Brevet FR2509418A1 — 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 enceinte par le système d'extraction puis ils sont expulsés dans l'at- mosphère 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'ion 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 botte 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 boîtes à fumées sont généralement pourvues 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 entraîneur 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.En fait, le volume d'air extrait d'un laboratoire par une boîte à fumée classique reste essentiellement constant indépendamment de ce que la porte soit ouverte ou fermée et par conséquent, quand la porte est presque fermée, la vitesse d'écoulement de l'air dans la section de l'ouverture peut être très élevée. De l'air qui est évacué d'un laboratoire par une botte 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 botte 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. Selon l'invention, il est prévu une enceinte qui comprend une porte pouvant être ouverte pour accéder à l'intérieur de ladite enceinte, un dispositif d'extraction dtair relié à l'intérieur de l'en- ceinte par un conduit, un registre mobile placé dans le conduit, un dispositif pour produire un signal représentant la position de la porte, un dispositif pour régler la position du registre en relation avec la grandeur dudit signal et un dispositif pour faire varier le débit d'extraction en relation avec la grandeur de ce signal. La présence du registre qui s'ouvre et se ferme avec la porte fait en sorte aue le débit maximal d'extraction d'air à partir de l'enceinte soit seulement établi quand la porte ou le châssis coulissant est complètement ouvert ; lorsque la porte est pro gressivëment fermée, le débit d'air est progressivement réduit. Le registre est de préférence agencé de manière 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 portes de bottes à fumées sont ouvertes seulement pendant une faible proportion du temps, cela se traduit par une réduction considérable du débit total d'air et par conséquent par une réduction de l'énergie utilisée à la fois pour actionner le dispositif d'extraction d'air et pour chauffer la pLecedsb;:eUel'enceIteest située. De préférence, le dispositif de réglages de la position de registre comprend un moteur électrique et avantageusement il est prévu un amplificateur qui produit un signal variant en fonction de la valeur du signal de position et qui commande le moteur. La vitesse du dispositif d'extraction d'air peut varier directement en relation avec le même signal de position ou bien en relation avec un signal secondaire qui varie avec le signal de position.Dans un mode de réalisation, ledit signal secondaire est produit par un potentiomètre dont le réglage varie avec la position du moteur électrique. Le dispositif de génération du signal de position peut se présenter sous différentes formes mais il comprend de préférence une chaîne de résistances, dont les résistances peuvent être connectées dans ou déconnectées de la chaîne par interruption d'un champ magnétique agissant sur un contacteur actionné magnétiquement par un élément fixé sur la porte et se déplaçant avec elle. L'invention est applicable en particulier lorsque l'enceinte fait partie d'un groupe comprenant un grand nombre d'enceintes du même type qui sont reliées à l'aide d'un collecteur à un dispositif commun d'extraction d'air. Ainsi, dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu plusieurs enceintes qui sont chacune munies d'un registre individuel pouvant être actionné individuellement en fonction de la grandeur du signal de position de porte, un dispositif de sommation pour additionner. tous les signaux de position, ou bien tous les signaux secondaires, qui varient avec les signaux de position, afin de produire un signal de sommation, et un moyen pour faire varier la vitesse du dispositif d'extraction d'air en fonction de la grandeur dudit signal de sommation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La Figure 1 est une vue en perspective schématique et arrachée de la partie avant d'une botte à fumée ; La Figure 2 est un schéma synoptique simplifié du circuit de commande d'une botte à fumée ; et La Figure 3 est une vue en plan schématique d'un groupe de bottes à fumées adjacentes, la Figure montrant à la fois les liaisons électriques et pneumatiques. Dans sa forme la plus simple, l'invention concerne une botte à fumées d'une construction classique, qui est reliée par son extrémité supérieure à l'aide d'un conduit à un ventilateur d'extraction d'air. La botte à fumées, désignée par 2 sur la Figure 1, comporte une porte avant 4 mobile verticalement et équilibrée par deux contrepoids. A. l'intérieur du conduit, il est prévu un registre 6 (visible sur la Figure 2) qui est relié directement, ou par l'intermédiaire d'une tringlerie, à un moteur électrique d'actionnement 8 pouvant faire tourner le registre depuis une position dans laquelle il obture presque entièrement le conduit et permet seulement le passage d'un débit relativement faible de gaz extrait, jusque dans une position oa il n'offre pratiquement aucune résistance à l'écouletnent d'air. Le moteur 8 fait tourner le registre jusqu'à une position prédéterminée par le signal d'entrée provenant d'un circuit de détection de position de porte, désigné dans son ensemble par 10.Ce circuit comprend plusieurs résistances 12 branchées en série ; dans ce cas, il est prévu cinq résistances qui sont chacune associées à un contacteur à lame souple 14 à l'aide duquel la résistance peut être court-circuitée. Ces contacteurs 14 sont répartis le long de, et fixés sur, ou bien enfermés dans, une branche d'un élément détecteur 16 à section profilée en U, cet élément étant représenté sur la Figure 1 comme étant placé au dessus de la porte quand elle se trouve dans la position fermée. Normalement chacun des contacteurs est maintenu dans la position où il courtcircuite sa résistance associée 12 par un aimant permanent respectif 18, qui est fixé ou enfermé de la même façon dans l'autre branche de l'élément détecteur.En conséquence, quand la porte est fermée, chacun des contecteurs 14 est également maintenu fermé par les aimants de la résistance totale du circuit 10 se rapproche de zéro. Une plaque métal- lique 2, faisant saillie du côteo de 13 porte 4, est positionnée de façon à passer entre les deux branches de l'élément détecteur. En conséquence, quand la porte est relevée, la plaque 20 s'engage progressivement entre les contacteurs et les aimants produisent une ouverture des contacteurs un par un en opposition à leur poussée élastique naturelle, et par conséquent la résistance du circuit 10 est augmentée de façon échelonnée, la grandeur de chaque échelon étant égale à la valeur d'une résistance 12. Le circuit 10 est relié à l'entrée d'un amplificateur 22 qui produit à sa sortie un signal qui est fonction de la grandeur de la résistance, et qui indique par conséquent le degré d'ouverture de la porte. Le signal de sortie de l'amplificateur 22 est appliqué au moteur 8, qui comporte un potentiomètre entraîné en rotation avec l'arbre du moteur et auquel est appliquée une tension qui représente la position angulaire de l'arbre, et par conséquent du registre. Le signal de sortie de l'amplificateur 22 est comparé à la tension apparaissant aux bornes du potentiomètre du moteur, et le moteur est entratné en rotation jusqu'à ce que ces deux valeurs deviennent égales. La position angulaire du registre est par conséquent fonction du degré d'ouverture de la porte 4.Le signal de sortie du potentiomètre de moteur est également appliqué au circuit de commande du ventilateur d'extraction d'air 22 de la botte à fumée de sorte que la vitesse du ventilateur est également réduite-à mesure que-la porte est ouverte. En conséquence, le débit d'air du ventila teur 24 et la section de passage disponible du conduit sont augmentés à mesure que la porte est ouverte afin de maintenir une vitesse d'écoulement d'air essentiellement constante dans la boîte à fumée. Par un réglage approprié du potentiomètre du moteur, on peut faire varier l'angle de rotation du registre. Le moteur de registre peut également comporter des butées de limitation de sa course. La Figure 3 est une vue en plan schématique montrant une série de bottes à fumées 2 adjacentes, dont seulement quatre sont représentées et qui comprennent chacune une porte 4 et un détecteur 10, comme décrit ci-dessus. Chaque botte à fumée est reliée à un collecteur 3 par un conduit respectif 5 dans lequel est placé un registre 6. Chaque registre 6 est actionné par un moteur 8 commandé par un amplificateur 22 en fonction de la valeur de la résistance du circuit détecteur 10, comme décrit ci-dessus. En conséquence, chaque registre 6 est positionné indépendamment en relation avec la position de sa porte associée 4. La position de l'une quelconque des portes 4 n'est pas critique en ce qui concerne les besoins totaux en air de toutes les bottes à fumées, et en conséquence chaque potentiomètre associé aux moteurs 8 est relié à l'entrée d'un amplificateur de sommation qui produit un seul signal de sortie représentant les besoins totaux en air, ce signal de sortie étant appliqué au circuit de commande du ventilateur d'extraction 24 et assurant la régulation correspondante de sa vitesse. En conséquence, l'alimentation en air de chaque botte à fumée est réglée individuellement par son registre 6 et le débit total d'air du ventilateur 24 est adapté aux besoins totaux en air, en vue de produire ainsi une économie maximale d'énergie. Dans une variante non représentée sur les dessins, chacune des portes ouvre dans la même grande boîte à fumées et dans ce cas les signaux de sortie des circuits de détection de position 10 sont appliqués à un amplificateur de sommation dont le signal de sortie est utilisé pour faire varier à la fois la position d'un seul registre et la vitesse du ventilateur d'extraction d'air. Dans un -autre mode de réalisation qui n'est également pas représenté, l'un ou l'autre des deux systèmes décrits ci-dessus peut faire partie d'un système plus important qui est alimenté par un seul ventilateur d'extraction d'air. Dans ce cas, le ventilateur d'extraction d'air 24 peut être remplacé par un registre de collecteur qui est actionné par un moteur en fonction du signal de sortie de l'amplificateur de sommation 26. Le signal de sortie de l'amplificateur de sommation 26 est appliqué, en même temps que les signaux de sortie d'autres amplificateurs de sommation, à un amplificateur principal de sommation dont le signal de sortie représente les besoins totaux du système et est utilisé pour régler la vitesse du ventilateur en correspondance. Comme indiqué ci-dessus, le débit total d'extraction d'air à partir des bottes à fumées est modifié en fonction de la somme des signaux de sortie des potentiomètres de moteurs 24, ou bien, en variante, de la somme des signaux de sortie des réseaux résistifs individuels 10. Ces réseaux résistifs peuvent être simplement connectés en série mais il est à noter que, dans ce cas, toutes les bottes à fumées cessent de fonctionner lorsqu'une seule botte tombe en panne ou bien est mise hors service, puisque cela coupe le circuit de commande d'entrée. Pour cette raison, il est préférable que lesdits réseaux résistifs soient connectés en parallele, comme indiqué sur la Figure 3. Dans ce cas, l'une quelconque des bottes à fumées peut être mise hors service sans que le fonctionnement des autres bottes en soit affecté. Dans des laboratoires de recherches, il est courant d'affecter certaines des bottes à fumées à des substances chimiques dangereuses ou fortement toxiques et d'autres bottes à fumées à des substances chimiques moins toxiques. Il est à noter que, pour des bottes pour substances très toxiques, il est tout à fait souhaitable que le débit d'extraction d'air hors desdites bottes augmente immédiatement lorsque la porte est ouverte alors que, pour des bottes pour substances faiblement toxiques, cela n'est pas nécessaire et on peut admettre une vitesse de réponse plus lente, ce qui est par conséquent avantageux en vue de l'économie d'énergie.Pour cette raison, le système placé à la sortie de chaque bote à fumée et utilisé pour déterminer le débit total d'extraction, c'està-dire le système utilisant le signal de sortie du potentiomètre de moteur 24 ou du réseau résistif 10, comprend de préférence un moyen de réglage de réponse qui comporte avantageusement un diviseur de tension connecté en série avec lui et avec l'entrée de l'amplificateur de sommation. Les deux branches du- diviseur de tension peuvent être avantageusement aJustées mais elles sont pré-réglées en fonction du degré de toxicité des substances chimiques à retenir dans cette boîte à fumées. Cela permet de faire varier la vitesse de réponse du ventilateur d'extraction d'air sous l'effet du mouvement d'une porte de botte à fumée en relation avec des impératifs déterminés.Chaque botte à fumée est de préférence associée à un panneau auxiliaire portant son diviseur de tension, qui se présente sous la forme de deux potentiomètres et qui est lui-même relié de façon séparable à un panneau principal dont la sortie est connectée à l'amplificateur de sommation. En conséquence, une botte à fumée peut être simplement arrêtée par une déconnexion de son pann-eau auxiliaire respectif et cela nraffecte en aucune manière le fonctionnement ou la réponse des bottes à fumées restantes. De même, il est à noter qu'un tel dispositif de réglage de réponse peut être branché, en variante ou en addition, dans la ligne reliant le détecteur de position de porte au moteur de registre de façon à pouvoir modifier la vitesse de réponse à la position du registre pour changer la position de la porte. Si le détecteur de position de porte est utilisé à la fois pour commander la position de registre et pour fournir un signal d'entrée à l'amplificateur de sommation, un dispositif de réglage de réponse associé à chaque botte à fumée règle la réponse du registre et du ventilateur d'extraction d'air mais cet agencement empêche un réglage indépendant du fonctionnement des deux éléments. Un groupe de bottes à fumées agencé conformément à la présente invention est par conséquent d'un fonctionnement extrêmement souple et il est possible par réglage des registres individuels, d'ajuster la vitesse de réponse du ventilateur d'extraction dtair et/ou celle des registres en fonction de variations de positions des portes individuelles, ce qui permet de régler les bottes à fumées de telle sorte que, individuellement et collectivement, elles aient exactement les caractéristiques requises en ce qui concerne l'optimisation d'écoulement d'air et le degré de toxicité des gaz captés dans les différentes bottes à fumées. Ces caractéristiques peuvent alors être modifiées à volonté en cas de variations du degré de toxicité des substances intervenant dans certaines ou la totalité des bottes à fumées.En outre, l'une quelconque des bottes à fumées peut être mise hors service et son panneau auxiliaire associé peut être entièrement déconnecté sans que les performances des bottes à fumées restantes en soient affectées en aucune manière. 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. Par exemple, on peut utiliser deux ventilateurs d'extraction ou plus qui fonctionnent en parallèle et on peut prévoir un circuit d'alarme pour indiquer qu'un ventilateur d'extraction d'air est incapable de remplir la fonction qui lui est imposée. En outre, le dispositif de détection de position peut se présenter sous une diversité de formes, par exemple sous la forme d'une résistance à curseur, sous la forme d'un circuit accordé de façon capacitive ou inductive ou sous la forme de détecteurs photo-électriques. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Enceinte, comportant une porte pouvait être ouverte pour assurer l'accès 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'elle comprend un registre mobile (6) placé dans le conduit (5), un moyen (10) pour engendrer un signal indiquant la position de la porte (4), des moyens (22,8) pour régler la position du registre (6) en relation avec la grandeur dudit signal et des moyens pour faire varier le débit d'extraction d'air en relation avec la grandeur dudit signal. 2. - Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que le registre (6) est agencé de manière que la vitesse de l'air 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 moyen de réglage de la position du registre (6) comprend un moteur électrique (8). 4. - Enceinte selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'il est prévu un amplificateur (22) dont le signal de sortie varie avec la grandeur du signal de position et excite le moteur électrique (8). 5. - Enceinte selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce qu'il est prévu un potentiomètre dont le réglage varie avec la position du moteur électrique (8) de façon à modifier le débit d'extraction d'air en relation avec le réglage du potentiomètre. 6. - Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le moyen de génération d'un signal représentant la position de la porte comprend une channe de résistances (10) et plusieurs contacteurs actionnés magnétiquement (14), à l'aide desquels les résistances (12) peuvent être connectées dans ou déconnectées de la chaîne, un mouvement de la porte (4) provoquant l'actionnement de contacteurs successifs (14) en vue de modifier la résistance totale présentée par la chaîne de résistance (10). 7. - Installation comportant plusieurs enceintes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les enceintes sont connectées à un seul dispositif commun d'extraction d'air (24). 8. - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'il est prévu un moyen de sommation (26) pour additionner les signaux de position de porte, ou bien d'autres signaux qui varient avec lesdits signaux de position, de manière à produire un signal de sommation et un moyen pour faire varier la vitesse du dispositif d'extraction d'air (24) en relation avec la grandeur du signal de sommation 9. - Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'il est prévu un moyen de réglage de réponse associé à chaque enceinte (2) et agencé pour ajuster la vitesse de réponse du dispositif d'extraction d'air (24) et/ou du registre mobile (6) en fonction des variations de position de la porte associée (4). 10. - Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque moyen de réglage de réponse est monté sur un panneau auxiliaire amoviBle séparé, l'installation étant agencée de façon qu'un panneau auxiliaire puisse être enlevé sans affecter le fonctionnement des autres enceintes.