Brevet FR2942652A1 — publié le 20100903

La présente invention concerne une cheminée à combustible liquide ou sous forme de gel, (éthanol ou bioéthanol) sans dégagement de fumée. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Ces appareils permettent d'apporter l'agrément d'un âtre dans un local qui en est dépourvu. Ils autorisent également une grande variété esthétique du fait même de leur indépendance à l'égard d'un conduit d'évacuation des gaz brûles. La question de la sécurité de l'usage de ces cheminées reste mal résolue à ce jour. En particulier, elles comportent un bac de combustion qui contient un volume dé-terminé de combustible et dont la surface libre est le siège même de la combustion, c'est-à-dire de la naissance des flammes. Pour un fonctionnement continu de la cheminée pendant, par exemple, deux ou trois heures, le volume de combustible contenu dans le bac est important et nécessairement en cas d'une inflammation non contrôlée liée à un mauvais fonctionnement de la cheminée, les conséquences sont d'autant plus graves que le volume de combustible en jeu ast important. Il est donc utile d'apporter au siège de la combustion une quantité juste suffisante de combustible pour obtenir l'effet souhaité et donc entretenir cette quantité au fil de la consommation. Il convient alors de mettre en oeuvre des moyens beaucoup plus sophistiqués qu'un simple bac à remplir ou qu'une cartouche à mettre en place, pour contrôler en permanence la quantité de combustible liquide juste nécessaire. OBJET DE L'INVENTION Par la présente invention, on se propose de contrô- ler la quantité de combustible en jeu à chaque instant dans une telle cheminée, par des moyens relativement simples, de manière à maîtriser en sécurité le fonctionnement de l'alimentation et de parer à toute panne ou défection du matériel mis en œuvre. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a donc pour objet un foyer de cheminée sans conduit à combustible liquide, comportant un bac de combustion contenant 1.e combustible liquide dont la surface libre est le siège de la racine des flammes de combustion, caractérisée en ce qu'il comprend un bac de rétention dans lequel est logé le bac de combustion pour recueillir les débordements de ce dernier afin de les détec- ter, que ces débordements soient dus à un dysfonctionnement du fDyer ou à une utilisation irrégulière de ce dernier. Le bac de combustion est par sécurité de petite contenance. Il est donc relié à un réservoir distant par le moyen d'un circuit d'alimentation avec une pompe qui com- porte au moins un système principal d'interruption de cette alimentation consistant à contrôler le fonctionnement de la pompe en fonction de la surveillance de certains paramètres par le biais de capteurs et d'une unité électronique de commande de la mise en marche ou de l'arrêt de la pompe re- liée à ces capteurs. Le fonctionnement de ce système peut être défectueux et le bac recevoir une quantité trop importante de combustible. Le bac de rétention de l'invention permet de recueillir cet excès de combustible pour qu'il ne se répande pas hors du foyer et pour constituer un moyen permettant de mettre en oeuvre une sécurité supplémentaire indépendante de celle liée au bac de combustion, notamment piloter une coupure secondaire et indépendante de l'alimentation du bac de combustion. De manière avantageuse, le bac de rétention corn- porte un point bas au niveau duquel est disposé un disposi- tif de détection comportant au moins un capteur de la pré- sence de combustible. Le signal qu'émet ce capteur peut être de toute nature. L'exploitation de ce signal consiste à activer la sécurité supplémentaire, notamment piloter une coupure de l'alimentation du bac de combustion et/ou dé- clencher une alarme et/ou mettre en service tout dispositif adap:é à éteindre le foyer. La coupure de l'alimentation peut simplement consister à mettre la pompe hors service ou être assurée par tout autre moyen d'interruption de l'alimentation (vanne de secours, by pass...). Pour assurer la régulation de son alimentation, le bac de combustion comporte au moins un capteur de niveau du liquide dans le bac de combustion. Ce capteur de niveau est situé à l'extrémité d'une crosse de support pour son main- tien dans le bac de combustion, écarté des parois de ce dernier. Une trop grande proximité du capteur et de la paroi perturbe le fonctionnement du capteur au sens ou la paroi peut être le siège de remontées de liquide par capillarité De manière préférée, il sera mis en œuvre trois cap- teurs de niveau. Un premier capteur détecte le niveau bas du combustible dans le réservoir de combustion qui, lors-qu'il est activé, enclenche la pompe d'alimentation. Deux autres capteurs détectent le niveau haut du combustible pour arrêter le cycle de réalimentation. Ces capteurs se- ront placés éloignés l'un de l'autre, par exemple aux extrémités d'une diagonale si le bac de combustion est rectangulaire vu de dessus, de manière à prendre en compte un défaut d'horizontalité du bac. En effet, si tel est le cas l'un des capteurs de niveau haut sera plus bas que l'autre et_ déclenchera la coupure de l'alimentation avant que le liquide ne déborde. Avantageusement, le circuit d'alimentation susdit débouche dans le fond du bac de combustion par une rampe de répartition de l'arrivée de ce liquide en fond de ce bac. Cette disposition permet d'éviter les turbulences dans le bain de combustible et donc d'éviter les perturbations de sa surface libre et de la combustion au moment des réalimentations successives du bac. Ce dernier est de préférence de section triangulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation à titre non limitatif. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un foyer de cheminée conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un foyer de cheminée conforme à l'invention dépourvu de sa � grille � supérieure pour laisser apparaître le bac de combustion, - la figure 3 est une vue semblable à celle des figures précédentes illustrant le bac de rétention, - la figure 4 illustre par une vue partielle, les 15 deux bacs de rétention et de combustion de la cheminée conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le foyer d'une cheminée sans conduit représenté aux figures comporte un caisson extérieur 1 qui constitue 20 l'enveloppe extérieure de l'appareil dont une partie de la face supérieure forme le siège de la combustion. Ce caisson est intégré dans une structure esthétique qui constitue l'habillage de la cheminée, soit sous forme de base fixe de cet habillage, soit sous forme d'un tiroir. 25 Une partie la de ce caisson est recouverte d'une paroi supérieure 2 de protection pour un certain nombre de composants techniques de la cheminée et notamment pour recevoir un bidon de combustible, une pompe d'extraction du combustible et divers organes électroniques destinés à la 30 commande, au pilotage et à la sécurité du fonctionnement de la cheminée. L'autre partie lb de ce caisson est couverte d'une � grille � 3 qui ici présente une fente 4 laquelle découvre un bac 5 de combustion d'un combustible liquide. Les flam- 35 mes de la combustion sortent donc du foyer par cette fente sous la forme par exemple d'un rideau qui constitue le spectacle � donné par la cheminée. La grille 2 est supportée par un cadre 6 de manière amovible ou démontable. Lorsqu'on la retire (figure 2) on accède au bac de combustion 5 qui est suspendu au cadre 6 par des ailes supérieures 5a et 5b. La section courante de ce bac est triangulaire avec la pointe vers le bas et les parois d'extrémité 5c ont un bord supérieur dont le niveau est situé plus bas que celui des ailes de sorte que ce bord constitue un seuil de trop plein ou de déversement du bac. On remarquera que les parois latérales du bac 5, à leur partie la plus évasée, presque au niveau des ailes 5a et 5b, comportent des ouïes 5d qui favorisent une arrivée d'ai_7 au niveau de la combustion c'est-à-dire de la racine des :'flammes. A la figure 3, le bac 5 a été retiré ainsi que la cadre de support 6. On constate la présence d'un bac de rétent=_on 7 qui est également de section courante triangulaire et dont l'arête inférieure 7a comporte un point bas 7:b au niveau duquel est placé un détecteur 8 de liquide et notamment de combustible qui aurait pu déborder du bac de combustion 5. Les bords supérieurs de parois du bac 7 sont crénelés et les créneaux 9 constituent également des ouvertures de ventilation qui favorisent l'accès de l'air ambiant au-tour du bac de combustion et en améliorent le refroidisse-ment. Le bac 7 est supporté dans le caisson 1 au moyen de cloisons appropriées dans ce caisson. Une ouverture 10 est ménagée dans l'une des parois de ce bac 7 pour offrir un passage aux conduits et câbles nécessaires au pilotage du fonctionnement du bac de combustion. La figure 4 reprend certains des éléments déjà décrits et illustrent les équipements avantageux du bac de combustion. Ainsi, on assure l'approvisionnement en combustible de ce bac par une rampe 11 d'alimentation qui court le long de l'arête inférieure interne du bac de combustion. Cette rampe assure la répartition de cette alimentation afin d'éviter un point unique d'approvisionnement qui conduirait à une présence importante de combustible plus froid dans une zone confinée pouvant nuire à la qualité de cette combustion. La canalisation 12 d'alimentation de la rampe 11 qui se trouve à l'extérieur du bac 5, est issue d'une pompe non représentée dont le fonctionnement est réglé par un mi- crocontrôleur, en fonction notamment du niveau de combustible présent dans le bac 5. Elle atteint le bac 5 par l'ouverture 10 du bac 7. Le niveau de combustible est sur-veillé par des capteurs tels 13, 13a, 13b, qui sont en forme de crosse de manière à plonger dans le bac, éloignés de toute paroi pour que leur fonctionnement ne soit pas perturbé par des remontées de liquide par capillarité non significatives de la quantité de combustible réellement contenue dans le bac au cours de la combustion. De manière préférée, on mettra en oeuvre trois capteurs. Le capteur 13 plonge dans le liquide pour en détecter le niveau bas. Son activation enclenche une phase de réalimentation du bac de combustion. Les capteurs 13a et 13b sont des capteurs de niveau haut disposés à l'extrémité de la grande diagonale de l'ouverture du bac de combustion 5 afin de prendre en compte un défaut d'horizontalité de ce bac. On comprend en effet: que si le capteur 13b est situé plus bas que le capteur 13a, il sera atteint en premier par le liquide et déclenchera la coupure de l'alimentation avant le capteur 13a qui :Lui pourrait, à l'extrême, ne jamais être atteint par ce liquide débordant au niveau du point bas. La section triangulaire du bac de combustion per- met, par exemple au réglage initial en usine, de fixer la surface de combustible maximale exposée à la combustion (la valeur de la surface libre de ce dernier dans le bac 5) par le réglage de la détection du niveau haut de ce niveau et ainsi d'affecter une certaine puissance à la cheminée, donc une consommation spécifique à celle-ci. Un même matériel peut donner lieu à une gamme de foyers de puissances différentes. Le principal avantage de l'invention réside dans la sécurité du foyer. En effet, la nécessité d'alimenter en continu un bac de petite quantité pour une combustion étendue dans le temps met en oeuvre des équipements qui sont su-jets à des pannes ou à de mauvais fonctionnements tant en ce qui concerne le circuit de puissance (pompe et clapets, vannes...) que le circuit de commande (électronique, capteur3, ...) constituant une source de risques d'accidents. La présence d'un deuxième bac permet de mettre en œuvre un circuit de sécurité supplémentaire totalement indépendant de la sécurité primaire assurée sur le bac de combustion qui vient diminuer le risque parce qu'il permet de mettre directement hors service la pompe d'alimentation dès la détection de la présence de liquide dans le bac de rétention. REVENDICATIONS1. Foyer de cheminée sans conduit à combustible liquide, comportant un bac de combustion (5) contenant le combustible liquide dont la surface libre est le siège de la racine des flammes de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend un bac (7) de rétention dans lequel est logé le bac (5) de combustion pour recueillir afin de les détecter les débordements de ce dernier. 2. Foyer de cheminée selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le bac de rétention (7) comporte un point bas (7b) au niveau duquel est disposé un détecteur (8) de la présence de combustible. 3. Foyer de cheminée selon l'une des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que le bac de combustion (5) est relié à un réservoir de combustible, distant, par un circuit d'alimentation (12) équipé d'une pompe dont la com- mande est pilotée en fonction d'un signal délivré par au moins un capteur de niveau (13, 13a, 13b) du liquide dans 20 le bac (5) de combustion. 4. Foyer de cheminée selon la revendication 3, caracterisé en ce que la commande de la pompe d'alimentation comporte un circuit secondaire autonome et indépendant de coupure de son fonctionnement qui comprend le détecteur (8) 25 de la présence de combustible dans le bac de rétention (7b). 5. Foyer de cheminée selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le capteur de niveau (13, 13a, 13b) est situé à l'extrémité d'une crosse de support 30 pour son maintien dans le bac (5) de combustion, écarté des parois de ce dernier. 6. Foyer de cheminée selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (13) de niveau bas et deux capteurs (13a, 13b) de niveau haut du 35 liquide dans le bac de combustion (5). 7. Foyer de cheminée selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation (12) susdit débouche dans le fond du bac de combustion par une :.ampe (11) de répartition de l'arrivée de ce liquide en 5 fond de ce bac (5). 8. Foyer de cheminée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bac de combustion (5) est de section triangulaire. 9. Foyer de cheminée selon l'une des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce que les parois du bac de combustion (5) sont pourvues en partie supérieure, au- dessus du bain de combustible, d'ouïes (5d) de circulation 10. Foyer de cheminée selon l'une des revendica-15 tions précédentes, caractérisé en ce que la partie supé- rieu::e des parois du bac de rétention (7) est pourvue d'encoches de circulation d'air.