Brevet FR2543665A1 — publié le 19841005

D E S C R I P T I O N Dispositif de contrôle simultané de débit d'air et de vitesse de soufflage pour installation de climatisation à débit d'air variable. Dans le domaine de la climatisation, la diffusion d'air s'avère un problème capital pour l'obtention du confort perçu par les utilisateurs. Les systèmes à débit d'air variable accentuent les problèmes techniques tels que les chûtes d'air froid, les inter réactions des diffuseurs entre eux, les variations de pression dans les gaines de distribution, etc On connait actuellement, pour répondre à ces problèmes les dispositifs tels que ceux définis, par exemple, dans les brevets ci-après Brevet n'71 15589 du 30 avril 1971 Brevet N 073 08304 du 08 mars 1973 Brevet N 073 10096 du 21 mars 1973 Brevet N 075 02241 du 24 janvier 1975 Brevet N 076 19413 du 25 juin 1976 Brevet n Q 76 20471 du 05 juillet 1976 Brevet N 079 06705 du 16 mars 1979 Les matériels correspondants actuellement sur le marché ont des inconvénients tels que: fonctionnement à pression d'air relativement forte engendrant un niveau sonore perceptible absence de contrôle de débit d'air qui doit être effectué par ailleurs nécessité d'obtenir des pressions similaires de faible valeur en amont de chaque diffuseur, ce qui nécessite un surdimension- nement des gaines de distribution absence de contrôle de la diffusion d'air interdisant des variations de débit d'air dans les proportions souhaitées systèmes sophistiqués d'un prix élevé La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en définissant un système simple pouvant fonctionner à basse pression, permettant des variations de débit d'air dans des proportions importantes et fonctionnant sans que les variations de pression pouvant survenir sur le réseau de distribution ne perturbent les caractéristiques du jet d'air en un point de diffusion quelconque. Ce résultat est obtenu par un dispositif comportant un volet disposé en amont immédiat du point de diffusion d'air Ce volet est soumis à une force de rappel engendré par un ressort ou un contrepoids de telle sorte que le volet obstrue la section de soufflage d'air L'air mis en circulation tend à ouvrir la section de soufflage jusqu'à une position ou le volet rencontre un palpeur qui réagit sur un registre motorisé situé en amont du volet Le débit, la vitesse de soufflage et la section de diffusion sont alors constants et indépendants de la pression d'air régnant en amont du registre d'air. Le déplacement du palpeur permet de faire varier la section utile de soufflage et donc le débit d'air, tout en conservant une vitesse de soufflage suffisante pour assurer une bonne diffusion d'air dans l'espace traité. Le contrôle de la vitesse et le contrôle du débit d'air sont ainsi réalisés par un même dispositif. La description ci-après, qui se réfère à la figure 1 représen- tant une coupe sur le système de contrôle, est donnée à titre d'exemple, non limitatif, d'application de l'invention dans sa configuration préférentielle. Un caisson ( 1) en tôle galvanisée constitue une boite de détente entre la gaine de distribution et le diffuseur ( 2) de type mural. Le raccordement entre la gaine de distribution et le caisson ci- dessus indiqué est effectué par l'intermédiaire d'une gaine souple circulaire. L'invention porte essentiellement sur le système, disposé à l'intérieur du caisson, permettant la régulation automatique du débit d'air et le contrôle de la diffusion. Le système comporte - un volet ( 3) constitué par une tôle d'aluminium plié articulé sur un couteau ( 4), avec un contrepoids ( 5) qui détermine une position de repos du volet telle, que ce dernier obstrue la section de soufflage et telle, que l'air mis en circulation dans le caisson tend à faire pivoter le volet en ouvrant progressivement la section de soufflage un registre motorisé ( 6) constitué par deux plaques en tôle articulées entre elles dont l'une ( 7) est en position fixe et inclinée à proximité de l'orifice d'entrée d'air dans le caisson, de telle sorte que la deuxième tôle ( 8) qui est mobile puisse obstruer l'orifice ( 9) d'entrée d'air dans le caisson dans sa position verticale. La motorisation de ce registre est réalisée par un élément gonflable ( 10) disposé entre les deux plaques de tôle. Dans le but de parfaire l'étanchéité du registre, et de réduire les bruits d'air pouvant apparaitre à la-fermeture du registre, la plaque mobile peut être revêtue d'un feutre ou d'une feuille de caoutchouc mousse par exemple. un palpeur pneumatique ( 11), constitué par un système de buse pouvant être obstruée par une bille, disposée à proximité du volet, de telle sorte qu'en s'ouvrant le volet vient en contact avec la bille qui obstrue la buse. Ce palpeur est fixé sur une plaque de tôle mobile ( 12) qui peut se déplacer sous l'effet d'un élément gonflable ( 13) de telle sorte qu'il puisse prendre une position plus ou moins proche de la position de repos du volet. Les deux positions extrêmes du palpeur sont déterminées par deux butées mécaniques ( 14) et ( 15) réglables. L'élément gonflable ( 13) associé au palpeur peut être action- né à partir d'un thermostat d'ambiance ( 16) ou tout autre grandeur à contrôler. un dispositif ( 17) de répartition d'air destiné à uniformiser la vitesse d'air sur les différents points de la section du diffuseur utilisé, constitué par une plaque de tôle disposée perpendiculairement au flux d'air en amont de l'ouverture variable du volet. 4 2543665 Le fonctionnement de ce dispositif peut être expliqué comme suit Au repos, avant la mise en marche du ventilateur de-l'installa- tion concernée, le volet ( 3), sous l'effet de son contrepoids, est en position haute et obstrue la section de soufflage. En supposant que l'installation distribue de l'air froid et que la température du local traité est plus élevée que la consigne du thermostat d'ambiance ( 16), ce dernier détermine une pression nulle sur le circuit pneumatique raccordé sur l'élément gonflable ( 13) du palpeur ( 11) et en conséquence# ce dernier, sous l'effet du poids de la tôle qui le supporte, est en position basse. En conséquence des deux circonstances précédentes le palpeur ( 11) est éloigné du volet ( 3) et-la bille laisse échapper la pression du circuit pneumatique sur lequel le palpeur est raccordé. Ce circuit pneumatique comporte une restriction ( 18) en aval de laquelle se trouve une dérivation vers le palpeur puis une deuxième restriction ( 19) disposée à l'entrée de l'élément gonflable ( 10) du registre motorisé ( 6). On peut en déduire que la pression dans l'élément gonflable ( 10) du registre motorisé ( 6) est nulle et que ce dernier, sous l'effet du poids de la tôle mobile ( 8),est en position ouverte. Lorsque le ventilateur de l'installation est mis en marcher la quantité d'air introduite dans le système est trôp importante du fait que le registre motorisé est en pleine ouverture. Le volet ( 3), sous l'effet prédominant de la pression d'air exercée sur sa face amont s'ouvre jusqu'à venir en contact avec le palpeur ( 11). Ce contact détermine la fermeture de la buse par la bille, ce qui entraine une élévation de -pression entre les deux restric- tions ( 18) et ( 19) du circuit actionnant le registre motorisé. Cette pression engendre, par l'intermédiaire de la deuxième restriction( 19), une élévation progressive de la pression à l'intérieur de l'élément gonflable ( 10) du registre motorisé ( 6), qui de ce fait se ferme lentement. 2543665 Ce mouvement de fermeture continue jusqu'à ce que le débit d'air soit ramené à la valeur qui correspond à l'équilibre du volet ( 3), ce dernier libérant alors la bille du palpeur ce qui engendre un cycle de réouverture du registre et ainsi de suite. Les mouvements d'oscillation du volet correspondant au fonc- tionnement ci-dessus indiqué sont amortis par la deuxième restriction ( 19) de telle sorte qu'ils peuvent être considérés comme négligeables en ce sens qu'ils sont imperceptibles au niveau du jet d'air de diffusion. Le débit d'air est alors maximum et fixé d'une part par la position de la butée ( 15) correspondante du palpeur ( 11), ce qui fixe la section libre maximum du diffuseur, et d'autre part par la valeur du contrepoids ( 5) qui fixe la pression d'air exercée sur la face amont du volet ( 3) au moment de l'équilibre de ce dernier, ce qui fixe la vitesse de soufflage. Dans ces conditions, le débit d'air peut être considéré comme constant et indépendant de la pression en amont du registre motorisé ( 6) puisque ce dernier piloté par le palpeur ( 11) réagit à chaque instant. Lorsque la température du local traité baisse et tend vers la consigne du thermostat '( 16), ce dernier provoque une élévation de pression dans le circuit pneumatique raccordé à l'élément gonflable ( 13) associé au palpeur ( 11), ce qui provoque le déplacement de ce dernier vers le haut et conduit à un nouvel équilibre du volet ( 3). La nouvelle position de ce volet réduit la section libre de diffusion, ce qui diminue le débit d'air soufflé. La vitesse dépendant de la configuration du volet et de son contrepoids peut être considérée comme constante dans la plage d'utilisation. Lorsque la température du local est atteinte, la position du palpeur est fixée par la butée ( 14) correspondant au débit d'air minimum. Lorsque la température du local tend à remonter, le cycle inverse s'établit pour augmenter progressivement le débit d'air. Il faut noter que pour une position donnée, même intermédiaire, du palpeur, le débit n'est pas perturbé par les variations de pression d'air pouvant exister dans la gaine de distribution. 6 2543665 Il a été dit précédemment que les oscillations du volet, autour de la position de contact avec le palpeur, sont négligeables et ne perturbent pas les caractéristiques de stabilité du jet d'air de soufflage dans l'ambiance traitée. Il faut noter cependant que ces oscillations peuvent entrainer un léger bruit correspondant au contact du volet sur le palpeur. Ce bruit peut être facilement supprimé par l'utilisation d'un matériau mou appliqué sur le volet dans la zone de contact avec le palpeur. Il faut noter également que la configuration du volet et de son contrepoids peut être choisie de façon à ce que la vitesse de soufflage, au lieu d'être constante, soit une fonction de la position du volet dans le but d'améliorer les caractéris- tiques de diffusion souhaitées. Par exemple à faible débit, il peut être choisi une vitesse de soufflage supérieure pour conserver-une portée de diffusion à peu près constante. Pour cela il suffit que le centre de gravité de l'équipement mobile constitué par le volet ( 3) et le contrepoids ( 5) s'écarte sensiblement du plan vertical passant par l'axe de rotation au fur et à mesure que le volet remonte en diminuant la section de soufflage d'air. Comme il a été dit précédemment, le système de régulation peut être du type pneumatique Les systèmes les plus classiques de régulation pneumatique utilisent de l'air comprimé à une pres- sion de 1 kg/cm 2 environ Pour le système faisant l'objet de l'invention, et en particulier pour la configuration décrite à titre d'exemple non limitatif, il peut être choisi une pression d'air comprimé plus basse, de l'ordre de 50 cm de colonne d'eau,ce qui présente de multiples avantages. La production d'air comprimé est dans ce cas silencieuse et peu couteuse, ce qui permet son utilisation même dans le cas de petites ou moyennes installations. D'autre part, la configuration des pièces mécaniques et des éléments gonflables précédemment cités est de fabrication plus simple. 7 RS 243665 La plupart des systèmes de régulation comportent un organe de réglage dont la position est significative du point de fonction- nement dans la zone detravail à un instant donné. Mais dans la plupart des cas, la position de cet organe de réglage n'est pas proportionnelle à l'effet produit sur la grandeur à contrôler. On peut noter que le système de régulationdécrit dans la pré- sente invention comporte une pièce mobile qui modifie la section libre du diffuseur d'air Cette section peut être considérée comme proportionnelle au débit d'air et donc à la puissance développée dans l'enceinte traitée. Ce qui permet de visualiser le pourcentage de travail de l'installation à un instant donné Cette caractéristique permet, d'autre part, de faciliter le réglage du débit minimum et maximum sans qu'il soit besoin d'utiliser des abaques, et sans qu'il soit besoin de procéder à des étalonnages en cours de fabrication - Le dispositif objet de l'invention peut être adapté aux diffu- seurs autres que les diffuseurs de type mural A titre d'exem- ple la figure 2 montre la disposition vue en coupe du volet qui peut être associé à une grille de sol ou une grille en allège permettant un soufflage vertical. La figure 3 montre la disposition vue en coupe du volet qui peut être associé à un diffuseur linéaire plafonnier. La figure 4 montre la disposition vue en coupe d'un équipement mobile qui permet une diffusion du type plafonnier de forme ronde, rectangulaire ou carré. Le dispositif peut également être appliqué dans des domaines autres que la climatisation, avec des fluides gazeux autres que l'air ou des liquides,à chaque fois que l'on veut contrô- ler simultanément un débit de fluide et une vitesse d'injection de ce fluide. 8 25 d 43665 R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif assurant à chaque point de diffusion d'air d'une- installation de climatisation un soufflage d'air à vitesse à peu près constante et à débit variable en fonction d'une gran- deur contrôlée. Caractérisé par le fait qu'un même organe remplit à la fois la fonction de capteur de pression nécessaire à la régulation de vitesse et la fonction d'obturateur variable de la section de soufflage permettant la variation du débit d'air, et comporte un équipement mobile ( 3) disposé en amont immédiat du diffu- seur ( 2) soumis d'une part à une force de rappel mécanique telle, que l'équipement mobile tend vers une position qui obstrue progressivement la section du diffuseur ( 2) et d'autre part, à la pression de l'air mis en circulation dans le système, de telle façon que l'ensemble des forces appli- quées sur l'équipement mobile ( 3) détermine une position d'é- quilibre de ce dernier. un palpeur ( 11) de type électrique, électronique ou pneumati- que, disposé à proximité de l'équipement mobile ( 3), dont la position dans le système est déterminante de la section utile du diffuseur d'air, en ce sens que l'équipement mobile soumis à un surcroît de pression de l'air mis en circulation vient en contact avec le palpeur ( 11) qui réagit sur un regis- tre d'air motorisé ( 6) disposé en amont de l'équipement mobile de sorte que ce dernier est constamment en oscillation autour de sa position ayant provoqué son contact avec le palpeur. un dispositif ( 12) ( 13) permettant le déplacement de ce palpeur ( 11) à partir de la grandeur contrôlée, dans le but de faire varier la section utile du diffuseur 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'équipement mobile est une tôle pliée ( 3) articulée sur un couteau ( 4) et comporte un contrepoids ( 5) réglable par adjon- tion de plaques de tôle simplement posées dans l'un des replis de la tôle mobile ( 3). 9 2543665 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'équipement mobile ( 3) avec son contrepoids ( 5) est disposé de telle façon que la pression, et donc la vitesse de soufflage, est une fonction de la position de l'équipe- ment mobile, et donc de la section utile de diffusion. 4 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le palpeur ( 11) de type pneumatique est constitué par un tube dont l'extrémité comporte une bille ( 20) qui sous l'action de l'équipement mobile obstrue le tube et provoque une élévation de pression dans un circuit pneumatique, ce qui actionne la fermeture du registre d'air motorisé par l'in- termédiaire d'un servo moteur. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le registre d'air motorisé ( 6) fait partie intégrante du système et est constitué par une plaque de tôle ( 8) pivotant autour d'un axe horizontal de telle sorte que le poids de la tôle sert de force de rappel et que cette tôle se déplacesous l'effet d'un élément gonflable ( 10) recevant la pression d'air comprimé. 6 Dispositif selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que le circuit de raccordement pneumatique de l'élé- ment gonflable ( 10) est pourvu d'une restriction ( 19) ayant pour but d'amortir les oscillations de l'équipement mobile. 7 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif permettant le déplacement du palpeur ( 11) est constitué par une plaque de tôle ( 12) pivotant autour d'un axe horizontal de telle sorte que le poids de la tôle sert de force de rappel et que cette tôle se déplace sous l'effet d'un élément gonflable ( 13) recevant la pression d'air comprimé. 2543665. 8 Dispositif selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que la tôle ( 12) supportant le palpeur ( 11) se déplace entre deux positions extrêmes déterminées par des butées régla- bles ( 14) et ( 15) correspondant à la section minimum et maximum de diffusion d'air et donc au débit respectif minimum et maximum admis dans l'espace traité. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications de 4 à 8 caractérisé en ce que le fluide moteur de régulation pneuma- tique est de l'air comprimé à une pression basse (inférieure à 100 ou à 10 cm de colonne d'eau), pour faciliter la mise en oeuvre des éléments gonflables actionnant le registre motorisé d'une part, et assurant le déplacement du palpeur d'autre part. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte undéflecteur ( 17) nécessité par la proximité du regis- tre d'air motorisé et de l'équipement mobile. Il Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le disffuseur ( 2) utilisé en aval immédiat du système comporte des volets orientables destinés à donner une direction parti- culière au jet d'air soufflé.