Brevet FR2359380A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne un procédé de ventilation par trompe comportant deux étages et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. De nombreuses enceintes ou locaux nécessitent des dispositifs de ventilation, soit permanente, soit occasionnelle. On peut citer par exemple la ventilation de galeries de mines, d'égouts, d'ateliers de forge, de fonderie et de peinture. On peut citer également des opérations telles que la dilution d'atmosphères poussièreuses, polluées, explosives ou corrosives, le dégazage de cuves et réservoir9, la purge de canalisations, le maintien de locaux en surpression ou en dépression, et... Ces diverses actions sont généralement réalisées au moyen de ventilateurs, comportant des rotors, soit centrifuges, soit axiaux. Or ces appareils sont codteux ; ils nécessitent de plus un éntrainement par des moteurs, soit électriques, soit thermiques, qutil est difficile de rendre anti-déflagrants ; leur installation est compliquée et difficilement transportable ; leur souplesse de fonctionnement (débit et pression ou dépression) est limitée ; il en est de même de leur endurance Le procédé selon l'invention permet d'établir des appareils très simples, donc d'un coOt réduit, ne comportant aucune pièce mobile, donc très endurants et pouvant fonctionner dans les atmosphères polluées, ces appareils légers et de dimensions réduites, étant donc faciles et peu codteux à installer, voire à transporter d'un lieu à un autre:ces appareils sont de plus aisément adaptables aux débit et pressions désirés par inter-changeabilité de petites pièces et fonctionnent; soit en aspiration, soit en soufflage. Enfin ils ne nécessitent qu'une consommation réduite, soit d'air comprimé, soit de vapeur. Selon l'invention, le procédé considéré dans lequel l'agent moteur est un jet gazeux issu d'une source sous pression, se caractérise en ce qu'il consiste à utiliser en combinaison un premier dispositif de trompe dans lequel un flux inducteur à faible débit et à haute pression se mélange avec un flux induit, le débit total étant très supérieur à celui du flux inducteur seul ; un second dispositif de flux inducteur sous forme de jets multiples, sensiblement parallèles, alimentés par une source commune et répartissant ledit flux inducteur dans un mélangeur-diffuseur unique t et un troisième dispositif de trompe étagée, chacun des jets inducteurs multiples étant lui-meme constitué par une trompe primaire comportant un jet inducteur initial se mélangeant avec un premier flux induit dans un mélangeur-diffuseur. Le procédé suivant l'invention utilise ainsi en premier lieu un dispositif dit de la trompe, appelé aussi parfois éjecteur et dans lequel le jet total, résultant du mélange d'un flux inducteur d'air ou de gaz à faible débit et à haute pression avec un flux d'air induit, procure un débit supérieur à celui qui aurait été obtenu avec le jet inducteur seul. Ce dispositif est matérialisé par une buse d'injection d'air ou de gaz inducteur sensiblement centrée sur un mélangeus-diffuseur convergent-divergent, du genre Venturi. Le procédé selon l'invention met en oeuvre en outre un dispositif inducteur à jets multiples, sensiblement parallèles, du genre des éjecteurs de vapeur montés dans les cheminées des locomotives à vapeur (telle que la locomotive Type 232 S de la S.N.C.F.), pour réaliser ce qu'on a appelé le t'tirage forcé", assurant la ventilation des foyers : plusieurs buses d'injection branchées sur une alimentation commune répartissent le flux inducteur dans le mélangeur-diffuseur dans les meilleures conditions de rendement. Le procédé selon l'invention utilise enfin un dispositif de trompe étagée, objet des t.ravaux déjà anciens de MELOT et de MORIZE (brevet américain MORIZE nO 1 975 601) où un jet inducteur primaire alimente un premier mélangeur-diffuseur, cet.étage primaire de jet inducteur et de jet induit alimentant à son tour un mélangeur-diffuseur principal. On sait en effet que le rendement d'une trompe classique à un étage décroSt en fonction du taux de dilution et s'annule pour un taux de dilution de l'ordre de 12 à 15, le rendement étant le rapport de l'énergie mécanique utilisable sur le flux mélangé au refoulement de la trompe, à l'énergie utilisable sur le fluxinduc- teur. Au contraire, avec.deux étages fonctionnant et adaptés à un taux de dilution de l'ordre de trois par exemple, le rendement de chaque étage pourra être de l'ordre de quarante pour cent et le rendement global sera alors voisin du carré, soit seize pour cent environ, avec un taux de dilution global égal à trois au carré, soit neuf. De même, pour un appareil utilisant deux étages adaptés au l'ordre taux de dilution de quatre, le rendement de chaque étage étant alors de trente-trois pour cent, le rendement global sera d'environ onze pour cent, avec un taux de dilution de l'ordre de seize. L'invention concerne également un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé dont les caractéristiques sont énoncées ci-dessus, et dont la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, est donnée à titre d'exemple non limitatif, pour illustrer les différentes particularités de l'invention et l'art de les réaliser, toute disposition ressortant tant du texte que des dessins faisant partie de l'invention. La Fig. t est une vue en élévation et en coupe schématique d'une réalisation-type de l'appareil. La Fig. 2 est une vue partielle en bout suivant la flèche F2 de la. -Fig. 1. La Fig. 3 est une vue en élévation et en coupe à plus grande échelle d'une trompe primaire. Sur la Fig. - 1, on a représenté une disposition générale de l'appareil qui comprend des trompes primaires telles que la lb - Ic, alimentant un mélangeur-diffuseur principal 2. Les buses des trompes primaires sont alimentées à partir d'une capacité 3. Cette capacité est centrée sur l'axe longitudinal du mélangeur principal 2 et est tenue en place au moyen de trois tubes tels que 4, disposés à 1200, soudés sur le c.apacité 3 et reliés au pavillon convergent 5 du mélangeur principal 2. A cette fin, chacun des trois tubes tels que 4 se termine par une partie filetée 6, parallèle à l'axe longitudinal du mélangeur principal 2 et sur laquelle on visse un écrou 7 et un contre-écrou .8 enserrant le pavillon 5 sur sa partie plane, normale à ltaxe longitudinal. Cette disposition permet de règler la position Iongitu- dinale des trompes primaires telles que la, lb et lc par rapport au mélangeur principal 2, afin d'obtenir les conditions de fonctionnement optimales. L'un quelconque des trois tubes 4 peut servir d'alimentation en fluide inducteur, un ra-ccord 9 le reliant à une conduite 10 d'amenée du fluide. Lorsque le tube ntast pas utilisé, un bouchon 11 vient l'obturer. L'alimentation peut aussi entre assurée par un raccord 12, monté en bout de la capacité 3 et relié à une conduite 13 d'amenée du fluide. Cette alimentation n'étant pas utilisée, un bouchon 14 permet l'obturation du raccord 12. Afin qu'aucun corps étranger ne puisse pénétrer dans les buses des trompes la, lb et lc, on dispose une toile métallique 15 dans la capacité 3, entre l'arrivée des tubes 4 et le départ des tuyauteries des buses des trompes. Un dispositif de brides, non figuré sur le dessin, permet le nettoyage ou le remplacement de cette toile métallique 15, servant de filtre. Le mélangeur principal 2 comprend un pavillon 5, formant convergent pour le mélange du flux induit avec le flux inducteur et une partie tronconique 16 formant diffuseur. La partie antérieure du pavillon 5 forme une bride percée de trous 17 (Fig. 2), pour le montage éventuel d'une tuyauterie amont lorsque l'appareil fonctionne en aspiration. La partie postérieure du diffuseur 1 6 se termine par une bride 18, percée de trous 19 (Fig. 2) et sur laquelle peut être montée une tuyauterie aval lorsque l'appareil fonctionne en souf- flage. Sur la Fig. 2, qui est une vue partielle en bout suivant la flèche F2 (flèche montrant également le sens de l'écoulement du fluide dans l'appareil), on a figuré, à titre d'exemple non limitatif, sept trompes primaires, dont une axiale la et six radiales telles que lb et lc. La Fig. 3 illustre en coupe et à plus grande échelle une de ces trompes qui constituent le premier étage de dilution et qui forment, avec le mélangeur-diffuseur principal 2, le second étage de dilution. Chacune de ces trompes est constituée par une buse 20 et un mélangeur-diffuseur 30. La buse 20 se termine intérieurement par un convergent 21 et un divergent 22 et extérieurement par une partie tronconique 23 facilitant le passage du flux induit primaire vers le mélangeur 30. Le mélangeur 30 comprend intérieurement une partie amont 31 convergente et une partie aval 32 divergente. La partie extérieure 33 est tronconique, le plus faible diamètre étant celui de l'extrémité aval, afin de faciliter le passage du flux induit secondaire vers le mélangeur principal 2 de la Fig. 1. Le mélangeur 30 comprend d'autre part une partie amont 34, reliée au convergent 31 par un ensemble de barrettes 35, les intervalles entre ces barrettes pouvant être par exemple fraisés dans la masse. La partie amont 34 comporte un taraudage 36 pouvant se visser sur le filetage correspondant d'un raccord 24, lui-m8me soudé sur la tuyauterie 25 reliée à la capacité 3 de la Fig. 1. L'ensemble du mélangeur ainsi constitué retient en place la buse 20 contre le raccord 24, l'etanchéité entre ces deux pièces étant assurée par un joint plastique 26. Ce montage permet notamment de centrer correctement la buse 20 par rapport au mélangeur 3D, condition d'un bon rendement de l'-ensemble. Ce montage permet aussi une intercangeabilité très facile des buses 20 et des mélangeurs 30, de façon à adapter au mieux appareil aux conditions imposées par le fluide moteur utilisé, comme aux performances demandées, il suffit notamment de prévoir des jeux de buses 20 et de mélangeurs 30 de différentes longueurs et de différents diamètres, Le fonctionnement de L'appareil est le suivant (Fig. 1) L'appareil ayant été monté, soit sur une tuyauterie amont fixée sur le pavillon convergent 5 (dans le cas d'un fonctionnement par aspiration), soit sur une tuyauterie aval fixée sur la bride 18 du mélangeur 2 (dans le cas d'un fonctionnement par soufflage) et le raccordement au fluide moteur ayant été fait, soit sur un des tubes 4, soit sur le raccord 11, ce fluide moteur pénètre dans la capacité 3, est filtré sur la toile métallique 15, alimente les tuyauteries 25 (Fig. 2) et passe enfin dans les buses 20. En sortant de ces buses à- grande vitesse grâce au convergent-divergent 21, 22, le fluide moteur entrasse de l'air extérieur à travers les barrettes 35. La dilution primaire s'opère dans le convergent 31, puis dans le divergent 32 des mélangeursdiffuseurs primaires 30. Le flux dilué, s'échappant des trompes primaires la, lb et lc (Fig. 1), entraîne à son tour de l'air extérieur et la seconde dilution s'opère dans le convergent 5, puis dans le divergent t6 du mélangeur-diffuseur principal 2. A titre d'exemple, on donne ci-après les performances d'une trompe bi-étagée dont le diamètre de sortie du mélangeur principal 12 mesure 250 mm et dont la longueur est de l'ordre de 1,10 m, l'alimentation en fluide moteur étant réalisée par de l'air comprimé à 5 bars effectifs, les débits étant mesurés en Nm3/mn (mètres-cubes normaux par minute), le volume étant ramené à sa valeur à la pression atmosphérique normale et la pression en millibars. Avec un premier jeu de trompes primaires adaptées à un débit des buses 20 de 4,1 Nm3/mn, la position du mélangeur-diffuseur 2 étant convenablement réglée, on obtient un débit total refoulé de 80 Nm3/mn avec une surpression de 82 millibars, ou un débit total refoulé de 150 Nm3/mn avec une surpression de 33 millibars. Avec un autre jeu de trompes primaires adaptées à un débit des buses 20 de 6,25 Nm3/mn, la position du mélangeur-dif- fuseur 2 ayant été modifiée en conséquence, on obtient un débit total refoulé de 80 Nm3/mn avec une surpression de 136 millibars, ou un débit total refoulé de 150 Nm3/mn avec une surpression de 73 millibars. REVENDICATIONS 1. Procédé de ventilation dans lequel l'agent moteur est un jet gazeux issu d'une source sous pression, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser en combinaison un premier dispositif de trompe dans lequel un flux inducteur à faible débit et à haute pression se mélange avec un flux induit, le débit total étant très supérieur à celui du flux inducteur seul ; un second dispositif de flux inducteur sous forme de jets multiples, sensiblement parallèles, alimentés par une source commune et répartissant ledit flux inducteur dans un mélangeur-diffuseur unique ; et un troisième dispositif de trompe étagée, chacun des jets inducteurs multiples étant lui-m8me constitué par une trompe primaire comportant un jet inducteur initial se mélangeant avec un premier flux induit dans un mélangeur-diffuseur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flux inducteur initial est de l'air comprimé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flux inducteur initial est de la vapeur sous pression. 4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un jeu de trompes primaires alimentant un mélangeur-diffuseur principal convergentdivergent, lesdites trompes primaires comportant chacune une buse dtinjection du flux moteur et un mélangeur-diffuseur primaire convergent-divergent, caractérisé en ce que les buses d'injection sont alimentées en agent moteur à partir d'une capacité commune maintenue et centrée par rapport au mélangeur-diffuseur principal par trois tubes disposés à 120 , soudés sur ladite capacité commune et reliés au pavillon convergent du mélangeur-diffuseur principal par des parties des trois tubes, disposées parallèlement à l'axe du mélangeur principal. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un quelconque des trois tubes reliant la capacité d'alimentation des buses primaires au mélangeur principal réalise l'alimentation en agent moteur. 6. Appareil selon ltune des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'unie toile métallique formant filtre, est disposée dans la capacité d'alimentation entre le ou les orifices d'arrivée du flux et les orifices de départ vers les buses d'injection primaires. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que chaque mélangeur primaire est relié par des barrettes, entre lesquelles passe le flux induit, à un embout qui centre la buse d'injection primaire par rapport audit mélan- geur primaire et relie ladite buse d'injection primaire à sa tuyauterie d'alimentation par l'intermédiaire d'un raccord comportant un joint d'étanchéité.