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(11) | EP 0 237 443 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Perfectionnements aux corps de chauffe pour chauffe-eau à gaz |
| (57) il s'agit d'un corps de chauffe pour chaffe-eau à gaz de présentant sous la forme
d'une chambre verticale tubulaire (1) barrée à son extrémité supérieure par un échangeur
de chaleur (2) comportant lui-même un tronçon de tuyauterie (4) destiné à être traversé
par l'eau à chauffer, les portions arrière (6) et latérales (7, 8) de la paroi de
ladite chambre étant constituées par une tôle de protection (11) revêtue intérieurement
par un corps en matériau réfractaire (10). La portion frontale (9) de ladite paroi
est un panneau métallique thermiquement conducteur agencé de façon à former une capacité
ou chambre (16) destinée à être traversée par l'eau à chauffer juste en amont de l'échangeur. |
[0001] L'invention est relative aux corps de chauffe constitutifs des appareils destinés à chauffer de l'eau par combustion d'un gaz, corps se présentant sous la forme d'une chambre tubulaire verticale parcourue de bas en haut par les flammes et gaz brûlés et barrée à son extrémité supérieure par un échangeur de chaleur comprenant lui-même un tronçon de tuyauterie traversé par l'eau à chauffer.
[0002] Dans les modes de réalisation connus, ces corps de chauffe se répartissent en deux catégories, savoir les chambres humides et les chambres sèches.
[0003] Les chambres humides sont constituées par une cheminée de tôle autour de laquelle s'enroule un serpentin rapporté intimement sur elle par brasure, ledit serpentin étant destiné à être parcouru par l'eau à chauffer avant son admission dans l'échangeur.
[0004] Ces réalisations sont coûteuses et le serpentin n'est pas démontable : il ne peut donc être remplacé, par exemple en cas d'entartrage.
[0006] Elles sont constituées par un tube en matériau réfractaire, tel qu'un mélange silice-alumine, doublé extérieurement par une paroi métallique de protection, ledit tube étant coiffé par l'échangeur.
[0007] Cette construction se prête facilement à une fabrication automatisée et au démontage de l'ensemble de la tuyauterie destinée à être parcourue par l'eau à chauffer.
[0008] Mais pour certaines réalisations de chauffe-eau, les chambres sèches ci-dessus décrites présentent l'inconvénient de donner lieu à des distributions d'eau surchauffée lors des puisages répétés.
[0009] En effet le corps réfractaire constitutif de la face interne de la chambre sèche est peu refroidi entre les puisages successifs et la quantité de chaleur accumulée dans ce corps lors de chaque fonctionnement de l'appareil --et même entre ses fonctionnements successifs, du fait de l'allumage permanent de la veilleuse-est relativement élevée au point que ce corps demeure souvent porté au rouge.
[0010] Il en résulte que le volume d'eau contenu dans l'échangeur, volume relativement faible, est fortement chauffé par ce corps réfractaire.
[0011] Selon les normes généralement appliquées aux chauffe-eau, ces appareils doivent élever d'environ 50*C la température de l'eau froide admise pour un régime de puisage prolongé et, au début de chaque puisage, cette élévation de température ne doit pas excéder de plus de 20°C cette valeur de régime.
[0012] C'est ainsi que, pour une température d'eau froide de 20°C, l'eau chaude puisée en régime doit être portée à une température de l'ordre de 70*C et que cette température doit demeurer inférieure à 90°C au début de chaque puisage.
[0013] Avec les chambres sèches connues du type décrit ci-dessus, cette dernière valeur est souvent dépassée et peut atteindre à quelques degrés près la température d'ébullition de l'eau, ce qui n'est bien entendu pas admissible.
[0014] L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces inconvénients en limitant à 15° C environ la surchauffe initiale maximum susceptible d'être observée lors des débuts de puisages répétés.
[0015] A cet effet les corps de chauffe selon l'invention comportent encore, comme les chambres sèches, une portion de paroi en matériau réfractaire doublée extérieurement par une tôle de protection simple, c'est-à-dire dépourvue de conduite d'eau, et ils sont essentiellement caractérisés en ce que la portion frontale de leur paroi est un panneau métallique thermiquement conducteur agencé de façon à former une capacité ou chambre traversée par l'eau à chauffer juste en amont de l'échangeur.
[0016] Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- le panneau frontal est monté de façon facilement amovible sur le reste du corps de chauffe, notamment par vissage,
- la chambre à eau formée par le panneau frontal comprend un embout orienté verticalement vers le haut et propre à être facilement raccordé à un embout orienté verticalement vers le bas prévu à une extrémité du tronçon de tuyauterie de l'échangeur,
- le panneau frontal est constitué par une tôle sur laquelle est intimement brasé un tronçon de tuyauterie formant la chambre à eau,
- le tronçon selon l'alinéa précédent comprend un serpentin en zigzags,
- les brins rectilignes des zigzags selon l'alinéa précédent sont orientés verticalement,
- le panneau frontal est constitué par deux cloisons parallèles légèrement écartées l'une de l'autre dont les bords sont rapportés l'un contre l'autre de manière étanche de façon à former la chambre à eau,
- l'une au moins des deux cloisons selon l'alinéa précédent présente des empreintes en creux dont les fonds sont soudés contre l'autre cloison,
- l'échangeur se présente sous la forme d'un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal et propre à être logé de façon amovible à l'intérieur de l'U formé par les trois autres panneaux délimitant le corps de chauffe.
[0017] L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.
[0018] Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative.
[0019] La figure 1, de ce dessin, montre en vue perspective un corps de chauffe de chauffe-eau établi selon l'invention.
[0020] La figure 2 montre semblablement le même corps de chauffe avec son échangeur et son panneau frontal démonté.
[0021] Le corps de chauffe ici considéré comprend :
- une chambre tubulaire 1 orientée verticalement présentant une section horizontale rectangulaire ou carrée,
- et un échangeur de chaleur 2 s'étendant en travers de l'extrémité supérieure de la chambre 1.
[0022] La chambre 1 est équipée à sa base de rampes de brûleurs (non représentées) alimentées en gaz combustibles et son rôle est de guider vers l'échangeur les flammes provenant de ces rampes et les gaz chauds correspondants.
[0023] L'échangeur 2 est constitué, d'une façon connue en soi, par une succession d'ailettes 3 verticales et parallèles entretoisées par les brins rectilignes parallèles. 4 d'un tronçon de tuyauterie 4 destiné à être parcouru par l'eau à chauffer, lesdits brins formant des zigzags avec des raccords en demi-cercle 42 qui relient leurs extrémités deux à deux.
[0024] La portion en zigzags du tronçon 4 est elle-mème prolongée à l'extérieur de l'échangeur par deux coudes 43944 orientés vers le bas, coudes dont l'un est lui-même prolongé par un brin vertical 45 alors que l'autre se termine par un embout 5 fileté aux fins de raccordement.
[0025] La chambre 1 comprend quatre panneaux plats, savoir un panneau arrière 6, deux panneaux latéraux 7 et 8 et un panneau avant ou frontal 9, l'avant de la chambre étant la zone où se trouve l'usager qui commande le chauffe-eau alors que l'arrière correspond à un mur de support dans le cas le plus général ou il s'agit d'un appareil mural.
[0026] Chacun des trois panneaux arrière 6 et latéraux 7 et 8 est constitué, comme pour les chambres sèches connues, par une plaque 10 en matériau réfractaire, notamment en silice-alumine, doublée extérieurement par une plaque métallique 11.
[0027] Les trois plaques 11 sont de préférence formées par pliage selon un U à angles droits d'une même tôle en acier galvanisé.
[0028] Les bords des trois pans métalliques 11 sont eux-mêmes rabattus à angle droit de façon à former des rabats de raidissement pour le coffre partiel ainsi formé, les rabats horizontaux 12 servant en outre de rebords de guidage et/ou de fermeture alors que les bords verticaux 13, perforés en 14, servent de portée de support.
[0029] Le panneau frontal 9 est, quant à lui, constitué par une tôle rectangulaire ou carrée 15 en un métal thermiquement conducteur tel que le cuivre, sur la face extérieure de laquelle est brasé un tronçon de-tuyauterie 16 également constitué en un métal thermiquement conducteur tel que le cuivre.
[0030] Cette tôle 15 est percée près de ses bords verticaux par des lumières 17 et elle est rapportée par vissage sur les rabats verticaux 13 ci-dessus à l'aide de vis 18 coopérant avec les trous 14.
[0031] Dans le mode de réalisation illustré, le tronçon de tuyauterie 16 est un serpentin en zigzags présentant des brins rectilignes verticaux et terminé vers le haut par un embout évasé 19 (figure 2) disposé en un emplacement tel qu'il puisse être facilement raccordé de façon étanche avec l'embout 5 ci-dessus à l'aide de tout raccord approprié 20 facilement démontable, de préférence d'un type à vissage (figure 1).
[0032] L'ensemble de l'échangeur 2 et des tronçons de tuyauterie qui en sortent constitue un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal 9 de façon à être facilement mis en place dans la zone supérieure de la chambre 1, à partir de l'avant de l'appareil, et à être retiré de cette zone vers l'avant.
[0033] Le positionnement vertical de ce tiroir par rapport à la chambre 1 est avantageusement assuré, à l'arrière, par repos de ses brins semi-circulaires arrière 42 sur des pattes horizontales 21 crevées dans la tôle arrière 11, et à l'avant par exécution du raccord 20.
[0034] Il résulte de la construction décrite ci-dessus que l'échangeur 2 et le panneau avant 9 peuvent être très facilement démontés du reste du corps de chauffe, indépendamment l'un de l'autre, ce qui simplifie leurs réparations ou nettoyages et permet éventuellement leur remplacement.
[0035] De plus la présence du tronçon de tuyauterie 16 juste en amont de l'échangeur 2 et à proximité immédiate des parois chaudes de la chambre 1 permet d'accroitre le volume d'eau immobilisé dans la portion chaude de l'appareil entre les puisages successifs, et donc d'accroi- tre la capacité calorifique de ce volume d'eau et d'en réduire les surchauffes momentanées.
[0036] On peut ainsi limiter à moins de 20°C, voire de 15.C, la valeur maximum de la surchauffe susceptible d'être observée lors du début de chaque puisage effectué peu de temps après la fin d'un puisage antérieur.
[0037] En outre le panneau avant 9 à chemise d'eau forme entre la chambre de combustion et la façade ou portion frontale de l'habillage de l'appareil un écran thermique plus efficace qu'une paroi réfractaire accumulatrice de calories, ce qui diminue la température de ladite façade et réduit par conséquent d'une part les sensations de brûlure éprouvées lors des contacts entre cette façade et les mains ou visages des usagers, et d'autre part l'échauffement du volume situé devant l'appareil.
[0038] Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment:
- celles où la chambre à eau formée par le panneau frontal serait constituée autrement que par un serpentin s'étendant selon des zigzags à brins rectilignes verticaux brasé sur une plaque métallique, cette chambre étant consituée par exemple par un tel serpentin à brins rectilignes horizontaux, ou encore par une double cloison métallique dont les bords seraient rapportés de façon étanche l'un contre l'autre, l'une au moins des deux cloisons présentant avantageusement des empreintes creuses, notamment ponctuelles ou linéaires, dont les fonds seraient soudés contre l'autre cloison, ce qui présente le double avantage de renforcer mécaniquement la construction et de soumettre l'eau en circulation à une turbulence favorable à l'échange thermique,
- celles où un ou deux des trois panneaux 6,7,8 autres que le panneau frontal 9 constitutifs de la chambre tubulaire 1 serait agencé au moins en partie comme ce panneau frontal à la manière d'une paroi "humide" ou chambre à eau à parois thermiquement conductrices, seul le panneau restant (ou les panneaux restants) étant alors constitué(s) à la façon des panneaux "secs" ci-dessus, c'est-à-dire comportant une plaque en matériau réfractaire doublée par une simple tôle extérieure,
- et celles où le chauffe-eau considéré ne serait pas un appareil chauffe-eau proprement dit destiné uniquement à des puisages intermittents d'eau chaude, mais un appareil de chauffage d'eau de puissance calorifique supérieure, tel qu'un chauffe-bain ou qu'une chaudière de chauffage central.