Brevet FR2743618A1 — publié le 19970718

La présente invention concerne un dispositif de modulation de perte de charge pour une installation de ventilation par aspiration d'air destinée à équiper en particulier, bien que non exclusivement, des bâtiments de logement. Une installation de ventilation par aspiration comporte classiquement une pluralité de bouches d'aspiration reliées, par l'intermédiaire d'un réseau de conduits, à un ventilateur. La dépression créée par le ventilateur a l'intérieur du réseau de conduits provoque une aspiration d'air à l'entrée de chaque bouche. Chaque bouche permet d'obtenir deux débits préréglés au choix de l'utilisateur. La sélection du débit peut être assurée manuellement par chaque utilisateur particulier ou automatiquement à partir de la détection d'un paramètre tel que l'humidité par exemple. Toutefois, le bon fonctionnement des bouches d'aspiration n'est assuré que si la dépression immédiatement en aval de ces bouches reste comprise entre deux valeurs limites. Si ces valeurs sont dépassées, il se crée en effet des perturbations d'écoulement d'air qui engendrent des bruits et des variations de débit indésirables. Or, on sait que la dépression obtenue au niveau d'une bouche est la différence entre la dépression fournie par les ventilateurs à l'extrémité aval du réseau de conduit et la perte de charge de la partie du réseau du conduit comprise entre le ventilateur et la bouche considérée. Quand les débits d'aspiration des bouches varient, le débit total aspiré par le ventilateur varie, de sorte que la dépression fournie par le ventilateur varie (la vitesse de rotation du ventilateur restant constante). En général, la dépression fournie par le ventilateur diminue quand le débit augmente. Dans le même temps, la variation des débits à l'intérieur du réseau de conduits engendre une variation de la perte de charge de ce réseau. On peut considérer dans la pratique que la perte de charge du réseau est sensiblement proportionnelle au carré des débits.Ainsi, la dépression fournie par le ventilateur et la perte de charge du réseau varient inversement l'une de l'autre, de sorte que la dépression à l'aval des bouches, qui est égale à la différence de ces deux grandeurs, varie fortement avec les débits d'aspiration. Comme les débits d'aspiration varient indépendamment les uns des autres en fonction des utilisations individuelles, on constate très souvent des dépassements des valeurs limites de la dépression à l'aval des bouches d'aspiration. Pour remédier à cet inconvénient, on a pensé à disposer sur le réseau de conduits un ou plusieurs dispositifs de modulation de perte de charge créant une perte de charge qui varie inversement au débit. Ce ou chaque dispositif de modulation doit être réglé de telle sorte que la courbe de variation de perte de charge du réseau en fonction du débit est sensiblement parallèle à la courbe de variation de la dépression fournie par le ventilateur en fonction du débit. Ainsi, la dépression obtenue au niveau d'une bouche, qui est la différence de ces deux grandeurs, est peu sensible aux variations de débit. On obtient donc une installation de ventilation dans laquelle les débits d'aspiration peuvent varier sans que les dépressions obtenues aux bouches d'aspiration ne dépassent les valeurs limites prescrites. Actuellement, le dispositif de modulation de perte de charge est réalisé sous la forme d'un boîtier présentant un orifice d'entrée et un orifice de sortie et équipé intérieurement d'un clapet monté pour pivoter autour d'un axe horizontal qui est équipé d'un levier dont l'extrémité libre porte une masselotte. Le poids de la masselotte et du levier engendre sur l'axe de rotation du clapet un couple qui tend à rappeler celui-ci dans sa position de fermeture de l'orifice d'entrée. Lorsque le débit est faible, le levier s'étend sensiblement à l'horizontale et rappelle le clapet vers sa position de fermeture avec un couple maximum. La perte de charge créée par le clapet est élevée.Lorsqu'au contraire le débit d'air augmente, le clapet est écarté de l'orifice d'entrée et le levier est relevé et s'incline vers le haut, de sorte que le couple de rappel engendré par le poids du levier de la masselotte diminue. La perte de charge engendrée par le clapet, qui dépend directement de ce couple, diminue donc elle aussi Ce dispositif de modulation présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord la variation du couple de rappel exercé par le levier en fonction de l'inclinaison du clapet est insuffisante, de sorte que l'écart entre la perte de charge minimum créée pour les débits élevés et la perte de charge maximum créée pour les débits faibles n'est pas assez important.De plus, la loi de variation du couple de rappel du clapet en fonction de l'inclinaison de celuici n'est modifiable que de façon proportionnelle en agissant sur la longueur du levier et/ou sur le poids de la masselotte. Il est donc délicat, voire impossible, d'ajuster convenablement cette loi de variation pour obtenir une loi de variation de perte de charge en fonction du débit qui soit adaptée à l'installation de ventilation concernée. En outre, dans les dispositifs existants, le boîtier est de forme cylindrique, de sorte que l'axe de pivotement du clapet doit être situé au voisinage du centre de celui-ci. Il s'ensuit que l'action du flux d'air sur le clapet est répartie de part et d'autre de cet axe. Enfin, lorsque le clapet est en position d'ouverture maximum, le levier s'étend vers le haut, au-dessus de l'axe de rotation du clapet qui est lui-même situé légèrement au-dessus de l'orifice d'entrée. Il est donc nécessaire de prévoir un espace d'ouverture libre au-dessus du boîtier, ce qui augmente l'encombrement du dispositif. L'objectif de l'invention est de concevoir un dispositif de modulation de perte de charge permettant de fortes variations de perte de charge ainsi qu'un réglage précis de la loi de variation de cette perte de charge en fonction du débit, tout en présentant un encombrement restreint. En vue de la réalisation de cet objectif, on prévoit un dispositif de modulation de perte de charge comportant un boîtier présentant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, et un clapet monté à l'intérieur du boîtier pour pivoter autour d'un axe adjacent à l'orifice d'entrée, entre une position de fermeture de l'orifice d'entrée et une position d'ouverture de cet orifice, le clapet étant rappelé vers sa position de fermeture par un mécanisme de rappel associé qui exerce sur le clapet un couple de rappel variant inversement au degré d'ouverture de ce clapet. Selon l'invention, le mécanisme de rappel comporte un levier et un ensemble déformable constitué d'au moins deux biellettes articulées entre elles, cet ensemble déformable possédant une extrémité articulée au boîtier et une extrémité opposée articulée au levier et cet ensemble déformable étant attelé à un organe de rappel. On obtient ainsi, pour un faible encombrement, une variation du couple de rappel du clapet en fonction de l'inclinaison de ce clapet relativement importante. La loi de variation de ce couple en fonction de l'inclinaison du clapet peut être ajustée en modifiant la longueur des deux biellettes et du levier ou encore la position de l'axe d'articulation de l'ensemble déformable. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'ensemble déformable est articulé au boîtier autour d'un axe dont la position sur le boîtier est réglable. Il est ainsi possible de régler très rapidement la position de cet axe pour ajuster la loi de variation du couple de rappel du clapet (et donc la loi de variation de perte de charge) à l'installation particulière sur laquelle est monté le dispositif. En particulier, ce réglage peut être effectué directement sur site. Selon un mode de réalisation avantageux, l'ensemble déformable est formé de deux biellettes formant compas. La structure du mécanisme de rappel est ainsi particulièrement simple, fiable et peu coûteuse. De préférence alors, l'organe de rappel est attelé à l'ensemble déformable au voisinage de la zone d'articulation des deux biellettes entre elles. L'organe de rappel peut avantageusement être réalisé sous la forme d'une masselotte. La force de rappel qu'il exerce sur l'ensemble déformable est ainsi constante. Le levier et l'ensemble déformable s'étendent alors dans un plan vertical commun. L'axe de pivotement du clapet étant horizontal et situé légèrement au-dessus de l'orifice d'entrée, le levier est solidaire en rotation du clapet. Le clapet est porté par une tige s'étendant selon l'axe de pivotement de ce clapet et solidaire du levier. L'organe de rappel peut également être réalisé sous la forme d'un ressort. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le boîtier est de forme parallélépipédique. Ainsi, il est possible de disposer l'axe de pivotement du clapet à l'extérieur de l'orifice d'entrée, de sorte que la totalité du flux d'air tend à faire pivoter le clapet dans un même sens. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier et non limitatif, en liaison avec les figures en annexe parmi lesquelles - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de ventilation équipée d'un dispositif de modulation de perte de charge conforme à l'invention - la figure 2 est une vue schématique en perspec tive d'un dispositif de modulation de perte de charge conforme à l'invention - les figures 3A, 3B et 3C sont des vues schématiques de profil illustrant différentes configurations d'utilisation du clapet et de son mécanisme de rappel. En référence à la figure 1, l'installation de ventilation comporte une pluralité de bouches d'aspiration 1 permettant de sélectionner un débit d'air à aspirer parmi deux débits prédéterminés. Chacune des bouches d'aspiration 1 est raccordée à un conduit secondaire 3 correspondant. Plusieurs conduits secondaires peuvent ainsi "desservir" les différents logements d'un bâtiment. Les conduits secondaires 3 sont eux-même raccordés à un conduit principal 4 dont une extrémité est raccordée à un ventilateur 6. Les conduits 3 et 4 forment ainsi un réseau d'extraction reliant les bouches d'aspiration 1 au ventilateur 6. Le ventilateur 6 crée une dépression à l'intérieur du réseau de manière à engendrer une aspiration d'air à l'entrée de chaque bouche 1, comme cela est schématisé par les flèches de la figure 1. Pour rendre aussi constante que possible la dépression à chacune des bouches, l'installation est équipée d'un dispositif de modulation de perte de charge selon l'invention. Ce dispositif, désigné par la référence générale 7, est ici disposé sur le conduit principal 4, entre le ventilateur 6 et les conduits secondaires 3 équipés des bouches d'aspiration 1. La fonction principale de ce dispositif de modulation est de créer une perte de charge qui varie inversement au débit, comme cela a été expliqué précédemment. Bien entendu on pourra prévoir de disposer plusieurs dispositifs de modulation tels que 7 à différents emplacements appropriés du réseau d'extraction. La structure du dispositif de modulation 7 est représentée schématiquement en perspective à la figure 2. Le dispositif 7 comporte un boîtier creux 8, ici de forme parallélépipèdique, ayant deux parois opposées 9, 10, dans lesquelles sont respectivement ménagés un orifice d'entrée 11 et un orifice de sortie 12. L'extrémité du tube 4 est raccordée à l'orifice 11 et une portion de conduit 13 est raccordée par une de ses extrémités à l'orifice de sortie 12 et par son autre extrémité au ventilateur 6, assurant ainsi la liaison entre le dispositif de modulation 7 et le ventilateur 6 (voir figure 1). Un clapet 14 est monté à l'intérieur du boîtier 8 pour pivoter autour d'un axe horizontal 15 qui est situé à proximité et légèrement au-dessus de l'orifice 11. Le clapet 14 peut ainsi pivoter entre une position de fermeture de l'orifice d'entrée 11 et une position d'ouverture de cet orifice. Dans l'exemple illustré, le clapet 14 est porté par une tige 16 qui s'étend selon l'axe 15 entre deux parois verticales opposées 17, 18 du boîtier 8. La tige 16 traverse la paroi 19 et s'étend à l'extérieur du boîtier 8 sur une portion d'extrémité 19. Le clapet 14 est soumis à un couple de rappel C qui tend à le rappeler vers sa position de fermeture de l'orifice d'entrée 11 et qui est exercé par un mécanisme de rappel 20. Le couple C varie inversement au degré d'ouverture du clapet 14, comme cela sera mieux expliqué ultérieurement. Le mécanisme de rappel 20 comporte un levier 21 dont une extrémité est montée solidaire en rotation de l'extrémité 19 de la tige 16. Ce levier s'étend perpendiculairement à l'axe 15, c'est-à-dire dans un plan vertical. L'extrémité opposée du levier 21 est articulée, autour d'un axe 22 parallèle à l'axe 15, à l'une des deux extrémités d'une première biellette 23. L'extrémité opposée de la biellette 23 est articulée, autour d'un axe 24 parallèle à l'axe 15, à l'une des deux extrémités d'une seconde biellette 25 dont l'autre extrémité est articulée au boîtier 8 autour d'un axe 26 parallèle à l'axe 15. Les deux biellettes 23 et 25 constituent ainsi un ensemble déformable en forme de compas, dont une extrémité est articulée au boîtier 8 et dont l'extrémité opposée est articulée au levier 21. Cet ensemble est situé dans le même plan vertical que le levier 21. Une masselotte 27 ayant une masse déterminée est montée sur l'axe 24 d'articulation des biellettes 23 et 25. Cette masselotte 27 est montée de manière amovible afin de permettre son remplacement rapide et aisé par une autre masselotte de masse différente. La position de l'axe 26 d'articulation de la seconde biellette 25 au boîtier 8 est réglable. En l'espèce, l'extrémité de la biellette 25 qui est articulée au boîtier 8 est portée par un téton 28 engagé dans un trou 29 qui est choisi parmi une pluralité de trous identiques (ici au nombre de 3) ménagés dans la paroi 18 en des emplacements prédéterminés. Le fonctionnement du mécanisme de rappel 20 est illustré schématiquement aux figures 3A, 3C. A la figure 3A, le débit, symbolisé par les flèches DA est très faible. La force de pesanteur P de la masselotte 27 exerce sur la biellette 23 un effort de poussée FA qui tend à rappeler le clapet 14 vers sa position de fermeture de l'orifice d'entrée 11 selon un couple de rappel CA. L'angle formé entre le levier 21 et la biellette 23 étant proche de l'angle droit, on peut considérer que le couple de rappel CA est approximativement égal à l'effort FA multiplié par la longueur du levier 21. Comme le débit DA est très faible, le clapet 14 est très proche de sa position de fermeture et l'angle d'ouverture A du clapet 14 est donc très petit. Il s'ensuit que l'angle formé entre les biellettes 23 et 25 est au contraire très grand, de sorte que l'effort FA, qui est la projection de la force de pesanteur P de la masselotte 27 sur la biellette 23 parallèlement à la direction de la biellette 25, est lui aussi très grand. Le couple de rappel CA est donc élevé. A la figure 3B, le débit DB est moyen et donc sensiblement plus grand que le débit DA de la figure 3. Le clapet 14 est donc écarté de l'orifice d'entrée 11 et son angle d'ouverture AB est donc sensiblement plus grand que l'angle ÛA de la figure 3A. Il s'ensuit que l'angle p8 formé entre les biellettes 23 et 25 est au contraire plus petit que l'angle PA correspondant de la figure 3A. Par conséquent, l'effort F8 exercé par la masselotte 27 sur la biellette 23, qui est la projection de la force de pesanteur P de la masselotte 27 sur la biellette 23 parallèlement à la biellette 25, est sensiblement plus petit que l'effort FA correspondant de la figure 3A.Le couple de rappel C8 est donc sensiblement plus petit que le couple de rappel CA constaté dans le cas de la figure 3A où l'angle d'ouverture du clapet 14 était nettement plus faible. A la figure 3C, le débit Dc est quasiment maximum. L'angle d'ouverture ac du clapet 14 est très grand et l'angle Pc entre les biellettes 23 et 25 est au contraire très petit. Il s'ensuit que l'effort FC exercé par la masselotte 27 sur la biellette 23 est très faible et que, par conséquent, le couple de rappel Cc du clapet 14 est lui aussi très faible. En résumé, on comprend que plus l'angle d'ouverture du clapet 14 est élevé, plus l'effort exercé par la masselotte 27 sur la biellette 23, et par conséquent le couple de rappel C du clapet 14, sont faibles. Autrement dit, le couple de rappel du clapet 14 exercé par le mécanisme de rappel 20 varie inversement au degré d'ouverture du clapet 14 et donc au débit. Or, plus le couple de rappel du clapet 14 est grand, plus la perte de charge engendrée par ce clapet est elle aussi élevée. Par conséquent, la perte de charge engendrée dans le dispositif selon l'invention varie inversement au débit. On obtient ainsi le résultat recherché. Par ailleurs, la loi de variation de perte de charge en fonction du débit peut être aisément modifiée pour être adaptée à l'installation de ventilation à laquelle est destiné le dispositif de modulation 7. Tout d'abord, il est possible de modifier les longueurs de levier 21 et des biellettes 23 et 25, ce qui modifie les lois de variation de l'angle formé entre les biellettes 23 et 25 en fonction de l'angle d'ouverture du clapet 14. Il est ensuite possible de remplacer la masselotte 27 pour une masselotte de masse différente, modifiant ainsi directement la force de pesanteur P de celle-ci. Le montage amovible de la masselotte 27 facilite ce remplacement. Enfin, selon un aspect extrêmement avantageux de l'invention, il est possible de modifier la loi de variation de la perte de charge en réglant la position de l'axe d'articulation 26 de la seconde biellette 25. Il est rappelé que dans l'exemple illustré conformément à la figure 2, il est prévu une pluralité de trou 29 destinés à recevoir le doigt 28 portant l'extrémité correspondante de la biellette 25. Cette disposition permet une modification simple et rapide de la position de l'axe 26. En tout état de cause, l'emplacement de l'axe 26 devra être choisi de telle sorte que l'angle formé entre les biellettes 23 et 25 reste inférieur à l'angle plat, même lorsque le clapet 14 est en position de fermeture de l'orifice d'entrée 11. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles de l'invention. En particulier, bien que l'on ait décrit un mécanisme de rappel constitué d'un ensemble déformable portant une masselotte pour son rappel en position de fermeture du clapet, il est également possible de remplacer cette masselotte par un organe de rappel élastique tel qu'un ressort ayant une extrémité attelée au boîtier et une extrémité opposée attelée à l'ensemble déformable. Le ressort peut par exemple être attelé à l'articulation 24 des deux biellettes 23 et 25 et il possédera une longueur suffisamment importante pour que son allongement du fait du mouvement de cette articulation 24 soit sans influence pratique sur la force qu'il exerce sur l'ensemble déformable. Par ailleurs son point d'attelage au boîtier sera choisi pour que la modification de l'orientation de la force de rappel sur l'ensemble déformable du fait du mouvemnet de ce dernier soit minimale. Bien que l'on ait décrit un ensemble déformable constitué de seulement deux biellettes articulées, il est possible de réaliser un ensemble déformable analogue comportant davantage de biellettes articulées, par exemple quatre, avec éventuellement une liaison de type glissière d'une ou plusieurs articulations de biellettes avec le boîtier. Bien que l'on ait décrit un mécanisme de rappel dans lequel le levier est monté directement solidaire en rotation du clapet, il est également possible de prévoir que ce premier levier soit lié en rotation au clapet par l'intermédiaire d'un mécanisme plus sophistiqué, par exemple un mécanisme à roues dentées, à courroie ou analogue. Il n'est pas indispensable que l'axe de pivotement du clapet soit horizontal et situé légèrement audessous de l'orifice d'entrée. Il pourra par exemple être agencé verticalement d'un côté ou de l'autre de l'orifice d'entrée ou encore horizontalement légèrement en-dessous de l'orifice d'entrée. Bien que l'on ait décrit, pour l'articulation de l'ensemble déformable au boîtier, un téton engagé dans un trou choisi parmi plusieurs trous d'emplacements déterminés, il est également possible de monter l'extrémité articulée de l'ensemble déformable sur une glissière solidaire du boîtier pour un réglage plus facile et plus fin de la position de l'axe d'articulation de cet ensemble. Pour modifier la loi de variation de perte de charge, on pourra également prévoir d'utiliser un levier et/ou des biellettes de longueur variable, par exemple télescopiques. Enfin, bien que dans l'exemple illustré le mécanisme de rappel soit situé à l'extérieur du boîtier, il est également possible de disposer ce mécanisme à l'intérieur du boîtier, en particulier afin d'en assurer la protection. REVENDICATIONS 1. Dispositif de modulation de perte de charge pour une installation de ventilation, comportant un boîtier (8) présentant un orifice d'entrée (11) et un orifice de sortie (12), et un clapet (14) monté à l'intérieur du boîtier (8) pour pivoter autour d'un axe (15) adjacent à l'orifice d'entrée (11), entre une position de fermeture de l'orifice d'entrée (11) et une position d'ouverture de cet orifice, le clapet (14) étant rappelé vers sa position de fermeture par un mécanisme de rappel associé (20) qui exerce sur le clapet (14) un couple de rappel (C) variant inversement au degré d'ouverture de ce clapet, caractérisé en ce que le mécanisme de rappel (20) comporte un levier (21) et un ensemble déformable constitué d'au moins deux biellettes (23, 35) articulées entre elles, cet ensemble déformable possédant une extrémité articulée au boîtier (8) et une extrémité opposée articulée au levier (21) et cet ensemble déformable étant attelé à un organe de rappel (27). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble déformable est articulé au boîtier (8) autour d'un axe (15) dont la position sur le boîtier (8) est réglable. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble articulé est formé de deux biellettes (23, 25) formant compas. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de rappel (27) est disposée au voisinage de la zone d'articulation des deux biellettes (23, 25) entre elles. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de rappel est une masselotte (27). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le levier (21) et l'ensemble déformable (23, 25) s'étendent dans un plan vertical commun. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, l'axe de pivotement (15) du clapet (14) étant horizontal et situé légèrement au-dessus de l'orifice d'entrée (11), le levier (21) est solidaire en rotation du clapet (14). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le clapet (14) est porté par une tige (16) s'étendant selon l'axe de pivotement (15) de ce clapet (14) et solidaire du levier (21). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de rappel est un ressort. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (8) est de forme parallélélipédique.