Brevet FR2459424A1 — publié le 19810109

La présente invention a pour objet les dispositifs permettant l'aération des locaux industriels ou domestiques ou le tirage des cheminées. Dans la recherche de dispositifs d'aération des locaux ou de tirage des cheminées il a été proposé différentes solutions: certaines, statiques, c'est-à-dire dont le résultat n'est obtenu que par la dépression provoquée par le passage du vent à travers le dispositif lui-même, d'au- tres, dynamiques, c'est-à-dire dans lesquelles la dépression est obtenue au moyen d'un dispositif rotatif mis en mouvement par une source d'énergie qui peut être le vent lui-même, ou une source d'énergie extérieure. D'au- tres enfin combinent les deux systèmes. Il apparait, à leur étude, que le rendement des dispositifs sta- tiques dépend essentiellement de la forme donnée aux éléments léchés par le vent et destinés à provoquer la dépression nécessaire au niveau de la bouche d'aération ou de la cheminée. Dans cette recherche les diverses formes proposées obtiennent le résultat recherché avec des rendements di- vers. Mais elles présentent surtout l'inconvénient d'être peu ou pas effi- caces par vent faible et inversement, parfois, de provoquer des refoule- ments par suite des remous provoqués par les vents forts. Les disposi- tifs dynamiques, lorsqu'ils sont animés par le vent lui-même, présentent évidemment l'inconvénient de ne plus être efficaces par vents nuls. Et par contre ils présentent l'inconvénient de s'emballer par grand vent. Lorsqu'ils sont animés par un moteur électrique, c'est à nouveau la re- cherche d'une forme particulièrement efficace qui est effectuée afin de dimi- nuer la puissance nécessaire pour l'obtention d'un bon rendement. En outre, surtout lorsqu'il s'agit de tirage de cheminée, les dispositifs dynamiques connus présentent l'inconvénient d'être fortement en- veloppés par les gaz chauds aspirés, ce qui provoque leur échauffement excessif La présente invention a donc pour but d'éviter ces inconvé- nients par la mise au point de formes particulières d'éléments statiques qui assurent par eux-mêmes une dépression suffisante pour des vitesses et des directions de vents très diverses, cette dépression pouvant être accrue et régularisée par l'association, à ces éléments statiques, d'éléments dynami- ques rotatifs qui ne sont que peu ou pas en contact avec les gaz chauds aspirés et qui de toute façon sont soumis à une forte ventilation d'air frais qui assure leur maintien à une basse température, garantissant leur longé- vité Pour cela la forme donnée aux éléments statiques est telle que les vents auxquels elle se trouve soumise l'enveloppent sans provoquer de remous d'air. ce qui permet de produire, en aval du front de l'appareil 2 2459424 attaqué par le vent, une zone de dépression sensiblement constante quelle que soit la direction du vent et dans laquelle se trouve situé le conduit d'aération ou de fumée traité. Quant aux éléments dynamiques, ils ont pour effet de substituer le courant d'air qu'ils créent à un vent de direc- tion déterminée que l'on sait être susceptible de produire la dépression recherchée en coopération avec lesdits éléments statiques, selon le pro- cessus ci-dessus décrit. De sorte que la dépression recherchée, qui doit être appliquée au conduit d'aération ou de fumée, n'est pas créée di- rectement par lesdits organes mécaniques, mais elle est induite sous l'ef- fet sur les éléments statiques ci-dessus cités du courant d'air qui résulte de l'action des éléments mécaniques. Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement montrent différents modes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en statiques objet de l'invention La figure 2 est une vue schématique en traie des éléments dynamiques associés aux éléments mode de réalisation de la présente invention. La figure 3 est une vue schématique en trale des éléments dynamiques associés aux éléments autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 4 est une vue schématique en traie des éléments dynamiques associés aux éléments nouveau mode de réalisation de l'invention La figure 5 est une vue schématique en jets montés sur une cheminée à canons multiples. La figure 6 est une vue schématique en élévation des éléments coupe verticale diamé- statiques, selon un coupe verticale diamé- statiques, selon un coupe verticale diamé- statiques, selon un élévation de tels ob- plan de l'élément sta- tique supérieur. La figure 7 est une vue schématique brisée d'une aile de la turbine hélicoïde spéciale. Tel qu'il est représenté ( fig.1) l'élément statique principal est constitué par un tore creux 1 placé à la partie supérieure du conduit à traiter 2. La lèvre de l'ouverture supérieure du tore 1 est relevée verticalement dans un mouvement de raccordement asymptotique 3 au tore 1. Cet élément ainsi formé est surmonté d'un disque déflecteur 4 pourvu à sa partie supérieure d'un dôme 5 concentrique audit plateau 4. Ce déflecteur 4, dont le diamètre est sensiblement supérieur au diamètre de l'ouverture du tore 1, est placé à une distance de la bouche supérieure de ce tore telle que la surface périphérique comprise entre ladite ouvertu- re supérieure et le déflecteur 4 soit au moins égale à la surface de ladite ouverture supérieure du tore 1. Le dispositif étant ainsi équipé on constate que son rendement aérodynamique moyen, c'est-à-dire son comportement, lorsqu'il est sou- mis à des vents de vitesse et de direction très différentes, est supérieur au rendement des dispositifs statiques connus et en particulier des cônes habituellement employés. On constate on effet que grâce à cet assemblage du déflecteur 4 et du tore 1 terminé par la lèvre relevée 3 le vent qui attaque l'appa- reil, quelle que soit sa direction, descendante ou ascendante, telle que ] 0 A et B, est dévié pour envelopper de façon pratiquement uniforme le tore l, créant à la bouche de celui-ci la dépression recherchée. Il en est de même lorsque le vent se déplace horizontalement traversant le dispo- sitif parallèlement au déflecteur 4, dans l'espace contenu entre celui-ci et la bouche du tore 1. Mais on constate que la meilleure dépression est obtenue pour une direction des vents descendante, selon la flèche B de la figure 1. Il a donc été prévu de créer artificiellement un tel courant d'air ( fig. 2) en munissant l'appareil ci-dessus décrit d'un organe de ventilation suscep- tible de provoquer un courant d'air descendant enveloppant ledit dispositif Pour cela le plateau déflecteur 4 est surmonté d'une hélice multipales 6 centrée sur ledit plateau et montée sur l'axe du moteur 7 qui la surmonte aussi. On comprend que la rotation de cette hélice 6 provoquera un cou- rant d'air descendant qui enveloppera le plateau déflecteur 4 selon les flè- ches D1 et D2 et viendra attaquer le tore 1 tangentiellement à celui-ci enfermant ainsi la bouche supérieure dudit tore dans une zone conique de dépression On constate donc que les gaz chauds seront aspirés selon les flèches E1 et E2, sans jamais entrer en contact avec l'organe dyna- mique 6. Et on constate que le plateau déflecteur 4 qui est en contact avec les gaz chauds est par ailleurs, à sa partie supérieure, soumis de façon constante aux courants d'air frais créés par l'hélice 6. Afin d'assurer un meilleur rendement au système, et afin de le rendre plus indifférent aux vents ambiants, l'hélice 6 est mise en mouve- ment à l'intérieur de la manchette 8, qui crée un couloir ouvert aérodyna- mique, dont la surface inférieure est située au niveau du déflecteur 4. Le tout est coiffé par le dôme 9, d'un diamètre supérieur à la manchette 8 et qui laisse pénétrer l'air aspiré par l'hélice 6 à travers l'espace lais- sé entre ledit dôme et ladite manchette. Ceci a pour effet d'assurer la ventilation constante du moteur 7. On comprend donc que le courant d'air descendant créé par l'hélice 6 provoquera sur le plan inférieur du déflecteur 4 une zone de dépression qui sera appliquée au conduit qui est coiffé par ledit dispositif, sans que jamais les gaz chauds ainsi aspirés puissent entrer en contact avec l'élément dynamique, ni avec le moteur qui l'anime la dépression ob- tenue n'étant pas créée par l'organe de ventilation lui-même mais étant in- duite par le courant d'air que celui-ci crée Afin d'accroître encore le rendement du dispositif ainsi créé le déflecteur 4 est désolidarisé de l'élément torique 1 ( fig.3) et est rendu solidaire de l'hélice 6, à une certaine distance d'elle, ce qui lui permettra d'être entraîné en rotation en même temps que celle-ci par le moteur 7. Par ailleurs la surface inférieure de ce même déflecteur 4 est munie de petites aubes,qui peuvent affecter la forme semi-cylindrique de gouttière, formant ainsi une turbine centrifuge 10. Il s'ensuit que, cet ensemble mobile étant mis en rotation, on constate dans la zone com- prise entre la sortie du couloir aérodynamique 8 et la bouche supérieure du tore 1, l'existence d'un courant d'air selon les flèches F1 et F2 pro- voqué par les éléments dynamiques 4 et 6 qui est la résultante du courant d'air vertical descendant créé par l'hélice 6 et du courant d'air horizon- tal créé par la turbine centrifuge 10. On comprend donc que ce courant d'air résultant F1 et F2 léchant la lèvre 3 du tore et le tore lui-même provoque à l'intérieur de celui-ci, et du conduit 2, la dépression recher- chée, qui ne peut être que supérieure à celle créée dans le cas précédent, par suite de la présence de la turbine 10. Et on constate qu'ici encore l'hélice 6 et le moteur 7 sont hors d'atteinte des gaz chauds,et de plus constamment ventilés à l'intérieur du dôme 9. Et on constate que la tur- bine 6, qui serait le seul élément en contact avec les gaz chauds, est elle-même fortement ventilée par le courant d'air supérieur. Le rendement peut encore être accru, au moyen d'un tel dis- positif, en associant à la turbine centrifuge 10 le moulinet à cage d'écu- reuil 11, monté sur le plateau déflecteur 4 et enveloppant extérieurement, sans contact, la lèvre supérieure 3 du tore 1 ( fig.4).On comprend que dans ce cas la composante horizontale du courant d'air créé par l'ensem- ble de la turbine 10 et du moulinet 11 sera supérieure au cas précédent Dans ce cas l'hélice 6 est prévue pouvant fournir un plus grand débit, de façon que le courant d'air résultant, bien qu'étant d'un débit supérieur, conserve l'inflexion nécessaire pour assurer la dépression recherchée dans le conduit 2. Dans ce cas d'ailleurs, à la dépression induite par les courants d'air orthogonaux ainsi créés. s'ajoute la dépression directe créée par le moulinet 11, accrue dans une proportion notable par la pré- sence de la turbine 10 à l'intérieur de celui-ci, au niveau de son flasque supérieur. 2459424 Dans chacun des cas le plateau déflecteur 4 est relié mé- caniquement à l'hélice 6, celle-ci comporte un noyau creux et ouvert dans le plan horizontal 12, qui supporte le plateau 4 et l'entraîne, tout en sup- primant le pont thermique qui pourrait s'établir entre ledit plateau 4 et l'arbre du moteur 7, et en assurant au maximum la ventilation de ce moyeu. Toujours dans la recherche de l'accroissement du rendement il est prévu que les pales de l'hélice 6 ( fig.7) peuvent être munies, sur leur bord de fuite, du bord rabattu 13, ce qui a pour résultat de créer au niveau de l'hélice 6 un certain effet centrifuge qui contribue à infléchir le courant d'air vertical créé par ladite hélice 6. Un tel dispositif, quel que soit son mode de réalisation, est complété, pour être implanté sur des cheminées à canons multiples et jux- taposés, par une manchette intermédiaire 14 déportée par rapport à l'axe de la cheminée traitée, de façon à pouvoir organiser en quinconce plu- sieurs appareils de ce genre voisins, afin d'éviter l'interférence qu'une trop grande proximité provoquerait entre les différents courants d'air créés par chacun d'eux, ce qui perturberait le résultat recherché Enfin, afin de faciliter l'entretien de tels dispositifs, et par- ticulièrement le ramonage, le déflecteur 4, dans le cas du dispositif stati- que, est muni d'un oeillet 15 qui permet la libre rotation dudit plateau 4 autour de l'un de ses supports 16, sans qu'il soit nécessaire de procéder à l'enlèvement total de l'écrou qui le maintient. Il est bien entendu que l'étendue de l'invention n'est pas limi- tée à l'exemple ou aux exemples de réalisation qui en ont été décrits, toute variante considérée comme équivalence ne pouvant en modifier la portée. L'invention peut être utilisée pour assurer l'aération forcée des locaux domestiques ou industriels, y compris pour l'évacuation des va- peurs corrosives qui n'entreront pas elles aussi en contact avec les élé- ments dynamiques du système, et pour assurer le tirage régulier des che- minées. 6 2459424 REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant d'assurer l'aération des locaux ou le tirage des cheminées, Caractérisé par le fait qu'il comporte, placé à la bouche su- périeure du conduit d'aération ou de fumée, un organe torique circonscrit audit conduit et traversé par lui, l'ouverture supérieure dudit tore, d'un diamètre égal audit conduit, étant raccordé audit tore selon une courbe à allure asymptotique par rapport à la verticale, et un moyen étant associé audit tore pour que celui-ci soit balayé par un courant d'air qui le tangen- te, sans provoquer de remous, de façon à créer un cône de dépression à l'intérieur duquel se situe la bouche supérieure dudit tore, quelle que soit la direction de ce courant d'air ) - Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le moyen associé audit tore pour que celui-ci soit balayé par un courant d'air qui le tangente, sans provo- quer de remous, de façon à créer un cône de dépression à l'intérieur du- quel se situe la bouche supérieure dudit tore, est un plateau déflecteur d'un diamètre sensiblement supérieur à l'ouverture supérieure dudit tore et placé à une distance de celle-ci telle que la surface périphérique com- prise entre ledit plateau déflecteur et la bouche du tore soit au moins éga- le à la surface de ladite bouche, ledit plateau déflecteur étant surmonté d'une calotte sphérique de faible hauteur. ) - Dispositif selon les revendications 1 et 2 Caractérisé par le fait que le moyen associé audit tore pour que celui-ci soit balayé par un courant d'air qui le tangente, sans provo- quer de remous, de façon à créer un cône de dépression à l'intérieur du- quel se situe la bouche supérieure dudit tore, est un organe de ventilation, tel qu'une hélice, mue par un moteur électrique qui la surmonté, placée elle-même au-dessus dudit plateau déflecteur et projetant sur celui-ci un courant d'air vertical descendant enveloppant ledit déflecteur et par suite créant un cône d'air tangentant extérieurement ledit torre; ledit organe de ventilation étant contenu dans une manchette qui joue le rôle de couloir aérodynamique ouvert, dans le plan de sortie duquel est situé ledit plateau déflecteur, et l'ensemble étant coiffé par une calotte qui ménage une entrée d' air frais périphérique qui alimente lesdits organes de ventilation 4 ) - Dispositif selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que ledit plateau déflecteur est rendu mobile par rapport audit tore, par rotation autour de son axe, étant ren- du solidaire dudit organe de ventilation, ledit plateau déflecteur étant muni à sa partie inférieure d'aubes, à la manière d'une turbine centrifuge, sa 7 2459424 position relative par rapport à l'ouverture supérieure dudit tore restant inchangée. ) - Dispositif selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que ledit plateau déflecteur solidaire dudit organe de ventilation et muni d'aubes à sa partie inférieure, à la manière d'une turbine centrifuge, porte à sa périphérie les aubes d'un mou- linet à cage d'écureuil qui enveloppe librement sans contact la bouche supé- rieure dudit tore 6 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, Caractérisé par le fait que lesdites aubes, de petite dimen- sion, se présentent sous la forme hémi-cylindrique. ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5. Caractérisé par le fait que l'organe de ventilation, tel qu'une hélice, comporte un moyeu creux et ouvert dans le plan horizontal, qui assure sa propre ventilation et rompt le pont thermique entre ledit plateau déflecteur qu'il supporte et l'arbre du moteur électrique dont il est soli- daire 8 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5, Caractérisé par le fait que les pales de l'hélice, qui consti- tue l'organe de ventilation, sont munies sur leur bord de fuite d'un bord tombé provoquant simultanément un certain effet de ventilation centrifuge 9 ) - Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que ledit plateau déflecteur, statique par rapport audit tore, peut pivoter autour de l'un de ses supports, afin d'ouvrir le conduit d'aération, étant muni au niveau de l'autre, ou des au- tres supports d'un oeillet laissant passer, après desserrage, l'écrou de f ixation ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que ledit dispositif est monté sur les cheminées à canons multiples et contigus par l'intermédiaire d'une manchet- te tubulaire déportée par rapport au plan médian desdites cheminées conti- guës 11 ) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, Caractérisé par le fait que les gaz chauds ne sont pas ou ne sont que peu en contact avec les organes de ventilation qui créent la dé- 8 2459424 pression recherchée principalement par effet induit, lesdits organes de ventilation étant constamment soumis à l'afflux d'air frais.