Brevet FR2477665A1 — publié le 19810911

L'invention concerne une soupape automatique de réglage pour des systèmes de ventilation o la soupape permet le passage d'un volume d'air essentiellement constant par unité de temps, avec une différence de pression variable entre le côté de l'air entrant et le cOté de l'air sortant,qui inclut une plaque formant soupape, montée à pivot sur un axe horizontal dans le bottier de la soupape et des moyens pour neutraliser le déplacement de la plaque vers une position de fermeture, la partie de la plaque formant soupape logée au-dessus de l'axe tournant oscille en direction du courant de l'air et vers un plan vertical quand la plaque pivote vers une position de fermeture. Le problème avec des soupapes de commande de cette nature est que la force de fermeture résultant du courant d'air engendré augmente franchement quand la plaque approche de sa position de fermeture provoquant la fermeture brusque de la soupape. Afin de prévenir une telle fermeture brusque de la soupape, on a suggéré que la rotation de la plaque soit neutra- lisée par un dispositif à ressort dont la force de neutralisa- tion augmente progressivement avec l'augmentation de la force de fermeture. Une telle disposition cependant n'est pas sûre et la constante élastique du dispositif varie après que la plaque formant soupape est restée en usage pendant un temps plus ou moins long et ensuite il se produira une période o la plaque recommencera à claquer en se fermant, provoquant un fort bruit dans le système de ventilation et une perturbation dans Je courant de l'air. Pour essayer de vaincre ce désagrément, la plaque formant soupape a été munie d'une languette qui se trouve dans le courant de l'air et qui augmente la force nécessaire pour la fermeture quand la soupape est ouverte et diminue cette force progressivement quand la plaque formant soupape se déplace vers la position de fermeture. Une telle languette est décrite et illustrée dans le brevet suédois ne 302 677 et fonctionne très bien, mais sa fabrication est couteuse et sa position doit être ajustée avec précision par rapport au niveau de la plaque formant soupape. L'objet de l'invention est en conséquence de proposer une soupape du type décrit ci-dessus et pouvant être fabriquée à bon marché, fonctionnant avec efficacité aussi bien que la 2 2477665 soupape de l'art antérieur à l'aide d'une languette de guidage sur la plaque formant soupape. L'invention sera maintenant décrite, avec références aux dessins annexes, o - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une soupape de régulation connue, montrant l'action des forces sur la plaque formant soupape, - la figure 2 est une vue identique à la figure 1, mais en accord avec la plaque formant souppape de l'invention, - la figure 3 est une vue d'un dispositif de la soupape, montréeen figure 2, vu vers l'extrémité sortie, - la figure 4 est une vue de la plaque formant soupape du dispositif des figures 2 et 3, vue dans sa position fermée, - la figure 5 montre une modification d'une plaque formant soupape du dispositif de soupape, montré en figures 2 et 3 et - les figures 6 et 7 montrent enfin un-mode de réalisation de plaques de soupape selon l'invention. La figure 1 montre, de manière simplifiée, le principe opératoire d'une soupape connue de régulation dans laquelle l'air est forcé de circuler dans la direction montrée par la flèche, destinée à permettre à une quantité constante d'air de la traverser, quelle que soit la perte de charge à la soupape. Une plaque formant soupape 2 est montée rotative sur un axe horizontal 3 dans le boîtier de la soupape. L'axe 3 comporte, pour sa rotation, un palier à faible friction (non montré), par exemple des roulements à billes. Relié à l'axe 3 ou à la plaque 2 se trouve un bras 4 qui porte à une extrémité un contrepoids 5. Le but principal du contrepoids 5 et du bras 4 est de produire une force de rotation M2 qui neutralise le déplacement de fermeture de la plaque formant soupape quand il est provoqué par la force M1, c'est-à-dire par le couple produit par le courant d'air dans la soupape. Comme il est bien connu, cette force M1 résulte du fait que, si la plaque formant soupape se trouve dans la position relative montrée 'par rapport au courant d'air, la vitesse du courant de l'air V3 sur la face avant de la plaque à son bord supérieur est plus grande que la vitesse du courant V4 sur la face avant dans la partie de son bord inférieur, et si la vitesse du courant V1 sur la face arrière de la plaque, au voisinage de son bord inférieur est plus grande que la quantité du courant sur la face arrière de la plaque dans le voisinage de son bord supérieur; en utilisant les relations connues des pressions statiques appliquées à l'air, on peut alors écrire P3 _ P4 et Pi o: P2. Pour une position de la plaque formant soupape, le volume de l'air dans le passage augmente avec l'augmentation de la perte de charge au travers de la plaque formant soupape 2. Quand la perte de charge augmente, cela signifie une augmentation de la force de rotation M1 qui oblige la plaque à tourner vers sa position de fermeture. Quand la plaque se déplace vers la position de fermeture, illustrée en figure 1, par un pointillé, la force M2 contraire augmentera en même temps, comme montré en figure 1. Comme résultat des effets de bord, la force M1 de fermeture de la soupape augmentera plus ou moins brutalement quand la plaque formant soupape 2 atteindra le voisinage de sa position de fermeture, pendant que la force M2 contraire suivra une fonction sinus. Comme conséquence, la plaque formant soupape se fermera rapidement et sera arrêtée par un épaulement 13 et par contact avec la soupape du boîtier 1. L'action de l'effet de bord se produisant au voisinage de la position de fermeture de la soupape peut être éliminée en réduisant la force M1, selon l'invention, ce qui permet d'obtenir un effet de balancement grâce à la force M2 contraire, si bien que la plaque formant soupape se déplace doucement sur toute l'étendue de son rayon de déplacement. L'invention est basée sur l'idée de provoquer un accroissement de la quantité d'air passant sur le côté de dessous de la plaque 2 proportionnel au débit d'air passant sur le côté de dessus de celle-ci et au voisinage de la région. de fermeture de la plaque formant soupape, c'est-à-dire que la vitesse du courant d'air augmente sur le côté de dessous de la plaque (la pression statique décroît) et décroît sur le côté supérieur de la plaque (la pression statique croit). Cela veut dire que la force M1 de fermeture décroît quand la plaque approche de sa position de fermeture et que la force M2 qui la neutralise peut être adaptée, si bien qu'un bras pesant ou un bras chargé par un ressort puisse produire un courant donné d'air indépendamment de la chute de pression. L'augmentation du débit d'air, mentionnéeeci-désss, passant en dessous de la plaque formant soupape, (la plaque ayant la direction de fermeture montrée en figure 1), peut être obtenue en diminuant la surface de la partie de la plaque 2 située sous l'axe 3. Les figures 2, 3 et 4 montrent une plaque plate 2 de forme elliptique dont les parties marginales 8', 9' (figure 4) ont été recourbées à angle droit par rapport au plan de la plaque dans la direction du courant pour former les parties 8 et 9. Cette disposition diminue la surface de la partie de la plaque située en dessous de l'arbre 3 se traduit par une surface de fermeture qui décroît en fonction de la surface plate située au-dessus de l'arbre 3, quand la plaque se déplace vers sa position de fermeture et avec cela aussi par un effort plus faible au voisinage de la position de fermeture. La réduction de la.surface de fermeture de la plaque à proximité de sa position de fermeture peut aussi être exécutée en coupant la partie effilée la plus basse de l'ellipse, montrée en figure 4, ou par suppression complète des parties 8' et 9', au lieu de les courber de la façon indiquée. La partie inférieure de la plaque formant soupape peut aussi être pourvue d'ouvertures 10, 11, 12, comme montré en figure 5, pour accroître la vitesse du courant dans la zone de fermeture de la plaque formant soupape. Une modification non linéaire des fentes de passage du courant, c'est-àdire des fentes entre le boîtier 1 et les parties de la plaque situées en dessous et au-dessus de l'axe 3 peut aussi être réalisée en plaçant l'arbre 3 au-dessous du centre de la plaque formant soupape 2, ou en plaçant les paliers 6 et 7 au-dessus du centre de la plaque 2, tout en conservant l'arbre 3 rotatif au centre du boîtier 1. La première disposition selon l'invention est illustrée en figure 6 qui montre une plaque ronde 2' formant soupape avec un axe 3' logé au-dessous du centre de la plaque, pendant que la dernière disposition selon l'invention, montrée en figure 7, o les emplacements des paliers 6, 7 sont décalés par rapport à. l'arbre 3. Quoique la plaque 2, formant soupape, est supposée être plane, on peut comprendre qu'elle pourrait présenter une courbe simple ou double. La forme de la plaque, formant soupape, 2477665 et la forme de la section du conduit par o s'écoule le courant d'air n'ont pas d'importance pour l'invention, qui peut s'appliquer à un bottier rectangulaire avec une plaque également rectangulaire. 6 - 2477665 R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Soupape de réglage automatique, caractérisée en ce qu'elle permet, dans des systèmes de ventilation, le passage d'un volume d'air essentiellement constant par unité de temps, avec une différence de pression variable entre le c8té de l'air entrant et le côte de l'air sortant, incluant une plaque for- mant soupape (2) montée sur un axe horizontal (3) pour tourner dans le bottier de la soupape (1) et des moyens (4, 5) pour neutraliser le déplacement de la plaque formant soupape vers une position de fermeture, o la partie de la plaque située au- dessus de l'axe (3) oscille dans la direction du courant d'air et dans le plan vertical quand la plaque formant soupape (2) se déplace vers sa position de fermeture, et caractérisée en ce que la surface de la plaque (2) couvre, en pourcentage, une plus large partie de la surface vue en coupe transversale du bottier (1) de la soupape au-dessus d'un plan parallèle à ' l'arbre (3), 7 ce plan divisant cette section transversale en deux parts égales, qu'en dessous du plan de façon à augmen- ter la vitesse du courant d'air autour de la partie As sa- L que (2) placée en-dessous de l'arbre (3), et à diminuer la vi- tesse de l'air autour de la partie de la plaque située au-dessus de l'arbre (3) quand cette plaque formant soupape tend vers sa position de fermeture. 2 ) Soupape de régulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque formant soupape est symétrique par rapport à l'arbre (3). ) Soupape de régulation selon la revendication 1, caractériséeen ce que la partie de la plaque formant soupape si- tuée au-dessous de l'arbre horizontal (3) et vers le haut pos- sède des parties (8, 9) recourbées à angle droit vers le haut. ) Soupape de régulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que, de la partie de la plaque formant sou- pape située en-dessous de l'arbre horizontal (3), on a éliminé une ou plusieurs parties (8', 9') du bord. 50) Soupape de régulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie de la plaque formant soupape située en dessous de l'arbre horizontal (3) est munie de trous (10 à 12) de passage. 6 ) Soupape de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'arbre horizontal (3) est placé dans des paliers fixés au-dessus de l'axe.