Brevet FR2751732A1 — publié le 19980130

La présente invention se rapporte à un dispositif de ventilation caréné dont on optimise les caractéristiques. Par la suite, on désignera par motoventilateur, un ensemble comportant un moteur, des pales mises en mouvement par le moteur, les pales ayant pour fonction de créer un flux d'air, et éventuellement un dispositif permettant de fixer le moteur. Dans un dispositif de ventilation caréné de conception classique le flux d'air, mis en mouvement par un motoventilateur, est complètement guidé par des parois rigides. L'ensemble de ces parois est appelé carénage. Pour un dispositif de ventilation caréné, quand on cherche à augmenter le débit, il est usuel d'augmenter les dimensions du motoventilateur, ce qui se fait au détriment du coût, de la consommation énergétique et de la masse du motoventilateur, ces trois paramètres augmentant. Afin de remédier à ces différents inconvénients, la présente invention a pour objet d'augmenter le débit d'air d'un dispositif de ventilation caréné pour un motoventilateur donné. Le dispositif de ventilation comportant un motoventilateur de dimension caractéristique donnée disposé dans un carénage qui comporte au moins une ouverture d'entrée d'air par laquelle est aspiré un flux d'air et une ouverture de sortie d'air de même dimension caractéristique que le motoventilateur par laquelle ressort le flux d'air, I'ouverture de sortie d'air étant raccordée à une conduite guidant le flux d'air en aval du carénage, est caractérisé en ce qu'au raccordement entre la conduite et le carénage, la dimension caractéristique de la conduite est nettement supérieure à la dimension caractéristique de l'ouverture de sortie d'air et qu'en une zone où la pression du flux d'air est susceptible d'être inférieure à la pression d'air, extérieur au dispositif, le dispositif comporte des moyens pour admettre de l'air extérieur au dispositif dans la conduite. Par rapport à un dispositif de ventilation caréné classique, un dispositif conforme à l'invention permet pour un débit donné, un gain économique sur le motoventilateur ou bien à motoventilateur donné un gain de performance. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de deux exemples de réalisation illustrés par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente en perspective un dispositif de ventilation caréné de type cage d'écureuil de conception classique; - la figure 2 représente en perspective un mode de réalisation du dispositif selon l'invention appliqué à un motoventiiateur caréné de type cage d'écureuil; - la figure 3 représente en perspective le mode de réalisation représenté figure 2 vu du côté de l'ouverture supplémentaire - la figure 4 représente schématiquement en coupe un mode de réalisation du dispositif selon l'invention appliqué à un motoventilateur caréné de type axial. - la figure 5 représente un flasque. Un premier mode de réalisation du dispositif est décrit en rapport à un dispositif de ventilation caréné de type cage d'écureuil dont une conception classique est représentée figure 1. Un dispositif de ventilation 1 comporte un motoventilateur 2 dont l'axe de rotation est l'axe 3. Le motoventilateur 2 a une longueur 7 suivant l'axe 3. Cette longueur est prise ci-après comme dimension caractéristique du motoventilateur 2. Sur la figure 1, au repère 2, le moteur n'est pas représenté; seules les pales sont représentées; elles sont portées par un cylindre d'axe 3. De plus, le dispositif de ventilation 1 comporte un carénage 4 de forme cylindrique, disposé autour du motoventilateur 2. Les génératrices du cylindre sont parallèles à l'axe 3. Le cylindre est droit, il est limité d'une part par un flasque 5 plan ayant la forme d'un disque prolongé d'une partie rectangulaire dont un côté est tangent au disque. L'axe du disque est l'axe 3. Les génératrices du cylindre sont portées par le contour du flasque 5. Le flasque 5 peut comporter une ouverture d'entrée 30, cette ouverture est par exemple circulaire, son axe étant l'axe 3. Le diamètre de cette ouverture est sensiblement égal au diamètre intérieur du cylindre portant les pales du motoventilateur 2. Le cylindre est limité d'autre part par un flasque 6 ayant le même contour que le flasque 5, flasque pouvant comporter une ouverture d'entrée d'air 30. Le dispositif de ventilation doit comporter au moins une ouverture d'entrée d'air 30. Certains dispositifs de ventilation carénés de type cage d'écureuil, comme l'exemple décrit ci-dessus, comportent deux ouvertures d'entrée d'air 30, une sur chaque flasque 5 et 6. Pour d'autres, une des ouvertures 30 est partiellement ou totalement obstruée par le moteur du motoventilateur 2. Pour plus de commodité on considère dans cette description qu'il n'y a pas d'ouverture d'entrée d'air 30 sur le flasque 5. Dans le cas contraire, il est bien entendu que l'invention peut néanmoins être mise en oeuvre. Les deux flasques 5 et 6 sont parallèles et éloignés d'une longueur peu supérieure à la longueur 7 du motoventilateur 2, longueurs mesurées suivant l'axe 3. La différence de ces deux longueurs représente le jeu fonctionnel permettant au motoventilateur 2 de tourner librement dans son carénage. Pour plus de commodité, on considérera que ces longueurs sont égales; elles porteront le même repère topologique: 7. La dimension caractéristique du carénage 4 suivant l'axe 3 est donc la dimension caractéristique du motoventilateur 2 suivant le même axe. Le carénage 4 comporte en outre une ouverture de sortie d'air 8 rectangulaire située sur une surface latérale du cylindre, surface parallèle à l'axe 3 et ne possédant aucun point commun avec le disque formant les flasques 5 et 6. La longueur suivant l'axe 3 de l'ouverture de sortie d'air 8 est également la longueur 7. Cette longueur 7 est la dimension caractéristique de l'ouverture de sortie d'air 8. L'ouverture de sortie d'air 8 est raccordée à une conduite 32 par exemple tubulaire de section droite rectangulaire. Pour une meilleure représentation de la figure 1, la conduite 32 est dessinée en traits interrompus. Les dimensions de la section droite de la conduite 32 sont les mêmes que les dimensions de l'ouverture de sortie d'air 8. Lorsque le motoventilateur 2 est en mouvement, il crée un flux d'air 9 pénétrant dans le dispositif de ventilation 1 par l'ouverture d'entrée d'air 30 et ressortant du dispositif de ventilation 1 par l'extrémité de la conduite non raccordée à l'ouverture de sortie d'air 8. Le dispositif de ventilation 10 décrit figure 2 est du même type que le dispositif de ventilation 1 décrit figure 1. Les deux dispositifs de ventilation 1 et 10 possèdent le même motoventilateur 2; le carénage 4 quant à lui est modifié. De préférence, on augmente la longueur 7 de la figure 1 qui devient la longueur 11 sur la figure 2. La valeur de la longueur 11 est nettement supérieure à la valeur de la longueur 7. Le carénage ainsi modifié prend le repère 12. La position relative du motoventilateur 2 par rapport au flasque 6 reste identique. Le flasque 5 peut être supprimé; on ajoute un autre flasque 13 sur l'extrémité du carénage 12 restée libre, voir figure 3. Le flasque 13 comporte une ouverture d'entrée d'air 30, par exemple identique à l'ouverture d'entrée d'air 30 du flasque 6. En prolongement de l'ouverture de sortie d'air 8, on ouvre le carénage 12 jusqu'au flasque 13. Cette nouvelle ouverture est appelé ouverture supplémentaire 14, voir figure 3. Cette ouverture supplémentaire 14 se situe en une zone où la pression du flux d'air 9 en sortie du carénage 12 est susceptible d'être inférieure à la pression de l'air 31, extérieur au dispositif de ventilation 10. La conduite 32 est elle aussi modifiée, la longueur de sa section droite devient, comme pour le carénage, la longueur 11. Cette longueur 11 est ia dimension caractéristique de la conduite. La conduite ainsi modifiée prend le repère 33. Pour une meilleure représentation de la figure 2, la conduite 33 est dessinée en traits interrompus. Lorsque le motoventilateur 2 est en mouvement, la vitesse du flux d'air 9 crée une dépression en application du théorème de Bernouilli. Cette dépression entraîne en son voisinage un flux d'air induit 15. Ce flux d'air induit 15 est aspiré dans le carénage 12 par l'ouverture d'entrée d'air 30 du flasque 13, parcourt l'intérieur du carénage 12 avec un chemin sensiblement parallèle au flux d'air 9 et ressort carénage 12 par l'ouverture supplémentaire 14, pour être guidé dans la conduite 33 . En aval du carénage 12, dans la conduite 33, le débit du flux d'air induit 15 vient augmenter le débit du flux d'air 9. Pour le dispositif de ventilation 10 utilisé de façon particulière dans une hotte aspirante d'une cuisine, on constate que l'augmentation maximale du débit d'air est obtenue lorsque la valeur de la longueur 1 1 vaut deux fois la valeur de la longueur 7. Pour que le dispositif de ventilation 10 puisse s'adapter à différentes utilisations où les pertes de charges en aval du dispositif seraient différentes, l'ouverture supplémentaire 14 peut comporter un clapet 16. Ce clapet ferme partiellement ou totalement l'ouverture supplémentaire 14 tant que la pression du flux d'air 9 à la sortie de l'ouverture 8 n'est pas inférieure à la pression de l'air 31 extérieur au dispositif de ventilation 10. Il est bien entendu que lorsque l'utilisation du dispositif de ventilation 10 est stable et connue au moment de sa conception, on peut se passer du clapet en optimisant le flux d'air induit 15 au moyen d'une adaptation des dimensions de l'ouverture d'entrée d'air 30 du flasque 13 et des dimensions de l'ouverture supplémentaire 14. Une variante de réalisation du dispositif de ventilation 10 adaptée au motoventilateur caréné de type cage d'écureuil consiste à ajouter dans le carénage 12 un flasque 17 identique au flasque 5 de la figure 1. Ce flasque 17 est positionné à une distance 7 du flasque 6. Dans cette variante, seule la partie du flux d'air 9 qui est avale au carénage 12 crée un flux d'air induit. Cette variante trouve son utilité lorsque les conditions d'utilisation du dispositif de ventilation 10 nécessitent de ne pas trop réduire la pression d'air au profit de l'augmentation du débit d'air. Le flasque 17 peut éventuellement être ajouré comme représenté figure 5 dans les zones où la vitesse du flux d'air 9 est la plus grande. La figure 5 représente un exemple de flasque 17 comportant une ouverture 40 rectangulaire située dans la partie rectangulaire du flasque. Le flasque 17 peut comporter autant d'ouvertures que nécessaire. Un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention est décrit en rapport à un motoventilateur 19 caréné de type axial, voir figure 4. Un flux d'air 18 pénètre dans un carénage 21 par une ouverture d'entrée d'air 27, acquiert de la vitesse en traversant les pales du motoventilateur 19 situé dans le carénage 21 et ressort du carénage 21 par une ouverture de sortie d'air 28. Le carénage 21 est un tube, de même axe que le motoventilateur 19. Au droit du motoventilateur 19, les dimensions de la section droite du tube sont peu supérieures aux dimensions du motoventilateur 19 mesurées perpendiculairement à l'axe du motoventilateur 19. La différence entre les dimensions du motoventilateur 19 et les dimensions de la section droite du carénage 21 représente le jeu fonctionnel permettant au motoventilateur 19 de tourner librement dans son carénage. Pour plus de commodité, on considérera que ces dimensions sont égales; elles sont représentées figure 4 par la dimension 25. Cette dimension représente la dimension caractéristique du carénage 21 du motoventilateur 19 ainsi que celle de l'ouverture de sortie d'air 28. L'ouverture de sortie d'air 28 est raccordée à une conduite 29 tubulaire de même axe que l'axe du motoventilateur 19. La dimension caractéristique de la conduite 29 est une dimension de sa section droite représentée figure 4 par la dimension 26. La valeur de la dimension 26 est nettement supérieure à la valeur de la dimension 25. La vitesse du flux d'air 18 crée une dépression dans ce même flux d'air 18 en application du théorème de Bernouilli. En aval du motoventilateur, en une zone où la pression du flux d'air 18 est susceptible d'être inférieure à la pression de l'air extérieur au dispositif de ventilation 35, on crée au moins une ouverture supplémentaire 20. Lorsque le carénage 21 et la conduite 29 ont des sections droites circulaires, les dimensions 25 et 26 sont les diamètres de ces sections droites. Sur la figure 4, deux ouvertures supplémentaires 20 sont représentées en aval du motoventilateur 19. Il est bien entendu que ces ouvertures supplémentaires 20 peuvent être situées à tout endroit du carénage 21 ou de la conduite 29 où le flux d'air 18 est susceptible d'avoir suffisamment de vitesse pour créer une dépression par rapport à l'air 22 extérieur au dispositif de ventilation 35. Cette ou ces ouvertures supplémentaires 20 comportent éventuellement un clapet 23 chacune. Ce clapet a pour fonction de fermer partiellement ou totalement l'ouverture supplémentaire 20 à laquelle il est associé tant que la pression du flux d'air 18 n'est pas inférieure à la pression de l'air 22 extérieur au dispositif de ventilation 35. Comme pour l'exemple du motoventilateur caréné de type cage d'écureuil, on peut se passer du clapet si l'utilisation du dispositif de ventilation stable est connue au moment de sa conception. Lorsqu'une ouverture supplémentaire 20 n'est pas complètement fermée par son clapet 23, la dépression du flux d'air 18 aspire dans le dispositif de ventilation 35 un flux d'air induit 24. Ce flux d'air induit 24 vient augmenter le débit du flux d'air 18 traversant les pales du motoventiiateur 19. Les deux exemples de dispositif conformes à l'invention sont décrits en rapport à deux dispositifs de ventilation carénés de type différent; il est bien entendu que quel que soit le type de motoventilateur créant un flux d'air dans un carénage, si la vitesse du flux d'air peut créer une dépression entre l'intérieur et l'extérieur du carénage, on peut alors mettre en oeuvre un dispositif selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de ventilation comportant un motoventilateur (2; 19) de dimension caractéristique donnée (7; 25) disposé dans un carénage (4; 21) qui comporte au moins une ouverture d'entrée d'air (30; 27) par laquelle est aspiré un flux d'air (9; 18) et une ouverture de sortie d'air (8; 28) sensiblement de même dimension caractéristique (7; 25) que le motoventilateur (2; 19) par laquelle ressort le flux d'air (9; 18),1'ouverture de sortie d'air (8; 28) étant raccordée à une conduite (32; 29) guidant le flux d'air (9 ;18) en aval du carénage; le dispositif de ventilation (10; 35) étant caractérisé en ce qu'au raccordement entre la conduite (33; 29) et le carénage (12; 21), la dimension caractéristique (11; 26) de la conduite (33; 29) est nettement supérieure à la dimension caractéristique (7; 25) de l'ouverture de sortie d'air (8; 28), et qu'en une zone où la pression du flux d'air (9; 18) est susceptible d'être inférieure à la pression de l'air (31; 22) extérieur au dispositif, le dispositif comporte des moyens pour admettre de l'air (31; 22) extérieur au dispositif dans la conduite (32 ; 29) . 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le motoventilateur (2) est de type cage d'écureuil et qu'il tourne suivant un axe (3), que sa dimension caractéristique est sa longueur (7) suivant l'axe (3), que les sections droites de l'ouverture de sortie d'air (8) et de la conduite (32) sont rectangulaires de largeurs, perpendiculairement à l'axe (3), confondues, que la dimension caractéristique de la conduite (33) est la longueur (11) de la section droite de la conduite (33) suivant l'axe (3), que cette longueur (11) est nettement supérieure à la longueur (7) de l'ouverture de sortie d'air (8) suivant l'axe (3), que les moyens pour admettre l'air (31) extérieur au dispositif dans la conduite (32) comportent un prolongement du carénage (12), suivant l'axe (3), que la longueur, prolongement compris, du carénage (12) suivant l'axe (3) est la longueur (11) de la section droite de la conduite suivant l'axe (3), que ce prolongement est fermé par un flasque (13), que le flasque (13) comporte une ouverture d'entrée d'air (30), qu'une ouverture supplémentaire (14) du carénage (12) se situe en prolongement de l'ouverture de sortie d'air (8). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de la longueur (11) de la section droite de la conduite suivant l'axe (3) vaut deux fois la valeur de la longueur (7) de l'ouverture de sortie d'air (8) suivant l'axe (3). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carénage (12) comporte un flasque supplémentaire (17), que ce flasque (17) est positionné à une distance du flasque (13) fermant le prolongement du carénage (12), distance égale à une longueur du prolongement du carénage (12) suivant l'axe (3). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flasque supplémentaire (17) est ajouré dans au moins une zone où la vitesse du flux d'air (9) est importante. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le motoventilateur (19) est de type axial, que la conduite (29) et le carénage (21) sont des tubes, que la dimension caractéristique du carénage est une dimension (25) de la section droite du carénage (21), que la dimension caractéristique de la conduite est une dimension (26) de la section droite de la conduite, ces deux dimensions étant mesurées suivant le même axe, que les moyens pour admettre l'air (31) extérieur au dispositif dans la conduite (29) comportent au moins une ouverture supplémentaire (20). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ouverture supplémentaire (20) se situe au raccordement entre le carénage (21) et la conduite (29) 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture supplémentaire (14; 20) comporte un clapet (16; 23) permettant de fermer partiellement ou totalement l'ouverture supplémentaire (14; 20) tant que la pression du flux d'air (9; 18) n'est pas inférieure à la pression de l'air (31, 22).