Brevet FR2512932A1 — publié le 19830318

Domaine technique. ta présente invention concerne des perfection- nements aux cheminées à foyer ouvert, généralement constituées, autour d'un âtre, de Jambages latéraux supportant un chambranle surmonté dtune hotte. Problème Dosé. Il s'agit d'obtenir le meilleur rendement thermique de cheminées à foyer ouvert qui ont un rendement désastreux non seulement par le fait qu'on récupère mal la chaleur qu'elles produisent mais parce qu'elles provoquent un tirage induit qui aspire de l'air frais venant de l'extérieur. Etat de la technique antérieure et inconvénients. On a, jusqu'à présent, fait beaucoup d'efforts pour récupérer la chaleur produite dans les cheminées à foyer ouvert mais rien n'a été tenté pour supprimer l'aspiration d'air induit car, alors, il faut utiliser un foyer fermé qui perd tout l'attrait de la vision de la flamme dans la cheminée. Dans le domaine des améliorations par récupération des calories, on peut citer les brevets suivants - Le brevet suisse 407 474 qui décrit un récupérateur de la chaleur des gaz de combustion dans une cheminée, qui se compose d'un élément inférieur creux de prise d'air frais qui est engagé par une hotte à double paroi, où il stéchauffe, munie de plusieurs sorties latérales d'air chaud. - Les brevets français 2 154 091 et 2 171 983 au nom de BRISACH ainsi que le brevet américain 2 705 48z qui décrivent un dispositif de chauffage d'air formant une chemi née et qui comporte un espace vertical d'air qui débouche dans une partie en forme de tronc de pyramide à double paroi munie d'une sortie d'air chaud. - Le brevet français 2 292 931, au rom des demandeurs, qui perfectionne ce dispositif par un réglage du débit d'air chaud et améliore l'échauffement de celui-ci au contact du contre-coeur. Pour éviter la perte par les courants d'air induit, dès la fin du siècle dernier, on a imaginé des rideaux métalliques de cheminée mais ceux-ci ont l'incon- vénient de ne pas pouvoir contrôler la combustion et de ne pas pouvoir profiter de la vue des flammes. Autrement, pour avoir un bon rendement, il existe les poêles qui n'ont plus rien à voir avec les cheminées à foyer ouvert, par leur principe, par leur esthétique, et par leur agrément. La présente invention a pour but de conserver les avantages des cheminées à feu ouvert traditionnelles en remédiant à leur mauvais rendement. Exposé de l'invention. Les perfectionnements de la présente invention sont caractérisés principalement par le fait qu'on prévoit de placer dans l'atre et la hotte un ensemble métallique de volume légèrement plus petit que celui de l'intérieur de l'autre et de la hotte de manière à assurer la présence d'un espace périphérique où se réalise une circulation d'air à l'extérieur dudit ensemble métallique depuis la base de l'autre Jusqu'en haut de la hotte où des bouches de dégagement d'air chaud sont ménagées, ladite circulation d'air étant améliorée par des moyens d'obturation de l'avant du foyer ne laissant passer que l'air nécessaire à la combustion. Plus précisément, l'ensemble métallique a une forme parallèlépipédique surmontée d'un tronc de pyramide et d'un conduit de fumées, la façade de la partie parallèlépipédique étant susceptible d'être fermée de façon étanche par une porte vitrée articulée à sa partie supérieure et s'adaptant, sur son pourtour, sur un rebord de l'ensem- ble métallique, les deux bouts des axes d'articulation de ladite porte étant supportés à une extrémité de deux bras oscillants coudés en V, comportant à leur autre extrémité un contrepoids qui les solidarise et agissant à la manière de leviers du premier genre avec un équilibre instable entre la position basse de l'axe de la porte et la position complètement escamotée de ladite porte dans la hotte, contre la face avant du tronc de pyramide. Suivant une forme préférée de réalisation, on prévoit, en bas de façade, une admission d'air frais à débit réglable qui est distribué sous forme d'une lame sur toute la longueur de la base de la vitre de la porte. Le registre de réglage de l'admission d'air sur la vitre est situé sur le tiroir cendrier qui comporte un déflecteur mobile isolant la partie réservée aux cendres de la partie où se répartit la lame d'air quand le tiroir et la porte sont fermés, grâce à un déflecteur fixe prolongeant le déflecteur mobile, ledit tiroir occupant la partie médiane inférieure de l'ensemble métallique. Suivant une caractéristique constructive qui n'existe généralement. pas dans les cheminées tradition nelles, le bas de l'ensemble métallique présente une grille horizontale sous laquelle glisse le tiroir cendrier etse piacent, de part et d'autre, des carneaux d'alimentation d'air de combustion qui est admis sur le devant par des registres réglables et débouche dans le fond du foyer. Dans le but d'assurer une fermeture convenable et étanche de la porte, l'axe de ceile-ci, dans sa position la plus basse, est situé au-dessus de son Joint de fermeture supérieur et repose sur deux chapes dont les crochets retiennent ledit axe, non seulement vers le bas, mais aussi horizontalement quand on referme la porte et qu'on la verrouille dans le bas en aidant ainsi au serrage étanche de toute la porte sur son pourtour. Celui-ci comporte un Joint d'étanchéité résistant à la chaleur. TouJours pour assurer l'étanchéité, le bas de la porte présente, de part et d'autre, des loquets de ferneture avec came de serrage, lesdits loquets se soulevant pour l'ouverture et dépassant alors une position d'qui libre instable pour s'appuyer sur la paroi verticale de 1 'ensemble métallique. -Ltensemble métallique est construit en tôle soudée doublée intérieurement de plaques et d'éléments de fonte résistant à la chaleur dans les parties en contact avec le feu. Solution au problème, avantages et résultat industriel. L'ensemble métallique de l'invention permet d'éviter, quand on le veut, l'entrainement d'air induit ce qui améliore grandement le rendement de chauffage. Par rapport à une cheminée classique, il est indiscutable que le fait de pouvoir fermer le foyer augmente la sécu rité en évitant la proJection de tisons ou autres braises à l'intérieur-de la pièce. En outre, cette fermeture du foyer par une porte combinée avec la possibilité de régler le débit d'air de combustion par des registres permet de mieux contrôler la combustion avec possibilité de l'accélérer ou de la ralentir à volonté. La porte vitrée permet cependant de profiter des avantages du foyer à feu ouvert. Si on ne prévoyait qu'une simple vitre, sans précaution particulière, celle-ci brunirait rapidement en se recouvrant d'une sorte de suie constituée de particules goudronneuses qui obscurcissent la paroi interne de la vitre. On évite ce phénomène par la production d'une lame d'air admis de l'extérieur qui lèche toute la surface de la vitre du bas vers le haut. Le système de suspension de la porte vitrée permet de la soulever simplement pour charger le feu. I1 permet aussi d'escamoter complètement la porte pour utiliser la cheminée comme une cheminée à feu ouvert classique avec un mécanisme simple évitant le coincement lors de la manoeuvre et avec une immobilisation naturelle à chaque fin de course grâce à la position d'équilibre instable qu'on fait franchir à la porte à mi-course. Ceci apporte une grande souplesse d'utilisation de la cheminée de l'invention. La présence des carneaux latéraux s'ouvrant à la base du contrecoeur permet un refroidissement de la partie inférieure de l'ensemble métallique et une admission d'air frais favorable à la combustion dans une zone où celfe-ci s'effectue plus difficilement dans les chemi nées classiques. On réalise un préchauffage de l'air de combustion, une augmentation du rendement de combustion et une facilité de réglage du feu par la présence de registres commandant le débit de cet air. Le dispositif de serrage étanche de la porte à l'aide des chapes fixes évite les contraintes sur les leviers de suspension de la porte, contraintes qui ne manquent pas de se produire à cause des dilatations diffé- rentes des divers organes de l'ensemble soumis à des températures différentes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après qui en donne un exemple non limitatif de réalisation pratique et qui est illustré par les dessins Joints. Brève description des figures. Dans ces dessins, la figure i est une vue en perspective de l'ensemble de la cheminée de l'invention où on a représenté en traits fins la partie en maçonnerie et, en traits renforcés, l'ensemble métallique se combinant à la partie en maçonnerie pour réaliser l'invention ; la figure 2 est une vue en élévation de l'ensemble métallique seul ; la figure 3 est une vue de gauche de l'ensemble métallique seul ; la figure 4 est une coupe verticale de l'ensèmble métallique suivant I-I de la figure 2 la figure 5 est une vue en perspective d'une articulation supérieure de la porte vitrée au bras oscillant correspondant ; la figure 6 est une coupe transversale partielle de l'encadrement de la porte vitrée ; la figure 7 est une vue en perspective partielle de la partie inférieure de l'ensemble métallique avec le cendrier tiré. Description d'un mode de réalisation. Autour de l'autre (1) sont disposés des Jambages gauche et droit (2) et (3) qui supportent un chambranle (4) surmonté d'une hotte (5). L'invention consiste à placer dans l'âtre(l) et la hotte (5) un ensemble métallique, représenté en traits renforcés à la figure 1, qui est de volume légèrement plus petit que celui de l'intérieur de l'autre (1) et de la hotte (5) de manière à laisser un espace autour de lui où se réalise une circulation d'air matérialisée par les flèches (6), (7) pour les entrées d'air frais de part et d'autre de l'ensemble métallique à travers les grilles telles que (8) > par les flèches (9), (10) représentant le courant d'air s' échauffant contre les parois supérieures de l'ensemble métallique et par les flèches (11), (12) matérialisant l'évacuation de l'air chaud par les bouches (13), (14).L'ensemble métallique a une forme parallèlépipédique surmontée d'un tronc de pyramide (15) et d'un conduit de fumées (16). La façade de la partie parallèlépipédique est susceptible d'être fermee par une porte vitrée (17) articulée à sa partie supérieure. La porte (17) fait toute la largeur de la partie parallèlépipédique de l'ensemble métallique et elle s'appuie sur un rebord (1O) de cette partie avec interposition d'un toron d'amiante (19) assurant l'étanchéité. Les deux bouts (20), (21) (figures 2 et 5) de l'axe d'articulation supérieur de la porte sont supportés par deux bras oscillants coudés en V (22), (23) qui s'articulent à la base du V en (24) (figure 3) et qui sont solidarisés par le contrepoids (25), à leur autre extrémité.Puisque le point d'appui (24) est au milieu des bras tels que (22) et (23), il s'agit de leviers du premier genre qui sont en équilibre instable entre la position basse de l'axe (20), (21) de la porte (17) (représentée en traits pleins à la figure 3) et la position complètement escamotée de ladite porte (I7) entre la hotte (5) en pierre ou maçonnerie et le tronc de pyramide (15) métallique (position représentée en traits pointillés à la figure (3). Dans cette dernière position, la porte est complètement escamotée sous la hotte (5) et dégage l'entrée de l'ensemble métallique. L'amplitude de cette oscillation est représentée par la flèche courbe (26). L'entrée de la partie métallique peut aussi etre dégagée par le soulèvement de la porte pivotant simplement autour de ses axes (20), (21) qui s'appuient sur les chapes (27), (28) pour slouvrtr comme il est représenté aussi en pointillés à la figure 3 par la flèche courbe (29). La façade apparente de l'ensemble métallique présente encore, sous la porte (17), un tiroir (30) servant de cendrier, avec un registre de réglage (31) d'air de nettoyage de la vitre (32) de la porte (17). Cet air de nettoyage est réparti suivant une lame par un déflecteur fixe (33) sur lequel s'adapte le déflecteur mobile (34) solidaire du tiroir (30) lorsque le tiroir est complètement refermé. Les déflecteurs (33) et (34) constituent un espaçe délimité, notamment par des plans inclinés (35) et (36) réalisant des couloirs latéraux (37) et (30) ou carneaux avec des guides verticaux (39), (40) de tiroir (30). De cette façon, il peut s'établir une circulation d'air suivant les flèches (41), (42) qui lèchent la vitre (32) de la porte (17). Il existe un troisième plan incliné (43) se raccordant aux plans inclinés (35), (36) mais auquel ne correspond aucun guide tel que (39), (40) si bien qu'il y a un espace libre où l'air entrant par les registres latéraux (44), (45) peut alimenter le foyer suivant le parcours indiqué par les flèches (46) et (47) (figure 7). I1 est prévu une grille (48) reposant sur les plans inclinés (35), (36) et (43). Une grille frontale (49) maintient les buches posées sur la grille (48). Un contrecoeur (50), en fonte, protège le boitier métallique (51), en tôle. La ême disposition de protection des parois en tôle par des plaques de fonte est réalisée sur les flancs du bottier métallique (51). On prévoit un déflecteur (52) pour éviter le rabattement des fumées. Les articulations telles que (24) des bras (22) et (23) reposent sur des supports (53), (54) qui présentent un dispositif de réglage (55) > (56) de translation horizontale de l'axe tel que (24) pour éviter les contraintes dûes à la dilatation, sur les bras (22), (23). La porte (17) est constituée par un cadre extérieur en fonte (57) à section en L pour former une feuillure. Dans cette feuillure vient se placer la vitre résistant au feu (32) maintenue, par l'intermédiaire d'un Joint en laine de roche (58), par une parclose (59) fixée par des vis telles que (60). La parclose (59) comporte > vers l'inté- rieur, une rainure dans laquelle vient s'encastrer le toron d'amiante (19) qui s'applique sur le rebord (18). A la figure 5, on voit que la partie supérieure du cadre (57) se trouve nettement en dessous de 11axe (20) qui peut reposer sur la chape (27) et prendre appui sur le crochet (61) qui est prévu pour servir d'appui à l'axe (20) lorsqu'on rabat la porte (i7) vers le bas et que le toron (19) s'appuie partout sur le rebord (1 & . Cet effort de fermeture est maintenu par des loquets de fermeture (62), (63) dont une came en escargot (64) agit sur des ergots tels que (65) solidaires du cadre (57). En bout des ergots tels que (65) se trouvent des boules de manoeuvre (66), (67) qui sont en matière isolante. Les loquets tels que (62), (63) oscillent autour d'un axe tel que (68) disposé de telle façon que lorsqu'on soulève ledit loquet pour l'ouverture, on dépasse une position d'équilibre instable et on vient appuyer ledit loquet (62) sur la paroi verticale de l'ensemble métallique (51), comme on l'a représenté en pointillés à la figure 3. REVENDICATIONS i. Perfectionnements aux cheminées à foyer ouvert, généralement constituées, autour d'un âtre (1), de Jambages latéraux (2), (3) portant un chambranle (4) surmonté d'une hotte (5), c a r a c t é r i s é s par le fait qu'on prévoit de placer dans l'âtre (1) et la hotte (5) un ensemble métallique de volume légèrement plus petit que celui de l'intérieur de l'autre (1) et de la hotte (5) de manière à assurer la présence d'un espace périphérique où se réalise une circulation d'air à l'extérieur dudit ensemble métallique depuis la base de l'âtre (1) Jusqu'en haut de la hotte (5) où des bouches de dégagement d'air chaud (13), (14) sont ménagées, ladite circulation d'air étant améliorée par des moyens d'obturation (17), (31) de l'avant du foyer ne laissant passer que l'air nécessaire à la combustion. 2. Cheminée, telle que définie dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é e par le fait que l'en- semble métallique a une forme parallèlépipédique surmontée d'un tronc de pyramide tel5) et d'un conduit de fumées (16), la façade de la partie parallèlépipédique étant susceptible d'être fermée de façon étanche par une porte vitrée (17) articulée à sa partie supérieure et s'adaptant, sur son pourtour, sur un rebord (lu') de ensemble métallique, les deux bouts (20), (21) des axes d'articulation de ladite porte (17) étant supportés à une extrémité par deux bras oscillants (22), (23) coudés en V, comportant à leur autre extrémité un contrepoids (25) qui les solidarise et agissant à la manière de leviers du premier genre avec un équilibre instable entre la position basse de l'axe (20) de la porte (17) et la position complètement escamotée de ladite porte (17) dans la hotte (5), contre la face avant du tronc de pyramide (15). 3. Cheminée, telle que définie dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'on pré voit, en bas de façade, une admission d'air frais à débit réglable (31) qui est distribué sous forme d'une lame sur toute la longueur de la base de la vitre (32) de la porte (17). 4. Cheminée, telle que définie dans la revendication 3 > c a r a c t é r i s é e par le fait que le registre de réglage (31) de l'admission d'air sur la vitre (32) est situé sur le tiroir cendrier (30) qui comporte un déflecteur mobile (34) isolant la partie réservée aux cendres de la partie où se répartit la lame d'air, quand le tiroir (30) et la porte (17) sont fermés, grâce d un déflecteur fixe (33) prolongeant le déflecteur mobile (34), ledit tiroir (30) occupant la partie médiane inférieure de l'ensemble métallique. 5. Cheminée, telle que définie dans la revendication 4, c a r a c t é r i s'é e par le fait que le bas de l'ensemble métallique présente une grille horizontale (48) sous laquelle glisse le tiroir cendrier (30) et se placent, de part et d'autre, des carneaux (37), (38) d'alimentation dlair de combustion qui est admis sur le devant par des registres réglables (44), (45) et débouche dans le fond du foyer. 6. Cheminée, telle que définie dans la revendication 2 > c a r a c t é r i s é e par le fait que l'axe (20), (21) de la porte (17), dans sa position la plus basse, est situé au-dessus de son Joint de fermeture supérieur et repose sur deux chapes (27), (28) dont les crochets retiennent ledit axe (20), (21), non seulement vers le bas, mais aussi horizontalement quand on referme la porte (17)'et qu'on la verrouille dans le bas en aidant ainsi au serrage étanche de toute la porte sur son pourtour. 7. Cheminée, telle que définie dans la reven dication 6, c a r a c t é r i s é e par le fait que le pourtour de la porte (17) comporte un Joint d'étanchéité (19) résistant à la chaleur. 8. Cheminée, telle que définie dans la revendication 7, c a r a c t é r i s é e par le fait que le bas de la porte présente, de part et d'autre, des loquets de fermeture (62), (63) avec came de serrage (64). 9. Cheminée, telle que définie dans la revendication 8, c a r a c té r i s é e par le fait que les loquets (62), (63) se soulèvent pour l'ouverture et dépas- sent alors une position d'équilibre instable pour stappuyer sur la paroi verticale de l'ensemble métallique. 10. Cheminée, telle que définie dans l'une quelconque des revendications précédentes, c a r a c t é r i s é e par le fait que l'ensemble métallique est en tôle doublée intérieurement de plaques et éléments de fonte (33), (35), (36), (43), (50) résistant à la chaleur dans les parties en contact avec le feu.