Brevet FR2711240A1 — publié le 19950421

DISPOSITIF DE DETECTION D'UN FAIBLE DESEQUILIBRE DE PRESSION ENTRE DEUX VOLUMES D'AIR La présente invention a pour objet un dispositif de détection d'un faible déséquilibre de pression entre deux volumes d'air, ainsi que du sens du déséquilibre. II est connu de mesurer des pressions absolues ou différentielles à l'aide de manomètres dont la précision peut être excellente. II est connu également de mesurer deux pressions par rapport à une troisième sans que ce type d'opération pose de difficultés. II est également connu d'utiliser un dispositif à fil chaud pour détecter une vitesse d'air, la vitesse de l'air se traduisant par un refroidissement du fil qui peut être détecté par mesure de la résistance de celui-ci. Toutefois de telles mesures mettent en oeuvre des appareils compliqués et onéreux, nécessitant de procéder fréquemment à des calibrages pour maintenir une précision satisfaisante, en particulier aux basses pressions et aux basses vitesses. Le but de l'invention est de fournir un dispositif de conception simple et peu onéreux permettant de détecter un faible déséquilibre de pression entre deux volumes d'air. A cet effet, le dispositif qu'elle concerne comprend entre ces deux volumes - un organe d'étranglement qui, disposé dans un conduit, engendre, lorsqu'il est traversé par un flux d'air, de part et d'autre de ses extrémités, des champs de vitesse d'air très différents, et - au moins un détecteur de vitesse d'air placé dans le champ de vitesse d'air engendré dans le conduit en aval de l'étranglement, et placé en dehors du champ de vitesse résultant de cet étranglement lorsque le sens de circulation de l'air est inversé. Dans le cas où ce dispositif est destiné à détecter un déséquilibre de pression dans un seul sens de circulation de l'air, I'organe d'étranglement est constitué par une tubulure cylindrique et un détecteur de vitesse est disposé sensiblement selon l'axe de cette tubulure et en aval de celle-ci dans le sens de détection, à une distance comprise entre 2 et 8 fois le diamètre de la tubulure. II est alors possible de détecter un déséquilibre de pression dans un seul sens de circulation de l'air, le détecteur ne réagissant que s'il se trouve dans le champ de vitesse résultant de l'étranglement, c'est-àdire en aval de celui-ci dans le sens de circulation de l'air. Un tel dispositif peut être intéressant pour l'équipement d'une salle blanche, ou d'une salle grise, où l'on doit détecter lorsque cette salle passe en dépression, alors qu'elle doit normalement se trouver en surpression. Dans le cas où le dispositif est destiné à détecter un déséquilibre de pression dans deux sens de circulation de l'air, I'organe d'étranglement est constitué par une tubulure cylindrique et deux détecteurs de vitesse sont disposés respectivement de part et d'autre de la tubulure, sensiblement selon l'axe de celle-ci, à une distance de ses extrémités comprise entre 2 et 8 fois son diamètre. Suivant une forme simple d'exécution de ce dispositif, les détecteurs de vitesse d'air sont constitués par des filaments chauffés, dont la résistance électrique varie en fonction de la température, et qui sont reliés à un dispositif de mesure de leur résistance. Avantageusement, le conduit d'air mettant en communication les deux volumes est équipé d'une vanne d'obturation. II est ainsi possible de n'effectuer des mesures que périodiquement, le passage en position fermée de la vanne d'obturation permettant de recaler les valeurs zéro des fils chauds. Avantageusement, afin de pouvoir régler sa sensibilité, ce dispositif comprend un second organe d'étranglement monté en série avec le premier organe d'étranglement, chaque détecteur de vitesse d'air étant monté en dehors du champ de vitesse du second organe d'étranglement. Si, par exemple, le seuil de détection électronique est de 1 Pa et que l'on veut tenir compte d'un déséquilibre entre les pressions de 4 Pa par exemple, il suffit d'ajuster la pression à l'intérieur du conduit, entre les deux organes d'étranglement à 1 Pa, lorsque la pression à l'extérieur du conduit, du côté du second organe d'étranglement, est égale à 4 Pa. Dans la mesure où ce dispositif est destiné à détecter une variation de déséquilibre de pression entre deux volumes, I'une des deux extrémités du conduit contenant l'organe d'étranglement et les détecteurs de vitesse d'air débouche dans une chambre de mélange, dans laquelle débouchent également deux tubulures communiquant avec les deux volumes dont le déséquilibre de pression est à détecter. De préférence, les deux tubulures débouchant dans la chambre de mélange sont équipées d'organes de réduction de section, cette réduction de section étant réglable. II est ainsi possible d'ajuster la pression de mélange obtenue à partir des pressions des deux volumes dont on veut détecter la variation du déséquilibre, à une valeur intermédiaire entre celle-ci et égale à la pression de référence, qui est la pression du volume dans lequel débouche l'autre extrémité du conduit. Cet ajustage se fait en jouant sur la section des organes de réduction de section dans les deux tubulures. II est avantageux que la section de l'organe d'étranglement du conduit soit petite par rapport à la section des organes de réduction des deux tubulures, afin de ne pas perturber la valeur de la pression de mélange lors de l'ouverture de la vanne d'obturation. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce dispositif Figure 1 est une vue en coupe très schématique d'un premier dispositif de détection d'un faible déséquilibre de pression et du sens de ce déséquilibre Figure 2 est une vue très schématique d'un second dispositif de détection d'une variation de déséquilibre de pression entre deux volumes Figure 3 est une vue du diagramme de fonctionnement du dispositif de figure 2 Figure 4 est une vue de la courbe de vieillissement d'un filament de mesure de la vitesse de déplacement de l'air. Le dispositif représenté à la figure 1 comprend un conduit 2 débouchant dans deux volumes VO et Va à des pressions respectivement PO et P. Dans le conduit 2 est disposé un premier organe d'étranglement 3 constitué par une tubulure cylindrique coaxiale au conduit 2. Bien entendu, la longueur de cette tubulure n'a pas à être prise en considération pour la compréhension de l'invention. De part et d'autre de cet organe d'étranglement 3 sont disposés deux filaments Fa et F2, disposés tous les deux sensiblement selon l'axe de la tubulure 3, à une distance de celle-ci comprise entre 2 et 8 fois le diamètre de la tubulure. Les deux filaments Fa et F2 sont alimentés en courant et reliés à un dispositif de mesure de leur résistance, laquelle varie en fonction de leur température. II est également prévu dans le conduit 2 un second organe d'étranglement 4, monté en série avec l'organe d'étranglement 3, et disposé du côté du volume VO. Ce second organe d'étranglement 4 est situé à une distance suffisante du filament F2 afin que ce dernier soit situé en dehors du champ de vitesse de l'organe d'étranglement 4. Le conduit 2 peut être obturé à son extrémité situé du côté du volume VO par une vanne 5. Lorsque la vanne 5 est fermée, le débit traversant le conduit 2 est nul. II est alors possible de mesurer la valeur zéro de la résistance des filaments Fa et F2, permettant de recaler la réponse de ceux-ci. II doit être noté que, quel que soit le fil utilisé et quel que soit son vieillissement, les courbes de réponse gardent la même forme et la même pente. La dérive consiste simplement en un décalage du type offset, dans la zone d'utilisation qui intéresse cette application. La courbe de la figure 4 montre en A la réponse avec un filament neuf et en B la réponse avec un filament vieilli. II en résulte qu'il existe entre les deux un décalage D et que la simple mesure du zéro permet de recaler la réponse. Lorsque l'on ouvre la vanne 5, un débit d'air s'établit dans le conduit 5, dans la mesure où les valeurs de la pression PO et de la pression Pa sont différentes. Lorsqu'un débit d'air s'établit dans le conduit 5, I'organe d'étranglement 3 assure la mise en forme du jet d'air et l'accélération de ce jet. Si, par exemple, le diamètre de l'organe d'étranglement 3 est égal au quart du diamètre du conduit 2, le débit d'air étant identique dans le conduit et dans l'organe d'étranglement, la vitesse sera seize fois plus importante dans l'organe d'étranglement 3 que dans le reste du conduit. Le filament Fa ou F2 disposé en aval va subir un jet d'air à une vitesse beaucoup plus importante que l'autre filament et va donc se refroidir plus et plus rapidement que celui situé en amont du débit. En conséquence, dans le cas d'un dispositif à deux filaments, le suivi du décalage de la résistance de chacun des filaments permet de déterminer, d'une part, I'existence d'un déséquilibre et, d'autre part, le sens de ce déséquilibre. La figure 2 représente une application de ce dispositif à la détection d'une variation de déséquilibre de pression entre deux volumes V2 et V3. Dans la forme d'exécution de la figure 2, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment. Le conduit 2 débouche dans une chambre de mélange 6 correspondant au volume Va, dans laquelle débouchent deux tubulures 7 et 8 communiquant avec les deux volumes V2 et V3, dont le déséquilibre des pressions P2 et P3 est à détecter. Dans les tubulures 7 et 8 sont montés deux organes respectivement Sa et S2 de réduction de section. Dans le cas présent, le dispositif permet de détecter un déséquilibre entre un mélange des pressions P2 et P3, et la pression PO qui constitue la pression de référence. La figure 3 représente un diagramme de fonctionnement avec détection d'un déséquilibre. Dans un premier temps, la vanne 5 est fermée. Au temps tr, cette vanne est ouverte, ce qui se traduit par un refroidissement des filaments F1 et F2. Afin de permettre une stabilisation du mouvement de l'air à l'intérieur du conduit 2, la mesure M de la résistance des filaments n'est prise en considération qu'entre les instants t2 et t3. II en résulte la mesure d'un abaissement de température Aa du filament F1, supérieur à l'abaissement de température 52 du filament F2. II peut en être déduit que la pression de mélange est inférieure que la pression PO. Comme il ressort de ce qui précède, I'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif de détection d'un faible déséquilibre de pression entre deux volumes, de conception simple, peu onéreux et fournissant des résultant très précis. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ces dispositifs, décrits ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que le conduit 2 pourrait ne pas comporter de second organe d'étranglement, ou que, dans le cas d'une détection d'un déséquilibre de pression dans un seul sens, le conduit pourrait n'être équipé que d'un seul détecteur, ou encore que les détecteurs pourraient être réalisés différemment, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection d'un faible déséquilibre de pression entre deux volumes d'air, caractérisé en ce qu'il comprend entre ces deux volumes - un organe d'étranglement (3) qui, disposé dans un conduit (2), engendre, lorsqu'il est traversé par un flux d'air, de part et d'autre de ses extrémités, des champs de vitesse d'air très différents, et - au moins un détecteur (Fq, F2) de vitesse d'air placé dans le champ de vitesse d'air engendré dans le conduit en aval de l'étranglement pour un sens de circulation de l'air déterminé, et placé en dehors du champ de vitesse résultant de cet étranglement lorsque le sens de circulation de l'air est inversé. 2. Dispositif selon la revendication 1, destiné à détecter un déséquilibre de pression dans un seul sens de circulation de l'air, caractérisé en ce que l'organe d'étranglement (3) est constitué par une tubulure cylindrique et qu'un détecteur de vitesse (F) est disposé sensiblement selon l'axe de cette tubulure et en aval de celle-ci dans le sens de détection, à une distance comprise entre 2 et 8 fois le diamètre de la tubulure. 3. Dispositif selon la revendication 1, destiné à détecter un déséquilibre de pression dans deux sens de circulation de l'air, caractérisé en ce que l'organe d'étranglement (3) est constitué par une tubulure cylindrique et que deux détecteurs de vitesse (Fa, F2) sont disposés respectivement de part et d'autre de la tubulure, sensiblement selon l'axe de celle-ci, à une distance de ses extrémités comprise entre 2 et 8 fois son diamètre. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les détecteurs de vitesse d'air (Fa, F2) sont constitués par des filaments chauffés, dont la résistance électrique varie en fonction de la température, et qui sont reliés à un dispositif de mesure de leur résistance. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un second organe d'étranglement (4) monté en série avec le premier organe d'étranglement (3), chaque détecteur de vitesse d'air (Fa, F2) étant monté en dehors du champ de vitesse du second organe d'étranglement (4). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit d'air (2) mettant en communication les deux volumes (VO et V) est équipé d'une vanne d'obturation (5). 7. Dispositif selon la revendication 3, pour détecter une variation de déséquilibre de pression entre deux volumes, caractérisé en ce que l'une des deux extrémités du conduit (2) contenant l'organe d'étranglement (3) et les détecteurs de vitesse d'air (Fa, F2) débouche dans une chambre de mélange (6) dans laquelle débouchent également deux tubulures (7, 8) communiquant avec les deux volumes (V2 et V3) dont le déséquilibre de pression est à détecter. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux tubulures (7, 8) débouchant dans la chambre de mélange (6) sont équipées d'organes de réduction de section (S et S2). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les organes de réduction de section (S, et S2) montés dans les deux tubulures sont de section réglable.