FR2601116A1

FR2601116A1 - Exchanger for an insert hearth of a fireplace

Info

Publication number: FR2601116A1
Application number: FR8609717A
Authority: FR
Inventors: Gerard Gauthier
Original assignee: AUER SOC IND
Current assignee: AUER SOC IND
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1988-01-08
Also published as: FR2601116B1

Abstract

As shown, the exchanger E according to the invention for an insert hearth F of a fireplace is characterised in that, everywhere rectangular in its general plane, it comprises a series of parallel channels C respectively emerging at the rear and at the front of the hearth F; the channels C have a cross-section which decreases uniformly from the rear of the hearth F towards the front, while between them are provided passages 31, 51 for the removal of the smoke towards a smoke box 55.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale les foyers inserts pour cheminées et elle vise plus particulièrement l'échangeur de chaleur que comportent de tels foyers inserts. The present invention relates generally to insert fireplaces for fireplaces and it relates more particularly to the heat exchanger that such insert fireplaces comprise.

On a proposé de placer dans les cheminées des foyers dits "inserts" afin de récupérer des calories dégagées par la combustion, pour assurer, au moins en partie, le chauffage d'un local dans lequel, le plus souvent, la cheminée est placée. It has been proposed to place so-called "insert" fireplaces in the fireplaces in order to recover the calories released by combustion, to ensure, at least in part, the heating of a room in which, most often, the chimney is placed.

Les foyers inserts, bien connus en soi, permettent donc de réaliser des économies d'énergie ; généralement ils comprennent un foyer globalement parallélépipédique avec un cendrier inférieur, et un échangeur de chaleur situé en partie haute, le tout étant logé dans un caisson doté en façade d'une porte translucide pour la vision des flammes, et d'ouies pour l'admission d'air et sa diffusion dans un local une fois réchauffé par l'échangeur. Insert fireplaces, well known in themselves, therefore allow energy savings; generally they include a generally parallelepipedal hearth with a lower ashtray, and a heat exchanger located in the upper part, the whole being housed in a box provided on the front with a translucent door for the vision of the flames, and gills for the air intake and its diffusion in a room once heated by the exchanger.

Ces foyers inserts sont destinés, ainsi qu'il est bien connu, à équiper des cheminées dites ouvertes pour les convertir en cheminées dites fermées, et ils sont adaptés à ménager deux circuits indépendants l'un de l'autre, l'un des circuits passant par l'échangeur assurant le réchauffage de l'air et sa diffusion, tandis que l'autre circuit assure l'évacuation des fumées ; les échangeurs de chaleur de ce type étant dits air-air. These insert fireplaces are intended, as is well known, to equip so-called open chimneys to convert them into so-called closed chimneys, and they are suitable for providing two circuits independent of one another, one of the circuits passing through the exchanger ensuring the heating of the air and its diffusion, while the other circuit ensures the evacuation of the fumes; heat exchangers of this type being called air-air.

La présente invention a pour objet un échangeur pour foyer insert, dont le coût est abaissé par rapport à la technique usuelle, du fait même de sa simplicité de réalisation et de mise en oeuvre, avec de surcroît des performances améliorées. The subject of the present invention is an exchanger for an insert hearth, the cost of which is lowered compared with the usual technique, by the very fact of its simplicity of construction and implementation, with, in addition, improved performance.

Un échangeur de chaleur du type air-air destiné à constituer la partie supérieure d'un foyer insert connu en soi et comprenant essentiellement un foyer incorporé dans un caisson? ces deux éléments déterminant un circuit de circulation d'air et un circuit d'évacuation des fumées dissociés, échangeur caractérisé par le fait que, globalement rectangulaire dans son plan général, il comprend une série de canaux parallèles débouchant sur deux côtés opposés, qui sont de section régulièrement décroissante entre les deux côtés, en partant de l'arrière du foyer vers l'avant, tandis que, entre les canaux sont prévus des passages pour l'évacuation des fumées vers une boite à fumées. An air-air type heat exchanger intended to constitute the upper part of an insert hearth known per se and essentially comprising a hearth incorporated in a box? these two elements determining an air circulation circuit and a dissociated smoke evacuation circuit, exchanger characterized in that, generally rectangular in its general plane, it comprises a series of parallel channels opening out on two opposite sides, which are of regularly decreasing section between the two sides, starting from the rear of the hearth towards the front, while, between the channels are provided passages for the evacuation of smoke towards a smoke box.

De préférence la variation de la section transversale des canaux telle que dit ci-dessus est obtenue en agissant sur la profondeur. En d'autres termes la profondeur des canaux est plus importante vers la paroi arrière du foyer que vers l'avant de celui-ci ce qui donne une génératrice inférieure en oblique. Preferably the variation in the cross section of the channels as said above is obtained by acting on the depth. In other words, the depth of the channels is greater towards the rear wall of the hearth than towards the front thereof, which gives a lower generatrix at an angle.

L'échangeur pouvant être avantageusement obtenu par moulage, le coût est sensiblement moindre que pour les réalisations usuelles en général usinées. As the exchanger can advantageously be obtained by molding, the cost is substantially less than for the usual embodiments, generally machined.

Selon une autre caractéristique de l'invention l'échangeur comprend deux éléments, un premier élément ayant une série d'ondulations parallèles s'étendant d'un bord à l'autre avec une section décroissante et des sommets écrêtés, et un second élément formant plaque de recouvrement, lesdits sommets écrêtés et ladite plaque ayant des passages en correspondance pour l'évacuation des fumées vers une boite à fumées, tandis que le premier élément est aménagé avec une assise propre à reposer sur le bord supérieur du foyer. According to another characteristic of the invention, the exchanger comprises two elements, a first element having a series of parallel undulations extending from one edge to the other with a decreasing section and clipped vertices, and a second element forming cover plate, said clipped tops and said plate having corresponding passages for the evacuation of smoke to a smoke box, while the first element is arranged with a clean base to rest on the upper edge of the fireplace.

Selon une autre caractéristique de l'invention les canaux présentent intérieurement des ailettes longitudinales. According to another characteristic of the invention, the channels have internally longitudinal fins.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur est réalisé d'un seul tenant par moulage d'une matière appropriée notamment de la fonte. According to yet another characteristic of the invention, the exchanger is made in one piece by molding of a suitable material, in particular cast iron.

Selon une autre caractéristique de l'invention l'échangeur comporte une embase aménagée pour reposer par emboîtement sur les bords supérieurs du foyer. According to another characteristic of the invention, the exchanger comprises a base arranged to rest by interlocking on the upper edges of the hearth.

Par ailleurs, la plaque de recouvrement étant apte par sa périphérie à réaliser l'étanchéité avec le caisson, le foyer et le circuit de circulation d'air sont parfaitement dissociés, ce qui permet une évacuation des fumées avec des risques de refoulement pratiquement réduits à néant. Furthermore, the cover plate being capable by its periphery of sealing with the box, the hearth and the air circulation circuit are perfectly dissociated, which allows an evacuation of the fumes with risks of backflow practically reduced to nothing.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un échangeur selon l'invention, installé dans un foyer insert
la figure 2 montre en perspective les deux éléments de l'échangeur suivant l'invention
la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle selon III-III à la figure 1
les figures 4 et 5 montrent respectivement le circuit des fumées et le circuit de circulation d'air selon des coupes indiquées par IV-IV et V-V à la figure 1
les figures 6 et 7 sont des vues analogues à la figure 3 de deux autres formes de réalisation possibles.Other characteristics and advantages of the invention will also emerge from the description which follows, given by way of example with reference to the appended drawings in which
Figure 1 is a schematic perspective view of an exchanger according to the invention, installed in an insert hearth
Figure 2 shows in perspective the two elements of the exchanger according to the invention
Figure 3 is a sectional view on a larger scale according to III-III in Figure 1
Figures 4 and 5 show respectively the smoke circuit and the air circulation circuit according to sections indicated by IV-IV and VV in Figure 1
Figures 6 and 7 are views similar to Figure 3 of two other possible embodiments.

Suivant une forme d'exécution représentée en particulier à la figure 1, un foyer insert de cheminée comprend, de manière connue en soi, un foyer F dans lequel la combustion est effectuée et qui est délimité par une paroi basse 9 avec des ouvertures 10 débouchant sur un cendrier 11, des parois de côté 12, 13, une paroi de fond 14, et un dessus formant un échnageur E réalisé conformément à l'invention qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit. According to an embodiment shown in particular in Figure 1, a fireplace insert hearth comprises, in a manner known per se, a hearth F in which the combustion is carried out and which is delimited by a low wall 9 with openings 10 opening out on an ashtray 11, side walls 12, 13, a bottom wall 14, and a top forming a collector E produced in accordance with the invention which will be described in more detail below.

L'ensemble du foyer F tel que ci-dessus est placé dans un caisson indiqué dans son ensemble par 20, dont le profil intérieur est adapté à former avec le foyer F deux conduits latéraux 21, 22, ménagés entre les parois de côté 12, 13, du foyer et les parois correspondantes du caisson, et un conduit de fond 23,( figures 4 et 5), ménagé entre la paroi de fond 14 et celle correspondante du caisson. De manière également connue, le caisson 20 et le foyer F sont obturés par une porte amovible P, avantageusement translucide ; une pluralité d'ouies inférieures 25 et supérieures 26 sont prévues en façade dans le caisson. The whole of the hearth F as above is placed in a box indicated as a whole by 20, whose internal profile is adapted to form with the hearth F two lateral conduits 21, 22, formed between the side walls 12, 13, of the hearth and the corresponding walls of the box, and a bottom conduit 23 (Figures 4 and 5), formed between the bottom wall 14 and that of the box. In a manner also known, the box 20 and the hearth F are closed by a removable door P, advantageously translucent; a plurality of lower 25 and upper 26 openings are provided on the front in the box.

Conformément à l'invention, et, selon une forme de réalisation, l'échangeur de chaleur air-air indiqué globalement par E comprend un premier élément 31 présentant une série d'ondulations 32 parallèles entre elles dont les sommets d'une même face sont écrêtés pour présenter des surfaces planes aménagés avec des passages qui, dans l'exemple représenté, sont des fentes allongées 33, par exemple deux par sommet. According to the invention, and, according to one embodiment, the air-air heat exchanger generally indicated by E comprises a first element 31 having a series of corrugations 32 parallel to each other whose vertices of the same face are clipped to present planar surfaces arranged with passages which, in the example shown, are elongated slots 33, for example two per vertex.

Du côté opposé aux sommets écrêtés, c'est-à-dire vers le fond des canaux C, l'élément 31 comporte périphériquement une embase 34 dont la face inférieure, destinée à coopérer avec le bord supérieur du foyer F présente une rainure 35 pour emboîtement étanche dudit premier élément sur une nervure 36 ménagée dans les bords supérieurs des parois de côté et de fond du foyer 9. Les ondulations ménagent donc une série de canaux C qui s'étendent de l'arrière du foyer F vers la façade de ce dernier, équipée de la porte P. On the side opposite to the clipped tops, that is to say towards the bottom of the channels C, the element 31 peripherally comprises a base 34 whose lower face, intended to cooperate with the upper edge of the hearth F has a groove 35 for tight fitting of said first element on a rib 36 formed in the upper edges of the side and bottom walls of the hearth 9. The corrugations therefore provide a series of channels C which extend from the rear of the hearth F towards the front of this last, equipped with door P.

Suivant une caractéristique de l'échangeur selon l'invention, les canaux C présentent une section transversale qui va en décroissant de l'arrière du foyer F vers l'avant. According to a characteristic of the exchanger according to the invention, the channels C have a cross section which decreases from the rear of the hearth F towards the front.

En section transversale lesdits canaux C présentent un fond 40 sensiblement cylindrique qui se prolonge vers le haut par des faces 41 légèrement divergentes. Suivant la forme d'exécution représentée, la section décroissante des canaux C est obtenue par une réduction progressive de la hauteur, en sorte que la génératrice inférieure de chacun de ceux-ci est en oblique ainsi qu'il est bien visible en particulier sur les figures 4 et 5. In cross section, said channels C have a substantially cylindrical bottom 40 which is extended upwards by slightly divergent faces 41. According to the embodiment shown, the decreasing section of the channels C is obtained by a progressive reduction in height, so that the lower generatrix of each of them is oblique as it is clearly visible in particular on the Figures 4 and 5.

Un tel premier élément d'échangeur est apte à porter, par sa surface supérieure (sommets écrêtés) un second élément constituant une plaque de recouvrement indiquée dans son ensemble par 50. Such a first exchanger element is capable of carrying, by its upper surface (clipped tops) a second element constituting a cover plate indicated as a whole by 50.

Ce second élément 50 est posé sur les sommets écrêtés formés dans le premier élément, et il est aménagé avec des ouvertures 51 en correspondance avec les passages 33 ménagés dans les sommets écrétés. Vers le haut des canaux C l'échangeur comporte un bord périphérique 52 prévu en sorte de coopérer avec les parois du caisson 20 pour réaliser l'étanchéité, à l'aide de moyens connus en soi, entre une boite à fumées 55 et le circuit de circulation d'air. This second element 50 is placed on the clipped tops formed in the first element, and it is arranged with openings 51 in correspondence with the passages 33 formed in the written tops. Up the channels C the exchanger has a peripheral edge 52 provided so as to cooperate with the walls of the box 20 to achieve the seal, using means known per se, between a smoke box 55 and the circuit air circulation.

L'échangeur 30, tel que décrit plus avant, en place dans un foyer insert détermine donc un circuit de circulation d'air avec admission par les ouies inférieures 25, circulation dans les espaces latéraux et de fond 21, 22, 23, puis dans les canaux C, ledit air réchauffé étant propulsé dans le local par les ouies supérieures 26 prévues dans le caisson en regard desdits canaux C. The exchanger 30, as described above, in place in an insert hearth therefore determines an air circulation circuit with admission by the lower vents 25, circulation in the lateral and bottom spaces 21, 22, 23, then in channels C, said heated air being propelled into the room by the upper vents 26 provided in the box facing said channels C.

Il est à noter cependant que les ouies supérieures 26 pourraient être supprimées et remplacées par des ouies situées à distance du foyer insert, mises en communication avec l'échangeur par tout moyen approprié. It should be noted, however, that the upper vents 26 could be eliminated and replaced by vents located at a distance from the insert hearth, placed in communication with the exchanger by any appropriate means.

Quant aux fumées issues de la combustion, elles sont, par les passages 33, et les ouvertures 51 admises dans la boite à fumées 52 surplombant l'échangeur (figures 4 et 5), ce compartiment étant formé entre la plaque de recouvrement 50 et la paroi supérieure 56 du caisson 20. As for the fumes from combustion, they are, through the passages 33, and the openings 51 admitted into the fume box 52 overhanging the exchanger (Figures 4 and 5), this compartment being formed between the cover plate 50 and the upper wall 56 of the box 20.

Une ouverture 56 met le compartiment en communication avec un conduit d'évacuation des fumées 5
On observera que la section progressivement décroissante de l'arrière vers l'avant des canaux C favorise l'écoulement des gaz; de plus, la surface d'échange étant importante du fait même du profil des canaux, le rendement calorifique est élevé. La porte pivotante amovible P disposée en façade est adaptée -en coopération avec les bords avant du foyer- à rendre étanche le foyer F de manière à éviter toute sortie intempestive des fumées.An opening 56 places the compartment in communication with a smoke evacuation duct 5
It will be observed that the progressively decreasing section from the rear to the front of the channels C promotes the flow of gases; moreover, since the exchange surface is large due to the very profile of the channels, the calorific efficiency is high. The removable pivoting door P arranged on the front is adapted - in cooperation with the front edges of the hearth - to seal the hearth F so as to avoid any untimely exit of the fumes.

Afin d'augmenter encore la surface d'échange, en particulier dans les canaux C, ceux-ci sont aménagés (figures 1 à 7) avec une série d'ailettes longitudinales et parallèles 59. In order to further increase the exchange surface, in particular in the channels C, these are arranged (FIGS. 1 to 7) with a series of longitudinal and parallel fins 59.

En se référant maintenant à la figure 6 l'échangeur
E est sensiblement analogue à celui décrit en regard des figures 1 à 5, mis à part que la plaque de recouvrement 50 présente au droit des canaux C des surfaces convexes 60 qui ont pour but essentiel d'augmenter la section de passage de l'air à réchauffer d'où il résulte une diminution des pertes de charge, de même que sont favorisés l'évacuation des fumées et les échanges sur la face externe de la plaque de recouvrement.Referring now to Figure 6 the exchanger
E is substantially similar to that described with reference to FIGS. 1 to 5, except that the cover plate 50 has, at the level of the channels C, convex surfaces 60 which have the essential purpose of increasing the cross section of the air to be heated, resulting in a reduction in pressure losses, as are the evacuation of the fumes and the exchanges on the external face of the cover plate.

Comme précédemment les canaux Cdu premier élément 31 sont de préférence prévus avec des ailettes longitudinales et parallèles 59, et des passages 33, 51 ménagés entre les canaux assurent l'évacuation des fumées dans une boîte à fumées 55. As before, the channels C of the first element 31 are preferably provided with longitudinal and parallel fins 59, and passages 33, 51 formed between the channels ensure the evacuation of the fumes in a fume box 55.

L'échangeur E ainsi réalisé comprend aussi un bord périphérique apte à coopérer avec les parois internes du caisson 20 et des joints 60 en matériau réfractaire sont prévus entre les deux éléments respectivement 31 et 50, le bord périphérique précité étant, dans le cas considéré, formé par les éléments 31 et 50. The heat exchanger E thus produced also comprises a peripheral edge capable of cooperating with the internal walls of the box 20 and seals 60 of refractory material are provided between the two elements 31 and 50 respectively, the aforementioned peripheral edge being, in the case considered, formed by elements 31 and 50.

A la figure 7 l'échangeur est réalisé par moulage il est monobloc et comporte comme dans les deux réalisations précédentes des canaux C avec ailettes longitudinales 59, des fentes allongées 33 ménagés entre deux canaux C pour l'évacuation des fumées dans une boite à fumées 55. In FIG. 7, the exchanger is produced by molding, it is in one piece and comprises, as in the two previous embodiments, channels C with longitudinal fins 59, elongated slots 33 formed between two channels C for the evacuation of the fumes in a fume box. 55.

Ici aussi, comme dans l'exemple précédent l'échangeur E présente une rainure périphérique 35 pour emboîtement sur une nervure 36 ménagée sur le bord supérieur des parois du foyer F, tandis qu'un bord périphérique coopère avec les parois internes du caisson 20. Here too, as in the previous example, the exchanger E has a peripheral groove 35 for fitting onto a rib 36 formed on the upper edge of the walls of the hearth F, while a peripheral edge cooperates with the internal walls of the box 20.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution représentée, laquelle pourrait au contraire recevoir diverses modifications, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Of course the invention is not limited to the embodiment shown, which could on the contrary receive various modifications, without however departing from the scope of the invention.

Claims

1. Air-air type heat exchanger intended to constitute the upper part of an insert hearth known per se and essentially comprising a hearth incorporated in a box1 these two elements determining an air circulation circuit and an exhaust circuit dissociated fumes, exchanger characterized in that, generally rectangular in its general plane, it comprises a series of parallel channels (C) opening on two opposite sides, which are of regularly decreasing section between the two sides and starting from the rear of the hearth (F) towards the front, while between the channels are provided passages (31, 51) for the evacuation of the fumes to a fume box.

2. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises, in association, two elements, a first element (31) comprising a series of parallel undulations whose clipped vertices include elongated slots (33) , and a second element (50) forming a cover plate having openings (51) corresponding to those mentioned above (33), a peripheral edge (52) of said second element being able to cooperate with the internal walls of the box (20).

3. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the channels comprise a series of substantially parallel fins (59) extending longitudinally.

4. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover plate (50) in line with the channels has a convex surface.

5. Exchanger according to any one of claims, characterized in that sealing means of refractory material (60) are arranged between first and second element (31, 50).

6. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the channels (C) have in cross section a bottom in an arc of a circle carrying the fins (59) extended by slightly divergent side walls (41).

7. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the first element comprises a peripheral support base (34) has at least one peripheral groove (35) capable of cooperating with a rib (36) with a complementary profile. fitted on the upper edge of the fireplace (F).

8. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the smoke box (55) overhangs the exchanger (E), said box being in communication with the outside.

9. Exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the section of the channels (C) is progressively decreasing from the quarry of the hearth (F) towards the front by the fact that the lower generatrix thereof is oblique to the clipped vertices.

10. Exchanger according to claim 1, characterized in that the exchanger (E) is made in one piece by molding, of a suitable material for example cast iron.