Brevet FR2496234A1 — publié le 19820618

La présente invention a trait aux poêles en général et elle vise plus particulièrement un tel appareil, de construction originale, propre à assurer une combustion contrôlée dans un récipient ou cuve disposé à son intérieur lors du fonctionnement. En raison des problèmes que soulève l'épuisement des réserves de pétrole et de gaz naturel, bien des gens en reviennent aux poêles à bois comme sources de chaleur domestiques à titre auxiliaire ou même principal. On a imaginé récemment de nombreux perfectionnements dans la technique de tels appareils, et dont le plus significatif sans doute est constitué par le poêle à fermeture étanche qui prolonge dans une large mesure la durée de combustion du combustible utilisé, généralement du bois, tout en assurant un dégagement de chaleur optimal. Ces appareils constituent une amélioration technique considérable, mais ils comportent encore certains inconvénients. Il est notamment nécessaire de charger directement leur foyer ou chambre de combustion en bois ou autre matériau combustible, puis d'effectuer la vidange des cendres quand la combustion s'est arrêtée. Par ailleurs, bien que les durées de combustion aient été augmentées, elles n'ont pas encore atteint des valeurs optimales ou maximales. La présente invention concerne les problèmes qui apparaissent ainsi dans les poêles à bois de la technique antérieure, y compris ceux du type étanche de la fabrication la plus récente. Elle met en oeuvre une cuve amovible qu'on peut charger à l'avance en combustible avant de l'introduire dans le poêle, ce qui permet à l'utilisateur possédant deux telles cuves d'en avoir une toute chargée, prête à être disposée dans l'appareil une fois que le combustible renfermé par celle qui est en service a été consumé. Les cendres sont retenues dans la cuve à mesure que le combustible brûle et elles peuvent être aisément vidées après enlèvement de la cuve épuisée. Lors du fonctionnement la cuve se trouve en place dans une chambre supérieure du poêle, séparée d'une chambre inférieure par une plaque formant cloison et sur laquelle cette cuve vient reposer. Le fond de la cuve comporte un orifice qui se trouve en vis-à-vis d'une ouverture prévue dans la plaque et il est également pourvu d'un tube perforé qui s'étend en direction du haut au-dessus de l'orifice précité. Le combustible remplit la cuve en entourant le tube. On allume dans la chambre inférieure un feu temporaire de mise en marche, ou feu d'allumage, dont les flammes sont aspirées par tirage à travers l'ouverture de la plaque et l'orifice du fond de la cuve de sorte qu'elles viennent enflammer ainsi le combustible à travers les perforations ou trous du tube. Ce combustible renferma par la cuve brûle radialement à partir du tube et en direction de l'extérieur, en créant ainsi un espace annulaire entre ce tube et la surface en combustion ou front de flammes. Les cendres glissent de cette surface et retombent pour s'accumuler sur le fond de la cuve. Il se crée dans l'espace annulaire précité une circulation d'air suffisante pour assurer une combustion lente et contrôlée du combustible renfermé par la cuve. La vitesse ou taux de combustion peut être commandé par le moyen d'un registre réglable qu'on peut déplacer de façon appropriée pour agir sur le tirage dans la chambre supérieure du poêle. Le poêle suivant l'invention peut s'utiliser avec n'importe quel combustible couramment disponible, tel que le bois, le charbon ou les briquettes de charbon de bois. On améliore toutefois le taux de combustion (c'est-a-dire qu'on le ralentit) si les flammes n'ont pas ou presque pas de possibilité pour se propager dans la masse du combustible utilisé comme par exemple par des passages d'air crEs entre des morceaux adjacents du combustible utilisé. En vue de réaliser cette amélioration du taux de combustion, il est bon d'employer un mélange renfermant au moins de la sciure de bois et de la poussière de charbon, et qu'on peut comprimer sous forme compacte à l'intérieur de la cuve autour du tube perforé. Un tel mélange se consume a une vitesse comparativement lente en dégageant au cours de sa combustion une quantité de chaleur plus que susceptible de donner satisfaction à la plupart des personnes intéressées. En résumé, par conséquent, la présente invention peut se définir de façon large comme concernant, pour un poêle qui possède une chambre supérieure et une chambre inférieure séparies par une cloison horizontale perforée, la chambre inférieure étant propre à renfermer un feu d'allumage temporaire, un perfectionnement qui comprend: un dispositif de récipient ou cuve susceptible d'être mis en place dans la chambre supérieure sur la cloison horizontale précitée et qui comporte dans son fond un orifice pouvant se disposer en vis-à-vis de l'ouverture de la cloison horizontale et un moyen propagateur de flammes propre à se monter à l'intérieur du dispositif de cuve de façon à s'étendre vers le haut à partir dudit orifice; ce dispositif étant destiné à recevoir du combustible dans un espace défini entre le moyen propagateur de flammes et les parois latérales du dispositif lui-même. En outre la présente invention peut être considérée comme permettant d'établir un poêle à brûler un combustible et qui comprend: une enveloppe ou corps; des moyens pour évacuer les gaz brûlés à partir de ce corps; une cloison horizontale divisant l'intérieur du corps en une-chainbre supérieure et en une chambre inférieure, cette cloison comportant une ouverture substantiellement centrale; des dispositifs de porte ouvrante prévus dans une paroi latérale du corps pour permettre d'accéder aux chambres supérieure et inférieure respectives; la chambre inférieure étant destinée à contenir un feu d'allumage au-dessous de l'ouverture; un dispositif de cuve placé dans la chambre supérieure, ce dispositif comportant des parois latérales et un fond, lequel est pourvu d'un orifice substantiellement central se trouvant en vis-à-vis de l'ouverture de la cloison; et un moyen propagateur de flammes susceptible de se monter dans le dispositif de cuve pour s'étendre en direction du haut à partir du fond de celui-ci, ce moyen étant constitué par un tube pouvant se disposer en vis-à-vis de l'orifice et dont la paroi est perforée de plusieurs trous; grâce à quoi, lorsque le combustible remplit substantiel- lement le dispositif de cuve et entoure le moyen propagateur de flammes,' et que ce dispositif est enfermé dans la chambre supérieure, les flam- mes d'un petit foyer temporaire d'allumage établi dans la chambre inférieure sont aspirées par tirage en direction du haut à travers l'ouverture et l'orifice pour passer par les trous du tube en vue d'enflammer le combustible dans le dispositif de cuve, la combustion de ce combustible se poursuivant vers l'extérieur suivant une direction générale radiale à partir du moyen propagateur de flammes. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une vue en perspective d'un poêle suivant l'invention à l'état de fonctionnement. Fig. 2 en est une vue de face avec arrachement d'une partie de la paroi avant et des portes, avec coupe partielle de la cuve pour permettre d'apercevoir l'intérieur de celle-ci. Fig. 3 est une vue en perspective avec arrachements montrant la cuve utilisée dans le poêle suivant l'invention. Fig. 4 est une vue en perspective du tube perforé propre à se monter dans la cuve. On peut voir en fig. 1 l'avant d'un poêle 10 comportant application de l'invention. Ainsi que cette vue le montre, ce poêle constitue une enveloppe ou corps avec une paroi avant 12, des parois latérales 14, 16, une paroi supérieure 18 pouvant comporter des bords dépassants, un fond 20 et une paroi arrière non visible (les parois avant et arrière pouvant d'ailleurs être elis.-ussi qualifiées de latérales). De chacune des parois latérales et au dessous de la paroi supérieure partent des tubulures 22 qui Communiquent avec l'intérieur de l'appareil et qui sont propres à se raccorder à une cheminée appropriée pour assurer l'évacuation à l'atmosphère des gaz de combustion. Le poêle est surélevé au dessus du sol par des pieds 24 disposés aux angles du fond 20. La hauteur de ces pieds est bien entendu conforme aux prescriptions susceptibles d'entrer ern jeu pour les immeubles. A la paroi avant 12 sont articulées deux portes 26 et 28. La première, qui est la plus petite des deux, est disposée au voisinage du fond 20. Son articulation à la paroi avant est assurée par des charnières et elle comporte une poignée tournante 32 qui est reliée sur l'arrière de la porte à un loquet approprié de façon que celle-ci puisse être maintenue à la position de fermeture. La face avant de la porte 26 est encore pourvue d'un registre tournant 34 décoiupf d'ouvertures susceptibles t. de venir en coïncidence avec d'autres prévues dans la porte elle-même de façon à permettre l'entrée de l'air dans la partie basse du poêle. Ce type de porte est d'ailleurs tout à fait courant dans les poêles à bois. L'autre porte 28 est de dimensions bien plus grandes que la précédente 26 et elle recouvre une notable partie de la paroi avant 12 au dessus de celle-ci. Cette porte 28 est articulée à la paroi 12 de manière amovible, à la façon en soi connues par le moyen de charnières 36 susceptibles d'être dégagées. Il est également prévu une poignée 38 qui coopère avec un loquet situé sur l'arrière de la porte pour la maintenir à la position fermée. On pourrait, si désiré, faire comporter à cette poignée tout dispositif de verrou classique pour la bloquer à la fermeture. D'autre part le pourtour de l'ouverture correspondante dans la paroi avant 12 est équipé d'un dispositif de joint approprié afin d'assurer l'étanchéité à la position de fermeture. De tels dispositifs sont classiques dans la technique et il est donc inutile de les décrire plus en détail. Au dessus de la porte 28 est montée une plaquette coulissante 40 disposée dans une ouverture de la paroi avant 12. Cette plaquette peut s'utiliser pour commander le débit d'air admis dans la partie haute du poêle de façon à agir sur la vitesse de combustion du combustible chargé dans celui-ci (combustible qu'on qualifiera ci-après de "primaire" pour le distinguer de combustible "secondaire" servant à l'allumage du poêle). Ainsi que le montre fig. 2, l'intérieur du poêle renferme une plaque ou cloison horizontale 42 qui y délimite une chambre inférieure 44 et une chambre supérieure 46, cette dernière étant d'un volume considérablement plus grand que la première. La plaque 42 est percée d'une ouverture centrale 48, de diamètre relativement faible par rapport à sa surface. A l'exception de cette ouverture, cette plaque remplit complètement la section horizontale de l'intérieur du poêle. Elle peut être soudée aux parois de celui-ci ou bien pourvue de pieds (non représentés) qui la supportent à la hauteur désirée au-dessus du fond 20. A l'intérieur de la chambre inférieure 44 il est prévu un chevalet 50 qui supporte une cuvette 52 dans laquelle on peut disposer le combustible secondaire tel qu'un liquide d'allumage usuel. Cette cuvette 52 pourrait être remplacée par une petite grille (non représentée) si le combustible secondaire était constitué par des copeaux de bois, des branches, du papier ou analogue. Comme d'ailleurs les autres composants du poêle la plaque 42 est faite en acier laminé à chaud, ce matériau étant choisi en raison de sa résistance mécanique et de ses propriétés de radiation de chaleur. Elle doit être capable de résister à une charge raisonnablement lourde étant donné qu'elle est destinée à supporter une cuve rectangulaire 54. Celle-ci est propre à renfermer le combustible primaire; comme le montre mieux fig. 3, elle comprend à cet effet des parois latérales 56, des parois avant et arrière 58 et un fond 60. Ce fond 60 est percé d'un orifice central 62 qui, lorsque la cuve 54 est disposée à l'intérieur du poêle sur la plaque 42, vient coincider avec l'ouverture 48 de cette dernière. La cuve 54 est encore équipée sur ses côtés de poignées de manoeuvre 64 et elle peut recevoir un couvercle supérieur (non représenté) . Sur la face supérieure de son fond 60 la cuve 54 comporte un manchon 66 qui s'élève à une faible hauteur en entourant l'orifice 62. Ce manchon intervient à son tour pour centrer et supporter un élément propagateur de flammes 68 qui, comme représenté en fig. 2 et 4, se présente sous la forme d'un tube cylindrique. La paroi de ce tube comporte sur toute sa hauteur et sur toute sa périphérie une série de trous ou perforations 70. Son extrémité inférieure est ouverte pour recevoir le manchon 66, tandis que son extrémité supérieure est fermée par une plaque perforée 72. Avant le fonctionnement l'on procède tout d'abord, extérieurement au poêle, au chargement de la cuve 54 en combustible primaire (combustible qui a été référencé 74 en fig. 2), le tube propagateur de flammes 68 ayant été préalablement mis en place sur le manchon 66. Bien qu'on puisse utiliser n'importe quel type de combustible, tel que bois, charbon, briquettes de charbon de bois et analogues, il est préférable d'employer un mélange comprimé de sciure de bois, poussière de charbon et autres petites particules susceptibles de braler, telles que des copeaux ou des morceaux de charbon. Un tel mélange peut être préparé par l'usager luimême à très peu de frais et il présente l'avantage de ne comporter aucun passage ou à tout le moins que des passages très réduits pour la circulation des flammes ou de l'air, ce qui assure une faible vitesse de combustion combinée avec un fort dégagement de chaleur. On introduit alors la cuve ainsi chargée dans la chambre supérieure 46 du poêle à travers l'ouverture découverte par la porte 28 et on la met en place sur la plaque 42 en disposant l'orifice 62 en vis-à-vis de l'ouverture 48, comme représenté en fig. 2. Du fait que le tube 68 se trouve déjà à l'intérieur de la cuve ainsi chargée, il y détermine un espace d'air qui communique avec la chambre inférieure 44 à travers les ouverture ou orifice 62 et 48. Ceci fait, l'on ferme la porte 28 et l'on amène la plaquette coulissante 40 à la position fermée. On établit ensuite un feu d'allumage dans la chambre inférieure 44, par exemple en enflammant un liquide approprié dans la cuvette 50 ou bien en réalisant un petit foyer sur une grille disposée dans ladite chambre. On referme la porte 26 et l'on règle la combustion du combustible secondaire dans la chambre inférieure précitée en agissant sur le registre tournant 34. Lorsque le combustible secondaire brûle, les flammes ainsi produites s'élèvent dans le tube propagateur 68 sous l'effet du tirage qui apparaît dans le poêle. Elles allument à travers les trous 70 le combustible primaire renfermé par la cuve et la combustion de celui-ci se poursuit radialement à partir du tube 68 en direction de l'extérieur après que le feu d'allumage se soit éteint. A mesure que le combustible primaire brûle, la cendre tombe à partir du front de flamme pour être collectée dans le bas du récipient, tandis que l'augmentation du diamltre de l'espace compris entre le tube 68 et le front de flamme précité assure la présence d'une circulation d'air suffisante pour entretenir la combustion. Celleci se poursuit jusqu'à ce que tout le combustible de la cuve 54 soit consumé, la vitesse de la combustion étant réglée par la position de la plaquette coulissante 40. Si cette plaquette est déplacée pour admettre davantage d'air dans la chambre supérieure, le taux de combustion s'élève et il en va de même de la chaleur dégagée, et inversement. Avec un mélange du genre décrit plus haut on peut envisager de maintenir la combustion au-delà de vingt-quatre heures. Dans le cas d'un combustible moins comprimé, tel que le bois ou le charbon, le temps nécessaire à la combustion de la charge serait un peu moindre. Une fois que le combustible a été brûlé et que le poêle s'est refroidi, on peut retirer la cuve pour vider les cendres qui se sont accumulées sur son fond. On place le couvercle sur le haut de celle-ci avant de l'enlever du poêle de façon à éviter tout dégagement intempestif de poussière ou de braise à partir d'elle. Pour empêcher que des cendres ne retombent à travers l'orifice 62 après avoir traversé les trous inférieurs du tube 68, il est désirable que le manchon 66 s'élève au- dessus du niveau maximal prévu pour la couche de telles cendres dans la cuve, de façon à obturer ainsi les trous inférieurs du tube. En variante ces trous peuvent ne commencer qu'à une hauteur de l'extrémité inférieure de celui-ci au moins égale à l'épaisseur maximale précitée. Si l'on désirait maintenir le dégagement de chaleur pendant une période de temps prolongée, il serait possible de retirer la cuve ou poêle avant qu'elle ne se soit refroidie. Il faudrait alors placer cette cuve encore chaude sur une matière isolante de la chaleur, telle qu'un patin d'amiante, et l'opérateur devrait utiliser des gants isolants pour saisir les poignées 64. On pourrait ainsi remettre dans le poêle une autre cuve 54 chargée à l'avance de combustible primaire et le cycle de combustion se répéterait avec cette seconde cuve. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. n E V E N D I C A TI O È: S 1. Poêle propre à brûler un combustible tel que bois, charbon, ag-loméres de boi- et/ou de charbon et analogues, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison les éléments ou dispositions suivants dont certains au moins sont connus soit à l'état isolé, soit dans des co-mbinaisons différentes de celle ci-après: - une eLveloppe ou corps; - des (oyen; (22) pour évacuer les fumées à partir de ce corps; 1.0 - ane 'loison horizontale (42) divisant l'intérieur dudit corps en une chambre supérieure (46) et en une chambre inférieure (44), cette cloison comportant une ouverture (48) substantiellement centrale; des portes respectivement supérieure (25) et iaférieure (26) prévues dans i'une des parois verticales du corps pour permettre d'accéder respectivement la chambre supérieure (46) et à la chambre inférieure (44); - ladite chambre inférieure (44) étant propre à renfermer un feu d'allumage au dessous de l'ouverture précitée; - une cuve (54) prévue R l'intérieur de la chambre supérieure (46), cette cuve comportant des parois latérales et un fond perforé d'un orifice (62) substantiellement central, lequel se trouve en vis-à-vis de l'ouverture (48) de la cloison x42) - et un Eaoven de propagation de flarimes susceptible d'être mis en place à l'intérieur de la cuve (54) de façon à s'étendre vers le haut à partir du fond (60) de celle-ci, ce moyen comprenant un tube (68) à paroi perforée êuat être disposé dans l'alignement de l'orifice (62) du fond de la cuve - grâce à quoi, la cuve (54) étant substantiellement remplie de combustible autour du tube (68) et étant enfermée dans la chambre supérieure (46) précitée, des flammes provenant d'un petit feu d'allumage temporaire réalisé dans la chambre inférieure (44) sont aspirées en direction du haut à travers l'ouverture (48) et l'orifice (62), passent dans le tube (68) et traversent les trous (70) de celui-ci pour venir allumer le combustible renfermé par la cuve, la combustion se poursui- vant de façon substantiellement radiale à partir dudit tube et- en direction de l'extérieur. 2. Poêle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cuve (54) est montée de façon amovible sur la cloison (42) à l'intérieur de la chambre supérieure (46). 3. Poêle suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour contenir le feu d'allumage à l'intérieur de la chambre inférieure (44). 4. Poêle suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens propres à contenir un feu d'allumage sont constitués par un chevalet (50) disposé sur le fond de la chambre inférieure (44) et par une cuvette (52) destinée à contenir un liquide inflammable, cette cuvette pouvant être mise en place au dessous de l'ouverture (48) de la cloison (42). 5. Poêle suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend dans la porte inférieure des moyens réglables (34) pour commander l'entrée de l'air dans la chambre inférieure (44). 6. Poêle suivant l'une quelconque des revendications 2 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend d'autres moyens (40) prévus dans une paroi verticale (12) du corps pour commander l'entrée de l'air dans la chambre supérieure (46). 7. Poêle suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (66) qui s'étend en direction du haut à partir du fond (60) de la cuve (54) en entourant l'orifice (62) prévu dans ce fond, ce manchon étant propre à supporter le moyen propagateur de flammes (68). 8. Poêle suivant l'une quelconque des revendications 2 et 7, caractérisé en ce que le moyen propagateur de flammes (68) a essentiellement la même hauteur que l'espace intérieur de la cuve (54) et comporte une plaque supérieure perforée (72) à son extrémité supérieure. 9. Poêle suivant la revendication 1, avec chambre supérieure et inférieure séparées par un organe horizontal perforé, la chambre inférieure étant propre à renfermer un feu temporaire d'allumage, caractérisé en ce qu'il comprend: - un dispositif de récipient (54) pouvant être disposé dans la chambre supérieure (46) au-dessus de l'organe horizontal (42) et comportant dans son fond un orifice (62) susceptible de correspondre avec l'ouverture (48) de l'organe horizontal (42); - et un moyen perforé (68) de propagation de flammes susceptible d'être disposé dans le récipient (54) et qui s'étend vers le haut à partir de l'orifice (42); - ledit récipient étant propre à recevoir une matière combustible dans un espace défini entre le moyen de propagation de flammes (68) et les parois latérales du récipient (54). 10. Poêle suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de propagation de flammes est constitué par un tube allongé (68) comportant dans sa paroi une multiplicité de perforations (70). 11. Poêle suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de récipient (54) comporte un rebord (66) orienté vers le haut et qui entoure l'orifice (2) du fond de ce dispositif, ce rebord étant propre à recevoir à coulissement et à supporter le tube (68) précite.