Brevet FR2897146A1 — publié le 20070810

La présente invention concerne un dispositif de chauffage à foyer, ainsi qu'un procédé de mise en oeuvre de ce dispositif de chauffage. Au sens de l'invention, un tel dispositif de chauffage à foyer désigne notamment, mais non exclusivement, une cheminée à foyer ouvert, ainsi qu'un poêle ou un insert à bois possédant un foyer fermé. L'inconvénient lié aux dispositifs de chauffage connus de l'état de la technique, réside dans le fait que leur utilisation s'accompagne d'un appel d'air froid. On conçoit par conséquent que le phénomène se révèle désagréable pour les occupants de la pièce, dans laquelle est placé ce dispositif de chauffage. Ceci étant précisé, l'invention vise à remédier à cet inconvénient. Elle vise ainsi à proposer un dispositif de chauffage à foyer, qui procure un confort d'utilisation plus satisfaisant que dans l'art antérieur. Elle vise également à proposer un tel dispositif de chauffage, dont la structure lui permet d'adopter différents encombrements, de manière à s'adapter aux dispositifs de chauffage prévus au préalable, et ce de façon rapide et commode. A cet effet, elle a pour objet un dispositif de chauffage à foyer, notamment cheminée à foyer ouvert, poêle ou insert à bois à foyer fermé, comprenant un bâti, un circuit primaire, propre à alimenter un foyer de cette cheminée en air extérieur, un circuit secondaire, prévu au voisinage dudit foyer, ce circuit secondaire possédant une extrémité supérieure en communication avec au moins un conduit de circulation d'air ambiant, ainsi qu'une extrémité inférieure, débouchant dans une pièce, le circuit primaire étant pourvu d'au moins une turbine primaire propre à être mise en mouvement par l'air extérieur, et le circuit secondaire étant pourvu d'au moins une turbine secondaire liée en rotation à la ou à chaque turbine primaire, la ou chaque turbine secondaire étant propre à diriger l'air présent dans le circuit secondaire en direction de ladite extrémité inférieure, afin de pulser cet air dans la pièce. Selon d'autres caractéristiques de l'invention les turbines respectivement primaire et secondaire sont propres à être entraînées par un moteur d'entraînement commun - le circuit secondaire comprend plusieurs éléments de circuit secondaire, disposés les uns à côté des autres, dont chacun est pourvu d'une turbine, lesdites turbines étant mcntées sur un arbre commun ; - chaque élément secondaire, qui présente une forme de L, possède une partie horizontale prévue sous le foyer, qui est pourvu de ladite extrémité inférieure, ainsi qu'une partie verticale placée contre une paroi de fond du bâti, qui est pourvue de ladite extrémité supérieure ; le circuit primaire comprend deux éléments latéraux de circuit primaire, dont chacun est pourvu d'une turbine primaire et dont chacun possède un corps tubulaire qui est identique au corps tubulaire de chaque élément de circuit secondaire ; le corps tubulaire de chaque élément respectivement primaire et secondaire est pourvu d'une tête, dans laquelle est reçue une turbine correspondante, chaque tête étant pourvue d'un orifice, ainsi que d'une ouverture, propre à être obturé(e) de façon sélective par au moins un bouchon ; - pour chaque élément latéral de circuit primaire, ledit orifice est en communication avec un volume intérieur d'un insert, rapporté sur le corps tubulaire, cet insert étant pourvu de moyens de passage de l'air en direction dc. foyer ; cette cheminée comporte une sonde de température, mise en communication avec le moteur d'entraînement desdites turbines. L'invention a également pour objet un procédé de mise en oeuvre du dispositif de chauffage tel que défini ci-dessus, dans lequel on met en marche la ou chaque turbine primaire et la ou chaque turbine secondaire lorsque la température du fcyer atteint une valeur prédéterminée. Selon une autre caractéristique de l'invention, on mesure au moyen d'un anémomètre l'intensité d'un appel d'air généré par le fonctionnement de la cheminée, et on commande la vitesse d'entraînement desdites turbines en fonction de l'intensité de cet appel d'air. L'invention va être décrite ci-après, en référence aux 15 dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels : - la figure 1 est une vue de profil, illustrant une cheminée conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus, illustrant 20 la cheminée de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de face, illustrant la cheminée des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, illustrant des éléments de circuits 25 primaire et secondaire, appartenant à la cheminée des figures précédentes ; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale, illustrant l'extrémité avant d'un élément de circuit primaire appartenant à la cheminée de l'invention ; 30 - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale, analogue à la figure 5, illustrant un élément de circuit secondaire appartenant à la cheminée de l'invention ; et - la figure 7 est une vue schématique, illustrant différents éléments permettant la mise en oeuvre de la cheminée conforme à l'invention. Le dispositif de chauffage à foyer, représenté sur les figures annexées, est en l'occurrence une cheminée à foyer ouvert. Cependant, l'invention trouve également son application, entre autres, â des poêles et à des inserts à bois, possédant un foyer fermé. Comme le montrent notamment les figures 1 à 3, la cheminée conforme à l'invention comprend tout d'abord un bâti, qui se compose d'une paroi inférieure 2, d'une paroi de fond 4, ainsi que d'une paroi supérieure 6. Deux éléments de circuit primaire 8, en forme de L, reposent sur la paroi inférieure 2 (figure 4), ainsi que contre la paroi de fond 4. La partie horizontale 81 de chaque élément primaire 8 comprend un corps tubulaire 10, visible notamment à la figure 4, ainsi qu'un insert 12, rapporté au-dessus du corps tubulaire 10. Dans sa paroi latérale intérieure, à savoir tourné vers l'autre insert, chaque insert 12 est creusé d'une ouverture 14, obturée de façon sélective par un volet réglable 16. Par ailleurs, chaque insert 12 est pourvu de plots 18, propres à venir en butée contre un épaulement 11 du corps tubulaire 10. On notera cependant que ces plots 18 et ces épaulements 11 définissent un passage 20, propre à la circulation de l'air comme on le verra dans ce qui suit. On note 83 le coin de chaque élément primaire 8, qui correspond à l'intersection entre sa partie horizontale 81 et sa partie verticale 82. Comme le montrent les figures 1 à 3, au niveau de ce coin 83, chaque élément primaire 8 est mis en communication avec une arrivée 22 correspondante d'air extérieur. L'autre extrémité de ces arrivées 22, qui n'est pas représentée sur les figures, débouche à l'extérieur de la pièce. En référence à la figure 5, l'extrémité avant de chaque élément primaire 8 forme une tête 24, de plus grande hauteur, dans laquelle est reçue une turbine 26, de type connu en soi. Cette dernière est interposée sur le trajet d'écoulement de l'air depuis le corps tubulaire 10 vers l'insert supérieur 12. A cet effet, un orifice 28 est ménagé dans la partie arrière de la tète 24 alors qu'une ouverture 30, ménagée sur la partie avant de cette tête 24, est obturée par un bouchon 32. On remarquera, sur cette figure 5, que les pâles 27 de la turbine 26 sont de type à godets, avec une surface plane et une surface convexe. La cheminée conforme à l'invention comprend également un certain nombre d'éléments de circulation secondaire 108, intercalés entre les deux éléments primaires 8, qui sont disposés latéralement de part et d'autre de ces différents éléments secondaires 108. La structure de ces éléments secondaires est analogue à celle des éléments primaires 8. Dans un but de clarté, les mêmes organes mécaniques composant les éléments secondaires 108 seront affectés des mêmes numéros de références que ceux composant les éléments primaires 8, augmentés de 100. Chaque élément secondaire 108 comprend une partie horizontale 1081, ainsi qu'une partie verticale 1082. Comme le montre notamment la figure 4, chaque partie horizontale se compose d'un corps tubulaire 110, qui n'est cependant pas surmonté d'un insert comme dans le cas de l'élément primaire 8. Les différents corps secondaires 110, prévus les uns à côté des autres, sont placés au-dessus d'un tiroir 34, destiné de façon connu en soi à la réception des cendres. Par ailleurs, ces différents corps tubulaires 110 définissent, à leur partie supérieure, le foyer 36 de la cheminée, qui est associé à une plaque réglable 37, de type connu en soi. Comme le montre la figure 6, chaque corps 110 est pourvu d'une tête 124, dans laquelle est reçue une turbine 126, de type connu en soi. Les pales 127 de la turbine 126 présentent deux surfaces concaves, pour permettre la bonne propulsion de l'air, envoyé soit par la turbine primaire 26, soit par le système d'assistance électrique. Contrairement au corps primaire 10, l'orifice arrière 128 est obturé par un bouchon 132, puisqu'il n'est pas prévu d'insert, alors que l'ouverture avant 130 permet la libre communication avec l'intérieur de la pièce. Comme le montre notamment la figure 2, les différents éléments secondaires 108 sont séparés, au niveau de leur tête 124 et de leur extrémité supérieure, par des joints toriques 113, illustrés de façon schématique. Ceci autorise le passage de l'air, entre les différentes têtes des éléments secondaires 108. Il est par ailleurs prévu deux joints pleins 115, séparant la tête 24 de chaque élément primaire 8 de la tête en regard d'un élément secondaire adjacent. Par conséquent, le volume intérieur des deux éléments primaires 8 n'est pas mis en communication avec le volume intérieur des différents éléments secondaires 108. Comme le montrent les figures 1 et 3, l'extrémité supérieure des différents éléments secondaires 108 est mise en communication. avec deux conduits 122, dits d'air ambiant, qui débouchent dans le volume intérieur de la pièce. On notera cependant que l'extrémité supérieure des deux éléments primaires 8 est pourvue d'un bouchon 38. En d'autres termes, le volume intérieur des deux éléments primaires 8 n'est pas mis en communication avec ces conduits d'air ambiant 122. Comme le montre notamment la figure 2, les différentes turbines 126 sont montées sur un arbre commun 134, s'étendant de façon transversale, qui est entraîné par un moteur 136. Par ailleurs, comme le montre la figure 7, la mise en œuvre de la cheminée conforme à l'invention fait intervenir un anémometre 138, representé de façon schématique, qui est par exemple placé au voisinage d'une porte de l'habitation équipée de la cheminée conforme à l'invention, notamment sur la porte d'entrée principale. Cet anémomètre 138 est mis en relation, par une ligne 140, avec un dispositif 142 permettant de régler la vitesse de rotation du moteur 136. Par ailleurs, il est prévu une sonde de température 144, placée dans le foyer, qui est également mise en relation avec le moteur 136 par l'intermédiaire d'une ligne 146. Cette sonde 144 est en outre reliée, par une ligne 148, à un thermostat 150. Enfin, il est prévu un interrupteur 152, permettant d'arrêter le moteur 136, notamment en cas d'urgence. L'utilisation de la cheminée décrite ci-dessus, va maintenant être explicitée dans ce qui suit. Il s'agit tout d'abord de placer un combustible approprié, non représenté, dans le foyer 36, puis de l'allumer afin de produire des flammes. Dans le même temps, le moteur 136 n'est pas encore mis en marche, de sorte que les turbines 26 et 126 sont mises en mouvement de façon passive, à savoir par l'air qui s'écoule à leur voisinage. L'air extérieur est admis par l'arrivée 22, en direction des deux éléments primaires 8. Cet air s'écoule dans le corps 10, puis dans l'insert 12 via la turbine 26, en mettant donc en rotation cette dernière dans le sens des aiguilles d'une montre, selon la flèche pointillée f. Cet air s'échappe alors en direction du foyer, par l'intermédiaire des ouvertures 14, puis le long du passage 20, ainsi qu'entre les différents éléments secondaires 108. Sur la figure 4, le trajet de l'air est matérialisé par les flèches F. On notera que cet air est notamment dirigé vers le foyer 36, de sorte qu'il permet d'entretenir les flammes. Dans =_e même temps, de l'air provenant de la pièce est aspiré dans les éléments secondaires 108, par l'intermédiaire des ouvertures 130, selon la flèche pointillée F1. Ceci conduit à mettre en rotation, de façon passive, les turbines 126 selon la flèche pointillée f. Cette mise en rotation selon le sens horaire des turbines 106 s'explique aussi par le fait que, comme on l'a vu précédemment, le moteur 136 n'est pas mis en marche. L'air ainsi inspiré par l'ouverture avant 130, se trouve rejeté par l'intermédiaire des conduits 122. Au fur et à mesure du fonctionnement de la cheminée, la température augmente dans le foyer de sorte que, dès que la sonde 144 a détecté que cette température a dépassé une valeur pré-déterminée, elle induit la mise en marche du moteur par la ligne 146. On notera que cette température seuil peut être réglée par l'intermédiaire du thermostat 150, associé à la ligne 148. Par conséquent, la mise en marche du moteur 136 conduit à une inversion du sens de rotation des turbines 26 et 126, qui tournent désormais dans le sens anti-horaire, selon les flèches pleines f'. Dans ces conditions, l'air circulant dans le corps primaire 10 est soufflé par la turbine 26, en direction de l'insert 12. Par ailleurs, dans chaque élément secondaire 108, la mise en rotation: de la turbine 126 dans le sens antihoraire conduit à une inversion du sens de circulation de l'air. En d'autres termes, l'air est désormais refoulé dans la pièce, par l'intermédiaire des ouvertures 130, selon la flèche pleine F2. De façon simultanée, l'anémomètre 138 mesure l'intensité de l'appel d'air provoqué par le fonctionnement de la cheminée. Cet anémomètre 138 commande alors la vitesse de rotation du moteur 136, par la ligne 140. En d'autres termes, plus cet appel d'air est important, plus le moteur 136 est forcé à tourner rapidement, de manière à pulser davantage l'air venant du circuit primaire 22, afin de limiter au maximum les inconvénients liés au fonctionnement de la cheminée. Ainsi, grâce à l'invention, la mise en marche du moteur 136, dès que le foyer a atteint une température suffisante, permet de pulser de l'air chaud en direction de la pièce, par l'intermédiaire de la face avant des éléments secondaires 108. Par ailleurs, les turbines prévues dans les éléments secondaires fonctionnent au même régime que celles prévues dans le circuit primaire, ce qui permet d'impulser de l'air chaud vers l'avant de la cheminée, par les ouvertures 130. Ceci permet donc de s'opposer au courant d'air froid généré par le fonctionnement de la cheminée, dont on rappellera qu'il procure des désagréments notables pour les occupants, dans la mise en oeuvre de l'état de la technique. Par ailleurs, l'invention fait appel à des éléments de circulation d'air qui sont essentiellement identiques, ce qui est avantageux en termes de simplicité de réalisation. D'autre part, grâce à cette mesure, la largeur de la cheminée peut être ajustée aisément. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté. Comme on l'a vu ci-dessus, elle trouve en effet son application à des dispositifs de chauffage, autres qu'une cheminée à foyer ouvert. Elle trouve en particulier son application à un poêle ou à un insert à bois, présentant un foyer fermé. Dans cette optique, les différents conduits de circulation d'air, respectivement primaire et secondaire, peuvent être prolongés dans leurs parties supérieures par un retour. Ce dernier, qui s'étend de façon sensiblement horizontale, débouche vers l'avant du poêle ou de l'insert, dans sa partie haute. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage à foyer, notamment cheminée à foyer ouvert, poêle ou insert à bois à foyer fermé, comprenant un bâti (2, 4, 6), un circuit primaire (8), propre à alimenter un foyer de cette cheminée en air extérieur, un circuit secondaire (108), prévu au voisinage dudit foyer (36), ce circuit secondaire possédant une extrémité supérieure en communication avec au moins un conduit de circulation d'air ambiant (122), ainsi qu'une extrémité inférieure (130), débouchant dans une pièce, le circuit primaire (8) étant pourvu d'au moins une turbine primaire (26) propre à être mise en mouvement par l'air extérieur, et le circuit secondaire (108) étant pourvu d'au moins une turbine secondaire (126) liée en rotation à la ou à chaque turbine primaire (26), la ou chaque turbine secondaire étant propre à diriger l'air présent dans le circuit secondaire en direction de ladite extrémité inférieure (130), afin de pulser cet air dans la pièce. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les turbines respectivement primaire (26) et secondaire (126) sont propres à être entraînées par un moteur d'entraînement commun (136). 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit secondaire comprend plusieurs éléments (108) de circuit secondaire, disposés les uns à côté des autres, dont chacun est pourvu d'une turbine (126), lesdites turbines étant montées sur un arbre commun (134). 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque élément secondaire (108), qui présente une forme de L, possède une partie horizontale (1081) prévue sous le foyer (36), qui est pourvu de ladite extrémité inférieure (130), ainsi qu'une partie verticale 12 placée contre une paroi de fond (4) du bâti, qui est pourvue de ladite extrémité supérieure. 5. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le circuit primaire comprend deux éléments latéraux (8) de circuit primaire, dont chacun est pourvu d'une turbine primaire (26) et dont chacun possède un corps tubulaire (10) qui est identique au corps tubulaire (110) de chaque élément de circuit secondaire (108). 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps tubulaire (10, 110) de chaque élément respectivement primaire (8) et secondaire (108) est pourvu d'une tête (24, 124), dans laquelle est reçue une turbine correspondante (26, 126), chaque tête étant pourvue d'un orifice (28, 128), ainsi que d'une ouverture (30, 130), propre à être obturé(e) de façon sélective par au moins un bouchon (32, 132). 7. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour chaque élément latéral de circuit primaire (8), ledit orifice (28) est en communication avec un volume intérieur d'un insert (12), rapporté sur le corps tubulaire (10), cet insert (12) étant pourvu de moyens (14) de passage de l'air en direction du foyer (36). 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que cette cheminée comporte une sonde de température (144), mise en communication avec le moteur (136) d'entraînement desdites turbines (26, 126). 9. Procédé de mise en oeuvre du dispositif de chauffage à foyer conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on met en marche la ou chaque turbine primaire (26) et la ou chaque turbinesecondaire (126) lorsque la température du foyer (36) atteint une valeur prédéterminée. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on mesure au moyen d'un anémomètre (138) l'intensité d'un appel d'air généré par le fonctionnement de la cheminée, et on commande la vitesse d'entraînement desdites turbines (26, 126) en fonction de l'intensité de cet appel d'air.