Brevet FR2484612A1 — publié le 19811218

la présente invention est relative aux dispositifs permettant de récupérer une partie de la chaleur perdue dans les installations de chauffage, et notamment dans les cheminées des habitations particulières. On connait déåà et on utilise depuis longtemps un système consistant à disposer un corps creux dans une partie d'un foyer, d'un âtre ou autre installation de chauffage en un point où ce corps creux est chauffé par la chaleur dégagée par la combustion dans le foyer, et à faire circuler de l'air dans ce corps creux dans lequel il est réchauffé par contact avec les parois de ce corps. L'air chaud sortant de ce corps creux peut etre envoyé dans une pièce d'habitation pour la chauffer. Un tel agencement est connu depuis la fin du siècle dernier sous le nom de 'système FONDE". On connais déjà un dispositif, décrit au brevet des Etats-Unis nO 4 120 281 et destiné à augmenter le rendement d'une cheminée à foyer ouvert pour une pièce d'habitation, comprenant un tuyau en acier inoxydable de forte section, ayant dans son ensemble une forme en fer à cheval, qui est disposé dans la cheminée en hauteur au-dessus de l'âtre avec ses extrémités débouchant de chaque coté de la cheminée. L'air se trouvant dans ce tuyau est échauffé à son contact et tend à s'en échapper pour être remplacé par de l'air froid, augmentant ainsi le rendement de la cheminée. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif simple et pratique utilisant ce principe bien connu, d'une part pour réchauffer de l'air pouvant être utilisé soit comme appoint de chauffage dans la pièce où se trouve le foyer, soit pour chauffer une pièce voisine et d'autre part pour activer la combustion dans leVfoyerS ce dispositif étant plus particulièrement destiné à être installé dans l'âtre d'une cheminée à feu ouvert d'une pièce d'habitation sans aucune modification de cette cheminée. L'invention a pour objet à cet effet un dispositif de récupération et de distribution de la chaleur d'un âtre, du type comprenant un élément tubulaire en U exposé à la chaleur de l'âtre et dans lequel on fait circuler de l'air pour le réchauffer, caractérisé en ce que la partie intermédiaire de l'élément tubulaire en U est disposée transversalement au fond de l'âtre sur la surface de celui-ci, les ailes de cet élément, à peu près parallèles s'étendant et débouchant vers l'avant et constituant des chenêts, ledit élément tubulaire en U comportant des moyens pour activer la combustion du foyer et des moyens pour commander la circulation de l'air dans ladite partie intermédiaire et dans ses ailes latérales, sélectivement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé et donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel la Fig. 1 est une vue en perspective d'un dispositif suivant l'invention montrant l'élément tubulaire en U dont les ailes latérales constituent des chenêts la Fig. 2 est une vue partielle en coupe longitudinale suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 de la partie intermédiaire de l'élément tubulaire la Fig. 3 est une vue partielle en coupe longitudinale suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 de l'une des ailes latérales de l'élément tubulaire et son raccordement avec la partie intermédiaire ;; la Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2 montrant un clapet de commande de la circulation de l'air dans la partie intermédiaire de l'élément en U la Fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig.3 et la Fig.6 est une vue de l'extrémité d'une aile latérale. La Fig. 1 montre en perspective un dispositif suivant l'invention. Ce dispositif comprend un élément tubulaire désigné dans son ensemble par la référence 1 qui comprend une partie intermédiaire 2 au voisinage des extrémités de laquelle des tubes 3 s'étendent parallèlement dans un même plan et dans le même sens, l'ensemble ayant la forme d'un U. la partie intermédiaire 2 est de préférence une pièce moulée, par exemple en fonte, pour former une boite ou caisson ayant dans son ensemble la forme d'un parallélépipède allongé comportant des raccords 4, 5 à ses extrémités, ces raccords permettant de relier le volume intérieur de la boîte 2 à des conduites ou tuyaux extérieurs, dont l'un peut être relié à une soufflante S et l'autre peut déboucher dans une pièce voisine à chauffer, si on le désire. Cette boite 2 et ses différents raccords peuvent également être réalisés en tôle épaisse pliée et soudée. Dans l'une de ses faces latérales ou face avant 6, la boite 2 comporte au voisinage de ses extrémités, des moyens de raccordement 7 dans lesquels sont fixées les extrémités des deux tubes 3 constituant les ailes parallèles de l'élément en U. Ces tubes peuvent également être formés en fonte, ces tubes étant ouverts à leur extrémité opposée à la bote 2 comme représenté en 8. Ces moyens de raccordement 7 sont des bossages en saillie à L'extérieur qui comportent des prolongements tubulaires 7a s'étendant vers l'intérieur en direction de la paroi arrière de la boîte mais sur une partie seulement de la largeur de celle-ci (Fig. 3) afin de laisser subsister un intervalle 13. La boite 2 comporte également une paroi inté- rieure 31 venue de matière par moulage, qui s'étend longitudinalement entre le fond de la boîte 2 et sa paroi avant, de façon à délimiter un couloir 32 qui communique avec l'extérieur, à travers la paroi avant 6, par l'intermédiaire des fentes verticales 33, et avec l'espace intérieur de la boîte 2 par l'intermédiaire d'une ouverture 35. le couloir 32 communique également avec l'exté- rieur par deux ouvertures 34 situées chacune au-dessous d'un bossage 7 dans un but qui sera décrit dans la suite (Fig. 3). La boite 2 comprend enfin des déflecteurs intérieurs 14, 15, 16 (Fig. 2) qui s'étendent au moins partiellement dans la largeur de la boîte 2 afin de forcer un courant d'air entrant par l'un ou l'autre des raccords 4,5 à tourbillonner à l'intérieur de la boite avant de sortir de celle-ci pàr les ouvertures des moyens de raccordement 7, par les fentes 33 et par les ouvertures 34 au-dessous des bossages 7. Bien entendu, les cloisons déflectrices peuvent avoir toute autre configuration avantageuse autre que celle représentée, et notamment telle que de l'air envoyé dans la partie intermédiaire 2 par l'une ou l'autre de ses extrémités ne pénètre pas directement dans les ouvertures 13 mais soit auparavant forcé de tourbillonner en relation d'échange thermique avec les parois de la boîte 2 et ses déflecteurs formant des ailettes intérieures. les tubes constituant les ailes 3 sont avantageusement soutenus au voisinage de leurs extrémités ouvertes par un dispositif de support comprenant une barre 9 en métal sur laquelle sont fixés des éléments de support proprement dits 10 formant chacun un berceau soutenant l'aile 3 associée, ce support 10 présentant de préférence une partie verticale 11. Chaque aile 3 comporte un conduit parallèle secondaire 30 (Fig. 5) venu de matière mais ne communiquant pas avec elle, également de section circulaire, s'étendant sur une partie de sa longueur à partir de son extrémité engagée dans les moyens de raccordement 7 et comportant des trous 17 comme on le décrira dans la suite. Les conduits secondaires 30 sont fermés en 18 à leur extrémité externe et communiquent par leur extrémité opposée avec la boite 2 par l'intermédiaire des ouvertures 34 du couloir 31. Chacun des conduits secondaires 30 comporte dans sa paroi inférieure une série de trous 17, comme rerrésenaé à plus grande échelle à la Fig. 3, ces trous étant étagés sur une distance maximum de 20 à 25 cm à partir de la paroi avant 6 de la boîte 2. Suivant cet exemple, les trous 17. sont prévus au nombre de cinq dans chaque conduit secondaire 30 et sont percés de façon que leur axe forme un angle de 600 vers le bas, par rapport à la verticale comme représenté à la Fig.5 et vers le foyer. Bien entendu, l'invention n'est pas limi tée à ce nombre de trous, et à leur agencement qui peuvent être différents. D'une façon avantageuse une barre 12 en métal est fixée, par exemple soudée sur chacune des ailes 3 longitudinalement de façon à constituer une nervure verticale s'étendant entre le support 10 et la partie intermédiaire 2, suivant une génératrice de l'aile diamétralement opposée au conduit 30. les prolongements des bossages 7 ont un diamètre intérieur qui correspond au diamètre extérieur des tubes 3 afinque ceux-ci puissent être introduits à frottement dans les bossages, les extrémités des barres 12 formant butées contre les bords des manchons en saillie sur la paroi 6, limitant ainsi la pénétration des tubes 3 et évitant l'obstruction des ouvertures 13. D'une façon commode les bossages de raccordement 7 peuvent comporter une saillie 7' formant repère pour positionner les ailes 3 angulairement en alignant les barres 12 sur elles afin d'être assuré de conserver l'orientation appropriée des axes des trous 17 de façon que ces barres se trouvent en appui contre la partie verticale 11 de chaque support 10 lorsque les axes des trous 17 sont orientés de la façon désirée à 60 de la verticale et vers l'intérieur, en direction du foyer comme indiqué plus haut. les trous 17 sont destinés à envoyer sur les braises de l'air comburant servant à leur activation. Il est avantageux pour le réglage de l'appareil en service que leur alimentation en air soit assurée de façon réglable, indépendante du circuit d'air d'sciiauffementau moyen d'un dispositif de réglage manuel. Dans ce but il est prévu un dispositil permettant d'obturer de façon réglable l'ouverture 35 faisant communiquer le couloir 31 avec l'espace intérieur de la boîte 2. Ce dispositif comprend un axe 36 disposé longitudinalement et s'étendant à l'extérieur à travers la paroi d'extrémité de la boîte 2 et muni d'un levier 37 d'actionnement. Un bras 38 est calé sur l'axe 36 à l'intérieur de la boîte 2 et porte un obturateur 39 adapté pour pouvoir obturer l'ouverture 35, entièrement ou partiellement suivant la position angulaire dans laquelle on place le levier 37. il est enfin prévu un second dispositif de commande de la circulation de l'air, destiné à contrôler le débit d'air sortant par les extrémités 8 des ailes 3. Ce dispositif comprenant, pour chaque aile, un volet constitué par deux demi-disques 40 articulés suivant leur diamètre sur un axe 41 tourillonnant auvoisinage de l'extré- mité du tube 3 et comportant chacun une patte 42, ce dispositif permettant également d'orienter le courant d'air sortant par l'embouchure 8. On comprend que lorsque le dispositif suivant l'invention est disposé dans l'âtre d'une cheminée, la boite 2 étant disposée au fond de l'âtre sur le sol, les ailes 3 de l'ensemble tubulaire soutenues par les-supports 9, 10 disposés à l'avant du foyer constituent des chenêts dont les nervures 12 qui les renforcent peuvent soutenir des bûches, tandis que les parties verticales Il retiennent celles-ci. Lorsqu'un feu est allumé dans l'âtre d'une cheminée comportant le dispositif décrit ci-dessus et qu'on envoie de l'air dans la partie 2 au moyen de la soufflante S (non représentée) reliée au raccord 4, le raccord 5 étant fermé par exemple au moyen d'un bouchon amovible 19, l'air tcurbillonnant à l'intérieur de la boîte 2 s'échauffe au contact des parois et des déflecteurs de celle-ci qui se trouvent directement chauffés par la combustion. Cet air pénètre par les ouvertures 13 dans les branches 3 du'dis- positif par lesquelles il s'échappe à l'intérieur de la pièce par les embouchures 8. L'air est envoyé dans la boîte 2 par la soufflante 3 pénètre également dans le couloir 32 par l'ouver- ture 35 dans une proportion réglable par la position de l'obturateur 39 et est projeté sur le foyer par les trous 17 et les fentes 33. Ainsi non seulement l'air chauffévient augmenter la température dans la pièce dans laquelle est installée la cheminée mais une partie de cet air alimente directement le foyer et exerce une action directe sur la combustion dans celui-ci. Si on le désire le bouchon 19 du raccord 5 peut être retiré et ce raccord peut être relié à une conduite amenant l'air chauffé à l'intérieur de la boite 2 dans une pièce voisine afin de chauffer celle-ci. Si on désire obtenir un plus grand volume d'air chaud dans cette pièce voisine, il suffit de fermer les embouchures 8 au moyen des volets 40 pour que la presque totalité de l'air envoyé dans la boite 2 soit envoyé dans la seconde pièce à chauffer. On a constaté qu'avec une partie intermédiaire 2 ayant un volume intérieur d'environ 3 000 cm3 et dont les raccords d'extrémité ont un diamètre de 50 mm et des ailes parallèles 3 ayant un diamètre de 30 mm et une soufflante S constituée par un ventilateur ayant un débit de 300 m3/h on obtenait dans la pièce dans laquelle est installée la cheminée un débit d'air de 25 à 30 m3/h, la température de l'air variant bien entendu suivant l'intensité de la combustion pour atteindre en moyenne 110 à 1200C et jusqu'à 1500C pour un feu assez poussé. On comprend également bien entendu que le dispositif peut être inversé et que la soufflante S peut être branchée sur le raccord 5 au lieu du raccord 4 pour souffler de l'air en sens inverse, les nervures 12 servant comme indiqué plus haut à assurer que les branches 3 sont disposées de façon appropriée pour que les ouvertures 17 et 18 soient convenablement orientées, si l'on inverse le sens de l'installation. L'esthétique et 19effic-acité thermique des tubes constituant les alles 3 peuvent être améliorées en prévoyant des ailettes augmentant leur surface d'échange thermique. On remarquera enfin que le levier 37 pour régler l'alimentation en air du couloir 32 et des conduits secondaires 30 peut être réglé au moyen d'un dispositif de commande automatique de type connu relié par exemple à un thermostat pour contrôler la température de la pièce chauffée. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de récupération et de distribution de la chaleur de l'âtre d'une cheminée de pièce d'habitation, du type comprenant un élément tubulaire ayant dans son ensemble une forme en U exposé à la chaleur du foyer et dans lequel on fait circuler de l'air pour le réchauffer, caractérisé en ce que la partie intermédiaire (2) de l'élément tubulaire est disposée transversalement au fond de l'âtre sur la surface de celui-ci, les ailes (3) de cet élément, à peu près parallèles, s'étendant et débouchant vers l'avant et constituant des chenêts, ledit élément tubulaire en U comportant des moyens 17, 33 pour activer la combustion du foyer et des moyens S, 30, 37 et 39 étant prévus pour faire circuler de l'air dans ledit élément tubulaire et commander sa circulation dans ladite partie intermédiaire et dans ses ailes latérales, sélecti vement. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire (2) est une boîte creuse allongée comportant un raccord (4, 5) à chaque extrémité, lesdites ailes (3) étant montées amovibles dans des moyens (7) de raccordement latéraux de la partie intermédiaire (2). 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de raccordement latéraux sont constitués par des bossages (7) s'étendant partiellement à l'intérieur de ladite'boîte (2) et débouchant à travers la paroi avant (6) de celle-ci entre lesdites ailes (3). 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que des déflecteurs (14, 15, 16) sont disposés à l'intérieur de ladite boîte (2) et agencés pour imprimer un mouvement tourbillonnaire à un courant d'air s'écoulant axialement dans ladite boîte (2) et autour desdits bossages (7). 5.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites ailes parallèles sont constituées par des tubes (3) engagés par une extrémité dans lesdits bossages (7), lesdits moyens pour activer la com bustion du foyer comprenant des orifices 17, 33 de sortie d'air ménagés respectivement dans une partie des ailes (3) au voisinage de la boîte (2) et dans la paroi avant (6) de ladite boite. 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les orifices (17) sont ménagés dans un conduit secondaire (30) solidaire de chaque aile (3) communiquant par une extrémité avec un couloir (32) formé à l'intérieur de la boîte (2) le long de la paroi avant (6) et alimentant les orifices (33) ce conduit étant fermé à son extrémité opposée. 7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit couloir (32) communique avec l'espace intérieur de la boîte (2) par une ouverture (75) comportant un obturateur réglable (39). 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que les orifices (17) des ailes (3) sont orientés vers l'intérieur suivant un angle de 60 par rapport à la verticale, les embouchures (8) desdites ailes (3) comportant des volets obtu- rateurs réglables (40). 9.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une barre ou bande (12) en métal est fixée longitudinalement sur chaque tube (3) et constitue une nervure de renforcement en saillie radialement et positionnée de telle sorte qu'elle se trouve dans un plan vertical, au-dessus du tube, lorsque les axes des trous (17) sont orientés à 600 vers le foyer, par rapport à la verticale. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce outil comprend une soufflante (S) adaptée pour être reliée à l'un ou l'autre des raccords d'extrémité (4, 5) de ladite partie intermédiaire, l'autre desdits raccords étant fermé par un bouchon amovible. 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de support (9, 10) pour soutenir les extrémités avant ouvertes (8) des ailes latérales (7).