Brevet FR2518710A1 — publié le 19830624

ASPIRATEUR STATIQUE DE FLUIDE GAZEUX PERFECTIONNE. La présente invention concerne un as-irateur statique de fluide gazeux perfectionné, notamment pour des gaz rejetés ou des fumées à partir d'une cheminée ou d'une sortie quelconque à axe sensiblement vertical. On connaît déjà des aspirateurs composés d'un élément inférieur et d'un élément supérieur, creux, circulaires, superposés, coaxiaux, rigidement fixés l'un à l'autre, à une certaine distance l'un de l'autre L'élément infé- rieur de l'aspirateur comporte un fond inférieur et un chapeau inférieur, de forme générale tronconique, as- sociés l'un à l'autre, rigidement fieés l'un avec l'au- tre par leur grande base commune et traversés coaxiale- ment par un tuyau qui leur est solidaire et qui débou- che dans l'espace compris entre les deux éléments in- férieur et supérieur par un orifice de sortie des flui- des gazeux L'élément supérieur est constitué d'un fond supérieur et d'un chapeau supérieur, chacun d'eux ayant une forme générale de cône, rigidement fixés l'un à l'autre par leur grande base commune. Ces aspirateurs statiques servent d'abord à faciliter l'élimination des fluides gazeux à partir de l'orifice de sortie du conduit prolongeant la cheminée au-dessus de laquelle cet appareil est destiné à être monté. Par leur conception, ces aspirateurs statiques font appel à l'effet d'aspiration d'un tube Venturi Le tuyau par lequel arrivent les fluides gazeux débouche dans l'espace compris entre les deux éléments inférieur et supérieur de l'aspirateur Le vent, dans l'espace situé entre ces éléments inférieur et supérieur a un écoulement de l'air similaire à celui d'un tube Venturi, les fluides gazeux étant attirés à partir de l'orifice de sortie de ces fluides. Ces aspirateurs statiques donnent en général de bons résultats en présence de vent, mais ils sont construits sans tenir compte de la section libre se trouvant entre l'élément inférieur et l'élément supérieur, à savoir la section libre de passage en périphérie du fluide à évacuer Or, cette section libre a une action très im- portante, plus particulièrement quand l'aspirateur sta- tique n'est pas soumis à l'action du vent, donc par temps calme Il se produit alors une perte de charge très importante, ce qui-diminue la vitesse d'expulsion verticale des fluides à évacuer. Les aspirateurs statiques connus permettent également d'éviter que l'eau de pluie ne viennent pénétrer dans le conduit de la cheminée par l'intermédiaire de l'ori- fice de sortie du fluide gazeux Cependant, ils ne sont pas conçusspécialement pour une pluie tombant selon un certain angle par rapport à l'axe vertical du conduit prolongeant la cheminée Il ne sont pas prévus non plus pour fonctionner avec des vents ascendants, ou descen- dants, formant un certain angle avec l'horizontale. Par ailleurs, ces aspirateurs ne sont pas conçus pour obtenir un débit n Oninal fixe de fluides gazeux rejetés, quelle que soit la vitesse du vent. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients A cet effet, elle propose un aspirateur statique du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il compor- te des moyens permettant d'assurer une section libre de passage du fluide à évacuer entre l'élément inférieur et l'élément supérieur au moins égale à la section de l'orifice de sortie du tuyau par lequel arrivent les fluides gazeux à évacuer; des moyens permettant la protection de l'orifice de sortie du conduit contre la pluie et des moyens permettant d'augmenter la hauteur de zone de dépression finale par rapport à l-a hauteur de la zone de dépression initiale. Les moyens permettant d'assurer une section libre de passage du fluide à évacuer au moins égale à la section de l'orifice de sortie sont constitqés par le fond supé- rieur de l'élément supérieur, de forme générale pseudo- conique, dont la génératrice forme avec l'axe longitudi- nal du dispositif un angle a inférieur à 75 Q De pré- férence, l'angle a est compris entre 45 et 75 . Les moyens permettant la protection de -l'orifice de sor- tie du tuyau contre la pluie sont constitués par l'élé- ment supérieur, dont le diamètre D est de préférence compris entre 2 et 3,5 fois le diamètre d de cet ori- fice de sorite. Plus préférentiellement, le diamètre b de l'élément supérieur est compris entre 2,2 fois le diamètre d de l'orifice de sortie et 3,1 fois le diamètre d de l'o- rifice de sortie. Les moyens permettant d'augmenter la hauteur de la zone de dépression finale par rapport à la hauteur de la zo- ne de dépression initiale sont constitués par le chapeau supérieur de l'élément supérieur et le fond inférieur de l'élément inférieur dont les génératrices forment un angle e inférieur à 60 environ. La description suivante, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif permettra d'illustrer un mode de réalisation de l'invention. La figure unique est une vue schématique du dispo- sitif selon l'invention. Le dispositif aspirateur de fluide gazeux comporte en combinaison un conduit 1, un élément inférieur 2 creux, circulaire, avec lequel il est rendu solidaire L'élé- ment inférieur-2 est constitue d'un fond inférieur 3 et d'un chapeau inférieur 4, chacun-d'eux ayant une forme pseudo-conique d'axe XX, fixés rigidement l'un à l'autre suivant deux grandes bases communes 5 de contour circulaire Le conduit 1 traverse coaxialement le fond inférieur 3 et le chapeau inférieur 4. L'élément supérieur 6 est constitué d'un fond supérieur 7 et d'un chapeau supérieur 8, chacun d'eux ayant une forme pseudo-conique Ces deux éléments sont associés l'un à l'autre suivant leur grande base de contour cir- culaire 9 Plus particulièrement, le fond inférieur 3 et le chapeau inférieur 4 ont une forme de cône tronqué, le diamètre de la petite base de ces cônes tronqués étant sensiblement égal au diamètre d du conduit 1. Selon l'invention, l'aspirateur statique comporte des moyens 10 permettant d'assurer une section libre Sh de passage de fluide à évacuer entre l'élément inférieur 2 et l'élément supérieur 3 au moins égale à la section Sd de l'orifice de sortie du conduit l par lequel arri- vent les fluides à évacuer; des moyens il permettant la protection de l'orifice de sortie du conduit 1 contre la pluie et des moyens 12 permettant d'augmenter la hauteur H 2 de dépression finale par rapport à la hauteur Hi de dépression initiale. Les moyens 10 permettant d'assurer une section libre Sh de passage de fluides à évacuer entre l'élément infé- rieur 2 et l'élément supérieur 3 au moins égale à la section Sd de l'orifice de sortie du conduit l par le- quel arrivent les fluides à évacuer sont constitués par le fond supérieur 7 de l'élément supérieur 6 de forme généralement conique dont la génératrice forme avec l'axe longitudinal XX du dispositifun angle a infé- rieur à 75 . En effet, le vent suivant sa direction, peut avoir une influence plus ou moins favorable sur le tirage. Quand le vent est dirigé de bas en haut, par exemple selon la direction de la flèche FI formant un angle e rapport à un axe YY perpendiculaire à l'axe longitudinal XX du dispositif, il augmente le tirage. S'il n'existe pas de vent, et si la vitesse de sortie des fluides à extraire est représentée par un vecteur parallèle à l'axe XX, de préférence vertical, de lon- gueur 1, le débit de fluide écoulé par seconde est égal à la section Sd l. Si le vent vient agir selon une direction ascendante, par exemple selon la flèche Fl, les fluides sortiront du dispositif-suivant la résultante du vecteur vertical 1 et du vecteur incliné de longueur il, et le débit de fluide évacué sera plus important. Par contre, si le vent vient à agir selon une direction perpendiculaire à l'axe XX longitudinal du dispositif, il est nécessaire, pour qu'il y ait un débit de fluide, que la section libre Sh de passage de fluide entre l'é- lément inférieur 2 et l'élément supérieur 3 soit au moins égale à la section Sd de l'orifice de sortie du conduit i. Par section libre Sh de passage du fluide, on entend la surface de l'aire cylindrique d'axe XX, de révolu- tion, à base circulaire, qui est comprise entre l'élément inférieur 2 et l'élément supérieur 6, en projection du conduit 1 Ainsi, cette section libre Sh est cylindri- que de révolution de hauteur h, la hauteur h étant comprise entre la base circulaire 13 du chapeau inférieur 4 et le fond supérieur 7, au droit du conduit 1 La base circulaire est de diamètre d Cette section libre est diminuée par la surface qui est occupée par le vent, et si le vent occupe la moitié du volume, la surface li- bre est diminuée de moitié Par conséquent, on peut écrire que la section libre du passage de fluide est égale à 1 2 s- (d) h. Par contre, la section de l'orifice de sortie du tuyau est égàle à Sd = X (d) On a donch = d Par consé- quent la tangente de l'angle e formé entre-la généra- trice 7 du fond supérieur et l'axe YY perpendiculaire à l'axe longitudinal XX est égale à 1 Ainsi tg e = 1 e l'ngl St galà 2 5 2 2 et l'angle e est égal à 2605 Cependant, grâce au dispositif la section libre Sh qui naturelle- ment était égale à Sd peut être augmentée jusqu'à 2 Sd, en augmen- tant la distance h jusqu'à 0,5 d donc en augmentant la distance entre l'élément inférieur 2 et l 'élnément supérieur 6 On peut aug- menter la section Sh par rapport à Sd en augmentant h jusqu'à 0, 6 d. L'angle e est ccmpris entre 150 et 45 L'angle a, complémentaire de A, formé entre l'axe XX et la génératrice 7 du fond supérieur, est compris entre environ 75 et 45 . Si le fluide à évacuer a une vitesse ascensionnelle qui n'est pas négligeable, l'angle 8 ' formé par la direction du vent par rapport à l'axe MY perpendiculaire à l'axe longitudinal XX du dispositif est un angle inférieur à l'angle S Par conséquent, on peut écrire e' compris entre 15 et 45 L'angle a formé par la génératrice 7 du fond supérieur de 1 ' élément supérieur 6 et l'axe XX est compris entre O et 75 o L'angle X qui est l'angle formé par la génératri- ce 8 du chapeau supérieur et la génératrice 7 du fond supérieur est compris entre 0 et 60 L'angle y formé entre la génératrice 7 et la génératrice 4 a une bissectrice confondue avec l'axe YY. Il permet d'obtenir l'effet Venturi ses valeurs sont fonction de valeurs données à l'angle 6. Les novens 11 permettant la protection de l'orifice de sortie du conduit 1 contre la pluie sont constitués par 1 ' élément supérieur dont le diamètre D est inférieur ou égal à 3,5 fois le diamètre d de l'orifice de sortie. Si la pluie tombe selon la direction de la flèche F 2 en formant un angle 6 avec l'axe YY perpendiculaire à l'axe XX longitudinal du dispositif, et si on appelle dl la distance qui sépare le bord externe 14 de l'élément inférieur et la projection de l'orifice de sortie sur l'axe YY, cette projection ayant la référence 15, on peut écrire tg ô = h d/2 Ainsi, si l'angle ô est égal à 450, et si par ailleurs le paramètre h est égal à d et que l'angle ' est égal à 260,5, le diamètre D est égal à 3 d. Si l'angle B a une valeur inférieure à savoir une va- -10 leur égale à l'angle 8 ', lorsque la vitesse ascension- nelle des fluides évacués n'est pas négligeable, et si la hauteur h est égale à d, pour que l'angle ô soit égal à 450, c'est à dire pour protéger au maximum l'ori- fice de sortie du conduit 1, on peut prévoir un diamètre D moins important qui peut par exemple être égal à deux fois le diamètre du conduit 1. Ainsi, on peut écrire D compris entre 2 d et 3,5 d. Les moyens 12 permettant d'augmenter la hauteur de la zone de dépression finale par rapport à la hauteur Hi de la zone de dépression initiale sont constitués par le chapeau supérieur 8 de l'élément supérieur et le fond inférieur 3 de l'élément inférieur dont les géné- ratrices 8 et 3 forment un angle a inférieur à 6 O - environ. La hauteur Hl est la distance entre les bords externes circulaires 14 de l'élément inférieur et 16 de V'élé- ment supérieur Quant à la distance H 2, c'est la distan- ce-entre les génératrices 12 respectivement du fond inférieur 3 et du chapeau supérieur 8, cette distance étant prise selon un axe parallèle-à l'axe XX, De préférence, le rapport H 2 est d'environ 3. ii Le dispositif statique selon l'invention permet donc de canaliser le vent en ramenant sa direction selon une direction perpendiculaire à l'axe XX longitudinal du conduit 1. Ainsi l'axe du conduit 1 n'a'pas à être obligatoirement situé dans un plan vertical, donc peut ne pas être per- pendiculaire au plan horizontal. On peut prévoir en outre des moyens 17 de régulation du débit nominal des fluides gazeux rejetés - Ces moyens sont constitués par un volet dont l'axe 18 de pivotement est décalé par rapport au centre de son plus grand diamètre De préférence, le volet est pseudo-circulaire, non plan Il permet d'obturer plus ou moins le conduit 1 en fonction de la vitesse du vent. On peut donc obtenir un débit nominal fixe des fluides gazeux rejetés, quelle que soit la vitesse du vent. Lorsque cette vitesse est faible, le volet n'obture que très faiblement le conduit 1 Lorsque la vitesse du vent augmente, le volet pivote autour de son-axe de ro- tation qui, de préférence, est perpendiculaire à l'axe XX longitudinal du dispositif Le conduit 1 est obtura de façon plus importante, touteschoses égales par ail- leurs Le volet pivote de façon proportionnelle à la vitesse du vent grâce à un tarage par un ressort dont la force de rappel est progressive ou grâce à un contre- poids qui est plus ou moins lourd en fonction de la vitesse du vent. Revendications 1.Aspirateur statique comportant un élément inférieur ( 2) et un élément supérieur formant Venturi ( 6) creux, circulaires, superposés, coaxiaux, fixes rigidement l'un à l'autre à une certaine distance l'un de l'autre, l'élément inférieur ( 2) comportant un fond inférieur ( 3) et un chapeau inférieur ( 4), de forme générale pseudo-tronconique, associés l'un à l'autre, rigidement fixes l'un à l'autre par leur grande base commune ( 14), traversés coaxialement par un conduit ( 1) qui leur est solidaire et qui débouche dans l'espace compris entre les deux éléments inférieur ( 2) et supérieur ( 6) par un orifice de sortie des fluides gazeux, l'élément su- périeur étant constitué d'un fond supérieur ( 7) et d'un chapeau supérieur ( 8), chacun d'eux ayant une forme gé- nérale pseudo-conique,-rigidement fixes l'un à l'autre par leur grande base commune ( 16) caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens ( 10 Xpermettant d'assu- rer une section Sh libre de passage du fluide à évacuer entre l'élément inférieur ( 2) et l'élément supérieur ( 6), au moins égale à la section Sd de l'orifice de sor- tie du conduit ( 1); des moyens ( 11) permettant la pro- tection de l'orifice de sortie du conduit ( 1) contre la pluie et des moyens ( 12) permettant d'augmenter la hauteur H 2 de zone de dépression finale par rapport à la hauteur H 1 de zone de dépression initiale. 2.Aspirateur statique selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que les moyens ( 10) permettant d'assu- rer une section Sh libre de passage du fluide à évacuer au moins égale à la section Sd de l'orifice de sortie sont constitués par le fond supérieur ( 7) de l'élément supérieur ( 6) de forme générale pseudo- conique dont la génératrice ( 7) forme avec l'axe longitudinal XX du dispositif un angle a de préférence inférieur à 75 . 3 Aspirateur statique selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé par le fait que la hauteur h prise entre la base 13 du chapeau inférieur 4 et le fond supérieur 7, au droit du conduit 1, est comprise entre 0,25 fois le diamètre d du conduit 1 et 0,6 fois le diamètre d. 4 Aspirateur statique selon l'une quelconque des reven- dications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'ange a est compris entre 45 et 750. 5 Aspirateur statique selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens ( 11) permettant la protection de l'orifice de sortie du conduit ( 1) contre la pluie sont constitués par l'élément supérieur ( 6) dont leq-diamêtre D est in- férieur ou égal à 3,5 fois le diamètre d de l'orifice de sortie. 6 Aspirateur statique selon la revendication 5, caracté- risé par le fait que le diamètre D de l'élément supé- rieur est compris entre deux fois le diamètre d de l'ori- fice de sortie et 3,5 fois le diamètre d de l'orifice de sortie. 7 Aspirateur statique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé par le fait que les moyens permettant d'augmenter la hauteur H 2 de la zone de dé- pression finale par rapport à la hauteur HI de la zone de dépression initiale sont constitués par, le chapeau supérieur ( 8) de l'élément supérieur ( 6) et le fond inférieur ( 3) de l'élément inférieur ( 2). 8 Aspirateur statique selon la revendication 7, carac- térisé par le fait que les génératrices( 12) respective- ment du fond inférieur ( 3) et du chapeau supérieur ( 8) forment entre elles un angle & inférieur à 60 ' environ. 9 Aspirateur statique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens ( 17) de régulation du débit nominal des fluides gazeux rejetés. 10 Aspirateur statique selon la revendication 9, carac- térisé par le fait que les moyens de régulation du dé- bit nominal des fluides gazeux rejetés sont constitués par un volet pseudo-circulaire ( 17) non plan, pouvant pivoter autour d'un axe ( 18) sensiblement perpendiculai- re à l'axe XX longitudinal du disposltif, cet axe étant décalé par rapport au centre du plus grand diamètre du volet.