cal./kp> Le rendement calori- fique correspondant (rapport de la chaleur dégagée à la chaleur fournie) est donc de 0,80.
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1.
Un appareil de chauffagedu type spécifié comprenant une unit:: de chauffe constituée par une cham- bre de combustion surmontée par un carneau annulaire coaxial et limitée à sa partie supérieure par des surfaces qui convergent vers le haut en délimitant un orifice d'entrée vers le carneau, orifice disposé de manière à empêcher les gaz de combustion de passer directement vers le carneau par un trajet recbiline vertical.