Brevet FR2529647A1 — publié le 19840106

La présente invention a trait à une cheminée à feu ouvert et concerne plus particulièrement celle comportant une chambre de combustion disposée sous la grille foyere et communiquant avec un conduit d'évacuation des gaz brulés, ceci selon le principe du tirage renversé. Dans le foyer d'une telle cheminée, l'air portant l'oxygène nécessaire à la combustion pénêtre dans le foyer par dessus le brasier, et les gaz brulés (constitués par ce qui reste d'air et par les produits de la combustion) sont alors dirigés sous le brasier par l'intermédiaire de la chambre de combustion vers le conduit d'évacuation qui communique avec ladite chambre. Cette chambre de combustion, dans laquelle est installe un cendrier pour récupérer les cendres traversant la grille foyère où reposent les produits en ignition, définit donc une chaudière dont le volume intérieur est constamment réchauffé d'ante part, par le passage des gaz chauds de la combustion se dirigeant vers la sortie du conduit d'évacuation desdit-s gaz et, d'autre part, par le rayonnement des flammes qui sont aspirées vers l'interieur de la chambre sous l'effet du tirage renversé. Cependant, une grande partie de ces calories sont généralement perdues en réchauffant les courants d'air de tirage qui sont engendrés dans la cheminée pour etre éliminés vers le conduit d'évacuation. Pour récupérer cette énergie généralement perdue, il a été proposé de disposer un dispositif de récupération de chaleur à l'intérieur de ces chambres de combustion sous la grille foyère et dans le cendrier, ceci de préférence sur le trajet des gaz de combustion. Ainsi le fluide caloporteur (de l'air et/ou de l'eau) circulant à l'intérieur de ce dispositif géneralement creux et métallique - la paroie de ce dispositif formant surface d'échange entre les gaz de combustion et le fluide évoluant à l'intérieur se réchauffe au contact des parois du dispositif pour ensuite diffuser des calories, directement pour l'air, ou par l'intermédiaire de convecteurs pour l'eau dans le milieu ambiant d'une pièce dont on désire élever le degré de température. Il existe déjà un dispositif de ce genre, qui se présente sous la forme d'un caisson dans lequel sont intégrés des éléments destinés à ralentir la circulation du fluide caloporteur et à augmenter ainsi les échanges thermiques. Ce caisson constitue, par sa présence, un obstacle au passage des gaz de combustion et perturbe ainsi considérablement l'efficacité des courants d'air de tirage qui sont engendres dans la cheminée pour assurer une bonne combustion du foyer. Le constructeur de ce dispositif a en outre installé des déflecteurs imposant auxdits gaz une trajectoire autour du caisson. A cet effet, il a disposé ledit caisson distant des parois de la chambre de combustion. A cela s'ajoute le fait que les résidus de la combustion traversant la grille foyère tombent sur la partie plane du caisson et définissent un amas constituant également un obstacle au passage desdits gaz.Pour y remédier, le constructeur a disposé ledit caisson sur un plan incliné et a prévu l'utilisation d'une tirette de raclage des cendres pour dégager lesdits résidus en les faisant tomber dans un cendrier. Il existe un autre dispositif de ce genre décrit dans le brevet britannique n0575.813 dans lequel le dispositif de récupération de chaleur est disposé sous et autour de la chambre de combustion. Dès lors, les courants de tirage engendrés dans une cheminée équipée d'un tel dispositif, ne sont pas obstrués par ce dernier mais le rendement et l'efficacité de la récupération sont, de moindre, inférieures à ceux du premier dispositif décrit ci-dessus. On comprend que, plus la vitesse d'évolution des courants de tirage des gaz brulés est importante, moins grand sera l'échange thermique à travers la paroi du dispositif de récupération entre les gaz brûlés et le fluide caloporteur évoluant à l'intérieur. Faisant le bilan de cet état de fait, le demandeur a imaginé une cheminée à feu ouvert de type classique comportant une chambre de combustion disposée sous la grille foyère et communiquant avec un conduit d'évacuation des gaz brûlés selon le principe du tirage renversé, ladite chambre étant équipée d'un dispositif de récupération de chaleur placé sur le trajet desdits gaz et munie d'un moyen de réglage de tirage de la combustion. Cette cheminée est remarquable en ce que d'une part, le susdit dispositif de récupération de chaleur est constitué d'un serpentin tubulaire solidaire des parois latérales de la chambre de combustion et d'autre part, le susdit moyen de réglage du tirage de la combustion est constitué par un organe d'obturation de la lumière de la grille foyère. L1utilisation d'un serpentin tubulaire comme récupérateur de chaleur supprime l'emploi d'éléments (chicanes, circuits hélicoidaux, etc...) desti nès à freiner l'évolution du fluide caloporteur et augmente notablement les surfaces d'échange entre les gaz brulés et ledit fluide. Avantageusement, la séparation entre les tubes du serpentin autorise certaines dilatations du matériau constitutif de ceux cri et, de plus, l'air qui circule entre eux est également réchauffé et constitue un facteur d'équi- libre dans la combustion et dans le tirage du foyer. Cette combustion et ce tirage sont également favorisés par la présence du susdit organe d'obturation de la lumière de la grille foyère. En effet, cet organe permet, lorsqu'il libère la lumière de la grille, d'obtenir une combustion selon le principe du tirage renversé et, lorsqu'il ferme la lumière, d'obtenir une combustion selon le principe du tirage direct. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillee qui suit, donnant à titre illustratif et non limitatif, un mode de réalisation du foyer d'une cheminée à feu ouvert conforme à la présente invention. Cette description est annexée de dessins sur lesquels - la figure l est une vue en perspective partiellement écorchée de ce foyer, montrant l'intérieur de la chambre de combustion - la figure 2 est une vue en perspective partiellement écorchée de ce foyer, montrant l'extérieur de la chambre de combustion. Le caisson parallélépipédique 1, illustré aux figures l et 2, définit l'enceinte de la chambre de combustion d'une cheminée à feu ouvert de type classique et est destiné à s'encastrer dans le foyer de cette dernière. A l'intérieur de ce caisson ou chambre de combustion 1 est installé un serpentin tubulaire 2, de préférence de section rectangulaire, monté solidaire des parois latérales la et lb et débouchant à ses deux extrémités 2a et 2b sur deux tubulures d'entré et de sortie 3a et 3b d'un fluide caloporteur F. Entre les deux tubulures d'entrée et de sortie 3a et 3b, est disposé un conduit 4 communiquant avec l'intérieur de la chambre de combustion l afin d'éliminer les gaz brillés G issus de la combustion du foyer en ignition (bûches) reposant sur une grille foyère 5 installée dans une lumière appropriée et découpée dans la plaque supérieure lc du caisson 1. Sous le serpentin 2 est disposé un cendrier 6 muni d'une poignée 6a et destiné à récupérer les cendres tombant sous l'effet de la gravité à travers les orifices de la grille foyère 5 et entre les tubes du serpentin 2. Afin d'éviter que des cendres s'amassent sur le serpentin 2, une tirette de raclage 7 permet, en coulissant sur le serpentin 2 au moyen d'une poignée 7a, de faire tomber les cendres à l'intérieur du cendrier 6. Avantageusement un ergot 8 est préformé sur le chant de la tirette 7 en contact avec le serpentin 2, pour se glisser entre deux tubes dudit serpentin et pour guider ainsi les évolutions de la susdite tirette 7. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la grille foyère 5 est formée de deux plaques ajourées superposées 5a et 5b dont l'une (5a), coulissant librement par rapport à l'autre, constitue un organe d'obturation, réglable au moyen d'une poignée 5c, de la lumière par laquelle est admis l'air nécessaire à la combustion du foyer. Lorsque la poignée 5c est manipulée de manière à ce que les orifices des deux plaques 5a et 5b soient superposés et autorisent l'admission d'air par dessus le brasier, le tirage de la cheminée va fonctionner alors selon un cycle dit "renversé". Le fluide caloporteur F est alors admis dans le serpentin 2 et évolue à l'intérieur de celui-ci comme indiqué par les flèches F de manière à se réchauffer au contact des parois, l'apport de calories étant fourni par les gaz brûlés issus de la combustion du foyer et évoluant entre lesdits tubes pour s'échapper vers l'extérieur par l'intermédiaire du conduit 4. Lorsque la manette 5c est manipulée de manière à ce que les deux plaques 5a et 5b se chevauchent et ferment la lumière d'admission d'air de combus- tion, la cheminée à eu ouvert fonctionne alors selon un cycle dit "direct". Pien évidemment, il va de soi que, l'ouverture de la lumière de la grille foyère pourra être plus ou moins importante en jouant sur le chevauchement des deux grilles, constituant ainsi un facteur d'équilibre entre les deux cycles direct et indirect du tirage de la combustion. De plus, la possibilité d'obturation de la lumière de la grille foyère, peut permettre également, lorsque la cheminée fonctionne à tirage à cycle renversé, d'éviter un échauf fendent trop important du matériau constitutif du serpentin 2 qui peut provoquer des conséquences dommageables notamment lorsque la circulation du Fluide F est interrompue (panne de courant, défectuosité des organes néces- saires à la circulation du fluide, etc...). Il est évident que de nombreuses modifications et variantes de l'invention peuvent être réalisées en se basant sur les enseignements ci-dessus données sans pour autant sortir du cadre de-l'invention. REVENDICATIONS 1. Cheminée à feu ouvert comportant une chambre de combustion disposée sous la grille foyère et communiquant avec un conduit d'évacuation des gaz brûlés selon le principe du tirage renversé, ladite chambre étant équipée d'un dispositif de récupération de chaleur placé sur le trajet desdits gaz et munie d'un moyen de réglage du tirage de la combustion, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE d'une part, le susdit dispositif de récupération de chaleur est constitué d'un serpentin tubulaire solidaire des parois latérales de la chambre de combustion et dont les deux extrémités sont ouvertes et débouchent sur deux tubulures d'entrée et de sortie d'un fluide caloporteur et d'autre part, le susdit moyen de réglage du tirage de la combustion est constitué par un organe d'obturation de la lumière de la grille foyère. 2. Cheminée à feu ouvert selon la revendication 1, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE le tube du serpentin est de section rectangulaire. 3. Cheminée à feu ouvert selon la revendication 1, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE la susdite grille foyère est formée de deux plaques ajourées super- posées, dont l'une, coulissant librement par rapport à vautre9 constitue l'organe d'obtration du moyen de réglage du tirage de la combustion. 4. Cheminée à feu ouvert selon la revendication l, dans laquelle une tirette de raclage fait tomber des cendres stagnant sur le dispositif de recupération de chaleur à l'intérieur d'un cendrier situé sous ce dernie-r CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE le racloir est muni sur son chant évoluant sur le dispositif de récupération, d'un ergot préformé pour se loger dans une ouverture séparant deux segment s de serpentin et pour guider ainsi les déplacements de la susdite tirette le long dudit dispositif