Canadian Patents Database / Patent 2752093 Summary

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Claims and Abstract availability

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  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2752093
(54) English Title: DOOR WITH A BUILT-IN BURNER FOR A HEATING APPLIANCE
(54) French Title: PORTE A BRULEUR INTEGRE POUR APPAREIL DE CHAUFFAGE
(51) International Patent Classification (IPC):
  • F23D 14/70 (2006.01)
  • F23D 14/62 (2006.01)
  • F23M 7/00 (2006.01)
  • F23M 7/04 (2006.01)
(72) Inventors :
  • LE MER, JOSEPH (France)
(73) Owners :
  • GIANNONI FRANCE (France)
(71) Applicants :
  • GIANNONI FRANCE (France)
(74) Agent: BERESKIN & PARR LLP/S.E.N.C.R.L.,S.R.L.
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2016-06-14
(86) PCT Filing Date: 2010-01-29
(87) Open to Public Inspection: 2010-09-10
Examination requested: 2014-02-20
(30) Availability of licence: N/A
(30) Language of filing: French

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
0951422 France 2009-03-06

English Abstract

The invention relates to a door (1) provided with a gas burner (2) on the inner surface thereof and with a system (5) for carrying a combustible gas to the burner on the outer surface thereof, and which can be inserted and attached into a frame (61) of a wall of the device (AC); the door comprises a pair of metal sheets (10, 11) rigidly connected to one another at the edges thereof (100), with input openings (102) and output openings (103) for the gas mixture, respectively, and which are mutually separated, in order to leave an inner space receiving a deflector plate (3) serving as a thermal shield to be swept over on either side by the flow of the gas mixture supplying the burner. Said arrangement reduces heat loss through the door, making it possible to keep the outer surface cold, thus also avoiding the risk of burns, while at the same time preheating the gas mixture. The invention can be used in heating appliances.


French Abstract





Cette porte (1), qui est pourvue sur sa face interne d'un
brûleur à gaz (2) et sur sa face externe d'un système (5) d'amenée d'un gaz
combustible au brûleur, peut être engagée et fixée dans un encadrement
(61) de paroi de l'appareil (AC); elle comporte une paire de tôles
métalliques (10, 11) solidarisées l'une avec l'autre à leur périphérie (100),
qui présentent des ouvertures d'entrée (102) et, respectivement, de sortie
(103) du mélange gazeux, et qui sont mutuellement écartées, ce qui y
ménage un espace interne recevant un plateau déflecteur (3) faisant office
de bouclier thermique destiné à être léché de part et d'autre par le flux de
mélange gazeux.




alimentant le brûleur. Cet agencement limite les déperditions de chaleur à
travers la porte, permettant d'en maintenir froide la face
externe, évitant ainsi également les risques de brûlures, tout en préchauffant
le mélange gazeux. Appareils de chauffage.


Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.

12
REVENDICATIONS
1. Porte à brûleur intégré pour appareil de chauffage, qui est
pourvue sur sa face interne d'un brûleur à gaz (2 ; 2') et sur sa face externe
d'un
système (5 ; 8-9) d'amenée d'un mélange gazeux combustible au brûleur, cette
porte (1) étant adaptée pour pouvoir être engagée dans l'encadrement (61)
d'une
paroi de l'appareil, et pour être fixée à cet encadrement de manière amovible,

caractérisée par le fait qu'elle comporte une paire de tôles métalliques (10,
11)
solidarisées l'une avec l'autre à leur périphérie (100), la tôle extérieure
(10)
présentant dans sa zone centrale une ouverture d'entrée (102) pour l'arrivée
dudit mélange gazeux tandis que la tôle intérieure (11) présente dans sa zone
centrale une ouverture de sortie (103), coaxiale à ladite ouverture d'entrée
(102), à laquelle est fixé le brûleur (2 ; 2'), par le fait que ces deux tôles
(10, 11)
sont écartées l'une de l'autre, ménageant entre elles un espace à l'intérieur
duquel est fixement monté un plateau déflecteur (3, 3'), par le fait que ce
plateau
déflecteur (3, 3') a la forme d'un disque, dont le diamètre est sensiblement
plus
grand que celui desdites ouvertures d'entrée (102) et de sortie (103) de
ladite
porte, et qu'il est monté centré sur l'axe (X-X') de ces ouvertures et
perpendiculaire à celui-ci, et par le fait que ce plateau déflecteur (3, 3')
est
composé de deux tôles parallèles (30, 30', 31) faiblement espacées, fixées
l'une
à l'autre à leur périphérie (300), ce plateau déflecteur (3, 3') étant ainsi
conformé et dimensionné que le flux de mélange gazeux pénétrant dans
l'appareil par ladite ouverture d'entrée (102) est dévié vers l'extérieur du
plateau déflecteur (3, 3'), en contourne le bord périphérique (300) de
l'extérieur
vers l'intérieur, et s'écoule ensuite sur sa face interne, pour ressortir par
ladite
ouverture de sortie (103) et pénétrer dans le brûleur (2 ; 2').
2. Porte à brûleur intégré selon la revendication 1, caractérisée par
le fait que lesdites ouvertures d'entrée (102) et de sortie (103) sont
circulaires.
3. Porte à brûleur intégré selon la revendication 1 ou la
revendication 2, caractérisée par le fait que ledit plateau déflecteur (3, 3')

possède, sur la portion de bordure périphérique de sa face interne, des plots
ou
bossages (311) par l'intermédiaire desquels cette face est appliquée et fixée
contre la face externe de ladite tôle intérieure (I l), ceci par des zones de
contact
quasi-ponctuelles, qui ne contrarient pas le passage du mélange gazeux, tout
en

13
limitant la transmission de chaleur de la tôle intérieure (11) au plateau
déflecteur
(3).
4. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 3, caractérisée par le fait que ledit plateau déflecteur (3, 3') est
pourvu d'un
isolant thermique (32) intercalé entre lesdites tôles (30, 31), cet isolant
consistant en un gaz neutre, tel que de l'azote par exemple, ou en un matériau

solide, par exemple à base de céramique.
5. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, caractérisée par le fait que la tôle intérieure (31) constitutive dudit
plateau
déflecteur (3, 3') possède une portion centrale bombée (310) qui autorise sa
déformation élastique et lui permet d'absorber les contraintes générées par
les
dilatations et contractions liées aux variations de température, selon que
l'appareil est en fonctionnement ou est arrêté.
6. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 5, caractérisé par le fait que la tôle extérieure (30') constitutive dudit
plateau
déflecteur (3') possède une portion centrale (301') en forme de téton dont la
pointe est tournée vers l'ouverture d'entrée (102), ce téton favorisant la
répartition radiale du flux du mélange gazeux pénétrant par ladite ouverture
d'entrée.
7. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisée par le fait que ledit brûleur (2) est plat, sa surface de
combustion étant perpendiculaire à l'axe (X-X') desdites ouvertures.
8. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisé par le fait que ledit brûleur est légèrement bombé et sa
surface
de combustion est convexe, centrée sur l'axe (X-X') desdites ouvertures.
9. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisée par le fait que ledit brûleur (2') est annulaire, sa
surface de
combustion cylindrique étant centrée sur l'axe (X-X') desdites ouvertures.
10. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 9, caractérisée par le fait que la zone de la tôle intérieure (11) qui
entoure
l'ouverture de sortie est garnie, sur sa face interne, d'un matériau (4)
résistant à
la chaleur et thermiquement isolant, tel qu'un matériau en céramique ou à base

de céramique.
11. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 10, caractérisée par le fait qu'elle est munie, sur sa face interne, d'un
joint

14
d'étanchéité périphérique (101) apte à s'appliquer contre la face externe
d'une
collerette (72) solidaire dudit encadrement de paroi (61).
12. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 11, caractérisée par le fait que le système d'amenée du mélange gazeux
combustible comprend une manchette (5) montée au niveau de l'ouverture
d'entrée (102) de ladite tôle extérieure (10), et fixée à cette dernière.
13. Porte à brûleur intégré selon l'une quelconque des revendications
1 à 11, caractérisée par le fait qu'elle est équipée d'un moto-ventilateur
électrique (8) qui est solidaire de ladite tôle extérieure (10) et est adapté
pour
aspirer le mélange gazeux à travers ladite ouverture d'entrée (102) et le
refouler
vers le brûleur (2 ; 2').
14. Porte à brûleur intégré selon la revendication 13, caractérisée par
le fait que ledit moto-ventilateur (8) est de type centrifuge et possède une
série
de pales rotatives (82) qui sont logées dans un renfoncement de paroi de
ladite
tôle extérieure (10), qui fait office de carter, et s'étendent à proximité de
la face
externe du plateau déflecteur (3).
15. Porte à brûleur intégré selon la revendication 14, caractérisée par
le fait que, d'une part, le stator (80) dudit moto-ventilateur (8) est
positionné à
l'intérieur de l'ouverture d'entrée (102) de ladite tôle extérieure (10), et
que,
d'autre part, le système d'amenée du mélange gazeux combustible comprend un
collecteur annulaire (9) monté au niveau de cette ouverture d'entrée (102) et
fixé à la tôle extérieure (10), entourant ainsi le stator (80) dudit moto-
ventilateur, ce collecteur (9) étant alimenté en carburant gazeux par un
conduit
(91) et sa paroi étant percée d'une pluralité d'orifices radiaux (90) par
lesquels
le carburant gazeux est diffusé dans l'interstice annulaire séparant le stator
(80)
du bord de l'ouverture d'entrée (102), pour être ensuite aspiré par lesdites
pales
(82) en rotation, en même temps que de l'air ambiant (comburant) est aspiré
via
ce même interstice annulaire.

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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Porte à brûleur intégré pour appareil de chauffage

La présente invention concerne une porte à brûleur intégré,
thermiquement isolée, pour appareil de chauffage.
Elle s'applique notamment à des appareils de chauffage comportant
un tube, ou un ensemble de tubes, parcouru(s) par un fluide à réchauffer -par
exemple de l'eau- et dont la paroi est exposée aux gaz de combustion générés
par le
brûleur.
Cette porte est une paroi qui est amovible de manière à permettre
l'entretien de l'appareil, en particulier le nettoyage périodique du brûleur.
Elle est
fixée par exemple à l'aide d'une série de vis périphériques au pourtour fixe
encadrement) de la façade de l'appareil.
Le brûleur est fixé dans la partie centrale de la porte, sur sa face
interne, de sorte qu'il se positionne dans l'espace intérieur de l'appareil, à
proximité
du (ou des) tube(s) lorsque la porte est fermée. La face externe de la porte
est
connectée à une manchette d'amenée d'un mélange gazeux combustible (gaz
carburant/air ou fioul/air par exemple), et le transfert de ce mélange au
brûleur se
fait à travers une ouverture appropriée ménagée dans la porte. Généralement
l'amenée du mélange gazeux dans la manchette se fait à l'aide d'un
ventilateur.
De manière classique, la zone de la face interne de la porte qui
entoure le bruleur est garnie d'un matériau résistant à la chaleur et
thermiquement
isolant, par exemple d'une plaque en matériau à base de céramique, la porte
proprement dite étant en métal, généralement en aluminium moulé.
L'appareil étant en fonctionnement, la température des gaz issus du
brûleur a une valeur qui, à titre indicatif, est généralement comprise entre
950 et
1000 C. Malgré la présence de cette garniture isolante, la température de la
face
externe de la porte peut atteindre une température comprise entre 120 et 180 C
environ.
Ce rayonnement thermique abaisse de façon non négligeable le
rendement global de l'appareil ; ainsi, pour une porte de forme circulaire,
d'un
diamètre de 220 mm, la perte d'énergie peut être de l'ordre de 150 Wh, soit
540 kJ
(selon le régime de puissance du brûleur).
De plus, du fait que la face externe de la porte est portée à une
température relativement élevée, il se pose un risque de brûlures pour les
personnes


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susceptibles de venir en contact avec cette porte, notamment pour l'opérateur
chargé de l'entretien et des réglages de l'appareil.
Un premier objectif de l'invention est de proposer une porte
réduisant notablement cette perte, en améliorant par conséquent le rendement
de
l'appareil.
Un deuxième objectif de l'invention est de proposer une structure de
porte simple, légère, facile à fabriquer, peu coûteuse et se prêtant à une
production
automatisée en grande série.
Un troisième objectif de l'invention est de proposer une porte dont la
conception améliore la qualité de la combustion du brûleur.
Un quatrième objectif de l'invention est d'améliorer la sécurité en
évitant les risques de brûlure.
L'invention a donc pour objet une porte à brûleur intégré pour
appareil de chauffage, et cette porte est pourvue sur sa face interne d'un
brûleur à
gaz et sur sa face externe d'un système d'amenée d'un mélange gazeux
combustible
au brûleur ; elle est adaptée pour pouvoir être engagée dans l'encadrement
d'une
paroi de l'appareil, et pour être fixée à cet encadrement de manière amovible.
Conformément à l'invention, cette porte comporte une paire de tôles
métalliques solidarisées l'une avec l'autre à leur périphérie, la tôle
extérieure
présentant dans sa zone centrale une ouverture d'entrée pour l'arrivée dudit
mélange gazeux tandis que la tôle intérieure présente dans sa zone centrale
une
ouverture de sortie, coaxiale à ladite ouverture d'entrée, à laquelle est fixé
le
brûleur, ces deux tôles étant écartées l'une de l'autre, ménageant entre elles
un
espace à l'intérieur duquel est fixement monté un plateau déflecteur, ce
dernier
ayant la forme d'un disque, dont le diamètre est sensiblement plus grand que
celui
desdites ouvertures d'entrée et de sortie de ladite porte, et étant monté
centré sur
l'axe de ces ouvertures et perpendiculaire à celui-ci, ce plateau déflecteur
étant
composé de deux tôles parallèles faiblement espacées, fixées l'une à l'autre à
leur
périphérie, ce plateau déflecteur étant ainsi conformé et dimensionné que le
flux de
mélange gazeux pénétrant dans l'appareil par ladite ouverture d'entrée est
dévié
vers l'extérieur du plateau déflecteur, en contourne le bord périphérique de
l'extérieur vers l'intérieur, et s'écoule ensuite sur sa face interne, pour
ressortir par
ladite ouverture de sortie et pénétrer dans le brûleur.
Grace à cet agencement, les courants de mélange gazeux pénétrant
dans l'appareil suivent une trajectoire en chicane ; ces courants froids
lèchent dans
un premier temps la face interne de la tôle extérieure et la face externe du
plateau


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déflecteur, qui fait office de bouclier thermique, puis la face interne de
cette
dernière avant d'atteindre la surface de combustion du brûleur.
La tôle extérieure qui se trouve exposée à l'air ambiant demeure
froide ou tiède, conformément à l'objectif recherché. De plus, le préchauffage
du
mélange avant son arrivée au brûleur améliore la qualité de la combustion et
le
rendement de l'appareil.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses possibles, mais non
limitatives de l'invention :
- lesdites ouvertures d'entrée et de sortie sont circulaires ;
- ledit plateau déflecteur possède, sur la portion de bordure
périphérique de sa face interne, des plots ou bossages par l'intermédiaire
desquels
cette face est appliquée et fixée contre la face externe de ladite tôle
intérieure, ceci
par des zones de contact quasi-ponctuelles, qui ne contrarient pas le passage
du
mélange gazeux, tout en limitant la transmission de chaleur de la tôle
intérieure au
plateau déflecteur ;
- ledit plateau déflecteur est pourvu d'un isolant thermique intercalé
entre lesdites tôles, cet isolant consistant en un gaz neutre, tel que de
l'azote par
exemple, ou en un matériau solide, par exemple à base de céramique ;
- la tôle intérieure constitutive dudit plateau déflecteur possède une
portion centrale bombée qui autorise sa déformation élastique et lui permet
d'absorber les contraintes générées par les dilatations et contractions liées
aux
variations de température, selon que l'appareil est en fonctionnement ou est
arrêté ;
- la tôle extérieure constitutive dudit plateau déflecteur possède une
portion centrale en forme de téton dont la pointe est tournée vers l'ouverture
d'entrée, ce téton favorisant la répartition radiale du flux du mélange gazeux
pénétrant par ladite ouverture d'entrée ;
- ledit brûleur est plat, sa surface de combustion étant
perpendiculaire à l'axe desdites ouvertures ;
- ledit brûleur est légèrement bombé, sa surface de combustion étant
convexe et centrée sur l'axe desdites ouvertures ;
- ledit brûleur est annulaire, sa surface de combustion cylindrique
étant centrée sur l'axe desdites ouvertures ,
- la zone de la tôle intérieure qui entoure l'ouverture de sortie est
garnie, sur sa face interne, d'un matériau résistant à la chaleur et
thermiquement
isolant, tel qu'un matériau en céramique ou à base de céramique ;


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- la porte est munie, sur sa face interne, d'un joint d'étanchéité
périphérique apte à s'appliquer contre la face externe d'une collerette
solidaire dudit
encadrement de paroi ;
- le système d'amenée du mélange gazeux combustible comprend
une manchette montée au niveau de l'ouverture d'entrée de ladite tôle
extérieure, et
fixée à cette dernière ,
- la porte est équipée d'un moto-ventilateur électrique qui est
solidaire de ladite tôle extérieure et est adapté pour aspirer le mélange
gazeux à
travers ladite ouverture d'entrée et le refouler vers le brûleur ;
- ledit moto-ventilateur est de type centrifuge et possède une série
de pales rotatives qui sont logées dans un renfoncement de paroi de ladite
tôle
extérieure, qui fait office de carter, et s'étendent à proximité de la face
externe du
plateau déflecteur ;
- d'une part, le stator dudit moto-ventilateur est positionné à
l'intérieur de l'ouverture d'entrée de ladite tôle extérieure, et, d'autre
part, le
système d'amenée du mélange gazeux combustible comprend un collecteur
annulaire monté au niveau de cette ouverture d'entrée et fixé à la tôle
extérieure,
entourant ainsi le stator dudit moto-ventilateur, ce collecteur étant alimenté
en
carburant gazeux par un conduit et sa paroi étant percée d'une pluralité
d'orifices
radiaux par lesquels le carburant gazeux est diffusé dans l'interstice
annulaire
séparant le stator du bord de l'ouverture d'entrée, pour être ensuite aspiré
par
lesdites pales en rotation, en même temps que de l'air ambiant (comburant) qui
est
aspiré par ce même interstice annulaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de la description suivante de différents modes de réalisation
possibles de
l'invention.
Cette description est faite en référence aux dessins annexés dans
lesquels :
- la figure 1 est une vue de face, en coupe axiale, d'un appareil de
chauffage équipé d'une porte qui fait l'objet d'un premier mode de réalisation
de
l'invention, dans lequel le brûleur intégré à la porte est plat;
- la figure 2 représente la même porte en perspective, également
coupée ;
- la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant un
deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel le brûleur intégré à
la
porte est cylindrique ;


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- la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant un
troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel la porte est équipée
d'un
moto-ventilateur ;
- la figure 5 représente la même porte en perspective, également
5 coupée ;
- la figure 6 est une vue en perspective, coupée, montrant une
variante de réalisation de l'invention, dans laquelle le plateau déflecteur
qui équipe
la porte présente une portion en saillie ;
- la figure 7 est une vue en perspective qui montre la tôle intérieure et
le plateau déflecteur de la porte représentée sur la figure 6.
Sur les figures 1, 3, 4 et 6, la circulation des courants gazeux a été
visualisée par des flèches, l'appareil étant considéré en fonctionnement.
Les mêmes chiffres et lettres de référence ont été utilisés dans un but
de bonne clarté afin de désigner des éléments identiques ou similaires des
différents
modes de réalisation représentés.
Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne la porte à brûleur 2
intégré, faisant l'objet de l'invention.
Celle-ci peut s'adapter à différents types d'appareils de chauffage.
Sur les modes de réalisation illustrés, il s'agit -à simple titre
d'exemple- d'un échangeur de chaleur à condensation du genre produit par la
Société GIANNONI FRANCE sous la dénomination ISOTHERMIC (marque
déposée).
Ce type d'échangeur comporte deux faisceaux de tubes hélicoïdaux
montés coaxialement à l'intérieur d'une enveloppe étanche aux gaz, séparés par
une
cloison en matériau thermiquement isolant. Les tubes sont parcourus par le
fluide à
chauffer, de l'eau par exemple. Ils ont une section aplatie ovalisée et
l'interstice
entre spires est calibré et de faible largeur. Le brûleur est situé à
l'intérieur de l'un
des faisceaux, dit primaire, et les gaz chauds issus du brûleur traversent ces
interstices de l'intérieur vers l'extérieur, avec un coefficient d'échange
thermique
élevé. Ils contournent ensuite la cloison isolante et traversent les
interstices de
l'autre faisceau, dit secondaire, en sens contraire (de l'extérieur vers
l'intérieur),
avant d'être évacués hors de l'enveloppe par un conduit ou une manchette
approprié.
Un tel appareil, bien connu, ne sera pas décrit en détail ci-après afin
de ne pas alourdir inutilement la présente description.


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Cependant, si nécessaire, le lecteur pourra se reporter aux documents
de brevet suivants, qui se rapportent à un échangeur de ce type : EP- B-
0678186
(voir notamment la figure 18), WO 2004/03621A1 (Figures 1 et 5) et WO
2004/097311A1 (voir figures 1-2).
La porte 1 est fixée dans l'encadrement 61 de la paroi de façade d'un
appareil de chauffage AC dont la coque 6 présente une paroi latérale 60 et une
paroi
de fond 62 présentant une manchette d'échappement 620 destinée à être
connectée à
un conduit (non représenté) d'évacuation des gaz brûlés. Cette coque 6
contient un
enroulement hélicoïdal tubulaire en acier inoxydable 7, de section aplatie et
ovale,
d'axe X-X'. Il est composé d'un faisceau primaire 70 et d'un faisceau
secondaire
71, séparés par un disque isolant 600. Il s'agit d'un échangeur de chaleur à
condensation, du même type que ceux décrits dans les documents précités, apte
à
chauffer de l'eau ou tout autre fluide, que l'on fait circuler dans
l'enroulement 7.
La porte 1 a une forme générale circulaire, centrée sur l'axe X-X' et
possède des organes de fixation périphériques (non représentés) permettant de
la
monter de manière amovible sur la façade de l'appareil, par exemple à l'aide
de
quatre oreilles disposées à 90 , et vissées à la façade.
La porte 1 comprend une paire de parois de fine épaisseur, l'une
extérieure 10, l'autre intérieure 11. Ces parois sont en tôle d'acier
inoxydable
découpée et emboutie.
Elles sont fixées l'une à l'autre à leur périphérie, par sertissage et/ou
soudage ; ce rebord périphérique 100 présente une cavité annulaire, tournée
vers
l'intérieur, qui reçoit un joint d'étanchéité 101 apte à s'appliquer, lorsque
la porte
est fermée , contre une collerette d'appui 72 fixée dans l'encadrement 61 et
en
contact, par sa face interne, contre la première spire de l'enroulement 7.
L' embouti de la tôle extérieure 10 est tel qu'elle présente une
convexité dirigée vers l'extérieur, dont la zone centrale est percée d'une
ouverture
circulaire 102 centrée sur X-X'. La paroi bordant cette ouverture possède un
profil
adapté pour le montage et la fixation étanche -par exemple au moyen de vis ou
par
soudage- d'une manchette 5 (représentée en traits interrompus) d'amenée du
mélange gazeux combustible dans l'appareil via un conduit approprié 50.
L'embouti de la tôle intérieure 11 est tel qu'elle présente une
convexité dirigée vers l'intérieur, dont la zone centrale est percée d'une
ouverture
circulaire 103 centrée sur X-X'. Cette ouverture est bordée par une embouchure
annulaire sur laquelle est fixé le brûleur 2. Ce dernier a la forme d'une
coupelle
cylindrique de faible hauteur, dont la partie annulaire 20 est emmanchée et
retenue


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par serrage (emmanchement à force) et/ou par quelques points de soudure, sur
ladite
embouchure, tandis que son fond plat 21 est perforé, constituant la surface de
combustion. Dans le mode de réalisation illustré, le brûleur a une structure
composite, comprenant une tôle intérieure emboutie perforée et une paroi
extérieure
fibreuse et poreuse permettant un bon accrochage de la flamme.
Différentes structures (à simple paroi ou double-paroi notamment) et
différentes formes de brûleur peuvent être prévues.
Ainsi, le fond 21 faisant office de surface de combustion pourrait être
légèrement bombé, avec sa convexité tournée vers l'intérieur de l'appareil, et
son
centre de courbure centré sur X-X'. Cette forme galbée permet de bien absorber
les
phénomènes de dilatation, la surface de combustion pouvant se déformer
naturellement pour prendre une courbure plus ou moins prononcée en fonction de
cette dilatation.
Compte-tenu de ces formes embouties creuses , un espace libre
est disponible entre les deux tôles 10 et 11.
Dans cet espace est logé un plateau discoïde 3 de faible épaisseur,
centré sur X-X'. Son diamètre est sensiblement plus grand que celui des
ouvertures
102 et 103 ; il est néanmoins légèrement inférieur à celui dudit espace libre.
Le plateau 3 est constitué de deux parois minces 30, 31, par exemple
en tôle d'acier inoxydable, fixées l'une à l'autre à leur périphérie 300 de
manière
étanche, par exemple par sertissage et/ou soudage. La tôle extérieure 30 est
plane ,
la tôle intérieure 31 présente une zone principale annulaire également plane,
parallèle à la tôle 30, et une zone centrale 310 légèrement bombée, avec une
convexité tournée vers l'intérieur (côté brûleur).
Entre les parois 30 et 31 est encapsulé un matériau isolant 32, par
exemple un gaz neutre tel que de l'azote ou une matière solide à base de
céramique.
Sa fonction est de limiter le transfert de chaleur entre les deux parois.
La paroi intérieure 31 est pourvue à sa périphérie de plusieurs
bossages, tels que des emboutis 311, régulièrement répartis (par exemple six
bossages à 60 d'angle) par l'intermédiaire desquels elle est fixée à la tôle
11.
Cette fixation est réalisée par exemple par des points de soudure, en
des zones d'aire restreinte, quasi-ponctuelles, afin de limiter le transfert
de chaleur
entre les deux parois 11 et 31, et aussi de ne pas contrarier le passage du
gaz entre
ces dernières. Ces bossages font ainsi aussi office d'entretoises.
La porte 1 comporte, côté intérieur, une garniture annulaire 4 en
matière thermiquement isolante, et résistant à la chaleur, par exemple en
céramique


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ou en matériau à base de céramique. Cette garniture est emmanchée axialement
par
son ouverture centrale sur la partie cylindrique 20 du brûleur 2 et est
retenue contre
la face interne de la paroi 11 par un rebord interne de forme appropriée 720
de la
collerette d'appui 72. Ainsi, la garniture annulaire 4 recouvre la paroi 11 en
périphérie du brûleur, jusqu'au niveau de l'enroulement 7, constituant un
écran
thermique au regard des gaz très chauds issus du brûleur présents à
l'intérieur du
faisceau primaire de l'échangeur.
Le brûleur ayant été allumé, au moyen d'un système d'allumage
approprié (non représenté), et le mélange combustible air/carburant gazeux
étant
amené dans la manchette 5 via le conduit 50, l'appareil fonctionne de la
manière
expliquée ci-après.
Le flux de gaz qui rentre dans l'appareil traverse l'ouverture 102
(flèches F), rencontre la paroi plane 30 du plateau 3 qui lui fait face, et
est éclaté en
une multitude de courants gazeux qui se trouvent déviés à angle droit et qui
s'écoulent radialement, de l'axe X-X' vers l'extérieur du disque, jusqu'au
bord
périphérique 300 (flèches G), tout en léchant la paroi 30 ; arrivés au-delà du
bord
300, ils contournent celui-ci (flèches H) et s'écoulent en sens contraire, en
direction
de l'axe X-X', vers l'ouverture de sortie 103, en léchant cette fois la paroi
31
(flèches I) pour enfin pénétrer à l'intérieur du brûleur 2.
La combustion, visualisée par des dards d, génère des gaz brûlés très
chauds (flèches J), dont la température est de l'ordre de 950 à 1000 C ,
Ces gaz traversent les interstices entre spires du faisceau primaire 70
radialement de l'intérieur vers l'extérieur, ressortent de celui-ci (flèches
K), sont
canalisés à l'intérieur de la coque 6, pénètrent dans les interstices entre
spires du
faisceau secondaire 71 (flèches L), qu'ils traversent radialement de
l'extérieur vers
l'intérieur, ressortent de celui-ci (flèches M), et sont évacués par la
manchette 620
(flèches N).
Le fluide circulant à l'intérieur de l'enroulement est d'abord
préchauffé dans le faisceau secondaire 71, puis chauffé dans le faisceau
primaire 70,
comme cela est bien connu.
Lorsque l'appareil est en fonctionnement, la tôle intérieure 31 du
plateau déflecteur 3 se trouve à une température sensiblement plus élevée que
sa
tôle extérieure 30. De plus, cette température varie de manière relativement
importante, et fréquemment, lors des phases de mise en route et d'arrêt de
l'appareil.


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Il en résulte des dilatations et des rétractions successives de cette
paroi, plus élevées que celles de la paroi extérieure, sources de contraintes
mécaniques susceptibles à terme d'altérer la liaison périphérique des deux
parois.
Cependant, ce risque est éliminé grâce à la présence du bombé central 310 qui
peut
se déformer élastiquement, de manière réversible, en absorbant ces
contraintes, de
sorte que celles-ci ne se répercutent pas au niveau du rebord de jonction
périphérique 300.
Grâce à la présence du plateau déflecteur 3, les déperditions
calorifiques de l'appareil vers l'extérieur sont extrêmement faibles.
En effet, d'une part, seule une faible partie de la chaleur diffusée par
la tôle 11 est transmise à ce plateau 3 et, d'autre part, la quasi-totalité de
la chaleur
émise en façade est récupérée par le mélange gazeux rentrant, qui lèche les
parois
chaudes au cours de sa trajectoire en chicane. De surcroît, ce préchauffage
améliore
la qualité de la combustion.
A titre indicatif, si le mélange gazeux délivré par la manchette 5 se
trouve à une température de l'ordre de 20 à 25 C, la température de la paroi
extérieure 10 de la porte est de l'ordre de 25 à 30 C, nettement inférieure
par
conséquent à la température à laquelle se verrait portée la paroi externe
d'une porte
traditionnelle, température qui correspondrait à la température extérieure de
la paroi
11 si celle-ci n'était pas refroidie par le mélange gazeux entrant, à savoir
entre 120
et 180 C environ.
Tout risque de brûlure d'un opérateur se trouve de ce fait exclu.
La figure 3 se rapporte à un mode de réalisation de la porte 1 qui se
différencie du précédent uniquement par le type de brûleur intégré à la porte.
Il s'agit ici d'un brûleur cylindrique 2', d'axe X-X', fermé par un
fond plat 20' et dont l'entrée présente un rebord en forme de collerette 21'
qui
entoure l'ouverture centrale 103 de la tôle interne 11 et est fixée à cette
dernière, par
exemple par quelques points de soudure.
Le fonctionnement de l'appareil est analogue à celui précédemment
décrit.
Les figures 4 et 5 se rapportent à un mode de réalisation de la porte 1
qui se différencie de celle des figures 1 et 2 par le fait qu'un moto-
ventilateur
électrique 8 de type centrifuge, centré sur l'axe X-X, est intégré à la porte.
Celui-ci comprend un stator annulaire 80 qui est fixé à la tôle
extérieure 10 au moyen de pattes d'attache appropriées, non représentées.


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Il comporte une série de pales 82 portées par un disque rotatif 83
qui est fixé à son rotor 81 à l'aide de vis 810. Ces pales sont logées dans un
renfoncement circulaire, de forme adaptée, formé dans la paroi de la tôle
extérieure
10, qui fait ainsi office de carter pour ces dernières.
5 Le disque porte-pales 83 s'étend dans un plan général
perpendiculaire à l'axe X-X', tout près de la face externe du plateau
déflecteur 3.
Les pales 82 sont fixées sur la face externe du disque 83.
Le stator 80 du moto-ventilateur est positionné avec un certain jeu
(espace annulaire) à l'intérieur de l'ouverture d'entrée 102 de la tôle
extérieure 10.
10 Cette ouverture a la forme d'une embouchure entourée d'un collecteur
annulaire 9
(approximativement torique) centré sur l'axe X-X'. Ce collecteur peut être
rapporté
ou former partie intégrante de la tôle 10.
Le collecteur 9 est connecté à un conduit 91 d'amenée d'un
comburant gazeux, tel que du butane ou du propane par exemple. Sa paroi
annulaire
interne et/ou celle de l'embouchure qu'il entoure est percée d'une pluralité
d'orifices 90 régulièrement répartis à sa périphérie, permettant de diffuser
le
comburant gazeux sous forme de jets dans l'interstice annulaire entourant le
stator.
En fonctionnement, le rotor étant en rotation, le comburant gazeux
passe dans le conduit 91 (flèche C), arrive dans le collecteur annulaire 9
(flèches D),
sort par les orifices 90 et se trouve aspiré à l'intérieur de l'appareil par
les pales 82
en mouvement (flèches F). Ces dernières aspirent également de l'air ambiant
(carburant) qui est prélevé à l'extérieur (flèches E) et passe dans le même
interstice
annulaire, en se mélangeant au gaz issu des orifices 90.
C'est donc un pré-mélange gazeux combustible qui est pulsé à
l'intérieur de la porte 1 par le moto-ventilateur 8.
Celui-ci suit un trajet analogue à celui déjà décrit ci-dessus, en
référence à la figure 1 (flèches G, H et I), pénétrant finalement dans le
brûleur plat 2
après avoir contourné le plateau déflecteur 3.
Selon le mode de réalisation, les courants gazeux sortant de
l'embouchure d'entrée 102 ne lèchent pas à proprement parler la face externe
du
plateau 3. Cependant l'effet est similaire. Le plateau 3 fait office de
bouclier
thermique ; comme il n'est pas en contact avec le disque rotatif 83, il n'y a
pas de
transmission de chaleur entre ces deux éléments, ce qui met le moto-
ventilateur à
l'abri des élévations de température.
Il est bien évidemment possible d'équiper d'un moto-ventilateur de
ce genre une porte pourvue d'un brûleur cylindrique, comme celle de la figure
3.


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Les figures 6 et 7 se rapportent à une variante de réalisation de la
porte 1, qui se différencie des précédentes par la forme de la tôle extérieure
du
plateau déflecteur. Ce dernier est alors référencé 3'.
Cette tôle extérieure, référencée 30', présente une zone principale
annulaire plane, parallèle à la tôle intérieure 31 et une zone centrale 301'
en saillie,
en forme de téton, dont la pointe est tournée vers l'ouverture d'entrée 102 de
la porte
1.
Cette forme est obtenue par exemple par emboutissage.
Le téton 301' améliore la répartition radiale du flux d'air entrant,
comme représenté par les flèches P.
En outre, ceci réduit les pertes de charge par rapport à une surface
plane.
Grâce à cette forme particulière de la zone centrale 301', le
ventilateur qui amène le mélange combustible air/carburant gazeux, dans la
manchette 5, est moins sollicité et peut tourner moins vite pour obtenir un
même
débit.
La figure 7 permet de voir que le plateau déflecteur 3' n'a pas
forcément un contour rigoureusement circulaire, mais qu'il peut présenter à sa
périphérie des échancrures 33 de formes variées, adaptées au passage de divers
éléments, tels que des électrodes d'allumage ou d'ionisation par exemple.
Bien que cela ne soit pas représenté, il peut en être de même pour le
plateau déflecteur 3 décrit précédemment.

A single figure which represents the drawing illustrating the invention.

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(86) PCT Filing Date 2010-01-29
(87) PCT Publication Date 2010-09-10
(85) National Entry 2011-08-09
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  • the reinstatement fee;
  • the late payment fee; or
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Maintenance Fee - Application - New Act 2 2012-01-30 $100.00 2011-08-09
Registration of a document - section 124 $100.00 2011-11-14
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2013-01-29 $100.00 2012-12-20
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2014-01-29 $100.00 2013-12-31
Request for Examination $800.00 2014-02-20
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2015-01-29 $200.00 2014-12-23
Maintenance Fee - Application - New Act 6 2016-01-29 $200.00 2016-01-15
Final Fee $300.00 2016-03-24
Maintenance Fee - Patent - New Act 7 2017-01-30 $200.00 2016-12-16
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2018-01-29 $200.00 2017-12-20
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2019-01-29 $200.00 2018-12-17
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2020-01-29 $250.00 2019-12-18
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2021-01-29 $250.00 2020-12-17
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Drawings 2011-08-09 7 301
Description 2011-08-09 11 586
Representative Drawing 2011-10-04 1 28
Cover Page 2011-10-04 2 68
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Representative Drawing 2016-04-26 1 24
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Assignment 2011-11-14 2 78
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Prosecution-Amendment 2015-09-30 5 209
Correspondence 2016-03-24 1 49