Brevet FR2603366A1 — publié le 19880304

MODULATEUR DE TIRAGE POUR FOYER D'APPAREIL DE COMBUSTION ET APPAREIL DE COMBUSTION MUNI D'UN TEL MODULATEUR La présente invention entre dans le domaine technique des dispositifs qui établissent ou modifient une différence de pression entre l'entrée et la sortie d'un foyer dans lequel doivent circuler des gaz, en particulier de l'air et des gaz de combustion. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif qui modifie la direction de L'écoulement des gaz de combustion d'un ou plusieurs combustibles à L'état solide, notamment du bois en combustion dans Le foyer d'un appareil de combustion. L'invention concerne, plus particulièrement, les foyers de combustion des cheminées ou les appareils récupérateurs de chaleur insérables dans les foyers de telles cheminées. Une cheminée traditionnelle comprend, généralement, un âtre surmonté de deux pieds-droits et d'un contrecoeur pour former un foyer ouvert et, éventuellement, une porte pour définir un foyer fermé. Ces éléments, constitutifs d'un foyer ouvert ou fermé, font partie intégrante d'une cheminée ou forment Le caisson de combustion d'un appareil récupérateur de chaleur inséré à L'intérieur d'une cheminée. De plus, pour qu'un foyer de cheminée, intégré ou se présentant sous la forme d'un insert, fonctionne dans des conditions normales, il est prévu de mettre le foyer en communication directe avec un conduit de sortie de fumées et avec une arrivée d'air extérieur. A cet effet, on notera que la combustion d'un combustible å L'état solide s'accompagne, préalablement, d'une gazéification. Les gaz ainsi obtenus sont consumés partiellement au contact d'un comburant, å savoir L'air ou, plus exactement, avec l'un de ses constituants, L'oxygène. Par conséquent, les fumées provenant de La combustion du combustible contiennent des produits gazeux brûlés et non brûlés. Les produits gazeux non brûlés et définitivement évacués par le conduit de sortie de fumées entraînent une déperdition calorifique importante pour les foyers de cheminée. Une solution à ce problème consisterait à obturer le conduit de sortie de fumées, afin d'éviter la sortie des gaz non brûlés. Cependant, la mise en communication du foyer au conduit de sortie de fumées est nécessaire, afin d'assurer un tirage suffisant au foyer. La fermeture du conduit de sortie de fumées entraine l'étouffement du foyer par manque d'oxygène. L'invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus en proposant un modulateur de tirage pour foyer de cheminée capable de modifier l'écoulement des gaz de combustion, de manière à brûler les gaz de combustion non consumés à l'origine, tout en offrant un tirage suffisant pour le foyer. L'invention vise, également, à moduler le tirage du foyer par une commande simple et accessible en façade. L'invention vise, encore, un modulateur de tirage adaptable aux foyers ouverts ou fermés des cheminées ainsi qu'aux foyers d'appareils récupérateurs de chaleur insérables dans les foyers de telles cheminées. L'invention a aussi pour objet un appareil récupérateur de chaleur insérable dans un foyer de cheminée et pourvu d'un modulateur conforme à l'invention. Diverses autres caractéristiques ressortent de La description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de L'objet de l'invention. La fig. 1 est une perspective, en partie arrachée, d'un foyer de cheminée équipé d'un modulateur de tirage conforme à L'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation schématique d'un foyer de cheminée muni d'un insert et de l'objet de l'invention. La fig. 3 est une coupe-élévation schématique comparable à la fig. 2 et mettant en évidence un avantage procuré par la mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 4 est une coupe-élévation schématique comparable à la fig. 2 et mettant en évidence un autre avantage procuré par La mise en oeuvre de L'objet de l'invention. Les fig. 5 et 6 sont des coupes-élévations partielles montrant deux autres variantes de réalisation du modulateur de tirage selon l'invention. Les fig. 1 et 2 illustrent une cheminée 1 dont le foyer 2 de combustion est équipe d'un modulateur de tirage 3 conforme à l'invention. Plus précisément, le modulateur de tirage est inséré, soit à l'intérieur du foyer 2 meme de la cheminée (fig. 1), soit à L'intérieur du foyer 2 de combustion d'un appareil récupérateur de chaleur 4 disposé dans la cheminée 1, comme représenté à la fig. 2. Le foyer 2 de combustion d'une cheminée 1 ou d'un insert 4 détermine un volume qui est délimité, de façon analogue, par un âtre 5 surmonté par trois parois latérales 6. Une des parois latérales forme le contrecoeur et les deux autres constituent les pieds-droits. De plus, le foyer 2 communique, dans sa partie basse, avec une arrivée d'air extérieur non représentée et, dans sa partie haute par son dessus, avec un avaloir 8 d'un conduit de sortie de fumées 9. Le modulateur de tirage 3, objet de L'invention, est susceptible d'être mis en oeuvre dans un foyer ouvert ou fermé d'une cheminée. Un foyer fermé de cheminée est équipé en façade d'une porte 10 d'acces au volume interne de combustion. Le modulateur 3 est constitué d'un moyen 11 de cloisonnement vertical du foyer 2 et d'un moyen 12 d'obturation du foyer entre ce dernier et l'âtre. Le moyen 12 s'étend dans un plan sensiblement perpendiculaire au moyen 11. Le modulateur 3 prend place à l'intérieur du foyer 2 et repose, par son moyen d'obturation 12, sur deux supports 13 espacés et fixés aux parois latérales 6. On notera que le modulateur de tirage possède des dimensions surfaciques adaptées à la taille du foyer de cheminée dans lequel il est inséré, de manière que ses tranches 14 coopèrent de façon pratiquement hermétique avec les surfaces des parois latérales correspondantes. Avantageusement, le moyen 11 de cloisonnement et le moyen 12 d'obturation sont conformés en une seule piéce. Le moyen 11 de cloisonnement vertical du foyer 2 est disposé en regard d'une paroi latérale 6 et sépare le volume du foyer 2 en un passage d'évacuation latéral 15 et en un espace 16 réservé à la combustion. Dans l'exemple illustré, la paroi latérale 6, en regard du moyen 11, constitue le contrecoeur. Le passage d'évacuation latéral 15 communique, dans sa partie basse 17, avec l'espace de combustion 16 entre L'extrémité libre 18 du moyen de cloisonnement 11 et l'âtre 5. Le passage d'évacuation 15 est susceptible de communiquer, dans sa partie haute 19, avec l'avaloir 8 du conduit de sortie de fumées 9. L'espace de combustion 16 est apte à être mis en communication avec l'avaloir 8 du conduit de sortie de fumées 9 par un premier orifice 20 ménagé dans le moyen d'obturation 12. La section de l'orifice 20 est réglée par un obturateur 21 à clapet, monté pivotant sur un axe 22. L'obturateur 21 est manoeuvré par une commande 23 constituée, de préférence, par une coulisse accessible en façade par une poignée 24. La coulisse traverse, par exemple, la paroi de dessus par deux ouvertures 25 successives de guidage en translation autorisant aussi une rotation sur son axe. La commande 23 est terminée à son extrémité 26 par une rampe inclinée 27 qui coopère avec une pente complémentaire 28 d'une barrette 29 disposée sur l'obturateur. L'ouverture ou la fermeture de l'orifice 20 s'effectue par une translation de la commande 23 suivant les directions F2 ou F1, comme indiquées sur la fig. 2. Lorsque la commande n'agit pas sur l'obturateur 21, ce dernier pivote automatiquement sous l'effet de son propre poids grâce au déport de son centre de gravité par rapport à son axe 22. Ce déport est réalisé, par exemple, par une masselotte 30 fixée sous L'obturateur. Des moyens sont prévus pour fermer la communication entre la partie haute 19 du passage 15 d'évacuation et l'avaloir 8. Dans L'exemple illustré, ces moyens font intervenir un montage coulissant du modulateur 3 sur les supports 13 et une commande permettant de déplacer le modulateur par rapport à la paroi 6 faisant face au moyen 11 de cloisonnement. La commande est, de préférence, constituée par la coulisse 23, amenée à coopérer de façon positive avec la barrette 29 par une encoche 31 située du coté opposé à la rampe inclinée 27. Lorsque la rampe inclinée 27 coopère avec La pente 28 de la barrette 29, un mouvement de rotation de 1800 de la coulisse engage le bord supérieur de la barrette à l'intérieur de l'encoche (fig. 4).Une poussée ou une traction sur la coulisse, suivant les directions F1 ou F2 provoque une translation du modulateur 3, respectivement, vers l'arrière et L'avant du foyer. Cette commande 23, de réalisation simple et d'accès facile en façade, assure la manoeuvre de L'obturateur 21 et le déplacement en translatation du modulateur 3. Le fonctionnement du modulateur 3 décrit ci-dessus s'établit comme suit. L'obturateur 21 ferme l'orifice 20 et le passage 15 d'évacuation communique avec l'avaloir 8 du conduit de sortie de fumées 9 (fig. 2). Une dépression interne règne donc a l'intérieur du passage 15 d'évacuation. La combustion dans l'espace 16 crée une circulation dans le sens des flèches F, de sorte que les gaz de combustion empruntent le passage laissé libre entre L'extrémité 18 du moyen 11 et l'âtre 5. La circulation est accélérée dans Le passage 15 d'évacuation et les gaz de combustion s'évacuent par L'avaloir 8 dans le conduit de sortie de fumées 9. Le mouvement ascentionnel initial des gaz de combustion est défléchi vers l'âtre 5 et impose donc aux gaz de combustion de traverser le brasier, permettant de consumer les produits gazeux initialement non brûlés. En cas de nécessité de réactivation du foyer, l'orifice 20 est ouvert pour permettre une aspiration directe des produits gazeux (fig. 3). Egalement, lors de L'allumage du foyer, l'ouverture de L'orifice 20 assure un tirage suffisant au foyer. Avantageusement, le modulateur 3 permet un second mode de fonctionnement particulièrement efficace pour un foyer 2 fermé. Lorsque le modulateur est monté coulissant, il est possible de réaliser le moyen 12 d'obturation seul ou en combinaison avec La façade du foyer, pour délimiter, en position de fermeture du passage 15 d'évacuation, un second orifice 32 défini entre L'extrémité libre 33 du moyen 12 et la porte 10 (fig. 4). Ce second orifice 32 met en communication l'espace 16 de combustion avec l'avaloir 8 du conduit de sortie des fumées. La circulation créée à l'intérieur de l'espace de combustion 16 dirige les flammes vers le devant du foyer. Dans le cas d'un foyer fermé, il en résulte une combustion des résidus préalablement déposés sur la porte 10 et un nettoyage de celle-ci. Le passage du premier au second mode de fonctionnement s'effectue par le coulissement du moyen d'obturation 12 sur les supports 13 pouvant entraîner des difficultés de mise en oeuvre. Afin d'éviter ces difficultés, deux autres variantes de réalisation de l'invention proposent de laisser fixe le modulateur 3. Les fig. 5 et 6 illustrent ces variantes de réalisation des moyens d'ouverture et de fermeture du second orifice 32 et/ou du passage 15 d'évacuation lorsque le modulateur 3 est fixe. Ces moyens sont, par exemple, des registres pivotants et/ou à glissières, manoeuvrés par une commande unique ou séparée. Lorsque la commande est unique, une tige d'interconnexion 34 relie les deux registres, de façon que la fermeture de l'une des sections du passage 15 et du second orifice 32 provoque L'ouverture de l'autre des sections. La fig. 5 illustre une variante de réalisation dans laquelle le moyen de réglage de la section du passage 15 d'évacuation est un registre 35a pivotant autour d'un axe 36 et le moyen de réglage de la section du second orifice 32 est un registre å glissières 35b actionné par une manette 37. La fig. 6 montre une autre variante de réalisation dans laquelle les moyens de réglage de La section du second orifice 32 et du passage d'exécution 15 sont constitués par des registres pivotant 35c, la commande étant assurée par une manette axiale 38. Le modulateur 3, de conception simple, présente des échancrures 39 ménagées sur les tranches 14, de manière à permettre un démontage facile du modulateur et un Libre accès à l'avaloir 8 du conduit de sortie de fumées 9, pour assurer son entretien. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Modulateur de tirage pour un foyer (2) dont Le volume est délimité par un âtre (5) surmonté par au moins trois parois (6) latérales et dont le dessus communique avec un conduit (9) de sortie de fumées, caractérisé en ce qu'il comprend - un moyen (11) de cloisonnement vertical du volume disposé en regard d'une paroi (6) latérale et délimitant dans ce volume un espace (16) de combustion et un passage (15) latéral d'évacuation communiquant en partie basse (17) avec l'espace (16) de combustion et en partie haute (19) avec le conduit de sortie de fumées (9), - un moyen (12) d'obturation entre l'espace de combustion (16) et le conduit de sortie de fumées (9) laissant subsister au moins un premier orifice (20), - un obturateur (21) du premier orifice (20), - une commande (23) agissant au moins sur L'obturateur (21). 2 - Modulateur de tirage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (12) d'obturation laisse subsister un second orifice (32) entre l'espace (16) de combustion et le conduit de sortie de fumées (9). 3 - Modulateur de tirage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage de la section du passage (15) d'évacuation et du second orifice (32), ouvrant l'un et fermant l'autre en même temps alternativement. 4 - Modulateur de tirage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage de La section du passage (15) d'évacuation et du second orifice (32) sont constitués par Le moyen (12) d'oburation coulissant par une commande. 5 - Modulateur de tirage selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que la commande (23) de l'obturateur (21) constitue la commande de coulissement du moyen (12) d'obturation. 6 - Modulateur de tirage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la section du passage (15) d'évacuation et du second orifice (32) sont des moyens indépendants. 7 - Modulateur de tirage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (11) de cloisonnement et le moyen (12) d'obturation sont conformés en une seule pièce. 8 - Appareil récupérateur de chaleur inséré à l'intérieur d'un foyer de cheminée, caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur de tirage selon l'une des revendications 1 à 7.