Brevet FR2618526A1 — publié le 19890127

"Coupe tirage pour appareil de chauffage, en particulier pour cheminée équipée d'un foyer insert" La présente invention concerne d'une manière générale un coupe tirage pour appareil de chauffage, en particulier pour cheminée équipée d'un foyer insert logé à l'intérieur d'une enceinte encastrée dans l'autre de la cheminée, du type constitué par une chambre ménagée vers la partie supérieure de l'enceinte, cette chambre communiquant avec le milieu environnant la cheminée ou milieu ambiant et, d'une part avec le foyer pour récupérer la chaleur des produits de la combustion et, d'autre part, avec un conduit d'évacuation pour évacuer les produits de la combustion vers l'extérieur. Dans une cheminée classique ou cheminée dite ouverte, du type à bois par exemple, les produits de la combustion résultant de la combustion sont directement évacués, par convexion naturelle, par le conduit d'évacuation. Ce conduit doit avoir une hauteur et une section minimum pour assurer un tirage suffisant dans des conditions normales, c'est-à-dire un conduit d'évacuation non obstrué et des conditions atmosphériques normales. I1 est connu d'incorporer un coupe tirage entre le foyer et le conduit d'évacuation. Le coupe tirage a pour fonction de soustraire le foyer aux variations de tirage qui sont notamment fonction de la hauteur de la cheminée, des variations de la température externe, de l'état d'encrassement du conduit d'évacuation et de l'action de vents contraires, un mauvais tirage entrainant le refoulement des produits de la combustion. Dans le cas d'une cheminée équipée d'un foyer insert, c'est-à-dire une cheminée dite ouverte convertie en une cheminée dite fermée pour récupérer les calories dégagées par la combustion et assurer, au moins en partie, le chauffage d'une pièce, il est prévu deux circuits. Un circuit passe par un échangeur de chaleur pour le réchauffage de l'air prélevé du milieu ambiant, et un autre circuit assure l'évacuation des produits de la 'combustion. Dans ce type de cheminée, le foyer insert est logé dans une enceinte encastrée dans l'âtre de la cheminée, et le coupe tirage est monté à la partie supérieure de l'enceinte. Dans ce type de cheminée,le coupe tirage est formé par une chambre qui communique : avec le milieu ambiant, avec le foyer pour la récupération de la chaleur des produits de combustion et avec un conduit pour l'évacuation de ces produits vers l'extérieur. En cas de fonctionnement anormal provoquant un refoulement, le coupe tirage évite le retour des produits de la combustion dans le foyer en les évacuant dans le milieu ambiant. Cependant, on constate qu'un tel coupe tirage limite le tirage par convection naturelle, si bien que même dans des conditions normales de fonctionnement, les produits de la combustion ne sont pas totalement évacués vers l'extérieur et sont par conséquent refoulés en partie dans le milieu ambiant au travers du coupe tirage. Bien entendu, ce phénomène s'accentue dans de mauvaises conditions de tirage. L'invention vise à pallier ces inconvénients en assurant une meilleure canalisation des produits de la combustion vers le conduit d'évacuation, en supprimant le refoulement de ces produits vers le milieu ambiant dans le cas d'un tirage normal et en limitant ce refoulement dans le cas d'un tirage anormal. A cet effet, l'invention propose un coupe tirage, en particulier pour appareil de chauffage, tel une cheminée équipée d'un foyer insert logé à l'intérieur d'une enceinte encastrée dans l'âtre de la cheminée, du type constitué par une chambre ménagée à la partie supérieure de l'enceinte, cette chambre communiquant avec le milieu environnant la cheminée ou milieu ambiant et, d'une part, avec le foyer au travers d'un échangeur pour récupérer la chaleur des produits de la combustion et, d'autre part, avec un conduit d'évacuation au travers de la paroi supérieure de l'enceinte pour évacuer les produits de la combustion vers l'extérieur, caractérisé. en ce que ladite chambre est scindée en deux chambres par une paroi, sensiblement horizontale, une première chambre en communication avec le milieu ambiant, et une seconde chambre en communication avec le foyer et le conduit d'évacuation, lesdites chambres communiquant avec un conduit ou conduit arrière délimité entre deux parois arrière de l'enceinte, ledit conduit arrière débouchant dans le milieu ambiant à la partie inférieure de l'enceinte. Selon une autre disposition de l'invention, la paroi horizontale du coupe tirage se prolonge, à l'intérieur du conduit arrière, par une paroi sensiblement verticale, lesdites chambres communiquant entre elles et avec ledit conduit arrière au-delà de l'extrémité de ladite paroi verticale. Selon une autre disposition de l'invention, la paroi supérieure de l'enceinte et la paroi horizontale du coupe tirage possèdent respectivement deux ouvertures centrales, en regard l'une de l'autre et réunies entre elles par un élément tubulaire qui communique avec le conduit d'évacuation. Selon une autre dispositon de l'invention, la paroi horizontale du coupe tirage supporte, sur sa face inférieure, un déflecteur qui s'étend à l'intérieur de ladite seconde chambre et sensiblement en regard de l'ouverture prévue dans la paroi horizontale. Grâce à ces différentes dispositions, les produits. de la combustion sont avantageusement mélangés dans la chambre en communication avec le foyer, à de l'air prélevé dans le milieu ambiant et transmis par le conduit arrière. Ces produits sont ainsi dilués, ce qui limite leur nocivité en cas de refoulement. En outre, en cas de refoulement, les produits de la combustion sont en grande partie dirigés, notamment grace à la présence du déflecteur, dans le conduit arrière d'où elles s'évacuent lentement vers le milieu ambiant. Ainsi, un coupe tirage conforme à l'invention permet, grâce à son circuit d'évacuation, de limiter le refoulement des produits de la combustion vers le milieu ambiant et d'atténuer, d'une manière importante, leur nocivité lors de leur retour dans le milieu ambiant. D'autres avantages, caractéristiques et détails ressortiront de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématiquement en élévation d'une cheminée équipée du dispositif conforme à l'invention, et - la figure 2 est une vue en coupe partielle selon la ligne II-II de la figure 1. Dans l'exemple considéré ici et tel que représenté à la figure 1, le coupe tirage 1 conforme à l'invention est monté dans l'âtre d'une cheminée 2 équipée d'un foyer fermé, tel un foyer insert à gaz 3, comprenant un échangeur de chaleur air-air E. Une enceinte 10 est encastrée dans l'âtre de la cheminée 2. Cette enceinte 10 est délimitée par une paroi inférieure 11, deux parois de côté (non représentées), une paroi avant 12 équipée d'une porte translucide 13, une paroi arrière 14 et une paroi supérieure 15. L'intérieur de l'enceinte 10 présente deux parois arrière intermédiaires 16 et 17, parallèles à la paroi arrière 14. La paroi arrière intermédiaire 16, adjacente à la paroi arrière 14, est raccordée d'une part1 à la paroi inférieure 16 et, d'autre part, à la paroi avant 12 par une paroi inférieure intermédiaire 18, parallèle à la paroi inférieure Il et proche de celle-ci. La paroi arrière intermédiaire 17 est raccordée à la paroi inférieure intermédiaire 18. Les parois arrière intermédiaires 16 et 17 s'étendent chacune sur une hauteur inférieure à celle de la paroi arrière 14. L'échangeur de chaleur E se présente sous la forme d'un caisson ouvert à deux extrémités opposées correspondant à l'avant et à l'arrière de la cheminée. Le caisson 20 s'étend entre les deux parois de côté de l'enceinte 10, vers la partie supérieure de celle-ci, et est délimité par deux parois respectivement supérieure 21 et inférieure 22. L'échangeur E est raccordé par une extrémité ouverte ou extrémité arrière, bordée par une bride par exemple, aux extrémités supérieures des parois arrière intermédiaires 16, 17. Plus précisément, la paroi supérieure 21 du caisson 20 est raccordée à l'extrémité supérieure de la paroi arrière 16, alors que la paroi inférieure 22 du caisson est raccordée à l'extrémité supérieure de la paroi arrière 17.L'autre extrémité ou extrémité avant de l'échangeur E, bordée par une bride par exemple, est raccordée à la roi avant 12 et communique par des ouïes 25, avec le milieu environnant la cheminée ou milieu ambiant. Un rebord intérieur 27 s'étend autour de la paroi avant' 12, des parois de côté et de la paroi arrière intermédiaire 17 de l'enceinte 10. Ce rebord 27 est à un niveau situé entre la partie inférieure de la porte translucide 13 et la paroi inférieure intermédiaire 18. Le foyer insert à gaz 3 est constitué par un caisson 30 ouvert, à l'intérieur duquel sont montés, dans l'exemple considéré ici, deux conduits tubulaires 31 percés d'orifices 32. Ces conduits 31 sont reliés à un dispositif d'alimentation (non représenté). L'intérieur du caisson 30 est rempli d'un matériau non combustible 33, tel que de la vermiculite, sous forme de granulés. Le caisson 30 est monté à l'intérieur de l'âtre de la cheminée 2 et vient reposer sur le rebord intérieur 27 de l'enceinte 10, à la faveur d'un rebord 36, qui borde le caisson 30. Les dimensions du caisson 30 sont telles que sa paroi inférieure 38 ne vient pas reposer sur la paroi inférieure intermédiaire 18. Un conduit ou conduit inférieur 40 est ainsi défini entre le caisson 30 et la paroi inférieure intermédiaire 18.Ce conduit 40 communique avec le milieu ambiant par des ouïes 41 prévues dans la paroi avant 12 de l'enceinte 10 et avec le conduit ou conduit vertical 42 délimité entre les deux parois arrière intermédiaires 16 et 17, par des ouvertures 43 prévues à la partie inférieure de la paroi verticale intermédiaire 17. Une fois le caisson 30 mis en place dans l'âtre de la cheminée 2, des bûches 45, en un matériau non combustible et imitant le bois par exemple, sont disposées sur le caisson 30. Le coupe tirage 1 conforme à l'invention est monté dans la partie supérieure délimitée entre la paroi supérieure 21 de l'échangeur E et la paroi supérieure 15 de l'enceinte 20. Le coupe tirage 1 comprend une paroi 50 sensiblement horizontale, montée entre l'échangeur E et la paroi supérieure 15 de l'enceinte 10. Cette paroi 50 s'étend entre les deux parois de côté de l'enceinte 10, et est raccordée, d'un côté à la faveur d'un rebord par exemple, à la paroi avant 12 de l'enceinte 10. A son côté opposé, la paroi 50 se prolonge sensiblement à 90 par une paroi verticale 51, qui s'étend entre la paroi arrière intermédiaire 16 et la paroi arrière 14 de l'enceinte 10. La paroi verticale 51 s'étend sur une hauteur qui correspond sensiblement au tiers de la hauteur de la paroi arrière 14 de l'enceinte 10. La paroi horizontale 50 présente une ouverture 52 dans sa partie centrale. La paroi supérieure 15 de l'enceinte 10 présente également une ouverture centrale 53, de même dimension que l'ouverture 52 et en regard de celle-ci. Un élément tubulaire 54 est monté entre les parois 15 et 50 autour des deux ouvertures 52 et 53. L'ouverture 53 de la paroi 15 communique avec un conduit d'évacuation 55 relié au milieu extérieur. Un déflecteur 56 est monté sur la face inférieure de la paroi horizontale 50, et s'étend autour de l'ouverture 52 à une certaine distance de celle-ci pour ne pas l'obstruer. il est ainsi défini une chambre 60 entre les parois 15 et 50, qui communique avec le milieu ambiant par des ouïes 61 prévues dans la paroi avant 12 de l'enceinte 10. Cette chambre 60 communique avec le conduit arrière 62 délimité entre la paroi verticale intermédiaire 16 et la paroi arrière 14 de l'enceinte 10, par une partie arrière 63a délimitée entre la paroi 51 du coupe tirage 1 et la paroi arrière 14 de l'enceinte. Le conduit vertical 62 communique avec le conduit inférieur 64 délimité entre la paroi inférieure intermédiaire 18 et la paroi inférieure Il de l'enceinte 10, par l'intermédiaire d'ouvertures 65 prévues à la partie inférieure de la paroi arrière intermédiaire 16. Ce conduit inférieur 64 communique avec le milieu ambiant par des ouïes 66 prévues à la partie inférieure de la paroi avant 12. Une deuxième chambre 68 est délimitée entre la paroi supérieure 21 de l'échangeur et la paroi 50 du coupe tirage 1. Cette chambre 68 communique avec le conduit arrière 62 par une partie arrière 68a délimitée entre la paroi arrière intermédiaire 16 et la paroi verticale 51 du coupe tirage 1. En se reportant à la figure 2, il a été représenté partiellement la structure de l'échangeur E. La paroi inférieure 21 ou paroi de fond du caisson 20 de l'échangeur E présente une série d'ondulations 70, dirigées de l'arrière vers l'avant de la cheminée 2 et qui délimitent des canaux parallèles 71. Des ailettes 72 sont montées à l'intérieur de chaque canal 71 et s'étendent sensiblement sur toute la longueur du canal. La paroi supérieure 21 de l'échangeur E recouvre les canaux 71, et des ouvertures 73 sont prévues, en regard l'une de l'autre, dans les parois supérieure 21 et inférieure 22 de l'échangeur E entre deux canaux 71 successifs pour le libre passage des produits de la combustion.Les canaux 71 communiquent, à une extrémité ou extrémité avant, avec les ouies 25 de la paroi 12 de l'enceinte 10, et, à l'autre extrémité ou extrémité arrière, avec le conduit vertical 42 délimité par les parois arrière intermédiaires 16 et 17. En fonctionnement, un mélange gaz-air primaire de préférence, est injecté dans les conduits 31 situés à l'intérieur du caisson. 30. Ce mélange s'échappe par les orifices 32 des conduits 31 dans le matériau non combustible 33, formant lit de diffusion, dans lequel le mélange se diffuse avant d'être enflammé, par tout moyen approprié. Les produits de la combustion sont aspirés par convection naturelle et évacués par le conduit d'évacuation 55 au travers des ouvertures 73 de l'échangeur E et au travers du coupe tirage 1. Plus précisément, les produits de la combustion pénètrent dans la chambre 68 du coupe tirage 1, où ils sont mélangés à de l'air ambiant admis par les ouies supérieures 61 et inférieures 66 de la paroi avant 12 de l'enceinte 10. En effet, l'air ambiant admis par les ouies 6-1 traverse la chambre 60, débouche dans le conduit arrière 62 et remonte dans la chambre 68. Cet air, ainsi que celui admis par les ouïes 66 et transmis par le conduit inférieur 64 et le conduit arrière 62, se mélangent aux produits de la combustion dans la chambre 68. Cet apport d'air permet de diluer ces produits dans des quantités importantes et de les rendre ainsi moins nocifs. Les produits de la combustion ainsi dilués s'évacuent à l'extérieur par le conduit d'évacuation-55 au travers de l'élément tubulaire 54, et on constate qu'il n'y a aucun refoulement dans le milieu ambiant. Le fonctionnement tel que décrit précédemment, correspond à des conditions normales de tirage, c'est-à-dire que le conduit d'évacuation 55 n'est pas obstrué et que les conditions atmosphériques à l'extérieur sont normales, notamment par absence de vent violent. Le cheminement des produits de la combustion et de l'air prélevé dans le milieu ambiant est schématiquement représenté à la figure 1 par des flèches en traits pleins. Supposons maintenant que les conditions atmosphériques à l'extérieur provoquent un refoulement, tout au moins partiel, des produits de la combustion présents dans le conduit d'évacuation 55. Dans ce cas, les produits refoulés sont dirigés par le déflecteur 56 vers la partie arrière 68a de la chambre 68, et débouchent dans le conduit arrière 62. Comme ces produits, en sortie de la chambre 68, débouchent dans un volume plus important, ils se détendent et s'évacuent plus lentement vers le milieu 'ambiant, d'une part, par les ouïes supérieures 61 au travers de la chambre 60 et, d'autre part, par les oules inférieures 66 au travers du conduit inférieur 64. L'échangeur E fonctionne quant à lui d'une manière classique. L'air prélevé dans le milieu ambiant au travers des ouïes inférieures 41 de la paroi avant 12 de l'enceinte 10, circule dans le conduit inférieur intermédiaire 40 et le conduit vertical intermédiaire 42, et pénètre dans les différents canaux 71 de l'échangeur E, l'air réchauffé étant propulsé dans le milieu ambiant par les ouïes 25. Les flammes qui accompagnent la combustion du gaz, entourent les bûches 45 et donnent avantageusement l'apparence d'un feu de bois. Pour obtenir une combustion quasi-parfaite ou combustion hygiénique, il peut être prévu des orifices 37 dans le rebord 36 du caisson 30 et par lesquels s'effectue un apport d'air ou air secondaire vers la partie supérieure du lit de diffusion 33, qui recouvre également le rebord 36. Cette combustion hygiénique se traduit par une prédominance de flammes de couleur bleue. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, le coupe tirage pouvant s'appliquer à différents types d'appareils de chauffage, notamment ceux équipés d'un foyer insert à bois. REVENDICATIONS 1) Coupe tirage, en particulier pour appareil de chauffage, tel une cheminée équipée d'un foyer insert logé à l'intérieur d'une enceinte encastrée dans l'âtre de la cheminée, du type constitué par une chambre ménagée à la partie supérieure de l'enceinte, cette chambre communiquant avec le milieu environnant la cheminée ou milieu ambiant et, d'une part, avec le foyer au travers de l'échangeur pour récupérer la chaleur des produits de la combustion et, d'autre part avec un conduit d'évacuation au travers de la paroi supérieure de l'enceinte pour évacuer ces produits vers l'extérieur, caractérisé en ce que ladite chambre est scindée en deux chambres (60, 68) par une paroi (50), sensiblement horizontale, une première chambre (60) en communication avec le milieu ambiant, et une seconde chambre (68) en communication avec le foyer et le conduit d'évacuation (55), lesdites chambres (60, 68) communiquant avec un conduit (62) ou conduit arrière délimité entre deux parois arrière (14,16) de l'enceinte (10), ledit conduit arrière (62) débouchant dans le milieu ambiant à la partie inférieure de l'enceinte (10). 2) Coupe tirage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi horizontale (50) se prolonge, à l'intérieur du conduit arrière (62), par une paroi sensiblement verticale (51), lesdites chambres (60, 68) communiquant entre elles et avec le conduit arrière (62) au delà de l'extrémité de la paroi verticale (51). 3) Coupe tirage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi supérieure (15) de l'enceinte (10) et la paroi horizontale (50) du coupe tirage, possède respectivement deux ouvertures centrales (53,52) en regard l'une de l'autre et réunies par un élément cylindrique 54. 4) Coupe tirage selon la revendication 3, caractérisé en ce que un déflecteur (56) est raccordé à la face inférieure de la paroi horizontale (50) du coupe tirage, et s'étend à l'intérieur de ladite chambre (68) et sensiblement en regard de l'ouverture (52) de ladite paroi (50).