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Poêle de chauffage.
Basé sur le brevet américain déposé le 1er mai 1978, sous le nO 901.582 et délivré le 28 octobre 1980 sous le NI 4 230 090.
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La présente invention est relative à des poêles utilisés pour le chauffage.
Des poêles utilisés pour chauffer des locaux en brûlant des combustibles tels que du bois et du charbon sont connus et sont décrits dans les brevets américains
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NO 98 882, NO 195 511, ? 646 853, NO 1 116 674, NO 1 640 771, NO 1 728 241, NI 1 866 427 et NO 2 058 094. Le brevet américain NO 1 116 674 fait connaître un poêle fait de deux sections, une section interne plate et une section externe en spirale. L'utilisation de deux sections permet la formation d'un passage traversé par de l'air, qui y est chauffé.
L'air chaud est aspiré verticalement au sommet du poêle. Le brevet américain NI 1 640 771 fait connaître un foyer à utiliser dans une cheminée d'habitation. Le brevet NO 2 058 094 fait connaître un poêle, qui utilise un conduit passant en partie autour de la périphérie du poêle de chauffage et qui permet le passage à travers celui-ci de l'air à chauffer.
Les brevets 1 866 427,1 728 241,646 853 et 195 511 font connaître des poêles, dans lesquels le gaz d'échappement peut être soit amené directement au tuyau d'évacuation, soit détourné à l'intérieur du poêle pour permettre d'extraire plus de chaleur des gaz d'échappement. Aucun des poêles décrits dans ces brevets ne prévoit un moyen sérieux pour amener la chaleur engendrée dans le foyer du poêle dans l'espace que le poêle est appelé à chauffer.
D'autres réalisations de poêle sont montrées dans les articles"Wood as Fuel"d'octobre 1976 de Popular Science et"Woodburning"d'octobre 1976 de Blair & Ketchum's Country
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Journal et dans les publications Woodburner's Encyclopedia et Wood Stove Directory, publiées en septembre 1977. Une discussion générale de certains problèmes sur le modèle de poêle à bois ressort de"Progress Report onWood Stove Testing and Design Study"présenté à la conférence de la Nouvelle Angleterre sur l'énergie en agriculture, qui s'est tenue les 3 et 4 mai 1976. Les poêles décrits dans ces références ne font pas connaître des moyens efficaces pour amener la chaleur engendrée dans les foyers de poêle dans l'espace à essayer de chauffer par le poêle.
La présente invention propose un poêle de chauffage pourvu d'un foyer qui comporte un premier faisceau et un second faisceau de conduits alignés parallèlement, reliés entr'eux, orientés verticalement, cintrés et ouverts à leurs extrémités, les extrémités desdits conduits du premier faisceau et du second faisceau étant en prise entr'elles de manière interdigitale. A travers des plaques planes frontale et arrière sont prévus des orifices d'admission et d'échappement pour le passage de l'air dans le foyer et pour le passage des gaz d'échappement et de la fumée hors du foyer.
La configuration des conduits permet une entrée d'air froid dans les conduits au niveau plancher et une sortie de l'air, après qu'il ait été chauffé, dans une direction horizontale pour chauffer efficacement l'espace dans lequel est placé le poêle. Une chicane généralement plane, prévue dans la partie supérieure de l'intérieur du foyer est prévue pour un écoulement de l'air d'évacuation chauffé à l'intérieur du foyer, avant que l'air chaud ne soit évacué, pour chauffer de cette façon par convection les parties centrales du premier faisceau et du second faisceau de conduits. Suivant une autre réalisation le foyer est formé de deux plaques latérales cintrées et de deux plaques d'extrémité généralement planes, et des conduits cintrés passent à travers le foyer.
L'invention est décrite maintenant sur la base des dessins annexés, dans lesquels :
Figure 1 est une vue en élévation de face d'un
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poêle réalisé suivant l'invention ;
Figure 2 est une coupe latérale d'un poêle réalisé suivant l'invention, suivant les flèches 2-2 de la figure 1 ;
Figure 3 est une coupe brisée d'une partie d'une autre réalisation de poêle montrant l'invention, suivant les flèches 3-3 de la figure 2 ;
Figure 4 est une coupe partielle suivant les flèches 4-4 de la figure 2 ;
Figure 5 est une coupe brisée d'une partie d'une autre réalisation encore d'un poêle montrant l'invention, suivant aussi les flèches 3-3 de la figure 2 ;
Figure 6 est une vue brisée du sommet d'un poêle suivant la réalisation montrée en figure 5 représentant l'invention.
En se reportant à la figure 1, qui montre une première réalisation d'un poêle représentant l'invention, le poêle est désigné en général par 10 et comporte un foyer ou une chambre désignée en général par 12. Le foyer est formé par un premier faisceau et un second faisceau de conduits alignés parallèlement, réunis entr'eux, orientés verticalement cintrés et ouverts à leurs extrémités ;
seuls les premiers conduits des premier et second faisceaux sont visibles en figure 1, lesdits premiers conduits desdits premier et second faisceaux étant désignés respectivement par 18'et 20' ! Chaque faisceau de conduits cintrés ouverts aux extrémités, dans lesquelles les conduits dudit premier faisceau sont désignés par 18 et les conduits dudit second faisceau par 20, consiste en conduits alignés parallèlement et ouverts aux extrémités, les extrémités inférieures des conduits de chaque faisceau étant alignées pour réaliser une surface plane et ainsi supporter le poêle. Les extrémités inférieures parallèles du premier faisceau de conduits sont désignés par 18 L dans la figure 2.
De préférence, les deux faisceaux de conduits sont composés de conduits identiques, le second faisceau étant disposé en général de manière opposée au premier faisceau et les extrémités des conduits individuels des
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premier et second faisceaux étant en prise de manière interdigitale alternée l'une avec l'autre, comme il est particulièrement visible en figure 2. Le premier et le second faisceaux de conduits forment les première et seconde parois latérales du foyer ou chambre 12.
Font aussi partie du foyer 12 une plaque arrière 22 de préférence généralement plane avec au travers un orifice de sortie 24 et formant la paroi arrière du foyer, et une plaque frontale 26 de préférence généralement plane avec une porte 30 au travers de laquelle est prévu un orifice d'admission 28. Les plaques frontale et arrière ont de préférence substantiellement les mêmes dimensions et la même forme.
Dans la réalisation représentée, et particulièrement illustrée en figure 2, les conduits disposés le plus vers l'avant (le plus à droit suivant la figure 2) desdits premier et second faisceaux sont de préférence reliés, de
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préférence par soudure, plaque frontale 26 sur sa pép à lariphérie, tandis que les conduits disposés le plus vers l'arrière (le plus à gauche suivant la figure 2) desdits premier et second faisceaux sont de préférence reliés, de préférence par soudure, à la plaque arrière 22 sur sa périphérie.
Dans la porte 30 est prévue une soupape 28, de préférence du type papillon, qui fonctionne comme moyen pour régler l'écoulement d'air dans le foyer 12. La porte 30 est prévue mobile sur la plaque frontale 26 par les charnières 33, pour permettre l'accès au foyer, lorsqu'il doit être à nouveau rempli de combustible. La porte 30 est fixée en sa partie centrale à une articulation 32, qui est maintenue par un loquet 34, lorsque l'on désire fixer rigidement la porte 30 autour du bord de l'orifice 36 prévu dans la plaque frontale 26.
Comme indiqué par les légendes"air ambiant"et "air chauffé"en figure 1, lorsque le poêle est en activité avec un feu brûlant dans le foyer, de l'air ambiant, de préférence froid, entre dans les tuyaux des faisceaux 18 et 20 aux extrémités inférieures de ceux-ci en provenance de la
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région proche de la base du local, dans lequel est placé le
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poêle 10. Du fait du feu à l'intérieur du foyer, les parties oep centrales cintrées des conduits des faisceaux 18 et 20, désignées par les accolades 18 C et 20 C, deviennent chaudes, puisque les surfaces externes convexes 180 S et 200 S des conduits cintrés délimitent le feu, les conduits formant la surface latérale cintrée du foyer.
La différence de température en résultant, les partiescentrales 18 C et 20 C des conduits étant substantiellement plus chaudes que les extrémités inférieures des conduits, force l'air à l'intérieur des conduits à monter par convection naturelle avec l'air chauffé, de densité inférieure, s'élevant à travers la sortie marquée"air chauffé"et l'air froid s'élevant pour remplir le vide crée à l'intérieur du conduit, lorsque l'air chauffé s'élève et quitte le conduit.
Durant l'opération de chauffage les parties inférieures de conduit restent à température ambiante, tandis que les parties centrales de conduit et les extrémités de sortie de conduit deviennent complètement chaudes. Ainsi, un gradient important de température existe le long des conduits.
Le gradient de température crée un afflux d'air substantiel à travers les conduits, l'air chauffé sortant dans la direction montrée et s'écoulant dans une direction plus près de l'horizontale que de la verticale. Ceci crée une circulation d'air dans le local, dans lequel est placé le poêle, et chauffe de manière efficace l'espace d'une manière substantiellement uniforme.
Un orifice d'évacuation 24 est prévu dans la partie supérieure de la plaque arrière 22 ; d'une manière caractéristique est prévu un conduit d'évacuation, qui réalise une sortie du foyer vers l'extérieur, de préférence via un raccordement du conduit d'évacuation à une cheminée appropriée.
L'orifice de sortie est logé au-dessus d'une plaque chicane 38, qui s'étend transversalement à travers la largeur de l'intérieur de foyer et qui s'étend vers l'avant à partir
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de la plaque arrière du poêle pour former une lèvre 39 dans une position de préférence plus proche de la plaque frontale 26 que de la plaque arrière 22. Ceci est particulièrement visible en figure 2.
En se reportant à la figure 2, la configuration en alignement parallèle des deux faisceaux de conduits est très claire. Chacun des conduits est de préférence identique au reste des conduits. La partie centrale de chaque conduit est cintrée suivant un tel degré que, lorsque le conduit est vertical comme montré en figures 1 et 2, les extrémités de conduit s'étendent dans des directions qui sont plus près de l'horizontale que de la verticale. Cette configuration facilite la circulation d'air à travers l'espace qui est à chauffer.
Dans la réalisation représentée le nombre des conduits 18 dans le premier faisceau excède le nombre de conduits 20 dans le second faisceau de un ; c'est-à-dire que sont représentés cinq conduits 18 comme appartenant au premier faisceau et quatre conduits 20 comme appartenant au second faisceau. Le poêle peut aussi être construit avec le même nombre de conduits dans le premier faisceau et dans le second faisceau.
Dans la plaque chicane 38, à un endroit proche de la plaque arrière 22, est prévu un orifice de dérivation 40 recouvert par un registre plat mobile 42. Le registre 42 peut être logé de manière coulissante dans deux voies 43 formées d'une pièce angulaire et fixées à la plaque chicane 38. Un levier 44, montré particulièrement en figure 1, peut être raccordé au registre 42 via une tige 46 et peut être utilisé pour déplacer le registre 42 dans la direction montrée par la flèche B en figure 3 pour ainsi ouvrir ou fermer l'orifice de dérivation 40. Lorsqu'on commence à faire du feu dans le foyer, l'orifice de dérivation 40 peut être ouvert et la soupape 28, si pas la porte 30, peut être ouverte pour réaliser un tirage à travers le foyer.
Une fois que le feu a suffisamment pris, la porte 30 est fermée,
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ainsi que l'orifice de dérivation 40, et la soupape 28 est réglée pour réaliser l'allure souhaitée de combustion du combustible dans le poêle.
Qu'une dérivation soit ou non prévue, la plaque chicane 38 provoque un type d'écoulement d'air chaud en forme de S dans le foyer, comme indiqué par les flèches A en figure 2. Ce type d'écoulement d'air assure qu'une zone convexe maximale de la paroi de conduit est exposée à l'air chaud à l'intérieur du foyer et de là vient que la chaleur transférée du foyer à l'espace environnant est portée au maximum. Du type d'écoulement en forme de S il en résulte aussi que l'air chaud réside un maximum de temps dans le foyer du poêle ; ceci assure une combustion relativement complète du combustible et minimise les problèmes de création de créosote dans le tuyau reliant l'orifice de sortie à la cheminée et dans la cheminée elle-même.
En se reportant à la figure 3 on voit que, entre des conduits adjacents peuvent être prévues des bandes cintrées 48, chaque bande 48 étant fixée à et disposée entre deux conduits adjacents d'un des faisceaux de conduits.
Les bandes et les conduits combinés forment les deux surfaces cintrées opposées du foyer du poêle, chaque surface cintrée présentant des conduits et des bandes dans une configuration conduit-bande-conduit-bande-conduit. Des bandes, qui sont intercalées entre des conduits dudit premier faisceau, s'appuient contre et de préférence sont soudées au conduit du second faisceau qui fait face à la bande.
Les bandes appuient leurs conduits respectifs se faisant face sur les extrémités de bande ; les joints de soudure sont logés aux extrémités de bandes et se trouvent le long de la ligne de coupe 2-2 en figure 1.
Chaque bande est aussi de préférence soudée tout le long de son bord aux conduits sur deux faces latérales, de telle sorte que les bandes et les conduits forment une paroi de foyer de poêle solide, cylindrique et en général étanche à l'air. Les bandes d'extrémité sont soudées sur
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un bord aux plaques respectives frontale et arrière. Des bandes intercalées entre des conduits du second faisceau sont traitées de la même façon.
A ce propos il est entendu que, lorsqu'on utilise dans cette demande les expressions "cylindrique"et"circulairement"et des variantes de cellesci, elles signifient une forme définie par la périphérie de la plaque frontale 26 comme on le voit en figure 1 ; utilisées ici ces expressions ne signifient pas seulement ces formes, qui sont définies par une courbe continue dont tous les points sont à une distance constante d'un centre désigné.
En se reportant à la figure 4, le mécanisme de loquet pour la porte 30 comprend un bras d'articulation 32, qui pivote sur des charnières 33 fixées aux éléments de plaque 60 s'étendant à partir de la plaque frontale 26 en dehors de l'ouverture 36. Un levier 62 est monté de manière pivotante à l'extrémité du bras d'articulation 32 à l'opposé de la charnière 33. Formée à l'extrémité du levier 62, au point de liaison pivotante du bras d'articulation 32, se trouve une came horizontale 64 avec un cran 66 formé dans celle-ci dans une position proche du plus grand diamètre de la came. Une articulation 68 ouverte en sa partie centrale est reliée de manière pivotante à la plaque frontale 26 par un oeillet 70.
Le bras d'articulation 32 est relié au centre de la porte 30, qui est de préférence de forme circulaire, par un boulon approprié ou autre moyen de fixation 72. La porte 30 contacte un bourrelet 74 le long de toute sa périphérie, lorsque la porte est dans la position montrée en figure 4, et ferme de manière étanche l'ouverture 36, de telle sorte que de l'air ne peut ni entrer, ni sortir du foyer à l'endroit de contact de la porte avec le bourrelet 74.
Lorsque la porte est dans la position ouverte et que l'on désire fermer la porte, le levier 62 est tourné et par suite la came tournante 64, jusqu'à ce que l'articulation 68 puisse être engagée dans le cran 66. Une fois que l'articulation est ainsi engagée, le levier 62 est
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tourné en sens contraire des aiguilles d'une montre, comme représenté en figure 4, après quoi l'interaction de la came 64 avec l'articulation 68 presse la porte 30 de manière étanche contre le bourrelet 74. La came et l'articulation sont dimensionnées de telle manière que le cran 66 est situé à droite du point de pivotement de la came, éloigné de la porte 30, lorsque la porte s'appuie sur le bourrelet 74, comme montré en figure 4.
Comme le bras d'articulation 32 applique la force pour fermer la porte 30 au centre de la porte et comme la périphérie de la porte est circulaire, la fermeture porte-bourrelet est résistante au gauchissement.
En se reportant aux figures 5 et 6, il y est montré une autre réalisation d'un poêle renfermant l'invention. Dans cette réalisation, l'autre périphérie du foyer est définie par des plaques frontale et arrière, qui sont substantiellement telles que représentées en figures 1 et 2 par une première et une seconde plaque cintrées opposées s'étendant longitudinalement désignées par 80 et 82 en figures 5 et 6 et par des plaques cintrées correspondantes de sommet et de fond, qui relient ensemble les bords de sommet et de fond s'étendant horizontalement des plaques cintrées 80 et 82 ; la plaque correspondante de sommet est désignée par 83 en figure 6. Les bords de fond et de sommet s'étendant horizontalement des plaques cintrées 80 et 82 présentent une pluralité de découpes généralement semi-circulaires.
Les bords longitudinaux des plaques correspondantes de fond et de sommet présentent également des découpes semi-circulaires, qui sont disposées en face des découpes correspondantes prévues dans les plaques cintrées 80 et 82. Ensemble, les paires opposées correspondantes de découpes dans les plaques cintrées et les plaques correspondantes forment une pluralité d'orifices, au travers desquels passent les conduits desdits premier et second faisceau, un conduit par orifice, pour entrer et sortir du foyer en général cylindrique.
Les conduits sont soudés aux plaques cintrées 80 et 82 et aux plaques correspondantes de sommet et de fond, dans
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la position où les conduits entrent et sortent du foyer. Les plaques correspondantes de sommet et de fond sont soudées aux plaques cintrées 80 et 82 autour de la périphérie desdites plaques correspondantes. Les plaques cintrées peuvent aussi être soudées aux surfaces extérieures convexes des conduits, comme représenté en figure 5.
Le nombre de découpes dans le bord supérieur de la première plaque cintrée diffère du nombre de découpes dans le bord supérieur de la seconde plaque cintrée d'au moins une unité, de telle sorte que les conduits alternés, du premier et du second faisceaux, qui passent à travers les orifices formés par les découpes, peuvent être adjacents l'un à l'autre. Les découpes dans le bord inférieur s'étendant longitudinalement de la première plaque cintrée sont parallèles à et alignés avec les découpes dans le bord supérieur s'étendant longitudinalement de la première plaque cintrée.
Les découpes dans les bords supérieur et inférieur de la seconde plaque cintrée sont alignées de la même façon.
Pour faciliter cette disposition des conduits, les découpes dans la première plaque sont disposées longitudinalement pour correspondre aux régions se trouvant entre des découpes adjacentes dans la seconde plaque, et vice-versa. Les découpes semi-circulaires dans les bords s'étendant longitudinalement des plaques cintrées de sommet et de fond sont disposées alternativement pour une complémentarité avec les découpes correspondantes des bords des première et seconde plaque cintrées opposées s'étendant longitudinalement pour former les ouvertures circulaires, au travers desquelles passent les conduits.
Le premier et le second faisceaux de conduits passent en effet à travers les plaques 80 et 82, en entrant dans le foyer à l'endroit des bords de plaque inférieurs s'étendant horizontalement et en quittant le foyer à l'endroit des bords de plaque supérieurs s'étendant horizontalement. Des lignes de soudure sur les bords de plaque incurvée inférieurs et supérieurs s'étendant horizontalement
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. 0 u ferment efficacement le foyer aux endroits où conduits entrent et sortent du foyer.
La chicane, la soupape et la porte sont toutes de préférence prévues du même type que décrit ci-dessus. Les extrémités inférieures des conduits individuels des premier et second faisceaux sont parallèles de manière à entrer en contact avec une surface plane pour supporter le poêle. Tous les conduits sont de préférence identiques ; les conduits du premier faisceau sont désignés par 18'en figures 5 et 6, tandis que les conduits du second faisceau sont désignés par 20'en figures 5 et 6. Les conduits ont leurs extrémités ouvertes et les extrémités des conduits s'étendent de préférence dans une direction plus proche de l'horizontale que de la verticale, lorsque le poêle est assemblé.
Les composants, à partir desquels est fabriqué le poêle, c'est-à-dire les conduits, les plaques frontale et arrière, la porte, les charnières, la plaque chicane et les bandes peuvent être réalisés sous forme de séries de composants modulaires, à partir desquels l'acheteur peut choisir une combinaison particulière de manière à fabriquer un poêle réalisant l'invention, de dimensions et de capacité de chauffe sélectionnées par l'acheteur. Dans un tel cas l'acheteur achète son nombre sélectionné de conduits et les dispose en deux groupes, pour former les premier et second faisceaux, les nombres de conduits dans les deux groupes étant différents d'au moins une unité. Il procède alors de manière à assembler le poêle, de préférence en soudant les composants ensemble comme requis.
Lorsque le poêle suivant l'invention a été construit et a été mis en oeuvre, on a trouvé qu'il transmettait efficacement la chaleur par convection à travers l'espace que l'on cherchait à chauffer.
Les moyens consistant en la chicane et la soupape, et le flux en S en résultant, ont produit un feu lent, stable et à température égale ; ceci porte au maximum l'économie de combustible du poêle. Les extrémités inférieures de conduits sont toujours froides tandis que les parties médianes et supérieures des tubes procurent tellement de chaleur par
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convection que la cheminée reste beaucoup plus froide qu'avec des poêles courants. La combustion interne est suffisamment efficace pour que la créosote créée dans le tuyau d'évacuation et la cheminée soit portée au minimum.
Lors d'une réalisation le poêle a été construit avec des conduits formés par des tuyaux en acier d'une épaisseur de 2,108 mm, qui ont été roulés à froid et soudés mécaniquement. Les conduits avaient 1.219 mm de long avant cintrage. Les conduits ont été pliés de 170 par intervalles de 25,4 mm avec 279,4 mm à l'une et l'autre extrémités de chaque partie rectiligne gauche du conduit. Les bandes entre les conduits ont été roulées à chaud à partir d'élément plat de 3,72 mm x 76,2 mm x 914 mm. Le poêle avait comme dimensions hors tout 711 mm de long, 559 mm de large, 317,5 mm de large aux extrémités de conduits et 812,8 mm de haut. La plaque chicane se trouvait à 152,4 mm du sommet intérieur du poêle.
Les plaques frontale et arrière étaient faites d'une plaque d'acier roulée à chaud de 6,35 mm. Les conduits, bandes et plaques frontale et arrière ont été fixées ensemble par soudure.
Bien que la réalisation préférée ait été décrite comme la meilleure façon de réaliser l'invention, des variantes et des combinaisons, comportant des remplacements d'éléments par rapport à ceux montrés sont possibles. On doit mesurer la portée de l'invention aux revendications annexées.