Brevet FR2536835A1 — publié le 19840601

- L'invention se rapporte à un perfectionnement relatif aux foyers fermés notamment pour cheminées d'appartements ou de maisons individuelles et en particu- lier du type à vision des flammes. Le perfectionnement selon l'invention concerne plus précisément une association de moyens permettant d'améliorer la combustion et le rendement thermique de tels appareils. Les ensembles fermés pour cheminées commerciali- sées actuellement possèdent déjà plusieurs aménagements pour la récupération des calories évacuées par les fumées. Ainsi, le foyer fermé est réalisé à doubles parois entre lesquelles circule un premier courant d'air de récupération destiné à emporter et à éjecter par des ouvertures d'évacuation prévues sur la face avant les calories rayonnées par les parois du foyer. Le deuxième courant d'air de récupération traverse le volume délimité par les parois extérieures et le mur de la cheminée. Ces courants d'air permettent de profiter de la majeure partie des calories à récupérer qui, dans les cheminées classiques à feu ouvert ou à volume fermé simple, s'échappent par le conduit d'évacuation des fumées. On arrive ainsi à bénéficier du maximum des calories contenues dans les fumées qui sortent de la cheminée pratiquement froides. Une autre façon d'améliorer le rendement thermique et la puissance de ce genre d'appareils consiste à favoriser la combustion par un arrangement, une disposition ou une configuration appropriées d'élé- ments ou de formes techniques. Les facteurs à considérer sont connus. On les a regroupés ci-après' meilleure répartition de l'air de combustion dès son entrée dans le foyer * tirage plus efficace sans appel d'air excessif maîtrise de la combustion par un règlage efficace et progressif du débit de l'air de combustion vitesse de passage des gaz de combustion plus faible sur les parois de l'échangeur augmenter le débit de l'air porteur de calories sans modifier sensiblement les conditions de tirage et corrélativement de combustion. Tout recours à un ensemble mécanique actif (air soufflé ou extrait) serait contraire au souci d'économie et à l'esprit de simplicité corrélatif. L'idée générale de l'invention consiste à prévoir des moyens pour augmenter le trajet des gaz chauds à l'intérieur de l'appareil tout en gardant un tirage efficace règlable progressivement et individuel- lement entre une valeur minimale (feu au ralenti) et une valeur maximale (feu vif), ceci en combinaison avec une diffusion d'air uniformément répartie, au moins haute et basse, à laquelle on peut adjoindre mais non nécessairement, une ou deux rampes de diffusion latérales. Ce type d'arrangement peut se concrétiser par la suite des moyens généraux suivants * interposition d'une plaque démontable devant la paroi arrière du foyer à un intervalle approprié, décalée vers le haut de manière à ménager une ouverture en partie basse pour le passage de tout ou partie des gaz ou fumées de combustion; * admission d'air à débit règlable et diffusion à l'intérieur du foyer par le cadre de la 2536835, porte vitrée obturant la face avant de l'ap- pareil; règlage en position -de la plaque en fonction du régime de combustion. Le perfectionnement selon l'invention procure de nombreux avantages dont les principaux sont indiqués ci-après combustion optimale sur toute la plage de règlage; rendement dé combustion amélioré et rendement thermique global plus important; grâce aux éléments réalisés en fonte et entièrement démontables, l'entretien s'avère tout à fait aisé le rideau formé par le trajet de l'air de combustion permet de ralentir notablement le noircissement de la vitre ou de la plaque avant en réchauffant les parois et l'air de combustion on complète la combustion des gaz les plus volatils et on évité la condensation; - on améliore la propreté des gaz de combustion en les -débarrassant des résidus précédemment imbrûlés. D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins accompagnants dans lesquels La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un foyer fermé pour cheminée comportant le perfec- tionnement selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique en coupe transver- sale illustrant le perfectionnement selon l'invention. 2536835. -4 - Le perfectionnement selon l'invention concerne une combinaison de moyens permettant d'améliorer sensiblement le rendement thermique des foyers fermés notamment pour cheminées sans amener de contraintes supplémentaires dans l'entretien de ces appareils. Il consiste à prévoir devant la paroi arrière 1 du foyer 2 une plaque de déviation 3 parallèle au fond à une distance D de ladite paroi pour aménager un intervalle 4 permettant de constituer un véritable compartiment d'échange et de combustion 5 dans lequel les gaz chauds de combustion ne perdent qu'une faible quantité de chaleur Dans ce compartiment, se produit un supplément de combustion, notamment des gaz plus volatils souvent imbrûlés. Ce compartiment communique en partie infé- rieure avec le foyer 2 par un passage 6, par exemple rectangulaire, délimité par les parois du foyer et le bord inférieur de la plaque 3 de plus faible longueur que la hauteur du foyer. Cette plaque de déviation 3 est entièrement amovible Elle peut être montée pivotante autour d'un axe d'articulation supérieur 7 ou mobile verticalement par translation le long de glissières 8 ou crémaillères 9. La position de cette plaque de déviation peut être coordonnée aux mouvements du clapet 10 d'évacua- tion directe des fumées par une liaison mécanique 11 de façon qu'à une position déterminée du clapet corresponde une inclinaison ou un niveaul vertical de ladite plaque, réalisant ainsi la répartition optimale des débits d'évacuation. En pratique, cette variante ne sera pas appliquée systématiquement car elle conduit à une réalisation mécanique plus complexe donc moins fiable. -5 D e plus, elle n'est que faiblement liée au but principal de l'invention qui en fait S 'avère double D'une part l'obtention d'une combustion optimale de type inversé et d'autre part, une protection efficace de la face avant contre le dépôt de salissures et son maintien dans un état de propreté satisfaisant résultant d'un effet d'autonettoyage. Comme indiqué ci-dessus, il convient d'adjoin- dre à ce but principal la récupération maximale des calories dans les fumées en vue du rendement thermique max i ma I. La combustion inversée consiste à amener l'air de combustion à contresens, c'est-à-dire du haut vers le bas Elle procure de nombreux avantages découlant de l'amélioration du rendement thermique par une combustion plus complète et plus propre. Le perfectionnement selon l'invention nécessite une diffusion particulière de l'air de combus- tion et ceci dès son entrée dans le foyer. Pour ce faire, on utilisera les traverses 12 et montants 13 du cadre 14 qui délimite la porte d'accès 15 et maintient dans la majorité des appareils visés la surface vitrée 16 de vision des flammes. Le profilé constituant le cadre pourra être percé sur sa face arrière d'orifices d'admission tels que 17 à débit fixe ou règlable en disposition linéaire sur ses traverses 12 mais aussi sur ses montants 13 formant ainsi autant de rampes linéaires de diffusion 18 dirigées vers le foyer. Bien entendu, afin d'obtenir l'effet recherché de combustion inversée, la majorité du débit d'air proviendra de la partie supérieure. L'admission de l'air se réalisera au moyen d'un registre 19, par exemple coulissant ou à tubes -6- coaxiaux 20, prévu par exemple en partie inférieure de la porte d'accès. On a constitué ainsi une entrée d'air générale à débit règlable communiquant avec le foyer par l'intérieur du cadre véritable rampe composite de diffusion pour une injection d'air de combustion basse telle que 21 et haute 22 mais aussi des injections latérales le long de chaque montant. La répartition des débits entre ces zones linéaires de diffusion dépend de l'effet à obtenir. Il est évident comme indiqué ci-dessus que la quasi totalité de l'air de combustion proviendra de la partie supérieure pour permettre d'obtenir une combustion inversée d'excellent rendement. Ainsi, une première répartition est prévue à la construction dans le choix du rapport entre les surfaces des ouvertures hautes et basses. Le maintien d'une alimentation en air de combustion en partie basse s'avère indispensable pour le démarrage du feu qui nécessite obligatoirement un fort tirage. Les flèches représentent à titre illustratif un exemple de répartition des courants d'air et de gaz chauds dans le foyer On remarque que l'on favorise l'évacuation par le compartiment d'échange 5. On expliquera maintenant les modes ou régimes de fonctionnement du foyer. Lors de l'allumage et de la phase de montée en chaleur, on règlera le tirage à sa valeur maximale en agissant non seulement sur les entrées d'air, mais aussi sur la commande du clapet d'évacuation directe des fumées 10. Dès que le foyer a atteint une température suffisante et que les premières braises se sont formées, il convient de passer en régime de combustion inversée. 2536835. -7 Pour ce faire, on ferme entièrement le clapet d'évacuation directe des fumées, on ouvre au maximum les entrées d'air supérieures On joue sur le débit général d'alimentation en air et sur la section du passage 6 pour régler la combustion selon tous les modes ou régimes de fonctionnement souhaités entre la valeur minimal (feu au ralenti) et la valeur maximale (feu vif). Ainsi, en fonctionnement permanent et tel que représenté, l'air de combustion arrivant de la rampe supérieure créera le long de la face arrière de la vitre ou de la porte d'accès un rideau de protection qui évitera le dépôt de salissures et maintiendra cette surfacé dans un état de propreté satisfaisant - L'appel d'air provient du passage inférieur 6 situé en position opposée à l'entrée haute de l'air. Le flux d'air traverse le bois enflammé du haut en bas à débit variable. Les calories emportées par les fumées traversent le compartiment 5 et les deux canaux 23 et 24 de cheminement haut des fumées sous la double enveloppe 25 de récupération des calories. On a ainsi récupéré une quantité notable de calories normalement perdues car emportées par les fumées. Il est bien entendu que l'invention trouve également application dans les foyers fermés de cheminées ou autres dans lesquels les inconvénients provenant de l'encrassement de la porte existent de façon quasi analogue. Diverses modifications et -variantes sans apport inventif tant en moyens qu'en matériaux restent dans le cadre de la présente invention. 2536835. -8- REVENDICATIONS 1 Perfectionnement aux foyers fermés pour cheminées à récupération de calories possédant une porte d'accès avant vitrée ou non, une double enveloppe ( 25) et un clapet ( 10) d'évacuation directe des fumées, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir une plaque de déviation ( 3) amovible et mobile devant la paroi arrière du foyer de longueur plus faible que la hauteur du foyer, de manière à ménager un passage ( 6) de section réglable par lequel sont évacuées les fumées dans un compartiment de récupération ( 5) en association avec des rampes linéaires ( 18) de diffusion d'air prévues dans le cadre de la porte côté foyer en provenance d'une admission générale d'air située en partie inférieure et en ce que le compartiment de récupération ( 5) se prolonge vers le conduit d'évacuation des fumées par deux canaux longitudinaux séparés ( 23) et ( 24) disposés sous la double enveloppe ( 25) de récupéra- tion des calories. 2 Perfectionnement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les canaux ( 23) et ( 24) délimitent un passage central d'évacuation des fumées, passage communiquant avec le conduit d'évacuation à travers la partie supérieure de l'enveloppe ( 25). 3 Perfectionnement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la rampe linéaire ( 18) supérieure de diffusion possède des ouvertures de sections plus importantes que les montants et la traverse inférieure. 4 Perfectionnement selon la revendica- tion 1 caractérisé en ce que la plaque de déviation ( 3) est montée coulissante le long de glissières ( 8) ou crémaillères ( 9). 5 Perfectionnement selon la revendica- 2536835. 9 - tion 1 caractérisé en ce que la plaque de déviation ( 3) est montée pivotante autour d'un axe supérieur ( 7) - 6 Perfectionnement selon la revendica- tion 1 caractérisé en ce que la plaque de déviation ( 3) est entièrement rabattue. 7 Perfectionnement selon les revendica- tions 1, 4 et 5 caractérisé en ce que les mouvements de la plaque de déviation ( 3) sont coordonnés aux mouvements du clapet ( 10) d'évacuation directe des fumées. 8 Perfectionnement selon les revendica- tions 1 et 7 caractérisé en ce que le mouvement du clapet ( 10) est individuel au moment de l'alluma- ge.