Brevet FR2509417A1 — publié le 19830114

La présente invention concerne une enceinte ou un ensemble d'enceintes comportant un système d'extraction de gaz et elle a trait plus particulièrement à des bottes à fumées dans lesquelles de l'air est aspiré de façon continue au travers de l'enceinte et est ensuite expulsé dans l'atmosphère. De telles enceintes sont utilisées pour le déroulement de réactions ou bien pour le stockage de substances chimiques qui produisent ou favorisent la production de gaz dangereux ou nocifs. Ces gaz sont entraînes avec l'air, aspirés au travers de l'enceinte par le sys- tème d'extraction puis ils sont expulsés dans l'atmosphère avec l'air, ou bien ils sont séparés de l'air et rejetés par d'autres moyens. Des laboratoires chimiques ou de recherches peuvent comporter un certain nombre de bottes à fumées, parfois plusieurs centaines, qui sont chacune pourvues de leur propre ventilateur d'extraction d'air ou bien qui sont reliées par l'intermédiaire d'un collecteur commun à un seul ventilateur d'extraction de haute capacité. Le volume d'air extrait par l'intermédiaire de chaque botte à fumée est réglé en relation avec les impératifs de fonctionnement, tels que les dimensions de la boite à fumée et la toxicité des gaz susceptibles de se produire, mais il est généralement compris entre 0,2 et 0,5 mètre cube par seconde. Des bottes à fumées sont généralement tour- vues d'une porte coulissante mobile verticalement et équilibrée par des contre-poids et le débit d'extraction d'air est réglé de façon que, lorsque la porte est complètement ouverte, la vitesse d'écoulement de l'air par l'ouverture ainsi formée atteigne une valeur prédéterminée qui est suffisante pour entraîner des gaz éventuellement existants.Cependant, quand la porte est fermée, l'effet d'aspiration exercé par le ventilateur d'extraction d'air est appliqué dans une section de surface réduite et la vitesse au travers de l'ouverture augmente. Sn fait, le volume dtair extrait d'un laboratoire par une botte à fumée classique reste essentiellement constant indénendamment de ce que la porte soit ouverte ou fermée et par conséquent, quand la porte est presque fermée, la vitesse d'écoulement de Isair dans la section de l'ouverture peut être très élevée. De l'air qui est évacué d'un laboratoire par une boite à fumée est remplacé par de l'air non chauffé provenant de l'extérieur et, bien que cela puisse être acceptable dans un laboratoire comportant une seule boîte à fumée, on a constaté que des laboratoires équipés d'un grand nombre de bottes à fumées de ce genre sont extrêmement coûteux à chauffer du fait du remplacement rapide de l'air qui se produit dans le laboratoire. On a calculé que la puissance supplémentaire nécessaire pour chauffer l'air qui est aspiré dans un laboratoire du fait de la présence des bottes à fumées est de l'ordre de 12 kW par.jour et par botte à fumée. Conformément à la présente invention, une enceinte comprend une porte qui peut être ouverte pour assurer l'accès à l'intérieur de l'enceinte, un dispositif d'extraction d'air relié a l'intérieur de l'enceinte par un conduit, un registre mobile qui est placé dans le conduit et un moyen assurant la liaison de la porte avec le registre de façon que, lorsque la porte est fermée, le registre soit progressivement déplacé dans le sens d-'étranzlement et réduise ainsi l'écoulement d'air extrait, le registre et/ou le moyen de liaison étant construits et agencés de façon que la longueur de déplacement du registre entre les positions d'ouverture et de fermeture de la porte soit réglable. La prévision du registre qui s'ouvre et se ferme avec la porte fait en sorte que l'extraction maximale d'air à partir de l'enceinte se produise seulement quand la porte ou le châssis coulissant est complètement ouvert alors que, quand la porte est progressivement fermée, ltécoulement d'air est progressivement réduit. Le registre est de préférence agencé de façon que la vitesse d'écoulement de l'air dans l'espace ouvert soit essentiellement constante, indépendamment de la position de la porte. Puisqu'en pratique des port qe boites à fumée sont ouvertes seulement pendant une faible proportion du temps, cela se traduit par une réduction considérable du débit d'air total et par conséquent par une réduction de l'énergie de chauffage nécessaire.La possibilité de réglage du registre permet de le déplacer d'une condition d'ouverture au tiers jusque dans une condition d'ouverture aux deux-tiers pour une boite à fumée qui est conçue pour être utilisé avec des substances chimiques de faible toxicité, et d'une condition d'ouverture au quart jusqu'à une condition d'ouverture aux trois quarts pour une boite à fumée utilisable avec des substances chimiques de grande toxicité. De préférence, la tringlerie et/ou le registre con prennent également des moyens qui Permettent de régler non seulement la grandeur de la course de déplacement du registre mais également ses positions de démarrage et d'arrêt. Cela vermet de régler le débit d'air dans l'enceinte précisément à la valeur nécessaire pour l'application particulière envisagée. Il est à noter que, lorsque le registre est fermé partiellement ou complètement, le ventilateur fonctionne à pleine puissance et que, si le ventilateur passe dans une condition de calage, il peut même utiliser encore plus d'énergie q)'à plein régime, ce qui non seulement n'est pas économique mlais diminue la durée de service du ventilateur. En conséquence, dans le mode préféré de réalisation de l'invention, il est prévu un moyen qui produit un signal indiquant la position de la porte ou du registre et la vitesse du ventilateur est commandée en fonction de la valeur de ce signal.Avantageusement, ce problème est résolu en reliant l'arbre sur lequel est fixé le registre à un potentiomètre connecté au circuit de commande de ventilateur, qui peut comporter un amplificateur de manière que, lorsque le registre est fermé, la vitesse du ventilateur soit progressivement réduite, ce qui permet d'obtenir encore une économie d'énergie supplémentaire. L'invention est d'une application particulièrement intéressante quand l'enceinte fait partie d'un groupe comprenant un grand nombre d'enceintes reliées à l'aide d'un collecteur à un dispositif commun d'extraction d'air. Les différentes enceintes sont obligatoirement séparées du dispositif d'extraction d'air par des conduits de longueurs différentes et, du fait des différentes pertes de charge qui en résultent, les enceintes sont soumises à des pressions différentielles différentes et elles sont par conséquent traversées par des débits d'air différents. Cela signifie que, pour établir le débit d'air nécessaire dans l'enceinte qui est la plus éloignée du dispos-itif d'extraction d'air, il faudrait donner au débit d'air passant dans l'enceinte la plus rapprochée du dispositif d'extraction d'air une valeur supérieure à ce qui est nécessaire. Cependant, la possibilité de réglage des registres permet de régler différemment le registre de chaque enceinte de sorte que le débit d'air passant dans chaque enceinte est identique aux autres, ou est tout au moins adapté en fonction de la perte de charge se produisant dans le conduit correspondant, de sorte que le débit passant dans l'enceinte correspondante est réglé au'niveau nécessaire.En conséquence, conformément à un aspect préféré de la présente invention, il est prévu plusieurs enceintes du type précité qui sont reliées à l'aide d'un collecteur à un dispositif commun d'extraction d'air, le registre de chaque enceinte étant relié individuellement de manière à établir le débit d'air optimal dans l'enceinte associée. Si, dans ce mode de réalisation, il est nécessaire de réduire le débit du dispositif d'extraction d'air, il est à noter que la position de l'une quelconque des portes n'est pas critique puisque l'ouverture d'une porte parmi cinquante par exemple n'affecte pas considérablement le débit total d'air. En conséquence, les signaux individuels qui représentent les positions des portes sont couinés, par exemple dans un amplificateur de sommation, et le signal de sommation est appliqué au circuit de commande de ventilateur pour commander sa vitesse. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la cuite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexe dans lesquels La Figure 1 est une vue en plan schématique d'une rangée de botes à fumées, cette Figure montrant les conduits d'air et les connexions électriques ; La Figure 2 est une vue en élévation arrachée montrant une partie d'un conduit d'air et la tringlerie assurant la liaison d'une porte coulissante d'une boîte à fumée avec un registre ; et La Figure 3 est une vue en plan et en coupe du conduit, montrant le registre dans sa position complètement fermée. La rangée de bottes à fumées représentée sur la Figure 1 peut comprendre tout nombre désiré de boites mais, pour simplifier, on en a représenté seulement quatre. Chaque botte à fumée est d'une construction classique dans son ensemble et elle comporte une enceinte 2 fermée par une porte 4 pouvant coulisser verticalement et qui est équilibrée par un seul contrepoids 5 (visible sur la Figure 2). Chaque botte à fumée est reliée à son extrémité supérieure par un conduit respectif 6 à un collecteur commun 8 auquel est raccordé un ventilateur commun d'extraction d'air 10, qui extrait de l'air des bottes à fumées et qui le refoule dans l'atmosphère. A l'intérieur de chaque conduit 6, il est prévu un registre 12 monté de manière à être déplacé avec son châssis coulissant associé 4 par une tringlerie 14, nui est représentée seulement sur la Figure 1. Comme le montrent de façon plus détaillée sur les Figures 2 et 3, le conduit a une section droite de forme essentiellement rectangulaire et le registre comprend une plaque fixée à l'aide de vis 16 sur un arbre central 18 qui est monté à rotation sur deux parois opposées du conduit dans des paliers 20. Sur une extrémité de l'arbre 18 est fixée une manivelle 22 dans laquelle sont ménagés une série de trous espacés 24.La tringlerie 14 (qui a été supprimée sur la Figure 3, avec la manivelle 22, pour simplifier le dessin) comprend un levier dont une extrémité est fixée à rotation sur le conduit de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe 24 et dont l'autre extrémité s'appuie sur un des contrepoids 5 du châssis coulissant. Entre ces deux extrémités, le levier 14 est pourvu d'une fente longitudinale 26 et un boulon 28 est engagé dans un des trous 24 et peut coulisser dans la fente 26. En-dessous de l'arbre 18, il est prévu une butée 30 soudée sur l'extérieur du conduit 6 afin de limiter le mouvement du levier 14. En conséquence, quand la porte 4 est fermée, le vivier 14 occupe la position indiquée en trait plein sur la Figure 2 et le registre occupe la position indiquée sur la Figure 3, où il obture pratiquement en totalité le conduit 6 et le débit d'air est réduit au minimum. Quand la porte est ouverte vers le haut, le contre-poids 5 descend et le levier 14 suit son mouvement, en étant assisté le cas échéant, par un poids 32 fixé sur lui. Lorsqu'il se déplace, l'arbre 18 et la manivelle 22 tourne avec lui tandis que le boulon 28 glisse le long de la fente 26 et le registre est par conséquent ouvert, La manivelle 22 et le levier 14 prennent alors la position indiquée par des lignes en trait mixte sur la Figure 2. Lorsqu'on désire modifier l'angle de rotation du registre, on utilise un trou différent 24 ; il est à noter que plus le trou 24 est éloigné de l'arbre 18, moins le mouvement angulaire total du registre est grand. Lorsqu'on désire modifier la position à partir de laquelle commence la rotation du registre, on fait tourner le registre par rapport à son arbre après avoir desserré les vis 16 puis on les rebloque. Lorsque les boites à fumées sont initialement installées, chaque registre est réglé de manière à compenser des pertes de charge se produisant dans le collecteur 8 et les conduits 6 en vue d'établir le débit d'air désiré. Comme le montre la Figure 3, chaque conduit 6 est pourvu d'une console 34 en forme de L, sur laquelle est fixé un potentiomètre 36 par des moyens non représentés en vue de tourner avec l'arbre 18. Chaque potentiomètre comporte un fil respectif 38 ; tous les fils 38 sont reliés à l'entrée d'un amplificateur de sommation 40. Après étalonnage, la valeur fournie par chaque potentiomètre indique la position de son registre associé, et par conséquent, la position de la porte associée, et il indique par conséquent la condition d'extraction d'air de la boite à fumée correspondante. Le signal de sortie de l'amplificateur de sommation 40 représente par conséquent le débit d'air total exigé de toutes les bottes à fumées et il est appliqué au circuit de commande du ventilateur 10 afin de commander sa vitesse de façon appropriée en vue d'une adaptation de l'alimentation et des besoins. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. En particulier, on peut prévoir deux ventilateurs ou plus, qui fonctionnent en rarallèle, et des circuits d'indication de surcharge peuvent être prévus pour indiquer si, pour une raison quelconque, un ventilateur ne peut pas atisfaire à la demande qui lui est imposée. Fn outre, le système représenté sur la Figure 1 peut faire partie d'un grand nombre de systèmes du même type qui sont tous reliés à un ventilateur commun d'extraction d'air. Dans ce cas, la position occupée par le ventilateur 10 peut être occupée par un registre actionné électriquement et dont la position est déterminée par la grandeur du signal de sortie de l'amplificateur de sommation 40. Les signaux de sortie de tous les amplificateurs de sommation peuvent alors etre appliqués à un autre amplificateur de sommation dont le signal de sortie est utilisé pour commander le débit du ventilateur d'extraction d'air. En outre, le levier 14 peut comporter une tringlerie à mouvement à vide de manière qu'aucun mouvement du registre ne se produise lorsque la porte se déplace seulement d'une faible distance à une et/ ou à l'autre extrémité de sa cource. REVENDICATIONS 1. Enceinte comprenant une porte qui peut être ouverte pour accéder à l'intérieur de l'enceinte et un dispositif d'extraction d'air relié à l'intérieur de l'enceinte par un conduit, caractérisée en ce qu'il est prévu un registre mobile (12) placé dans le conduit (6) et un dispositif (14) reliant la porte (4) au registre (12) de manière que, lorsque la porte (4) est fermée, le registre (12) soit progressivement déplacé vers la position d'étranglement en vue de réduire ainsi le débit d'air extrait, le registre (12) et/ou le dispositif de liaison (14) étant construits et agencés de manière que la longueur de déplacement du registre (12) entre les positions d'ouverture et de fermeture de la porte (4) soit réglable. 2. Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que le registre (12) est agencé de manière que la vitesse de l'air dans l'espace ouvert soit essentiellement constante, indépendamment de la position de la porte (4). 3. Enceinte selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif de liaison (14) et/ou le registre (12) sont agencés de manière que non seulement la longueur de déplacement mais également les positions de départ et d'arrêt du registre (12) puissent être réglées. 4. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu un moyen (34) agencé pour produire un signal indiquant la position de la porte (4) et un moyen (40) agencé pour faire varier le débit d'extraction de l'air en relation avec la valeur dudit signal. 5. Enceinte selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif dlextraction d'air comprend un ventilateur électrique (10) et en ce que le registre (12) est relié à un arbre tournant (18) auquel est relié un potentiomère (36), ledit potentiomètre (36) constituant le moyen agencé pour produire un signal représentant la position de la porte (4) et étant relié au ventilateur (10) pour faire varier sa vitesse. 6. Installation comprenant plusieurs enceintes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les enceintes (2) sont reliées à un seul dispositif commun d'extraction d'air (10). 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'il est prévu un moyen (40) agencé pour combiner les signaux individuels indiquant les positions des portes individuelles (4) et relié au dispositif d'extraction d'air (10) pour faire varier le débit d'extraction de l'air en relation avec la valeur du signal combiné.