Brevet FR2788107A1 — publié le 20000707

La présente invention concerne un brûleur à gazéification et son alimentation, adaptables à une cheminée à foyer fermé, permettant de transformer cette cheminée à bois en cheminée à combustible liquide. Une cheminée à bois, à foyer fermé, présente des contraintes de manutention du combustible et d'entretien du foyer qui nuisent à une utilisation continue. Le dispositif, selon l'invention, permet de remédier à ces inconvénients, par exemple pour une puissance de 2 à 14 kw. Il comprend deux parties distinctes: La première partie est le dispositif d'amenée du combustible. Ce dispositif comprend une alimentation classique (mini-réservoir, filtre, électrovannes, cuve à niveau constant), un séparateur air- liquide, et un tube incliné à double paroi, dont l'extrémité finale terminée par deux tubes coudés vers le bas, de faible diamètre, séparés de quelques millimètres, pénètre à l'intérieur de la cheminée à travers la base arrière de l'avaloir et arrive à la verticale du centre du brûleur. La partie externe à la cheminée du tube comprend une croix permettant le remplissage en eau distillée, à travers un tube souple transparent pour contrôler le niveau d'eau, et le contrôle continu de la pression, par un classique manomètre; le tout formant un radiateur étanche pour le refroidissement de la partie interne. La partie interne à la cheminée du tube est maintenue par un tube plus gros, terminé par une partie verticale descendante protégeant le liquide combustible après sa sortie du tube d'amenée. Pour un maximum d'efficacité, ce tube peut être doublé par un tube de diamètre plus important ou dans sa partie verticale par un refroidisseur récupérateur de chaleur air-eau de forme adaptée. Ce tube peut pivoter à l'intérieur de son support autour du tube d'amenée, afin de dégager le foyer par exemple en période d'utilisation au bois. Il peut également servir, en période d'utilisation au bois pour la mise en route d'une flambée, en imprégnant le combustible solide d'une partie de combustible liquide. La pente continue du double tube permet d'une part l'écoulement, par gravité du combustible liquide dans le tube interne de faible diamètre, et d'autre part, le refroidissement de ce même combustible par l'effet caloduc de l'eau déminéralisée située dans le tube externe entourant le combustible. L'eau circule dans le tube et refroidit le tube injecteur. La température de ce dernier reste donc dans des limites très acceptables. Une pression d'eau à froid de l'ordre de 0,5 bar est une bonne moyenne. Cette première partie est considérée comme fixe par rapport à la cheminée. La deuxième partie assurant la combustion, est l'ensemble posé au centre du foyer. Cet ensemble comporte deux parties distinctes. La première est le caisson amenant l'air frais nécessaire à la combustion. Ce caisson a une forme adaptée à chaque type de cheminée afin de faire correspondre l'entrée d'air de la cheminée à l'entrée d'air du caisson. Ce caisson renferme un ventilateur hélicoide plat à axe vertical, correspondant à l'axe de chute du liquide; ce ventilateur à vitesse variable peut être un ventilateur basse tension. La deuxième partie est le foyer proprement dit, posé sur un support circulaire embouti à la verticale du ventilateur, en butée sur deux vis arrières de réglage situées à 120 l'une de l'autre. En son centre est posé un réceptacle évaporateur ayant la forme d'un "chapeau mexicain' monobloc ou en deux parties. La partie conique, à faible angle au sommet, reçoit les gouttes de liquide carburant et évite à celles-ci de gicler dans le brûleur. Le réceptacle, construit en vitrocéramique de préférence, est d'un nettoyage aisé. Son centrage est assuré par une pièce circulaire munie de six tiges, ou par un emboutissage au fond du brûleur. A l'intérieur du brfileur, plusieurs étages horizontaux de disques pleins ou en grillage ou métal déployé ou tôle perforée, séparés les uns des autres par des entretoises tubulaires, assurent une bonne combustion, avec un effet de braises. Un tube central protège les gouttes de liquide carburant du contact direct des flammes. La construction la plus simple comprend l'enveloppe centrale avec fond, le tout en métal, posée sur l'enveloppe extérieure en vitrocéramique transparente. Une pièce intermédiaire assure le supportage et le centrage. Le pot de combustion peut être un embouti du commerce, tel qu'un autocuiseur. L'enveloppe extérieure permet de voir le rougeoiement du pot et la combustion ponctuellement, à travers les trous d'injection d'air du pot. La construction la plus sophistiquée comprend les deux enveloppes en vitrocéramique transparente, qui permettent une vision totale de la combustion. Des ailettes verticales disposées radialement entre les deux parois, permettent d'éliminer l'effet tourbillonnaire dû au ventilateur, cet effet amenant une mauvaise combustion. Sous le pot de combustion, une tôle située à quelques millimètres, protège le ventilateur de la chaleur dûe au rayonnement direct émis par le fond du pot. Une forme emboutie en tôle, favorise l'écoulement de rair. Derrière le foyer, une portion de tôle polie en arc de cercle à axe vertical, réfléchit la lumière issue du foyer vers l'avant. Deux thermocouples, en partie haute du foyer, assurent la sécurité du système, en agissant sur deux électrovannes normalement fermées, placées en série sur le circuit combustible. Un contacteur permet d'ouvrir les deux électrovannes au moment de l'allumage. L'alimentation par gravité, peut aussi être remplacée par un système utilisant une micro-pompe à débit variable. Le séparateur air-liquide n'est alors plus nécessaire. L'ensemble complet brfûleur-amenée du combustible peut être un système autonome de chauffage, sans être implanté obligatoirement dans une cheminée. Il est bien entendu conseillé d'avoir un système récupérateur de chaleur sur les gaz brûlés, afin de conserver un rendement correct à l'installation. Cela peut être un refroidisseur récupérateur de chaleur air-eau, directement installé dans les flammes du foyer qui réduira alors la température du combustible avant combustion. Tous les éléments seront construits en matériaux résistants à la corrosion, par exemple: - accessoires avant tube injecteur: cuivre. - tube injecteur plus refroidisseurs: cuivre ou mieux acier inox. - accessoires de maintien des refroidisseurs: acier inox. - caisson: alliage d'aluminium. - composants foyer: acier inox réfractaire ou vitrocéramique, acier inox. - écran réfléchissant: aluminium poli. La construction modulaire permet un échange aisé de certaines pièces. Les éléments internes du pot étant simplement posés dans ce pot, et celui-ci étant posé sans fixation sur le caisson, il s'ensuit une manutention très aisée pour un nettoyage facile du foyer. L'extrémité du tube injecteur du carburant, étant située au fond du tube protecteur vertical, elle n'est pas atteinte par les produits de combustion et reste ainsi propre très longtemps. Cette extrémité étant terminée par deux tubes coudés vers le bas de faible diamètre, l'écoulement du combustible se fait sans dispersion quelque soit le débit affiché (dans les limites fixées initialement). Lors de la mise en route, il est nécessaire d'utiliser un carburant complémentaire, comme de l'alcool à brûler, pour assurer le préchauffage du b rûleur. Par la suite, il suffit d'adapter la vitesse de rotation du ventilateur, au débit du liquide carburant, pour assurer la meilleure combustion (sans fumée ni flamme importante). Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente le schéma général de l'installation. La figure 2 représente le dispositif d'amenée du combustible. La figure 3 représente en demi-coupe gauche, le brûleur et ses accessoires, avec paroi intérieure métallique et paroi extérieure en vitrocéramique transparente et en demi-coupe droite, une variante avec deux parois en vitrocéramique transparente. La figure 4 représente en coupe le refroidisseur récupérateur de chaleur air-eau (sans son support ni ses raccordements). En référence à ces dessins, le dispositif comporte - selon figure 1, un écran réfléchissant 47, deux vis de centrage 21. - selon figure 2, une arrivée de carburant 1, avec ses différents accessoires, un séparateur air-liquide 2, un tube injecteur de faible diamètre 3, un tube refroidisseur 4 avec sa butée axiale, un manomètre 5, un tube transparent 6, un robinet de remplissage 7, un raccord valve de mise à niveau et de mise en pression d'air 8, la paroi de l'avaloir de la cheminée 9, un support 10 fixé sur l'avaloir par des vis 11 plus ressorts 12, un tube de maintien et de protection en deux parties 13, un système de centrage 14, un système de centrage 15, un tube protecteur 16, un système de centrage 17, un tube protecteur 18 avec ses vis de maintien 19, deux joints 29, une double sortie coudée vers le bas 30. - selon figure 3, partie gauche, un caisson d'amenée d'air, support du foyer 20, un ventilateur 22, un déflecteur 23, un écran thermique 24, des pieds support , un pot de combustion 26 avec ses trous d'injection d'air à différents niveaux, un réceptacle 27, un disque horizontal embouti 28, des disques en grillage ou métal déployé ou tôle perforée 31 (nombre fonction du type de brûleur), un tube 32, un support circulaire embouti 33, des entretoises périphériques 34 sur axes 35, des ailettes radiales périphériques verticales 36, une couronne emboutie 37, un tube vitrocéramique transparent 38, deux thermocouples de sécurité 39 et selon variante, figure 3 partie droite, des entretoises support 40, des couronnes d'injection d'air 41 (nombre fonction du type de brûleur), des tubes vitrocéramiques transparents 42 (nombre fonction du type de brûleur), une couronne supérieure de fixation 43, des tirants de fixation 44 avec ressorts 45 et écrous 46, un centreur 47 et ses tiges 48. - selon figure 4, un refroidisseur récupérateur de chaleur 49 (sans son support ni ses raccordements). REVENDICATIONS 1) Dispositif adaptable à une cheminée à bois, à foyer fermé, permettant de transformer celle-ci en cheminée à combustible liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'amenée du combustible liquide au système de combustion, ce système d'amenée comprenant un tube injecteur 3 situé à l'intérieur d'un tube refroidisseur 4, le système de combustion comprenant un - caisson 20 contenant un ventilateur 22, sur ce caisson est posé un support 33 et un tube vitrocéramique transparent 38 supportant le pot de combustion 26 ou l'empilage pot 26 plus couronnesd'injection d'air 41 plus tubesvitro-céramique transparent42. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un séparateur air-liquide 2 assurant un écoulement régulier du carburant, en éliminant les bulles d'air. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une double sortie coudée de faible diamètre 30 assurant un écoulement sans dispersion des gouttes de carburant. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube injecteur de faible diamètre 3 est constamment refroidi par l'eau contenue dans le tube refroidisseur 4 (effet caloduc si ébullition). ) Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'il comporte un tube 13 protégeant et évitant l'encrassement de rextrémité du tube injecteur 3 et de la double sortie 30. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un tube 18 ou un refroidisseur récupérateur de chaleur 49 évitant l'inflammation des gouttes de carburant, dans une grande partie de leur chute dans le foyer. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le caisson _-.: 20 amène rair au foyer à raide du ventilateur 22 à vitesse variable. --- -8) Dispositifselon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que le -'--- ftube vitrocéramique 38, posé sur le caisson 20, supporte le pot de combustion È- - 26 et permet de voir le rougeoiement de celui-ci et la combustion --- ' 30 ponctuellement à travers les trous d'injection d'air du pot 26, ou totalement à travers les tubes 42. _, - 9) Dispositif selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce qu'il comporte des ailettes radiales 36, éliminant l'effet tourbillonnaire de l'air injecté et assurant ainsi une meilleure combustion. ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un réceptacle 27, de forme conique, recevant les gouttes de carburant sans aucune éclaboussure et contribuant ainsi au maintien de la propreté du pot de combustion 26. 11) Dispositif selon les revendications 1 et 10 caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de disque horizontal plein 28, disques horizontaux en grillage ou métal déployé ou tôle perforée 31, tube 32, entretoises 34 à l'intérieur du pot 26, facilitant la combustion et créant un effet de braises.