Brevet FR2628515A1 — publié le 19890915

L'invention concerne une bouche de distribution d'air de plafond comportant un tube de tourbillonnement et un tube central disposé concentriquement à l'intérieur de celui-ci, plusieurs pales génératrices de tourbillonnement disposées radialement dans l'espace annulaire interne formé par les deux tubes, un tube d'enveloppe entourant concentriquement le tube de tourbillonnement en formant un espace annulaire extérieur, pouvant être ouvert, étranglé et fermé au moyen d'un dispositif de réglage, un corps de déviation d'air disposé à l'extrémité de sortie d'air du tube central et une collerette d'écoulement d'air en forme de trompette. On connait une bouche de distribution d'air de ce genre, dans laquelle le tube d'enveloppe forme, avec le tube de tourbillonnement, un espace annulaire extérieur ouvert du côté de l'entrée d'air et du côté de la sortie d'air, auquel est affecté du côté de l'entrée d'air un obturateur annulaire radial, fermant l'espace annulaire extérieur dans le cas de climatisation. Le corps de déviation d'air formé par un disque déflecteur, à l'extrémité de sortie d'air du tube central, est couplé au dispositif de réglage de l'obturateur annulaire radial. Lorsque cet obturateur se trouve en position de fermeture, le disque déflecteur libère l'extrémité de sortie d'air du tube central, de telle sorte que le courant d'air est dévié horizontalement vers l'extérieur et soutient l'effet Coanda, à savoir la déviation horizontale du courant d'air sortant du tube de tourbillonnement par la suite d'une dépression qui se forme dans la zone de déviation de -la collerette d'écoulement d'air en forme de trompette. De cette manière l'air frais arrivant -ne pénètre, comme souhaité,que sur une faible profondeur dans l'espace à aérer. Par contre l'effet Coanda est supprimé comme souhaité dans le cas du chauffage et une grande profondeur de pénétration verticale est assurée dans le local. Car en cas de chauffage, l'obturateur annulaire radial ouvre l'espace annulaire extérieur et le disque déflecteur ferme l'extrémité de sortie d'air du tube central, de telle sorte que l'air chaud d'arrivée sort vers le bas, sensiblement sans déviation, hors du tube de tourbillonnement et de l'espace annulaire extérieur, et par conséquent également hors de la collerette de sortie d'air. Cette bouche de-distribution d'air connue a fait ses preuves en elle-même, mais a besoin de perfectionnements à divers égards. Tout d'abord, la disposition défavorable de l'ensemble des pièces de construction dans le tube d'enveloppe, c'est-à-dire le tube extérieur, crée des perturbations en ce qui concerne la technique d'écoulement. Du fait de la façon dont se trouvent ainsi disposées ces pièces, il résulte également un mode de construction encombrant qui exige une réduction de section. transversale à savoir de la section transversale du tube de tourbillonnement, dans le cas de climatisation. A cela s'ajoute le fait qu'il faut prendre en considération un niveau de bruit accru, du fait que dans le cas de climatisation le courant d'air sortant du tube de tourbillonnement doit franchir l'espace intermédiaire formé par l'espace annulaire extérieur au cours de sa déviation horizontale. Il en résulte d'une part un affaiblissement de l'effet Coanda dans la zone de la collerette d'écoulement d'air en forme de trompette, et d'autre part il y existe un risque de décollement à l'extrémité de sortie du tube de tourbillonnement en tant que source de bruit. Enfin, l'obturateur annulaire radial est soumis au courant d'air d'arrivée sur toute sa surface, aussi bien dans le cas de climatisation que dans le cas de chauffage, si bien qu'également de ce fait le niveau de bruit est accru et qu'en outre des forces de réglage importantes sont nécessaires pour le déplacement axial de l'obturateur annulaire radial et du disque déflecteur. L'invention a pour objet de créer une bouche de distribution d'air du genre décrit au début, destinée en particulier à des locaux de grande hauteur, qui se caractérise par un mode de construction compact et favorable à l'écoulement pour des prestations comparables, et qui garantit en outre une réduction du niveau de bruit et du courant d'air en volume, tout en conservant une caractéristique de soufflage stable même dans le cas de climatisation. Ce problème est résolu par l'invention dans une bouche de distribution d'air du type en cause, grâce au fait que le tube d'enveloppe forme avec la collerette d'écoulement d'air et/ou le tube de tourbillonnement, un espace annulaire extérieur fermé vers l'extérieur, que la collerette d'écoulement d'air constitue un prolongement du tube de tourbillonnement, que le tube de tourbillonnement présente, au dessus et au dessous des pales génératrices de tourbillonnement, des ouvertures de passage d'air reliant l'espace annulaire intérieur et l'espace annulaire extérieur, et que le dispositif de réglage présente un obturateur annulaire axial réglable axialement destiné à fermer partiellement, ou complètement, les ouvertures de passages d'air situées au-dessus des pales génératrices de tourbillonnement. Ces caractéristiques de l'invention ont d'abord pour conséquence que le tube de tourbillonnement ne forme plus une pièce constitutive, mais au contraire le canal d'air d'arrivée proprement dit. L'espace annulaire extérieur exerce en quelque sorte une fonction de by-pass dans le cas du chauffage. On obtient ainsi que dans le cas de la climatisation il n'y ait plus besoin d'une réduction de section transversale du canal d'air d'arrivée, c:est-à- dire de la bouche de distribution pour plafond. La réduction du nombre de pièces de construction dans le canal d'air d'arrivée est avantageux du point de vue de la technique d'écoulement, et elle permet en outre un mode de construction plus compact à prestation égaleainsi qu'une réduction du niveau de bruit dans le cas de la climatisation. Cette dernière particularité est également valable si l'on tient compte que l'air froid, dans le cas de la climatisation, est introduit directement à l'extrémité du tube de tourbillonnement dans la collerette d'écoulement d'air en forme de trompette et se trouve dévié horizontalement vers l'extérieur avec une pleine utilisation de l'effet Coanda qui se produit sur la paroi intérieure arrondie de la collerette d'écoulement d'air. Ainsi il n'y a donc plus de risque de décollement, constituant une autre source de bruit. En outre la contrainte qui s'éxerce sur l'obturateur annulaire axial est extrêmement faible, de telle sorte qu'il ne se produit aucune augmentation du niveau de bruit, et qu'il n'y a besoin que de faibles forces de réglage pour le déplacement axial de l'obturateur annulaire axial. De façon surprenante, avec la bouche de distribution d'air pour plafond selon l'invention, on peut réduire jusqu'à 20 % le courant d'air d'arrivée en volume, tout en conservant une caractéristique de soufflage stable, et ceci en tenant compte d'une différence de température restant identique allant jusqu'à 12 K. Une caractéristique de soufflage stable signifie un refroidissement réparti uniformément. Dans ces conditions on a pu réduire le volume du courant d'air d'arrivée jusqu'à un maximum de 40 % de sa valeur, sans que la caractéristique de soufflage devienne instable, et ceci toujours en tenant compte d'un niveau de bruit d'environ dB (A). En outre, avec la bouche de distribution d'air pour plafond selon l'invention, il est possible d'avoir un angle de soufflage du courant d'air mis en tourbillonnement, sortant du tube de tourbillonnement, allant de 0 & 90 , et ceci sans aucun déplacement axial du corps de déviation d'air situé à l'extrémité de sortie d'air du tube central. Le réglage de l'angle de soufflage sert comme on le sait à augmenter, dans le cas de chauffage, la profondeur de pénétration dans le local du courant d'air mis en tourbillonnement sortant du tube de tourbillonnement, et à adapter la bouche de distribution d'air pour plafond à des locaux de grande hauteur et comportant des différences de température assez importantes. Le réglage de l'angle de soufflage s'obtient, dans la bouche de distribution d'air pour plafond selon l'invention, grâce à l'ouverture partielle ou totale des ouvertures de passage d'air disposées au-dessus des pales génératrices de tourbillonnement, de telle sorte qu'un courant partiel en volume traverse l'espace annulaire extérieur et est réintroduit dans le tube de tourbillonnement par les ouvertures de passage d'air situées en dessous des pales génératrices de tourbillonnement. De ce fait il se produit un courant transversal qui est dirigé orthogonalement au courant d'air d'arrivée mis en tourbillonnement et qui interdit partiellement, ou complètement, la création de l'effet Coanda dans le cas du chauffage. D'autres caractéristiques essentielles de l'invention sont exposées dans ce qui suit. Fondamentalement les ouvertures de passage d'air peuvent se présenter sous la forme d'alésages, mais elles sont cependant de préférence en forme de fentes ou trous oblongs qui s'étendent horizontalement et sont disposées de façon circulaire en vue d'optimiser l'écoulement transversal du courant d'air d'arrivée dans le but de régler son angle de soufflage, respectivement d'empêcher partiellement ou totalement l'effet Coanda. Pour la même raison il est recommandé, selon l'invention, que les ouvertures de passage d'air, situées en dessous des pales génératrices de tourbillonnement, soient disposées dans la zone de transition entre le tube de tourbillonnement et la collerette d'écoulement d'air, et se trouvent sensiblement au même niveau que l'extrémité de sortie d'air du tube central, comportant le corps de déviation d'air. Le corps de déviation d'air est constitué de façon adéquate par un cône de guidage et forme une fente oblique circulaire d'inclinaison déterminée à l'avance avec l'extrémité de sortie d'air du tube central. L'inclinaison de la fente oblique est choisie de façon à ce que, dans le cas de la climatisation, la déviation horizontale du courant d'air sortant du tube de tourbillonnement, et son appui contre la collerette d'écoulement d'air arrondie, soient aidées en vue de la création optimale de l'effet Coanda. Dans le cadre de l'invention il y a également la possibilité de choisir le diamètre extérieur du cône de guidage plus grand que le diamètre intérieur du tube central et de rendre ce cône de guidage réglable axialement. Ainsi, en cas de chauffage, on peut fermer l'extrémité de sortie d'air du tube central, de telle sorte que le courant vertical d'air chaud reste intact. Indépendamment de cela on peut cependant régler facilement, au moins à l'aide de l'obturateur annulaire axial, le courant transversal sortant de l'espace annulaire extérieur en dessous des pales génératrices de tourbillonnement, de façon telle qu'un courant d'air sortant, avec une inclinaison déterminée à l'avance de l'extrémité de sortie d'air du tube central, reste sensiblement non influence. Dans le cas de la climatisation, le courant d'air sortant de la fente oblique décrit une enveloppe conique qui est située à l'intérieur de la collerette d'écoulement d'air, justement en vue d'aider à la formation de l'effet Coanda et de la déviation horizontale qui en résulte. Selon l'invention l'obturateur annulaire axial se raccorde, par l'intermédiaire d'une tôle percée ayant pour r1ôle de maintenir le courant d'air dirigé de façon uniforme, à un passage axial situé dans le tube central, le dispositif de réglage pouvant être constitué par une vis ou une tige de réglage, ou bien présenter un entraînement par moteur, par exemple un servo-moteur, pour le réglage de l'obturateur annulaire axial. Dans ce qui suit l'invention est expliquée plus en détail en correspondance avec un dessin qui ne représente qu'un exemple d'exécution; on montre: Figure 1, une bouche de distribution d'air pour plafond en coupe verticale schématique, dans le cas de climatisation Figuré 2, l'objet de la figure 1 dans le cas de chauffage Figure 3, une coupe horizontale de l'objet selon la figure 1 dans la zone de la ligne I-I et Figure 4, une coupe horizontale de l'objet selon la figure 1 dans la zone de la ligne II-II. Sur ces figures, il est représenté une bouche de distribution d'air pour plafond destinée à des locaux particulièrement hauts, celle-ci comportant un tube de tourbillonnement 1, et un tube central 2, disposé concentriquement dans celui-ci, plusieurs pales génératrices de tourbillonnement 4, disposées radialement dans l'espace annulaire intérieur 3 formé par les deux tubes, un tube formant enveloppe 6 entourant concentriquement le tube de tourbillonnement 1, en formant un espace annulaire extérieur 5, l'espace annulaire extérieur pouvant être soit ouvert, soit étranglé, soit fermé au moyen d'un dispositif de réglage 7. En outre, la bouche de distribution d'air pour plafond présente un corps de déviation d'air disposé à l'extrémité de sortie d'air du tube central 2 et une collerette d'écoulement d'air 9 en forme de trompette. Le tube formant enveloppe 6 forme avec la collerette d'écoulement d'air 9 et le tube de tourbillonnement 1, ou seulement avec le tube de tourbillonnement 1, un espace annulaire extérieur 5 fermé vers l'extérieur. La collerette d'écoulement d'air 9 forme un prolongement du tube de tourbillonnement 1, elle est donc en continuité immédiate du tube de tourbillonnement 1, et peut être construite en une seule pièce avec le tube de tourbillonnement 1.. Le tube de tourbillonnement 1, présente, au dessus et en dessous des pales génératrices de tourbillonnement 4, des ouvertures de passage d'air 10, 11 reliant l'espace annulaire intérieur 3 à l'espace annulaire extérieur 5. Le dispositif de réglage 7 comporte un obturateur annulaire axial 12 destiné à fermer partiellement ou complètement les ouvertures de passage d'air 10 situées au dessus des pales génératrices de tourbillonnement 4. Les ouvertures de passage d'air 10, 11 se présentent sous forme de fentes ou trous oblongs s'étendant horizontalement, et disposés de façon circulaire. Les ouvertures de passage d'air 11, situées au dessous des pales génératrices de tourbillonnement 4, sont disposées dans la zone de transition entre le tube de tourbillonnement 1 et la collerette d'écoulement d'air 9 et se trouvent sensiblement au même niveau que l'extrémité de sortie d'air du tube central 2, respectivement que le corps de déviation d'air 8. Le corps de déviation d'air est constitué par un cône de guidage 9 et' forme, avec l'extrémité de sortie d'air du tube central 2, une fente oblique 13 annulaire dont la pente est déterminée à l'avance. Le diamètre extérieur D du cône de guidage 8 est choisi plus grand que le diamètre intérieur d du tube central 2. Ce cône de guidage 8 peut être réglable axialement. Le courant d'air sortant de la fente oblique 13 décrit une enveloppe conique 14, laquelle est située à l'intérieur de la collerette d'écoulement d'air. L'obturateur annulaire axial 12 est raccordé à un passage axial 16 situé dans le tube central 2, par l'intermédiaire d'une tôle percée de trous, en l'occurrence des trous servant à diriger l'air uniformément. Le dispositif de réglage de l'obturateur annulaire axial 12 peut présenter une vis de réglage ou une tige 7 susceptible d'être réglée manuellement ou bien être entrainé au moyen d'un servo-moteur. Ce dernier n'est pas représenté. La bouche de distribution d'air pour plafond selon l'invention fonctionne comme suit. En cas de climatisation: L'obturateur annulaire axial 12 ferme les ouvertures de passage d'air 10 au-dessus des pales génératrices de tourbillonnement 4. L'air arrivant s'écoule à travers la tôle 15 percée de trous, le tube de tourbillonnement 1 et le tube central 2. Le courant de volume partiel qui s'écoule dans le tube central 2, respectivement dans la fente oblique 13 située à l'extrémité de sortie d'air du tube central 2, aide à l'appui du courant d'air mis en tourbillonnement, sortant du tube de tourbillonnement, contre la paroi intérieure courbe de la collerette de sortie d'air 9, et en conséquence il favorise la création de l'effet Coanda, de telle sorte que la déviation horizontale se trouve optimisée. De ce fait la stabilité de l'écoulement se trouve augmentée avec des courant très faibles en volume, et l'on est assuré que l'air froid d'arrivée ne pénètre que sur une faible profondeur à l'intérieur du local correspondant. En cas de chauffage: L'obturateur annulaire axial 12 est réglé axialement assez loin pour laisser libres les ouvertures de passage d'air 10, situées au-dessus des pales génératrices de tourbillonnement 4. De ce fait un courant de volume partiel passe dans l'espace annulaire extérieur et revient dans le tube de tourbillonnement 1, respectivement dans l'espace de tourbillonnement, en dessous des pales génératrices de tourbillonnement 4. De ce fait il se produit un courant transversal,orthogonal à la direction du courant d'air d'arrivée mis en tourbillonnement, à l'aide duquel la création de l'effet Coanda peut être partiellement ou totalement empêché - en fonction du positionnement de l'obturateur annulaire axial 12 - et un courant d'air d'arrivée mis en tourbillonnement peut être réalisé entre 0 et 90 . De cette manièredans le cas de climatisation, on peut contrôler des hauteurs de locaux allant jusqu'à 6 m, et dans le cas de chauffage on peut obtenir des différences de températures entre l'air d'arrivée et l'air du local atteignant jusqu'à 12 K. En outre une réduction du volume de courant nominal jusqu'à 20 % est possible, avec un comportement de soufflage stable. Aussi bien dans le cas de climatisation que dans le cas de chauffage, le tracé de l'écoulement de l'air est indiqué par des flèches. REVENDICATIONS 1. Bouche de distribution d'air pour plafond, comportant un tube de tourbillonnement et un tube central disposé concentriquement dans celuici, plusieurs pales génératrices de tourbillonnement disposées radialement dans l'espace annulaire intérieur formé par les deux tubes, un tube d'enveloppe entourant concentriquement le tube de tourbillonnement en formant un espace annulaire extérieur, qu'il est possible d'ouvrir, d'étrangler et de fermer au moyen d'un dispositif de réglage, un corps de déviation d'air disposé à l'extrémité de sortie d'air du tube central, ainsi qu'une collerette d'écoulement d'air en forme de trompette, caractérisée par le fait que le tube d'enveloppe (6) forme, avec la collerette d'écoulement d'air (9) et/ou avec le tube de tourbillonnement (1), un espace annulaire extérieur (5) fermé vers l'extérieur, que la collerette d'écoulement d'air (9) constitue un prolongement du tube de tourbillonnement (1), et que le tube (1) présente, au dessus et au dessous des pales génératrices de tourbillonnement (4), des ouvertures de passage d'air (10,11) reliant l'espace annulaire intérieur (3) et l'espace annulaire extérieur (5), et que le dispositif de réglage (7) consiste en un obturateur annulaire axial (12) destiné à fermer partiellement ou complètement les ouvertures de passage d'air (10) situées au dessus des pales génératrices de tourbillonnement. 2. Bouche de distribution d'air pour plafond selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que les ouvertures de passage d'air (10, 11) sont formées par des fentes ou trous allongés s'étendant horizontalement et qu'elle sont disposées de façon circulaire. 3. Bouche de distribution d'air pour plafond selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les ?628515 ouvertures de passage d'air (11) situées au dessous des pales génératrices de tourbillonnement (4), sont disposées dans la zone de transition entre le tube de tourbillonnement (1) et la collerette d'écoulement d'air (9), et se trouvent sensiblement au même niveau que l'extrémité de sortie d'air du tube central (2) comportant le corps de déviation d'air (8). 4. Bouche de distribution d'air pour plafond selon une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le corps de déviation d'air est constitué par un cône de guidage (8) et forme, avec l'extrémité de sortie d'air du tube central (2), une fente oblique (13) circulaire ayant une pente déterminée à l'avance. 5. Bouche de distribution d'air pour plafond selon une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le diamètre extérieur (D) du cône de guidage (8) est choisi plus grand que le diamètre intérieur (d) du tube central (2), et que ce cône de guidage (8) peut être déplacé axialement. 6. Bouche de distribution d'air pour plafond selon une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le courant d'air sortant de la fente oblique (13) décrit une enveloppe conique (14) située à l'intérieur de la. collerette d'écoulement d'air (9). 7. Bouche de distribution d'air pour plafond selon une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que l'obturateur annulaire axial (12) est raccordé, à un passage axial (16) situé dans le tube central (2), par l'intermédiaire d'une tôle percée de trous (15), et que le dispositif de réglage est constitué par une vis ou tige de réglage (7) susceptible d'être actionnée manuellement, ou qui est entraîné au moyen d'un moteur.