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Dispositif de chauffage
Domaine technique
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un
dispositif de chauffage. Selon un deuxième aspect, la présente invention
concerne une méthode de chauffage.
Art antérieur
Un tube chauffant, ou tube radiant, est un dispositif de chauffage. Il
comprend notamment une entrée de fluide comburant, une entrée de fluide
combustible, une tête de combustion connectée à l'entrée de fluide
comburant et l'entrée de fluide combustible. Il comprend en outre un tube
émetteur de chaleur dont une première partie est prévue pour recevoir une
flamme émise par la tête de combustion. Le fluide comburant et le fluide
combustible sont mélangés dans la tête de combustion. Le mélange
résultant est enflammé au départ de la tête de combustion pour générer la
flamme dans la première partie du tube émetteur de chaleur. Cette flamme
crée de la chaleur qui se diffuse le long du tube émetteur de chaleur afin de
chauffer une zone.
H existe des situations dans lesquelles les entrées de fluides ne
peuvent pas être proches de la zone à chauffer car les entrées de fluides
doivent pouvoir être accessibles facilement pour un opérateur.
Un premier exemple d'une telle situation est un tube chauffant pour
sauna. Il est peu pratique de devoir prévoir un espace accessible jouxtant
le sauna pour pouvoir y disposer les entrées de fluide comburant et de
fluide combustible et potentiellement le boitier. L'ensemble comprenant les
entrées de fluides, la tête de combustion et la première partie du tube
émetteur de chaleur est donc souvent installé avec une certaine distance
par rapport au sauna. Par conséquent, l'espace entre cet ensemble et le
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sauna est chauffé alors qu'il est situé en-dehors de la zone à chauffer.
Cela crée un risque d'incendie et crée une dépense d'énergie inutile.
Un deuxième exemple d'une telle situation est un tube chauffant
pour des équipements industriels comme un four tunnel ou un bain
chimique. Il n'est pas idéal que les entrées de fluides soient installées dans
un four tunnel ou à proximité de son entrée/sa sortie à cause de la chaleur
qui s'en dégage. Il n'est pas non plus idéal qu'elles soient installées trop
près de bains chimiques dangereux. L'ensemble comprenant les entrées
de fluides, la tête de combustion et la première partie du tube émetteur de
chaleur est donc en général installé avec une certaine distance par rapport
au four tunnel ou au bain chimique. Par conséquent, l'espace entre cet
ensemble et le four tunnel ou le bain chimique est chauffé alors qu'il est
situé en-dehors de la zone à chauffer. Cela crée un risque d'incendie et
crée une dépense d'énergie inutile.
Un troisième exemple d'une telle situation est un tube chauffant pour
dépolluer des sols par évaporation des pollutions. Il faut pouvoir chauffer
des terres toxiques amoncelées sur un tas de plusieurs mètres de hauteur.
Un opérateur ne peut pas escalader un tel tas afin d'accéder aux entrées
de fluide comburant et de fluide combustible. Les entrées de fluide
comburant et de fluide combustible doivent donc être installées avec une
certaine distance par rapport au tas de terres. L'ensemble comprenant les
entrées de fluides, la tête de combustion et la première partie du tube
émetteur de chaleur est donc en général installé loin du l'endroit où le tube
chauffant pénètre dans le tas de terres, alors que c'est l'endroit où il
serait
idéal de commencer à chauffer. Par conséquent, l'espace entre cet
ensemble et le tas de terres est chauffé alors qu'il est situé en-dehors de la
zone à chauffer. Cela crée un risque d'incendie et crée une dépense
d'énergie inutile.
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Le document JP 3 722410 82 décrit un tube chauffant dans lequel la
connexion fluidique entre l'entrée de fluide combustible et la tête de
combustion est partiellement logée dans la connexion fluidique entre
l'entrée de fluide comburant et la tête de combustion. Les entrées de fluide
sont par un boitier qui est fixé au mur d'un four, et la tête de combustion
est
située dans un trou dudit mur. Ainsi, la zone chauffée commence juste de
l'autre côté du mur par rapport au boitier. C'est en effet l'effet souhaité
dans ce tube chauffant car il est préférable que tout l'intérieur du four soit
chauffé.
Le document DE 3907946 Al décrit aussi un tube chauffant dans
lequel la connexion fluidique entre l'entrée de fluide combustible et la tête
de combustion est partiellement logée dans la connexion fluidique entre
l'entrée de fluide comburant et la tête de combustion. Les entrées de fluide
sont par un boitier qui est fixé à une paroi d'une cuve et la tête de
combustion est située juste en aval des entrées. Ainsi, la zone chauffée
commence un peu en amont de la paroi, ou à la paroi. C'est en effet l'effet
souhaité dans le tube chauffant de ce document car il est préférable que
tout l'intérieur de la cuve soit chauffé.
Le document FR 2590001 Al décrit un dispositif pour générer de
l'eau chaude dans lequel la connexion fluidique entre l'entrée de fluide
combustible et la tête de combustion est partiellement logée dans la
connexion fluidique entre l'entrée de fluide comburant et la tête de
combustion. La tête de combustion est située juste en aval des entrées de
fluide afin d'obtenir un dispositif compact. Ce dispositif n'est pas un tube
chauffant car il ne comprend pas de tube émetteur de chaleur. En effet, la
flamme sortant de la tête de combustion se crée directement dans un four.
Le document US2014/0363775 Al décrit un allumeur de gaz destiné
à chauffer la chambre de combustion d'un four au charbon lors de son
démarrage. Dans ce dispositif, la connexion fluidique entre l'entrée de
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fluide combustible et la tête de combustion est partiellement logée dans la
connexion fluidique entre l'entrée de fluide comburant et la tête de
combustion. La tête de combustion est située un peu en aval des entrées
de fluide afin d'obtenir un dispositif compact. Ce dispositif n'est pas un
tube
chauffant car il ne comprend pas de tube émetteur de chaleur. En effet, la
flamme sortant de la tête de combustion se crée directement dans un four.
Résumé de l'invention
Un des buts de l'invention est de fournir un dispositif de chauffage
dans lequel les entrées de comburant et de combustible sont fortement
décalées de la tête de combustion.
A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif
de chauffage comprenant:
= une entrée de fluide comburant,
= une entrée de fluide combustible,
= une tête de combustion prévue pour émettre une flamme,
= une première connexion fluidique comprenant un premier tuyau et
connectée de façon fluidique à l'entrée de fluide comburant et à la
tête de combustion,
= une deuxième connexion fluidique comprenant un deuxième tuyau
logé au moins partiellement dans le premier tuyau et connectée de
façon fluidique à l'entrée de fluide combustible et à la tête de
combustion,
= un tube émetteur de chaleur dont une première partie est en
communication fluidique avec la première connexion fluidique et est
prévue pour recevoir la tête de combustion et une flamme émise par
la tête de combustion,
= une sortie de fluide connectée de façon fluidique à la première partie
du tube émetteur de chaleur par une deuxième partie du tube
émetteur de chaleur, et
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=
= des moyens de mise en mouvement de fluide permettant de créer un
mouvement de fluide entre:
o l'entrée de fluide comburant et la tête de combustion via la
première connexion fluidique, et
5 o la première partie du tube émetteur de chaleur et la deuxième
partie du tube émetteur de chaleur,
caractérisé en ce que la tête de combustion et l'entrée de fluide
combustible sont séparées d'une distance d'au moins 50 cm,
préférentiellement au moins 2 m, plus préférentiellement au moins 10 m, et
en ce que la tête de combustion et l'entrée de fluide comburant sont
séparées d'une distance d'au moins 50 cm, préférentiellement au moins 2
m, plus préférentiellement au moins 10 m.
Dans le dispositif selon l'invention, la distance entre la tête de
combustion et les entrées de fluide permet de créer une grande zone non-
chauffée formée par le décalage entre les entrées de fluide et la tête de
combustion. Ainsi, seule la zone à chauffer est effectivement chauffée, ce
qui diminue le risque d'incendie et évite une dépense d'énergie inutile.
Cela permet aussi de placer les entrées de fluide pour qu'elles
soient facilement accessibles, tout en gardant une grande liberté sur la
position du début de la zone chauffée, qui peut être dans un endroit
inaccessible, par exemple, en hauteur, à l'intérieur d'un espace fermé par
une cloison ou sur un tas de terres toxiques.
Le choix entre les distances de minimum 50 cm, minimum 2 m ou
minimum 10 m dépend de l'utilisation du dispositif selon l'invention. Une
distance trop courte n'est pas intéressante car la chaleur de la flamme se
répand aussi vers l'amont et il n'y a pas vraiment de "zone non-chauffée"
dans un tel cas.
Aucun des documents JP 3722410 B2, DE 3907946 Ai, FR
2590001 Al et US2014/0363775 Al n'envisage de créer une zone non-
chauffée d'au moins 50 cm en aval des entrées de fluide. Rien dans ces
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documents n'indique qu'il soit possible ou souhaitable de grandement
décaler la zone chauffée des entrées de fluide. Ainsi, aucun de ces
documents n'inciterait à décaler d'au moins 50 cm, préférentiellement au
moins 2 m, plus préférentiellement au moins 10 m la zone à chauffer de
l'entrée de fluide combustible. En effet, introduire un tel décalage dans ces
dispositifs connus irait à l'encontre des objectifs poursuivis par ces
dispositifs. En outre,
ces distances sont trop grandes pour être
compatibles avec les dispositifs divulgués dans ces différents documents
car un tel décalage nuirait à la robustesse et/ou à la compacité des
dispositifs de chauffage décrits.
Dans le dispositif selon l'invention, le premier et le deuxième tuyaux
permettent d'amener le fluide combustible et le fluide comburant
séparément à la tête de combustion même si celle-ci est éloignée des
entrées de fluide combustible et de fluide comburant. Cela permet donc de
dissocier les entrées de fluides comburant et combustible, qui doivent être
facilement accessibles, de la tête de combustion qui est le point de départ
de la flamme.
Le fait que le deuxième tuyau soit logé, au moins partiellement, dans
le premier tuyau permet que la tête de combustion soit alimentée de façon
centrale par le fluide combustible et de façon périphérique par le fluide
comburant. En outre, cela permet au fluide comburant de s'écouler autour
de la tête de combustion dans le tube émetteur de chaleur à partir de la
première connexion fluidique.
Les fluides sont préférentiellement des gaz. Le fluide comburant est
préférentiellement de l'air. Le fluide combustible peut par exemple être du
gaz naturel qui est un mélange gazeux d'hydrocarbures, du propane, du
butane ou du LPG (Gaz de pétrole liquéfié, en anglais "Liquified Petroleum
Gas'').
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Les communications fluidiques sont préférentiellement étanches.
Les premier et deuxième tuyaux ont préférentiellement des parois
étanches.
Le tube émetteur de chaleur est un tube émetteur de chaleur par
radiation, convection et/ou conduction. L'émission de chaleur par radiation
a notamment lieu lorsque tube émetteur de chaleur est entouré d'un milieu
au moins partiellement transparents aux rayonnements infra-rouges, par
exemple l'air. L'émission de chaleur par convection a notamment lieu
lorsque le tube émetteur de chaleur est en contact avec un milieu fluide.
L'émission de chaleur par conduction a notamment lieu lorsque le tube
émetteur est en contact avec un milieu conducteur de chaleur par
conduction.
Les moyens de mise en mouvement de fluide permettent de créer
un mouvement de fluide global d'une direction amont vers une direction
aval, c'est-à-dire depuis l'entrée de fluide comburant vers la sortie de
fluide.
Les moyens de mise en mouvement de fluide peuvent comprendre un
ventilateur. Les moyens de mise en mouvement de fluide peuvent être
situés à proximité de l'entrée de fluide comburant, de façon à pousser le
fluide comburant, et/ou à proximité de la sortie de fluide, de façon à attirer
le fluide.
Le tube émetteur de chaleur est par exemple disposé de façon
essentiellement horizontale pour permettre une bonne distribution de
chaleur. Le tube émetteur de chaleur peut aussi être disposé de façon
verticale. Le tube émetteur de chaleur peut aussi être disposé de façon à
former un angle entre 00 et 90 par rapport à la verticale.
Le dispositif de chauffage selon l'invention peut être appelé "tube
chauffant", et en particulier "tube chauffant à flamme déportée". Il peut
aussi être appelé "tube radiant".
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La tête de combustion, la première connexion fluidique, la deuxième
connexion fluidique, l'entrée de fluide comburant et l'entrée de fluide
combustible peuvent être comprises dans un dispositif appelé "brûleur".
Dans le cadre du présent document, la "zone non-chauffée" peut
aussi être appelée "zone froide".
Dans le cadre du présent document, deux éléments en
"communication ou connexion fluidique" peuvent être en communication ou
connexion fluidique directe, c'est-à-dire qu'ils sont directement en contact
l'un avec l'autre, ou en communication ou connexion fluidique indirecte
c'est-à-dire qu'il existe des éléments intermédiaires entre eux.
La tête de combustion et l'entrée de fluide combustible sont
préférentiellement séparées d'une distance de moins de 50 m.
Préférentiellement, le dispositif de chauffage comprend un boitier, la
première connection fluidique comprend, entre l'entrée de fluide comburant
et le premier tuyau, une première partie de connexion incluse dans le
boitier, et la deuxième connection fluidique comprend, entre l'entrée de
fluide combustible et le deuxième tuyau, une deuxième partie de connexion
incluse dans le boitier. Préférentiellement, la tête de combustion n'est
préférentiellement ni totalement, ni partiellement incluse dans le boitier.
Autrement dit, la tête de combustion est, de préférence, située en-dehors
du boitier.
Les inventeurs ont trouvé que le fait de disposer la tête de
combustion totalement en-dehors du boitier permet de créer un grand
décalage entre les entrées de fluide et le début de la flamme. Cela permet
aussi de placer le boitier pour qu'il soit facilement accessible et/ou qu'il
soit
installé de façon stable, tout en gardant une grande liberté sur la position
du début de la zone chauffée, qui peut être dans un endroit inaccessible,
par exemple, en hauteur.
Le boitier n'est typiquement pas prévu pour supporter des
températures au-delà de 60 C. Le décaler de la flamme permet d'éviter de
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l'endommager. Le boitier peut comprendre des composants électroniques.
Le boitier peut comprendre un pressostat. Le boitier peut comprendre une
électrovanne. Le boitier peut comprendre les éléments permettant de
brancher l'entrée de fluide comburant et l'entrée de fluide combustible sur
des lignes d'alimentation. Le boitier peut comprendre les moyens de mise
en mouvement de fluide. Les deux câbles d'allumage connectés d'un côté
à l'électrode d'allumage peuvent être connectés, d'un autre côté, à un
dispositif d'actionnement du moyen d'allumage à distance présent dans le
boitier. Le câble de vérification connecté d'un côté à l'électrode
d'ionisation
peut être connecté, d'un autre côté, à un dispositif de sortie du moyen de
vérification de flamme à distance présent dans le boitier, par exemple un
témoin lumineux. Les câbles
d'allumage et de vérification sont
préférentiellement gainés d'un diélectrique et/ou d'un isolant thermique
prévu pour résister à de hautes températures.
Préférentiellement, le dispositif de chauffage comprend en outre un
moyen d'allumage à distance permettant d'allumer à distance une flamme à
la tête de combustion.
Dans le cadre du présent document, "à distance" peut par exemple
vouloir dire depuis l'entrée de fluide combustible, depuis un boitier incluant
les entrées de fluides comburant et combustible et/ou depuis un boitier
incluant les extrémités amont des premier et deuxième tuyaux. Le moyen
d'allumage à distance permet à un opérateur se trouvant par exemple à
proximité des entrées de fluide comburant et combustible, d'allumer la
flamme à la tête de combustion, même quand la tête de combustion est
loin.
De manière préférée, le moyen d'allumage à distance comprend une
électrode d'allumage et un câble d'allumage logé au moins partiellement
dans le premier tuyau et connecté à l'électrode d'allumage.
Dans une réalisation de l'invention, le moyen d'allumage à distance
comprend deux câbles d'allumage connectés à l'électrode d'allumage et
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logés au moins partiellement dans l'espace entre la surface intérieure du
premier tuyau et la surface extérieure du deuxième tuyau.
Préférentiellement, le dispositif de chauffage comprend en outre un
moyen de vérification de flamme à distance permettant de vérifier à
distance la présence de la flamme émise par la tête de combustion.
Le moyen de vérification de flamme à distance permet à un
opérateur se trouvant par exemple à proximité des entrées de fluide
comburant et combustible de vérifier l'existence d'une flamme à la tête de
combustion.
Dans une réalisation de l'invention, le moyen de vérification de
flamme à distance comprend une électrode d'ionisation et un câble de
vérification connecté à l'électrode d'ionisation et logé au moins
partiellement dans le premier tuyau.
Par exemple, dans une réalisation de l'invention, le moyen de
vérification de flamme à distance comprend un seul câble de vérification
connecté à l'électrode d'ionisation et logé au moins partiellement dans
l'espace entre la surface intérieure du premier tuyau et la surface extérieure
du deuxième tuyau.
Préférentiellement, la tête de combustion est couplée
mécaniquement à la première partie du tube émetteur de chaleur.
Le couplage mécanique peut permettre de maintenir la tête de
combustion à une certaine distance d'une surface intérieure de la première
partie du tube émetteur de chaleur.
Il peut par exemple être réalisé par des tiges radiales rigides, par
exemple trois tiges radiales espacées de 120 . Cela permet de maintenir la
flamme émise par la tête de combustion à proximité d'un axe central du
tube émetteur de chaleur et dans la direction de cet axe, ce qui est
particulièrement intéressant si le deuxième tuyau est au moins
partiellement flexible.
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Dans une réalisation de l'invention, la tête de combustion est
couplée mécaniquement à la première partie du tube émetteur de chaleur
par des éléments de couplage fixés à la tête de combustion et agencés
pour pouvoir glisser le long d'une surface intérieure du deuxième tuyau
et/ou d'une surface intérieure du tube émetteur de chaleur.
Ces éléments de couplage coulissants le long de la surface
intérieure du deuxième tuyau et/ou du tube émetteur de chaleur permettent
une installation aisée de la tête de combustion.
Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur
comprend un tronçon prévu pour être démonté.
Cela peut rendre plus aisés l'installation et l'entretien du dispositif de
chauffage.
Dans une réalisation de l'invention, le premier tuyau comprend un
tronçon prévu pour être démonté.
Cela peut rendre plus aisés l'installation et l'entretien du dispositif de
chauffage.
Préférentiellement, le deuxième tuyau est prévu pour supporter une
température d'au moins 300 C.
La flamme sortant de la tête de combustion peut avoir une
température de l'ordre de 1100 C. Le deuxième tuyau est donc prévu pour
supporter sans détérioration de hautes températures, préférentiellement au
moins 300 C, plus préférentiellement 600 C. De même, le premier tuyau,
le tube émetteur de chaleur et la tête de combustion sont prévus pour
supporter une température d'au moins 300 C, plus préférentiellement
600 C.
Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau comprend un
métal.
Préférentiellement, le deuxième tuyau comprend de l'acier
inoxydable.
Cela peut par exemple être de l'acier 316 Ti.
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Dans une réalisation de l'invention, le premier tuyau est rigide. Il est
aussi possible, tout en restant dans le cadre de l'invention, que le premier
tuyau comprenne au moins une partie flexible.
Dans le cadre du présent document, un tuyau est "rigide" s'il ne peut
pas être plié sans risque d'être détérioré et notamment sans risque de perte
d'étanchéité au niveau de ses parois.
Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau est au moins
partiellement flexible.
Dans le cadre du présent document, un tuyau est "au moins
partiellement flexible" s'il peut être plié tout en gardant une fonction de
connexion fluidique et sans risque d'être détérioré, notamment sans risque
de perte d'étanchéité au niveau de ses parois. Par exemple, un tuyau
ayant un diamètre extérieur et pouvant être plié jusqu'à atteindre un rayon
de courbure égal à moins de dix fois son diamètre extérieur tout en gardant
une fonction de connexion fluidique et sans risque d'être détérioré est
considéré comme "au moins partiellement flexible".
Un tuyau au moins partiellement flexible peut aussi être qualifié de
"semi-flexible".
Dans une réalisation de l'invention, le premier tuyau présente un
angle et le deuxième tuyau est courbé.
Le premier tuyau peut par exemple comprendre une pièce de
jonction coudée et grâce à sa flexibilité, le deuxième tuyau est apte à suivre
globalement la forme du premier tuyau. En outre, le premier tuyau peut
comprendre un premier angle dans un premier sens de rotation suivant le
mouvement des fluides et un deuxième angle dans un deuxième sens de
rotation suivant le mouvement des fluides. Cela permet de créer un
décalage perpendiculaire à la direction globale d'écoulement des fluides.
Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau est plus
flexible que le premier tuyau.
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Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur et
premier tuyau font partie d'une même pièce. Il est aussi possible, tout en
restant dans le cadre de l'invention, qu'ils soient des pièces différentes.
Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur et le
premier tuyau font partie d'une pièce qui pourrait être appelée "tube
émetteur de chaleur étendu". Le premier tuyau peut alors être considéré
comme la partie de cette pièce qui va jusqu'à l'extrémité amont de la tête
de combustion. Il est aussi possible que le tube émetteur de chaleur et le
premier tuyau soient dans la prolongation directe l'un de l'autre.
En outre, l'invention propose un équipement de chauffage pour
dépollution de terres comprenant le dispositif de chauffage selon l'invention.
De plus, l'invention propose un équipement de chauffage pour
installation industrielle telle un four, un four tunnel ou un bain chimique et
comprenant le dispositif de chauffage selon l'invention.
De façon additionnelle, l'invention propose un équipement de
chauffage pour sauna comprenant le dispositif de chauffage selon
l'invention.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose une méthode de
chauffage comprenant les étapes de:
= fournir un dispositif de chauffage selon l'invention,
= disposer le dispositif de chauffage de façon à ce que le tube émetteur
de chaleur soit au moins partiellement dans une zone à chauffer,
= connecter de façon fluidique l'entrée de fluide comburant à une
alimentation en fluide comburant,
= connecter de façon fluidique l'entrée de fluide combustible à une
alimentation en fluide combustible,
= démarrer les moyens de mise en mouvement de fluide, et
= démarrer la flamme à la tête de combustion.
Ainsi, la zone à chauffer est séparée d'une distance d'au moins 50
cm, préférentiellement au moins 2 m, plus préférentiellement au moins 10
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m de l'entrée de fluide combustible. Dans le cadre du présent document,
une "zone à chauffer" est une zone telle qu'il est souhaité que des éléments
présents dans cette zone, notamment des éléments solides ou liquides,
soient chauffés par le dispositif de chauffage.
Les avantages mentionnés pour le dispositif s'appliquent mutatis
mutandis à la méthode.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à
la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de
laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre un dispositif de chauffage dans une réalisation de
la présente invention, et
- la figure 2 illustre trois dispositifs de chauffage disposés pour
dépolluer un tas de terres, dans une réalisation de l'invention.
Modes de réalisation de l'invention
La présente invention est décrite avec des réalisations particulières
et des références à des figures mais l'invention n'est pas limitée par celles-
ci. Les dessins ou figures décrits ne sont que schématiques et ne sont pas
limitants.
Dans le contexte du présent document, les termes "premier" et
"deuxième" servent uniquement à différencier les différents éléments et
n'impliquent pas d'ordre entre ces éléments.
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues peuvent porter
les mêmes références.
La figure 1 illustre un dispositif de chauffage 1 dans une réalisation
de la présente invention. Le dispositif de chauffage 1 comprend une tête
de combustion 30 prévue pour émettre une flamme à proximité de son
extrémité aval 34. La tête de combustion 30 comprend, préférentiellement,
à proximité de son extrémité amont, une arrivée de fluide combustible
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centrale et des arrivées de fluide comburant périphériques 31. La tête de
combustion 30 comprend, préférentiellement, un injecteur calibré pour
amener le fluide combustible à une certaine pression. Un mélange entre
les fluides comburant et combustible s'effectue dans la tête de combustion
30. La tête de combustion 30 comprend aussi, préférentiellement, un
venturi et un accrocheur de flamme. La tête de combustion 30 comprend
aussi, préférentiellement, une électrode d'ionisation 32. La tête de
combustion 30 comprend aussi, préférentiellement, une électrode
d'allumage 33. Contrairement à l'illustration de la figure 1, la tête de
combustion 30 peut éventuellement avoir une forme essentiellement
cylindrique.
Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre une entrée de fluide
comburant 11 et une première connexion fluidique connectant de façon
fluidique l'entrée de fluide comburant 11 et la tête de combustion 30. La
première connexion fluidique comprend un premier tuyau 13. La première
connexion fluidique et le premier tuyau 13 sont donc destinés à recevoir du
fluide comburant. Le fluide comburant est typiquement de l'air. Le premier
tuyau 13 est préférentiellement rigide. Le premier
tuyau 13 peut
comprendre plusieurs pièces, notamment des pièces rectilignes et au
moins une pièce lui permettant d'avoir au moins une partie courbée. Le
premier tuyau 13 peut, par exemple, comporter un angle, plusieurs angles,
un coude, plusieurs coudes,...
Le premier tuyau 13 peut comprendre un ou plusieurs tronçon(s)
prévu(s) pour être aisément enlevé(s) ou démonté(s). Un tel tronçon peut
par exemple être fixé par des flasques ou des brides au reste du premier
tuyau 13. Cela peut être utile pour accéder à l'intérieur du premier tuyau 13
lors de l'installation ou pour des entretiens.
La première connexion fluidique peut comprendre un ou plusieurs
tronçon(s) prévu(s) pour être aisément enlevé(s) ou démonté(s).
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Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre une entrée de fluide
combustible 21 et une deuxième connexion fluidique connectant de façon
fluidique l'entrée de fluide combustible 21 et la tête de combustion 30. La
deuxième connexion fluidique comprend un deuxième tuyau 23, qui est au
moins partiellement logé dans le premier tuyau 13. Le premier 13 et le
deuxième 23 tuyaux peuvent être coaxiaux. La deuxième connexion
fluidique et le deuxième tuyau 23 sont donc destinés à recevoir du fluide
combustible. Le fluide combustible peut par exemple être du gaz naturel,
un mélange gazeux d'hydrocarbures, du propane, du butane ou du LPG.
Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau 23 est au
moins partiellement flexible. Le deuxième tuyau 23 peut alors être présent
dans le premier tuyau 13, même si le premier tuyau 13 comporte un angle,
plusieurs angles, un coude, plusieurs coudes,... Dans une réalisation de
l'invention, le deuxième tuyau 23 a au moins une partie rigide et au moins
une partie flexible. Dans une réalisation de l'invention, le deuxième tuyau
23 est plus flexible que le premier tuyau 13.
Qu'il soit flexible ou rigide, le deuxième tuyau 23 est
préférentiellement apte à supporter une température d'au moins 300 C.
Qu'il soit flexible ou rigide, le deuxième tuyau 23 comprend
préférentiellement un métal. Qu'il soit flexible ou rigide, le deuxième tuyau
23 est préférentiellement en métal. Qu'il soit flexible ou rigide, le deuxième
tuyau 23 est préférentiellement antidéflagrant. L'acier inoxydable compris
dans le deuxième tuyau 23 peut par exemple être de l'acier 316 Ti. L'acier
inoxydable compris dans le deuxième tuyau 23 peut par exemple
comprendre 16,5 à 18,5% de Cr, 10,5 à 13,5% de Ni, 2,0 à 2,5% de Mo,
moins de 0,7% de Ti et du Fe.
S'il est au moins partiellement flexible, le deuxième tuyau 23 peut
éventuellement comprendre au moins un tronçon rigide et au moins un
tronçon flexible.
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Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre un tube émetteur de
chaleur 40. Le tube émetteur de chaleur 40 a une première partie 41 en
communication fluidique avec la première connexion fluidique, par exemple
pour être en communication fluidique directe avec le premier tuyau 13.
Cette première partie 41 est prévue pour recevoir la tête de combustion 30
et une flamme émise par la tête de combustion 30. Le tube émetteur de
chaleur 40 a une deuxième partie 42 connectée de façon fluidique à une
sortie de fluide 50. La sortie de fluide 50 permet d'évacuer les fluides du
tube émetteur de chaleur 40.
Dans une réalisation de l'invention, l'extrémité aval du premier tuyau
13 est jointe avec l'extrémité amont du tube émetteur de chaleur 40.
L'extrémité aval du deuxième tuyau 23 est connectée avec l'arrivée de
fluide combustible de la tête de combustion 30,
Dans une réalisation de l'invention, le tube émetteur de chaleur 40 et
premier tuyau 13 font partie d'une même pièce qui pourrait être nommée
"tube émetteur de chaleur étendu". Le tube émetteur de chaleur 40 est
alors la continuation directe du premier tuyau 13. En d'autres termes, le
premier tuyau 13 peut alors être considéré comme faisant partie du tube
émetteur de chaleur étendu et le deuxième tuyau 23 comme étant au
moins partiellement logé dans le tube émetteur de chaleur étendu.
Dans une réalisation de l'invention, la tête de combustion 30 est
couplée mécaniquement au tube émetteur de chaleur 40, par exemple à
une surface intérieure de sa première partie 41. Ce couplage mécanique
peut être réalisé par des éléments de couplage 35 fixés à la tête de
combustion 35 et coulissants sur la surface intérieure du tube émetteur de
chaleur 40. Cela peut
être par exemple trois tiges radiales rigides
espacées de 120 . Ce couplage mécanique peut permettre un centrage
approximatif de la tête de combustion 30 dans le tube émetteur de chaleur
40. Le fait que les éléments de couplage 35 glissent sur la surface
intérieure du tube émetteur de chaleur 40 permet une installation aisée de
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la tête de combustion 30 et de ces éléments de couplage 35 dans le tube
émetteur de chaleur 40.
Le tube émetteur de chaleur 40 peut comprendre un ou plusieurs
tronçon(s) prévu(s) pour être aisément enlevé(s) ou démonté(s). Un tel
tronçon peut par exemple être fixé par des flasques ou des brides au reste
du tube émetteur de chaleur 40. Cela peut être utile pour accéder à
l'intérieur du tube émetteur de chaleur 40 lors de l'installation ou pour des
entretiens.
En outre, la première partie 41 du tube émetteur de chaleur 40 peut
comprendre un matériau réfractaire. Par exemple, la surface interne de la
première partie 41 du tube émetteur de chaleur 40 peut être recouverte
d'un matériau réfractaire dans une zone de la première partie 41 du tube
émetteur de chaleur 40 prévue pour recevoir la flamme.
Le dispositif de chauffage 1 comprend en outre des moyens de mise
en mouvement de fluide 60 permettant de créer un mouvement de fluide
entre:
= l'entrée de fluide comburant 11 et la tête de combustion 30 via la
première connexion fluidique, et
= la première partie 41 du tube émetteur de chaleur 40 et la
deuxième partie 42 du tube émetteur de chaleur 40,
Cela correspond à un mouvement global de fluide depuis l'entrée de
fluide comburant 11 (amont) vers la sortie de fluide 50 (aval). Les moyens
de mise en mouvement de fluide 60 peuvent être présents près de l'entrée
de fluide comburant 11 et/ou près de la sortie de fluide 50. Les moyens de
mise en mouvement de fluide 60 permettent de créer une surpression à
l'entrée de fluide comburant 11 par rapport à la sortie de fluide 50. Les
moyens de mise en mouvement de fluide 60 permettent d'éviter un retour
de flamme.
Une grande partie du fluide comburant passe dans le tube émetteur
de chaleur 40 autour de la tête de combustion 30. Le fluide circulant dans
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le tube émetteur de chaleur 40 est chauffé par la flamme émise par la tête
de combustion. Cela chauffe le tube émetteur de chaleur 40 lui-même qui
émet ainsi de la chaleur par radiation (c'est-à-dire du rayonnement),
conduction et/ou convection.
Dans une réalisation de l'invention, le dispositif de chauffage 1
comprend un boitier 70. Le boitier 70 regroupe typiquement plusieurs
éléments qui doivent être facilement accessibles par un opérateur et ne
peuvent pas être exposés à de hautes températures. Le boitier 70 peut
comprendre les moyens de mise en mouvement de fluide 60. Le boitier 70
peut comprendre les extrémités amont du premier 13 et du deuxième 23
tuyaux. Préférentiellement, la tête de combustion 30 n'est ni partiellement
ni entièrement dans le boitier 70.
Le deuxième tuyau 23 peut être logé dans le premier tuyau 13 dans
toute la longueur du deuxième tuyau 23 entre le boitier 70 et la tête de
combustion 30.
Préférentiellement, la première connexion fluidique comprend, entre
l'entrée de fluide comburant 11 et le premier tuyau 13, une première partie
de connexion 16. Cette première partie de connexion 16 peut être incluse
dans le boitier 70, peut être métallique et/ou peut être coudée. Cette
première partie de connexion 16 peut comprendre plusieurs pièces.
Dans une réalisation de l'invention, une longueur 17 du premier
tuyau 13 entre la première partie de connexion 16 et la tête de combustion
est d'au moins 50 cm, préférentiellement au moins 2 m, plus
préférentiellement au moins 10 m.
25 Préférentiellement, la deuxième connexion fluidique comprend, entre
l'entrée de fluide combustible 21 et le deuxième tuyau 23, une deuxième
partie de connexion 26. Cette deuxième partie de connexion 26 peut être
incluse dans le boitier 70, peut être métallique et/ou peut être coudée.
Cette deuxième partie de connexion 26 peut comprendre plusieurs pièces.
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Dans une réalisation de l'invention, une longueur 27 du deuxième
tuyau 23 entre la deuxième partie de connexion 26 et la tête de combustion
30 est d'au moins 50 cm, préférentiellement au moins 2 m, plus
préférentiellement au moins 10 m.
Dans une réalisation de l'invention, l'électrode d'allumage 33 est
connectée à deux câbles d'allumage logés au moins partiellement dans le
premier tuyau 13 et hors du deuxième tuyau, et qui sont eux-mêmes
connectés à un dispositif d'actionnement du moyen d'allumage à distance
présent dans le boitier 70. L'électrode d'allumage 33, les câbles d'allumage
et le dispositif d'actionnement du moyen d'allumage à distance font partie
d'un moyen d'allumage à distance permettant d'allumer la flamme à
distance, par exemple depuis le boitier 70.
Dans une réalisation de l'invention, l'électrode d'ionisation 32 est
connectée à un câble de vérification logé au moins partiellement dans le
premier tuyau 13 et hors du deuxième tuyau, et qui est lui-même connecté
à un dispositif de sortie du moyen de vérification de flamme à distance
présent dans le boitier 70. L'électrode
d'ionisation 32, le câble de
vérification et le dispositif de sortie du moyen de vérification de flamme à
distance font partie d'un moyen de vérification de flamme à distance
permettant de vérifier, à distance, la présence de la flamme, par exemple
depuis le boitier 70.
Grâce aux premier 13 et deuxième 23 tuyaux, la tête de combustion
et l'entrée de fluide combustible 21 peuvent être séparés d'une distance
d'au moins 50 cm, préférentiellement 2 m, plus préférentiellement 10 m.
25 De même, grâce aux premier 13 et deuxième 23 tuyaux la tête de
combustion 30 et l'entrée de fluide comburant 11 peuvent être séparés
d'une distance d'au moins 50 cm, préférentiellement 2 m, plus
préférentiellement 10 m. De même, grâce aux premier 13 et deuxième 23
tuyaux la tête de combustion 30 et le boitier 70 peuvent être séparés d'une
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distance d'au moins 50 cm, préférentiellement 2 m, plus préférentiellement
10m.
La figure 2 illustre trois dispositifs de chauffage 1 disposés pour
dépolluer un tas de terres 100 dans une réalisation de l'invention. Pour des
raisons de clarté, les éléments illustrés la figure 2 ne sont pas à l'échelle
et
certains éléments des dispositifs de chauffage 1 ne sont pas illustrés. En
outre, les tubes émetteurs 40 étant coudés dans le tas de terres 100 dans
la situation illustrée à la figure 2, les sorties de fluides 50 ne sont pas
représentées.
Les terres du tas 100 doivent être dépolluées, c'est-à-dire qu'elles
doivent être chauffées de façon à faire évaporer des polluants présents
dedans. Les dispositifs de chauffage 1 selon l'invention sont installés,
préférentiellement, de façon à ce que l'entrée de fluide comburant 11,
l'entrée de fluide combustible 21, la première partie de connexion 16, la
deuxième partie de connexion 26, le boitier 70 (figure 1), la sortie de fluide
50 (figure 1) et les moyens de mise en mouvement de fluide 60 (figure 1)
soient en-dehors du tas de terres 100. Les dispositifs de chauffage 1 selon
l'invention sont installés, préférentiellement, de façon à ce qu'au moins une
partie du tube émetteur de chaleur 40 soit dans le tas de terres 100.
Dans chaque dispositif de chauffage 1, la tête de combustion 30 est
préférentiellement placée à proximité de l'endroit où le dispositif de
chauffage 1 pénètre dans le tas de terres 100, de façon à ce que la flamme
émise par la tête de combustion 30 soit dans le tas de terres 100. La tête
de combustion 30 peut donc être placée dans le tas de terres 100 ou à
l'extérieur de celui-ci.
Le tas de terres 100 peut avoir une hauteur de 6 m, une longueur de
40 m et une profondeur de 8 m. Bien que seulement trois dispositifs de
chauffage 1 soient illustrés à la figure 2, un tel tas de terres 100 peut être
dépollué par une soixantaine de dispositifs de chauffage 1 dont les tubes
émetteurs 40 sont répartis sur la longueur, la largeur et la hauteur du tas de
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terres 100. Les tubes émetteurs 40 sont installés de façon essentiellement
horizontale dans la situation illustrée à la figure 2, mais ils pourraient
être
installés de façon essentiellement verticale ou selon n'importe quelle
direction par rapport à la verticale.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, dans le premier dispositif de
chauffage la, qui est installé à proximité du sol, le premier tuyau 13a, n'a
pas de coude. Par contre, dans les deuxième et troisième dispositifs de
chauffage lb, 1 c, le premier tuyau 13b, 13c, a un premier coude 14b, 14c
et un deuxième coude 15b, 15c. L'ensemble de ces deux coudes 14b, 15b
ou 14c, 15c permet aux deuxième et troisième dispositifs de chauffage lb,
1 c d'avoir, de l'amont vers l'aval, une première partie horizontale, une
partie
verticale et une deuxième partie horizontale. Les première et deuxième
parties horizontales permettent un déport horizontal entre les entrées 11 b,
21b, 11c, 21c et la tête de combustion 30b, 30c. Ce déport horizontal peut
par exemple être compris entre 0,5 et 10m, préférentiellement environ 3m.
La partie verticale permet un déport vertical entre les entrées 11 b, 21b,
11c, 21c et la tête de combustion 30b, 30c. Ce déport vertical peut par
exemple être compris entre 0,5 et 20 m, préférentiellement environ 1,2 m.
Dans une application du dispositif de chauffage 1 pour dépolluer un
tas de terres 100, toutes les entrée de fluide comburant 11a, 11 b, 11c et
toutes les entrées de fluide combustible 21a, 21b, 21c sont accessibles par
un utilisateur se trouvant au niveau du sol, c'est-à-dire en bas du tas de
terres 100. Dans une application de l'invention pour dépolluer un tas de
terres 100, toutes les entrée de fluide comburant lia, 11b, 11c et toutes les
entrées de fluide combustible 21a, 21b, 21c sont approximativement dans
un même plan horizontal.
Un dispositif de chauffage 1 selon l'invention peut aussi être utilisé
pour le chauffage d'un sauna, de façon à déporter la tête de combustion
30, c'est-à-dire le point de départ du chauffage, des entrées de fluide 11, 21
et potentiellement du boitier 70.
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Un dispositif de chauffage 1 selon l'invention peut aussi être utilisé
pour le chauffage d'installations industrielles, par exemple pour un four, un
four tunnel ou un bain chimique. Dans le cas d'un bain chimique, il est
avantageux au niveau de la sécurité que des opérateurs devant
s'approcher des entrées de fluide 11, 21 et potentiellement du boitier 70 ne
doivent pas s'approcher du bain chimique.
Dans le cas d'un four tunnel, il est particulièrement intéressant que la
tête de combustion 30 et le tube émetteur de chaleur 40 soient dans le four
tunnel et parallèles à l'axe du four tunnel pour permettre un chauffage de
l'ensemble du four tunnel. Il est aussi particulièrement intéressant que les
entrées de fluide 11, 21 et potentiellement le boitier 70 soient hors du four
tunnel et protégés de sa chaleur, afin de ne pas chauffer. L'utilisation d'un
coude dans le premier tuyau 13 permet de placer les entrées de fluide 11,
21 et potentiellement le boitier 70, juste en-dehors du four tunnel, hors de
son axe et protégés par ses parois, tout en plaçant la tête de combustion
30 et le tube émetteur de chaleur 40 dans le four tunnel et parallèles à l'axe
du four tunnel.
Un dispositif de chauffage 1 selon l'invention peut aussi être utilisé
dans une situation où la zone à chauffer présente des risques pour les
entrées de fluide 11, 21 et potentiellement le boitier 70. Cela peut être le
cas d'un hall où l'atmosphère est corrosive. Il est alors intéressant de
placer les entrées de fluide 11, 21 et potentiellement le boitier 70, en-
dehors du hall et la tête de combustion 30 à l'entrée du hall.
En d'autres termes, l'invention se rapporte à un dispositif de
chauffage 1, ou tube chauffant, dans lequel une entrée de fluide comburant
11, respectivement de fluide combustible 21, est reliée à une tête de
combustion 30 via un premier tuyau 13, respectivement deuxième tuyau
23, le deuxième tuyau 23 étant logé au moins partiellement dans le premier
tuyau 13. Dans ce dispositif de chauffage 1, la tête de combustion 30 est
distante d'au moins 50 cm de l'entrée de fluide combustible 21, ce qui
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permet de créer une "zone froide'' entre les deux. Le premier 13 et le
deuxième 23 tuyaux permettent d'amener le fluide combustible et le fluide
comburant séparément à la tête de combustion 30 même si celle-ci est
éloignée des entrées de fluide combustible 21 et de fluide comburant 11.
La présente invention a été décrite en relation avec des modes de
réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne
doivent pas être considérés comme limitatifs. D'une manière générale, la
présente invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-
dessus. L'usage des verbes "comprendre", "inclure", "comporter", ou toute
autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon
exclure la présence d'éléments autres que ceux mentionnés. L'usage de
l'article indéfini "un", "une", ou de l'article défini "le", "la" ou "I"',
pour
introduire un élément n'exclut pas la présence d'une pluralité de ces
éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent
pas leur portée.
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