Brevet FR2543265A1 — publié le 19840928

DISPOSITIF MODULAIRE DE PROTECTION DE CHISMINISIS PARTICIPANT A L'EXTRACTION DES FUMES ET UTILI SE COMME REGISTRE Alors que les cheminées des appareils à feu fermé, tels que chaudières ou poêles, par suite des pertes de charge introduites par les dispositifs d'échange de chaleur que ces derniers comportent, doivent fréquemment faire l'objet d'aménagements particuliers, en vue d'accroître et de régulariser leur tirage par la mise en place au sommet du conduit de fumée d'appareils de tirage divers, les cheminées à feu ouvert, ne présentant quant à elles que peu de perte de charge par elles-mêmes, leur conduit étant direct, ne font généralement l'objet d'aucune adjonction spéciale en vue d'accroltre leur tirage.Cependant, si leur tirage est généralement suffisant, son contrôle est généralement aussi obtenu par des moyens qui présentent des inconvénients. Ce contrôle est en effet obtent par un registre généralement situé au niveau de l'avaloir et organisé de telle manière que, même ouvert, sa surface apparente résiduelle forme avec le cadre qui le supporte une réduction sensible de la surface du conduit qui peut modifier considérablement ses caractéristiques, au point de nécessiter parfois au sommet de la cheminée un appareil correcteur destiné à compenser les pertes de tirage ainsi constatées. Mais alors, ces cheminées à feu ouvert étant généralement construites dans des immeubles ruraux, présentent de ce fait des conduits de fumée de faible hauteur, de sorte que le bruit provoqué par la chute de la pluie sur ces dispositifs métalliques se trouve désagréablement audible jusque dans les locaux desservis par ladite cheminée. Outre que certains de ces dispositifs ne se trouvent efficaces que pour certaines orientations du vent, ce qui ne permet pas de les adapter à toutes les situations des conduits de fumée. Le dispositif objet delta présente invention a donc pour but d'éviter ces inconvénients, en assurant les diverses fonctions utiles pour couvrir la cheminée sans provoquer de bruit en cas de chute de pluie, et sans constituer un obstacle à l'extraction naturelle des fumées, allant même jusqu'à la faciliter et permettant à volonté l'obturation partielle ou totale de la cheminée à son sommet, permettant ainsi le contrôle de la combustion sans que ce dispositif modifie en rien la section du conduit et permettant même en cas d'inutilisation de la cheminée, de l'obturer totalement à son sommet, supprimant ainsi tout obstacle au niveau de l'avaloir, de même que toute résonnan-- ce désagréable du vent dans le conduit de fumée lorsque la cheminée est soumise à des vents violents, raisonnance qui n'est pas évitée lorsque le registre se trouve, de façon connue, au niveau de l avaloir. pour cela, le dispositif objet de l'invention comporte un chapeau de cheminée muni à sa partie supérieure d'un matelas amortisseur de bruit, et à sa partie inférieure, suspendu en son centre, un jeu de déflecteurs régulièrement espacés les uns des autres, et affectant ensemble, extérieurement, une forme conique inversée qui contribue à infléchir les fumées émanant du conduit, facilitant ainsi leur extraction que la seule présen e du chapeau protecteur pourrait en partie gêner, de même qu'il contribue à canaliser le vent environnant afin qu'il contribue à cette inflexion utile.Par ailleurs, cet ensemble conique est rendu mobile verticalement de manière que le plateau supérieur qu'il comporte puisse se déplacer jusqu'à obturer la bouche supérieure du conduit, toutes les positions intermédiaires étant possibles en vue de contrôler la section de sortie, celle-ci en position ouverte n'étant diminuée par aucun obstacle L'invention ressortira aussi des détails qui vont en être décrits et figurés. Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement, montrent un mode de réalisation des différents organes pouvant autre assemblés de façon modulaire pour satisfaire, en chaque situation des cheminées, à chacune des fonctions proposées et éventuellement à toutes ensemble Le figure 1 est une vue scilématique d'un dispositif permettant de faire apparaître les constatations effectuées La figure 2 est une vue schématique en coupe verticale diamétrale de deux des éléments formant le dispositif objet de l'invention supportés par un collier destiné aux conduits de fumée cylindriques. La figure 3 est une vue schématique en coupe verticale des mornes éléments associés à un obturateur du conduit de fumée, l'ensemble étant monté sur une embase tronconique concourant à l'éjection des fumées, et adaptable sur tout conduit, y compris les conduits carrés. La figure 4 est une vue schématique en plan de l'obturateur mobile du conduit de fumée. La figure 5 est une vue schématique de l'ensemble, objet de l'invention, monté sur un conduit déporté utilisé dans le cas de conduits multiples juxtaposés de façon contiguë. Les figures 6a et 6b sont des vues schématiques en plan de têtes de cheminée comportant plusieurs conduits de fumée juxtaposés de façon contiguë et munies du dispositif de sortie déportée, objet de l'invention. La figure 7 est une vue schématique cavalière d'une patte supportant le dispositif objet de l'invention et destinée à régler la position en hauteur dudit dispositif par rapport à la sortie du conduit de fumée. La figure 8 est une vue schématique du dispositif selon un autre mode de réalisation. Ainsi que le montre la figure 1, le chapeau métallique 1 étant placé seul au-dessus du conduit de fumée 2, en vue d'éviter l'introduction de la pluie dans la cheminée, on constate que l'extraction des fumées s'effectue mal, provoquant même parfois des chutes importantes de tirage, outre qu'un tel dispositif est bruyant, en cas de chute de pluie, On a alors constaté, pour palier le premier inconvénient, que la présence d'un cane 3, orienté vers le bas, situé dans l'axe de la cheminée 2, facilite, surtout quand ladite cheminée est cylindrique, l'inflexion régulière des fumées vers l'extérieur du chapEau, selon la flèche A, surtout g'il est placé à linge hauteur convenable par rapport à la bouché du conduit, constaté en soufflerie en fonction du diamètre de ce dernier, Mai9 on constate que pour certains vents, horizontaux par exemple, et à plus forte raison d&commat;s vents plongeants, la présence de ce cane 3, qui est favorable à l'extraction des fumées par temps calme, devient un inconvénient, provoquant une diminution d tirage par inflexion des vents vers l'intérieur du conduit, selon la flèche B pour éviter ces inconvénients, il a donc été prévu, (fig. 2) de munir le chapeau 1 d'une épaisseur suffisante de matériau 4 insonore et imperméable, tel que le ciment, le brais ou une résine synthétique qui remplit la cuvette formée par le bord relevé du chapeau 1 dont le fond épouse, vu d'en dessous, une forme concave 5, qui permet de former une zone périphérique d'écoulement de l'eau de pluie reçue par ledit chapeau. Il est par ailleurs précisé qu'afin de réduire les frais de transport, le remplissage dudit chapeau au moyen du matériau insonore peut-être effectué sur le chantier meme Quant à l'élément conique central inférieur, il est dans ce cas formé par un jeu 6 de plateaux horizontaux superposés,montés sur l'axe central 7 du dispositif, de manière à laisser entre eux le libre passage de l'air, ces plateaux présentant la particularité d'avoir chacun un diamètre inférieur à celui immédiatement supérieur, de manière à s'inscrire ensemble dans un cône fictif qui serait suspendu la pointe en bas, au centre de la partie inférieure du chapeau 1. Le dispositif ainsi constitué peut être placé à l'aide du collier 8 et des pattes 9 sur tout conduit de fumée cylindrique, à la hauteur convenable déterminée par la position de la butée (9a) placée en fonction des essais effectués en soufflerie. On constate alors que cet ensemble de plateaux, formant extérieurement un cône fictif, joue le rôle du cône central 3 (fig. 1) à l'égard des fumées qui s'échappent naturellement du conduit 2, provoquant de la même manière que le cône 3 leur inflexion selon la flèche A'. Et l'on remarque aussi que le veiti horizontal matérialisé par la flèche B' n'est plus lui-meme infléchi vers le bas par le cône fictif ainsi formé qui ne constitue donc aucun obstacle réel, le vent traversant librement le jeu de plateaux 6, participant ainsi à l'éva- cuation des fumées selon la flèche A'. Un tel dispositif déflecteur de fumée est particulièrement bien adapté aux conduits cylindriques dont la forme facilite à son niveau l'écoulement du vent qui l'enveloppe sans provoquer de remous qui pourraient entraîner une chute de la dépression à l'intérieur du conduit. Il n'en est pas de mene d'un conduit de fumée parallélépipudique 10, (fig, 3) dont la forme peu aérodynamique perturbe l'écou- lement des vents horizontaux. au niveau de sa sortie supérieure. Dans ce cas, le conduit de fumée parallélépidédîque est surmonté d'un organe cylindrique qui porte le chapeau 1 et le jeu conique de plateaux 6. Il a été constaté en soufflerie qu'il était avantageux que cet organe cylindrique épouse extérieurement une forme tronconique 1 1 se développant en gradins successifs par la superposition de couronnes cylindriques telles que 12 et 13, le diamètre de chacune étant inférieur au diamètre de la couronne immédiatement inférieure.Les essais de soufflerie paraissent en effet démontrer que les arêtes vives de chacune de ces couronnes ainsi rencontrées successivement par le vent qui les frappe dans le plan horizontal et infléchies vers le haut en une succession de microtourbillons 15 ascendants, qui faciliteraient l'enlèvement hors du conduit des molécules de fumée qu'ils rencontrent, participent ainsi à l'inflexioll des fumées selon la flèche A'. La surface intérieure du tronc de cône 11 présente aussi une forme tronconique femelle formée aussi par une superposjtion de couronnes cylindriques de diamètre allant en croissant vers le bas, en vue de l'adaptation de cet organe aux différentes dimensions de cheminées qui peuvent se rencontrer, qu'elles soient cylindriques ou autres Selon les figures 3 et 7, l'ensemble déflecteur ainsi formé par le plateau 1 et le jeu conique de plateaux déflecteurs 6 est porté par les pattes 16 fixées à la partie inférieure du plateau 1, et portant chacune le taquet 17 qui sert d'appui à la cheminée, sa position par rapport au chapeau 1 permettant de placer celui-ci par rapport à la bouche du conduit de fumée à la distance la meilleure constatée en soufflerie en fonction du diamètre de ce conduit. pour faciliter le pose du dispositif qui est fixé sur le conduit 2 à l'aide des boulons 1o (fig. 7) l'extrémité inférieure de la patte 16 est fendue afin de laisser le libre passage du boulon lb, mais est pliée en équerre pour former les ergots 19 et 20 qui s'opposent à ce que la patte 16 échappe du boulon îb quand bien même celui-ci viendrait à se trouver desserré. De la même manière que la garniture 4 du chapeau 1 a pour but d'amortir le bruit provoqué par la chute de la pluie sur le couvercle 1 (bruit gênant d'autant plus qutil s'agit d'un dispositif destiné principalement aux cheminées à feu ouvert qui sont généralement de faible hauteur), de la même manière le dispositif objet de l'invention permet l'obturation de l'ouverture supérieure du conduit, obturation qui est effectuée en période de non-utilisation, afin d'éviter le hululement désagréable qui se produit parfois par grand vent dans les cheminées, même si le registre situé au niveau de l'avaloir se trouve fermé. pour cela, le jeu 6 des plateaux déflecteurs tenus écartés entre eux parles entretoises 19 et montés sur un tube coulissant librement sur la tige verticale 20 fixée au centre du chapeau 1. Et le plateau 21, qui épouse une forme homologue de la forme du conduit 2 lui-même, présente une surface supérieure à la sortie de ce dernier et surmonte le jeu conique 6 des plateaux déflecteurs étant espacé de cet ensemble d'une chaleur égale à l'espace maintenu entre chacun de ces plateaux. Cet ensemble formé-par le jeu conique 6 des plateaux déflecteurs et le plateau 21 peut ainsi se déplacer verticalement le long de la tige centrale 20. On constate qu en position Laute, le plateau 21 s'efface en se logeant dans la surface concave inférieure du chapeau 1, ne diminuant en rien la surface du conduit, et qu'en position basse, il prend appui sur le sommet de l'embase tronconique 11 qui se trouve ainsi obturée, supprimant toute possibilité de raisonnance du vent dans la cheminée quand celle-ci n'est pas utilisée. Le déplacement de cet ensemble de déflecteurs-obturateur est effectué manuellement le long de la tige verticale 20 qui le supporte au moyen de la gaine 22 qui est solidaire de la base du jeu de plateaux déflecteurs 6 et qui contient la tige centrale 20 sur laquelle est monté le ressort hélicordal à compression 23 qui, prenant appui sur la base du jeu des plateaux déflecteurs 6 est arrêté par la tête 24 de l'extrémité inférieure de la tige 20. Un anneau, non représenté, situé à la base fermée de la gaine 22 permet la manoeuvre de cet ensemble depuis l'âtre de la cheminée grâce au filin 25 qui lui est arrimé. Par la manoeuvre de ce filin 25, on peut amener et arrêter cet ensemble à un niveau quelconque au-dessus de la bouche supérieure du conduit de fumée, disposant ainsi de véritable registre de contrôle du tirage. Il est noté que la gaine 22 étant ainsi fermée peut contenir une graisse résistante à la chaleur en vue de la parfaite conservation des organes qu'elle protège. Quand le chapeau 1 est maintenu par les pattes 16 situé à la périphérie interne du conduit (fig. 3) le plateau obturateur 21 comporte les échancrures 26 (fig. 4) dans lesquelles se situe chacune des pattes 16, ce qui permet de guider le plateau 21 de manière particulièrement utile, quand sa forme, homologue de celle du conduit de fumée, n'est pas circulaire ( par exemple polygonale ou oblongue), ce qui permet l'adaptation du dispositif à toutes formes de conduit. On remarque qu'en position haute la présence de l'obturateur 21 ne nuit en rien à l'effet produit par le jeu de déflecteurs 6, dont le rôle est essentiellement de faciliter l'inflexion horizontale des fumées extraites du conduit 2 en vue de faciliter leur éjection ainsi que de supprimer la chute de tirage due à certains vents qui se trouvent guidés par ce même jeu conique de plateaux déflecteurs 6. Selon un autre mode de réalisation (fig. b) cette même inflection des fumées extraites du conduit 2 peut être réalisée de façon identique dans son résultat par l'utilisation de l'énergie du vent lui-même qui balaie la tête de la cheminée en utilisant un moyen dynamique qui joue le même rôle que les éléments déflecteurs statiaues 6 pour cela, le chapeau 1 supporte à sa partie inférieure un plateau circulaire 27 muni à sa partie inférieure aussi des aubes 2o qui, sous l'effet du vent, provoquent la rotation spontanée de ce plateau 27 supporté par des roulements à bille étanches. La rotation dudit plateau 27 crée à son tour un effet d'entrainement centrifuge des fumées qui s'échappent du conduit 2 et provoque encore leur éjection selon la flèche A', provoquant ainsi le même résultat que précédemment. Dans les cas où un tel dispositif se trouve mis en place sur plusieurs conduits de fumée juxtaposés de façon contiguë sur un même fut (fig. 6a et 6b), on constate que, du fait de leur proximité, la pose des dispositifs ci-dessus décrits ne pourrait s'effectuer chacun empiétant sur le conduit voisin, Même dans le cas où le dispositif pourrait être placé sur des conduits voisins qui seraient proches sans être contigus, on constate que leur proximité nuit au rendement de chacun, chacun d'eux provoquant une perturbation du fonctionnement du voisin pour éviter cet inconvénient, il est prévu de monter le dispositif éjecteur sur le conduit intermédiaire déporté 29 (fig. 5) qui est scellé sur l'extrémité supérieure du conduit et qui supporte l'élément tronconique 11 muni de l'ensemble du dispositif, Cela permet d'équiper les conduits contigus selon les figures (6a) (6b) par exemple, qui permettent de constater que grâce au conduit intermédiaire 29, chacun des dispositifs installés se trouve suffisamment écarté des dispositifs voisins pour ne pas subir de perturbations de leur fait. La figure (Sa), qui est une coupe schématique du conduit intermédiaire 29 selon les plans DE et FG montre que, dans le cas de conduit principal polygonal, le conduit intermédiaire 29 permet de passer de la forme polygonale identique à celle du conduit de fumée sur lequel il est monté, à une forme cylindrique de même surface de passage. Le dispositif étant ainsi organisé, on comprend que l'on dispose d'un appareil polyvalent capable d'apporter la solution aux différentes difficultés qui peuvent être rencontrées pour protéger la sortie d'un conduit de fumée sans nuire à l'extraction de cette dernière, quel que soit le-vent auquel ledit dispositif se trouve soumis, En effet, grace aux différents éléments qui sont adaptables entre eux, il est possible de doter l'extracteur de fumée ainsi constitué de dispositifs plus ou moins complexes en vue d'assurer son efficacité maxima dans chaque cas considéré. C'est ainsi que l'on peut assurer la simple couverture insonore de la cheminée au moyen du plateau 1 muni du matelas insonore 4 et portant à sa partie inférieure le jeu conique de déflecteurs 6 (fig. 2) qui assure une extraction correcte des fumées, cet ensemble, le plus simple, pouvant être placé à l'aide du simple collier ö sur tout conduit cylindrique. On peut aussi adjoindre à ce dispositif un obturateur de cheminée 21 qui permet, en période de non-utilisation, d'éviter les résonnances désagréables du conduit sous l'effet des vents violents, le jeu conique de plateaux déflecteurs 6 dont ledit obturateur est solidaire étant rendu mobile par translation verticale sur une tige centrale fixée au centre de la partie inférieure du chapeau 1, l'ensemble pouvant être manoeuvré depuis l'autre de la cheminée. Selon un autre mode de réalisation, l'éjection des fumées peut être obtenue au moyen d'un plateau pivotant muni d'aubes suspendu au centre du chapeau 1 en remplacement du jeu conique de plateaux déflecteurs 6 et animé en rotation parle vent lui-même. Enfin, lorsque plusieurs conduits de fumée se trouvent juxtaposés de façon contigte dans un même fut extérieur, le dispositif ainsi constitué est placé sur des conduits intermédiaires déportés, de manière & les éloigner les uns des antres afin éviter qu'ils ne se perturbent mutuellement dans leur action. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé pour assurer l'éjection des fumées dans le cas de cheminées à feu ouvert, couvertes par un chapeau, sa composition modulaire dépendant des conditions locales dans lesquelles se trouve la cheminée à traiter. REVENDICATIONS 10) - Dispositif coiffant le conduit de fumée et participant à l'éjection des fumées hors dudit conduit, Caractérisé par le fait qu'il comporte un chapeau métallique 1 dont les bords sont relevés afin de constituer une cuvette pouvant recevoir, en usine ou sur le chantier, une couche suffisante de matière insonore 4, telle que ciment, brais ou matière plastique, ledit chapeau 1 comportant un moyen permettant d'éjecter vers l'extérieur de l'espace délimité entre d'une part la bouche supérieure du conduit de fumée 2 et d'autre part ledit chapeau, les fumées extraites dudit conduit. 20) - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le moyen permettant d'infléchir les fumées vers l'extérieur de l'espace délimité par la sortie du conduit de fumée d'une part et d'autre part le plateau 1 qui coiffe ledit conduit est constitué par un jeu de plateaux déflecteurs horizontaux 6 régulièrement espacés entre eux sur une tige verticale fixée au centre de la surface inférieure du chapeau 1, de manière qu'il ne soit créé Q ce niveau entre eux qu'une très faible perte de charge s'opposant au libre passage du vent, et dont le diamètre de chacun, toujours inférieur au diamètre intérieur du conduit de fumée 2, va en décroissant depuis le déflecteur supérieur jusqu'au déflecteur inférieur, de manière que le jeu complet de ces plateaux déflecteurs s'inscrivent dans une enveloppe conique fictive, située dans l'axe du conduit et au-dessus de sa sortie supérieure. 30) - Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que le chapeau 1, muni du jeu conique de plateaux déflecteurs 6 est associé à un tronc de cône 11, percé d'un conduit égal à la surface du conduit de fumée 2 au sommet duquel il est placé, ledit tronc de cône étant orienté vers le haut et constitué extérieurement par une superposition de couronnes cylindriques, concentriques, de faible hauteur, telles que 12 et 13, juxtaposées et dont le diamètre va en décroissant depuis le bas jusqu'au sommet. 40) - Dispositif selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que les pattes 16 qui supportent le chapeau 1 et le maintiennent éloigné de la sortie supérieure du conduit 2 d'une distance convenable constatée en soufflerie pour assurer le meilleur rendement du système, comportent un taquet extérieur 17 sur lequel repose le dispositif à la hauteur ainsi déterminée, l'extrémité inférieure desdites pattes étant fendue pour laisser le libre passage des boulons de fixation 18 sans qu'il soit nécessaire de les extraire de leur logement pour l'enlèvement du dispositif, et chacune des demipattes 19 et 20 ainsi constituées étant repliée à l'équerre vers l'intérieur du conduit, de manière à réaliser deux butées qui évitent qu'une patte 16 n'échappe spontanément en cas de desserrage accidentel du boulon 18 correspondant. 50) - Dispositif selon la revendication k, Caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen permettant d'obturer le conduit de fumée au niveau de sa sortie supérieure, ledit moyen pouvant être manoeuvré depuis l'âtre de la cheminée, et ne constituant aucun obstacle à la libre évacuation des fumées, ledit moyen d'obsturation étant en position ouverte, et étant capable de se placer ei toutes positions intermédiaires entre l'ouverture et la fermeture de manière à constituer un registre de contrôle du tirage 60) - Dispositif selon la revendication 5, Caractérisé par le fait que le jeu conique de plateaux déflecteurs 6 est surmonté par le plateau obturateur 21 solidaire de lui et présentant une surface supérieure à la surface de sortie du conduit de fumée, ledit plateau obturateur étant espacé du plateau déflecteur supérieur d'une valeur égale à 1 'espace existant entre chacun des plateaux du jeu 6, ledit ensemble étant monté librement sur la tige centrale verticale 20 solidaire du chapeau 1, à sa partie inférieure, et sur laquelle ledit ensemble peut coulisser, le ressort 23 le maintenant en position de repos, le plateau obturateur 21 étant dans ce cas plaqué contre la surface inférieure concave du chapeau 1 et le filin 25 manoeuvrable depuis l'autre de la cheminée permettant de l'abaisser jusqu'à ce que le plateau obturateur 21 vienne au contact de l'ouverture du conduit 2 ou de l'embase 11 qui surmonte ce dernier, ledit filin 25 manoeuvrantledit ensemble par l'intermédiaire du tube 22, solidaire de lui et contenant ledit ressort 23, ledit tube 22 étant étanche et pouvant contenir de la graisse résistante à la chaleur. 70) - Dispositif selon la revendication 6, Caractérisé par le fait que le plateau obturateur 21 présente des échancrures périphériques 26 destinées à laisser le libre passage des pattes 16, lorsque celles-ci sont placées à l'intérieur du conduit 2. lesdites échancrures périphériques 26 assurant le guidage du plateau lorsque celui-ci épouse une forme polygonale ou oblongue homologue de la forme de certaines cheminées qu'il a à obturer. 80) - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le moyen permettant d'éjecter les fumées vers l'extérieur de l'espace délimité d'une part par la sortie du conduit de fumée et d'autre part par le chapeau 1 qui le coiffe, est constitué par un plateau 27 pendu au centre du chapeau 1 et mobile autour de son axe, ledit plateau 27 portant à sa partie inférieure des aubes hémi-cylindriques 28, ledit plateau à aubes étant ainsi mu librement par le vent en vue de créer dans sa rotation un effet centrifuge qui provoque l'éjection des fumées extraites du conduit 2. 90) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que dans le cas où plusieurs dispositifs du même type ou de types différents de tirage ou d'éjection des fumées doivent être placés simultanément au sommet de conduits de fumée juxtaposés de manière contigte, un conduit intermédiaire déporté 29 est interposé entre le sommet du conduit de fumée dont il est rendu solidaire et le dispositif considéré, de façon à éloigner chaque dispositif du dispositif immédiatement voisin d'une distance suffisante pour terre installé sans difiFicult8 et pour que l'effet de chacun ne soit pas perturbé par la présence d'un autre ; ledit conduit intermédiaire déporté 29 présentant, en section. droite, la même surface que le conduit de fumée qu'il surmonte, quelle que soit la forme de ce dernier, cylindrique ou polygonale, l?extrémité supérieure dudit conduit intermédiaire épousant toujours, quant à elle, une forme cylindrique de même surface que sa base