Brevet FR2478271A1 — publié le 19810918

L'invention se rapporte au domaine des cheminées d'appartement à feu visible, et plus spécialement aux dispositifs récupérateurs de chaleur pour de telles cheminées. Les dispositifs ou aménagements conçus en vue de la récupération d'une partie de la chaleur dégagée par la combustion du bois dans l'âtre de la cheminée sont connus de longue date. Ils sont en principe aménagés au moment de la construction de la cheminée elle-meme par la constitution, dans la maçonnerie de celle-ci, d'une ouplusieurs canalisations pour la circulation de l'air, de- bouchant dans la pièce par des orifices convenables,d'une part au niveau de la base de l'âtre pour l'arrivée de l'air froid à réchauffer et, d'autre part au niveau de la partie superieure de celui-ci pour l'évacuation de l'air chaud. De tels aménagements présentent l'inconvénient de nécessiter l'intervent on d'ouvriers très spécialisés ce qui implique un court supplémentaire important lors de la construction de la cheminée. D'autre part leur constitution sur une cheminee aea construite est pratiquement impossible. I1 faut également observer que les récupérateurs de chaleur ainsi constitués dans la maçonnerie de la cheminée ne reçoivent, et ne peuvent donc récupérer qu'une très faible partie de la chaleur dégagée par la combustion car le circuit de récupération est éloigné du foyer dont il est,de plus, isolé par les parois de maçonnerie. Ainsi, le rendement thermique de l'ensemble est très mauvais. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose de constituer un dispositif récupérateur qui soit susceptible d'être mis en place, de façon très simple,dans l'âtre de n'importe quelle cheminée déjà construite et qui, par sa disposition directe au sein même du foyer, soit soumis à une température très importante qui lui permet de récupérer une grande quantité de chaleur. Le dispositif selon l'invention est constitué par au moins un tube,par exemple métallique, ouvert à chacune de ses extrémités, coudé de manière à présenter la forme générale d'un U maintenu dans un plan sensiblement vertical par un piètement destiné à reposer sur le sol du foyer, de manière telle que l'ouverturc de 1'U soit orientée en direction de l'intérieur de la pièce de l'appartement, que sa branche médiane vienne sensible ment jusqu'au fond de l'âtre, que les trois branches de 1'U soient aptes à embrasser l'ensemble des bues à brûler et que la branche supérieure vienne déboucher dans la pièce par un orifice situé au moins sesible- ment au niveau du plan vertical passant par la traverse ou linteau supérieur de la cheminée. Selon un mode préféré de réalisation de l'inver.- tion, le dispositif est constitué par une pluralité de tubes métalliques coudés en U de plans sensiblement parallèles entre eux, reliés de façon solidaire , par exemple par soudure, par des entretoises eaalerlent me- talliques, les tubes extrêmes étant munis de pieds de manière que les bûches disposées sur les branches inférieures des U ,sensiblement parallèles au sol iu foyer, soient maintenues à une certaine distance de celci-ci favorisant l'arrivée de l'air frais sous les bûches en combustion , et jouent ainsi le rôle de chenets classiques. Selon une autre réalisation préférée de l'invention la branche supérieure des tubes coudés en U est ascendante en direction de la pièce de manière d'une part, à y favoriser l'évacuation de l'air chaud et, d'autre part, à éviter d'incommoder, par un flux d'air chaud excessif, les personnes qui pourraient rester assises à proximité de la façade de la cheminée. I1 est clair que, dans ce dispositif, la quasi totalité des tubes en U est portée à très haute température du fait qu'elle entoure le foyer sur trois côtés. Ceci détermine l'aspiration, au niveau des branches inférieures des tubes/d'un fort courant d'air frais qui, dilaté par l'élévation de température est expulsé àgrande vitesse et haute température vers l'intérieur de la pièce. I1 en résulte que le dit courant d'air chaud n'a pas tendance à venir lécher et, éventuellement, détériorer le bandeau de la cheminée et, d'autre part, se mêle rapidement a l'air ambiant qu'il réchauffe. Il est bien connu que l'air frais comburant est aspiré en direction du foyer par le tirage de la cheminée ce qui, dans une certaine mesure, favorise sa pénétration dans les orifices des branches inférieures des tubes; toutefois, cette action doit être considérée comme secondaire par rapport à l'action d'aspiration qui vient d'être décrite. D'autres caractéristiques de l'invention appaitront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexe dans lequel La figure 1 est une vue schématique,de face,d'un dispositif conforme à l'invention installé dans une cheminée; la figure 2 est une coupe par II-II de la figure 1 la figure 3 une vue schématique, partielle et de face, d'une variante. Sur les figures, 1 désigne la hotte prolongée par le conduit de fumée 2) construite sur la paroi 7 et qui présente, à sa partie inférieure, la traverse 3 portée par les montants 4 qui reposent sur le socle 3 du foyer 6 porte par le sol 18 de la pièce. Le foyer, sa paroi de fond, verticale, 9 et les montants 4 délimitent l'âtre A au sein duquel sont brûlées les huches 13 posees sur le dispositif récupérateur de chaleur conforme à l'invention. Ce dispositif est constitué par les tubes d'acier 5 coudés en forme générale de U de plan vertical, qui présentent, d'une part, une branche inférieure 5a horizontale et parallèle au socle du foyer , d'autre part, une branche verticale 5b parallèle au fond du foyer 9 et enfin une branche ascendante incline 5c qui s'étend jusqu'à proximité du niveau de la traverse 3 et, de préférence, et pour des raisons d'esthétique, ne dépasse pas le plan vertical passant par la dite traverse. Les tubes 5 sont réunis par les entretoises 14, 15, 16, par exemple par soudure autogène, de manière à constituer un ensemble indéformable et les parties 5a des tubes extremes de droite et de gauche portent des pieds 12 par lesquels l'ensemble repose sur le foyer 6. Enfin, le dispositif porte également à sa partie antérieure et au niveau des branches inférieures Sa,les chandelles verticales 17 dont l'une est représentée à la figure 2, destinées,de façon classique, à retenir les bûches sur les tubes 5a qui jouent le rôle de chenets. Le dispositif récupérateur de chaleur, ainsi constitué fonctionne de la manière suivante Après que les bûches 13 ont été enflammées dans l'atre A, le courant ascendant d'air chaud qui s'établit dans le conduit de fumée provoque un appel d'air frais dans la direction des flèches F1, selon un phénomène bien connu. La combustion des bûches porte les tubes 5 à haute température et l'air qu'ils contiennent danslears parties 5a à 5c s'élève et est expulsé dans la pièce par les orifices 11 selon la direction de la flèche FZ. I1 se produit ainsi un appel d'air frais au niveau des orifices inférieurs 10 par lesquels les branches 5a débouchent dans la pièce et le courant d'air porte à haute température, par convexion à l'intérieur des tubes 5, qui parcourre alors les dits tubes depuis leurs orifices inférieurs 10 jusqu'aux orifices supérieurs 11, vient réchauffer l'air de la pièce. I1 est clair qu'un tel dispositif peut être placé dans toute cheminée déjà construite sous la seule réserve qu'il présente des dimensions adaptées à cette der nière. Il est clair également que, pour des raisons d'économie de fabrication et de facilité d'expédition, la liaison par soudure des entretoises sur les tubes 5 pourrait être remplacée par des colliers de liaison convenables,à serrage par boulonnage, l'ensemble pouvant alors être livré complètement démonté, sous un faible encombrement réduisant les frais de transport. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit peut évidemment comporter de nombreuses variantes. C'est ainsi, notamment, que les entretoises 16 qui relient les branches 5a des tubes coudés en U pourraient être remplacées par une entretoise unique telle que les entretoises représentées en 14 et 15. C'est ainsi, également, que l'entretoise 15 peut être supprimée. Enfin, à la variante représentée à la figure 3, les pieds 20a qui correspondent aux pieds 12 des figures 1 et 2, sont constitués par les extrémités coudées vers le bas d'un tube transversal 20 dont la partie horizontale 20b soudée ou reliée d'une autre façon aux tubes 21 (analogues aux tubes 5 et dont seule la partie inférieure a été représentée), forme entretoise de liaison entre les dits tubes 21 qui sont ici au nombre de sept en vue d'augmenter le rendement du dispositif. En fait, compte tenu, à la fois de la nécessité de conserver une aire de passage suffisante pour le courant de tirage et de l'intérêt qu'il y a à ne pas augmenter exagérément le poids du dispositif, il est apparu que la distance a séparant l'entre axe de deux tubes successifs pouvait avantageusement être de l'ordre de deux à trois fois le difflmètre extérieur de ceux-ci tandis que leur diamètre intérieur optimal pouvait être de 25 à 33mu. REVENDICATIONS 1 - Dispositif récupérateur de chaleur pour âtre de cheminée d'appartement par circulation d'un courant d'air prélevé dans la pièce à travers une ou plusieurs canalisations chauffées par la combustion des bûches et comportant chacuneun orifice inférieur d'arrivée d'air frais et un orifice supérieur d'évacuation d'air chaud dans la pièce, caractérisé en ce que ce dispositif est constitué, d'une manière amovible, par au moins un tube (5) par exemple métallique, ouvert à chacune de ses extremites, coudé de manière à présenter la forme générale d'un U, maintenu dans un plan sensiblement vertical par un piètement (12, 16, 20a, 20b) destiné à reposer sur le sol du foyer (6) de manière telle que l'ouverture de 1' T, soit orientée en direction de l'intérieur de la pièce de l'appartement, que sa branche médiane (5a) vienne sensiblement jusqu'au fond (9) de l'âtre, que les trois branches de 1'U (5a, 5b, 5c) soient aptes à embrasser l'ensemble des buches (13) à brûler et que la branche supérieure 5c) vienne uébc- cher dans la pièce par un orifice (11) situé au moins sensiblement au niveau du plan vertical passant par la traverse (3) ou linteau supérieur de la cheminée. 2 - Dispositif amovible récupérateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité de tubes métalliques (5) coudés en U, de plans sensiblement parallèles entre eux, reliés de façon solidaire, par exemple par soudure, par des entretoises également métalliques (14, 15, 16, 20b) les tubes extrêmes étant munis de pieds (12, 20a) de manière que les buches (13) disposées sur les branches inférieures (5a) des U, sensiblement parallèle au sol du foyer, soient maintenues à une certaine distance de celui-ci favorisant l'arrivée de l'air frais sous les buches en combustion et jouent ainsi le rôle de chenets classiques. 3 - Dispositif amovible récupérateur de chaleur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la branche supérieure des tubes (5) coudés en U est ascendante en direction de la pièce de manière à y favoriser l'évacuation de l'air chaud. 4 - Dispositif amovible récupérateur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif porte à sa partie antérieure et au niveau des branches inférieurs (Sa) une pluralité de chandelles verticales (17) de retenue des bûches. 5 - Dispositif amovible récupérateur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fixation des tubes en U (5) sur les entretoises (14, 15, 16,20b) est réalisée par des colliers de liaison convenables, à serrage par boulonnage. 6 - Dispositif amovible récupérateur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la distance entre axes de deux tubes (5, 21) successifs est de l'ordre de deux à trois fois leur diamètre extérieur.