Brevet FR2956473A1 — publié le 20110819

L'invention concerne un foyer de cheminée ainsi qu'une cheminée comprenant un tel foyer. Une cheminée de l'état de la technique comporte un foyer ouvert ou fermé qui prend généralement la forme d'une cuve qui comprend une paroi inférieure sur laquelle est disposé le combustible. Le foyer comprend également des parois latérales et un avaloir et, dans le cas d'un foyer fermé, au moins l'une des parois latérales est une porte vitrée qui s'ouvre pour permettre l'accès à l'intérieur du foyer. L'avaloir présente une buse d'évacuation qui est raccordée au conduit de fumée et qui est nécessaire à l'évacuation des produits de combustion et des produits polluants vers l'extérieur. Pour obtenir des émissions réduites de produits polluants, une charge moyenne de 2 à 3 kg de combustible, généralement des bûches de bois, est une charge optimale ce qui représente une charge de 15 cm de hauteur environ. Pour améliorer la post-combustion qui se déroule dans le foyer, des buses qui sont alignées horizontalement à une certaine hauteur par rapport à la paroi inférieure, traversent l'une des parois latérales et sont destinées à apporter de l'air extérieur à l'intérieur du foyer. Les buses sont classiquement alignées dans le haut du foyer, sensiblement dans le quart supérieur qui largement au-dessus des 15 cm de la charge optimale. En effet, le positionnement des buses est optimisé pour une charge importante de combustible, par exemple de l'ordre de 8 kg. Ainsi, les buses sont positionnées légèrement au-dessus de la hauteur atteinte par la charge importante, de manière à ce que l'air sortant des buses soit injecté dans le bas des flammes, c'est-à-dire quelques centimètres au-dessus de la cime du combustible et ainsi permettre d'obtenir une post-combustion optimale des gaz de combustion. La position des buses n'est donc pas optimisée pour l'ensemble des configurations possibles, mais uniquement pour les charges importantes. Un objet de la présente invention est de proposer un foyer de cheminée qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier permet d'obtenir une post-combustion optimale du combustible pour différentes hauteurs de combustible, c'est-à-dire différentes charges. A cet effet est proposé un foyer de cheminée comportant: - une cuve intérieure présentant une paroi inférieure intérieure destinée à 35 recevoir le combustible à brûler, - au moins deux séries d'au moins une buse, les séries étant disposées à des hauteurs différentes par rapport à la paroi inférieure intérieure, - pour chaque série, une canalisation destinée à canaliser l'air extérieur vers les buses de ladite série, et - un dispositif d'obturation présentant au moins un moyen de sélection mobile entre une première position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation de la série de buses la plus basse et, d'autre part, il obture les autres canalisations, et une deuxième position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation de la série de buses la plus haute et, d'autre part, il obture les autres canalisations, et pour chaque série de hauteur intermédiaire, une position intermédiaire dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation de la série intermédiaire et, d'autre part, il obture les autres canalisations, un moyen de commande destiné à commander le déplacement du moyen de sélection. Avantageusement, la paroi inférieure intérieure présente une grille foyère et une canalisation d'air primaire présentant deux fenêtres et destinée à canaliser l'air extérieur vers la grille foyère, et le moyen de sélection comporte en outre une extension mobile entre une première position dans laquelle seule l'une des deux fenêtres est ouverte, et une deuxième position dans laquelle les deux fenêtres sont ouvertes. Avantageusement, le foyer de cheminée comporte une cuve extérieure présentant des parois et chaque canalisation est réalisée par des parois qui s'étendent entre les parois de la cuve intérieure et les parois de la cuve extérieure. Avantageusement, le moyen de commande est manoeuvrable manuellement. Avantageusement, le moyen de commande comporte un plot mobile en rotation, une première languette rigide dont l'une des extrémités est montée fixe en rotation sur le plot et dont l'autre extrémité est destinée à être manoeuvrée, une deuxième languette rigide dont l'une des extrémités est montée fixe en rotation sur le plot et dont l'autre extrémité coopère avec le moyen de sélection. Avantageusement, le plot traverse la paroi inférieure extérieure et le moyen de commande comporte des moyens d'étanchéité destinés à rendre étanche à l'air, le passage du plot à travers ladite paroi inférieure extérieure. Avantageusement, la cuve intérieure présente des parois latérales intérieures qui s'étendent vers le haut à partir de la paroi inférieure intérieure, et chaque buse traverse l'une des parois latérales intérieures. L'invention propose également une cheminée caractérisée en ce qu'elle comprend un foyer de cheminée selon l'une des variantes précédentes. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: La Fig. 1 représente un foyer selon l'invention en coupe partielle; la Fig. 2 est une coupe par un plan médian vertical du foyer de la Fig. 1, la Fig. 3 représente une cuve extérieure d'un foyer selon l'invention, la Fig. 4 est un agrandissement d'un dispositif d'obturation du foyer selon l'invention, et la Fig. 5 est une coupe d'un moyen de commande par un plan vertical. Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence à un foyer en position de fonctionnement, c'est-à-dire comme il est représenté sur la Fig. 1. Le foyer décrit peut être aussi bien un foyer fermé qu'un foyer ouvert. La Fig. 1 montre un foyer de cheminée 100 qui prend ici la forme d'un insert présentant une cuve intérieure 102 et une cuve extérieure 152. La cuve intérieure 102 présente une paroi inférieure intérieure 104 destinée à recevoir le combustible à brûler, par exemple des bûches de bois, et qui porte une grille foyère 116. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 1, la cuve intérieure 102 présente également des parois latérales intérieures 106, 108, 110, 112 qui s'étendent vers le haut à partir de la paroi inférieure intérieure 104. La paroi référencée 108 est vue ici en coupe partielle. La cuve extérieure 152 présente une paroi inférieure extérieure 154 qui s'étend sous la paroi inférieure intérieure 104 et à distance de cette dernière afin de ménager un espace entre elles où est logé un cendrier 114. Pour chaque paroi latérale intérieure 106, 108, 110, 112, la cuve extérieure 152 présente également une paroi latérale extérieure 156, 158, 160, 162 qui vient en vis- à-vis de la paroi latérale intérieure 106, 108, 110, 112 correspondante et à distance de celle-ci afin de ménager un espace entre elles. La paroi intérieure référencée 110 est ici la paroi frontale de la cuve intérieure 102 qui est ouverte et est destinée à être recouverte par la paroi extérieure 160 qui est ici une porte qui s'ouvre pour autoriser l'accès à l'intérieur du foyer 100. La partie supérieure du foyer 100 est fermée par une paroi supérieure 124 qui constitue l'avaloir et qui présente une buse d'évacuation 126 qui est destinée à être raccordée à un conduit de fumée 128 pour permettre l'évacuation des produits de combustion vers l'extérieur. La Fig. 2 montre une coupe du foyer 100 selon un plan médian vertical. La paroi latérale extérieure référencée 156 est ici une paroi extérieure arrière qui est percée d'un trou d'aération 202 qui permet à l'air extérieur de pénétrer dans un volume de réserve 204 à l'intérieur de la paroi extérieure arrière 156. La paroi intérieure arrière 106 porte des buses 130a et 130b qui la traversent de part en part et qui débouchent dans la cuve intérieure 102 pour y introduire de l'air extérieur. Pour pouvoir adapter le flux d'air provenant de l'extérieur en fonction de la hauteur du combustible présent dans la cuve intérieure 102, le foyer 100 comporte au moins deux séries d'au moins une buse 130a, 130b, les séries étant disposées à des hauteurs différentes par rapport à la paroi inférieure intérieure 104. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs., il y a deux séries de buses 130a et 130b, mais il est possible d'en prévoir plus. Les buses 130a, 130b d'une série sont disposées sur une ligne horizontale et sur pratiquement la longueur de la paroi intérieure arrière 106. La première série (130a) est disposée sur la ligne la plus basse tandis que la deuxième série (130b) est disposée sur la ligne la plus haute. Les buses 130a de la première série débouchent dans un premier espace 206 15 entre la paroi intérieure arrière 106 et la paroi extérieure arrière 156. Les buses 130b de la deuxième série débouchent dans un deuxième espace 208 entre la paroi intérieure arrière 106 et la paroi extérieure arrière 156. La Fig. 3 montre, en partie, la cuve extérieure 152 du foyer 100 où la paroi arrière intérieure 106 n'est pas représentée mais où les buses 130a et 130b le sont. 20 Pour éviter que l'air présent dans le premier espace 206 puisse atteindre les buses 130b de deuxième série, chaque série de buses 130a, 130b est enfermée dans une enceinte distincte 210, 212. La première enceinte 210 entoure la première série de buses 130a et est constituée de parois qui s'étendent de la paroi arrière extérieure 156 à la paroi arrière 25 intérieure 106. La deuxième enceinte 212 entoure la deuxième série de buses 130b et est constituée de parois qui s'étendent de la paroi arrière extérieure 156 à la paroi arrière intérieure 106. Les deux enceintes 210 et 212 sont étanches l'une par rapport à l'autre pour 30 éviter le passage de l'air d'un des espaces 206, 208 à l'autre 208, 2006. Pour que l'air extérieur provenant du volume de réserve 204 à travers le trou d'aération 202 parvienne au premier espace 206 et au deuxième espace 208, le volume de réserve 204 est en communication avec le premier espace 206, d'une part, et le deuxième espace 208, d'autre part. 35 La première enceinte 210 comprend une première paroi de transfert 214 et la deuxième enceinte 212 comprend une deuxième paroi de transfert 216 qui est ici continue avec la première paroi de transfert 214. Chaque paroi de transfert 214, 216 constitue une séparation entre l'espace 206, 208 correspondant et le volume de réserve 204. Chaque paroi de transfert 214, 216 est percée d'au moins une fenêtre respectivement référencée 304 et 306 qui permet le passage de l'air extérieur du volume de réserve 204 vers l'espace 206, 208 correspondant. Ainsi, l'air de l'extérieur pénètre dans le volume de réserve 204 par le trou 202, puis il traverse les parois de transfert 214 et 216 pour arriver dans l'espace 206, 208 correspondant, et ensuite il pénètre dans la cuve intérieure 102 en traversant les buses 130a, 130b correspondantes. L'air ainsi amené constitue de l'air de post-combustion pour les gaz de combustion. La première enceinte 210 constitue une première canalisation qui permet de canaliser l'air extérieur vers la première série de buses 130a, et la deuxième enceinte 212 constitue une deuxième canalisation qui permet de canaliser l'air extérieur vers la première série de buses 130b. Pour que l'air sorte par l'un et/ou l'autre des séries de buses 130a et 130b selon la masse de combustible présent dans le foyer 100, ce dernier comprend également un dispositif d'obturation 300. Le dispositif d'obturation 300 présente au moins un moyen de sélection 220 et un moyen de commande 132 manoeuvrables manuellement et destinés à commander 20 le déplacement du moyen de sélection 220. Le moyen de sélection 220 est mobile entre une première position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la première canalisation 210 et, d'autre part, il obture la deuxième canalisation 212, et une deuxième position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la deuxième canalisation 212 et, d'autre part, il obture la première 25 canalisation 210. En allant de la première position à la deuxième position, le moyen de sélection 220 obture progressivement la première canalisation 210 et il libère progressivement la deuxième canalisation 212, et inversement. Dans le cas où il y a plus de deux séries de buses 130a, 130b, le moyen de 30 sélection 220 est mobile entre la première position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation 210 de la série de buses 130a la plus basse et, d'autre part, il obture les autres canalisations 212, et la deuxième position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation 212 de la série de buses 130b la plus haute et, d'autre part, il obture les autres canalisations 210, et pour chaque série de buses de 35 hauteur intermédiaire entre la série de buses 130b la plus haute et la série de buses 130a la plus basse, une position intermédiaire dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation de la série intermédiaire et, d'autre part, il obture les autres canalisations. De la même manière, en allant d'une position amont correspondant à une série amont de buses à une position aval correspondant à une série aval de buses, le moyen de sélection 220 obture progressivement la canalisation correspondant à la série amont et il libère progressivement la canalisation correspondant à la série aval. Ainsi, le positionnement du moyen de sélection 220 permet d'alimenter l'intérieur de la cuve intérieure 102 avec de l'air de post-combustion à la hauteur désirée en fonction de la charge de combustible présente dans le foyer 100. Le moyen de sélection 220 prend ici la forme d'un volet qui se déplace en vis-à-vis des parois de transfert 214 et 216 et qui présente une pluralité d'évidements 222. Chaque évidement 222 correspond à une fenêtre 304, 306 et est disposé sur le volet 220 de manière à ce qu'au cours du déplacement du volet 220, l'évidement 222 se positionne en vis-à-vis de la fenêtre 304, 306 correspondante lorsque l'air doit passer à travers cette fenêtre 304, 306, et se positionne en vis-à-vis d'une partie pleine de la paroi de transfert 214, 216 lorsque l'air ne doit passer à travers cette fenêtre 304, 306. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté ici, le positionnement de l'évidement 222 s'effectue de manière progressive en vis-à-vis de la fenêtre 304, 306 et de la partie pleine. Bien sûr, il est possible de prévoir que les changements de positions s'effectuent de manière instantanée. Un volume inférieur 223 est ménagé entre la paroi inférieure extérieure 154 et la paroi inférieure intérieure 104. Le volume inférieur 223 est entouré par une enceinte inférieure 224 constituée de parois qui s'étendent de la paroi inférieure extérieure 154 à la paroi inférieure intérieure 104 et dans laquelle est logé le cendrier 114. L'enceinte inférieure 224 comprend une paroi inférieure de transfert 226 qui constitue une séparation entre le volume inférieur 223 et le volume de réserve 204. La paroi inférieure de transfert 226 est percée de deux fenêtres 228a et 228b qui permettent le passage de l'air extérieur du volume de réserve 204 vers le volume inférieur 223 puis l'intérieur de la cuve intérieure 102 à travers la grille foyère 116 permettant ainsi d'alimenter le combustible avec de l'air primaire. L'enceinte inférieure 224 constitue ainsi une canalisation d'air primaire qui canalise l'air extérieur vers la grille foyère 116. Le moyen de sélection 220 comporte alors une extension 230 qui est mobile entre une première position dans laquelle seule la première fenêtre 228a de la paroi inférieure de transfert 226 est ouverte, et une deuxième position dans laquelle les deux fenêtres 228a et 228b de la paroi inférieure de transfert 226 sont ouvertes. L'extension 230 prend ici la forme d'un volet solidaire du moyen de sélection 220 qui se déplace en vis-à-vis de la paroi inférieure de transfert 226 et qui présente ici un évidement 232. L'évidement 232 est disposé de manière à ce qu'au cours du déplacement de l'extension 230, il se positionne en vis-à-vis de la première fenêtre 228a qui correspond à un apport normal d'air primaire, puis des deux fenêtres 228a et 228b qui correspond à un apport complémentaire d'air primaire en particulier lors de l'allumage du combustible. L'extension 230 reste dans la première position pendant que le moyen de sélection 220 passe de sa première position à sa deuxième position. Lorsque le moyen de sélection 220 est dans sa deuxième position et que le moyen de commande 132 est encore déplacé, l'extension 230 passe alors dans sa deuxième position et le moyen de sélection 220 reste dans sa deuxième position. L'apport d'air primaire complémentaire correspond alors uniquement au cas où la charge est maximale, c'est-à-dire lorsque seules les buses 130b les plus hautes sont alimentées en air. La Fig. 4 montre un agrandissement de la Fig. 3. Le déplacement en translation du moyen de sélection 220 est obtenu par des moyens de guidage qui sont ici constitués des parois de transfert 214 et 216 et par une paroi jumelle 302 qui est parallèle aux parois de transfert 214 et 216. Le moyen de sélection 220 est disposé entre les parois de transfert 214 et 216 et la paroi jumelle 302 qui comporte pour chaque fenêtre 304, 306 desdites parois de transfert 214 et 216, une fenêtre jumelle 304. Le moyen de commande 132 se présente sous la forme d'une poignée 132 accessible depuis l'extérieur de la cuve extérieure 152 et montée mobile en rotation sous la paroi inférieure extérieure 154 et qui est fixée au moyen de sélection 220. La Fig. 5 montre une coupe du moyen de commande 132 par un plan vertical. La poignée 132 se présente sous la forme d'une première languette rigide 502 qui est accessible depuis l'extérieur de la cuve extérieure 152 et une deuxième languette rigide 504. La première languette rigide 502 s'étend sous la paroi inférieure extérieure 154 et la deuxième languette rigide 504 s'étend entre la paroi inférieure intérieure 104 et la paroi inférieure extérieure 154. La poignée 132 comporte également un plot 506 qui traverse la paroi inférieure extérieure 154 et qui est monté libre en rotation autour d'un axe vertical. L'une des extrémités de la première languette rigide 502 est montée fixe en rotation sur le plot 506, et l'une des extrémités de la deuxième languette rigide 504 est montée fixe en rotation sur le plot 506, tandis que l'autre extrémité coopère avec le moyen de sélection 220. A cette fin, le moyen de sélection 220 comprend un dé 402 percé d'un trou oblong 404 d'axe vertical et à l'intérieur duquel est placé un plot de liaison 406 d'axe vertical et solidaire de ladite autre extrémité de la deuxième languette rigide 504. Ainsi la rotation de la première languette rigide 502 autour du plot 506 entraîne la rotation de la deuxième languette rigide 504 et le déplacement du plot de liaison 406 et donc le déplacement du moyen de commande 220 par action du plot de liaison 406 sur les bords du trou oblong 404. l0 Dans la mesure où le moyen de sélection 220 et l'extension 230 forment un ensemble monobloc, le moyen de commande 132 qui comporte une seule poignée permet de commander les deux éléments. Pour éviter les fuites d'air non contrôlées entre l'extérieur et l'intérieur du foyer 100, le passage du plot 506 à travers la paroi inférieure extérieure 154 s'effectue de 15 manière étanche. A cette fin, le moyen de commande 132 comporte des moyens d'étanchéité destinés à rendre étanche à l'air, le passage du plot 506 à travers ladite paroi inférieure extérieure 154; comme par exemple des joints. Bien sûr il est possible de prévoir que les buses 130a et 130b soient réparties sur différentes parois latérales 106-112. Les buses 130a et 130b peuvent également 20 être réalisées sur des rampes disposées à l'intérieur du foyer 100 et relier à l'air extérieur par des canalisations. L'homme du métier est parfaitement capable de déterminer les dimensions des différents passages d'air pour que le foyer 100 fonctionne correctement. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de 25 réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS1) Foyer de cheminée (100) comportant: - une cuve intérieure (102) présentant une paroi inférieure intérieure (104) destinée à recevoir le combustible à brûler, - au moins deux séries d'au moins une buse (130a, 130b), les séries étant disposées à des hauteurs différentes par rapport à la paroi inférieure intérieure (104), - pour chaque série, une canalisation (210, 212) destinée à canaliser l'air extérieur vers les buses (130a, 130b) de ladite série, et - un dispositif d'obturation (300) présentant au moins un moyen de sélection (220) mobile entre une première position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation (210) de la série de buses (130a) la plus basse et, d'autre part, il obture les autres canalisations (212), et une deuxième position dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation (212) de la série de buses (130b) la plus haute et, d'autre part, il obture les autres canalisations (210), et pour chaque série de hauteur intermédiaire, une position intermédiaire dans laquelle, d'une part, il n'obture pas la canalisation de la série intermédiaire et, d'autre part, il obture les autres canalisations (210, 212), un moyen de commande (132) destiné à commander le déplacement du moyen de sélection (220). 2) Foyer de cheminée (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi inférieure intérieure (104) présente une grille foyère (116) et une canalisation d'air primaire (224) présentant deux fenêtres (228a, 228b) et destinée à canaliser l'air extérieur vers la grille foyère (116), et en ce que le moyen de sélection (220) comporte en outre une extension (230) mobile entre une première position dans laquelle seule l'une des deux fenêtres (228a) est ouverte, et une deuxième position dans laquelle les deux fenêtres (228a, 228b) sont ouvertes. 3) Foyer de cheminée (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve extérieure (152) présentant des parois (154, 156) et en ce que chaque canalisation (210, 212, 224) est réalisée par des parois qui s'étendent entre les parois (104, 106) de la cuve intérieure (102) et les parois (154, 156) de la cuve extérieure (152). 4) Foyer de cheminée (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de commande (132) est manoeuvrable manuellement. 5) Foyer de cheminée (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de commande (132) comporte un plot (506) mobile en rotation, une première languette rigide (502) dont l'une des extrémités est montée fixe en rotation sur le plot (506) et dont l'autre extrémité est destinée à être manoeuvrée, une deuxième languette rigide (504) dont l'une des extrémités est montée fixe en rotation sur le plot (506) et dont l'autre extrémité coopère avec le moyen de sélection (220). 6) Foyer de cheminée (100) selon la revendication 5 lorsqu'elle dépend de la revendication 3, caractérisé en ce que le plot (506) traverse la paroi inférieure extérieure (154) et en ce que le moyen de commande (132) comporte des moyens Io d'étanchéité destinés à rendre étanche à l'air, le passage du plot (506) à travers ladite paroi inférieure extérieure (154). 7) Foyer de cheminée (100) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cuve intérieure (102) présente des parois latérales intérieures (106, 108, 110, 112) qui s'étendent vers le haut à partir de la paroi inférieure 15 intérieure (104), et en ce que chaque buse (130a, 130b) traverse l'une des parois latérales intérieures (106, 108, 110, 112). 8) Cheminée caractérisée en ce qu'elle comprend un foyer de cheminée (100) selon l'une des revendications précédentes.