Brevet FR2740865A1 — publié le 19970509

L'invention a trait aux bouches d'entrée d'air pour La ventilation des locaux, et elle vise plus particulièrement les bouches autoréglables munies d'un obturateur basculant avec un profil en équerre. Les bouches d'entrée d'air sont utilisées pour le renouvellement de l'air en compensation du débit d'air vicié évacué par un système de ventilation mécanique centralisée (V.M.C.) ou tout autre système, grâce à une ou plusieurs bouches d'extraction qui sont placées dans certaines pièces techniques telles qu'une cuisine ou des sanitaires. Ces bouches d'entrée d'air sont placées sur les parois des pièces et constituent une ouverture à travers laquelle circule l'air de l'extérieur du Local vers l'intérieur de celui-ci. Chaque bouche peut être placée sur un mur ou sur une fenêtre d'une pièce. Une bouche d'entrée d'air doit remplir son rôle quelles que soient les conditions atmosphériques extérieures, c'est-à-dire en particulier quelle que soit la différence de pression de part et d'autre de La paroi qu'elle traverse. Pour ce faire, un obturateur, mobile sous l'effet du flux d'air dans la bouche d'aération, est prévu pour réguler de manière automatique la section d'écoulement de l'air dans la bouche. De tels dispositifs sont connus par exemple des brevets et certificats d'addition français nO 1 520 620, 2 050 714, 2 272 346 ou 2 672 668. Or, compte tenu de l'utilisation de plus en plus courante de profils creux de menuiseries en PVC ou en aluminium, les fentes réservées au passage de l'air ont des sections de plus en plus fines et allongées car la rigidité des menuiseries creuses n'est pas compatible avec des fentes de section plus large. Par ailleurs, pour pouvoir retrouver leur position de repos, c'est-à-dire la position dans laquelle ils perturbent le moins l'écoulement dans la bouche, les obturateurs de l'art antérieur doivent avoir une masse et un moment d'inertie suffisant pour que leur seul poids les ramène dans cette position. En effet, si tel n'est pas le cas, l'obtu- rateur peut rester coincé en position de travail ou de fermeture où il réduit la section de passage de l'air alors que la pression est identique ou quasi identique de part et d'autre de la cloison dans laquelle est insérée la bouche. Il gêne alors le fonctionnement de la bouche. De plus, si L'obturateur a tendance à rester coincé lors de son mouvement, il se produit un hystérésis dans sa courbe de déplacement. En d'autres termes, l'obturateur n'aura pas La même position en fonction de la différence de pression de part et d'autre de la bouche selon qu'il est en mouvement de sa position de repos vers une position de travail ou d'une position de travail vers sa position de repos. Il en résulte qu'il est nécessaire de prévoir des obturateurs relativement lourds pour être sûr qu'ils retrouvent spontanément leur position de repos. Le moment résultant des forces aérodynamiques exercées par le flux d'air peut être faible vis-à-vis du moment d'inertie de l'obturateur. Celui-ci risque donc de ne pas pouvoir être basculé de sa position de repos vers une position de travail en présence d'un flux d'air ou d'une différence de pression relativement faible et donc de ne pas pouvoir remplir sa fonction de réduction de la section de passage de l'air. De plus, le poids et le moment d'inertie de l'obturateur par rapport à son axe doivent être déterminés de façon très précise car ils définissent à eux seuls la position de repos de L'obturateur. Si l'obturateur est déséquilibré, par exemple à cause des tolérances de fabrication ou d'une mauvaise manipulation lors de son montage, il peut ne pas reprendre sa position de repos spontanément. En particulier, en prenant l'exemple du dispositif décrit dans FR 2 672 668, si l'aile verticale de l'obturateur est trop légère par rapport à l'aile horizontale, l'obturateur ne revient pas à sa position de repos et gêne en permanence le passage de l'air.De même, si l'aile verticale est trop lourde, le moment résultant de son poids a tendance à faire lever l'ex trémité de l'aile horizontale et, par voie de conséquence, à placer l'aile verticale sur le trajet de l'air entrant, ce qui a pour conséquence de gêner L'écoulement. La géométrie et le poids de l'obturateur doivent donc être particulièrement étudiés et leur réalisation très soignée, ce qui majore les coûts de fabrication. L'invention résoud entre autres ces problèmes. Elle a pour objet un bouche d'entrée d'air autoréglable comprenant un obturateur basculant présentant un profil en équerre et mobile en rotation sous l'effet du flux d'air à l'intérieur de la bouche entre une position de repos où il s'oppose peu à l'écoulement de l'air et une position de fermeture où il diminue sensiblement la section d'écoulement du flux d'air. Cette bouche est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un élément d'arrêt contre lequel ledit obturateur est en appui simple dans sa position de repos. Grâce à l'invention, il est possible de prévoir un volet Léger, donc sensible au faible moment d'inertie résultant des forces aérodynamiques, puisqu'il doit retrouver sa position d'équilibre non pas sous l'action de son seul poids, mais sous l'action combinée de son poids et de la force de réaction qui lui est transmise par L'élément d'arrêt. L'obturateur peut donc réagir à de faibles différences de pression de part et d'autre de la bouche. Selon une variante particulièrement avantageuse de L'invention, on peut prévoir que l'obturateur est disposé au moins partiellement devant un élément d'isolation acoustique. Ainsi si L'obturateur n'est pas en position d'ouverture complète, lorsqu'une onde sonore pénètre dans la bouche d'entrée d'air, elle frappe L'ai le verticale de l'obturateur avant L'élément acoustique. Cette disposition a pour effet d'améliorer l'isolation acoustique de la bouche. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une bouche d'entrée d'air selon l'art antérieur et d'une bouche d'entrée d'air conforme au principe de l'invention donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe transversale montrant une bouche d'entrée d'air selon l'art antérieur ; - La figure 2 est une vue en coupe transversale d'une bouche d'entrée d'air suivant L'invention, L'obturateur étant dans sa positon de repos et - La figure 3 est une vue similaire à la figure 2, l'obturateur étant dans une position de travail. La bouche d'entrée d'air de la figure 1 est conforme à I 'ensei- gnement technique de FR 2 672 668 au nom des Demandeurs et comprend un capot 1 en forme de coquille ouverte, délimitant l'entrée la de la bouche. Le capot 1 est fixé par tout moyen adéquat sur la façade extérieure du vantail 4 d'une menuiserie dans laquelle est percée une fente de communication 4a. Le capot 1 entoure un obturateur 3 en forme d'équerre, mobile autour d'un axe 3a. La position de repos de l'obtura- teur, c'est-à-dire la position dans laquelle il ne s'oppose pas au passage de l'air, est représentée en tracé interrompu. La position de fermeture dans laquelle il s'oppose au passage de l'air est réprésentée en trait plein. En L'absence de pression différentielle entre l'entrée et la sortie du capot 1, l'obturateur est sensé reprendre sa position de repos (en tracé interrompu) sous le seul effet de son poids. Or, sa géométrie peut ne pas être parfaite, de sorte qu'il ne retouve pas précisément cette position, ce qui a pour conséquence qu'il gêne le passage de l'air d'air en présence d'une faible pression différentielle. En effet, si l'aile verticale inférieure est trop lourde ou trop Légère, la position de repos souhaitée ne sera pas atteinte. De même, si l'aile horizontale est trop courte ou trop longue, son moment par rapport à l'axe 3a ne compense pas exactement le poids de l'aile inférieure et La position de repos souhaitée n'est pas atteinte. La bouche d'entrée d'air 10 de la figure 2 est montée sur le bâti 11 d'une fenêtre dans lequel est ménagée une fente 11a qui met en communication l'atmosphère extérieure 12 et l'air situé à l'intérieur 13 d'une pièce. La bouche est essentiellement constituée d'un auvent extérieur 14 formant deux canaux parallèles 14a et 14b et d'un boitier intérieur 15 muni d'un orifice de sortie 16. Le boîtier intérieur 15 comprend un obturateur 20 mobile en rotation autour d'un axe 21 matérialisé par deux paliers non représentés portés par deux pattes 21a situées aux extrémités du boîtier 15. L'obturateur comprend une aile supérieure 22 raccordée à une aile inférieure 23 disposée de manière sensiblement perpendiculaire par rapport à l'aile 22. Il comprend en outre un aileron 24 situé à L'extrémité de L'aile 23 distante de l'aile 22. Sous L'effet de son propre poids, l'aile 22 vient en butée, ou en appui simple, contre une nervure interne 25 du boitier 15. En effet, le moment d'inertie de L'obturateur 20 par rapport à son axe de rotation 21 est tel que, sous l'action de son poids seul, l'obturateur aurait tendance à occuper une position différente de celle de la figure 2. En particulier, il aurait tourné dans le sens trigonométrique sous l'effet d'un moment dû au poids de l'aile 22. L'obturateur 20 gênerait ainsi L'écoulement puisqu'il ne serait pas dans sa position de repos. En d'autres termes, L'obturateur est déséquilibré. La nervure 25 constitue donc un élément d'arrêt du mouvement de retour de l'obturateur vers sa position de repos. Ainsi, la position de repos de L'obturateur 20 est définie précisément par l'action du moment du poids de l'obturateur par rapport à L'axe 21 et par la force de réaction que lui oppose la nervure 25. Pour une meilleure rigidité de l'ensemble, et afin de simplifier la fabrication, la nervure 25 est venue de matière avec le boîtier 15. Si le moment d'inertie varie, par exemple à cause des tolérances de fabrication de L'obturateur ou de variation de la longueur des ailes, la force de réaction s'adapte pour que son moment par rapport à l'axe 21 s'oppose exactement à celui dû au poids de L'obturateur. En d'autre termes, il y a toujours équilibre lorsque l'aile 22 repose sur la nervure 25 et ce, même si les moments en question sont faibles, c'est-àdire même si la masse de l'obturateur est petite. Cette construction permet donc d'utiliser un obturateur léger tout en garantissant qu'il retrouvera facilement sa position de repos. Cet obturateur léger est très sensible et réagit à de très faibles différences de pression de part et d'autre de la menuiserie 11. Le caractère autoréglable de la bouche provient du fait qu'elle permet de maintenir un débit quasi constant de l'air pénétrant dans la pièce en faisant varier la section 28 d'écoulement de l'air en regard de l'extrémité de l'aile 22. A la position représentée à la figure 3, qui correspond à la position de fermeture maximale de la bouche, un flux d'air parcourt la bouche 10 depuis son entrée 14a-14b vers sa sortie 16. Ce flux d'air heurte l'aile 23, ce qui a pour conséquence d'exercer un moment sur cette aile dans le sens trigonométrique inverse. Autrement dit, ce flux d'air fait tourner l'obturateur dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 3. L'aile 22 a alors été déplacée de sa position en appui contre la nervure 25 vers une position de travail où elle cache partiellement la sortie 16 au flux d'air entrant. La section 28 d'écoulement de l'air au niveau de l'extrémité de l'aile 22 est donc réduite, ce qui a pour conséquence de diminuer le débit d'air pénétrant dans la pièce ou de maintenir ce débit alors que la pression différentielle varie. Le rôle de l'aileron 24 est de faciliter le passage de l'obturateur de sa position de repos à une position de travail, c'est-à-dire d'améliorer la réactivité de L'obturateur. En effet, lorsque l'obturateur a commencé à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, l'aile 23 n'offre pas une résistance importante à l'écoulement puisqu'elle est fuyante. Au contraire, L'aileron 24 forme, par sa jonction avec l'aile 23 une zone où se concentrent les efforts aérodynamiques qui concourrent à la rotation de l'obturateur 20. Dans le même temps l'aile 22, occupant une position de travail intermédiaire entre les figures 2 et 3 en fonction de la pression différentielle qui engendre la pression dynamique agissant sur l'obtura- teur 20 reçoit également une pression dynamique qui génère un couple de rappel dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Eien entendu, en fonction du débit d'air transitant par la bouche, le moment sur l'aile 23 est plus ou moins important, de sorte que toutes les positions de l'obturateur comprises entre celle de la figure 2 et celle de la figure 3 peuvent être occupées par l'obturateur. En jouant sur les longueurs respectives des ailes 22 et 23 et de l'aileron 24, il est en outre possible d'obtenir un obturateur efficace dans des gammes de pression différentielles variées. On peut donc prévoir dans le même boîtier 15 toute une gamme d'obturateurs de géométries différentes correspondant à différents débits, à différents sites d'exposition et à différentes conditions climatiques. Si le flux d'air cesse parce que la pression s'égalise entre l'intérieur et l'extérieur de la pièce, l'obturateur retombe dans la position de la figure 2, mais ne peut pas dépasser cette position car la nervure 25 sert de butée. Ainsi, la position de repos est-elle précisément déterminée. Selon une variante particulièrement avantageuse de l'invention, un élément d'isolation acoustique 30 réalisé en fibre de verre, en mousse synthétique ou en tout autre matériau approprié est agencé dans le boîtier 15 en regard de le fente lla. Il est logé à l'intérieur d'un volume défini par le boîtier 15 et la nervure 25. Ainsi, une onde sonore pénétrant dans les conduits 14a et 14b, puis dans la fente 11a, a tendance à venir heurter la surface réceptrice 31 de l'élément 30 qui est maintenu en position entre autres par la nervure 25. Or, l'aile 23 masque partiellement la surface réceptrice 31 de l'élément 30, c'est-à-dire sa surface orientée vers la fente 11a. De la sorte, une onde sonore arrivant en direction de l'élément 30 heurte l'aile 23 et est réfléchie dans le boîtier 15 avant d'être absorbée par l'élément 30. R E V E N D I C A T I~O N S 1. Bouche d'entrée d'air autoréglable (10) comprenant un obturateur basculant (20) présentant un profil en équerre et mobile en rotation sous l'effet du flux d'air à l'intérieur de la bouche entre une position de repos où il s'oppose peu à l'écoulement de l'air et une position de fermeture où il diminue sensiblement la section d'écoulement du flux d'air (28), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un élément d'arrêt (25) contre lequel ledit obturateur est en appui simple dans sa position de repos. 2. Bouche d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément d'arrêt est une nervure (25) venue de matière avec le boîtier (15) de ladite bouche. 3. Bouche d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit obturateur (20) a un moment d'inertie par rapport à son axe de rotation (21) tel que, sous l'effet de ce seul moment, il atteindrait une position différente de sa position de repos 4. Bouche d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément d'isolation acoustique (30) disposé parallèlement audit obturateur (20), en aval de celui-ci dans le sens de l'écoulement de l'air dans ladite bouche (10). 5. Bouche d'entrée d'air selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément d'isolation acoustique (30) est logé à l'intérieur d'un volume défini au moins partiellement par l'élément d'arrêt (25). 6. Bouche d'entrée d'air selon la revendication 4, caractérisée en ce que L'obturateur (20) masque au moins partiellement la surface réceptrice (31) de L'élément d'isolation acoustique (30). 7. Bouche d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'obturateur (20) comprend deux ailes (22, 23) sensiblement perpendiculaires et un aileron (24) solidaire de l'aile (23) disposée de manière sensiblement perpendiculaire au flux d'air à l'intérieur de la bouche. 8. Bouche d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs obturateurs (20) de géométries différentes adaptés à travailler dans des conditions climatiques différentes.