Brevet FR2237037A1 — publié le 19750207

Le présent brevet concerne un caisson de détente, incorporable à tous conduits d'évacuation de fumée, mais plus particulierement destiné à ceux des cheminées, dite "à feu couvert1', et qui, intercalé entre le foyer lui-même et la sortie extérieure du conduit, a pour but d'éviter les refoulements, dans ce foyer ou le local où il est installé, ces refoulements peuvant etre provoqués par l'action des perturbations atmosphériques sur la sortie extérieure dudit conduit d'évacuation. On connaît déjà plusieurs types de dispositifs qui ont été créés dans ce but, parmi lesquels on peut citer a) Les appareils du genre "aspirateursstatiques ou dynamiques", dont le rôle normal est de favoriser l'ascendance thermique des gaz brû- lés, et qui sont quelquefois munis -de chicanes ou autres similaires, orientéesdans le plan vertical pour s'opposer aux refôulements ; I'expé- rience démontre en pratique que ces appareils remplissent bien l'une ou l'autre de ces deux fonctions, mais qu'ils n'ont qu'un rendement très mo- yen lorsque le cumul est recherché. b) Les chicanes, déflecteurs et cloisons partielles orientées, creés a' l'intérieur du conduit lui-même, et le plus souvent dans une zone proche du foyer, ayant pour but de créér une zône que les gaz descendants ne peuvent franchir pour pénétrer dans le foyer, dans l'appareil de chauffage et/ou dans la piece où ils sont installés.La création de ces zones constitue, en marche normales -des perturbations dans l'ascendance thermique naturelle des gaz évacues, qui en fin de compte réduisent le tirage de la cheminée; de plus, comme ces eléments sont parties intégrantes de ladite cheminée, ils doivent etre réalisés et-mis en place au cours de sa construction, ce qui suppose un prix de revient-relativement élevé de création unitaire -et de remplacement à lusage. c) L'incorporation à certains appareils de chauffage, comme des chaudières par exemple, d'un "capuchon" supérieur, dit "anti-retour", tra versépar les gaz évacués, comprenant un cloisonnage intérieur dont 1 lin- clinaison par rapport au sens du tirage naturel1 s'oppose à-l'entrée d'air descendant dans le foyer ; mais ces dispositifs, -qui réduisent en général le tirage normal de l'appareil, restent de toutes façons partie intégrante de- ces derniers, pour lesquels ils sont conçus, et ne peuvent etre,-par conséquent1 d'un emploi généralisé 'Le caisson de détente, anti-retour, et adaptable, objet de la présente invention, ou contraires présente les avantages de ne pas perturber I'ascendance thermique naturelle des gaz évacués, et d'être d'un emploi généralisé particulierement- simple ; il peut être incorporé aux conduits d'évacuation en cours-de construction ou déjà en service, et est totaiement séparé du foyer ou de l'appareil de chauffage concerné : de ce fait, il peut être installé sur un conduit principal d'évacuation d'installation industrielle, d'immeuble industriel ou d'hapitation, de maison, particulière, et, à ce titre, convient particulièrement aux cheminées dites "â feu ouvert". En tant qu'élément séparé, adaptable, sa fabrication de série, en usine, devient possible, et est même recommandée, ce qui apporte le bénéfice diun prix -de revient économique, alors- que sa mise en place en.re - te tres simple. Le caisson adaptable, objet de la présente invention, à une section toujours plus importante que celle du conduit auquel il est incorpo re : il constitue un volume intérieur de;-détente pour-les gaz chauds, qui le traversent obliquement par rapport à la verticale normale : l'augmentation de la section intérieure de passage compense largement le freinage du à la déviation, et le tirage normal n'est donc pas affecté. Dans le cas d'une entrée d'air descendant, refoulé de l'exté- rieur, dans le tronçon supérieur du conduit principal, celle-ri se fait dans le caisson en sens inverse de celle des gaz évacués , cet air frais, dont. la vitesse de descentes et le volume résiduel ont déja été respectivement ralenti et diminué, à la-suite du parcours effectué dans le tron- çon supérieur du conduit principal, et-par contact et mélange partiel avec les gaz.chauds ascendants, se détend, lui-meme, après son entrée dans le caisson1 lequel est constitué, intérieurement, pour. favoriser, par turbu- lence, le mélange final, jusqu'à obtention d'une température résiduelle d'ensemble suffisante pour que la-totalité dès gaz ainsi contenue dans le caisson deviennent ascendante. sans qu'il y ai-t possibiLité pour les re- foulements initiaux de continuer @eur descente vers le foyer, la pièce où il est instalié, ou l'appareil de chauffage. 'Ainsi la totalité des buts visés-par la présente invention, etdéfinis ci-dessus sont bien atteints Cependant on comprendra mieux la conception, la réalisation et l'emploi d'un tel caisson de détente, anti-retour et adaptable, à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, et des figures annexées, parmi lesquelles La figure 1 est une coupe schématique, en élévation, d'une installation d'ensemble, comprenant un caisson de détente,. objet de l'inten- tion. La figure 2 est une coupe schématique7 en élévation, dudit caisson de détente1 à plus grande échelle, montrant son fonctionnement, La figure 3 est une coupe schématique, en élévation, dudit c-ais- son de détente, montrant divers aménagements. La description qui suit, donnée a titre d'exemple non limitatif, concerne un caisson de détente, anti-retour, adaptable, conforme à la présente invention, installé sur le conduit d'évacuation d'une cheminée, dite "à feu ouvert". Une telle installation type, d'ensemble, est représentée figure 1, dans laquelle le foyer o-uvert, i, débite ses gaz de combustion à évacuer, et également de l'air chaud en provenance de la pièce dthabitation, dans une hotte, ou "avaloir", 2, qui poursuivent leur ascendance thermique naturelle par le tronçon inférieur, 3, du conduit d'évacuation, pour pénétrer ensuite dans le caisson de-détente, 4, par son orifice inféri.eur, 5 ; après une traversée oblique, 6, du caisson de détente, 4, ces gaz ascendants pénètrent dans le tronçon supérieur, 8, du conduit d'évacuation, par l'orifice supérieur, 7, pour s'échapper finalement vers l'ex- térieur en traversant un aspirateur statique, 9, d'un type connu. On voit dans ce schema de principe, que le foyer ouvert, 1, peut très bien etre remplacé par tout autre appareil ou moyen de chauffage par combustion, d'un type connu, sans modifier le-fonctionnement d'ensemble on voit également que les tronçons, 3 et 8, du conduit principal peuvent avoirs des hauteurs diverses, et qu'ils peuvent traverser. un nombre de plans (étages) 10, différent du cas représenté sans que le principe d'ensemble ne soit changé; il va de soi que, pour chaque cas, se poseront les problèmes du raccordement de l'appareil de chauffage, de la définition de la forme et de la valeur de la section du conduit lui-meme en fonction de sa hauteur, des perturbations atmosphériques locales, de la puissance de chauffe et du combustible utilisé, et =enfin de tous les~facteurs entrant en considération pour le calcul d'une évacuation rationnel-le r l'ensemble de ces parametres est du domaine de la technique courante en la matière, et, comme tel, sort du cadre- du présent brevet il n'en est fait citation que pour les besoins de la démonstration des possibilités d'utilisation du caisson de détente, 4, dans ces différents cas, et sous réserve de sa propre adaptation, définie dans ce qui suit. La figure 2 représente, à plus grande échelle, le caisson de détente, 4, objet du présent brevet, dans laquelle on a schématisé le parcours, 11, des gaz ascendants évacués, en provenance-du'tronçon inférieur, 3, du conduit, et traversant ledit caisson, selon la ligne principale oblique, 6, en direction du tronçon supéri-eur, 8, du conduit ; on a également -représenté dans cette figure, le parcours, 12, des gaz descendants, refoulés, de l'extérieur, par le tronçon supérieur1 8, du conduit.On voit, dans cette même figure, que la zane de turbulence, 13, située approxima tivement au centre du caisson de détente, i favorise bien le mélange intime des gaz chauds et froids, détendus ; ce mélange entraîne simultanément le refroidissement des gaz chauds ascendant.s, et le réchauffage des gaz froids descendants, et le fonctionnement correct du dispositif est obtenu lorsque la température résiduelle du mélange est maintenue au-dessus de 500C au minimum, afin de conserver une ascendance thermique naturelle d'évacuation de l'ensemble, sans qu'il y ait possibilités pour des gaz froids descendants de poursuivre leur parcours, vers le tronçon inférieur, 3, du conduit. Le fonctionnement correct de ce dispositif est aussi subordonné au maintien des valeurs-dimensionnelles relatives suivantes La valeur de l'entraxe, F, séparant les entrée et sortie, -5 et '/, du caisson, 4, doit être au minimum égale à la valeur de P adoptée pour les tronçons, 3 et 8. La section droite, selon A-E définissant le passage libre à l'intérieur du caisson de détente, 4, doit être environ au moins le double de celle admise pour les tronçons, 3, et/ou o, du conduit d'évacuation. Les distances, C, séparant i-es axes des tronçons, 3 et 8, des cloisons verticales correspondantes du caisson de détente, 4, doivent, au minimum être égales à énviron une fois la valeur de,4 desdits tronçons, 3 et 8 ces distances, C, sont destinées notamment à créés, à l'intérieur du caisson de détente,4,des zônes de dépression, 16, permettant aux courants ascendant et descandant de se détendre au maximum,Pour favoriser leur mélange dans la zone, 13 La hauteur, E, intérieure du caisson de détente, 4, doit se situer entre 1,5 fois et 2,5 fois la valeur de D. La forme de section droite des tronçons de conduit, 3 et 8, et du caisson de détente, 4, peut être quelconque, mais d'une façon préféren telle, elle sera circulaire, carrée ou rectangulaire. Les tronçons, 3 et 8, peuvent être à conduits unitaire ou multiples, suivant les types d'installation, mais en tout état de cause, c'est la somme des sections de passage comprise dans chacun d'eux qui définira la valeur de-la section libre, selon AB, de passage dans le caisson de détente, 4. Différents aménagements et détails de réalisation peuvent être apportés à de tels-caissons de détente, sans sortir du cadre de la présente invention, et sans lui apporter novation ; c'est ainsi, qu'â titre d'exemples non limitatifs, il est possible, comme représenté figure 3 De réaliser des ouvertures, 16, sur la partie verticale d'une ou de plusieurs cloisons verticales du caisson de détente, 4, pour former au moins une trappe de ramonage ; dans le cas d'ouvertures multiples, celle qui sera réellement utilisée recevra un dispositif d'étanchéité ou vrant, d'un type connu, pendant que les autres, éventuelles, recevront des bouchons fixes, le choix s'opérant en fonction des posslbilités d'accès offertes par le lieu de mise en place. De réaliser le raccordement étanche des tronçons de conduit, 3 et 8, sur le caisson de détente, 4, par tout dispositif connu de joint, 19 scellé, collé ou boulonné. De réaliser une isolation thermique inférieure, 17, dans le cas où le caisson de détente, i, est posé au sol, par exemple en grenier ou combles, dont la nature motivé une telle protection ; cette dernière peut être effectuée sur place, ou pré-incorporée en usine1 et être constituée de tout matériau approprié ; dans une solution préférent-ielleX elle sera constituée de matériau rigide, d'origine minérale, comme par exemple du APICAL du commerce, à base d'amiante-ciment. De réaliser également 1lisolation et le calorifugeage des autres parois apparentes du caisson de détente, 4, en usine ou sur place, par des éléments obtenus à partir du PICA, cité ci-dessus, ou par tout autre matériau connu utilisé à cet effet, comme par exemple un recouvrement à base de laine de verre, 18, ou similaire. De réaliser le caisson de détente, 4, lui-même, à partir de matériaux réputés réfractaires1 comme, parexemple les métaux, inoxydables ou rendus tels par des revêtements divers, ou à partir de matériaux minéraux de toutes natures, ou, dans une solution préférentielle, à partir de mélange d'amiante et de ciment, utilisé sous forme de plaques planes ou courbes assemblées, ou de tronçons de tuyaux de section circulaire, carrée ou rectangulaire, ou d'ensembles obtenus directement par moulage, effectué spécialement1 dans les cas de production de série. Il est ainsi démontré, par la description qui précède qu'un caisson de détente, anti-retour, adaptable, pour conduits de fumée, con forme la présente invention permet bien d'obtenir les résultats précédemment définis, c'est à dire, principalement l'arrêt du flux descendant des gaz froids, refoulés dans le conduit d'évacuation à partir de son extrémité supérieure, vers le foyer, et sans perturber le tirage normal de la cheminée obtenu par ascendance thermique naturelle. Cet avantage important, cumulé avec celui de la simplicité de conception du dispositif, celle de sa mise en place et~ses possibilités de production de série, en usine, font que de tels caissons de détente constituent un intérêt économique et industriel particulierement intéressant pour les industries producïrices et toutes les activités concernées du Bâtiment. REVENDICATIONS l - Caisson de détente, anti-retour, adaptable à tous conduits d'évacuation de fumée, ayant pour but d!éviter la progression des refoulementis sans gêner le tirage naturel du conduit, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un caisson étanche, intercalé dans le conduit de fu mée, et qu'il est proportionné dans ses dimensions par rapport à la-section du conduit lui-même, de telle façon qulil constitue une chambre de détente, dans laquelle s'opère le mélange par turbulence des flux ascendant et déscendant, ce mélange provoquant le réchauffage des gaz froids dont le sens de circulation peut alors s'inverser par ascendance thermique naturelle ; caisson de détente également caractérisé par le fait qu'en tant que produit nouveau, il comprend, en combinaison avec les éléments nécessaires au fonctionnement ci-dessus, tous ceux qui sont motivés par son raccordement avec le conduit, par son isolation thermique, et pas ses nécessités de ramonage. 2 - Caisson de détente, conforme à la revendication n01, caracté- risé par le fait que le parcours des gaz chauds ascendants, entre les orifi ces d'entrée et de sortie du caisson, suit une ligne générale inclinée par rapport à la verticale, permettant d'obtenir le mélange optimum pour un freinage minimum. 3 - Caisson de détente, conforme à la revendication n 1, caractérisé par le fait que sa section droite, de passage libre intérieur, à une valeur égale à environ au moins le double decellequi a été adoptée pour chacun des conduits auquel il est~raccordé, que ces derniers soient à passages unique ou multiples. 4 - Caisson de détente, conforme à la revendication n 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, entre ses orifices d'entrée et de sortie et ses cloisons verticales correspondantes, des zônes de détente supplémentaires, pour, respectivement, les gaz ascendants et descendants. 5 - Caisson de détente, conforme à la revendication n 1, caractérisé par le fait qu'il est réalisé à partir de matériaux réfractaires, métalliques ou minéraux, et en particulier à partir de mélange d'amiante et de ciment. 6 - Caisson de détente, conforme à la revendication n 1, caractérisé par le fait que sa section droite est circulaire, carrée ou rectangulaire. 7 - Caisson de détente, conforme à la revendication n 1, caractérisé par le fait qu'il est raccordé avec des conduits à section droite circulaire, carrée ou rectangulaire, comprenant eux-mêmes des conduits uniques ou multiples 8 - Caisson de détente, conforme àla revendication n 1, carac térisé parole fait qu'il comprend un ou plusieurs orifices1 répartis sur ses parois verticales, -destinés au ramonage, dont un seul est utilisé comme tel, grace à un houchon ouvrant, alors que les autres sont obstrués par des bouchons fixes, en fonction des possibilités d'accès offertes par les lieux de mise en place. - 9 - Caisson de détente, conforme à la revendication n & 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une isolation thermique inférieure rigide le séparant de son point d'appui, et un calorifugeage de. ses autres parois extérieures. 10 - Caisson de détente, conforme à la revendication n 1, en tant que produit nouveau constituant une unité standard de construction, pré-fabriquée.