FR2995666A1 - Foyer pour combustibles ligneux - Google Patents

Abstract

Le foyer comprend une chambre de combustion supérieure reliée à sa partie supérieure à une évacuation de fumées. La plaque de fond (8) de la chambre de combustion supérieure (1) porte un pot (15) évasé et ouvert vers cette chambre (1) et qui comporte un fond fermé (16) et au moins une couronne d'ouvertures (19, 29) d'entrée d'air de combustion primaire dans le pot (15). Application à la combustion la plus complète possible de bois de chauffage et d'éléments combustibles ligneux constituant des déchets à pouvoir calorifique positif.

Description

La présente invention s'applique à un foyer pour la combustion d'éléments combustibles solides ligneux, ce foyer comprenant une chambre de combustion supérieure fermée par une plaque supérieure munie d'un couvercle amovible ou basculant pour l'introduction d'éléments combustibles solides et, le cas échéant, d'un moyen d'allumage dans la chambre de combustion dont les parois résistantes au feu présentent une plaque de fond et qui est reliée à sa partie supérieure à une évacuation des gaz et fumées de combustion. Pour répondre à la hausse continue du prix de l'énergie de chauffage, il existe de nombreux foyers à bois du type exposé ci-dessus et utilisant des bûches ou des plaquettes de bois pour réaliser un feu quasi continu. Ces foyers exigent un approvisionnement en bois relativement sec et bien calibré qui devient de plus en plus onéreux et difficile à obtenir. De nombreux utilisateurs de chauffage au bois disposent par contre d'éléments combustibles solides à pouvoir calorifique positif, en général ligneux, qui ne satisfont pas à ces exigences de séchage et de calibrage et qui doivent souvent être de toute façon évacués. Parmi ces éléments combustibles, on peut citer les branches et branchages et autres produits d'élagage, les souches d'arbres et d'arbustes, les feuilles, les papiers, cartons et éléments d'emballage combustibles autres que les matières plastiques dont la combustion dégage des gaz et vapeurs agressifs pour le métal des foyers et conduits de fumée et pour l'environnement. On relève également que les bûches de bois dont disposent l'utilisateur du foyer présentent souvent une section et/ou une longueur trop importante(s) pour être logées dans les foyers domestiques usuels sans une opération de coupe et/ou de refendage malaisée pour l'utilisateur. Par ailleurs, les délais pour l'obtention d'un feu vif pour des opérations de cuisine avec des bûches de bois sont trop longs pour les utilisateurs habitués à travailler avec d'autres moyens de chauffage pour la cuisine. Les bois de chauffage insuffisamment secs et divisés pour permettre un allumage aisé et une bonne combustion présentent cependant un pouvoir calorifique inférieur efficace (c'est-à-dire après vaporisation de toute l'eau contenue et formée) très peu inférieur à celui du bois parfaitement sec, qui, de toute façon, contient encore près de 15 % d'eau absorbée et 50 % d'eau de constitution chimique. Les mêmes difficultés d'allumage et d'entretien du feu se présentent pour utiliser comme combustibles solides des déchets combustibles ligneux non pulvérulents avec souvent la difficulté supplémentaire de l'encombrement et des cendres très volumineuses comme dans le cas des papiers, cartons et emballages. La présente invention vise à supprimer ou tout au moins réduire fortement les inconvénients mentionnés précédemment. A cet effet, selon l'invention, la plaque de fond de la chambre de combustion du foyer porte, faisant saillie du côté opposé à la chambre de combustion et ouvert vers cette dernière, un pot en un matériau résistant au feu et qui présente une forme cylindrique ou évasée vers la chambre de combustion et de section transversale inférieure à celle de la chambre de combustion, le fond du pot étant complètement fermé pour former dans le pot une chambre de fond apte à retenir un liquide d'allumage tel que du fioul domestique arrosant des éléments combustibles solides d'allumage et à collecter les cendres et braises de la combustion. La paroi latérale du pot est munie d'au moins une couronne d'ouvertures d'entrée d'air de combustion à l'intérieur du pot, de sorte à former à l'intérieur du pot et au-dessus de la chambre de fond, une chambre primaire de combustion de la base des éléments combustibles solides appuyés sur la paroi et/ou le fond du pot et s'étendant en partie dans la chambre de combustion supérieure formant chambre de combustion secondaire. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les ouvertures de la au moins une couronne d'ouvertures débouchent dans la paroi latérale de la partie supérieure du pot pour l'entrée d'air de combustion vers les éléments combustibles solides disposés dans la chambre de combustion supérieure et/ou ces ouvertures débouchent dans la paroi latérale de la partie inférieure du pot au-dessus du fond fermé de celui-ci. La paroi latérale du pot peut ainsi comporter une première couronne d'ouverture d'entrée d'air de combustion débouchant dans la partie supérieure du pot et une deuxième couronne d'ouverture d'entrée d'air de combustion débouchant dans la partie inférieure du pot au-dessus du fond de ce dernier, et la section de passage des ouvertures de la première couronne est supérieure à celle de la deuxième couronne. Le débouché à l'intérieur du pot des ouvertures de la au moins une couronne d'ouvertures d'entrée d'air de combustion peut être surmonté par un rebord ou une 25 rondelle de protection contre l'entrée de cendres et/ou de braises dans et/ou devant ledit débouché. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la paroi latérale du pot comporte une ouverture d'évacuation fermée par une porte susceptible d'être ouverte vers l'extérieur du pot pour permettre l'évacuation vers un cendrier inférieur 30 par un outil approprié des cendres et/ou braises contenues dans le pot. Entre l'ouverture d'évacuation et le cendrier peut être disposée une grille ou tamis de sélection apte à retenir au moins une partie des imbrûlés du pot tout en laissant tomber les cendres dans le cendrier. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la paroi latérale de la 35 chambre de combustion supérieure comporte, à sa partie inférieure, au moins une ouverture d'entrée d'air tertiaire de combustion susceptible d'être obturée et/ou régulée. Une telle ouverture pour l'air tertiaire de combustion permet notamment d'accélérer la combustion des éléments combustibles contenus totalement ou partiellement dans la chambre de combustion supérieure, notamment pour obtenir un feu vif propre à une bonne opération de cuisine. La chambre de combustion supérieure présente une section transversale et une hauteur sensiblement supérieures à celles du pot, de sorte à loger dans cette chambre de combustion des éléments combustibles solides de dimensions importantes et introduits à travers l'ouverture du couvercle amovible ou basculant. On peut ainsi introduire à des fins de combustion dans cette chambre de combustion des bûches de dimensions importantes pour maintenir le feu pendant longtemps, mais aussi des éléments combustibles d'emballage encombrants et/ou des branchages encombrants dont on souhaite se débarrasser pas incinération active, c'est-à-dire productrice de chaleur. Selon encore un autre mode de réalisation, la plaque de fond qui porte le pot forme, avec les parois de support de la chambre de combustion supérieure et une surface de fond, une chambre inférieure fermée d'entrée d'air de combustion dans le pot, ladite chambre fermée étant d'une part reliée à une entrée d'air extérieur, le cas échéant régulée, et d'autre part contenant un cendrier, de sorte à aspirer dans ledit pot par ladite au moins une couronne d'ouvertures d'entrée d'air de combustion les fumées et vapeurs éventuellement dégagées par les braises et/ou imbrûlés recueillis dans le cendrier et/ou, le cas échéant sur une grille ou un tamis de séparation des cendres d'avec lesdits braises et/ou imbrûlés. Le foyer récupère ainsi la chaleur dégagée par les cendres et braises chaudes et par la combustion au moins partielle des imbrûlés. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, le pot comporte une arrivée de fioul domestique à débit régulé s'écoulant sur le fond du pot, de sorte à permettre le fonctionnement du foyer en brûleur de fioul à caléfaction dans le pot et, le cas échéant, le fonctionnement simultané du foyer avec des éléments combustibles solides et avec du fioul domestique et, en cas d'épuisement de la combustion de ces éléments solides, le maintien d'une combustion de fioul domestique par caléfaction. Selon un mode de réalisation pratique, le pot présente des sections transversales à son axe vertical en service qui sont sensiblement circulaires tandis que la chambre de combustion supérieure présente des sections transversales rectangulaires ou carrées et sensiblement centrées sur ledit axe vertical du pot, de sorte à offrir à ladite chambre de combustion une forme générale parallélépipédique. La chambre de combustion supérieure est ainsi apte à recevoir des bûches de bois allongées qui, juxtaposées selon leur longueur, forment à l'intérieur du foyer un empilement de bois à brûler de forme parallélépipédique centrée au-dessus des braises présentes dans le pot.

L'invention concerne également un procédé d'exploitation du foyer pour combustibles solides ligneux, procédé selon lequel on arrose d'une petite quantité de fioul domestique le combustible solide d'allumage avant le déclenchement de l'allumage et, le cas échéant, la ou les bûche(s) de bois placée(s) sous le couvercle afin d'obtenir rapidement un feu vif, notamment pour une opération de cuisson. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente, en coupe transversale selon l'axe principal vertical du 10 pot du foyer, un foyer selon l'invention pour la combustion d'éléments combustibles solides ligneux et leur allumage rapide, certains composants étant représentés de façon schématique pour ne pas compliquer le dessin ; - la figure 2 représente une demi-vue de dessus du foyer représenté à la figure 1, la demi-vue étant arrêtée sur le plan de coupe de la figure 1. 15 Le foyer selon l'invention comprend une chambre de combustion supérieure 1, fermée par une plaque supérieure 2 munie d'un couvercle 3 amovible par soulèvement et aussi susceptible de pivoter vers le haut par traction sur l'un des anneaux de manipulation 4 tandis que le couvercle 3 s'appuie par l'un de ses bords sur la plaque 2. Dans le mode de réalisation représenté, le couvercle 3 porte une 20 rondelle 5 manipulable par un crochet introduit dans un trou central et qui permet, après son enlèvement, d'installer un récipient de chauffage ou de cuisson directement au contact du rayonnement, des gaz chauds et des flammes de la chambre de combustion 1. La rondelle 5 peut être remplacée par plusieurs rondelles concentriques et son ouverture dans le couvercle 3 peut servir à l'introduction dans le 25 foyer d'éléments combustibles solides de dimensions moyennes et/ou de liquide combustible d'allumage ou d'accélération du feu. L'enlèvement ou le basculement haut du couvercle 3 permet d'introduire dans la chambre de combustion 1 des éléments combustibles solides de dimensions et/ou d'encombrement importants, comme l'élément combustible 6 constitué par un bloc massif ou une grosse bûche de 30 bois. Les parois latérales 7 de la chambre de combustion 1, ainsi que la plaque supérieure 2, le couvercle 3 et la plaque de fond 8 qui ferment vers le bas la chambre 1 sont réalisés en un matériau résistant au feu comme de la fonte ou de l'acier pour foyer. La chambre de combustion 1 est reliée, à sa partie supérieure arrière, à une 35 évacuation 9 des gaz et fumées de combustion (qui comprennent dans le cas de la combustion du bois et des déchets combustibles : l'azote de l'air et les gaz issus de la combustion mais aussi des vapeurs d'éléments divers et de la vapeur d'eau, ces vapeurs étant susceptibles de se condenser dans les conduits de fumées froids).

L'évacuation 9 est délimitée par une plaque verticale 10 qui avec la paroi latérale arrière 7 de la chambre 1 fait bifurquer les fumées et gaz de combustion vers le bas dans une chambre arrière 11 de collecte des poussières et escarbilles 12 susceptibles d'être évacuées pendant l'arrêt du foyer après ouverture d'une porte de ramonage 13.

L'enveloppe de la chambre arrière de collecte 11 comporte un raccord dirigé vers le haut pour l'emmanchement d'un tube de fumées 14 relié en général à un conduit de fumées fixe pour l'évacuation en hauteur des fumées. Lorsque le foyer selon l'invention est destiné à remplir principalement une fonction d'incinération, le tube de fumées 14 peut, le cas échéant, évacuer les fumées et gaz brûlés directement à l'atmosphère. Selon l'invention, la plaque de fond 8 porte un pot 15 réalisé en un matériau résistant au feu (par exemple en acier inoxydable pour foyer afin de bien résister aux braises de charbon de bois et/ou de charbon de terre). Dans le mode de réalisation représenté, le pot 15 est posé sur la plaque de fond 8 dans un trou central de celle-ci par rapport à laquelle il peut librement se dilater. Le pot 15 ferme ce trou central de la plaque 8 en faisant saillie vers le bas, c'est-à-dire du côté opposé à la chambre de combustion 1 vers laquelle il est ouvert. Le pot 15 peut présenter une forme cylindrique mais plus préférablement une forme conique évasée vers la chambre de combustion 1. Au lieu d'être posé sur la plaque de fond 8, le pot 15 pourrait être soudé ou autrement fixé à cette dernière. Le fond 16 du pot 15 est complètement fermé et, selon le mode de réalisation représenté, est bombé du côté opposé à la chambre de combustion 1. Le fond 16 forme ainsi à l'intérieur du pot 15, une chambre de fond 17 qui est apte à retenir, d'une part par son fond bombé l'excès de liquide d'allumage déversé sur des éléments combustibles solides d'allumage 18 (représentés en traits fins) et d'autre part, ces éléments d'allumage 18 en appui sur le fond 16. Au cours de la combustion des éléments combustibles dans le pot 15 et dans la chambre de combustion 1, la chambre de fond 17 collecte les cendres et les braises de la combustion qui y achèvent leur combustion mais peuvent aussi subsister en partie sous forme d'imbrûlés carbonés (ou charbon de bois) et/ou de mâchefers. Selon l'invention, la paroi latérale du pot 15 est munie d'au moins une couronne d'ouvertures 19 d'entrée d'air de combustion vers l'intérieur du pot 15, et de là vers la chambre de combustion 1. L'intérieur du pot 15, au-dessus de la chambre de fond 17 de ce dernier, forme ainsi une chambre primaire 20 de combustion pour la base des éléments combustibles s'étendant dans la chambre de combustion supérieure 1 mais appuyés sur le fond 16 du pot 15, comme les éléments d'allumage 18 précités. Pour la partie des éléments combustibles située dans la chambre de combustion supérieure 1 et pour les éléments combustibles solides entièrement contenus dans la chambre 1, comme le bloc massif 6 ou comme l'élément combustible encombrant 21 tel qu'un demi-cageot par exemple, la chambre de combustion supérieure 1 constitue une chambre de combustion secondaire alimentée par un mélange d'air préchauffé et de gaz brûlés via la couronne des ouvertures 19.

L'alimentation en air de combustion de la chambre primaire de combustion 20 contenant la base d'éléments combustibles solides comme les éléments 18 et aussi les braises de ces éléments et d'éléments combustibles plus encombrants comme le bloc massif 6 ou l'élément encombrant 21, s'effectue à travers les ouvertures 19 depuis une chambre inférieure 22 d'alimentation en air de combustion et qui entoure le pot 15 en étant reliée à une entrée 23 d'air extérieur. La section efficace de l'entrée 23 peut être régulée en fonction du tirage (de la dépression à laquelle est soumis le foyer) par un volet oscillant 24 de stabilisation, lui-même réglable à l'aide d'une vis 25 d'équilibrage et de butée. La circulation de l'air de combustion depuis l'entrée 23 est représentée sur la figure 1 en traits fins fléchés.

En cas de nécessité, notamment pour obtenir un feu vif sur le couvercle 3 et sa rondelle 5, l'alimentation en air de combustion de la chambre de combustion supérieure 1 peut être réalisée de façon supplémentaire par une ouverture 26 d'entrée d'air, ménagée de préférence dans la partie inférieure de la paroi latérale 7 de la chambre 1 et susceptible d'être obturée de façon réglable par une porte 27 contrôlée manuellement au moyen d'une poignée 28. Les ouvertures 19 de la couronne d'entrée d'air de combustion peuvent déboucher dans la partie supérieure du pot 16 mais pourraient également déboucher dans la partie inférieure du pot 15 à proximité du fond 16. Selon un mode de réalisation représenté sur la figure 1, la couronne des ouvertures 19 constitue une première couronne d'entrée d'air de combustion débouchant à la partie supérieure du pot 15 tandis qu'une deuxième couronne d'ouvertures 29 d'entrée d'air de combustion débouche dans la partie inférieure du pot 15 à faible distance au-dessus du fond 16. L'air de combustion délivré par les ouvertures 29 vient ainsi lécher, d'une part le fioul domestique éventuellement retenu sur le fond 16 au moment de l'allumage et d'autre part, la base des éléments combustibles 18 logés dans le pot 15 ainsi que la base des braises éventuellement contenues dans ce pot 15. Ce léchage par l'air de combustion amené par les ouvertures 29 assure un bon démarrage de l'allumage et la poursuite de la combustion des braises. La section de passage des ouvertures 19 de la première couronne est supérieure à celle des ouvertures 29 de la deuxième couronne et la section de passage de chacune des ouvertures 19 est habituellement supérieure à celle des ouvertures 29. Lorsque la deuxième couronne d'ouvertures 29 est supprimée, les braises et imbrûlés contenus dans la chambre de fond 17 rencontrent beaucoup plus de difficultés pour achever leur combustion mais la partie inférieure du pot 15 risque moins la surchauffe par les braises carbonées incandescentes. Les essais ont montré que, dans le cas où seules les ouvertures 19 à la partie supérieure du pot sont présentes, le démarrage rapide de la combustion du bois avec un léger arrosage de fioul domestique s'effectue correctement. Par contre, la quantité d'imbrûlés dans la chambre de fond 17 du pot 15 est plus importante mais la combustion de blocs massifs de bois dans la chambre de combustion supérieure 1 paraît mieux s'effectuer car les braises sont plus hautes dans le pot 15. Une solution de compromis consisterait à prévoir des ouvertures 29 de section réduite, mais un nettoyage fréquent de ces ouvertures 29 de section réduite serait sans doute nécessaire. On doit comprendre également que lorsque la deuxième couronne d'ouvertures 29 au voisinage du fond 16 est supprimée, des entrées d'air de combustion parasites existent en général entre la porte 32 et son appui sur l'entourage extérieur de l'ouverture d'évacuation 31. Ces entrées d'air parasites ont tendance à augmenter dans le temps sous l'effet de la légère déformation progressive du pot 15 et de la porte 32 et bien qu'elles n'assurent pas une distribution d'air de combustion bien répartie comme les ouvertures 29 de la deuxième couronne, elles peuvent souvent compenser l'obturation progressive de ces ouvertures 29 par des dépôts adhérents émis par les combustibles solides brûlant dans le pot 15.

Les cendres et même les braises de faibles dimensions risquant d'obturer rapidement les ouvertures 29, on peut prévoir, au-dessus du débouché des ouvertures 29 à l'intérieur du pot 15, un rebord ou mieux une rondelle 30 amovible et posée flottante sur des butées du pot 15 pour le maintien d'un espace d'air devant le débouché des ouvertures 29. En cas de nécessité, une protection identique, par exemple par une couronne à rebord intérieur emboitée dans l'ouverture supérieure du pot 15, pourrait surmonter les ouvertures 19 de la première couronne en limitant en même temps les contraintes thermiques de ces ouvertures 19. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la paroi latérale du pot 15 comporte une ouverture d'évacuation 31. Cette ouverture 31 est fermée par une porte 32 qui est susceptible d'être ouverte vers l'extérieur du pot 15 et d'être maintenue en position d'ouverture par un crochet 33. Cette ouverture de la porte 32 permet l'évacuation par un outil approprié non représenté, des cendres et/ou braises contenues dans le pot 15, principalement dans la partie inférieure de celui-ci, vers un cendrier 34 placé en dessous du pot 15 et de la sortie de l'ouverture d'évacuation 31.

Le cendrier 34 est posé coulissant ou roulant sur une surface fermée 35 de fond d'appareil. L'accès à l'ouverture d'évacuation 31, à sa porte 32 et au cendrier 34 est permis par une porte pivotante 36 d'assez grandes dimensions et appliquée sur une ouverture ménagée dans une paroi frontale 37 du support de la chambre de combustion 1. D'autres parois de support 38, 39 ferment, avec la paroi frontale 37, avec la plaque de fond 8 et avec la surface 35 de fond d'appareil, la chambre 22 d'alimentation en air de combustion. Entre le bas de l'ouverture d'évacuation 31 et le cendrier 34, peut être disposée une grille 40 ou tamis de sélection apte à retenir au moins une partie des braises et/ou imbrûlés 41 extraits de l'intérieur du pot 15 avec les cendres qui normalement tombent dans le cendrier 34 à travers la grille 40. Ces imbrûlés 41, lorsqu'ils sont encore incandescents peuvent, le cas échéant, achever au moins partiellement leur combustion dans la chambre 22, notamment pendant l'ouverture de la porte 36. Même après la fermeture de la porte frontale 36, les imbrûlés continuent leur combustion sous l'action de l'air pénétrant dans la chambre 22 d'alimentation en air de combustion et s'évacuent en fumée vers la chambre de combustion primaire 20 dans le pot 15 et vers la chambre de combustion supérieure 1. Les fumées encore combustibles sont, le cas échéant, soumises à une combustion secondaire dans la chambre supérieure 1. Il est en de même des fumées et vapeurs dégagées par les cendres dans le cendrier 34 et/ou par des imbrûlés éteints qui ne viennent ainsi pas polluer l'ambiance autour du foyer. Le tirage (la dépression) régnant à partir du tube de fumées 14 lorsque le foyer selon l'invention est chaud, assure une aspiration des fumées pendant l'ouverture de la rondelle 5 et/ou du couvercle supérieur 3 et/ou de la grande porte pivotante 36, dans ce cas même lorsque la porte d'évacuation 32 est ouverte. De façon classique, la surface de fond 35 est posée sur une surface d'appui 42 qui peut être le sol, une dalle ou un plancher, par l'intermédiaire de vis 43 permettant la mise à niveau horizontale du couvercle 3. Une vitre bombée 44 de qualité pour foyer peut permettre la vision sur les flammes et le rayonnement dans la chambre de combustion supérieure 1 et dans le pot 15. Un rebord 45 de protection de la vitre 44 fait saillie à l'intérieur de la chambre 1 et comporte des passages 46 pour la circulation d'air de protection thermique et contre le noircissement de la vitre 44. Le pot 15 présente des sections transversales à l'axe vertical du pot (en service) qui sont de préférence sensiblement circulaires. La chambre de combustion supérieure 1 pourrait présenter une forme cylindrique ou évasée vers le haut et sensiblement centrée sur ledit axe vertical du pot 15. De préférence, cette chambre 1 présente une ou plusieurs sections transversales rectangulaires ou carrées et sensiblement centrées sur ledit axe vertical du pot. La chambre 1 présente ainsi une forme générale parallélépipédique apte à recevoir des bûches de bois de chauffage allongées et empilées parallèlement sur leur longueur transversalement à l'axe du pot 15 et centrées sur les braises du pot 15 qui entretiennent la combustion progressive de ces bûches de bois.

La chambre de combustion supérieure 1 peut également recevoir, à travers l'ouverture du couvercle 3, des éléments combustibles ligneux de section et de hauteur importantes comme le bloc 6 et également des éléments combustibles à pouvoir calorifique plus limité mais encombrants comme l'élément 21 de demi- cageot en bois. Ces éléments combustibles sont disposés de préférence au contact des braises contenues dans le pot 15 ou tout au moins en appui sur le bord supérieur du pot 15 de sorte que les braises incandescences dans le pot 15 démarrent la combustion de l'élément combustible et entretiennent cette combustion. Des éléments combustibles massifs en bois, de poids important de l'ordre de 8 à 10 kilogrammes, permettent d'entretenir le feu dans le foyer pendant la nuit. Un tisonnage au moins journalier est nécessaire pour ramener dans le pot 15 les cendres et imbrûlés restant sur la plaque de fond 8. La combustion du bois produit peu de cendres mais ce n'est pas le cas de certains déchets combustibles comme le carton et les papiers. Une évacuation des cendres et des imbrûlés éventuels est à prévoir, si possible pendant l'arrêt ou le ralentissement de la combustion dans le foyer. En cas de nécessité, l'évacuation des cendres et des braises présentes dans la chambre de combustion de fond 17 du pot 15 peut être effectuée pendant la combustion du foyer. Les braises et imbrûlés 41 restent alors sur la grille de séparation 40 et y continuent au moins partiellement leur combustion. Le foyer selon l'invention n'est pas destiné à la combustion de charbon de terre et autres lignites mais des essais ont montré qu'en cas de nécessité, il pouvait assurer la combustion de ces derniers mélangés à du bois de chauffage et placés dans le pot 15. Le fonctionnement et des modes d'exploitation du foyer selon l'invention vont maintenant être explicités. Pour allumer le feu, on dispose dans le pot 15 et en appui sur son fond 16, de préférence quelques tiges de bois relativement sèches et divisées (le séchage incomplet de ces tiges ne pose pas de problème mais le bois vert ou mouillé est à éviter), comme les tiges des éléments d'allumage 18, ces tiges d'allumage étant accompagnées, le cas échéant, de rondins de bois de plus grande section. Par l'ouverture du couvercle 3, on arrose légèrement la base des tiges 18 avec du fioul domestique dont l'excès écoulé est retenu par le fond fermé 16 du pot 15. Il suffit ensuite de jeter sur la base des tiges 18, une allumette ou un papier enflammé pour obtenir une flamme, soutenue par le fioul domestique présent et qui augmente rapidement pour se diriger, après traversée de la chambre de combustion 1 dont le couvercle 3 a été fermé, vers le tube de fumées 14. On peut ensuite introduire des éléments combustibles solides de plus grande taille, en appui sur les braises présentes dans la chambre de fond 17 ou tout au moins faisant face à l'ouverture du pot 15 vers le haut. Ces braises achèvent leur combustion dans le pot 15 et assurent le séchage éventuel, l'allumage et la combustion progressive des éléments combustibles solides de grande taille ou de grand encombrement présents dans la chambre de combustion supérieure 1. Les éléments combustibles relativement longs et de section moyenne (rondins de l'ordre de 0,5 m de long) sont de préférence disposés dans le foyer avec le pied en appui de fond sur les braises contenues dans le pot 15 et la tête en appui latéral sur les parois latérales 7 de la chambre de combustion 1. Pour obtenir une combustion complète des restes de combustibles solides qui viennent s'échouer, comme le tison 47, sur la plaque de fond 8 de la chambre 1, on peut repousser dans le pot 15 avec un tisonnier, ces restes ainsi que les cendres voisines.

Lorsque le foyer selon l'invention est utilisé, en plus de la fonction de chauffage, pour des opérations de cuisine, afin d'accélérer le feu, on dispose généralement dans la chambre 1 une ou plusieurs bûches de bois relativement sèches au voisinage, au moins par leur tête, de la rondelle 5 (on peut prévoir plusieurs rondelles concentriques et/ou séparées). Un léger arrosage de fioul domestique (ou d'un autre liquide combustible non explosif) de ces bûches au-dessus du pot 15 permet d'obtenir très rapidement un feu vif sur le récipient de cuisine disposé à la place de la rondelle 5. Une telle accélération de la combustion du bois est bien connue mais elle est en général génératrice de fumées qui sont évitées ici grâce à la récupération du combustible liquide par le fond 16 du pot 15.

L'arrosage du bois de chauffage placé dans le foyer avec une petite quantité de fioul domestique permet, non seulement d'obtenir un démarrage aisé de la combustion, mais aussi génère très rapidement un feu très vif avec du bois sec pour le chauffage rapide d'un espace froid. Le fioul domestique que l'on peut approvisionner partout en bidons faciles à verser, s'est révélé être le meilleur liquide d'allumage et d'accélération des feux de bois et produits ligneux. Il s'écoule encore par grand froid, sa flamme n'explose pas au démarrage, mais il s'allume cependant aisément au contact du feu et surtout il adhère au bois après l'humectage de celui-ci, de sorte à maintenir la flamme de départ sur le bois. La quantité de fioul utilisée à chaque humectage est minime, de l'ordre de 10 cm3, ce qui n'augmente pratiquement pas le coût de fonctionnement du foyer. Divers essais ont montré que lorsque le pot 15 est bien pourvu de braises en cours de combustion, on peut brûler dans la chambre de combustion supérieure 1 des éléments combustibles solides à dégagement calorifique positif mais considérés comme difficiles à brûler tels que le bois vert, les branchages et déchets de taillage, les papiers, les chiffons. En cas de besoin, le foyer selon l'invention peut ainsi réaliser, en même temps qu'une opération de chauffage, une opération d'incinération, en général en utilisant un mélange de bois combustible et d'éléments combustibles à incinérer.

Parmi les éléments combustibles solides à dégagement calorifique positif (c'est-à-dire en excluant la chaleur nécessaire à l'évaporation de l'eau contenue et/ou formée par la combustion), qu'il est possible d'utiliser dans le foyer selon l'invention, il est bien entendu nécessaire d'éliminer tous les produits explosifs et les matières 5 plastiques qui produisent des vapeurs agressives pour les métaux et pour l'environnement. Les poussières, la sciure, les écorces, mais aussi le charbon de bois et de terre, les lignites et leurs déchets peuvent être brûlés dans le foyer selon l'invention à condition d'être mélangés avec du bois de chauffage et disposés de préférence sur les braises incandescentes contenues dans le pot 15. La combustion du 10 bois produit peu de cendres mais les éléments combustibles proposés sous forme de déchets, en particulier les papiers et cartons, peuvent générer des quantités de cendres importantes dans le pot 15 mais aussi sur la plaque de fond 8. Il conviendra alors de "décendrer" fréquemment le foyer par raclage sur la plaque 8 et évacuation par l'ouverture 31 sur la grille 40 et dans le cendrier 34.

15 Les divers bois de chauffage utilisés présentent, à l'état de livraison et de stockage c'est-à-dire plus ou moins secs, des densités très diverses allant de 1 pour du chêne moyennement sec ou du bois vert à 0,4 pour du peuplier ou du sapin sec. Pour ces bois de chauffage variés et les déchets solides combustibles comme le papier et le carton, on peut admettre que 3 kilogrammes de bois ou de déchets ligneux permettent 20 d'obtenir la même quantité de chaleur de chauffage (c'est-à-dire libérée dans un espace à chauffer) qu'un litre de fioul domestique. En plus du bois de chauffage, un ménage moyen vivant dans les zones où le bois de chauffage est abondant, dispose annuellement d'au moins 300 kilogrammes de déchets bien combustibles. Le bois de chauffage se vend en général par stères de bûches et/ou de rondins moyennement 25 secs. Un tel stère pèse en moyenne autour de 300 kilogrammes et représente donc approximativement l'équivalent de 100 litres de fioul domestique (dont le pouvoir calorifique inférieur est d'environ 8,5 thermies par litre). Les prix actuels du bois de chauffage varient selon les régions de 30 à 80 euros le stère livré et restent donc compétitifs par rapport au prix actuellement élevé du 30 fioul domestique voisin d'un euro le litre. Le premier inconvénient du chauffage au bois réside dans le manque d'automatisation qui est résolu uniquement par les chaudières à plaquettes plutôt destinées à des chauffages collectifs. Le foyer selon l'invention résout partiellement au moins quelques autres inconvénients du chauffage au bois comme les difficultés d'allumage, la conduite du feu avec des combustibles 35 solides variés et de tailles diverses. La production de quantités de cendres importantes en cas de combustion de certains déchets, notamment des papiers et cartons, ne constitue pas un problème dans les zones riches en bois de chauffage car ces cendres peuvent s'évacuer avec les déchets ménagers ou bien être enfouies comme engrais dans les sols de cultures ou de vergers. Des essais ont été effectués avec un foyer selon l'invention qui présentait les dimensions suivantes pour les chambres intérieures : - pour le pot 15 : diamètre maximal 150 mm et profondeur 150 mm ; - pour la chambre supérieure parallélépipédique 1 centrée sur le pot 15 : largeur : 250 mm, longueur 550 mm, profondeur 400 mm. La chambre 1 pouvait ainsi recevoir les bûches longues classiques de 0,5 m de longueur. Ces bûches longues pouvaient être disposées transversalement à l'axe du pot ou bien en bout avec un pied en appui dans le pot et une tête en appui sur les parois latérales 7 de la chambre 1. Le pot 15 pouvait contenir environ 2 dm3 de braises et de cendres. La chambre de combustion 1 de 55 dm3 de contenance brute pouvait recevoir en réserve des bûches de bois dans une enveloppe d'environ 30 dm3 soit environ 9 kg de bois en bûches. Les essais de combustion ont permis d'atteindre, à feu vif avec la porte 27 d'air tertiaire ouverte, la combustion d'environ 3 kilogrammes de bois sec par heure. Cette combustion correspondait à un dégagement de chaleur de chauffage d'environ 8 kW grâce à un tube de fumées 14 de 125 mm de diamètre et de 6,5 m de longueur libre avant le raccord mural. En combustion régulière minimale, le foyer consommait environ 1 kg de bois à l'heure et dégageait alors 2 kW en chauffage. Grâce au fond fermé 16 du pot 15, le foyer selon l'invention peut être utilisé comme brûleur à caléfaction de fioul domestique. Dans une telle application, une ligne d'arrivée 48 de fioul domestique (à barrette d'infiltration par exemple) est régulée par un organe régulateur approprié 49 et débouche, à travers la paroi du pot 15, juste au-dessus du fond 16 de ce pot. Les vapeurs de caléfaction (le fioul domestique se vaporise à des températures proches de 400 °C) du fioul domestique brûlent à l'intérieur du pot 15 et, après l'apport d'air par les ouvertures 19, dans la chambre de combustion 1. Des essais ont montré que l'introduction d'un faible débit de fioul domestique par l'organe régulateur 49 peut soutenir la combustion du bois dans le pot 15 et dans la chambre de combustion 1, pour autant que les cendres soient maintenues en quantité faible dans le pot 15. En prévoyant une alimentation à faible débit (celui nécessaire pour soutenir la combustion à caléfaction du fioul domestique) en fioul domestique, il est possible de passer de la combustion avec le fioul domestique seul à la combustion mixte avec du bois et après épuisement de la combustion du bois combustible, de maintenir la combustion du fioul domestique par caléfaction. Pour que le fonctionnement de la combustion par caléfaction se poursuive après l'épuisement du bois, il est préférable d'utiliser un bois générant peu de cendres et de limiter auparavant la quantité de cendres présentes sur le fond 16 du pot 15. Les parois latérales 7 de la chambre de combustion 1 peuvent comporter divers moyens d'exploitation de la chaleur dégagée par la combustion dans le foyer, c'est-à5 dire d'une part de la chaleur dégagée dans le pot 15 rayonnée vers le haut et emportée par les gaz brûlés dans la chambre 1 et d'autre part de la chaleur dégagée par la combustion dans la chambre de combustion supérieure 1. Ces moyens d'exploitation peuvent être constitués par des ailettes et/ou profilés de transmission de chaleur, par des éléments tels que des tubes pour le chauffage de liquide, par des parois de 10 bouilloire ou de four. La plaque supérieure 3 et la rondelle 5, en dehors de leur fonction de surface de chauffage d'un espace à chauffer, peuvent recevoir des récipients divers pour le chauffage ou le réchauffage de liquides et/ou d'aliments. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation et/ou représentés mais elle couvre toutes les variantes aisément accessibles à 15 l'homme de l'art.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Foyer pour la combustion d'éléments combustibles solides ligneux, ce foyer comprenant une chambre de combustion supérieure fermée par une plaque supérieure munie d'un couvercle amovible ou basculant pour l'introduction d'éléments combustibles solides et, le cas échéant, d'un moyen d'allumage dans la chambre de combustion dont les parois résistantes au feu présentent une plaque de fond et qui est reliée à sa partie supérieure à une évacuation des gaz et fumées de combustion, caractérisé en ce que ladite plaque de fond (8) porte, faisant saillie du côté opposé à la chambre de combustion (1) et ouvert vers cette dernière, un pot (15) en un matériau résistant au feu et qui présente une forme cylindrique ou évasée vers la chambre de combustion (1) et de section transversale inférieure à celle de la chambre de combustion, le fond (16) du pot (15) étant complètement fermé pour former dans le pot (15) une chambre de fond (17) apte à retenir un liquide d'allumage tel que du fioul domestique arrosant des éléments combustibles solides (18) d'allumage et à collecter les cendres et braises de la combustion, et en ce que la paroi latérale du pot est munie d'au moins une couronne d'ouvertures (19, 29) d'entrée d'air de combustion à l'intérieur du pot, de sorte à former à l'intérieur du pot (15) et au- dessus de la chambre de fond (17), une chambre primaire (20) de combustion de la base des éléments combustibles solides (18) appuyés sur la paroi et/ou le fond (16) du pot et s'étendant en partie dans la chambre de combustion supérieure (1) formant chambre de combustion secondaire.
2. 2. Foyer selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (19) de la au moins une couronne d'ouvertures débouche dans la paroi latérale de la partie supérieure du pot (15) pour l'entrée d'air de combustion vers les éléments combustibles solides (6,21) disposés dans la chambre de combustion supérieure (1) et/ou ces ouvertures (29) débouchent dans la paroi latérale de la partie inférieure du pot (15) au-dessus du fond (16) fermé de celui-ci.
3. 3. Foyer selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi latérale du pot comporte une première couronne d'ouvertures (19) d'entrée d'air de combustion débouchant dans la partie supérieure du pot (15) et une deuxième couronne d'ouvertures (29) d'entrée d'air de combustion débouchant dans la partie inférieure du pot au-dessus du fond (16) de ce dernier et en ce que la section de passage des ouvertures de la première couronne est supérieure à celle de la deuxième couronne.
4. 4. Foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le débouché à l'intérieur du pot (15) des ouvertures (29) de la au moins unecouronne d'ouvertures d'entrée d'air de combustion est surmonté par un rebord ou une rondelle (30) de protection contre l'entrée de cendres et/ou de braises dans et/ou devant ledit débouché.
5. 5. Foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la paroi latérale du pot (15) comporte une ouverture d'évacuation (31) fermée par une porte (32) susceptible d'être ouverte vers l'extérieur du pot (15), pour permettre l'évacuation vers un cendrier inférieur (34) par un outil approprié, des cendres et/ou braises contenues dans le pot.
6. 6. Foyer selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'entre le bas de l'ouverture d'évacuation (31) et le cendrier (34) est disposée une grille (40) ou tamis de sélection apte à retenir au moins une partie des imbrûlés (41) du pot (15) tout en laissant tomber les cendres dans le cendrier (34).
7. 7. Foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi latérale (7) de la chambre de combustion supérieure (1) comporte, à sa 15 partie inférieure, au moins une ouverture (26) d'entrée d'air tertiaire de combustion et susceptible d'être obturée et/ou régulée.
8. 8. Foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre de combustion supérieure (1) présente une section transversale et une hauteur sensiblement supérieures à celles du pot (15), de sorte à loger dans cette 20 chambre de combustion (1) des éléments combustibles solides (6, 21) de dimensions importantes et introduits à travers l'ouverture du couvercle amovible ou basculant (3).
9. 9. Foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la plaque de fond (8) qui porte le pot (15) forme, avec les parois de support (37, 25 38, 39) de la chambre de combustion supérieure (1) et une surface de fond (35), une chambre inférieure fermée (22) d'entrée d'air de combustion dans le pot (15), ladite chambre fermée (22) étant, d'une part reliée à une entrée (23) d'air extérieur, le cas échéant régulée, et d'autre part contenant un cendrier (34), de sorte à aspirer dans ledit pot (15) par ladite au moins une couronne d'ouvertures (19, 29) d'entrée d'air de 30 combustion, les fumées et vapeurs éventuellement dégagées par les cendres et/ou braises et/ou imbrûlés (41) recueillis dans le cendrier (34) et/ou, le cas échéant, sur une grille (40) ou un tamis de séparation des cendres d'avec lesdits braises et/ou imbrûlés.
10. 10. Foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce 35 que le pot (15) comporte une arrivée (48) de fioul domestique à débit régulé (49) s'écoulant sur le fond (16) du pot (15), de sorte à permettre le fonctionnement du foyer en brûleur de fioul domestique à caléfaction dans le pot (15) et, le cas échéant, le fonctionnement simultané du foyer avec des éléments combustibles solides et avecdu fioul domestique et en cas d'épuisement de la combustion des éléments combustibles solides (6, 21), le maintien d'une combustion de fioul domestique par caléfaction.
11. 11. Foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le pot (15) présente des sections transversale à son axe vertical en service qui sont sensiblement circulaires tandis que la chambre de combustion supérieure (1) présente des sections transversales rectangulaires ou carrées et sensiblement centrées sur ledit axe vertical du pot, de sorte à offrir à ladite chambre de combustion (1) une forme générale parallélépipédique.
12. 12. Procédé d'exploitation d'un foyer pour combustibles solides ligneux selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on arrose d'une petite quantité de fioul domestique le combustible solide d'allumage (18) avant le déclenchement de l'allumage et, le cas échéant, la ou les bûches de bois (6) placée(s) sous le couvercle (3) afin d'obtenir rapidement un feu vif, notamment pour une opération de cuisson.