Brevet FR2488374A1 — publié le 19820212

La présente invention a trait aux récupérateurs calorifiques destinés à être placés dans une cheminée, et adaptés à assurer en alternance avec une installation usuelle, de chauffage central le fonctionnement de cette installation. On conna déjà de tels récupérateurs calorifiques comprenant un échangeur de chaleur constitué par un faisceau d'éléments tubulaires parallèles, globalement cintrés en U, la base des U ainsi formés étant destinée à occuper une position verticale, tandis que les extrémités des branches horizontales des U sont, pour l'une, dite supérieure, reliées à un collecteur d'où part une tubulure véhiculant un fluide réchauffé, par exemple de l'eau dans l'installation, alors que les autres extrémités sont reliées à un collecteur, dit inférieur, sur lequel est connectée une tubulure de retour de l'eau refroidie après passage dans l'installation. D'une manière générale de telles installations comportent une pompe apte à accélérer la circulation du liquide de chauffage à l'intérieur des éléments chauffants. Or, dans les installations du genre ci-dessus, c'est-àdire celles comprenant un récupérateur calorifique pour cheminée, branché en dérivation sur une installation dite normale, il peut se produire des accidents non dénués de gravité, dans le cas notamment où la pompe accélérant la circulation du liquide, n'assume plus son rôle pour de quelconques raisons, telles que grèves, ou fonctionnement défectueux. En effet, dans le cas d'arrêt de la pompe, si le foyer de la cheminée est alimenté, il peut se produire que l'eau contenue dans les canalisations arrive à son point d'ébullition, notamment dans le faisceau tubulaire, conduisant à des surpressions dangereuses dans le circuit pouvant engendrer la détérioration de celui-ci et des dégâts matériels importants de l'intérieur de la cheminée elle-même, ainsi qu'au voisinage Ae celle-ci. La présente invention a pour objet de supprimer les inconvénients énoncés ci-dessus, et propose à cet effet un dispositif de sécurité pour récupérateur calorifique de cheminée de mise sn oeuvre simple, et de construction robuste. Plus précisément le dispositif de sécurité, selon l'invention, pour récupérateur calorifique de cheminée, du genre comportant un échangeur de chaleur constitué par un faisceau formé d'une pluralité d'éléments tubulaires parallèles, globalement cintrés chacun en U, les bases des U étant destinées à s'étendre verticalement, et les branches horizontalement, ces dernières étant raccordées respectivement par leurs extrémités à un premier collecteur, dit de départ raccordé à une installation de chauffage, et à un second collecteur, dit de retour recevant le liquide refroidi, caractérisé en ce que les tronçons tubulaires verticaux de l'échangeur sont noyés dans une paroi en matériau réfractaire, cette paroi ayant une face frontale destinée à être dirigée vers le foyer, et une face dorsale dirigée vers la cheminée, tandis qu'une gaine de circulation d'air est ménagée sous les branches horizontales inférieures de l'échangeur, et se prolonge en vis-à-vis de la face dorsale de la paroi ou matériau réfractaire. Une telle disposition de gaine, avantageusement divergente de bas en haut, en regard de la face dorsale de la paroi en matériau réfractaire, permet en association avec cette paroi, d'éviter la montée en ébullition du liquide dans le circuit notamment dans le cas d'un arrêt intempestif de la pompe assurant la circulation forcée du liquide dans l'installation. En effet, dans un tel cas, la paroi en matériau réfractaire, et en particulier la face dorsale de celle-ci, transmet les calories emmagasinées dans la partie de gaine lui faisant face, ce qui provoque un réchauffement de l'air dans cette partie de gaine conduisant ainsi à une évacua- tion forcée de cet air dans le conduit de cheminée, laquelle évacuation est favorisée par le profil divergent de la gaine. Une telle évacuation forcée forme une dépression dans la partie de gaine comprise sous les branches horizontales de l'échangeur, cette partie de gaine constituant en fait le cendrier de la cheminée. La dépression ainsi formée ralentit la combustion dans le foyer en sorte que le collecteur inférieur et les branches horizontales inférieures de l'échangeur agissent comme refroidisseur du fait de la circulation d'air de l'intérieur de la gaine en question, Or les tronçons de l'échangeur les plus chauds, c'està-dire les tronçons verticaux et la paroi en matériau réfractaire soumettent le liquide à un courant ascendant établissant ainsi une circulation de ce liquide dans l'installation de chauffage, jusqu'à ce que la paroi en matériau réfractaire ne soit plus à même de créer une circulation d'air à l'intérieur de la gaine considérée.A ce moment le foyer n'est plus mis en dépression et la combustion peut reprendre sans être entrainée. On obtient ainsi, lorsqu'une circulation d'air s'établit dans la gaine une régulation automatique interdisant, en cas de panne de la pompe, une montée en ébullition de celui-ci, notamment au niveau du foyer. Plus brièvement, les calories en excès, lorsque la pompe en question est arrêtée, lesquelles calories pourraient amener une montée en ébullition de liquide dans tout ou partie du circuit notamment au niveau du foyer, sont évacuées vers l'extérieur par la disposition de gaine selon l'invention, tandis que, simultanément, la combustion au niveau du foyer est ralentie. On comprendra aisément que le dispositif selon l'invention, dont on appréciera la simplicité de réalisation du fait qu'aucune pièce mécanique n'est en mouvement ; et, partant, le faible coût, as-sure une sécurité remarquable en cas de défaillance de la pompe prévue pour assurer une bonne circulation du liquide dans l'installation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un récupérateur calorifique de cheminée équipé d'un dispositif de sécurité suivant l'invention, le récupérateur étant en place dans l'âtre d'une cheminée la figure 2 est une vue en perspective du récupérateur de calories seul, équipé d'un dispositif suivant l'inven tion ;ure 3 est une coupe transversale suivant la ligne Il-il de la figure 1. Dans la forme de réalisation choisie et représentée aux figures, le récupérateur calorifique destiné à être placé dans l'âtre A d'une cheminée, comprend un échangeur 8 formé d'un faisceau d'éléments tubulaires 10 parallèles, tous cintrés en U de manière identique ; les branches 10A, 10B des U ainsi formés sont destinées à être placées horizontalement, tandis que les bases 10O des V sont destinées à être placées verticalement. Toutes les branches 10A dites "supérieures" sont, par leurs extrémités respectives raccordées à un collecteur Il de départ du liquide réchauffé vers une installation de chauffage central connue en soi et non représentée ici, le dit collecteur comportant à cet effet un raccord 12 ; toutes les branches 10B dites inférieures, sont reliées par leurs extrémités respectives à un collecteur de retour 13, comportant un raccord 14 pour son raccordement au circuit de chauffage. Quant aux tronçons verticaux 10C de l'échangeur ils sont sur pratiquement toute leur hauteur, noyés dans une paroi 16 en matériau réfractaire présentant une face frontale 16A en regard du foyer 20 et une face dorsale 16B. Un peu au-dessus des branches inférieures 103 le foyer est formé par une grille constituée par une série d'éléments profilés 21 espacés les uns des autres et fixés à un cadre plein 22 entourant le foyer.. Au-dessous des branches inférieures 10B de l'échangeur 8, ainsi que le long de la paroi dorsale ;463 une gaine de circulation d'air 25 est ménagée au moyen d'un carénage 26, comportant deux côtés latéraux 26A et un panneau de fond 26B, en formant une entrée frontale 25A située sensiblement à l'aplomb du collecteur 13, et une sortie 25B destinée à déboucher dans un conduit de cheminée schématisé en 30 à la figure 3. il convient de remarquer que la partie de gaine logeant la paroi dorsale du matériau réfractaire est divergente du bas vers le haut. En pratique, l'écartement entre les élémen laires est sensiblement égal au diamètre desdits éléme , manière à obtenir d'une part, une température du liquide, à la sortie du collecteur de départ 11, de l'ordre de 8500.eut, d'autre part, un réchauffage de la face dorsale 16B de la paroi en matériau réfractaire 16 au-delà de la température de fluide sus-indiquée afin de créer un courant ascendant dans la gaine 25 ainsi qu'il sera expliqué dans ce qui suit. A l'allumage lorsque le liquide admis dans le circuit de chauffage est par exemple à température ambiante, les calories absorbées par la paroi en matériau réfractaire sont en totalité transmises aux tronçons verticaux 10C de l'échangeur. Au fur et à mesure de la montée en température du liquide, les calories passent à travers la paroi en matériau réfractaire 16 en sorte que la face dorsale de celle-ci est progressivement réchauffée provoquant ainsi une élévation de la température de l'air régnant dans la partie de gaine située en vis-à-vis de cette face dorsale. L'air compris dans cette partie de gaine tend à s'élever dans la cheminée provoquant ainsi une circulation d'air frais à l'intérieur de la gaine 25. En fonctionnement normal de la pompe assurant une circulation forcée du liquide dans l'installation, l'air de combustion passe par l'entrée 25A et une partie de cet air anime la combustion dans le foyer en passant à travers les grilles 21 ; tandis qu'une autre partie est évacuée dans le conduit de cheminée 30 lorsque la pompe en cause est défaillante, la circulation du liquide dans l'installation est ralentie, voire stoppée, c'est alors qu'intervient le dispositif selon l'invention. En effet, les calories délivrées les tronçons verticaux de l'échangeur réchauffent la face dorsale du matériau réfractaire et par conséquent la partie de gaine en vis-à-vis de cette face dorsale. Dans la partie de gaine en question l'air est réchauffé et il s'établit alors un courant ascendant forcé entre l'entrée 25A et la sortie 25B, plaçant le foyer en dépression ; le foyer étant soumis à une dépression la combustion est relentie. La combustion étant ralentie dans le foyer, la face dorsale 16B de la paroi en matériau réfractaire 16, ainsi que les branches horizontales 10B sont refroidies par le courant d'air circulant dans la gaine, tandis que le foyer, du fait du ralentissement de la combustion, ne délivre qu'une quantité de calories négligeable n'ayant pratiquement pas d'influence sur l'échangeur. Lorsque la face dorsale 16B est refroidie et est ramenée à une température voisine de 8506 la circulation d'air à l'intérieur de la gaine n' est plus forcée, de manière telle que la combustion est à nouveau animée par l'air passant à travers les grilles 21, jusqu'à ce que la face dorsale de la paroi en matériau réfractaire soit éventuellement à nouveau réchauffée au-delà de la température sus-indiquée provoquant une nouvelle régulation telle qu'eiplicitée cidessus. Ainsi qu'on le comprendra, un tel dispositif assure une régulation naturelle de la combustion dans le foyer et partant, offre une sécurité de fonctionnement concrétisée par le fait que le liquide circulant dans l'installation ne peut être mis en ébullition par suite de la défaillance de la pompe. On notera que dans le dispositif décrit l'écartement entre éléments tubulaires constituant l'échangeur est sensiblement égal à leur diamètre extérieur afin de créer des passages calibrés pour les calories, vers la face dorsale de la paroi en matériau réfractaire. On précise que tous les éléments tubulaires sont espacés les uns des autres d'une valeur égale telle que précitée. En effet, il a été observé au cours d'expérience que si les éléments tubulaires sont trop rapprochés les uns des autres il subsiste des risques de montée en ébullition du liquide dans le circuit, tandis que si les éléments tubulaires sont trop éloignés les uns des autres le réchauffage du liquide dans l'échangeur est défectueux. Par ailleurs, l'épaisseur de la paroi en matériau réfractaire à partir des tronçons tubulaires verticaux doit répondre à certaines caractéristiques de construction afin d'obtenir une régulation aussi bonne que possible, et il a été constaté, au cours d'essais, que l'épaisseur de cette dernière, côté foyer, peut être plus épaisse que côté gaine ; en exemple l'épaisseur c8té foyer pourra être de 12 millimètres, tandis que côté gaine l'épaisseur sera de 10 millimètres. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation choisie et représentée, laquelle peut au contraire faire l'objet de modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICIONS 1. Dispositif de sécurité pour récupérateur calorifique de cheminée du genre comportant un échangeur de chaleur constitué par un faisceau formé d'une pluralité d'éléments tubulaires parallèles, globalement cintrés chacun en U, les bases des U étant destinées à s'étendre verticalement, et les branches horizontalement, ces dernières étant raccordées respectivement par leurs extrémités à un premier collecteur, dit de départ, raccordé à une installation de chauffage, et à un second collecteur, dit de retour, recevant le liquide refroidi, caractérisé en ce que les tronçons tubulaires verticaux de l'échangeur sont noyés dans une paroi en matériau réfractaire, cette paroi ayant une face frontale destinée à être dirigée vers le foyer, et une face dorsale dirigée vers la cheminée, tandis qu'une gaine de circulation d'air est ménagée sous les branches horizontales inférieures de l'échangeur, et se prolonge en vis-à-vis de la face dorsale de la paroi en matériau réfractaire. 2. Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine de circulation d'air est formée par un carénage comportant deux côtés plaqués latéralement le long de l'échangeur en étant débordants vers le bas et par un côté de fond éloigné de la face dorsale de la paroi en matériau réfractaire~ 3. Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le côté de fond du carénage s'étendant en vis-à-vis de la paroi dorsale du matériau réfractaire, est divergente par rapport à celle-ci du bas vers le haut. 4. Dispositif de sécurité pour coopérateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le foyer surplombe les tronçons tubulaires horizontaux de l'échangeur, caractérisé en ce que le foyer est délimité par un cadre plein formé en partie par les côtés latéraux du carénage. 5. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les éléments tubulaires formant l'échangeur, sont espacés d'une même valeur, cette valeur étant très voisine du diamètre extérieur desdits éléments tubulaires. 6. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi en matériau réfractaire présente, à partir des tronçons tubulaires verticaux de l'échangeur, une épaisseur plus importante du côté foyer que du côté gaine de circulation d'air.