Brevet FR2423388A1 — publié le 19791116

L'inventior concerne ne r:stallatio de clitnatisation pour wagons de chemin d-e fer à deux canaux ou ur canal constituant le canal principal amène, comme composante de base disponible en permanence un courant d'air central dont la température est réglée par un thermostat extérieur, le second canal, constituant le canal d'air supplémentaire amenant un courant d'air, d'où l'on dérive la composante supplémentaire pour chaque compartiment séparément, et qui est réglé par des thermostats placés dans les compartiments, pendant qu'il est prévu, dans chaque compartiment, pour la composante de base, un couloir comportant des orifices de sortie de 1 air, raccordé au canal principal et remontant le long de la paroi du côté fenêtre du wagon, et pour la composante supplementaire, des orifices de sortie d'air placés en-dessous du niveau des sièges Dans les installations de climatisation de ce genre, à deux canaux, connues, dans lesquelles les canaux d'aération sont placés sur le plancher du wagon, l'air qui arrive dans le compartiment sort des deux canaux, ou en variante, de l'un de ces canaux1 par des orifices de sortie aui se trouvent dans le compartiment dans la zone du bord inférieur de la fenêtre. Afin que ce courant d'air puisse arriver jusque dans la région du plafond, même si l'installation fonctionne en refroidissement, et afin d'éviter qu'il se forme ce au'on appelle un lac d'air froid, la vitesse d'écoulement de l'air pénétrant dans le compartiment ne doit pas descendre en dessous d'un minimum déterminé, Si l'installation fonctionne en chauffage, il faut d'autre part que l'air chaud soit amené, en opposition avec ses propriétés qui le font tendre à monter, dans les zônes inférieures du compartiment du wagon On connait, d'après le brevet AT - 313 356 une installation de climatisation à deux canaux qui tient compte surtout du cas que l'on vient de citer en derniers Le courant d'air du canal principal arrive ici, par des orifices de sortie de l'air, dans la zône du bord inférieur de la fenêtre du compartiment, et le courant d'air amené par le canal d'air supplémentaire est dirigé par les orifices de sortie de l'air en-dessous du niveau des sièges du compartiment. On obtient ainsi qu'il ne puisse se former au voisinage du plancher du wagon aucune zône d'air froid, cette remarque etant valable aussi pour le fonctionnement en refroidissement, car l'air du canal d'air supplémentaire est toujours à une température un peu plus élevée que l air du canal principal Avec la proposition faite suivant ce brevet, il est toutefois necessaire, au cour-s du fonctionnement en refroidissement, d'amener comme dans les installations de climatisation mentionne'esprécèdemment, le courant d'air sortant du canal principal avec une vitesse d'écoulement relativement grande par les orifices de sortie d'air du compartiment. Le confort dans les compartiments sera alors fortement défavorise par des phenomènes de tirage1 en raison de l'importance relative de cette vitesse9 bien qu'elle soit cependant nécessaire Surtout dans la zône des orifices de sortie, le courant d'air qui pénètre provoque des remous supplémentaires quand il rencontre l'air environnant immobile Dans les installations de climatisation du type mentionné, il est inévitable qu'il se forme des remous d'air de ce genre, ce qui entrain une détérioration des conditions de confort surtout dans la zône des places de fenêtre. Le type d'ecoulement d'air décrit, adopté dans les installations de climatisation connues a été initialement construit pour des installations dont la capacite frigorifique était d'environ 20.000 kcal/h. Si on élève cette capacité frigorifique à 25 à 30.000 kcal/h, il est nécessaire d'augmenter en conséquence les quantités nécessaires d'air primaire pour dominer les transports de froid Il n'en résulte pas seulement une nouvelle détérioration des conditions de confort, mais aussi en beaucoup de points, les vitesses maximum admissibles du courant d'air, qui doivent être maintenues pour que le wagon soit agréablement climatise, seront pour partie, considérablement dépassées.En plus, d'une augmentation des phénomènes de tirage il se produit aussi des bruits d'écoulement gênantes, et en raison de l'accélération de ltecoulement dans le compartiment, le brassage des pousières est augmenté, ce qui cause une détério- ration des conditions d'hygiène dans les compartiments, enfin le mélange de l'air ambiant participe à la composante de charge de base qui s'échappe. Ainsi, par exemple, on prévoit suivant le brevet AT 313 356 dans le couloir d'entrée d'air, des orifices dans la zône de buses d'injection par où la composante de charge de base venant du canal principal passe dans l'entrée d'air. On connaît d'autre part, par le brevet GB 862 473, une installation de climatisation dans laquelle un canal d'air chaud s'étend dans la zône du plancher, les orifices de sortie d'air afférents étant disposés dans le voisinage du plancher dans la zône de la paroi des fenêtres et un canal d'air froid s'étend dans un faux-plafond. L'air froid penètre dans le compartiment par des orifices du plafond. L'inconvénient de cette installation de climatisation réside en ce qu'il manque une entree d'air capable de guider les courants d'air, de sorte qu'il ne se produit aucun equilibrage de la température des courants d'air qui arrivent avec la température qui règne dans le compartiment, ce dont souffre le confort. Leinv-ention a pour objet de realiser une installation de climatisation a deux canaux de façon que l'on puisse éviter d'une façon simple les inconvénients des instar lations connues L'invention propose à cet effet qu'â partir d'une installation de climatisation à deux canaux du type mentionné en commençant dans les compartiments,- l'entrée d'air reliée au canal principal, placee sur la paroi des fenêtres du wagon, arrive jusqu'au dessus du bord superieur des fenêtres du wagon et presente à cet endroit des orifices de sortie d'air. L'air venant de ce canal principal est ainsi guide directement jusque dans la zone du plafond du wagon, et est reparti dans l'espace très uniformement par les orifices de sortie placés à cet endroit. Le courant d'air chaud du canal d'air supplémen- taire arrive endessous des deux banquettes, ou il peut supplementairement arriver, mais alors sous une forme très affaiblie, entre les banquettes dans le compartiment L'air le plus froid sera ainsi dirige vers le haut dans le voisinage du plafond du wagon, et le plus chaud dans la zone du plancher Ces emplacements de sortie correspondent a la nature physique des deux courants d'air, ce qui rend superflu un guidage spécial de l'écoulement pour obtenir une repartition avantageuse de l air dans le compartiment. On brassage avec l'air ambiant pour obtenir une température de sortie plus élevé, comme il était nécessaire dans les installations connues, peut être supprimé dans les installations de climatisation suivant l'invention, car en raison de l'importante surface drentree drair sur la paroi côté fenêtre du wagon, il se produit un effet de réchauffement analogue a celui du brassage de l'air ambiant Il est très important que désormais, il n'est plus nécessaire dnaccroltre les quantités d'air envoyées dans le compartiment pour améliorer les conditions d'écoulement, ou pour aerer complètement mee la zône du plafond, ni d'augmenter la vitesse de sortie de l'air Par suite, on obtient cet avantage essentiel par rapport aux installations connues que l os evite que l'air pénètre dans le compartiment à des vitesses trop elevees qui compromettent le confort, ainsi que les bruits gênants produits par l'écoulementO Il est aussi possible de reduire de moitié environ les quantités d'air que l'on doit transporter, de sorte que l'on peut réduire fortement la section de l'espace nécessaire pour le passage de faire cette disposition du couloir d'air permet de ne raccourcir la largeur du compartiment que deune valeur minime, et l'on peut supprimer l'entrée dair a la fenêtre, jusqu'ici necessaire, qui avait jusque 45 mm de profondeur et qui se montrait gênante et peu esthétique, Dans un perfectionnement de l'invention, le couloir d'air peut etre forme par une cloison intermédiaire, parallèle à la paroi du wagon côte fenêtre, dans laquelle on ménagera la fenêtre du compartiment La paroi ccté fenêtre peut conséquence cire etablie sous la forme d"une unité lisse, de sorte que non seulement l'aspect sera plus esthétique, mais aussi le nettoyage de cette zone du compartiment deviendra plus facile Suivant une autre caractéristique de lçinven tion, il peut être aussi prevu que le couloir d vair ou la cloison intermédiaire s'étende sur au moins une partie du plafond du wagon et présente à cet endrolt une pluralité de sorties d'air L'air arrivant par le canal principal peut aussi pénétrer dansle compartiment a l'état dispersé par une sorte de plafond perforé, ce qui réduira encore la vitesse daecoulement de l'air du fait de l'augmentation de la section de passage, et ramènera a un minimum les effets gênants sur les voyageurs Dans un autre perfectionnement de l'invention il est prévu d'installer entre le couloir d'air et le canal principal,' un dispositif doseur qui contient un volet de réglage, la-manoeuvre de ce volet se faisant en fonction de Llécoulement de l'air supplémentaire sortant du canal d'air supplémentaire, reglée elle-même par un volet qui de préférence est-manoeuvré par un aimant tournant Il est ainsi possible, contraitement à ce qui se passe dans les installations de climatisation connues. de réduire la composante de base de l'air du compartiment quand le volet d'air fournissant l'air supplémentaire est ouvert, de sorte que pour tous les cas qui peuvent se présenter, on arrive à ce que la quantité d'air arrivant dans le compartiment est à peu-près constante. Ce mode de réalisation a en outre avantage que si l'on fonctionne en chauffage, le point supérieur de température qui sera par exemple de 260C quand le compartiment est vide sera plus facilement atteint, et si l'on fonctionne en refroidissement, on-pourra faire une substantielle économie d'énergie en étranglant la fourniture d'air de refroidissement, et on évitera ainsi dans beaucoup de cas un chauffage qui est, en soi, sans nécessité. On peut obtenir une réalisation particulièrement simple et robuste du-dispositif doseur, suivant une autre caractéristique de l'invention, du fait que la manoeuvre du volet de réglage de ce dispositif doseur se fait au moyen d'un étrier disposé à l'extérieur de ce dispositif qui est en liaison mécanique avec un excentrique de réglage relié solidairement avec l'axe du volet d'air du canal d'air supplémentaire L'étrier qui se trouve à l'extérieur du caisson du dispositif doseur est manoeuvré par l'excentrique de réglage monté sur un prolongement de l'axe du volet d'air dans des conditions telles que si l'on ouvre le volet d'air du canal d'air supplémentaire, la quantité d'air qui sort du canal principal pour passer dans le couloir d'air est réduite dans une proportion correspondant à peu près à la quantité d'air supplémentaire fournie.La manoeuvre du volet de réglage au moyen d'un étrier a l'avantage que la position du volet d'air par rapport au dispositif doseur, dans le sens de la longueur du canal, permet un jeu important, ce qui est important, surtout au point de vue de la possibilité de mise en place du volet sous les sièges, ainsi que pour le déplacement réciproque sur la longueur des canaux, et pour la précision du montage. Dans un perfectionnement de l'invention, l'excentrique de réglage peut tourner sur l'axe du volet d'air pour que l'ôn puisse ajuster la position de base de ce volet d'air. Il est ainsi possible de compenser, dans les différents compartiments; les différences de résistance à l'-écoulement, de sorte que, sans que l'on ait-à tenir compte de ce qu'un compartiment est au bout ou au milieu du wagon, on peut lui fournir de l'air du canal principal de façon à y ajuster les conditions d'écoulement optimum désirées On peut obtenir une possibilité de réglage encore plus souple de la quantité d'air à fournir aux compartiments si le dispositif doseur contient suivant une autre caractéristique de l'invention, un volet étrangleur que l'on peut ajuster et bloquer L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure i représente une installation de climatisation a deux canaux suivant l'invention, partiellement en coupe, - la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne Il-Il de la figure 1, - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne III - III de la figure l, - les figures 4 et 5 illustrent chacune une variante d'un détail de l'installation à deux canaux suivant les figures 1 à 3 - la figure 6 représente un autre détail de la même installation à deux canaux, à plus grande échelle, - la figure 7 est une vue en plan suivant la flèche Vil de la figure 6 et la figure 8 est une coupe transversale suivant la ligne VIII - VIII de la figure 6, également à plus grande échelle. Les compartiments l d'un wagon de chemin- de fer illustré en coupe sont approvisionnés en air d'une température convenable par un groupe de climatisation 2, au moyen d'un canal principal 3 et d'un canal d'air supplémentaire 4. Les deux canaux d'air 3 et 4 sont, pour gagner de la place, placée l'un au-dessus de l'autre, dans la zône du plancher du wagon 2 sur la paroi 5 contenant les fenêtres du-wagon. Dans chaque compartiment 1 se trouvent des orifices de sortie des deux canaux d'air 3, 4 Un couloir d'air vertical, s'étendant sur toute la longueur du compartiment, raccordé au canal principal 3 forme la sortie de la composante de base de l'atmosphère du compartiment, et remonte; jusqu'au dessus du bord supérieur de la fenêtre 7 du wagon, où il présente une série d'orifices de sortie de l'air 8. Le couloir d'air 6 est relié au canal principal 3 par l'intermédiaire d'un dispositif doseur 9 de la quantité d'air à fournir au compartiment 1. Une partie de l'air provenant du canal prin cipal 3 par le couloir d'air 6 en passant par le dispositif doseur 9 sort par des orifices de sortie 10 dans la zône du bord'inférieur de la fenêtre 7 du wagon, pour dégivrer la glace de la fenêtre. L'air du canal principal 3 est, suivant les conditions régnant à l'extérieur, refroidi dans l'évaporateur du groupe 2 de climatisation, ou y est réchauffé par un réchauffeur d'air qui y est disposé, la température de la composante de base étant réglée à l'aide de'un thermostat extérieur de façon telle que les besoins en chaleur- ou en refroidissement des différents compartiments l soient couverts par la seule composante de base pour un taux d'occupation des locaux des voyageurs (entre complet et vide) qui est à la base de la dimension de l'installation de climatisation. Les orifices de sortie ll de la proportion d1air supplémentaire se trouvent en-dessous des sièges 12 disposés transversalement à la direction de la marche Ils sont reliés, en passant par un volet 13 actionné par un aimant tournant, au canal 4 d'air supplémentaire. La commande des volets d'air 13 est assurée, de la façon connue, au moyen de thermostats d'ambiance placés dans la paroi du couloir 14 (figure 2) dans les orifices de sortie supérieurs 15, en fonction de la température régnant dans chacun des compartiments l. Les orifices de sortie ll de la quantité d'air supplémentaire sont disposés dans la paroi avant 16, verticale du coffre qui forme le canal 17, de sorte que l'écoulement se fait essentiellement dans le sens transversal du wagon à la sortie de ces orifices ll, comme il est indiqué par les flèches 18 dans les figures 2 et 3. Afin que l'air ne sorte pas par quelques orifices préférentiels on dispose-dans le canal d'air supplémentaire 4 des toles déflectrices 19 - (figure 7). Comme il est prévu dans le canal d'air supplémentaire 4, seulement un réchauffeur d'air, mais pas d'évaporateur de refroidissement, la température de cette partie supplémentaire de l'air ne se trouve pas seulement réservée à un chauffage, mais encore, même quand on fonctionne en refroidissement, cet air est à une température supérieure à celle de la composante de base Sa température la plus basse correspond en refroidissement, a celle de l'air extérieur.La disposition des orifices de sortie ll de l'air supplémentaire, assure qu'il ne se produira jamais au voisinage du plancher ce qu'on appelle des nappes d'air froid qui seraient défavorables au confort des usagers, et quil se produira une circulation air t air dans le compartiment qui provoquera une répartition et un mélange homogène de l'air arrivant comme composante de base et comme composante supplémentaire. Dans la figure 2, on a représenté par les flèches 18 et 20 les conditions d'écoulement qui s'établissent dans les compartiments 1, conformément à la réalisation suivant l'invention de l'installation de climatisation. La composante de base pénètre au-dessus de la fenêtre du wagon 7, par les orifices de sortie d'air 8, dans la zône du plafond 21 du wagon dans le compartiment l et descend, comme l'indique la flèche 20, en raison de sa densité plus grande que celle de l'air du canal supplémentaire, vers le plancher 22 du wagon.Le courant d'air plus chaud sortant des orifices de sortie ll du canal 4 d"air supplémentaire est dirige comme l'indique la flèche 18 sensible- ment transversalement a l'axe longitudinal du véhicule et a tendance, en raison de ses propriétés physiques, a monter.Les deux courants d'air 18 et 20 se mélangent en conséquence sensiblement à la hauteur de la tête des voyageurs après quoi le mélange s'échappe dans le couloir 23 du wagon par les orifices d'échappement supérieurs 15 et inférieurs 24 Cette distribution des courants d'air venant du canal d'air supplémentaire 4 et du canal principal 3 assure qu'il s'établit dans le compartiment une répartition de la température très favorable au confort des voyageurs , savoir une température relativement chaude au voisinage du plancher 22 du wagon, un peu plus fraiche 'dans la zône de la tête des voyageurs et encore plus fraiche dans la zone du plafond 21 du wagon On obtient ainsi, en corrélation avec les vitesses relativement bassés de sortie des courants d'air 18 et 20, qui ne provoquent aucun bruit d'écoulement gênant, des conditions de confort agréables. Les figures 4 et 5 montrent chacune une possi- bilité de réalisation des orifices de sortie de l'air 8 de la composante de base dans la zône de l'extrémité supérieure du couloir d'air 6. Alors que dans la figure 4, on utilise une simple tôle perforée 36 s'étendant sur toute la longueur du compartiment, qui relie la paroi 5 contenant la fenêtre et la cloison intermé-diaire 25, la figure 5 montre une continuation de cette cloison intermédiaire 25 jusque dans la zône du toit du wagon 21, cette continuation 25' de la cloison intermédiaire présentant un grand nombre d'orifices 8 de sortie de lair. Cette cloison intermédiaire 25t exécutée sur le type d'un plafond perforé peut également s'étendre sur toute la longueur du compartiment, ce qui donne cet avantage que l'on dispose dans l'ensemble d'une très importante section de passage pour la pénétration de la composante de base de l'atmosphère dans le compartiment, ce qui fait qu'on peut éviter à peu près totalement les phénomènes de tirage et les bruits d'écoulement, désagréables pour les voyageurs. En donnant aux orifices des distances appropriées, ou des diamètres différents, dans la cloison intermédiaire 25', on peut d'autre part obtenir avantageusement une répartition bien dirigée du courant d'air 20. Les figures 6 à 8 illustrent à plus grande échelle la disposition du dispositif doseur 9 sur le canal principal 5. Sur le côté du canal principal 3 tourné vers la paroi du wagon contenant la fenêtre on prévoit dans chaque compartiment une ouverture allongée, étroite 26, sur laquelle est posée le boiter 27 du dispositif doseur 90 Ce boitier 27 présente dans sa zone inférieure, un élargissement dans lequel est placé un volet d'étranglement 28, tournant sur un axe 29. On peut ajuster individuellement pour chaque compartiment, a l'aide de ce volet étrangleur, la quantité d'air qui arrive par le dispositif doseur 9, en venant du canal principal 3, dans le couloir d'air 6 A cet effet, le volet d'air 13 étant fermé, on ajuste le volet étrangleur 28 du dispositif doseur 9, à l'aide d'un appareil de mesure du débit d'air posé sur le dispositif doseur de façon qu'il passe dans ce dispositif la, quantité d'air voulue. On bloque ensuite le volet étrangleur 28 à ce point de réglage. I1 est ainsi possible, d'une façon simple, de faire passer, indépendamment des différences de résistance à l'écoulement, par le canal principal 3, dans chaque compartiment, des quantités d'air égales dans les couloirs d'air et les orifices de sortie d'air des différents compartiments, de sorte que l'on peut garantir, dans chaque compartiment les rapports d'écoulement favorables que l'on recherche Il est monté en outre, dans le dispositif doseur 9, dans la zône supérieure, un volet de réglage 30 que l'on peut tourner pour régler la quantité air qui doit être fournie au compartiment Ce volet de réglage 30 est maintenu en position verticale par un ressort 31 et il est monté de façon telle que son déplacement et sa facilité d accès ne peuvent pas être gênées par des salissures en faisant par exemple appel à un palier présentant un jeu important Un étrier 32 qui se trouve en dehors du boîtier 27 est manoeuvre par un excentrique de réglage 35g monté sur un prolongement de l'axe 33 de l'aimant tournant 34 du volet dsair 13 du canal d air supplémentaire 4, de façon telle que, lors de l'ouverture du volet d'air 13, la composante de basede l'atmosphère du compartiment est reduite â peu près à la quantité qui corres pond à la quantité dair supplamentairec On peut assurer le réglage de cette corrélation entre la position du volet dair 13 et la position du volet de reglage 30 en faisant tourner l excentrique 35 sur l'axe 33 du volet d'air 13. Le dispositif doseur 9 que l on vient de décrire ne nécessite pas une précision spéciale et il est par suite simple et robuste. Si liron compare aux modes de realisation connus jusquici, a buses réglables, on n"a besoin d aucune augmentation des dépenses en pièces de construction délicates, compliquées. ni des frais Il est aussi possible, avec le dispositif doseur décrit, d'obtenir une importante amélioration du fonctionnement. REVENDICATIONS 10) Installation de climatisation à deux canaux pour wagons de chemins de fer, où un canal constituant le canal principal amène, comme composante de base disponible en permanence un courant d'air central dont la température est réglée par un thermostat extérieur, le second canal, constituant le canal dsair supplémentaire amenant un courant d'air, d'où on dérive la composante supplémentaire pour chaque compartiment séparément et qui est réglé par des thermostats placés dans les compartiments, pendant qu'il est prévu, dans chaque compartiment, pour la composante de base, un couloir comportant des orifices de sortie de l'air, raccord au canal principal et remontant le long de la paroi du côté fenêtre du wagon, et pour la composante supplémentaire, des orifices de sortie d'air placés en-dessous du niveau des sièges, installation caractérisée en ce que, dans les compartiments (1), le couloir d'air (6) placé sur la paroi (5) côté fenêtre du wagon, raccordé au canal principal (3) arrive jusqueau-dessus du bord supérieur de la fenêtre du wagon, et présente à cet endroit des orifices de sortie d'air (8, 8'). 20) Installation de climatisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le couloir d'air (6) est formé par une cloison intermédiaire (25, 25') parallèle à la paroi côté fenêtre du wagon, dans laquelle on a ménagé la fenêtre (7) du compartiment 30) Installation suivant l'une des revendications I et 2, caractérisée en ce que le couloir d'air (6) et la cloison intermédiaire (25') s'étendent aussi au moins sur une partie du plafond du wagon (21) et présentent à cet endroit une pluralité d'orifices de sortie (8i) de l'air. 40) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lgon prévoit entre le couloir d'air (6) et le canal principal (3), un dispositif doseur (9) pour la quantité d'air qui doit être fournie dans le compartiment (1), ce dispositif contenant un volet de -réglage (30), la manoeuvre de ce volet de réglage (30) opérant en fonction de la position du volet d'air (13), qui règle 17é- coulementde lgair supplémentaire venant du canal (4) dDair supplémentaire, qui est lui-même manoeuvré par un aimant tournant (34). 50) Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la manoeuvre du volet de réglage (33) du dispositif doseur (9) supère au moyen dun étrier (32) placé en dehors de ce dispositif et qui est en liaison mécanique avec un excentrique de réglage t353 relié solidairement avec l'axe (33) du volet d9air (13) du canal (4) air supplémentaire, 6) Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'excentrique de réglage (35) peut tourner sur l'axe (33) du volet dcair (13) pour que l'on puisse modifier le réglage de base du volet de réglage (30). 7 ) Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le dispositif doseur (9) contient en outre un volet étrangleur (28) que l'on peut régler et bloquer.