Brevet FR2474651A1 — publié le 19810731

2474651- :1 INSTALLATION DE REJET DANS L'ATMOSPHERE AMBIANTE D'UN FLUIDE GAZEUX SOUS PRESSION A VITESSE ELEVEE. La présente invention se rapporte à un dispositif d'évacuation d'un fluide gazeux sous pression et vitesse éle- vée d'une installation de rejet dans l'atmosphère. On connaît déjà des dispositifs visant le même but utilisés par exemple dans le cas du rejet dans l'atmos- phère des vapeurs et fumées des centrales thermiques. Ces dispositifs ont une certaine efficacité mais ils utilisent une partie de l'énergie produite par la centrale. En outre, ils nécessitent une maintenance importante. Dans le cas des cheminées de rejet de fluide ga- zeux dans l'atmosphère de façon naturelle, c'est à dire sans recours à des machines d'évacuation tel qu'un ventilateur, on a déjà proposé d'utiliser des aspirateurs statiques mon- tés sur l'orifice de sortie de la cheminée. Un tel aspirateur statique comprend deux éléments écartés l'un de l'autre définissant entre eux un espace li- bre constituant un venturi, la cheminée débouchant dans sa zone la plus étroite. Un tel aspirateur statique facilite donc l'évacuation du fluide gazeux par la cheminée. En effet, la fonction essentielle d'un tel aspirateur statique est de créer une dépression entre la périphérie de l'aspirateur et son centre o se troui&e l'ouverture de la cheminée, telle qu'il y ait un effet d'aspiration du fluide gazeux qui circu- le dans la cheminée à faible vitesse puisque son écoulement est naturel et non forcé. Dans le cas o le fluide gazeux subit un écoule- ment forcé notamment par suite de l'existence en pied de cheminée d'un puissant ventilateur ou lorsque le fluide ga- zeux est un gaz d'échappement d'un moteur, il est évident que l'effet d'aspiration d'un aspirateur statique n'est plus recherché et ne peut avoir un résultat notable en tant que tel étant donné que la pression du fluide gazeux résultant de son écoulement forcé est considérablement plus importante que la dépression ajoutée par l'aspirateur statique. Les expériences conduites par le demandeur ont ce- pendant montré de manière totalement inattendue et surprenan-t te qu'un dispositif ayant globalement une forme générale voisine de celle d'un aspirateur statique peut- s'il est monté à l'orifice de sortie dans l'atmosphère d'un écoule- ment forcé d'un fluide gazeux - remplir une nouvelle fonction ayant comme effet de favoriser la pénétration du fluide ga- zeux dans l'atmosphère ambiante. Le demandeur a constaté qu'une veine de fluide gazeux sous pression et vitesse élevée subit un freinage très puissant lorsqu'elle atteint l'orifice de sortie d'une con- duite pour pénétrer dans un milieu d'étendue infinie tel que l'atmosphère ambiante. A partir de l'orifice de sortie, la veine s'épanouit et la vitesse et la pression du fluide gazeux diminuent au fur et à mesure que l'on s'éloigne de cet orifice pour finalement rejoindre la vitesse et la pres- sion de l'atmosphère ambiante et se mélanger elle. Une per- te de charge très importante qui est équivalente à une contre- pression intervient à l'orifice de sortie. Cette perte de char- ge est due notamment d'une part à une striction transversale de la veine, d'autre part aux turbulences du milieu dans le- quel pénètre cette veine. Il en résulte que la vitesse et la pression effectives et utilisables sont plus faibles que celles fournies par la machine d'évacuation tel que le venti- lateur, c'est à dire que le rendement effectif de cette ma- chine se trouve diminué. Selon l'expérience, la présence d'un dispositif sui- vant l'invention à l'orifice de sortie de la-conduite de re- jet du fluide gazeux a comme fonction d'une part de.diminuer la dite perte de charge donc d'atténuer la diminution de perte de rendement de la machine d'évacuation et d'autre part, de faciliter la pénétration du fluide gazeux dans l'atmosphère ambiante. Ainsi, l'invention propose une application nouvelle et inventive des aspirateurs statiques au cas des installa- tions de rejet d'un fluide gazeux sous pression et à vitesse élevée. Le demandeur a également constaté de.façon surpre- nante,après recherche, que plusieurs dispositifs suivant l'invention placée à proximité les uns des autres associés à plusieurs conduites voyaient, par suite de cette disposition, leur effet renforcé et non pas atténué comme on pourrait le croire. Un tel résultat est explicable par le fait que cha- que dispositif permet la création dans l'atmosphère d'un cou- rant qui vient traverser un dispositif voisin et diminuer en- core la perte de charge pour ce dispositif dont l'effet se trouve renforcé. Il est donc avantageux de placer les différents dis- positifs au voisinage les uns des autres,lorsque oela est possible. Selon l'invention, il est donc proposé une installa- tion de rejet dans l'atmosphère ambiante d'un fluide gazeux sous pression et vitesse élevée, par écoulement forcé au moyen d'une machine d'évacuation à laquelle est associée une condui- te de rejet, elle comporte en outre un dispositif d'évacuation du fluide, associé à l'orifice aval de la conduite de re- Jet 5, ce dispositif étant monobloc, normalement dépourvu de parties mobiles, fonctionnant par suite de son association à la conduite et présente dans l'atmosphère ambiante, c'est à dire sans consommation d'énergie extérieure; le dispositif comportant essentiellement au moins une paroi définissant au- moins un espace en forme de Venturi, l'orifice aval étant si- tué à l'endroit ou à proximité immédiate de la zone rétrécie du dit Venturi. Le dispositif selon l'invention présente par rap- port aux dispositif connus l'avantage de ne comporter au- cune partie mobile ou ne consommer aucune énergie, d'être de fabrication simple. Il permet toutes choses égales par ail- leurs une réduction importante de la puissance nécessaire de 2474651 ' la machine d'évacuation. Ce dispositif peut être utilisé pour des installations fixes(moteurs, chaudières, installa- tions de peinture, etc) ou mobiles, (moteur de véhicule auto- mobile notamment). L'invention sera bien comprise d'après la descrip- tion de quelques formes d'exécution et le dessin annexé dont - la figure 1 est une vue schématique partielle en élévation d'une installation pourvue d'un dispositif selon l'invention. - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en élévation; partielles de variante non limitative du dispositif. - la figure 4 est une vue schématique d'une combinaison de dispositifs. Une installation 1 (fixe ou mobile) de rejet dans l'atmosphère d'un fluide gazeux sous pression et vitesse éle- vée, notamment à écoulement forcé, à laquelle peut être appli- qué le dispositif selon l'invention comporte, selon la figure 1, une machine d'évacuation 2 associée à une source 3 de flui- de gazeux à rejeter via une conduite d'aspiration 4 et sur laquelle est branchée une conduite de rejet 5 par son orifice amont. La source 3 peut faire l'objet de nombreuses formes d'exécution: chaudière fixe, installation de peinture, moteur d'un véhicule mobile (auquel cas la conduite de rejet 5 est le tuyau d'échappement du dit véhicule). Selon l'invention, la conduite de rejet 5 est équipée à son orifice aval 6 d'un dispositif d'évacuation 7 du fluide gazeux. Selon l'invention, le dispositif d'évacuation 7 est monobloc, normalement dépourvu de parties mobiles, fonction- nant par suite de sa simple association à la conduite 5 et présence dans l'atmosphère ambiante, c'est à dire, en particu- lier, sans consommation d'énergie extérieure. Le dispositif 7 comporte essentiellement au moins une paroi définissant au moins un espace 7b en forme de venturi, l'orifice aval 6 étant situé à l'endroit ou à proximité immédiate de la zone rétrécie du dit venturi. Un tel dispositif suivant l'invention comporte dans une forme d'exécution non limitative un tuyau 8 traver- sant un élément amont 9, notamment creux dont il est soli- daire. Un élément aval 10, notamment creux, rigidement soli- daire de l'élément amont 9 est écarté de l'élément amont 9. Les deux éléments amont 9 et aval 10 sont coaxiaux d'axe 7a. Dans la forme d'exécution non limitative illustrée par la figure, l'axe 7a est vertical. Dans d'autres formes d'exécu- tion, cet axe peut être horizontal, ou oblique (cas d'un véhi- cule, L'élément amont 9 comprend un fond amont il et un chapeau amont 12, chacun d'eux ayant une forme générale de tronc de cône, ou de pseudo tronc de cône, rigidement associés l'un à l'autre par leurs deux grandes bases communes de con- tours circulaires. Ces bases communes sont situées dans un plan amont perpendiculaire à l'axe 7a. Ce plan est un plan général de symétrie de l'élément amont 11. Le tuyau 8 traverse coaxialement le fond amont il et le chapeau amont 12, auxquels il est rigidement associé par tout moyen approprié, par exemple par soudage et débouche par un orifice 13 dans l'espace 7b formant venturi entre les deux éléments 9, 10 qui définissent la dite paroisans y faire substantiel- lement saillie. Lorsque le dispositif 7 est monté à l'endroit de l'orifice aval 6, le fluide gazeux est évacué par l'ori- fice 13. Le tuyau 8 comporte du côté du fond amont il un prolongement 14 pourvu de moyens d'association, permettant au tuyau 8 d'être associé rigidement à la conduite de rejet 5 à son orifice 6 aval. L'élément aval 10 comprend un fond aval 15 et un chapeau aval 16, chacun d'eux ayant une forme générale de cô- ne ou de pseudo cône, donc pourvu chacun d'une partie extrême libre en forme de pointe. Le fond aval 15 et le chapeau aval 16 sont associés rigidement l'un avec l'autre suivant leurs 2474651 I deux grandes bases communes de contours circulaires ou pseudo circulaires. Ces bases communes sont situées dans un plan aval perpendiculaire à l'axe 7a. Ce plan est un plan général de symétrie de l'élément aval 10. Les deux éléments amont 9 et aval 10 sont rigide- ment associés l'un à l'autre au moyen d'une pluralité et en particulier au moins trois organes d'association 17 de pré- férence uniformément répartis autour de l'axe 7a. Ces orga- nes 17 sont préférentiellement placés dans des plans radiaux passant par l'axe 7a. Les organes 17 peuvent être par exemple des colonnettes parallèles à l'axe 7a comme schématiquement figuré ou encore des goussets, etc. Le courant d'air de l'atmosphère ambiante souffle dans la direction générale de la flèche fl, orthogonale ou au moins approximativement orthogonale à l'axe 7a soit de façon naturelle soit de façon forcée (résultant de la--présen- ce de moyens de déflection et/ou de ventilateurs ou similaires et/ou de moyens propres à orienter un tel courant) entre les deux éléments amont 9 et aval 10. Le fluide gazeux est rejeté dans l'atmosphère am- biante sous pression et à vitesse élevée du fait de l'action de la machine 2, via la conduite de rejet 5, selon la flèche f2 parallèle ou au moins sensiblement parallèle à l'axe 7a. Les deux courants d'air ambiant et de fluide gazeux se rejoi- gnent dans un courant mélangé, initialement selon la flèche f3 orthogonale ou au moins sensiblement orthogonale à l'axe 7 (figure 1). L'invention concerne également l'application du dis- positif 7 qui vient d'être décrit à une installation telle que 1 pour d'une part augmenter, toutes choses égales par ailleurs, le rendement effectif de la machine 2 et,-d'autre part, favoriser la pénétration du fluide gazeux dans l'atmos- phère. Ces fonctions sont d'effet renforcé si le dispositif 7 si l'orifice 6 est pourvu de moyens pour augmenter l'effet Venturi. 2474651y7 Dans la forme d'exécution illustrée par la figure 2, le dispositif 7 comporte un diffuseur 18 se présentant sous la forme d'un tronçon de conduit deforne tronconique, dont la petite. ouverture est associée au prolongement 14 et la grande ouverture à l'élément amont 9. Sur la figure 3 est représentée une autre variante dans laquelle l'élément amont se présente sous la forme géné- rale d'un diffuseur 19, de forme générale tronconique au lieu et place d'un élément à fond et chapeau. Naturellement, d'autres formes d'exécution peuvent être envisagées dès lors qu'elles sont de nature à garder un espace en forme de Venturi. Une installation de rejet de fluidesgazeux dans l'atmosphère peut étre multiple, notamment comporter une pluralité de conduites de rejet 25, 35, etc., (figure 4) indépendantes les unes des autres quant aux sources de fluides et/ou les machines d'évacuation respectives ou au contraire associées en tout ou partie à la même source et/ou machine. Dans ce cas, selon l'invention, ces conduits 25, 35 etc sont placées au voisinage l'un de l'autre du moins à leur extrémité aval de manière que les dispositifs suivant l'invention 27, 37, etc qui leur sont associés soient assez proches les uns des autres et en regard pour pouvoir s'influencer réciproque- ment. Le courant mélangé selon la flèche f3 provenant du dis- positif 27 renforçant l'efficacité du dispositif voisin et ainsi de suite. On convient des définitions suivantes (en référence à la figure 1) a: angle d'ouverture de l'espace 7b formant venturi; D: encombrement extérieur du dispositif 7 sui- vant l'invention notamment diamètre extérieur des éléments amont 9 et aval 10; d: diamètre intérieur de l'orifice 13; b = distance entre l'orifice 13 et au droit du bord de celui-ci avec le fond 15 de l'élément aval 10. Dans une forme d'exécution possible de l'invention, non limitative, on a: 2474651 i a supérieur à 0 et inférieur ou égal à 1800 bd supérieur à 0 et inférieur ou égal à 3 D supérieur à 1 et inférieur à 3 Dans une forme d'exécution préférentielle, non limitative, on a: a supérieur à O0et inférieur ou égal à 90 b supérieur ou égal à 0,3 et inférieur ou égal à 1 d D il Supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à 2,5. On comprend également que l'invention admet de nombreu- ses variantes qui restent dans l'esprit de l'invention. 2474651] EVENDICATIONS 1. Installation de rejet dans l'atmosphère ambiante d'un fluide gazeux sous pression et vitesse élevée, par écou- lement forcé au moyen d'une machine d'évacuation à laquelle est associée une conduite de rejet, caractériséepar le fait qu'elle comporte en outre un dispositif d'évacuation 7 du fluide, associé à l'orifice 6 aval de la conduite de rejet 5, ce dispositif étant monobloc, normalement dépourvu de par- ties mobiles, fonctionnant par suite de son association à la conduite 5 et présence dans l'atmosphère ambiante, c'est à dire sans consommation d'énergie extérieure; le dispositif 7 comportant essentiellement au moins une paroi définissant au moins un espace 7b en forme de Venturi, l'orifice aval 6 étant situé à l'endroit ou à proximité immédiate de la zone rétrécie du dit Venturi. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est fixe. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle peut être mobile notamment un moteur à explosion. 4. Installation selon l'une quelconque des revendica- tions a à 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte une pluralité de conduites de rejet 25, 35, ces conduites étant placées au voisinage l'une de l'autre au moins à leur extré- mité aval et les dispositifs 27, 37 qui leur sont associées étant assez proches et en regard les uns des autres pour pou- voir s'influencer réciproquement. 5. Installation selon l'une quelconque des revendica- tions l à 4, caractérisée par le fait que les conduits 25, 35 sont indépendantes les unes des autres quant à leurs sources et/ou machines d'avacuation. 6. Installation selon l'une quelconque des revendica- tions l à 4, caractérisée par le fait que les conduites 25,35 sont associées, en tout ou partie à la même source et/ou ma- chine. 2474651 i 7. Dispositif d'évacuation d'un fluide gazeux sous pression et vitesse élevée d'une installation de rejet dans l'atmosphère comportant une machine d'évacuation à laquelle est associée une conduite de rejet, caractérisé par le fait que ce dispositif 7 est associé à l'orifice aval 6 ou la conduite 5, monobloc, normalement dépourvu de parties mobiles, fonctionnant par suite de son association à la conduite 5 et présente dans l'atmosphère ambiante, c'est à dire sans consommation d'énergie extérieure;'le dispositif 7 comportant essentiellement au moins une paroi définissant au moins un espace 7b en forme de Venturi, l'orifice aval':6 étant situé à l'endroit ou à proximité immédiate de la zone rétrécie du dit Venturi. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé par le fait qu'il a comme fonction de diminuer la perte de charge à l'orifice aval 6. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8 caractérisé par le fait qu'il comporte un élément amont 9, un élément aval 10, coaxiaux, rigidement solidaires et écartés l'un de l'autre pour définir l'espace 7b formant Venturi. 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé par le fait que l'élément 9 comporte un fond amont 11 et un chapeau amont 12 de forme générale au moins pseudo-tronconique, asso- ciés l'un à l'autre par leurs grandes bases communes; l'élément comporte un fond aval 15 et un chapeau aval 16 de forme gé- nérale au moins pseudo conique, associés l'un à l'autre par leurs bases communes.