Brevet FR2605397A1 — publié le 19880422

ECllANGEUR A REGULATION DE FLUX D'AIR POUR FOYER FERME DU TYPE INSERT La présente invention a trait aux foyers fermés du type insert et, plus particulièrement aux circuits échangeurs air/air chargés de transférer une partie des calories des fumées et gaz chauds résultant de la combustion à l'air à réchauffer provenant soit de l'intérieur, soit de l'extérieur de la pièce où se trouve la cheminée équipée du foyer insert. Le but de l'invention est de proposer un système échangeur permettant, suivant un premier aspect de l'invention, de réguler le flux d'air réchauffé en fonction de l'utilisation en statique ou en dynamique, et, suivant un second aspect de l'invention, d'améliorer sensiblement le rendement des échanges thermiques entre les fumées et gaz chauds et l'air à réchauffer. A cet effet, l'invention a pour objet un échangeur à régulation de flux d'air pour foyer fermé du type insert, comprenant une enceinte disposée en fond de foyer, munie d'au moins une arrivée inférieure d'air à réchauffer, d'au moins une sortie supérieure d'air réchauffé et d'une série d'ailettes échangeuses solidaires d'une paroi de L'échangeur formant plaque foyere, caractérisé en ce que les bords extrêmes des ai Lettes par rapport à la plaque foyers sont alignees suivant un plan parallèle à la plaque de fond de l'échangeur et à distance de cette dernière et en ce qu'il est prévu, dans L'espace libre entre ladite plaque de fond et les ailettes, un volet vertical mobile, à partir d'une commande accessible de L'extérieur du foyer, entre une position ou elle est plaquée contre lesdites extrémités des ailettes et une position où elle est éloignée sensiblement au maximum desdites extrémités. Un tel dispositif permet, lorsque L'on plaque ledit volet contre les ai Lettes, d'obtenir la meilleure performance dans les échanges thermiques, en dynamique, du fait que l'essentiel de l'air à réchauffer est contraint de circuler dans l'espace réduit délimité entre la plaque foyers et le volet et occupé par les ailettes. Par contre, dans le fonctionnement en statique, une tel le position du volet risque d'entrainer un excès de température de l'air réchauffé, à la sortie des bouches, il est alors possible de réduire sensiblement cette température en plaçant le volet dans sa position éloignée des ailettes, l'air a réchauffer se chargeant ainsi de moins de calories au passage. Suivant une autre caractéristique du dispositif de l'invention, les ai Lettes sont constituées par des plots allongés tronconiques dont la section est approximativement un triangle isocèle comportant deux grands côtés sensiblement égaux et légèrement concaves et un petit côté légèrement convexe et tourné vers la ou les entrées d'air à réchauffer, lesdits plots étant disposés en quinconce suivant des rangées parallèles sensiblement à 450, symétriques par rapport à l'axe vertical de la plaque foyer. Un tel agencement permet d'améliorer très substantiellement les échanges thermiques du fait des configuration et disposition tout à fait particulières des plots. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'échangeur selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 est une vue latérale en coupe, schématique, d'un foyer insert muni à sa partie arrière d'un échangeur conforme à l'invention ; - Figure 2 est une vue agrandie dudit échangeur, et - Figure 3 est une vue partielle de dessus de la paroi de L'échangeur portant les plots échangeurs de chaleur. On a représenté schématiquement en coupe verticale, et de clôt6, un foyer insert 1 muni, sur sa partie arrière, d'un échangeur conforme à l'invention. Cet échangeur est constitué dtune enceinte délimitée, sur sa partie antérieure, par la plaque foyère verticale arrière 2 du foyer, et, sur sa partie postérieure, par la plaque verticale arriére 3 de l'insert 1. L'enceinte est munie, à sa partie inférieure, d'un orifice 4 d'entrée d'air à réchauffer et communique, à sa partie supérieure, avec une chambre 5 d'évacuation de l'air réchauffé en direction des bouches de chaleur, délimitée par le carter 6 de l'insert. La façade arrière de la plaque 2 est munie d'ailettes 7 d'echange thermique dont les bords extrêmes sont dans un même plan vertical parallèle aux plaques 2 et 3 et à distance de la plaque externe 3. Sur la figure 1 on a représenté en 8 un volet vertical en contact avec les extrémités desdites ailettes 7, définissant ainsi, d'une part, un espace 9, entre les éléments 2 et 8 où se trouvent les ailettes 7 et, d'autre part, un espace 10, entre les éléments 3 et 8, sans aucun obstacle. Le volet 8 peut occuper deux positions extrêmes, l'une représentée en traits pleins sur la figure 1, et, l'autre, représentée en tiretés en 8' pour laquelle le volet 8 est parallèle et à proximité immédiate de la paroi arrière 3 de L'échangeur. La commande du déplacement du volet 8 est représentée plus en détail sur la figure 2. Le volet 8 est librement suspendu à un axe horizontal 11, parallèle aux parois 2 et 3, porté par un levier 12 lui-même articulé à son extrémité inférieure autour d'un axe 13 maintenu entre deux ergots solidaires d'une patte 14 fixée sur la face interne de la paroi 3. Un Levier 12 est prévu aux deux extrémités latérales du volet 8. un tirette horizontale 15, accessible par un bouton 16 situé sur la façade avant du foyer, permet d'agir sur l'axe 11 pour faire pivoter les leviers 12 autour-de t'axe 13 et donc de faire passer le volet de la position 8 à la position 8'. Dans cette dernière position la course des leviers 12 est arretee par la paroi 3, le volet étant pratiquement plaqué contre ladite paroi. Dans la position 8 ce sont les ailettes 7 qui font butée vis à vis du volet. En outre, pour mieux contraindre l'air d'entrée à s'engager dans l'espace 9, lorsque le volet est en position 8 contre les ailettes 7, il est prévu, à la partie inférieure du volet 8, entre ce dernier et la paroi arrière 3, une plaque déflectrice 17 articulée à son extrémité inférieure autour d'un axe 18 solidaire de la paroi 3, l'extrémité supérieure 19 de La plaque 17 étant libre et légèrement recourbée. En position 8' du volet, la plaque 17 est prise en sandwich entre le volet 8' et la paroi 3, mais sa configuration est telle (du fait de son extrémité recourbée 19) que son centre de gravité est Légèrement décalé par rapport à l'axe 18, vers le centre du foyer, en sorte que la plaque accompagnera automatiquement le volet 8 lorsqu'on L'écartera de la paroi 3 par la traction de la tirette 15. Ainsi, en position 8 du volet, la plaque 17 obstrue le passage dans l'espace 10 et contraint l'air à s'engager en 9 (fonctionnement en dynamique, échange thermique maximal), cependant qu'en position 8', l'accès à L'espace 10 (fonctionnement en statique) est quasi total. Par ailleurs, suivant un autre aspect essentiel de l'invention, les ailettes 7 ont une morphologie et une distribution tout à fait spéciales, destinées à repartir plus efficacement le flux d'air à réchauffer en fonction de la variation du spectre thermique. Lesdites ailettes 7 sont en forme générale de plots tronconiques présentant une section approximativement suivant un triangle isocèle comprenant deux grands côtés 20 et 21 sensiblement égaux et Légèrement concaves et un petit côté 22 légèrement convexe. En outre, les plots 7 sont alignés en quinconce et suivant des alignements 23 inclinés sensiblement à 450 et symétriques par rapport à l'axe vertical, symbolisé en 24, de la plaque foyére 2. Suivant cette distribution des plots 7, le petit côté convexe 22 est légèrement tourné vers L'entrée d'air à réchauffer. Cette partie convexe 22 dirige l'air immédiatement vers Le plot 7 du dessus. L'échange sur La partie supérieure du plot est amélioré par la dépression provoquée par la partie concave supérieure 20, alors que la partie concave inférieure 21 forme en quelque sorte un tremplin pour l'air qui aura tendance à passer majoritairement sur la partie concave inférieure 21 du plot suivant, créant ainsi un parcours directionnel privilegié diffus permettant de diriger l'air à echanger de part et d'autre de la source centrale tout en laissant passer l'air sur la partie centrale de l'échangeur. La plus forte concentration du flux d'air se trouve sur la partie des plots recevant la plus forte température, soit au milieu vers le bas, puis par l'effet mécanique des plots, le flux s'élargit vers les deux côtés tout en montant, sans nécessité de chicanes déflectrices objets de pertes de charge et de mauvaise répartition de l'échange, surtout celui, périmètrique, de la chicane elle-même. Le haut des plots 7 est étroit de fàçon à représenter un faible pont thermique vers le volet 8. La section de chaque plot est sensiblement la même depuis le pied jusqu'å L'extrémité. Ceci permet, dans le cas d'un foyer de cheminée où la provenance de l'air à réchauffer est unique, au plus double, d'avoir une bonne répartition de l'air dans L'échangeur et donc un meilleur rendement thermique d'échange. Enfin, L'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représente et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les moyens pour commander et réaliser le deplacement du volet 8 entre ses deux positions extrêmes, ainsi que les formes, dimensions et distribution des ailettes-plots 7 de l'échangeur. REVENDICATIONS =:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:= 1. Echangeur à régulation de flux d'air pour foyer fermé du type insert, comprenant une enceinte disposée en fond de foyer, munie d'au moins une arrive inferieure d'air à réchauffer, d'au moins une sortie supérieure d'air réchauffé et d'une série d'ailettes échangeuses solidaires d'une paroi de l'échangeur formant plaque foyer, caractérisé en ce que les bords extrêmes des ailettes (7) par rapport à la plaque foyers (2) sont alignées suivant un plan parallèle à la plaque de fond (3) de L'échangeur et à distance de cette dernière et en ce qu'il est prévu, dans L'espace libre entre ladite plaque de fond et les ailettes, un volet vertical mobile (8), à partir d'une commande (15,16) accessible de L'extérieur du foyer, entre une position où elle est plaquee contre lesdites extrémités des ailettes (7) et une position (8') ou elle est éloignée sensiblement au maximum desdites extrémités. 2. Echangeur suivant la revendication 1, caractérise en ce que ledit volet vertical mobile (8) est articule à sa partie supérieure autour d'un axe horizontal (11) porté par un ou plusieurs leviers (12) eux-mêmes articulés à leur partie inférieure autour d'un axe fixe (13), ledit axe d'articulation et suspension du volet (8) étant déplaçable à l'aide d'une tirette (15) et d'un bouton (16) accessible en façade du foyer insert (1). 3. Echangeur suivant la revendication 1 ou 2, carac terse en ce qu'il comporte, en outre, une plaque déflectrice (17) articulée sur la plaque de fond (3) du foyer au droit de l'extrémité inférieure dudit volet (8), interposée entre ce dernier et ladite plaque de fond et agencée en sorte d'accompagner ledit volet (8) lorsque celui-ci s'éloigne de La plaque de fond et de former déflecteur contraignant le flux d'air d'entrée à s'engager dans L'espace (9) délimité entre le volet (8) et la plaque foyers (2). 4. Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites ailettes sont constituees par des plots (7) allongés tronconiques dont la section est approximativement un triangle isocèle comportant deux grands côtés (20,21) sensiblement egaux et légèrement concaves et un petit côté (22) légèrement convexe et tourné vers la ou les entrées d'air à réchauffer, lesdits plots etant disposés en quinconce suivant des rangées parallèles (23) sensiblement à 450, symétriques par rapport à l'axe vertical (24) de la plaque foyers (2).