Brevet FR2956474A1 — 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 pour permettre l'évacuation des produits de combustion vers l'extérieur. Actuellement, l'homologation d'un foyer est soumise à des contraintes de pollution. En effet, la combustion génère des matières polluantes comme des gaz, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ou des poussières, etc. Plus la combustion des flammes à l'intérieur du foyer est prolongée, plus la combustion est complète et plus les émissions de matières polluantes sont réduites. La conception des foyers de l'état de la technique ne permet pas d'améliorer de manière significative la combustion et donc la réduction des émissions de matières polluantes. 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 20 d'améliorer la combustion des gaz dans le foyer. A cet effet est proposé un foyer de cheminée comportant: - un volume de combustion destiné à recevoir le combustible à brûler, - une buse d'évacuation destinée à être raccordée à un conduit de fumée, et - une chicane comportant: 25 - une paroi inférieure constituant une frontière avec le volume de combustion et réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, - une paroi supérieure réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, 30 -une paroi intermédiaire disposée entre la paroi inférieure et la paroi supérieure et réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités d'isolant thermique, - une entrée se situant dans le volume de combustion entre la paroi intermédiaire et la paroi inférieure, et 35 - une sortie se situant au voisinage de la buse d'évacuation entre la paroi intermédiaire et la paroi supérieure. Selon un mode de réalisation particulier, la paroi supérieure constitue l'avaloir du foyer. Selon un autre mode de réalisation particulier, la paroi supérieure est une paroi qui s'étend sensiblement parallèlement à la paroi intermédiaire entre cette dernière et l'avaloir. Avantageusement, la paroi inférieure et la paroi supérieure possèdent une 5 conductivité thermique qui dépasse 25W/m/K mesurée à 400°C. Avantageusement, la paroi intermédiaire possède une conductivité thermique qui ne dépasse pas 0,20W/m/K mesurée à 400°C. Avantageusement, la paroi intermédiaire et la paroi inférieure présentent, à partir de l'entrée, une pente descendante. 10 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 la Fig. unique qui représente 15 un foyer selon l'invention en coupe par un plan médian 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. unique. Le foyer décrit peut être aussi bien un foyer fermé qu'un foyer ouvert. 20 La Fig. unique montre un foyer de cheminée 100 qui prend ici la forme d'un insert présentant une cuve intérieure 102 et une cuve extérieure 104. La cuve intérieure 102 présente une paroi inférieure intérieure 106 destinée à recevoir le combustible à brûler, par exemple des bûches de bois et qui porte une grille foyère 108. 25 Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 1, la cuve intérieure 102 présente également des parois latérales intérieures qui s'étendent vers le haut à partir de la paroi inférieure intérieure 106. La cuve extérieure 104 présente une paroi inférieure extérieure 110 qui s'étend sous la paroi inférieure intérieure 106 et à distance de cette dernière afin de ménager 30 un espace entre elles où est logé un cendrier 112. Pour chaque paroi latérale intérieure, la cuve extérieure 104 présente également une paroi latérale extérieure qui vient en vis-à-vis de la paroi latérale intérieure correspondante et à distance de celle-ci afin de ménager un espace entre elles. La paroi intérieure frontale de la cuve intérieure 102 est ouverte et est destinée 35 à être recouverte par une paroi extérieure qui constitue 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 114 qui constitue l'avaloir et qui présente une buse d'évacuation 116 qui est destinée à être raccordée à un conduit de fumée pour permettre l'évacuation des produits de combustion vers l'extérieur. La cuve intérieure 102 est réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, comme par exemple du métal comme l'acier ou la fonte, les parois latérales gauche et droite de la cuve intérieure 102 peuvent être éventuellement constitués d'un matériau isolant en lieu et place du métal pour favoriser le maintien des températures requises pour une combustion complète. En particulier, l'avaloir 114 est réalisé dans un tel matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, comme par exemple du métal. La combustion s'effectue à l'intérieur de la cuve intérieure 102 qui définit un volume de combustion 118 qui est donc destiné à recevoir le combustible à brûler et où se développent les flammes. En partie supérieure du volume de combustion 118, c'est-à-dire entre ce dernier et l'avaloir 114, est disposé un dispositif de combustion 150 qui permet de prolonger le temps de combustion des flammes en permettant une meilleure combustion des gaz. Le dispositif de combustion 150 prend la forme d'une chicane dont l'entrée 152 se situe dans le volume de combustion 118 et dont la sortie 154 se situe au voisinage de la buse d'évacuation 116. La chicane 150 comprend: - une paroi inférieure 156 qui constitue une frontière avec le volume de combustion 118 et qui est réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, comme par exemple du métal comme l'acier ou la fonte, - une paroi supérieure 114, 164 qui est destinée à canaliser les gaz vers la buse d'évacuation 116, et qui est réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, comme par exemple du métal comme l'acier ou la fonte, - une paroi intermédiaire 158 disposée entre la paroi inférieure 156 et la paroi supérieure 114, 164 et qui est réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités d'isolant thermique. La paroi intermédiaire 158 peut être réalisée par exemple en vermiculite. La paroi inférieure 156 et la paroi supérieure 114, 164 possèdent avantageusement une conductivité thermique qui dépasse 25W/m/K mesurée à 400°C. La paroi intermédiaire 158 possède avantageusement une conductivité thermique qui ne dépasse pas 0,20W/m/K mesurée à 400°C. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig., la paroi supérieure 164 prend la forme d'une paroi qui s'étend sensiblement parallèlement à la paroi intermédiaire 158 entre cette dernière et l'avaloir 114. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention la paroi supérieure 114 constitue l'avaloir 114 du foyer 100. Les gaz issus de la combustion pénètrent dans la chicane 150 par l'entrée 152 en suivant la flèche 160, puis ils traversent l'espace chauffé entre la paroi intermédiaire 158 et la paroi inférieure 156, puis ils traversent l'espace entre la paroi intermédiaire 158 et la paroi supérieure 114, 164 puis ils sortent de la chicane 150 par la sortie 154 en suivant la flèche 162, pour atteindre la buse d'évacuation 116. Les capacités de transmission de la chaleur de la paroi inférieure 156 permettent d'absorber la chaleur et de la transmettre du volume de combustion 118 vers l'intérieur de la chicane 150, c'est-à-dire entre la paroi inférieure 156 et la paroi intermédiaire 158, d'une part, et entre la paroi supérieure 114, 164 et la paroi intermédiaire 158, d'autre part. Les capacités d'isolant thermique de la paroi intermédiaire 158 permettent d'empêcher la perte de chaleur. La chaleur est alors retransmise par rayonnement vers la paroi inférieure 156, et par convection vers la paroi supérieure 114, 164 (flammes et gaz surchauffés). La température dans la chicane 150 et, en particulier des parois 156, 114, 164 et 158 la constituant, est ainsi maintenue à une valeur suffisante pour garantir une combustion plus complète des gaz présents dans la chicane 150. L'entrée 152 est définie entre la paroi intermédiaire 158 et la paroi inférieure 156, et la sortie 154 est définie entre la paroi intermédiaire 158 et la paroi supérieure 114, 164. La chicane 150 prend ici la forme d'un "S", mais il est possible de prévoir une forme différente. La paroi intermédiaire 158 et la paroi inférieure 156 présentent des faces sensiblement parallèles, et elles présentent, à partir de l'entrée 152, une pente descendante, afin de ralentir la progression des gaz dans la chicane 150 et ainsi augmenter encore la combustion des gaz. L'angle minimal de la pente est de l'ordre de 20°. Les épaisseurs des parois 114, 164, 158 et 156 sont choisies de manière à permettre d'obtenir à l'intérieur de la chicane 150, une température supérieure à 600°C dans les conditions normales d'utilisation du foyer 100. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'épaisseur de la paroi supérieure 114, 164 et de la paroi inférieure 152 est de l'ordre de 6 mm, et l'épaisseur de la paroi intermédiaire 158 en vermiculite est de l'ordre de 30 mm. La distance séparant la paroi intermédiaire 158 et la paroi inférieure 156 est de l'ordre de 40 mm. La longueur du passage entre la paroi intermédiaire 158 et la paroi inférieure 156 est de l'ordre de 250 mm. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes 5 accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS1) Foyer de cheminée (100) comportant: - un volume de combustion (118) destiné à recevoir le combustible à brûler, - une buse d'évacuation (116) destinée à être raccordée à un conduit de fumée, et - une chicane (150) comportant: - une paroi inférieure (156) constituant une frontière avec le volume de combustion (118) et réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, - une paroi supérieure (114, 164) réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités à transmettre la chaleur, - une paroi intermédiaire (158) disposée entre la paroi inférieure (156) et la paroi supérieure (114, 164) et réalisée dans un matériau présentant de fortes capacités d'isolant thermique, - une entrée (152) se situant dans le volume de combustion (118) entre la paroi intermédiaire (158) et la paroi inférieure (156), et - une sortie (154) se situant au voisinage de la buse d'évacuation (116) entre la paroi intermédiaire (158) et la paroi supérieure (114, 164). 2) Foyer de cheminée (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi supérieure (114) constitue l'avaloir du foyer (100). 3) Foyer de cheminée (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi supérieure (164) est une paroi qui s'étend sensiblement parallèlement à la paroi intermédiaire (158) entre cette dernière et l'avaloir (114). 4) Foyer de cheminée (100) selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi inférieure (156) et la paroi supérieure (114, 164) possèdent une conductivité thermique qui dépasse 25W/m/K mesurée à 400°C. 5) Foyer de cheminée (100) selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la paroi intermédiaire (158) possède une conductivité thermique qui ne dépasse 30 pas 0,20W/m/K mesurée à 400°C. 6) Foyer de cheminée (100) selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi intermédiaire (158) et la paroi inférieure (156) présentent, à partir de l'entrée (152), une pente descendante. 7) Cheminée caractérisée en ce qu'elle comprend un foyer de cheminée (100) selon l'une des revendications précédentes.