Brevet FR2701541A1 — publié le 19940819

DISPOSITIF POUR LA RÉGULATION DU TIRAGE D'UNE CHEMINÉE. La présente invention concerne un dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée, du type comportant une prise d'air à ouverture variable débouchant dans le conduit de fumées en un point en amont de la source de chaleur Ces dispositifs sont destinés à éviter les perturbations créées par un tirage excessif ou occasionnel de la cheminée: perte du rendement intrinsèque et du rendement d'exploitation de l'appareil de chauffage, élévation importante voire dangereuse de la température des produits de combustion, dysfonctionnement des systèmes de ventilation mécanique ( V M C) et donc perturbation du fonctionnement des matériels reliés audit système de renouvellement d'air. On connaît dans l'état de la technique diverses réalisations de tels régulateurs En particulier, le brevet allemand no 8420197 décrit un régulateur de tirage se montant sur un conduit de fumées constitué par un corps pourvu de tubulures d'entrée et de sortie, sur un coté duquel est aménagé un orifice d'entrée d'air additionnel qui est obturé en position de repos par un volet régulateur pivotant autour d'un axe horizontal, et sur lequel les dimensions du volet régulateur disposé sur le corps sont légèrement supérieures aux dimensions de l'orifice d'entrée d'air additionnel Dans ce dispositif, le volet régulateur présente un bras pourvu d'un contre-poids ajustable pivotant à l'intérieur du corps lorsqu'il s'ouvre Les tubulures d'entrée et de sortie sont disposées sur le corps suivant la direction axiale d'écoulement L'axe du volet régulateur, qui intervient en tant que volet d'évacuation des gaz brûlés, de limitation de tirage et d'aération, est disposé en position de fermeture du volet régulateur qui s'étend parallèlement à la direction d'écoulement, sur le bord correspondant de l'orifice d'entrée d'air additionnel du coté de la tubulure d'entrée Un servomoteur de commande du volet ouvre entièrement pour l'aération le volet régulateur au moyen d'un taquet d'entraînement sur le volet régulateur ou sur le bras et dont le rappel libère le volet régulateur pour l'exécution en toute liberté d'un mouvement de basculement. Ce dispositif, comme les autres dispositifs de l'art, n'offre toutefois pas entière satisfaction En effet, le réglage d'un tel régulateur est relativement difficile en raison d'une part de la sensibilité à la bonne horizontalité de l'axe de pivotement du volet régulateur, et d'autre part en raison de l'impossibilité d'agir sur les moyens de réglage sans perturber le fonctionnement du régulateur En effet, en intervenant sur l'ajustage du contrepoids, on immobilise momentanément le volet, et on ne peut donc pas apprécier en temps réel la pertinence du nouveau réglage. Par ailleurs, les régulateurs de l'art antérieur sont positionnés en amont de l'appareil, et fonctionnent donc dans un environnement agressif (fumées, températures élevées, suie et cendres) De ce fait, ils nécessitent l'emploi de matériaux de qualité, ce qui implique un prix de revient élevé. Les régulateurs de l'art antérieur sont positionnés en amont de l'appareil et à proximité de celui- ci Ils sont souvent disposés dans le même local que l'appareil de chauffage, et de ce fait subissent les mêmes surpressions ou dépressions provoquées par les effets du vent sur le bâtiment ou par des moyens d'extraction mécaniques disposés à l'intérieur du bâtiment, par exemple une hotte de cuisine ou un système de renouvellement d'air. Ces perturbations ont pour effet de décaler le point de consigne du régulateur, ce qui conduit à un mauvais fonctionnement de l'appareil de chauffage. Par ailleurs, le fait que le régulateur soit situer dans le même local que l'ensemble appareil/cheminée à réguler entraîne une perte de rendement d'exploitation du système ainsi que des courants d'air importants pouvant dans certains cas provoquer le déclenchement intempestifs de thermostats. En outre, afin de permettre une accessibilité raisonnable pour l'entretien et le réglage, les régulateurs de l'art antérieurs sont disposés en un endroit visible, et même le camouflage par une trappe de visite ne permet pas toujours un résultat esthétiquement acceptable. L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénient en proposant un dispositif de régulation efficace, simple à mettre en place et à régler, même par un installateur peu expérimenté, et de fabrication peu coûteuse. L'invention concerne en particulier un régulateur comportant des moyens pour ajuster l'ouverture de la prise d'air constitués par deux volets orientables autour d'axes de rotation latéraux sensiblement verticaux, les volets étant réunis par des organes mécaniques propres à assurer un débattement symétrique desdits volets, un ressort de rappel entraînant les volets en position d'obturation au repos. Ce mode de réalisation permet de pallier aux inconvénients provenant de l'emploi d'un axe de pivotement horizontal. Selon un mode de réalisation avantageux, les volets orientables sont constitués par des clapets sensiblement rectangulaires disposés dans un segment de conduit éloigné du conduit de fumées. Les volets se trouvent de ce fait dans un environnement moins agressif que le conduit de fumée, et peuvent être réalisés en des matériaux léger et peu coûteux, par exemple en matière plastique. 4 2701541 Selon un mode de réalisation particulier, les clapets sont réunis par des engrenages assurant des mouvements symétriques des clapets Ces engrenages assurent une ouverture et une fermeture identique de chacun des volets, et pallient aux éventuels défauts de positionnement lors de l'installation. Avantageusement, l'une des extrémités du ressort de rappel est reliée à un moyen de tarage propre à ajuster l'extension du ressort au repos Ce mode de réalisation permet d'ajuster l'efficacité du régulateur en fonction des caractéristiques du conduit de cheminée, de l'appareil ou du batiment, sans que le réglage ne perturbe le fonctionnement du régulateur Le réglage est ainsi facilité, même pour un installateur peu averti. Selon un mode de réalisation préféré, le segment de conduit entourant les clapets est relié au conduit de fumées par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement présentant une chambre annulaire s'ouvrant d'une part sur le conduit de liaison avec le segment de conduit contenant les clapets orientables, et d'autre part le conduit de fumées. Cette chambre annulaire permet d'assurer une dilution homogène et sensiblement laminaire de l'arrivée d'air frais Avantageusement, la chambre annulaire communique avec le conduit de fumées par une fente périphérique. Cette fente assure une arrivée d'air frais dans le conduit de fumées selon une couche superficielle assurant le refroidissement du conduit de fumées, sans perturber le courant d'air chaud axial. Selon un mode de réalisation préféré, le régulateur selon l'invention comporte en outre un bloc modulable disposé en aval, ledit bloc creux modulable étant constitué par un cadre sensiblement parallélépipèdique sur lequel peuvent être adaptées des plaques présentant des 2701541 organes de liaisons avec des accessoires du système de régulation, de l'appareil ou du bâtiment. Avantageusement, l'une des plaques présente une ouverture circulaire obturable au moins partiellement par un volet circulaire rotatif, ladite plaque étant en outre munie de charnières permettant son inclinaison par rapport au cadre. De préférence, l'une des plaques présente une excroissance cylindrique sensiblement perpendiculaire à sa surface, constituée d'une pluralité de segments de cylindres de diamètres décroissants. L'invention sera mieux comprise à la lecture qui suit, concernant à un exemple de réalisation non limitatif, et faisant référence aux dessins o: La figure 1 représente une vue schématique de l'installation complète; La figure 2 représente une vue éclatée du bloc modulaire de distribution; La figure 3 représente une vue selon une coupe AAI de l'élément de régulation; La figure 4 représente une vue de face de l'élément de régulation; La figure 5 représente une vue selon une coupe BB' de l'élément de régulation; La figure 6 représente une vue de face de l'élément de régulation avec la pièce de raccordement coté admission en position démontée; La figure 7 représente une vue de l'élément de régulation dans le plan de montage; La figure 8 représente une vue de l'élément de régulation selon la coupe CC' limitée en profondeur; La figure 9 représente une vue isométrique en coupe de l'élément d'admission; La figure 10 représente une vue en coupe en vrai grandeur, suivant DDI. 6 2701541 Le système représenté de façon schématique en figure 1 est composé: d'un élément de distribution ( 1); d'un élément de régulation ( 2) ajustant le débit de flux d'air en fonction de la dépression engendrée dans le conduit d'évacuation des fumées; d'un élément d'admission ( 3). L'appareil de chauffage ( 4) est relié à l'élément de distribution ( 1) par l'intermédiaire d'un conduit ( 5) raccordé à la pièce ( 13) présentant les segments cylindrique ( 14 à 16) Ce conduit ( 5) permet l'arrivé d'air de combustion dans l'appareil de chauffage ( 4), par exemple une cheminée. Le système de régulation ( 2) est relié à l'élément de distribution ( 1), éventuellement par l'intermédiaire d'un conduit ( 10) branché sur la plaque de raccordement ( 17)1 'élément de distribution ( 1). La sortie du dispositif de régulation ( 2) est reliée à la pièce de raccordement de l'élément d'admission ( 3) par l'intermédiaire d'un conduit ( 7) Cet élément d'admission ( 3) est disposé soit entre le conduit de raccordement et la cheminée, soit sur le conduit de raccordement, soit directement sur l'appareil ( 4) Il permet d'admettre l'air en provenance de l'élément de régulation ( 2) nécessaire au maintien d'une dépression constante au niveau de l'appareil. Le système de régulation fournit à l'appareil de chauffage ( 4) l'air nécessaire à son entier fonctionnement, circulant dans une gaine ( 5) pour l'air de combustion, dans une gaine ( 7) pour l'air de régulation, et dans une gaine ( 6) pour l'air secondaire Le système a pour but d'éviter qu'une variation de la pression interne au local n'ait d'effet sur la régulation et le fonctionnement de l'appareil de chauffage ( 4) ou n'utilise les calories de l'air du local. 7 2701541 Les prises d'air de l'élément de distribution ( 1) et la sortie de la cheminée ( 9) sont à la même pression statique extérieure que le bâtiment De préférence, la prise d'air située sous l'élément de distribution ( 1) est disposée perpendiculairement à la direction habituelle du vent Le vent agit donc perpendiculairement sur l'entrée et la sortie du système, ce qui évite les perturbations dynamiques De préférence, la prise d'entrée est monté sur une surface horizontale ( 11) s'ouvrant sur un sous-sol ou un vide sanitaire A défaut, la prise d'entrée de l'élément de distribution ( 1) peut s'ouvrir sur un mur vertical ( 12). Dans ce cas, le_ système de régulation ne sera pas totalement insensible à l'action du vent, mais permettra néanmoins de réduire de façon significative les perturbations de la régulation. La figure 2 représente un mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel le dispositif pour la régulation du tirage comporte un bloc modulable disposé par exemple sous la cheminée Le bloc modulable comporte un cadre ( 18) sensiblement parallélépipèdique sur lequel peuvent être adaptés différents accessoires ( 13, 17, 19, , 21, 23) Le cadre ( 18) est constitué par un assemblage d'éléments en forme de cornière et forme un volume creux délimité par des arrêtes rigides. Le premier accessoire ( 13) est constitué par une plaque en plastique prolongée en son centre par un embout de raccordement ( 22) formé par une pluralité de segments cylindriques ( 14, 15, 16) permettant le raccordement de conduits, quelque soit leur diamètre Cet élément de raccordement ( 13) est positionné dans l'exemple décrit en figure 2, sur la face supérieure du bloc modulable du cadre ( 18), mais peut bien entendu être placé sur n'importe laquelle des faces dudit cadre. Il est possible de prévoir deux accessoire du même type pour le raccordement d'appareils comportant une alimentation en air de combustion et une alimentation séparée en air secondaire, par exemple ( 13, 20). Un deuxième accessoire ( 20) est constitué par une plaque présentant un embout pour le raccordement du conduit d'alimentation en air secondaire de ou des appareils de chauffage concernés. Un autre accessoire ( 17) est constitué par une plaque présentant un embout cylindrique pour le raccordement du régulateur de tirage décrit plus loin. Un autre accessoire ( 23) est constitué par un ensemble de filtration comportant deux cadres rectangulaires ( 24, 25) entre lesquels peut être inséré un filtre ( 22) Ce filtre ( 26) peut être changé facilement en raison de la présence d'une fente ( 27) permettant d'extraire un filtre ( 26) usagé et d'introduire le nouveau filtre ( 26). Lorsque la position de la prise d'entrée de l'élément de distribution ( 1) ne permet pas d'éviter totalement la perturbation par le vent, l'élément ( 23) peut être obturé, dans le cas de grands vents, supérieurs à 10 mètres seconde, par un cache ( 28) constitué par une plaque rigide se mettant en place en substitution du filtre ( 26). Un autre accessoire ( 21) est constitué par une trappe ( 29) présentant des ouvertures ( 30) ajustables, par la rotation d'un volet ( 31) Cette trappe ( 29) est montée sur des charnières ( 32) permettant le basculement de la trappe ( 29) présentant les ouvertures ( 30) ainsi que le basculement du volet de réglage ( 31) par rapport au cadre support ( 33) Cet accessoire ( 21) permet, lors de conditions météorologiques défavorables, de prendre l'air nécessaire au système à l'intérieur du volume habitable avec la possibilité d'ajuster le débit d'air considéré. Un autre accessoire ( 34) se clipsant sur les cadres rectangulaires ( 24, 25) du porte-filtre est constitué par un cadre ( 35) présentant des lames inclinées ( 36) Ce cadre est fixé sur le mur extérieur et évite la pénétration de la pluie à l'intérieure du système d'alimentation en air de combustion Il interdit ainsi l'accès du filtre par les animaux ou les enfants. Les faces non utilisées sont obturées par une ou plusieurs plaques ( 19) qui, à ce jour, n'a pas de fonction particulière. Les figures 3 à 8 représentent respectivement l'élément de régulation selon une vue en coupe AA', une vue de face et une vue selon une coupe BB', une vue de face de l'élément de régulation avec la pièce de raccordement coté admission en position démontée, une vue de l'élément de régulation dans le plan de montage et une vue de l'élément de régulation selon la coupe CC' limitée en profondeur Les composants de l'élément de régulation sont disposés entre l'entrée du régulateur ( 38) et la pièce de sortie ( 37). L'assemblage est de préférence réalisé sans utilisation de pièces de fixation tel que des vis ou par des agraphes élastiques ( 41) L'élément de régulation ( 2) est constitué par un boîtier ( 37, 38) présentant un conduit de raccordement ( 43) annulaire et un conduit ( 45) oblong Le boîtier présente par ailleurs une partie latérale ( 44) dans laquelle est disposé le mécanisme d'actionnement des volets ( 39, 40) permettant de régler le débit d'air. Ces volets obturent totalement le conduit d'air ( 45) en position fermée et s'escamotent totalement en position de tirage minimal. Des masselottes ( 46, 47) repositionnent le centre de gravité des volets ( 39, 40) sur les axes de rotation respectifs de façon à rendre le fonctionnement de l'élément de régulation indépendant de sa position et de son orientation, les volets étant parfaitement équilibrés. La partie latérale ( 44) comporte une série d'engrenages ( 42, 48, 49, 50) Le premier engrenage ( 48) entraîne l'axe ( 51) de rotation du premier volet ( 39) Ce premier engrenage ( 48) entraîne une seconde roue dentée ( 42) tournant en sens opposé, entraînant elle-même une 2701541 troisième roue dentée ( 50) tournant dans le même sens que la première roue dentée, cette troisième roue dentée ( 50) entraînant elle-même une quatrième roue dentée ( 59) Cette quatrième roue dentée ( 59) tourne en sens opposé à la première roue dentée ( 48) La dernière roue dentée ( 50) entraîne en rotation un second axe ( 52) assurant le déplacement en rotation du second volet ( 40). Les huit paliers ( 53) sont indépendants des pièces d'entrée ( 38) et de sortie ( 37) afin de ne pas pénaliser le prix de revient de celle-ci et de permettre le choix de matériaux propres à minimser les coefficients de frottement et à rendre le mécanisme parfaitement isostatique. Un ressort de rappel ( 54) provoque la rotation de l'une au moins des roues ( 52) dans un sens assurant l'escamotage des volets ( 39, 40). Le ressort de rappel ( 54) est avantageusement relié à un système de règlage permettant d'ajuster la force de rappel Le système de réglage est par exemple constitué par une vis permettant d'ajuster l'allongement au repos du ressort Lorsque la dépression augmente à l'intérieur du circuit en aval de l'élément de régulation ( 2), elle créait une force, et donc un couple entraînant l'un au moins des volets ( 39, 40) dans une position d'obturation partielle ou totale, en fonction de l'importance de ladite dépression. En raison de la présence des engrenages ( 42, 48, 49, 50) tout déplacement de l'un des volets ( 39, 40) entraîne le déplacement similaire de l'autre volet Les déplacements sont ainsi totalement symétriques et cela indépendamment de la position, notamment de l'horizontalité du régulateur. Dans une position de repos, c'est-à-dire lorsque la dépression est inférieure au seuil de consigne, les volets ( 39, 40) sont en position fermée et donc le débit d'air dans le circuit de régulation est quasiment nul Si le débit d'air augment, par exemple en cas de grand il 2701541 vent, le débit d'air à l'intérieur du circuit de régulation augmente et de ce fait provoque l'ouverture des volets ( 39, ), suivant un angle déterminé par la pression d'air d'une part et par la force du ressort de rappel ( 54) d'autre part. Les figures 9 et 10 représentent respectivement une vue isométrique en coupe de l'élément d'admission et une vue en coupe en vrai grandeur, suivant DD'. L'élément d'admission ( 3) représenté en figure 9 comporte une première partie tubulaire ( 55) s'adaptant sur l'appareil de chauffage ( 4) ou sur le conduit ( 8) provenant de l'appareil de chauffage Ce conduit ( 55) s'ouvre par l'intermédiaure du canal ( 58) sur une chambre tubulaire ( 56) présentant un conduit latéral ( 62) s'étendant radialement par rapport à ladite chambre annulaire ( 56) avec laquelle il communique et permettant le raccordement du conduit ( 7) reliant le dispositif au système de régulation ( 2) Il est constitué par deux éléments de fonderie ( 59, 60) assemblées de manière périphérique par des agraphes ( 63). La canal annulaire ( 58) présente une paroi intérieure ( 62) en dépouille de 50 et permet l'emboîtement par exemple d'un conduit ( 9) limité dans sa course par le bord inférieur ( 64) Le conduit ( 55) se prolonge vers la chambre annulaire ( 56) par les parois ( 65 et 57) du canal ( 58) La paroi ( 57) est sensiblement verticale et s'étend sur plus de la moitié de la hauteur (Z) de la chambre annulaire ( 56), créant ainsi une perte de charge permettant une distribution homogène de l'air de ladite chambre vers le conduit A titre d'exemple, la hauteur Z de la chambre annulaire ( 56) est de 50 millimètres et son diamètre de 250 millimètres, pour un conduit d'un diamètre de 180 millimètres, la longueur E de la chambre annulaire variant de 40 à 13 millimètres. L'air frais provennt de l'élément de régulation ( 2) débouche dans le conduit ( 55) par l'intermédiaire de la chambre annulaire ( 56) puis de l'espace compris entre les parois ( 57, 65) et ( 62, 64) du canal ( 58) La paroi intérieure ( 62) est sensiblement au droit de la surface intérieure ( 55) du conduit d'évacuation des fumées ( 61) et permet ainsi un écoulement sensiblement laminaire des fumées. L'air frais provenant de l'élément de régulation ( 2) circule préférentiellement le long des parois et participe ainsi au refroidissement du dispositif. L'angle 13 formé entre le conduit ( 55) et le segment ( 65) du canal ( 58) s'ouvrant sur la chambre annulaire ( 56) forme un angle supérieur à 450 afin d'empêcher le dépôt de particules de poussière ou de suie susceptible d'obturer à la longue le passage. Les sections Si de la sortie de la chambre annulaire ( 56), 52 du canal ( 58) de liaison et 53 de l'arrivée sur la partie tubulaire du conduit ( 55) sont croissantes de façon à ce que le produit desdites sections par le périmètre moyen de la section soit sensiblement constant afin de réduire la perturbation de la veine d'air périphérique. La forme oblongue de l'arrivée d'air ( 60) permet de diminuer la hauteur de l'élément d'admission tout en conservant un équivalent aéraulique important. La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif, et il est bien évident que l'Homme de Métier sera à même mettre en oeuvre l'invention sous des formes différentes. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée, du type comportant une prise d'air à ouverture variable caractérisé en ce que ladite prise d'air débouche dans le conduit de fumées en un point en amont de la source de chaleur et comporte deux volets ( 39, 40) orientables autour d'axes de rotation ( 51, 52), les volets ( 39, 40) étant réunis par des organes mécaniques propres à assurer un débattement symétrique. 2 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon la revendication principale caractérisé en ce que les volets ( 39, 40) orientables sont constitués par des clapets sensiblement rectangulaires disposés dans un segment de conduit éloigné du conduit de fumées. 3 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les clapets ( 39, 40) sont réunis par des engrenages ( 42, 48, 49, 50) assurant des mouvements symétriques des clapets. 4 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les clapets ( 39, 40) sont ramenés au repos en position fermée, dans laquelle ils obturent le segment de conduit, par un ressort de rappel ( 54). Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'une des extrémités du ressort de rappel ( 54) est reliée à un moyen de tarage propre à ajuster l'extension du ressort au repos. 6 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le segment de conduit ( 9) entourant les clapets ( 53, 54) est relié au conduit de fumées ( 9) par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement ( 3) présentant une chambre annulaire ( 56) s'ouvrant d'une part sur le conduit de liaison ( 7) avec le segment de conduit contenant les clapets orientables, et d'autre part le conduit de fumées ( 9). 7 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon la revendication 6 caractérisé en ce que la chambre annulaire ( 56) communique avec le conduit de fumées ( 9) par une fente périphérique. 8 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon la revendication 7 caractérisé en ce que les sections Si de la sortie de la chambre annulaire ( 56), 52 du canal de liaison ( 58) et 53 de l'arrivée sur la partie tubulaire du conduit ( 59) sont croissantes de façon à ce que le produit desdites sections par le périmètre moyen de la section soit sensiblement constant. 9 Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'une des plaques ( 21) présente une ouverture ( 30) obturable au moins partiellement par un volet ( 31) rotatif, ladite plaque étant en outre munie de charnières ( 32) permettant son inclinaison par rapport au cadre ( 33). Dispositif pour la régulation du tirage d'une cheminée selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que l'une des plaques ( 13 ou 20) présente une excroissance cylindrique ( 22) sensiblement normale, constituée d'une pluralité de segments ( 14 à 16) de cylindre de diamètres décroissants.