Brevet FR2538881A1 — publié le 19840706

E 3883 La présente invention concerne les récupérateurs de calo- ries pour feu de bois dans les cheminées à foyer ouvert utili- sant les fluides caloporteurs. Le problème technique-posé est celui de récupérer et de restituer de façon optimale l'énergie dégagée par un feu de bois dans une cheminée à foyer ouvert tout en préservant l'esthétique et les caractéristiques de la cheminée. Actuellement, la majeure partie de ces calories se perd dans la nature o est médiocrement récupérée par des récupéra- teurs d'énergie qui offrent de mauvais rendements liés à une esthétique très contestable. Le problème du rendement médiocre des récupérateurs de chaleur est dû à leur mauvaise position par rapport à la source de chaleur, position liée à des considérations esthétiques. De plus,statiques,ils ne tiennent pas compte de l'évolution du feu. La position idéale se situe au dessus et au plus près du feu d'âtre de la cheminée, dans la partie la plus apparente du foyer. Une approche dans ce sens a été présentée dans le brevet 2 o n 2 4 i 84613 qui propose un dispositif de chaudron destiné au chauffage central Cependant celui-ci n'offre pas de caracté- ristique novatrice réelle et le manque de performance est évident car, un chaudron ne peut en aucune façon obtenir le rendement d'une chaudièreyd'autant plus qu'il est statique. 21 S Les caractéristiques, des revendications concernant ce brevet sont les suivantes; 1 er "Ia quantité d'eau contenue dans le chaudron permet l'alimentation de plusieurs radiateurs". Or cette caractéristique étant commune à tous les récupé- rateurs d'âtre à fluide, elle n'apporte pas d'élément novateur 2 e "L'amovibilité du couvercle permet uniquement la produc- tion d'eau chaude sanitaire". Or dans le dispositif selon notre invention, la production d'eau chaude sanitaire n'est en aucune façon liée à Vamovi- -è bilité d'un couvercle. 3 e "Le chaudron est muni d'une anse pour être accroché à une crémaillère". Or cette caractéristique étant le propre de tout chaudron, cette revendication n'apporte pas d'innovation. 2538881, Les caractéristiques des 4-e et 5-me revendications sont sans objet en ce qui concerne le dispositif selon notre invention. Les vertus essentielles d'une chaudière récupérateur de chaleur sont de capter, de canaliser, de concentrer en son coeur la chaleur, les flammes, les gaz de combustion dégages par le feu de bois dans l'âtre et de restituer cette chaleur, sans altérer l'esthétique de la cheminée. Le dispositif selon l'invention permet de concilier ces impé- ratifs techniques et esthétiques tout en offrant de hautes I O, performances Il a en effet la particularité de se situer à l'aplomb du foyer, au coeur même de la source de chaleur et consti- tue avec le feu d'âtreaune véritable chaudière à haut rendement. La chaudière, objet de notre invention présente les caracté- ristiques et les avantages suivants: C'est une chaudière d'âtre I.S à foyer ouvert utilisant les fluides comme agent caloporteur. La combustion interne s'effectue dans de nombreuses chambres de combustion dont la forme conique ouverte vers le bas a été retenue pour freiner les gaz de combustion et les fumées chaudes, les obligeant à lécher leur paroi interne, valorisant ainsi la combustion et augmentant l'échange calorique. Le fond de la chaudière se caractérise par sa forme parabolique ainsi conçu pour capter, canaliser et concentrer les gaz de combustion, les flammes et les fumées chaudes à l'intérieur de la chaudière ou s'effectue l'échange. L'échange se fait par fluide selon un circuit forcé parades chicanes à travers tout le corps de la chaudière autour dc cham- bres multiples de combustion:ce qui permet d'obtenir une surface d'échange calorique importante par rapport au diamètre de la chau- dière Les chambres de combustion débouchent dans un collecteur de go fumées situé au sommet de la chaudière Dans sa partie postérieure le collecteur est doté d'un dispositif de tirage à réglage auto- matique par thermostat de type spirale qui,en se dilatant,agit sur la clé de tirage située au dessus de l'appareil Ce réglage favorise la consommation rationnelle du combustible Une position manuelle Ss permet, grâce à l'obturation complète du tirage,l'utilisation de la cheminée en feu continu. L'étude technique des formes(fond de la chaudière,chambres de combustion, conduit d'évacuation des fumées vers le fond du foyer) permet d'améliorer sensiblement le tirage défectueux de certaines cheminées. La partie supérieure de la chaudière constitue une trappe de vi- site donnant accès au dispositif de tirage automatique et manuel, au collecteur de fumées,aux chambres de combustion,a un purgeur auto- matique et,à une soupape de sécurité. Un dispositif de suspension,solidaire de la chaudière permet à cel- le-ci de se positionner automatiquement,d'elle même,au plus près et à l'aplomb de la source de chaleur par gravité en fonction de l'évo- lution du feu dans la cheminée. Ce dispositif de suspension à coulisse est compensé par un ressort I O qui diminue la pression verticale de la chaudière sur les bûches Il dissimule les tuyaux de raccordement Il comporte un verrouillage qui permet de maintenir la chaudière en position haute pour l'alimenta- tion del'âtre en combustible. Une potence articulée supporte le dispositif de suspension à cou- lisse,solidaire de la chaudière par ses tuyaux d'alimentation Elle est fixée sur le mur du fond de la cheminée dans la partie haute de la hotte L'articulation de cette potence permet un déplacement laté- ral de la chaudière ce qui offre la-possibilité à l'utilisateur:de mieux suivre l'évolution horizontale du feu de bois ou de dégager 2.0 une partie de l'âtre à d'autres fins(tourne-broche,grill) Ces déplacements horizontaux et verticaux de la chaudière sont possibles car elle est raccordée au circuit de chauffage central par l'inter- médiaire de tuyaux flexibles éprouvés aux conditions de chaleur et de pression Le branchement de ces flexibles se fait au moyen de rac- cords hydrauliques étanches dits de type rapide;ce qui permet la dé- pose et la remise en place instantanées de la chaudière et de son dispositif de suspension,procurant les avantages suivants: dégagement du foyer pour l'utilisation d'un grill, tournebroche, ramonage, uti- lisation de la même chaudière dans diverses cheminées préalablement dotées du m 9 me dispositif de raccordement (résidences secondaires). Selon une forme de réalisation préférentielle, la figure n 1 représente ( 1/4 coupe face gauche) la chaudière suivant invention. La figure n 2 représente (en perspective) la potence articulée(I 1). La figure n 3 représente (vue de face) le dispositif de suspension. La figure n 4 représente (vue de dessous) la chaudière suivant inven- tion La figure n 5 représente (vue de gauche) le dispositif complet positionné dans l'âtre La figure n 6 représente (vue de dessous) la trappe de visit J 4 Xpartie supérieure de la chaudière). o Selon un mode de réalisation préférentiel la figure n_ 1 montre la chaudière caractérisé par le corps latéral bombé ( 12) dont la 2538881, 4. forme spécialement étudiée offre la particularité suivante: la partie inférieure à l'axe A B permet de récupérer les calories par échange au contact des flammes, alors que la partie supéri- eure à cet axe restitue ces calories par rayonnement dans la pièce. Le fond de la chaudière ( 11) de forme parabolique ouvrant sur de multiples chambres de combustion ( 9) verticales, coniques, reliées entre-elles, verticalement, par des chicanes ( 16) forgant le fluide ( 10) à travers la chaudière Ces chambres de combustion débouchent dans un collecteur de fumée ( 5) régulant son débit par une clé de tirage ( 20) actionnée soit oar sonde thermostatique ( 8) soit par une manette ( 19) La partie supérieure de la chaudi- ère (fig 6) recoit un purgeur automatique ( 7) et une soupape de sécurité ( 5) La partie supérieure de la chaudière constitue une trappe de visite ( 4). La chaudière est suspendue par ses propres tuyaux d'alimentation froid ( 2) et chaud ( 3), prolongés par flexibles ( 17) et raccords ( 18), sur un dispositif à coulisse (fig 3) doté d'un système de verrouillage ( 14) et d'un ressort compensateur ( 13), ce dispositif 2.0 est accroché par son anneau ( 15) à une potence articulée ( 21) (fig 2). Le dispositif selon invention constitue avec le feu de l'âtre, une véritable chaudière qui coiffe capte et emmagasine les flammes et les gaz de combustion qui brulent en son coeur par le moyen de 2.5 nombreuses chambres de combustion ( 9) verticales autour desquelles s'effectue l'échange avec le fluide ( 10) dont le circuit est forcé par des chicanes ( 16) sondées verticalement entre chaque chambre de combustion Cette chaudièra dont le corps représente la forme d'une marmite 3 e peut être réalisée en cuivre dont les propriétes de conductivité et de rayonnement sont excellantes. L'évacuation des gaz brulés est controlée par une clé de tirage à réglage automatique et manuel (fig 5) obturant le conduit d'évacuation situé dans la partie haute de la chaudière sur sa b 5 face postérieure - Pour suivre l'évolution du feu de bois dans la cheminée, la chaudière a été conçue mobile au moyen d'une suspension à coulisse (fig 3) réalisée en fer forgé dotée d'un ressort ( 13) permettant de contrôler la pression de la chaudière sur les bûches Un système 4 o de verrouillage ( 14) permet de maintenir la chaudière en position haute pour l'alimentation du feu en combustible. 2538881. La chaudière est rendue solidaire de ce dispositif par les tuyaux d'alimentation, préconisés en laiton, et fixés par des brides au dos du dispositif qui les dissimule. Une potence articulée (fig 2) fixée sur le mur du fond de la S cheminée au moyen de deux vis à laquelle est accroché l'ensemble chaudière dispositif de suspension, permet un déplacement lattral de la Thaudière. Cette mobilité verticale et horizontale de la chaudière est rendue possible par l'utilisation de flexibles inox éprouvés. Io L'amovibilité de l'ensemble est obtenue instantanément par le moyen de raccords hydroliques rapides ( 18). Les caractéristiques techniques du dispositif selon invention en font une chaudière à part entière à hautes performances justi- fiant son utilisation comme chaudière principal elle peut égale- ment être utilisée en relève d'une chaudière existante. Les températures élevées obtenues à l'intérieur des chambres de combustion font que la chaudière est autonettoyante et qu'elle ne nécessite aucun entretien. La conception de la chaudière permet son fonctionnement en thermosiphoncependantson rendement élevé justifie l'utilisation d'un circulateur. L'eau chaude sanitaire est obtenue à partir d'un ballon indé- pendant du dispositif selon invention. Les formes externes de réalisation techniques préfd'rentielles du corps de la chaudière,d'après nos étudessont celles qui ont été retenues par nos ancêtres pour les ustensiles devant être suspendus au dessus du feu de cheminées à savoir:-marmite, bassine, chaudron, saumonière, bouilloire, bassinoire, etc Ces formes attractives permettent de concilier de façon heureuse 3 o esthétique et performances répondant ainsi parfaitement au problème posé aux récupérateurs d'âtre. La partie technique de l'invention est totalement dissimulée et facile d'installation et de raccordement Elle s'effectue sans aucune modification (aucun tuyau apparent, percement seulement de 2 trous 0 30 mm dans le conduit de cheminée pour raccordement à l'installation et fixation de la potence dans la partie haute de la hotte par deux vis) et ne laisse apparaître en fait qu'une forme d'ustensile ayant naturellement sa place dans une cheminée. En conséquence,cette chaudière récupérateur d'âtre est adaptée à tout type de cheminée à foyer ouvert et en particulier aux cheminées d'époques et de styles. 2538881, On notera que la description ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple et que des adjonctions ou des modifications cons tructi- pourraient y etre apportées sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. 7 -2538881, REVENDICATIONS 1) Dispositif de récupération de calories constitué d'une chaudière d'âtre à foyer ouvert utilisant les fluides comme agent caloporteur, qui se caractérise par la combinaison des moyens techniques de fonctionnement suivants: que la combustion $ est interne, que la chaudière est mobile, que la chaudière est dotée de son propre dispositif de tirage, que la chaudière est amovible, que la chaudière est dotée d'un collecteur de fumées dont le tirage ( 10) est réglé automatiquement par une clé ( 20) commandée par une sonde thermostatique ( 8) ou est actionnée mar AO nuellement par la manette ( 19) Que la partie supérieure de la chaudière ( 4) s'enlève constituant une trappe de visite donnant accès au collecteur de fumées ( 6) aux chambres de combustion ( 9), a un purgeur automatique ( 7), à une soupape de sécurité ( 5). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que AS la combustion a lieu au coeur même de la chaudière par l'intermé- diaire de chambres de combustion multiples, coniques, ouvertes vers le bas. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé par la forme parabolique du fond de la chaudière. o 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce qu'il est suspendu au dessus de la source de la chaleur par ses tuyaux d'alimentation à l'aplomb et constam- ment au plus près du feu. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé par un système de support à coulisse (fig 3) compensé par ressort ( 13) assurant la mobilité verticale automatique par gravité de la chaudière solidaire de ce dispositif lequel est doté d'un système de verouillage. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes caractérisé par l'utilisation d'une potence articulée (fig 2). 7) Dispositif selon l'une quelconq Wi des revendications précédentes caractérisé par le raccordement des tuyaux d'alimentation$ 2 t)et ( 3) au circuit de chauffage à l'aide de flexibles ( 17) éprouvés et munis de raccords hydrauliques étanches dits de type rapide ( 18). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes caractérisé par la surface d'échange obtenue par les nombreuses chambres de combustion ( 9) autour desquelles le fluide ( 10) traverse la chaudière en thermosiphon suivant un circuit forcé par des chica- nes verticales ( 16).