Brevet FR2241676A1 — publié le 19750321

L'invention a pour objet un élément de cheminée collectrice comportant une partie axiale servant a l'écoule- ment de l'air, des gaz brûlés ou des gae viciés et un passage latéral ménagé dans la paroi de l'élément et s'ouvrant dans la cheminée par un conduit de liaison dont le débouché dans la cheminée est décalé par rapport à ce passage latéral. L'expression "cheminée collectrice" est définie par la norme allemande DIN-18017-folio 2. Dans les cheminées collectrices du type rappelé ci-dessus, le problème consiste à séparer acoustiquement l'intérieur de la cheminée de ce passage latéral 8 ouvrant dans ladite cheminée. A ce point de vue, on peut,comme on le sait,disposer les conduits de liaison entre le passage latéral et le débouché dans la cheinnée à c8té de cette dernière, de telle tanière que le passage se trouve au niveau d'un étage et le débouché au niveau de llétage suivant avec un décalage à peu près égal à la hauteur de l'étage par rapport à celui-ct0 Cette disposition connue exige cependant beaucoup de place et il est né cessasse d'utiliser en particulier aux points de changement de direction des briques spéciales onéreuses. L'invention a pour obJet de résoudre le problème d'une liaison amortissant le bruit entre le passage latéral s'ouvrant dans l'élément de cheminée collectrice et son dd- bouché dans la cheminée sous un encombrement réduit et avec des frais d'établissement faibles, par rapport aux installations connues précitées. Pour résoudre ce problème, il est prévu, conformément à l'invention, de constituer le conduit de liaison par une tubulure partant du passage latéral et pénétrant dans la cheminée. L'élént de cheminée collectrice conforme à n- mention permet en général de donner à la section droite de l'écoulement une valeur inférieure à celle prévue dans le cas du dispositif connu rappelé ci-dessus, étant donné que le conduit de liaison constitué par la tubulure est sensi blelent plus court et produit donc des pertes par frottement beaucoup plus faibles.En wêxe temps, l'utilisation de matériaux insonorisants devient inutile. L'encombre- ment se réduit à celui qui, de toute manière, est prévu pour la cheminée elle-même ; dans tous les cas, on peut donner à la cheminée des dimensions légèr@ment plus grandes que si des reductions de la section droite n'étaient pas oe- casionnées par la présence d'une tubulure. Les dépense s de construction sont également nettement inférieures à ce qu'elle s sont dans le cas du dispositif connu rappelé cidessus.On comprendra immédiatement que l'élément de che- minée collectrice peut soit former une fraction de l'instal- lation de la cheminée collectrice montée sur place, soit encore un élément terminé indépendant. De préférence, la tubulure est montée dans un élément indépendant de la cheminée collectrice haut d'un étage. Le décalage d'un étage entre le passage latéral et le débouché du conduit de liaison dans la cheminée dans le dispositif antérieur se Justifie par des raisons de protection contre l'incendie, qui obligent à écarter autant que possible ce passage de ce débouché et à p@@pé@er autant que possible la propagation a2un incendie d'un étage à l'autre par l'intermédiaire de l'installation constituée par la cheminée collectrice. De son côté, la cheminée collectrice conforme a l'invention s'oppose à une telle prepagation des flammes dans une telle installation, es raison de la section droite intérieure de la tubulure, section droite dont on peut réduire les dimensions.Un ventilateur disposé à la partie supérieure de la cheminée ot la puis- sanve ascensionnelle de l'air ou d'autres gaz sortant par la cheminée permet d'obtenir des conditions d'écoulement telles qu'elles s'opposent à tout retour des gaz provenait de la cheminée vers le passage latéral en passant par le conduit de liaison. Ceci est facilité lorsque la tubulure s'étend vers le haut à partir du passage latéral et l'on doit alors recommander de diriger la tubulure le long de la périphérie de la paroi intérieure de la cheminée, afin de diminuer le moins possible la section droite libre ae la cheminée.Les conditions d'écoulement à l'intérieur de la section droite libre de la cheminée deviennent ainsi partieulièrement favorables lorsque le pourtour de la tubulure assure à l'intérieur de la cheminée le parcours ascendant le plus favorable pour les gaz.On peut également prendre soin d'empêcher la formation de poches d'air le long des pointa d'application de la tubulure sur la paroi intérieure de la cheminée en ce sens que l'on ne donne pas seulement à la tubulure elle-même un profil favorable à l'écoulement, mais que l'on raccorde d'une manière également favorable à l'écoulement le profil extérieur de la tubulure à la surface inté- rieure de la cheminée. Deailleurs, on peut se contenter d'une section droite libre minima pour le conduit de liaison, si ce dernier présente un profil favorable à l'écoulement. Comme on le verra ci-après, des dispositions constructives avantageuses peuvent être prévues pour la tubu- l'ire, comme il ressortira d'ailleurs des exemples donnés. L'insonorisation, assurée par la section droite relativement réduite de l'écoulement dans la tubulure peut etre encore accrue si cette tubulure comprend au moins pour la paroi recouvrant son ouverture intérieure et de préférence pour sa totalité, ### un matériau insonorisant. Il est même préférable que la tubulure elle-meme soit constituée par un tel matériau amortisseur du son. Il faut considérer de plus, que la tubulure conforme -à l'invention peut être, en principe, dirigée horizontalement ou vers le bas dans la cheminée. Ceci n'est cependant pratiquement vrai que dans des cas d'ex- ception et, en règle générale, la tubulure sera dirigée légèrement vers le haut. Dans tous les cas, la hauteur de la tubulure peut être sensiblement inférieure à 2 . c'est-à-dire, etre sensiblement moins haute qu'un étage Lorsqu'elle se raccorde à la paroi intérieure de la cheminée pour assurer une section droite aussi dégagée que possible dans la ehemi- née, il suffit qu'elle ne s'étende que sur un trajet inférieur à un quart de la périphérie de la cheminée. Des tubulures même sensiblement plus coartes par rapport à cette périphérie peuvent Jouer un rôle insonorisant satisfaisant. Pour obtenir un bon écoulement entre le passage latéral et le débouché da conduit de liaison dans la cheminée, on prévoit avantageusement une constitution telle de ce dd- bouché de la tubulure dans la cheminée collectrice que ltheou- lement dans la cheminée produise une aspiration complémentaire sur le conduit de liaison. Dans ce cas, l'aspiration peut, le cas échéant, être effectuée seule à la manière habituelle sous l'effet d'un écoulement insuffisamment intense dans la cheminée ou d'une dépression dynamique suffisante qui peut être associée à un tel écoulement et être provoquée par un écoulement dans la cheminée qui peut, par exemple, être dirigé tangentiellement à la section droite du débouché.On pourrait cependant assurer aussi cette aspiration en formant à la surface intérieure de la cheminée dans la zone du débouché de de la tubulure un rétrécissement analogue à un Venturi par rapport aux zones qui se raccordent à cette zone dans le sens axial. Dans les installations de cheminées collectrices il est actuellement courant, comme on l'a déjà dit, d'utiliser des ventilateurs d'aspiration. Avec les tubulures conformes à l'invention et, en particulier, avec une tubulure dirigée vers le haut, on peut utiliser aussi d'une manière satisfaisante la convection naturelle d'une cheminée s'ou- vrant librement dans l'atmosphère à son extrémité supérieure. Le montage d'une installation complète comportant des éléments de cheminée conformes à l'invention est simplifié si l'on intercale entre les éléments de la cheminée collectrice des éléments de liaison qui peuvent présenter des parois simples. On peut cependant aussi prévoir, comme déjà indiqué ci-dessus, des éléments de cheminée collectrice préparés à l'avance et occupant une hauteur d'étage, après quoi, l'on monte l'ensemble comportant la cheminée collectrice à partir de blocs unitaires. On va maintenant décrire l'invention avec plus de détails en se référant aux dessins schématiques ci-joints représentant différentes formes d'exécution. Sur ces dessins la fig. 1 est une coupe horizontale d'une première forme d'exécution d'un élément de cheminée collectrice conforme à l'invention, la section droite de cette cheminée étant circulaire. la fig. 2 est une coupe verticale, passant par l'axe de la cheminée, de l'élément représenté en fig. 1 la fig. 3 est une coupe analogue à celle de la fig. 1 d'une deuxième forme d'exécution d'un élément conforme à l'invention dans une cheminée à section droite intérieure carrée. la fig. 4 est une coupe verticale passant par la moitié gauche de la fig. 3. la fig. 5 est une coupe horizontale d'une troi sème forme d'exécution légèrement différente de la fig. 3 en ce sens que la section droite n'est plus carrée, mais rec tangulaire. la fig. 6 est une coupe verticale d'une forme d'exé- cution analogue à la fig. 4. la fig. 7 est une coupe horizontale suivant la ligne VII-TI1 de la fig. 8 d'une variante de la tubulure suivant les figs.1 et 2, cette tubulure modifiée représentée seule s'étendant entièrement le long du quart de la périphérie d'une cheminée présentant une section droite libre intérieure de forme circulaire. la fig. 8 est une coupe verticale partielle avec vue en perspective d'une fraction de la périphérie d'un élé- ment de cheminée collectrice conforme à l'invention, élément dans lequel est incorporé une tubulure suivant la fig. 7. Dans toutes les fermes d'exécution de l'invention qui ont été représentées, l'élément de cheminée collectrice comprend un corps ou enveloppe 10 entourant le-vide 12 de la cheminée. La paroi 14 délimitant ce vide a une section droite horizontale carrée dans le cas représenté en fig. 3, -rectangulaire dans le cas de la fig. 5 et circulaire dans le cas des figs I et 8. En général, la cheminée se prolonge verticalement en conservant la même section droite; on peut cependant prévoir, sans sortir du cadre de l'invention, des modifications de la section droite ainsi que des alignements de la cheminée s'écartant de la verticale. L'enveloppe 10 peut être constituée par n'importe quel matériau utilisé comitinément pour les installations de cheminée collectrieet par exemple du béton léger ou lourd ou encore un métal, un produit syuthétique ou matière com primée. Dans l'épaisseur de l'enveloppe 10 de l'élément de cheminée collectrice est toujours ménagé un passage trans versal 16 dans lequel peut être disposé,le cas échéant,un diaphragme d'admission non représenté au dessin, de préfé- rence réglable. Le passage latéral se continue dans chaque cas en direction de la cheminée 12 par un conduit de liaison 18 qui s'étend le long de la périphérie de la paroi intérieure t4 de la cheminée 12, en se dirigeant vers le haut à partir du passage 14 pour s'ouvrir par 1'esbouchure 20 dans la cheminée. Ce conduit est constitué par une tubulure 22 partant du passage 16 pour s'ouvrir à l'intérieur de la cheminée en se dirigeant vers le haut à partir de ce passage, coupe le conduit de liaison 18 qu'il enferme, et en suivant le pourtour intérieur de la paroi 14 délimitant la cheminée 12. Bien que dans les exemples représentés le conduit de liaison 18 soit supposé se diriger à la fois le long de la périphérie intérieure de la paroi 14 de la cheminée 12 et verticalement à l'intérieur de cette dernière, il est possible, sans sortir du domaine de l'invention, de disposer ee conduit de liaison soit dans une direction parallèle à l'axe de la cheminée soit dans un plan perpendiculaire à cet axe. Dans toutes les formes d'exécutinn représentées, la tubulure est constituée en nn matériau amortisseur du son et ne forme qu'une seule pièce tubulaire. On peut cependut modifier sa structure en ce sens que la tubulure peut être constituée pour partie par la paroi de la cheminée et pour partie par une pièce de recouvrement complétant la tubulure. Dans le cas représenté en fig. 1, on remarque la caractéristique suivant laquelle le conduit de liaison 18 débouche tangentiellement sur la surface 14 de la paroi intérieure de la cheminée, de telle sorte que cette surface cylindrique 14 guide l'écoulement provenant du conduit de liaison 18 vers la cheminée 12 le long des flèches dessinés sur la fig. 1. Dans le cas également d'une section droite rectangulaire telle qu'elle est représentée en fig. 5, on peut délimiter la section droite libre du débouché 20 par la paroi intérieure 14. Cependant, il est préférable, surtout si le débouché se trouve voisin d'un coin 24 d'un élément de cheminée rectangulaire, d'adopter la variante représentée in fig. 3 pour une section droite carrée de l'élément, cette variante consistant à faire déboucher le conduit de liaison 18 au voisinage de ce coin à une petite distance de la paroi 14 considérée dans la zone 26 de cette paroi aboutissant à ce coin 24, de telle sorte que l'écoulement est dévié énergiquement devant le cpin de la section droite intérieure de la cheminée. On peut aussi, dès l'abord et en particulier dans le cas d'une section droite intérieure reetangulaire, faire débeucher le conduit de liaison vers l'intérieur suivant un angle aigu-par rapport à la paroi de la cheminée. Dans les formes d'exécution suivait les figa. 7 et 8, -la tubulure s'étend essentiellement sur un quart de la pé- riphérie de la paroi cylindrique intérieure 14 de la cheminée. La foras d'exécution de la fig. t montre cependant qu'une extension périphérique sensiblement plus courte peut suffire, l'extension représentée sur la fig. 1 dépassant légèrement 1/8 de la longueur périphérique totale de la paroi 14. De même, la longueur périphérique du conduit de liaison 18 de la tubulure dans la forme d'exécution suivant la fig. 3, est in férieure au quart de la longueur périphérique totale de la paroi 14 à section droite earrée# Dans tous les exemples représentés, l'énveloppe 10 constituant la paroi de la cheminée 12 peut présenter un évi- dement ou rainure verticale 30 (fig. 3) qui s'étend jusqu'à la face transversale supérieure de l'élément de cheminée collectrice, de manière à fermer une ouverture permettait d'introduire 'une tubulure 22 comportant une bride 32 de guidage dans cet évidement. De plus, on peut disposer comme acces- seize dans cet évidement 30 une fourrure 34 élastique ou amertisseuse de sen. Comme on le voit sur li figes 5 à 8, on peut ménager le passage latéral dans l'enveloppe-même de la cheminée. On peut cependant aussi prévoir dans ltenveloppe une pièce rap pertée indépendante 36 présentant ce passage comme on le voit en fig. 4. On remarquera que le profil extérieur de l'enveloppe 10 telle qu'elle est représentée sur les figs 1à 6, peut être carré ou rectangulaire et cela même si ia section droite intérieure est circulaire (figs. 1 et 2). Ce profil extérieur peut également être cyliîdrique comme on le voit sur les figs. 7 et 8. Le conduit de liaison 18 peut en principe présenter une section droite intérieure constante entre le passage latéral 16 et le débouché 2@. On peut également prévoir un étranglement juste au-delà du passage 16, comme représenté aux figs. 1 et 3. I1 est souvent avantageux de réduire progressivement cette section droite en direction du débouché 20, comme représenté en fig. 3.Au point de vue de la dynamique des fluides, on a constaté que le débouché 20 de la tubulure 22 dans la cheminée ou déjà la section droite de l'écoulement dans le conduit de liaison 18 de vait en général être 1, 2 fois supérieur à la section droite de l'écoulement dans le diaphragme d'admis ai on qui n'est pas représenté. On vient de décrire différentes variantes censtruc tives de ltinvention es se référant à quatre ensembles particuliers, à savoir deux exemples comportant une section droite intérieure rectangulaire de la cheminée et deux esem- pies comportant une section droite intérieure circulaire. Il faut cependant noter que ees variantes peuvent être transposées d'une forme d'exécution à une autre, comme il sera spécifié ci-après. Ceci est, bien entendu, le cas pour les différentes variantes apportées dans le cas des sections droites intérieures tant rectangulaires que circulaires. Dans toutes les formes d'exécution représentées, le raccordement entre la tubulure 22 et la paroi intérieure 14 de la cheminée 12, comme aussi le profil extérieur de la tubulure 22 vu à l'intérieur de la cheminée, guident l'écou- lement de bas en haut d'une manière favorable à cet écoulement. De plus, la section droite intérieure du conduit de liaison 18 présente une allure favorable à cet écoulement. Les flèches dessinées sur les tubulures en figs. 1 et 5 maté- rialisent la direction de l'écoulement tu gaz ou bien de l'air dans le cas d'une cheminée d'aération depuis le passage laté- ral 16 jusqu'au débouché 20 du conduit de liaison 18. On remarquera que l'enveloppe 10 peut être cons- tituée, solidairement avec la tubulure 22 qui lui est incor- porée, comme un bloc d'une hauteur d'un étage. Cependant, ce bloc peut présenter une dimension axiale inférieure et être assemblé avee des éléments de cheminée intermédiaires nonreprésentés à paroi simple pour former avec d'autres éléments analogues l'ensemble de la cheminée qui peut s'ouvrir librement à son extrémité supérieure dans l'atmosphère et qui peut aussi comporter une ventilation aspirante. Il faut ajouter que dans la forme d'exécution reprd- sentie en fig. 1, la tubulure 22 s'étend en arc de cercle sur toute la longueur du conduit de liaison comme une continuation par l'une de ses parois de la surface périphérique 14 de ltenveloppe 10. I1 en est de même pour l'exemple représenté en fig. 5. Dans toutes les formes d'exécution, on voit que la forme extérieure de la tubulure 22 à l'intérieur de-la cheminée présente un profil dirigé vers le haut, ce qui est favorable à l'écoulement. sans qu'il y ait d'espace mort au point ae raccordement avec l'enveloppe 10, le raccordement entre la paroi 14 et le profil extérieur de cette tubulure étant tel qu'il favorise l'écoulement. R E V E N D I C A T I O N S 1. Elément de cheminée collectrice, à cheminée axiale assurant l'écoulement de l'air, des gaz brûlés ou des gaz viciés, cet élément présentant un passage latéral traversant sa paroi et communiquant avec l'intérieur de la cheminée par un conduit de liaison débouchant dans ladite cheminée en un point décalé par rapport à ce passage transversal, cet élément étant caractérisé par le fait que le conduit de liaison est constitué par une tubulure partant du passage latéral, de manière à faire saillie à l'intérieur de la cheminée. 2. Elélent de cheminée collectrice suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la tubulure s'étend dans la direction périphérique le long de la paroi intérieure de la cheminée. 3 .Elément de cheminée collectrice suivant la reven dication,caractérisé par le fait que la tubulure se dirige vers le haut à partir du passage latéral. 4. Elément de cheminée collectrice suivant l'sue quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le profil extérieur de la tubulure présente à l'intérieur de la cheminée un profil aérodynamique dirigé vers le haut. 5. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le raccord entre la paroi intérieure de la cheminée et le profil extérieur de la tubulure présente une surface adrodynamique. 6. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications précédentes, incorporé plus particulièrement à une cheminée à section droite circulaire, caractérisé par le fait que le conduit de liaison débouche dans la cheminée tangentielle ment par rapport à la périphérie intérieure de cette dernière. 7. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, incorporé plus particuliè- rement à une cheminée à section droite rectangulaire carac térisé par le fait que le conduit de liaison est dirigé vers l'intérieur de la cheminée suivant un angle aigu par rapport à la paroi intérieure de cette cheminée. 8. Elément de cheminée collectrice suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le conduit de liaison débouche au voisinage d'un coin de la section droite intérieure de la cheminée à une petite distance de la paroi de cette dernière en face d'une zone de ladite paroi avoi- sinant ce coin. 9. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la paroi intérieure de la cheminée pré sente un évidement dans lequel est logée la tubulure. 10. Elément de cheminée collectrice suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que l'évidement s'étend Jusqu'd une face transversale, de préférence la face supérieure de l'élément pour permettre l'introduction de la tubulure qui comporte à cet effet une bride destinée à la guider dans l'évidement. 11. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications t à 10, caractérisé par le fait que la tubulure est constituée par une pièce tubulaire uni- taire. 12. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la tubulure est constituée pour partie par la par ci-même de la cheminée et pour partie par un complément prolongeant cette première partie. 13. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la tubulure comprend au moins dans la partie recouvrant le passage latéral, mais de préférence dans sa totalité, un produit amortisseur de son. 14. Elément de cheminée collectrice suivant la revendication 13; caractérisé par le fait que la tubulure est constituée par un produit amortissant le son. 15. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que la longueur de la tubulure est sensiblement inférieure à 2 m. 16. Elément de cheminée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que la tubulure a une longueur inférieure au quart de la périphérie intérieure de la cheminée. 17. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, dont le passage latéral comporte un diaphragme d'admission de préférence réglable, cet élément étant caractérisé par le fait que le débouché de la tubulure dans la cheminée ou encore la section droite inté- rieure du conduit de liaison présente des dimensions au soins 1, 2 fois supérieures à la section droite intérieure du diaphragme d'admission. 18. Elément de cheminée collectrice suivant l'une queleonque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le débouché de la tubulure dans la cheminée est conçu de telle manière que l'écoulement dans la cheminée provo- que un effet d'aspiration complémentaire sur le conduit de liaison. 19. élément de cheminée collectrice suivant la revendication 18, caractérisé par le fait que la section droite du débouché de la tubulure est parallèle à l'axe longitudinal de la cheminée. 20. Elément de cheminée collectrice suivant la reyendicatton 18 ou la revendication 19, caractérisé par le fait que la surface intérieure de la cheminée présente dans la zone située au droit de l'entrée de la tubulure un rétré crissement en forme de Venturi par rapport aux zones axiales avoisinantes de la cheminée. 21. élément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé par le fait que la tubulure est rentée dans une pièce rapportée d'une hauteur d'un étage, assujettie dans la cheminée. 22. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait que le eonduit de liaison présente un profil adrodynanique. 23. Elément de cheminée collectrice suivant l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé par le fait que la tubulure est constituée par un matériau ignifuge. 24. installation comportant une cheminée collec- trice dont les éléments sent distribués par étages succès sifs suivant l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisée par le fait que des éléments intermédiaires de liaison sont intercalées entre les éléments d'étage de la cheminée. 25. Installation comportant une cheminée collec trice à éléments suivant l'une quelconque des revendications 1 à 23 ou suivant la revendication 24, caractérisée par le fait que la cheminée s'ouvre librement à l'atmosphère à son extrémité supérieure.