WO1992012385A1 - Dispositif destine a faire tirer les cheminees a feu ouvert independamment de l'air de la piece - Google Patents

Dispositif destine a faire tirer les cheminees a feu ouvert independamment de l'air de la piece

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WO1992012385A1
WO1992012385A1 PCT/FR1991/001071 FR9101071W WO9212385A1 WO 1992012385 A1 WO1992012385 A1 WO 1992012385A1 FR 9101071 W FR9101071 W FR 9101071W WO 9212385 A1 WO9212385 A1 WO 9212385A1
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air
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duct
chimney
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Michel Lang
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Michel Lang
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L17/00—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
    • F23L17/16—Induction apparatus, e.g. steam jet, acting on combustion products beyond the fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B1/00—Stoves or ranges
    • F24B1/18—Stoves with open fires, e.g. fireplaces
    • F24B1/185—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion
    • F24B1/189—Stoves with open fires, e.g. fireplaces with air-handling means, heat exchange means, or additional provisions for convection heating ; Controlling combustion characterised by air-handling means, i.e. of combustion-air, heated-air, or flue-gases, e.g. draught control dampers 

Definitions

  • the subject of the present invention is a method, and the devices allowing its implementation, intended to create in a flue, the draft necessary and sufficient to allow an open fireplace to operate normally, said draft being independent of the air of the room where the actual fireplace is located, while providing a perfect operation even, and especially, in the presence of a controlled mechanical ventilation maintaining a slight depression in the room, which usually tends to create a against drawing in the conduit.
  • This method also overcomes the same devices to malfunction of an open log fire existing so-called “smoking” whatever the reasons causing his puffing.
  • This phenomenon has a first disadvantage which resides in the fact that the ascending hot air is none other than the ambient air of this room, previously heated, which causes an expensive and unpleasant loss of calories in terms of comfort, as well that a second drawback which resides in the fact that this phenomenon has the effect of reducing by half the useful cross section of the smoke duct, thus aggravating the relationship which must exist between the cross section of the duct and the opening of the hearth, imposing the ' installation of small chimneys which is never desired in the case of open fireplaces.
  • the method according to the invention overcomes these drawbacks. To this end, it takes into account the obvious and unavoidable physical phenomenon which requires that "to extract from a closed volume a certain amount of air it is essential to bring in as much elsewhere ". However it turns out that open fireplaces generally operate in winter, in totally enclosed premises. Taking this into account, the process meets two requirements which are:
  • FIG. 5 schematically showing the arrangement of the invention in a flue, the method consisting in setting and maintaining in upward motion the air contained in the flue without using the air contained in the room where said fireplace.
  • Fig. 6 shows on a larger scale the diffuser - respectively in 1/2 front view, in section along a - a ' and in 1/2 top view.
  • Fig. 7 shows, in position, the whole device according to the invention.
  • Fig. 8 shows the realization of a variant.
  • the device comprises:
  • This diffuser operating on the principle of double inverted Venturi cones which it implements twice in cascade (fig. 6).
  • This diffuser made of stainless steel or cast aluminum is composed of a double inverted cone primary insufflation (8) surmounted by a secondary double inverted cone (9) of large cross section pltis ended at its base by a skirt (10 ) casing-shaped for defining a suction -room around the double primary inverted cone (8) and having tabs (11) pierced for fixing the unit into the hood of the chimney.
  • the axis of the secondary double cone (9) is inclined by about 25 ° on the axis of the double primary cone (8) in order, on the one hand, direct the air blown from the most suitable way and on the other hand to avoid the fall of ash or soot in the double primary cone and consequently in the pipeline connected thereto to the risk of clogging thereof.
  • This diffuser (7) is supplied with air blown at the base of the converging cone of the primary double cone (8).
  • This compressed air (A) into the nip of this double primary cone expands in (B) in the flaring of its divergent cone creating a suction (C) at the outlet of said primary dual cone inside of the skirt suction (10) which surrounds the primary dual cone where it will load a part of the fumes from the hearth.
  • This charged air then passes through the secondary double cone (9) located after and above the primary double cone. It enters through the base in the convergent cone and is compressed in the nip of said dual secondary cone (D) then relaxes by (F) in the flaring of its diverging output cone creating a second suction ( E) at the outlet of the appliance inside the smoke flue at the base thereof, taking care of the rest of the smoke.
  • a pipe ensuring the connection between these two elements comprising, if necessary, a first tube (12), light, for example made of rigid plastic material, or flexible along the path to be followed, of a diameter compatible with the flow rate of the impeller, subjected on the one hand to the outlet endpiece (4) of the housing (1), and secondly to a second tube (13) of an identical diameter, located in hot part, directed by example in flexible stainless steel helical hose, screwed to the base of the primary dual insufflation cone (8) of the diffuser (7).
  • a first tube (12) light, for example made of rigid plastic material, or flexible along the path to be followed, of a diameter compatible with the flow rate of the impeller, subjected on the one hand to the outlet endpiece (4) of the housing (1), and secondly to a second tube (13) of an identical diameter, located in hot part, directed by example in flexible stainless steel helical hose, screwed to the base of the primary dual insufflation cone (8) of the diffuser (7).
  • the plastic tube (12) may not be necessary, but if the is, it may be embedded in the masonry or behind an insulating lining, or even partially or totally replaced, by a compatible section void formed behind a cornice or behind a plinth. It is understood that in this case, this part of the duct must be made over its entire length, as well as at the connection at its ends, so as to avoid any loss of air.
  • the device according to the invention is specially intended to allow the operation of open fireplaces built in a room of a room equipped with controlled mechanical ventilation.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et les moyens de sa mise en oeuvre permettant d'assurer un fonctionnement normal à toute cheminée à feu ouvert présentant quelque disfonctionnement que ce soit susceptible d'entrainer des refoulements de fumée. Il nécessite la meise en oeuvre d'un coffret d'aspiration (1) contenant une turbine électrique (2) destinée à comprimer de l'air de l'extérieur et à le pulser par une tuyauterie (12, 13) vers un diffuseur (7) fixé à l'intérieur de l'avaloir de la cheminée, à la base du conduit de fumée comportant deux "Venturi" (8, 9) superposés fonctionnant en cascade. Le dispositif selon l'invention est spécialement destiné à l'équipement des cheminées à feu ouvert et principalement lorsque celles-ci sont installées dans des locaux pourvus de la ventilation mécaniques contrôlée.

Description

Dispositif destiné à faire tirer les cheminées à feu ouvert indépendemment de l'air de la pièce.
La présente invention a pour objet un procédé, et les dispositifs permettant sa mise en oeuvre, destinés à créer dans un conduit de fumée, le tirage nécessaire et suffisant pour permettre à une cheminée à feu ouvert de fonctionner normalement, le dit tirage étant indépendant de l'air de la pièce où la dite cheminée se trouve, tout en lui assurant un parfait fonctionnement même, et surtout, en présence d'une ventilation mécanique contrôlée maintenant une légère dépression dans le local, ce qui tend généralement à créer un contre tirage dans le conduit.
Ce procédé permet également de remédier avec les mêmes dispositifs au disfonctionnement d'une cheminée à feu ouvert existante dite " qui fume" quelques soient les raisons provocant ses refoulements de fumée.
Autrefois, là ou se trouvait une telle cheminée, principalement une grande cheminée de campagne, il était nécessaire, pour obtenir dans la pièce un air à peu près respirable, de laisser une fenêtre ouverte ce qui lui permettait de fonctionner en tirage naturel à la façon d'une cheminée extérieure dite aujourd'hui "barbecue" (fig. 1), mais avec les inconvénients qui en résultent sur le plan du confort. Depuis quelques années, un aspirateur électrique placé en tête de souche tente, le plus souvent vainement, de créer par dépression une ascendance dans le conduit de fumée (fig 2). Il s'agit là de l'utilisation dévoyée de tourelles de ventilation conçues pour, non pas créer mais accélérer, le renouvellement d'air de divers locaux: cuisines, laboratoires, ateliers... qui, eux, sont ouverts sur l'extérieur.
FEUILLE DE REMPLACEMENT Certains autres procédés imaginés pour satisfaire à des besoins industriels visant à accélérer la circulation de fluides dans des canalisations grâce à des injections d'air dans le fluide à l'aide de buses placées le plus souvent près de la sortie des conduits, ont fait l'objet de quelques tentatives d'adaptation à la cheminée à feu ouvert, mais cela toujours sans résultat (fig. 3).
Dans la pratique, lorsque le conduit est assez largement dimensionné, certaines cheminées d'ouverture relativement petite réussissent à fonctionner normalement grâce a un phénomène naturel qui veut que la colonne d'air qui se situe dans le conduit se coupe en deux lames circulant en sens inverse: l'air chaud en montant et l'air froid, de compensation, en descendant (fig. 4). Ce phénomène présente un premier inconvénient qui réside dans le fait que l'air chaud ascendant n'est autre que l'air ambiant de cette pièce, préalablement chauffé, ce qui occasionne une perte de calories dispendieuse et désagréable sur le plan du confort, ainsi qu'vm second inconvénient qui réside dans le fait que ce phénomène à pour effet de réduire de moitié la section utile du conduit de fumée aggravant ainsi le rapport qui doit exister entre la section du conduit et l'ouverture de l'âtre, imposant l'installation de petites cheminées ce qui n'est jamais souhaité dans le cas de cheminées à feu ouvert.
Tous les dispositifs actuellement connus et cités plus haut n'ont pour résultat que d'accélérer mécaniquement ce phénomène naturel.
Le procédé suivant l'invention permet de remédier à ces inconvénients. A cet effet il tient compte du phénomène physique évident et incontournable qui veut que "pour extraire d'un volume clos une certaine quantité d'air il soit indispensable d'y en faire entrer autant par ailleurs". Or il se trouve que les cheminées à feu ouvert fonctionnent en général l'hiver, dans des locaux totalement clos. Tenant compte de ceci, le procédé permet de satisfaire à deux exigences qui sont:
- créer à l'intérieur du conduit et sur toute sa hauteur une circulation ascendante continue sans qu'il soit fait appel à l'air de la pièce et sans qu'il y ait saturation du conduit afin que puisse se réaliser la seconde exigence, à savoir:
- obtenir à la base du conduit une dépression suffisante qui puisse permettre l'absorbtion et l'entrainement, par le flux ascendant, des fumées qui prennent naissance dans l'âtre lors de la pyrolise partielle du bois de combustion comme illustré en fig. 5 représentant shématiquement l'aménagement de l'invention dans un conduit, le procédé consistant à mettre et à maintenir en mouvement ascendant l'air contenu dans le conduit de fumée sans faire appel à l'air contenu dans la pièce où se trouve la dite cheminée.
Ceci est obtenu en disposant dans l'avaloir de la cheminée, et impérativement à la base du conduit de fumée, un diffuseur et en racordant celui-ci par une tuyauterie à un coffret d'insufflation placé à l'extérieur, le dit coffret contenant une turbine électrique chargée de puiser de l'air dans le diffuseur.
La fig. 6 représente à plus grande échelle le diffuseur- respectivement en 1/2 vue de face, en coupe suivant a - a' et en 1/2 vue de dessus. La fig. 7 représente, en situation, l'ensemble du dispositif selon l'invention.
La fig. 8 représente la réalisation d'une variante.
En référence à ces dessins le dispositif comporte:
- un coffret d'aspiration (1) en tôle inox, en fonte d'aluminium ou en toute autre matière stable et inaltérable, comportant une turbine électrique (2) d'un débit proportionnel à la section et à la longueur du conduit de fumée, une grille d'entrée antimoustiques (3), un embout de sortie (4), une borne de raccordement électrique (5) et des pattes de fixation (6).
- un diffuseur fonctionnant suivant le principe des double cônes inversés de Venturi qu'il met en oeuvre deux fois en cascade (fig. 6). Ce diffuseur réalisé en inox ou en fonte d'aluminium est composé d'un double cône inversé primaire d'insufflation (8) surmonté d'un double cône inversé secondaire (9) de pltis grande section terminé à sa base par une jupe (10) en forme de carter servant à définir une -chambre d'aspiration autour du double cône inversé primaire (8) et comportant des pattes (11) percées permettant la fixation de l'appareil dans l'avaloir de la cheminée.
Dans ce diffuseur l'axe du double cône secondaire (9) est incliné d'environ 25° sur l'axe du double cône primaire (8) afin, d'une part, de diriger l'air insufflé de façon la plus propice et d'autre part d'éviter la chute de cendre ou suie dans le double cône primaire et par suite dans la tuyauterie qui y est raccordée au risque d'obstruer cette dernière. Ce diffuseur (7) est alimenté en air insufflé à la base du cône convergent du double cône primaire (8). Cet air comprimé en (A) dans l'étranglement de ce double cône primaire se détend en (B) dans l'evasement de son cône divergent en créant une aspiration en (C) à la sortie du dit double cône primaire à l'intérieur de la jupe d'aspiration (10) qui enveloppe le double cône primaire où il se charge d'une partie des fumées émises par le foyer. Cet air chargé traverse en suite le double cône secondaire (9) situé à la suite et au-dessus du double cône primaire. Il y pénètre par la base dans le cône convergent et se comprime dans l'étranglement du dit double cône secondaire en (D) puis se détend en (F) dans l'evasement de son cône divergent de sortie en créant une seconde aspiration en (E) à la sortie de l'appareil à l'intérieur même du conduit de fumée à la base de celui-ci en se chargeant du reste des fumées.
- une tuyauterie assurant la liaison entre ces deux éléments comprenant, si nécessaire, un premier tube (12), léger, par exemple en matière plastique rigide, ou souple suivant le trajet à lui- faire suivre, d'un diamètre compatible avec le débit de la turbine, assujetti, d'une part à l'embout de sortie (4) du boitier (1), et d'autre part à un second tube (13) d'un diamètre identique, situé en partie chaude, réalisé par exemple en tuyau souple en acier inox hélicoidal, assujetti par vissage à la base du double cône primaire d'insufflation (8) du diffuseur (7).
Selon des variantes non illustrées, et suivant le cheminement imposé à l'air insufflé, le tube plastique (12) peut ne pas être nécessaire, mais s'il l'est, il peut être encastré dans la maçonnerie ou derrière un doublage isolant, voir même remplacé partiellement ou totalement, par un vide de section compatible ménagé derrière une corniche ou derrière une plinthe. Il est entendu que dans ce cas, cette partie de conduit doit être réalisée sur toute sa longueur, ainsi qu'aux raccord dans ses extrémités, de manière à éviter toute déperdition d'air.
Dans le cas où, pour des raisons techniques ou de règlements, l'installation du coffret d'aspiration (1) ne peut se faire à l'extérieur, il est possible de disposer ce coffret du côté intérieur (fig. 8). Dans ce cas la grille d'entrée (3) doit se présenter en ventouse directement dans le trou ménagé dans le mur.
A titre indicatif, dans le cas où la pose du coffret (1) n'est pas réalisable sur un mur de périphérie elle peut l'être en quelque lieu que ce soit à condition que celui-ci soit très correctement ventilé, tel que cave, vide sanitaire, grenier, voir même dans une gaine de ventilation basse d'une pièce aveugle.
Le dispositif selon l'invention est spécialement destiné à permettre le fonctionnement des cheminées à feu ouvert construites dans une pièce d'un local équipé de la ventilation mécanique contrôlée.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Dispositif destiné à créer dans un conduit de fumée sur lequel est raccordée une cheminée à feu ouvert, un tirage suffisant pour permettre à cette cheminée de fonctionner normalement, notammen lorsque la pièce où se trouve cette cheminée est maintenue en légère dépression par une ventilation mécanique contrôlée, caractérisé en ce qu'il doit être placé dans l'avaloir de la cheminée et impérativement à la base du conduit et en ce qu'il est constitué d'un diffuseur raccordé par une tyauterie à un coffret d'insufflation, ce diffuseur (7) comportant deux doubles cônes inversés (8) (9), suivant le principe de Venturi, superposés, le double cône primaire
(8) raccordé au tube (13) d'insufflation d'air placé en partie basse du diffuseur (7) et entouré d'une jupe ( 10) qui se raccorde dans sa partie haute à la partie basse du double cône secondaire (9) situé au dessus du primaire (8 ), une partie des fumées circulant à l'intérieur du double cône secondaire (9) le reste des fumées étant aspiré entre les parois du conduit et le dit second cône (9 ), l'axe intérieur du double cône inversé secondaire (9) étant incliné sur l'axe intérieur du double cône inversé primaire (8), et le dit coffret d'insufflation étant pourvu d'une turbine électrique (5 ) destinée à puiser dans le diffuseur de l'air prélevé directement à l'extérieur.
2) Cheminée à feu ouvert caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif selon la revendication 1,
PCT/FR1991/001071 1990-12-27 1991-12-26 Dispositif destine a faire tirer les cheminees a feu ouvert independamment de l'air de la piece WO1992012385A1 (fr)

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