FR2573182A1 - Condensate-heating boiler - Google Patents

Abstract

The condensate-heating boiler comprises a housing in which a number of flues from the combustion chamber lead via a continuous downward spiral to a condensate collector chamber below and pass through the housing bottom. The flues (1) are wound in spirals of different diameters and are mounted concentrically in the housing (2). Between them are partitions (5) forming passages (4) for upwards flow and open at the top. These have return-flow unions (7) and the upper ends (8) of the flues emerging from the spirals (3) are connected to the bottom (9) of the combustion chamber (11). The latter is mounted above the spirals and below the inlet union (10) and trasversely in the housing.

Description

"Chaudière de chauffage à condensat"."Condensate heating boiler".

L'invention a pour objet une chaudière de chauffage à condensat, constituée par une enveloppe de passage d'eau, dans laquelle plusieurs tubes de guidage de gaz chauds partant de la chambre de combustion sont enroulés avec une inclinaison descendante continue et vont à la chambre collectrice de condensat. The subject of the invention is a condensate heating boiler, constituted by a water passage envelope, in which several hot gas guide tubes leaving the combustion chamber are wound with a continuous downward inclination and go to the chamber. condensate collector.

Les chaudières de chauffage à condensat du type indiqué sont connues d'après le brevet fran çais 2 479 956. Dans de telles chaudières, les gaz de fumées sont refroidis intentionnellement à un point tel qu'il se produise de manière stre un condensait. On utilise alors des tubes de guidage de gaz chauds enroulés en hélice autour de la chambre de combustion, mais qui peuvent aussi être disposés dans une enveloppe séparée combinée avec l'enveloppe de la chambre de combustion. Etant donné que dans ce cas des tubes de guidage de gaz chauds enroulés en hélice passent de façon entièrement libre dans le volume intérieur de passage d'eau de l'enveloppe séparée, leur refroidissement intensif n'est pas très bien garanti. Il y a lieu de tenir compte également des dépenses liées à cette construction. Condensate heating boilers of the type indicated are known from French Patent 2,479,956. In such boilers, the flue gases are intentionally cooled to such an extent that condensate occurs. Hot gas guide tubes are then used helically wound around the combustion chamber, but which can also be arranged in a separate envelope combined with the envelope of the combustion chamber. Since in this case guide tubes of hot gases wound in a helix pass completely freely in the internal volume of water passage of the separate envelope, their intensive cooling is not very well guaranteed. Expenses related to this construction should also be taken into account.

Une autre variante suivant le brevet français prévoit une chambre de combustion protégée de façon supplémentaire vis-à-vis du serpentin tubulaire mais cette chambre traverse aussi la totalité de l'enveloppe. Une séparation correspondante en "zones froides et zones chaudes" n'est cependant pas non plus obtenue ainsi, indépendamment du fait que, dans cette variante, il n'y a pratiquement plus de place pour l'accroissement de la surface de chauffe ou pour son plus grand fractionnement, c' est-à-dire pour la disposition d'autres serpentins tubulaires de guidages de gaz chauds. Another variant according to the French patent provides a combustion chamber additionally protected vis-à-vis the tubular coil but this chamber also passes through the entire envelope. A corresponding separation into "cold zones and hot zones" is however not obtained in this way either, regardless of the fact that, in this variant, there is practically no room left for increasing the heating surface or for its greatest fractionation, that is to say for the arrangement of other tubular coils for hot gas guides.

Dans la chaudière de chauffage à condensat suivant le document DE-OS 3 019 810, on met en oeuvre le principe du double tube, connu d'une façon générale dans la construction des échangeurs de chaleur, pour le guidage des fluides d'échange. En d'autres termes, des tubes de gaz chauds entourés par des tubes enveloppes relient la chambre de combustion et la chambre collectrice de gaz de fumées, et les tubes enveloppes relient une chambre de réception de retour et une chemise d'eau entourant exclusivement la chambre de combustion et d'où part également la conduite d'aller de la chaudière.Etant donné que dans cette chaudière antérieurement connue, le trajet d'échange essentiel est limité aux tubes de guidage de gaz chauds, où ils sont entourés par les tubes enveloppes, de telles chaudières doivent être construites avec une hauteur ou une longueur relativement grandes si l'on veut obtenir d'une façon générale l'effet désiré. Cela est d'autant plus vrai que le fluide caloporteur passe en contre-courant avec le flux gazeux dans les conduits annulaires formés entre les tubes de gaz chauds et les tubes enveloppes, et qu'à l'extrémité supérieure des tubes enveloppes, la différence de température est influencée de façon défavorable, ce qui est d'ailleurs en partie valable aussi pour la chaudière de chauffage à condensat suivant le brevet français mentionné précédemment. In the condensate heating boiler according to document DE-OS 3 019 810, the principle of the double tube, generally known in the construction of heat exchangers, is used for guiding the exchange fluids. In other words, hot gas tubes surrounded by envelope tubes connect the combustion chamber and the flue gas collecting chamber, and the envelope tubes connect a return receiving chamber and a water jacket exclusively surrounding the combustion chamber and from which also the pipe leading from the boiler. As in this previously known boiler, the essential exchange path is limited to the hot gas guide tubes, where they are surrounded by the tubes envelopes, such boilers must be constructed with a relatively large height or length if the desired effect is to be generally obtained. This is all the more true since the heat transfer fluid passes against the current with the gas flow in the annular conduits formed between the hot gas tubes and the envelope tubes, and that at the upper end of the envelope tubes, the difference temperature is adversely affected, which is also partly valid also for the condensate heating boiler according to the French patent mentioned above.

L'invention a pour but de perfectionner une chaudière de chauffage à condensat du type mentionné dans-le préambule en permettant d'obtenir des conditions de transmission de chaleur plus favorables et, par suite, de meilleures différences de températures entre les fluides intéressés. On doit ainsi arriver à une chaudière à condensat ou à une chaudière dite à pouvoir calorifique,per- mettant un mode de construction compact et simple malgré la disposition d'une grande surface de chauffe. En outre, malgré la disposition d'une grande surface de chauffe, on doit obtenir un guidage judicieux du fluide de chauffage de la zone froide vers la zone chaude.  The object of the invention is to improve a condensate heating boiler of the type mentioned in the preamble by making it possible to obtain more favorable heat transmission conditions and, consequently, better temperature differences between the fluids concerned. We must thus arrive at a condensate boiler or a so-called calorific boiler, allowing a compact and simple construction method despite the arrangement of a large heating surface. In addition, despite the arrangement of a large heating surface, it is necessary to obtain judicious guidance of the heating fluid from the cold zone to the hot zone.

A cet effet, l'invention concerne une chaudière de chauffage à condensat du type ci-dessus caractérisé en ce que les tubes de guidage de gaz chauds sont enroulés en hélice pour former des serpentins de différents diamètres et sont disposés de façon coaxiale dans l'enveloppe, des parois de séparation cylindriques - délimitant des conduits d'écoulement ascendants ouverts vers le haut -étant disposées entre les serpentins, ces parois étant munies d'orifices d'entrée des conduits au niveau de la tubulure de raccord de la conduite de retour, en ce que les extrémités supérieures desdits tubes de guidage de gaz chauds sont, en sortant des serpentins, raccordés au fond dela chambre de combustion disposée transversalement dans l'enveloppe au-dessus des serpentins et au-dessous du raccord de la conduite d'aller et en ce que les extrémités inférieures desdits tubes de guidage de gaz chauds sont, après avoir traversé le fond de l'enveloppe, raccordées à la chambre collectrice de condensat disposée sous le fond. To this end, the invention relates to a condensate heating boiler of the above type characterized in that the hot gas guide tubes are wound in a helix to form coils of different diameters and are arranged coaxially in the envelope, cylindrical partition walls - delimiting upwardly open upward flow conduits - being arranged between the coils, these walls being provided with inlet ports for the conduits at the connection point of the return pipe , in that the upper ends of said hot gas guide tubes are, on leaving the coils, connected to the bottom of the combustion chamber disposed transversely in the casing above the coils and below the pipe connection go and in that the lower ends of said hot gas guide tubes are, after passing through the bottom of the envelope, connected to the condensate collecting chamber disposed under the bottom.

Des dispositions indiquées dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux.Provisions indicated in the following allow advantageous embodiments to be obtained.

Par l'agencement conforme à l'invention on obtient, du haut vers le bas, une disposition mutuelle judicieuse des éléments essentiels de la chaudière, à savoir de l'ensemble de la chambre de combustion, des tubes de guidage de gaz chauds et de la chambre collectrice de condensat. Les tubesde guidage de gaz chauds emboîtés de façon coaxiale les uns dans les autres dans l-'enveloppe et enroulés en hélice donnent une grande surface de chauffe totale, en soi divisée, mais ne prenant pas beaucoup de place. On veille alors à ce que les tubes de guidage de gaz chauds soient, malgré leur division en plusieurs serpentins, balayés par l'eau froide de retour dlune façon dans une large mesure uniforme. By the arrangement according to the invention there is obtained, from top to bottom, a judicious mutual arrangement of the essential elements of the boiler, namely of the whole of the combustion chamber, of the hot gas guide tubes and of the condensate collecting chamber. The hot gas guide tubes fitted coaxially into each other in the envelope and helically wound give a large total heating surface, in itself divided, but not taking up much space. It is then ensured that the hot gas guide tubes are, despite their division into several coils, swept by the cold water back in a largely uniform manner.

Mais, par la division en plusieurs serpentins, le flux de gaz chauds produit dans la chambre de combustion est aussi plus fortement divisé et, par suite, la transmission de chaleur et le refroidissement des gaz chauds jusqu'à la condensation sont rendus plus intenses. However, by dividing into several coils, the flow of hot gases produced in the combustion chamber is also more sharply divided and, as a result, the heat transmission and cooling of the hot gases to condensation are made more intense.

Le volume obligatoirement formé dans l'enveloppe au-dessus des serpentins par la disposition à plusieurs serpentins est utilisé pour y disposer transversalement la chambre de combustion cylindrique, à savoir avantageusement avec une faible inclinaison descendante. The volume necessarily formed in the envelope above the coils by the arrangement with several coils is used to arrange the cylindrical combustion chamber transversely there, namely advantageously with a slight downward inclination.

Etant donné qu'avec la disposition coaxiale, les serpentins ont un diamètre différents, ce qui conduirait en soi à des surfaces d'échange de chaleur de longueur différente, il est avantageusement prévu de faire croître le nombre des spires des serpentins de l'ex- térieur vers l'intérieur de manière qu'on ait pour tous les serpentins des surfaces de transmission de chaleur équivalentes. Since with the coaxial arrangement, the coils have a different diameter, which would in itself lead to heat exchange surfaces of different length, it is advantageously planned to increase the number of coils of the coils of the former - interior inward so that there is equivalent heat transfer area for all the coils.

Une chaudière de chauffage à condensat selon l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les figures ci-jointes, dans lesquelles
- la fig. I est une coupe longitudinale schématique de la chaudière de chauffage à condensat
- la fig. 2 est une coupe transversale de la chaudière de chauffage à condensat effectuée suivant la ligne II-II de la fig. 1
- la fig. 3 est une vue du fond de la chaudière de combustion.A condensate heating boiler according to the invention is shown by way of nonlimiting example in the attached figures, in which
- fig. I is a schematic longitudinal section of the condensate heating boiler
- fig. 2 is a cross section of the condensate heating boiler made along line II-II of FIG. 1
- fig. 3 is a view of the bottom of the combustion boiler.

Comme on peut le voir sur la fig. -1, les tubes de guidage de gaz chauds I sont enroulés en hélice avec des diamètres d'enroulement différents et de fa çon coaxiale sous forme de trois serpentins 3 disposés dans l'enveloppe 2. Entre les serpentins 3 sont disposées des parois de séparation cylindriques 5 limitant des conduits d'écoulement ascendants 4 ouverts vers le haut. Ces conduits sont munis d'orifices d'entrée 7 dans la zone de la tubulure 6 de raccord de la conduite de retour. Ces orifices d'entrée 7 peuvent, par exemple, entre constitués par des évidements appropriés réalisés dans les parois de séparation 5. Mais il est aussi possible de laisser tout simplement les parois de séparation 5 non fermées dans cette zone, c'est-à-dire de laisser simplement les parois de séparation ouvertes sur le côté dans cette zone (fig. 2). As can be seen in fig. -1, the hot gas guide tubes I are helically wound with different winding diameters and coaxially in the form of three coils 3 arranged in the casing 2. Between the coils 3 are disposed partition walls cylindrical 5 limiting ascending flow conduits 4 open upwards. These conduits are provided with inlet orifices 7 in the zone of the tubing 6 for connection of the return conduit. These inlet openings 7 can, for example, between constituted by suitable recesses made in the partition walls 5. But it is also possible to simply leave the partition walls 5 unclosed in this zone, that is to say - say to simply leave the partition walls open on the side in this area (fig. 2).

Les parties d'extrémité supérieures 8 des tubes de guidage de gaz chauds 1 sont, en sortant des serpentins 3, raccordées au fond 9 de la chambre de combustion 11 disposée transversalement dans l'enveloppe 2 au-dessus des serpentins 3 et au-dessous du raccord 10 de la conduite d'aller. Pour le logement de cette chambre de combustion, on dispose du volume libre de l'enveloppe 2 existant au-dessus des serpentins 3. Les parties d'extrémité inférieures 12 des tubes de guidages de gaz chauds 1 sont simplement dirigées verticalement vers le bas ; elles traversent le fond 13 de l'enveloppe 2 et sont ensuite raccordées, de façon étanche aux liquides, à la chambre collectrice de condensat 14 disposée au-dessous du fond 13. The upper end portions 8 of the hot gas guide tubes 1 are, leaving the coils 3, connected to the bottom 9 of the combustion chamber 11 disposed transversely in the casing 2 above the coils 3 and below of the connection 10 of the supply line. For the housing of this combustion chamber, there is the free volume of the envelope 2 existing above the coils 3. The lower end portions 12 of the hot gas guide tubes 1 are simply directed vertically downwards; they pass through the bottom 13 of the casing 2 and are then connected, in a liquid-tight manner, to the condensate collecting chamber 14 disposed below the bottom 13.

Pour éviter qu'il y ait des parcours de gaz chauds de longueur différente dans les divers serpentins 3, ces serpentins tubulaires 3 sont avantageusement réalisés, comme cela est également directement visible sur la fig. 1, avec un nombre de spires 3' croissant de l'extérieur vers l'intérieur. To avoid that there are hot gas paths of different length in the various coils 3, these tubular coils 3 are advantageously made, as is also directly visible in FIG. 1, with a number of turns 3 'increasing from the outside to the inside.

Pour autant que le serpentin intérieur 3 ne soit pas enroulé de façon extrêmement serrée, ce qui est évidemment possible mais rend sa fabrication plus difficile, un corps creux cylindrique 18 muni d'un orifice d'entrée inférieur 16 et d'un orifice de sortie supérieur 17 est disposé dans le volume libre 15 du serpentin intérieur 3. Provided that the inner coil 3 is not wound in an extremely tight manner, which is obviously possible but makes its manufacture more difficult, a cylindrical hollow body 18 provided with a lower inlet orifice 16 and an outlet orifice upper 17 is arranged in the free volume 15 of the inner coil 3.

L'orifice d'entrée 16 et l'orifice de sortie 17 font que ce corps creux 18 peut aussi être parcouru par l'écoulement.The inlet 16 and the outlet 17 mean that this hollow body 18 can also be traversed by the flow.

Mais il est aussi possible de munir les orifices d'entrée et de sortie 16, 17 de conduites de raccordement d'aller et de retour pour chauffer dans ce corps creux de l'eau pour usages sanitaires. Les conduites de raccordement nd- cessaires pour cela ne sont pas représentées sur la fig. 9. However, it is also possible to provide the inlet and outlet orifices 16, 17 with connection pipes for going and returning to heat water in this hollow body for sanitary purposes. The connection lines required for this are not shown in fig. 9.

Les tubes de guidage de gaz chauds constituant les serpentins 3 et, le cas échéant aussi la chambre de combustion, sont réalisés en métal résistant à l'action du condensat, par exemple en acier spécial. Par contre, l'enveloppe 2, les parois de séparation 5, le corps creux 18 et le fond 13 de l'enveloppe 2 peuvent être réalisés en tôle d'acier normale, telle que celle qui est usuelle dans la construction des chaudières. Pour cette raison aussi, la chambre collectrice de condensat 14 n'est pas disposée directement sous le fond 13 de l'enveloppe 2. The hot gas guide tubes constituting the coils 3 and, where appropriate also the combustion chamber, are made of metal resistant to the action of condensate, for example special steel. On the other hand, the casing 2, the partition walls 5, the hollow body 18 and the bottom 13 of the casing 2 can be made of normal sheet steel, such as that which is usual in the construction of boilers. For this reason also, the condensate collecting chamber 14 is not placed directly under the bottom 13 of the casing 2.

Au contraire, les parties d'extrémité 12 des tubes de guidage de gaz chauds 1 traversent de façon étanche aux liquides le fond 13 de l'enveloppe 2 et ne sont assemblés qu'ensuite, de façon étanche aux liquides et aux gaz, avec le couvercle 22 de la chambre collectrice de condensat 14. Ainsi, seul ce couvercle, relativement petit, doit être constitué en matériau résistant à l'action du condensat. Il est à noter que ledit couvercle comporte également la tubulure de sortie 23 des gaz brûlés.On the contrary, the end portions 12 of the hot gas guide tubes 1 pass through the bottom 13 of the casing 2 in a liquid-tight manner and are then assembled only, in a liquid and gas tight manner, with the cover 22 of the condensate collecting chamber 14. Thus, only this relatively small cover must be made of material resistant to the action of condensate. It should be noted that said cover also includes the outlet pipe 23 for the burnt gases.

il est judicieux que la chambre collectrice de condensat 14 soit formée par un caisson 19 associé de façon amovible au couvercle 22. Ce caisson peut sans difficulté être constitué, par exemple, en matière plastique résistant à l'action du condensat et être, comme représenté, simplement bridé par en-dessous sur le couvercle 22. Ce caisson 19 est également muni dlun écoulement 21 de condensat par trop plein. On peut en outre disposer dans ce caisson un échangeur de chaleur approprié 20 pour que l'on puisse utiliser la chaleur résiduelle du condensat recueilli. it is judicious that the condensate collecting chamber 14 is formed by a box 19 removably associated with the cover 22. This box can easily be made, for example, of plastic material resistant to the action of condensate and be, as shown , simply clamped from below on the cover 22. This box 19 is also provided with a condensate drain 21 that is too full. A suitable heat exchanger 20 can also be placed in this box so that the residual heat of the collected condensate can be used.

Claims (8)

REVENDICATIONS 10) Chaudière de chauffage à condensat, constituée par une enveloppe de passage d'eau (2), dans laquelle plusieurs tubes de guidage de gaz chauds (1) partant de la chambre de combustion (11) sont enroulés avec une inclinaison descendante continue et vont à la chambre collectrice de condensat (14), caractérisée en ce que les tubes de guidage de gaz- chauds < 1) sont enroulés en hélice pour former des serpentins de diamètres différents et sont disposés de façon coaxiale dans l'enveloppe (2), des parois de séparation cylindriques t5),délimi- tant des conduits d'écoulement ascendants (4) ouverts vers le haut, étant disposées entre les serpentins (3), ces parois étant munies d'orifices d'entrée (7) des conduits au niveau de la tubulure (6) de raccord de la conduite de retour, en ce que les extrémités supé-rieures (8) desdits tubes de guidage de gaz chauds (1) sont,en sortant des serpentins (3), raccordés au fond (9) de la chambre de combustion (11) disposée transversalement dans l'enveloppe (2) au-dessus des serpentins (3) et au dessous du raccord (10) de la conduite d'aller, et en ce que les extrémités inférieures (12) desdits tubes de guidage de gaz chauds (1) sont, après avoir traversé le fond (13)de l'enveloppe (2), raccordées à la chambre collectrice de condensat t14) disposée sous le fond. 10) Condensate heating boiler, consisting of a water passage casing (2), in which several hot gas guide tubes (1) leaving the combustion chamber (11) are wound with a continuous downward inclination and go to the condensate collecting chamber (14), characterized in that the hot gas guide tubes <1) are wound in a helix to form coils of different diameters and are arranged coaxially in the casing (2) , cylindrical partition walls t5), delimiting ascending flow conduits (4) open upwards, being arranged between the coils (3), these walls being provided with inlet orifices (7) for the conduits at the level of the connection pipe (6) of the return pipe, in that the upper ends (8) of said hot gas guide tubes (1) are, leaving the coils (3), connected to the bottom (9) of the combustion chamber (11) arranged transversely in the casing (2) above the coils (3) and below the connection (10) of the flow line, and in that the lower ends (12) of said hot gas guide tubes (1) are, after having crossed the bottom (13) of the casing (2), connected to the condensate collecting chamber t14) arranged under the bottom. 20) Chaudière-à condensat selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour former des parcours de gaz chauds de même longueur, les serpentins tubulaires (3) sont réalisés avec un nombre de spires (3') croissant de l'extérieur vers l'intérieur. 20) condensate boiler according to claim 1, characterized in that to form hot gas paths of the same length, the tubular coils (3) are made with a number of turns (3 ') increasing from the outside to the inside. 30) Chaudière de chauffage à condensat selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un corps cylindrique creux (18) muni d'un orifice d'entrée inférieur (16) et d'un orifice de sortie supérieur (17) est disposé dans le volume central libre  30) Condensate heating boiler according to any one of claims 1 and 2, characterized in that a hollow cylindrical body (18) provided with a lower inlet port (16) and an upper outlet port (17) is arranged in the free central volume (15) du serpentin inférieur (3). (15) of the lower coil (3). 40) Chaudière de chauffage à condensat selon la revendication 3, caractérisée en ce que des conduites de raccordement de retour et d'aller sont disposées sur les orifices d'entrée et de sortie (16, 17). 40) Condensate heating boiler according to claim 3, characterized in that return and go connection pipes are arranged on the inlet and outlet orifices (16, 17). 50) Chaudière de chauffage à condensat selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la chambre de combustion cylindrique (11) est disposée dans l'enveloppe (2) avec une inclinaison descendante vers les raccords des extrémités (8) des conduits de guidage de gaz chauds. 50) Condensate heating boiler according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cylindrical combustion chamber (11) is arranged in the casing (2) with a downward inclination towards the end fittings (8 ) hot gas guide ducts. 60) Chaudière de chauffage à condensat selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les extrémités inférieures (12) des tubes de guidage de gaz chauds (1), traversant le fond (13) de l'enveloppe (2), sont raccordées, de façon étanche aux liquides, au couvercle (22) de la chambre collectrice de condensat (14), cette chambre collectrice de condensat 60) condensate heating boiler according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the lower ends (12) of the hot gas guide tubes (1), passing through the bottom (13) of the casing ( 2), are connected, in a liquid-tight manner, to the cover (22) of the condensate collecting chamber (14), this condensing collecting chamber (14) étant bridée, sous forme de caisson amovible (19), sur le couvercle (22). (14) being clamped, in the form of a removable box (19), on the cover (22). 70) Chaudière de chauffage à condendat selon la revendication 6, caractérisée en ce que le caisson 70) Condensate heating boiler according to claim 6, characterized in that the box (19) de la chambre collectrice de condensat (14) est constitué en matière plastique résistant à l'action du condensat. (19) of the condensate collecting chamber (14) is made of plastic material resistant to the action of condensate. 80) Chaudière de chauffage à condensat selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le couvercle (22) de la chambre collectrice de condensat (14) est, comme les tubes de guidage de gaz chauds enroulés (1), constitué en métal, tel que de l'acier spécial ou similaire, résistant à l'action du condensat.  80) Condensate heating boiler according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the cover (22) of the condensate collecting chamber (14) is, like the coiled hot gas guide tubes (1) , made of metal, such as special steel or similar, resistant to the action of condensate.