Brevet FR2519119A1 — publié le 19830701

APPAREIL RECUPERATEUR DE CALORIES DESTINE .A ETRE PLACE DANS UNE CHEMINEZ. La présente invention concerne un appareil des tinê à être placé dans le foyer ouvert d'une cheminée à usage domestique, en vue de récupérer les calories dégagées par la combustion de combustibles solides (généralement bois ou charbon) places à l'intérieur du foyer, pour le chauffage des autres pièces d'un local d'habitation. On sait en effet, que des dispositifs de ce genre peuvent être raccordés à une installation classique de chauffage central dans lequel la cheminée constitue, à coté de la source principale de chaleur formée par la chaudière, une source de chaleur auxiliaire, permettant d'économiser, lorsque la cheminée est allumée, une partie du combustible brillé dans la chaudière. Dans un mode de réalisation connu, le dispositif de récupération de chaleur est pourvu d'un réseau de tubes coudés qui ont une partie sensiblement horizontale constituant le sol du foyer et une partie sensiblement verticale constituant le fond du foyer. Le tronçon horizontal du réseau de tubes coudés est relié à un collecteur d'eau froide, tandis que le tronçon vertical est raccordé à un collecteur d'eau chaude, les deux collecteurs étant eux-rnmes raccordés aux canalisations de l'installation de chauffage central. Dans le but d'améliorer le rendement thermique du dispositif de récupdration et dans le but aussi, d'assurer une protection efficace contre la corrosion et les chocs thermiques, on a imaginé de noyer tout ou partie du tronçon vertical de réseau de tubes coudés à l'intérieur d'un bloc de métal bon conducteur de la chaleur et résistantaufeu tel que de la fonte d'aluminium par exemple. En outre, la face visible, sensiblement plane, du bloc de métal conducteur précité peut recevoir un motif décoratif, au même titre qu'une plaque de cheminée classique.Ainsi la disposition d'une masse métallique importante autour de la section du réseau de tubes coudés formant le fond du foyer assure une diffusion plus régulière de la chaleur dans toute la partie supérieure du dis- positif de récupération et lui confère en même temps l'inertie thermique requise. La présente invention a pour but de décrire un pe$fectionnement apporté au dispositif du type ci-dessus indiqués qui permet une meilleure récupération de la chaleur dégagée par le foyer d'une cheminée. Selon l'invention, à la place du surmoulage de la plaque de métal conducteur autour de la partie verticale du réseau de tubes coudés on prévoit une plaque frontale fixée par soudage, comportant au moins deux lames inclinées, écartées l'une de l'autre, de façon à définir une fente permettant le passage des gaz de combustion. La fente de passage ménagée entre deux lames inclinées de la plaque de recouvrement provoque un effet d'aspiration des gaz de combustion en direction de la partie verticale du réseau de tubes coudés et, par suite, un accroissement sensible de la récupération de chaleur par le fluide caloporteur circulant à l'intérieur du réseau de tubes coudés. La présente invention a donc pour objet un appareil de récupération de la chaleur dégagée par le foyer d'une cheminée d'habitation, ledit appareil comprenant un réseau de tubes coudés disposés selon des plans sensiblement parallèles, réseau à l'intérieur duquel peut circuler le fluide calopor ter de l.'installation de chauffage central, ledit réseau comportant d'une parti un tronçon sensiblement horizontal destiné à supporter le combustible solide à brdleràl'intérieur du foyer de la cheminée, et, d'autre part, un tronçon sensiblement vertical destiné à être placé au fond'du foyer, caractérisé par le fait que la face antérieure du tronçon vertical du réseau de tubes coudés est au moins partiellement recouverte par une plaque de récouvrement thermoconductrice de la chaleur et résistant au feu, ladite plaque comportant au moins deux lames inclinées, dirigées vers le tronçon horizon tal- du réseau de tubes coudés lesdites lames étant écartées l'une de l'autre, de façon à définir une fente de passage pour les gaz de combustion. On préfère que les lames inclinées soient disposées parallèlement entre elles, et perpendiculairement aux plans parallèles des tubes coudés du réseau. Elles sont avantageusement reliVes entre elles, à leurs extrémités par deux montants co-izns. L'inclinaison des lames inclinées par rapport au plan moyen de la plaque de recouvrement,quiles comporte est, de préférence, inférieur à BDet mieux encore sensiblement égal à en- viron 8-. Les bords longitudinaux contigus de deux lames inclinées consécutives, qui délimitent entre eux une fente de passage, sont vus en projection sur un plan parallèle au plan moyen de la plaque de recouvrement, sensiblement jointifs.. Dans une réalisation avantageuse * la fente de passage,entre deux lames inclinées consécutives, a une largeur d'environ lem. De façon connue, les tubes coudés du réseau sont raccordés à chacune de leur extrémité à un collecteur, les deux collecteurs étant sensiblement parallèles et perpendiculaires aux plans parallèles des tubes coudés dudit réseau. Les deux montants de la plaque de recouvrement peuvent comporter chacun, sur leur face postérieure, une encoche où vient éven- tuiffiements loger la sortie du collecteur supur du rseau de tubes coudés. Selon une autre caractéristique de l'invention, la plaque de recouvrement comporte en relief, sur sa face postérieu- re, au moins une nervure crénelée dont les empreintes en arc de cercle reçoivent chacune un tube coudé du réseau. La plaque de recouvrement e8t avantageusement métallique et fixée par soudage surales tubes oeudés du réseau ; le soudigeest effectué en appliquant deux cordons de soudure le long des desbords de chaque empreinte en arc de cercle dela nervure crénelé, où est disposé un tube coudé. On peut prévoir d'interposer entre les tubes coudés du réseau et la plaque de recouvrement des demi-coquilles formant un pont thermique, par exemple en un matériau malléable tel que le cuivre ou le plomb. De préférence, les nervures crénelées dans les empreintes desquelles sont soudées les tubes coudés du réseau, sont ménagés sur chacune des lames inclinées de la plaque de recouvrement et, plus précisément, sur la face post- rieure desdites lames. Dans le cas où le tronçon sensiblement vertical, du réseau de tubes coudes est surmonté par un tronçon terminal incliné vers l'intérieur du foyer, la plaque de recouvrement est dimensionnée de façon à ne recouvrir que le tronçon vertical proprement-dit du réseau de tubes coudés en laissant, par conséquent, à nu le tronçon terminal incliné dudit réseau. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, deux modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de récupération de chaleur selon l'invention - la figure 2 est une coupe horizontale selon II-II de la figure 1 - la figure 3 est une coupe verticale selon 111-Il I de la figure 2 - la figure 4 est une vue postérieure, selon la IV IVde la figure 3, de la plaque de recouvrement des figures 1 à3; - la figure 5 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation selon l'invention. En se référant au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble, un appareil de récupération, de chialeur, destiné à être placé dans l'âtre d'une cheminée à usage domestique d'un local d'habitation. Le local d'habitation peut & re équipé d'une installation de chauffage central comportant, d'une part, une source principale. de chauffage, telle que, par exemple, une chaudière de type classique, et, d'autre part, une source auxiliaire de chauffage constituée par la cheminée équipée de l'appareil de récupération 1. L'appareil de récupération 1 est branché sur le circuit d'eau de l'installation de chauffage central, sur ce circuit, on prévoit au moins une vanne à plusieurs voies, de façon que l'eau circulant à l'intérieur de l'installation de chauffage puisse entre chauffée, soit uniquement par la chaudière de l'installation, soit par l'intermédiaire de récupérateur de chaleur 1, lorsque du combustible solide, tel que du bois ou du charbon, est brQlé à l'intérieur de la cheminée, soit encore par ces deux sources de chaleur à la fois. Le récupérateur de chaleur i comprend un réseau unique de tubes coudés 2 disposés c8te à cte, selon des plans parallèles entre eux. Les tubes coudés 2 du réseau sontraccordés en partie basse à un collecteur d'eau froide 3 et en partie haute à un collecteur d'eau chaude 4. Les deux collecteurs 3, 4 sont constitués par des canalisations sensi blement parallèles et perpendiculaires aux plans parallèles des tubes coudés 2. Ils sont raccordés au circuit deau de l'installation de chauffage central. Les tubes coudés 2 comprennent un tronçon horizontal 2a, un tronçon vertical intermEdiaire 2b et untronçon terminal incliné 2c;l'inclinaisondutronçon terminal 2c des tubes coudés 2 est approximativement de 452 par rapport au tronçon horizontal 2a. Ainsi, les axes des tubes coudés 2 définissent trois plans sécants horizontal, vertical et incline, le plan terminal incliné formant un angle d'approximativement 450 par rapport au plan horizontal. Le tronçon horizontal 2a des tubes coudés 2 constitue une grille de combustion sur laquelle sont disposés les combustibles solides,que que 1' on désire brûler dans la cheminée. La face antérieure du tronçon vertical 2b des tubes coudés 2 est recouverte d'une plaque 10 en métal bon conducteur de la chaleur et résistant au feu tel que de la fonte grise. La plaque de recouvrement 10 est de forme sensiblement rectangulaire: elle comprend,pour l'essentiel, quatre lames inclinées 11 juxtaposées verticalement et reliées entre elles à leurs extrémités par deux montants 12. Les lames inclinées 11 sont disposées parallèlement et écartées l'une de l'autre, de façon à définir des fentes 13 pour le passage des flammes ou des gaz de combustion. L'inclinaison des lames ll par rapport au plan, passant par les axes des tronçons verticaux des tubes coudés 2 est d'environ 80.La largeur des fentes de passage 13 est d'environ 1 cm ; les fentes de passage 13 s'étendent sur toute la longueur des lames inclinées Il et sont obturées à leurs extrémités par les deux montants 12. En projection verticale, les quatre lames inclinées 11 sont sensiblement jointives ; autrement dit, les bords contigus des lames inclinées ll,qui délimitent les fentes de passage 13, sont, en projection verticale, sensiblement confondus. Sur la face postérieure de chacune des lames inclinées 11 est prévue,en relief, une nervure crénelée 14. Les nervures crénelées 14 s'étendent sur sensiblement toute la longueur des lames inclinées 11 ; elles sont ménagés au voisinage et sensiblement le long des bords supérieurs des lames inclinées 11. Les nervures crénelées 14 comportent des empreintes 15 de section semi-circulaire régulièrement espacées, qui reçoivent chacune un tronçon vertical 2b de tube coudé. Les deux montants 12 sont chacun pourvus, sur leur face postérieu re, d'un logement de section semi-circulaire 16 s'étendant sensiblement sur toute leur hauteur et dont le diamètre est égal à . celui des empreintes semi-circulaires 15. Les deux logements semi-circulaires 16 sont destinés à recevoir les tubes coudés d'extrémité 2. Ils sont interrompus au voisinage de leur partie supérieure par une encoche 17 prévue pour permettre dveptuellement le passage de la sortie du collecteur d'eau chaude 4. La fixation de la plaque de recouvrement lO,qui vient d'être décrite,sur le tronçon vertical 2b des tubes coudés 2 est assurée par soudage : on présente la plaque de recouvrement lO > de façon que chacun des tubes coudés 2 du réseau vienne se mettre en place dans les deux logements semicirculaires 16 des deux montants 12 et dans les empreintes 15, des nervures crénelées 14 ; une fois que la plaque de recouvrement 10 est appliquée contre le réseau de tubes, on la soude en appliquant deux cordons de soudure 19 (figure 2) le long des deux bords parallèles de chacun des logements 16 ou des empreintes 15 des nervures crénelées 14.La réalisation de ces cordons de soudure 19 améliore les ponts thermiques entre les tubes coudés 2 du réseau et la plaque de recouvrement 10. La plaque de recouvrement 10 fait office de plaque de cheminde, qui, en tant que telle, peut recevoir des motifs décoratifs ou des organes, tels que des anneaux 18. Dans le mode de réalisation de la figure 5, on retrouve un réseau de tubes coudés 20, disposés selon des plans parallèles et adjacents. Les tubes coudés 20 sont aussi raccordes dans leur partie basse à une conduite collectrice d'eau froide 23 et en partie haute à une conduite collectrice d'eau chaude 24 ; les conduites collectrices 23, 24 d'eau froideet d'eau chaude sont. disposées perpendiculairement aux plans parallèles des tubes coudés 20. Cependant à la différence de l'exemple de réalisation des figures 1 à 4, les tubes coudés 20 du réseau sont disposés uniquement selon deux plans, l'un horizontal et l'au tre vertical, sans comporter de tronçon terminal incliné. La plaque de recouvrement équipant le dispositif de la figure 5 est rigoureusement identique à celle des figures 1 à 4. Elle a donc été désignée par les mêmes références numériques. Sa hauteur est supérieure à la hauteur de l'ensemble formée par le tronçon vertical des tubes coudés .20 et la conduite collectrice d'eau chaude 24. Cette dernière vient se loger entre les deux nervures crénelées supérieures 14 et sortir par l'une des deux encoches 17 pratiquée dans les montants 12, poùr être raccordée sur le circuit d'eau de l'installation de chauffage central.Ainsi, la plaque de recouvrement LO peut aisément s'adapter sur deux types différents de réseaux de tubes coudés comportant,ou non, un tronçon terminal incliné. Le montage d'une plaque de recouvrement telle que ci-dessus décrit sur un récupérateur de chaleur présente un triple intérêt : - celui d'améliorer la diffusion de la chaleur dans la partie verticale du réseau de tubes coudés - celui de protéger la partie verticale du réseau de tubes coudés contre la corrosion et les~chocs thermiques - et celui,enfin, d'améliorer sensiblement la rE- cupération de chaleur en comparaison d'un récupérateur doté d'une plaque de cheminée de type classique sans lame inclinée ; en effet, il se produit un phénomène d'aspiration des gaz de combustion ou des flammes à travers les fentes de passage ménagées entre les lames inclinées, en direction des tronçons verticaux des tubes coudés ; l'échange thermique se trouve sensiblement amélioré, d'où une meilleure récupération de la chaleur dégagée par le foyer de la cheminée. Il est bien entendu, que les modes de réalisation ci-dessus décrits, ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toute modification désirable,sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de récupération de la chaleur dégagée par le foyer d'une cheminée d'habitation, ledit appareil comprenant un réseau de tubes coudés disposés dans des plans sensiblement parallèles, réseau a l'intérieur duquel peut circuler le fluide caloporteur de l'installation de- chauffage central, ledit réseau comportant, d'une part, un tronçon sensiblement horizontal destiné à supporter le combustible solide à brûler à l'intérieur du foyer de la cheminée et, d'autre part, un tronçon sensiblement vertical destiné à entre placé au fond du foyer, caractérisé par le fait que la face antérieure du tronçon vertical du réseau de tubes coudés (2, 20) est au moins partiellement recouverte par une plaque de recou- vrement (10) thermoconductrice .................... et résis- tant au feu, ladite plaque comportant au moins deux lames inclinées (11), dirigées vers le tronçon horizontal du réseau de tubes coudés (2, 20), lesdites lames (11) étant écartées l'une de l'autre, de façon à définir une fente de passage (13) pour les gaz de combustion. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisê par le fait que les lames inclinées (11) sont sensiblement disposées parallèlement entre elles et perpendiculairement aux plans parallèles des tubes coudés (2, 20) du réseau. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les lames inclinées (11) de la plaque (10) sont reliées entre elles, à leurs extrémités par deux montants (12). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'inclinaison des lames inclinées (11), par rapport au plan moyen de la plaque de recouvrement (10) est inférieure à 10 . 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les fentes de passage (13) ménagées entre les lames inclinées (11) ont une largeur d'environ 1 cm. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'en projection sur un plan parallèle au plan moyen de la plaque de recouvrement (10), les bords longitudinaux contigus de deux lames inclinées (11) consécuti- ves, qui délimitent entre eux une fente de passage (13), sont sensiblement jointifs. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé par le fait que les tubes coudés (2) du réseau sont raccordés à chacune de leurs extrémités à un collecteur (3, 23, 4, 24). 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la plaque de recouvrement (10) comporte en relief, sur sa face posterieure, au moins une nervure crénelée (14) dont les empreintes en arc de cercle (15) reçoivent chacune un tube coudé (2, 20) du réseau. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la plaque de recouvrement (10) est métallique et fixée par soudage sur les tubes coudés (2, 20) du réseau, le soudage étant réalisé au moyen de deux cordons de soudure appliqués le long des bords de chaque empreinte (15), qui reçoit un tube coudé (2, 20), une demi-coquille formant pont thermique pouvant autre interposée entre chaque tube et l'em- preinte correspondante. 10. Appareil selon l'une des revendications 1 a 9, dans lequel le tronçon sensiblement vertical du réseau de tubes coudés est surmonté par un tronçon terminal incliné vers l'intérieur du foyer, caractérisé par le fait que la plaque de recouvrement (10) est dimensiorméde façon à ne recouvrir que le tronçon vertical (2job du réseau de tubes coudés (2) en laissant à nu, le tronçon terminal incliné (2c) dudit réseau.