Brevet FR2458758A1 — publié le 19810102

Elément rapporte pour cheminée utilisable comme chaudière. La presente invention se rapporte à un élément rapporté pour cheminée pouvant être utilisé comme chaudière, du type comprenant un corps à double paroi qui comporte une chambre à fumées, une ouverture de foyer et un revêtement refractaire disposé dans la region du foyer, et qui est muni de raccords de depart et de retour pour la circulation d'eau ou d'air. L'idee de mieux utiliser la chaleur dégagee dans les cheminées ouvertes est dejà ancienne et il a déjà été proposé depuis longtemps des constructions plus ou moins bien appropriées pour résoudre ce problème. L'état de la technique dans ce domaine peut être considéré comme defini par les brevets des Etats-Unis d'Amérique 2 331 178, 2 705 488, 3 724 443, les brevets britanniques 901 002, 758 534, 594 280, le modèle d'utilité de la Republique Fédérale d'Allemagne 7 423 032, le brevet de la République Fédérale d'Allemagne DE-OS 2 721 301, la demande de brevet suedois publiée 309 098 et le brevet suisse 407 474. Le principe de toutes les constructions proposées dans ces documents consiste à disposer dans la zone du foyer ouvert des éléments dans lesquels on peut faire circuler des milieux caloporteurs (eau ou air) pour évacuer la chaleur de la région du foyer ouvert à l'aide de ces milieux et lui faire exercer ses effets en un autre point, que ce soit pour la production d'eau chaude, pour alimenter des radiateurs ôu autres corps de chauffe agencés à l'extérieur de la cheminée, pour fournir un complément de chaleur à des circuits de chauffage central déjà existants et raccordes à d'autres générateurs de chaleur (chaudières de chauffage central) ou pour souffler de l'air chaud. La forme la plus simple de ces constructions antérieures consiste, comme on l'a décrit dans le modèle d'utilité 7 423 032 précite, en un élément rapporté à double paroi, muni de raccords de depart et de retour et qui présente la forme d'un U et entoure le foyer ouvert sur l'avant de ce dernier. Toutefois, en général, les constructions connues ne représentent pas des dispositifs possédant un rendement optimal en tant que chaudieres. Il s'agit au contraire, ou bien de constructions étroitement adaptées aux formes de cheminées habituelles, qui se limitent à des rajouts encastrés ou à des maçonneries réfractaires integrées à la construction de la cheminée, ou bien de constructions formant à elles seules des cheminées complètes à monter. On peut déduire des considerations exposées ci-dessus qu'aucune des constructions connues ne reussit,- à la fois, à reunir en une même construction toutes les caractéristiques essentielles d'une chaudière et à pouvoir etre installee dans une cheminee existante sans difficulté et à peu de frais ou, dans le cas d'une nouvelle installation de cheminee, à ne pas compromettre gravement la liberté de choix de l'aspect extérieur. L'invention vise donc à créer un élément rapporté pour cheminee utilisable comme chaudière qui réponde aux spe- cifications enoncées plus haut, c'est-à-dire à un élément rapporté pour cheminée qui, d'une part, renferme, en tant qu'unité autonome, tous les éléments necessaires pour assurer une bonne combustion du combustible et une transmission optimale de la chaleur et qui, d'autre part, possède une forme ramassée et une configuration appropriée pour pouvoir, suivant sa taille, être installe sans grande dépense dans pratiqumenet n'importe quelle cheminee ouverte déjà existante et également pour pouvoir être combiné à des cheminées neuves à construire, notamment à des cheminées du type actuel qui sont en général réalisées pour ainsi dire sous la forme de jeux de construction et, dans cette mesure, préfabriquées. Suivant l'invention, ce problème est résolu par un élément rapporté pour cheminée utilisable comme chaudière du genre défini au début du présent mémoire, caractérisé en ce que le corps est constitué par une colonne de forme elancée, à parois rectilignes, disposée debout et formant une chambre de combustion, en ce que le corps est muni, à sa base, d'une boite d'entree d'air frais et de cendrier, qui forme l'embase de la colonne et, à son extrémité d'évacuation, une chambre à fumees de hauteur réduite comparativement à celle de la colonne, en ce que la boite d'entrée d'air frais et de cendrier et la chambre à fumées correspondent au maximum en section horizontale à la section de la colonne, et en ce que des surfaces de postchauffage sont agencées dans a chambre de combustion immédiatement audessous de la chambre à fumées.- On entend par le fait que la boite d'entrée d'air frais et la chambre à fumées correspondent au maximum en section horizontale a la section de la colonne, le fait que l'ensemble de l'élément rapporte pour cheminée, y compris la boite d'entrée d'air frais et le cendrier et la zone de la chambre à fumees-, forme au total une colonne de forme élandée sur laquelle il n'existe aucune pièce en saillie latérale telle qu'une pièce disposee en biais ou conique. Naturellement, rien ne s'oppose à ce que l'élément rapporté pour cheminée suivant l'invention soit realisé en plusieurs tailles, de préférence en un petit nombre de tailles qu'on puisse embrasser d'un seul coup d'oeil, notamment en vue de permettre son installation ultérieure dans des cheminées déjà existantes de différentes dimensions. Toutefois, ceci signifie que, avec ce principe de construction, il est possible d'envisager une fabrication en serie, et de ce fait, grâce à un abaissement du prix de revient, une plus large diffusion de ce type d'élément rapporté pour cheminées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnes uniquement à titre d'exemple - la Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un élément rapporté pour cheminée; - la Fig. 2 est une coupe longitudinale de l'élément rapporté pour cheminee de la Fig. 1, prise dans un plan décale de 900; - la Fig. 3 est une coupe horizontale de l'élément rapporté pour cheminée, prise dans la region du foyer; - la Fig. 4 est une coupe horizontale analogue à celle de la Fig. 3 mais représentant une autre forme de réalisation; - la Fig. 5 est une vue en élévation de la partie inférieure de l'élément rapporte pour cheminée suivant la Fig.4; - la Fig. 6 représente une forme particulière de réalisation de l'élément rapporté pour cheminee; ; - la Fig. 7 est une vue de dessus d'une forme particulière de realisation; - la Fig. 8 est une vue en perspective d'un détail de la forme de réalisation de la Fig. 7. La configuration de l'élément rapporte pour cheminée, qui présente la forme d'une colonne elancée 5 placée debout et sur laquelle aucune pièce ne fait saillie, est notamment très visible sur les Fig. 1 et 2. Gracie à cette configuration, un tel élé- ment rapporté pour cheminee elancé peut être pratiquement introduit dans l'ouverture d'une cheminée existante, si necessaire en position inclinée, puis dressé et installé dans cette cheminée. Rien ne s'oppose à la pose d'un parement approprie sur les parties restant libres de l'ouverture de la cheminee existante, ce qu'on exposera plus bas avec plus de détails. L'ensemble de l'élément rapporte pour cheminée, ou l'ensemble du corps 4, se divise en trois parties I, II et III, qui sont plus precisément, la boite 6 d'entrée de l'air frais et de logement du cendrier, la région du foyer 2, qui est ouverte vers l'avant, et la région de la chambre à fumees, qui comprend la chambre à fumees 7 superposée à la région precédente et reglable au moyen d'un registre, cette région ne devant pas nécessairement présenter la forme représentée sur les dessins mais devant obligatoirement posséder une hauteur reduite, comparativement à celle de la colonne et une section qui ne deborde pas au-delà de celle de la colonne. A l'exception de la chambre à fumées 7, qui constitue un élément séparé qui se pose sur la colonne, et de l'ouverture de foyer, les parties I, II et III sont construites à double paroi et, à ceci, s'ajoute le fait que, au-dessus de l'ouverture de foyer 1, dans la région superieure de la chambre de combustion 5', il est prevu des surfaces de post-chauffage ou de récupération 9 munies de faces inclinées 10 comme on l'a indiqué sur les -Fig. 1 et 2, c'està-dire que ces surfaces sont inclines l'une en sens inverse de l'autre, ce qui est avantageux pour ameliorer la circulation du milieu caloporteur. L'inclinaison des faces 10 évite le dépôt des cendres volantes. Ainsi qu'on peut le voir sur les dessins, l'ensemble de la région du foyer 2, à l'exception de l'ouverture donnant vers l'avant, est entourée d'un revêtement refractaire 3. La paroi 11 du corps est avantageusement déportée vers l'arrière vis-à-vis de la paroi 13 du foyer et forme un coude à son extrémité supérieure. Il se forme ainsi dans une certaine mesure une niche périphérique pour le logement du revêtement réfractaire 3. La paroi extérieure 14 est avantageusement repliée vers l'intérieur à sa partie inférieure et forme a cet endroit une surface de portée périphérique 16 qui constitue, d'une part, la paroi supérieure de la boite 6 d'entrée d'air frais et du cendrier qui est situee au-dessous et, d'autre part, la surface d'appui du revêtement refractaire 3 et la surface d'appui de la grille de foyer 15. Dans la boite G est avantageusement disposée en supplement une paroi porteuse 17 à fentes multiples, dont les fentes sont placées en position relativement haute et qui forme écran entre le cendrier vidable et les orifices 27 d'entrée de l'air frais. Pour obtenir sur la face avant une plus grande surface de rayonnement de la chialeur, le corps 4 peut être muni, comme on l'a represente sur la Fig. 4, de chambres à double paroi 21, parcourues par le milieu caloporteur, placées sensiblement dans le prolongement de la surface avant 19 de l'élément rapporté pour cheminée et dont le volume intérieur 20 communiaue avec le volume intérieur du corps 4.La surface visible rayonnante supplementaire 22, relativement grande, qui est obtenue de cette façon, est avantageusement prolongée vers le bas jusqu'au plan 26 d'appui de l'élément rapporté pour cheminee, et elle peut être munie d'ouvertures 24 pouvant être obturées par des plaques amovibles 23 et derrière lesquelles des organes de commande et de- raccordement 25, 25' tels que des pompes de circulation ou equivalents peuvent être installes de manière à être facilement accessibles. Dans l'exemple de realisation représenté sur la Fig. 4, on a agencé en cet endroit les raccordements 25' d'un dispositif 28 de protection contre les surchauffes qui se trouve dans la chambre à double paroi du corps 4 parcourue par le milieu caloporteur, dispositif qui, commandé par des capteurs de température appropriés, fait passer de l'eau froide dans le corps pour evacuer l'excédent de chaleur. On a omis de représenter les raccords- de départ et de retour, leur présence et leur construction étant évidentes. La référence 29 désigne une grille de protection disposée devant le foyer, et la référence 30 un volet placé devant l'ouverture de foyer 1 et que l'on peut relever ou enlever. L'utilisation de ce volet permet de tenir compte de la nécessité d'introduire dans la cheminée des combustibles présentés en morceaux de grande taille et, d'un autre côté, d'étrangler l'entrée d'air par l'ouverture de foyer 1. Dans l'exemple particulier de réalisation représenté sur la Fig. 6, et tout en conservant à l'élément rapporte pour cheminée sa forme de colonne élancée, la face arrière du corps 4 à circulation d'eau est munie d'une enceinte à double paroi supplémentaire 30 dont le volume intérieur 32 est relié à un ventilateur aspirant ou gonflant 33 (soufflant dans le cas représenté) que l'on peut mettre en marche ou à l'arrêt. La mise-en marche ou à l'arrêt du ventilateur 33 est commandée par un capteur de température 34 complété par un circuit électrique approprié.Cet ensemble remplace le dispositif de protection contre les surchauffes 28 représenté sur la Fig. 4, ce qui présente l'avantage de supprimer, notamment dans le cas où l'on équipe d'un élément rapporte pour cheminée suivant l'invention une cheminee déjà existante, et dans la mesure ou l'on est contraint de prévoir une protection contre les surchauffes, la nécessité d'installer des tuyaux d'eau, installation qui peut éventuellement être difficile et coûteuse. Pour agrandir la surface de transmission de la chaleur sur la face dirigee vers l'enceinte à circulation d'air, la cloison 12' peut être munie d'éléments 31 qui agrandissent cette surface de transmission. Si l'air soufflé est directement envoyé dans l'avaloir (dans la cheminée d'evacuation), le tirage de cet élé- ment sera réduit, ce qui entraîne dans une certaine mesure une régula- tion automatique de la chauffe. Naturellement, cette forme de réalisation n'est intéressante que si le milieu caloporteur circulant dans l'enveloppe à double paroi du foyer 5 est de l'eau et non pas de l'air, bien qu'elle soit en principe également applicable dans le cas de l'air sans exiger de modifications notables du principe de construction. Ainsi qu'il ressort de la description et des dessins, l'élément rapporté pour cheminée en forme de colonne qui a été decrit ci-dessus constitue avantageusement une unité très compacte, qui possède pratiquement, avec une construction extrêmement simple, toutes les caractéristiques d'une chaudière à chauffage central qu'il est possible, grâce à sa forme elancee, tubulaire et à parois rectilignes, et grâce à sa réalisation éventuelle en plusieurs tailles différentes et à sa possibilité de fabrication en série, d'installer et d'intégrer facilement dans des cheminées déjà existantes ou dans des éléments de construction de cheminés. Grâce à la forme élancée du dispositif suivant l'invention, il est possible, même dans le cas oû il est installé ultérieurement dans des cheminees existantes possédant un volume intérieur sensiblement plus large, de monter des chambres latérales à double paroi 21 pour servir de surfaces rayonnantes supplémentaires. Comme on l'a indique sur les Fig. 7 et 8, qui seront décrites plus complètement dans la suite, on peut en cas de besoin obturer les espaces libres subsistant latéralement à l'élément rapporte pour cheminee. Dans le prolongement de la surface avant 19, sont disposés des deux côtés, des parements 35 qui, comme on l'a indiqué sur la Fig. 7, presentent la forme d'éléments coudés et entourent ou recouvrent les zones de raccordement des deux côtés à la façon d'un capot. Les parements sont avantageusement fixés à la surface avant 19 par des liaisons demontables, de sorte que les zones de raccordement laterales peuvent être rendues accessibles d'une façon simple. Comme le montre la Fig. 8, les deux parements peuvent être réunis en un parement 35" d'un seul tenant qui pre- sente une échancrure de dimensions appropriées pour démasquer l'ouverture de foyer 1 de l'élément rapporte pour cheminée. Les bords 37 de l'échancrure 36 peuvent être munis de rebords rabattus vers l'intérieur qui, après la mise en place du parement 35", recouvrent et dissimulent les joints soudes existant le long du bord de l'ouverture de foyer. Le volet-ecran 30 (Fig.1) et la grille de protection 29 peuvent avantageusement être montés sur le parement 35". Par ailleurs, il est possible de munir le parement 35" d'élements de fixation servant à fixer des carreaux de ceramique ou de faïence. Naturellement, à ce point de vue, le parement peut êtn constitué par une ossature de pontage pouvant @@@@@@ de tels carreaux. Le @@@@@@@@ possède également l'avantage évident, puisqu'il constitue un élément qui peut être fabriqué h indépen- demment de l'élément rapporte pour cheminee, de pouvoir etre facilement ajuste ou découpé à bonne dimension de sorte que, dans le cas de l'équipement ulterieur d'une cheminée ouverte déjà existante, ce parement peut être adapté d'une façon très simple aux conditions d'espace existantes, et ceci d'autant plus facilement que l'ensemble de l'élément rapporte pour cheminée est très étroit. REVENDICATIONS 1") - Elément rapporté pour cheminée pouvant etre utilise comme chaudière de chauffage central, comprenant un corps à double paroi comportant une chambre de fumees, une ouverture de foyer, et un revêtement réfractaire disposé dans la région du foyer et qui est muni de raccords de départ et de retour pour la circulation de l'eau ou de l'air, cet élément rapporté pour cheminee étant caracterise en ce que le corps (4) est constitué par une colonne (5) de forme elancée, à parois rectilignes, disposée debout et formant une chambre de combustion, en ce que le corps est muni à sa base d'une boite (6) d'entrée d'air frais et de cendrier, qui forme l'embase de la colonne et à son extrémité de sortie des fumées, d'une chambre à fumées (7) de hauteur réduite comparativement à celle de la colonne, en ce que la boite d'entrée d'air frais et-de cendrier et la chambre à fumees correspondent au maximum en section horizontale à la section de la colonne (5) et en ce que des surfaces de post-chauffage (9) sont agencees dans la chambre de combustion, immédiatement au-dessous de la chambre à fumées (7). 2") - élément rapporté pour cheminée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de post-chauffage (9) sont constituees par au moins deux conduits etroits disposés sur champ, inclines sur l'horizontale et qui débouchent dans la double paroi du corps (4). 3 ) - Elément rapporté pour cheminée selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, dans la région du foyer la paroi (11) dirigée vers le feu est une paroi coudée à sa partie supérieure et déportee vers l'arrière par rapport à la paroi interne (13) de la chambre de combustion, et en ce que, dans la région de la grille (15) du foyer, la paroi extérieure (14) est recourbée vers l'intérieur pour former des surfaces de portée (16) pour supporter, d'une part, la grille (15) du foyer et, d'autre part, le revêtement réfractaire (3). 4 ) - Elément rapporte pour cheminée selon la revendication 3, caracterise en ce que la paroi (14) du corps qui est recourbée vers l'intérieur forme la surface de paroi supérieure de la boîte (6) d'entrée d'air frais. 5 ) - Elément rapporté pour cheminée selon la revendication 4, caractérise en ce que, dans la botte (6) d'entree de l'air frais, se trouve disposée une paroi porteuse (17) à fentes multiples placée au-dessous de ladite paroi recourbée vers l'intérieur (14). 6 ) - Elément rapporte pour cheminée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (4) est muni, au-dessus et des deux côtés de l'ouverture de foyer (1) et dans le prolongement de sa surface avant (19), de doubles parois (21) dont le volume intérieur (20) est en communication avec le volume intérieur du corps (4) qui est parcouru par le milieu caloporteur. 70) - élément rapporte pour cheminée selon la revendication 6, caractérise en ce que les surfaces visibles (22) des doubles parois (21) sont prolongées jusqu'au plan (26) d'appui de l'élément rapporté pour cheminée, et en ce que ces prolongements sont munis d'ouvertures (24) obturées par des plaques de fermeture amovibles (23), des organes de raccordement (25, 25') etant agencés derrière ces ouvertures (24). 8 ) - Elément rapporté pour cheminée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractériSé en ce que, au moins sur la face arrière de la colonne (5) parcourue par un liquide, est agencée une autre double paroi (30) destinée à la circulation de l'air, et en ce que la paroi (12') du corps porte, du côté dirigé vers la double paroi (30), des éléments (31) qui agrandissent la surface de transmission de chaleur. 9 ) - Element rapporté pour cheminée selon la revendication 8, caractérisé en ce que le volume interieur (32) de la deuxième double paroi (30) est relié à un ventilateur aspirant ou soufflant (33) pouvant être mis en marche ou à l'arrêt et en ce qu'un capteur de température (34) est agencé dans le volume intérieur du corps (4) qui est parcouru par l'eau. 10 ) - Elément rapporté pour cheminée selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que des parements amovibles (2) qui prolongent la surface avant vers la droite et/ou vers le gauche, dissimulent les raccords de depart et de retour, les appareils de régulation et équivalents disposes latéralement. 110) - Elément rapporté pour cheminée selon la revendication 10, caractérisé en ce que les parements (2) sont formés dlun parement d'un seul tenant (2") presentant une échancrure (4) qui dégage l'ouverture (5) du foyer.