Brevet FR2627550A1 — publié le 19890825

La présente invention concerne un aérotherme d'axe vertical assurant une distribution d'air en effet cyclone. Les aérothermes sont des appareils placés générale- ment à la partie supérieure de locaux en vue d'assurer. dans ces locaux, des conditions de confort et notamment d'y main- tenir une température appropriée. Ces aérothermes d'axe verticaux comportent généralement une enceinte de détente ouverte à ses deux extrémités supérieure et inférieore et un groupe moto-ventilateur monté en travers de l'orifice supé- rieur de l'enceinte de détente et soufflant de l'air vers le bas à travers cette enceinte. Dans cette enceinte peut être logée également une batterie de chauffage de l'air souffle. A sa partie inférieure l'aérotherme comporte un diffuseur constitué par un noyau central qui. délimite, conjointement avec la paroi externe du diffuseur, un orifice de sortie annulaire en travers duquel s'étendent des ailettes de dis- tribution d'air montées respectivement pivotantes autour d'axe radiaux. Un tel aérotherme est décrit par exemple dans le brevet US-A- 2 332 762 et dans le brevet FR-A-2 552 861 du demandeur. L'aérotherme suivant le brevet FR-A-2 552 861 permet d'obtenir à sa sortie une distribution d'air en effet cyclo- ne, à la différence des aérothermes conventionnels qui assurent une distribution d'air en dard dans laquelle la vitesse de l'air, à la sortie de l'appareil, est uniquement axiale, la direction axiale pouvant être orientée, par rapport à l'axe de l'appareil, par des aubes ou pales. Au contraire dans un aérotherme du type à distribution d'air en effet cyclone, la seule composante axiale de la vitesse de l'air à l'entrée dans le diffuseur est transformée en trois composantes, à savoir un vecteur radial, un vecteur tangen- tiel et un vecteur axial, à la sortie du diffuseur. Le vec- teur radial est essentiellement produit par l'impact du jet d'air interne sur le noyau du diffuseur, le vecteur tangen- tiel est produit par la déviation du jet d'air par les ai- lettes du diffuseur tandis que le vecteur axial est la ré- sultante des vecteurs radial et tangentiel avec la vitesse axiale initiale. Pour une vitesse initiale donnée et fixée par le rapport entre le débit de l'appareil et la section de l'orifice annulaire de sortie, la simple inclinaison des ailettes du diffuseur permet de donner au cyclone la forme de jet adaptée aux conditions d'implantation de l'sppe- reil. L'aérotherme permet par conséquent de produire un jet en forme de spirale conique dont la portée est réglable à volonté à l'intérieur d'une plage prédéterminée en fonction du débit de l'appareil et de la vitesse initiale consécuti- ve, si bien qu'un même appareil peut être installé à une ha.uteur choisie à volonté, en fonction des conditions de confort désirées, entre une hauteur maximale et une hauteur minimale. Par ailleurs au centre du jet en forme de spirale conique règne une dépression centrale dont l'amplitude est directement fonction du diamètre relatif du noyau central du diffuseur. Cette dépression entraine la création d'une zone de mélange des masses d'air assurant une parfaite homogénéi- sation. A la périphérie se trouve une zone dépressionnaire de recyclage des masses d'air par aspiration sur le moto- ventilateur, ce qui permet de déplacer, par effet induit, toutes les masses d'air du local. La présente invention concerne des perfectionnements apportés un tel aérotherme dans le but d'annuler au maximum la vitesse axiale parasite du jet d'air à sa sortie du dif- fuseur et de faciliter le réglage de l'orientation des ai- lettes du diffuseur. A cet effet cet aérotherme d'axe vertical comportant une enceinte de détente ouverte. à ses deux extrémités su- périeure et inférieure, un groupe moto ventilateur monté en travers de l'orifice supérieur de l'enceinte de détente et soufflant de l'air vers le bas à travers cette enceinte de détente, éventuellement une batterie de conditionnement de l'air soufflé, et un diffuseur de l'air à la partie infé- rieure de l'enceinte de détente, ce diffuseur comportant un noyau central et une paroi périphérique verticale entourant à distance le noyau central de manière à délimiter entre eux un orifice de sortie annulaire, et des ailettes de distribu- tion de l'air à orientation réglable. disposées dans l'o- rifirp annilaiirp ri anrtie Pn êtRnt montées à rotation 2627550. autour d'axes radiaux. est caractérisé en ce que la paroi latérale du noyau central et la paroi périphérique externe du diffuseur sont constituées par des prismes à sections droites en forme de polygones réguliers homothétiques. - On décrira ci-après,è titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente inventionen référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en coupe axiale verticale, partiellement en élévation, d'un aérotherme suivant l'in- vention. La figure 2 est une vue de dessous de]l'aérotherme avec arrachement partiel. Les figures 3 et 4 sont des vues en perspective de' l'aérotherme, prises d'en dessous de celui-ci. - L'aérotherme d'axe vertical xy suivant l'invention qui est représenté sur les figures du dessin, comporte, à sa partie supérieure, une enceinte de détente 1 qui est ouverte à ses extrémités supérieure et inférieure. En tra- vers de l'orifice supérieur de l'enceinte 1 s'étend un grou- pe moto-ventilateur constitué d'un ventilateur proprement dit 2, d'axe vertical, entraîné en rotation par un moteur 3 qui est porté par l'enceinte 1 au moyen d'entretoises ap- propriées. Le groupe moto-ventilateur 3 est agencé de maniè- re à souffler de l'air vers le bas comme 'il est indiqué par les flèches sur la figure 1. Lorsque l'aérotherme suivant l'invention est utilisé en tant que générateur d'air chaud, il comporte, à l'inté- rieur de l'enceinte 1 et en dessous du groupe moto-ventila- teur 2,3, un échangeur de chaleur 4 de tout type approprié et qui est constitué de préférence par une batterie spiralée formée de tubes parcourus par un fluide caloporteur (eau, vapeur, gaz) ou bien encore par une résistance de chauffage électrique enroulée en spirale ou tout autre moyen équiva- lent. A sa partie inférieure l'enceinte de détente I est prolongée par un diffuseur 5 qui comprend essentiellement un noyau central 6 à paroi latérale. verticale 7, une paroi périphérique verticale externe 8, et des ailettes 9 de distribution d'air qui sont disposées dans l'orifice de sortie annulaire délimité entre la paroi latérale 7 du noyau 6 et la paroi périphérique externe 8 du diffuseur. Chacune des ailettes de distribution d'air 9 est montée à rotation autour d'un axe radial et elle est solidaire à cet effet d'un arbre 11 s'étendant radialement et dont les parties extrêmes passent à travers des trous coaxiaux percés respec- tivement dans les deux parois verticales 7 et 8. Dans l'exemple non limitatif représenté sur le dessin l'aérother- me comporte seize ailettes de distribution d'air 9, répar- ties régulièrement autour de l'axe vertical xy. ces ailettes étant adjacentes les unes aux autres. Toutes les ailettes sont montées de la même façon et chaque ailette 9 a une forme de dièdre dont les deux faces 9a,9b inclinées l'une par rapport à l'autre. se rejoignent suivant une arête 9c. L'ailette 9 est fixée à son arbre 11. par exemple par sou- dage, à proximité de son arête 9c. L'une des faces 9a est inclinée vers le bas, à partir de l'axe de rotation 11 tan- dis que l'autre face 9b est inclinée vers le haut en formant ainsi un angle obtus. Suivant l'invention les parois verticales 7 et 8 qui constituent respectivement la paroi latérale du noyau cen- tral 6 et la paroi périphérique du diffuseur 5 sont consti- tués par des prismes à sections droites en forme de polygo- nes réguliers homothétiques, à nombre de côté égal à celui des ailettes 9, par exemple. La paroi latérale 7 du noyau central 6 comprend donc seize faces élémentaires 7a et de la même façon la paroi périphérique 8 du diffuseur comprend seize faces élémentaires 8a. Vu en plan chaque face élémen- taire 7a de la paroi latérale 7 du noyau 6 et la face élémentaire en regard 8a de la paroi périphérique 8 consti- tuent respectivement les petite et grande base d'un trapèze isocèle et l'axe de rotation de chaque ailette de distribu- tion d'air 9 s'étend radialement en passant par les milieux des bases de ce trapèze. Grâce à la forme polygonale des parois 7 et 8, il est possible de conformer les ailettes de distribution d'air 9 de tplle finnn nue les bords interne 9d et externe 9e de chaque ailette 9, qui sont parallèles entre eux, soient respectivement adjacents aux faces élémentaires 7a et 8a des deux parois 7 et 8. Le maintien des bords 9d,9e à proxi- mité immédiate des faces élémentaires respectives 7a,8a est assuré quelle que soit la position angulaire occupée par l'ailette de distribution d'air 9 autour de son axe de rota- tion. Pour permettre la rentrée de toutes les ailettes 9 à l'intérieur du diffuseur, lors de la livraison de l'appa- reil, la face inclinée 9a qui s'étend normalement vers le bas, en saillie sous le bord inférieur de la paroi périphé- rique 8, est conformée de manière qu'une fois rentrée en position horizontale, comme il est représenté sur la figure 2, son bord externe 9e épouse exactement le profil de deux faces élémentaires externes adjacentes 8a, formant un dièdre d'angle obtus, de la paroi périphérique 8. Autrement dit son bord externe forme à cet endroit un angle obtus de même valeur ouvert en direction de l'axe vertical xy. Grâce à la disposition qui vient d'être décrite il est possible d'obtenir une zone d'ajustage parfait entre les ailettes 9 et les parois 7,8. sur la hauteur de ces parois, qui est par exemple de 100mm. Cette zone ajustée assure une étanchéité entre les ailettes 9 et les parois 7,8 qui oblige l'air à suivre en totalité l'orientation imposée par les ailettes 9, ceci quelle que soit leur inclinaison, alors que cela n'est pas possible lorsque l'aérotherme comporte des parois circulaire. Les parois polygonales 7,8 à faces élé- mentaires 7a,Ba permettent donc de maitriser le vecteur axial de la vitesse en évitant toujours une vitesse axiale parasite qui contrarie dans tous les cas l'effet recherché. Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 2, les ailettes 9 se recouvrent les unes les autres, vu dans le sens axial, et ce quelle que soit leur inclinaison autour de leurs axes respectifs 11. Ce recouvrement contribue éga- lement à annuler la vitesse axiale parasite. L'aérotherme suivant l'invention comporte également un dispositif de réglage centralisé de l'inclinaison de toutes les ailettes de distribution d'air 9. Ce dispositif de réglage est logé dans le noyau central 6 qui comporte un flanc horizontal supérieur 12 et un flanc horizontal infé- rieur 13 à bords périphériques polygonaux et qui enser- rent entre eux la paroi latérale- polygonale 7 du noyau central 6. La paroi latérale 7 et les deux flancs horizon- taux 12,13 constituent ainsi un caisson contenant à l'inté- rieur le mécanisme du disposif de réglage. Ce mécanisme comporte une vis axiale verticale 14 montée à rotation, à ses deux extrémités, au centre des deux flancs horizontaux 12,13. L'extrémité inférieure de cette vis 14, située sous le flanc inférieur 13, est solidaire d'un écrou de manoeuvre à oreilles 15 et sur la vis 14 est vissé un écrou 16 auquel est soudé un plateau de réglage horizontal 17. Ce plateau 17 est bloqué en rotation au moyen d'un ou plusieurs axes 18 qui s'étendent verticalement en traversant le plateau 17 et qui sont fixés, à leurs extrémités inférieures et supérieu- res, respectivement aux flancs 13 et 12. Le ou les axes 18 peuvent servir à l'assemblage des deux flancs 12,13 sur les bords supérieur et inférieur de la paroi latérale et verti- cale 7 et à leur serrage sur ces bords. Le plateau de régla- ge 17 porte, à sa périphérie, des ergots radiaux 19, ré- partis régulièrement autour de l'axe vertical et en nombre égal à celui des ailettes 9 c'est-à-dire au nombre de seize dans le cas de l'exemple décrit. Chaque ergot 19 est disposé à proximité d'un arbre radial Il et il est accouplé à cet arbre en étant engagé dans une fourche d'une platine à fourche 21 solidaire de l'extrémité interne de l'arbre.ra- dial 11. Par conséquent, lorsque l'on désire modifier l'in- clinaison de toutes les ailettes de distribution d'air 9, il suffit de faire'tourner dans le sens approprié la vis 14, au moyen de l'écrou à oreilles 15. La rotation de la vis 14 se traduit par une montée ou une descente de l'écrou 16 et du plateau de réglage 17 du fait que ce plateau est bloqué en rotation. La montée ou la descente corrélative des erqots 19 se traduit par un pivotement de toutes les platines à four- che 21 si bien que tous les arbres radiaux Il sont entraînés en rotation dans le même sens et d'un même angle, afin de piacer toutes les ailettes de distribution d'si-r 9 dans la même position inclinée par rapport à l'horizontale. Le pas de la vis 14 permet ai.nsi d'obtenir un régla- ge fin et uniforme des ailettes 9 et par conséquent un ré- giage fin et homogène du cyclone formé à la sortie de l'ap- pareil. Naturellement la vis 14 pourrait être entrainée par n'importe quel autre dispositif ou mécanisme et elle pour- rait être notamment commandée à distance par un moteur. REVENDICATIONS 1.- Aérotherme d'axe vertical comportant une encein- te de détente (1) ouverte à ses deux extrémités supérieure et inférieure. un groupe moto-ventilateur (2,3) monté en travers de l'orifice supérieur de l'enceinte de détente (1) et soufflant de l'air vers le bas à travers cette enceinte de détente (1). éventuellement une batterie (4) de condi- tionnement de l'air soufflé. et un diffuseur de l'air (5) à la partie inférieure de l'encein te de détente (1), ce diffuseur comportant un noyau central (6) et une paroi péri- phérique verticale (8) entourant à distance le noyau central (6) de manière à délimiter entre eux un orifice de sortie annulaire, et des ailettes (9) de distribution de l'air à orientation réglable, disposées dans l'orifice annulaire de sortie en étant montées à rotation autour d'axes radiaux, caractérisé en ce que la paroi latérale (7) du noyau central (6) et la paroi périphérique externe (8) du diffuseur (5) sont constituées par des prismes à sections droites en forme de polygones réguliers homothétiques. 2.- Aérotherme suivant la revendication 1 caracté- risé en ce que. vu en plan. chaque face élémentaire (7a) de la paroi latérale (7) du noyau (6) et la face élémen- taire en regard (Ba) de la paroi périphérique (8) consti- tuent respectivement les petite et grande base d'un trapèze isocèle et l'axe de rotation de chaque ailette de distribu- tion d'air (9) s'étend radialement en passant par les mi- lieux des bases de ce trapèze. 3.- Aérotherme suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé en ce que les bords in- terne (9d) et externe (9e) de chaque ailette (9), sont respectivement adjacents aux faces élémentaires (7a.8a) des deux parois (7,8). 4.- Aérotherme suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé en ce que chaque ailette (9) a une forme de dièdre dont les deux faces (9a.9b), inclinées l'une par rapport à l'autre, se rejoiqnent sui- vent une arête ( 9c). l'une des faces (9a) étant inclinée vers le bas, à partir de l'axe de rotation (11) tandis que l'autre face (9b) est inclinée vers le haut en formant ainsi un angle obtus. 5.- Aérotherme suivant la revendication 4 caracté- risé en ce que la face inclinée (9a) de chaque ailette (9) qui s'étend normalement vers le bas, en saillie sous le bord inférieur de la paroi périphérique (8). est conformée de manière qu'une fois rentrée en position horizontale, son bord externe (9e) épouse exactement le profil de deux faces élémentaires externes adjacentes (8a), formant un dièdre d'angle obtus, de la paroi périphérique (8), autre- ment dit son bord externe forme à cet endroit un angle obtus de même valeur ouvert en direction de l'axe vertical (xy).. 6.- Aérotherme suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé en ce que les ailettes (9) se recouvrent les unes les autres. vu dans le sens axial, et ce quelle que soit leur inclinaison autour de leurs axes respectifs (11). 7.- Aérotherme suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes caractérisé en ce que son noyau cen- tral (6) comporte un flanc horizontal supérieur (12) et un flanchorizontal inférieur (13) à bords périphériques poly- gonaux et qui enserrent entre eux la paroi latérale poly- gonale (7) du noyau central (6), la par.oi latérale (7) et les deux flancs horizontaux (12,13) constituant ainsi un caisson contenant à l'intérieur un dispositif de réglage centralisé de l'inclinaison de toutes les ailettes de dis- tribution d'air (9). 8.- Aérotherme suivant la revendication 7 caracté- risé en ce que le dispositif de réglage comporte une vis axiale verticale (14) montée à rotation, à ses deux extré- mités, au centre des deux flancs horizontaux (12,13), l'ex- trémité inférieure de cette vis (14) est solidaire d'un organe de manoeuvre (15) et sur la vis (14) est vissée un écrou (16) auquel est soudé un plateau de réglage horizon- tal (17), le plateau (17) est bloqué en rotation au moyen d'un ou plusieurs axes (18) qui s'étendent verticalement en traversant le plateau (17) et qui sont fixés, à leurs ex- trémités inférieures et supérieures, respectivement aux fiancs (13,12), et le plateau de-réglage (17) porte, à sa périphérie, des ergots radiaux (19), répartis régulièrement autour de l'axe vertical et en nombre égal à celui des ai- lettes (9), et chaque ergot (19) est disposé à proximité d'un arbre radial (11) et il est accouplé à cet arbre en étant engagé dans une fourche d'une platine à fourche (21) solidaire de l'extrémité interne de-l'arbre radial (11). 9.- Aérotherme suivant la revendication 8 caracté- risé en ce que le ou les axes (18) servent à l'assemblage des deux flancs. horizontaux (12,13) sur les bords supérieur et inférieur de la paroi latérale et verticale (7) et à leur serrage sur ces bords.