Brevet FR2756366A1 — publié le 19980529

La présente invention concerne des perfectionnements aux batteries de conditionnement d'air utilisées dans les installations de climatisation et de chauffage aérauliques, notamment celles comportant de nombreuses batteries, et concerne plus particulièrement un dispositif permettant de réduire, dans une forte proportion, la pression de l'air nécessaire à une installation. La présente invention est plus particulièrement applicable aux installations assurant la climatisation de bâtiments importants comprenant un grand nombre de locaux à traiter. Habituellement ces locaux ne possèdent pas tous les mêmes besoins en climatisation, en raison par exemple des nécessités propres à leur fonction ou à leur situation au sein du bâtiment dans lequel ils sont situés, qui impliquent qu'ils nécessitent pour leur climatisation une puissance thermique plus ou moins importante. Généralement la climatisation des différents locaux est assurée à partir d'un système aéraulique centralisé qui est apte à fournir un certain débit d'air à une pression et à une température données. Ce système étant unique pour l'ensemble de l'installation, il n'est donc pas satisfaisant pour alimenter directement chacun des locaux, et l'air délivré doit donc subir un traitement qui est fonction de la spécificité de chaque local. Or, il s'avère que, dans certaines parties de l'installation, la pression est trop élevée pour les opérations de traitement de l'air que l'on souhaite réaliser, et il est donc essentiel de faire chuter cette pression d'air préalablement au traitement spécifique mentionné. On connaît bien entendu, dans l'état antérieur de la technique, des dispositifs en mesure de faire subir à un flux d'air incident une telle chute de pression. On utilise notamment dans ce but des boîtes de détente qui sont constituées d'une enveloppe métallique à l'intérieur de laquelle un volet circulaire ou rectangulaire pivote autour d'un axe. La rotation de ce volet peut être commandée manuellement ou automatiquement par un mécanisme qui contrôle le débit d'air ou la pression amont. On sait cependant que ces boîtes de détente présentent de multiples inconvénients et notamment qu'elles sont d'un coût et d'un encombrement importants, qu'elles sont compliquées à mettre en oeuvre et qu'elles engendrent habituellement un bruit élevé, si bien que l'on est contraint de leur adjoindre des moyens d'insonorisation, ce qui accroît encore leur coût et leur encombrement. Par ailleurs, ces boîtes de détente perturbent gravement la distribution des filets d'air, si bien que la chute de pression ainsi obtenue engendre d'importantes turbulences et même parfois des instabilités de pression. On sait également que l'on peut obtenir une telle chute de pression au moyen d'un simple volet que l'on dispose dans la conduite de distribution d'air. Si un tel dispositif présente sans conteste l'avantage de la simplicité, cependant, outre le fait qu'il soit la source de fortes perturbations sonores il ne résout pas non plus le problème du respect de l'écoulement des filets d'air. On connaît également des installations qui font appel à des moyens d'induction, comprenant un élément convergent, dans lesquels on mélange à un flux d'air incident provenant d'une centrale une proportion d'air aspiré à l'extérieur par induction. On a constaté dans de telles installations, que le flux d'air externe aspiré en périphérie d'une canalisation, avait pour effet de former en périphérie de celle-ci un écoulement d'air à faible vitesse, qui avait pour effet d'isoler la paroi de la canalisation du flux d'air central qui s'écoule à grande vitesse, permettant ainsi un écoulement peu bruyant. La demanderesse a constaté que, lorsque l'orifice d'entrée de l'air extérieur était obturé, on créait néanmoins, par un phénomène d'induction, (appelé ici "induction interne") des tourbillons à faible vitesse au niveau de la périphérie de la paroi de la conduite qui ont pour effet, comme précédemment, de préserver cette conduite contre l'écoulement à grande vitesse du flux d'air central, ce qui diminue le bruit dans d'importantes proportions. Il a ainsi été établi qu'un tel dispositif fournissait ses effets lorsque l'on faisait appel à un élément convergent dont le rapport du diamètre de sortie sur le diamètre de la canalisation aval était compris entre environ 0,25 et 0,70. La présente invention a ainsi pour but de proposer un moyen qui permet d'absorber des surpressions importantes sans augmentation notable du bruit, sans augmentation notable de volume et tout en respectant le profil des filets d'air. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif réducteur de la pression de l'air en provenance d'une centrale de conditionnement d'air qui est destinée à alimenter une installation, et qui comprend d'amont en aval, une canalisation amont, un élément convergent et une canalisation aval caractérisé en ce que le rapport du diamètre de sortie de l'élément convergent sur le diamètre de la canalisation aval est compris entre environ 0,25 à 0,70, la canalisation aval étant fermée en sa partie amont, de façon à créer dans la conduite aval un flux d'induction interne périphérique. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte, en amont de l'élément convergent, des moyens redresseurs des filets d'air. De préférence, la canalisation aval est alignée avec la canalisation amont, et possède une longueur au moins égale à quatre fois son diamètre, cette longueur étant d'autant plus grande que la chute de pression souhaitée est importante. Dans un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, l'élément convergent est constitué d'un élément tronconique comportant des moyens de fixation d'une part, sur la canalisation amont et d'autre part, sur la canalisation aval. L'élément tronconique peut bien entendu être amovible. Dans une variante de ce mode de mise en oeuvre le demi-angle au sommet de l'élément tronconique est compris entre 15 et 40 et est de préférence égal à 21 + 2". Préférentiellement, le diamètre de la canalisation aval sera au moins égal au diamètre de la canalisation amont et au plus égal à 1,5 fois celui-ci. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un second mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale du mode de mise en oeuvre représenté sur la figure 2 avant montage. Sur la figure 1 on a représenté une conduite 1 d'alimentation en air d'un local, ou conduite amont, qui est pour ce faire en communication avec une centrale d'alimentation en air sous pression, non représentée sur le dessin. Cette centrale délivre de l'air à une pression P et l'on souhaite fournir, à une installation disposée en aval, ce même air à une pression Pl inférieure à la pression P. Compte tenu de l'usage auquel cet air est destiné, à savoir le chauffage ou la climatisation de locaux occupés, il est impératif que l'installation soit d'un fonctionnement silencieux. La conduite d'alimentation 1 possède un diamètre D et débouche dans un élément convergent 3 formé par un tronc de cône de hauteur h dont le diamètre de sortie est d. La conduite d'alimentation 1 peut comporter des ailettes, non représentées sur le dessin, destinées à redresser les filets d'air arrivant dans la conduite. L'élément convergent 3 débite dans une conduite cylindrique 5, ou conduite aval, qui est alignée avec la conduite amont 1 et qui possède un diamètre D' supérieur au diamètre D de celle-ci. L'extrémité amont de la conduite 5 est fermée par une collerette d'obturation 7 afin d'éviter tout phénomène d'aspiration d'air extérieur par induction. Par ailleurs, le rapport entre le diamètre de sortie d de l'élément convergent 3 et le diamètre D' de la canalisation aval 5 est compris entre 0,25 et 0,70. Dans ces conditions, lorsque l'on alimente en air la conduite 1 on crée au niveau de l'orifice de sortie de l'élément convergent 3 un dard 4 qui s'étend sur une longueur 1 à l'intérieur de la conduite aval 5. On crée ainsi, en sortie de la buse de l'élément convergent 3, un phénomène d'aspiration par induction. Comme toute arrivée d'air externe est rendue impossible par la fermeture amont de la conduite 5, ce phénomène d'aspiration crée autour du dard 4 une zone tourbillonnaire 13 qui isole les parois de la conduite 5 du dard central 4 et qui rend le dispositif suivant l'invention particulièrement silencieux. On constate qu'en aval du dard central 4, à une distance l' > l de l'élément convergent 3, la pression qui existe dans la conduite 5 se situe à une valeur Pl inférieure d'une valeur AP à la pression amont P délivrée par la centrale, et qui dépend notamment des caractéristiques dimensionnelles des composants. On donnera ainsi à la longueur 1' de la partie aval de la conduite une valeur d'autant plus forte que l'on souhaitera une chute de pression AP plus importante. La chute de pression AP peut se situer entre environ 50 Pa et 400 Pa. La demanderesse a constaté que le diamètre D' de la conduite aval 5 pouvait être sensiblement égal à celui de la conduite amont 1. Cette forme de mise en oeuvre est particulièrement intéressante en ce qu'elle est d'une réalisation particulièrement facile sur le plan fonctionnel. A titre d'exemple on a, à partir d'une centrale d'alimentation délivrant de l'air sous une pression P de 300 Pa, alimenté un dispositif suivant l'invention par une conduite dont le diamètre D est égal à 25 cm et qui débouchait dans un élément convergent 3 formé d'un tronc de cône de hauteur h égale à 13,7 cm dont le diamètre de sortie b était de 14 cm. L'élément convergent 3 débitait dans une conduite aval 5 d'un diamètre D' de 32 cm, si bien que le rapport d/D' était à 0,44. La pression Pl qui existait dans cette conduite 5, en aval du dard 4 a été mesurée, et sa valeur était voisine de 100 Pa. Le dispositif suivant l'invention a ainsi été en mesure de faire chuter la pression d'une valeur AP d'environ 200 Pa. On a ensuite mesuré le bruit produit. Pour ce faire, on a comparé le dispositif suivant l'invention avec un dispositif réducteur de pression suivant l'état antérieur de la technique, constitué en l'espèce par une boîte de détente. Avec un sonomètre, on a relevé le niveau du bruit produit dans un local possédant une atténuation de 10 dB et l'on a constaté une émission de bruit d'une intensité de 40 dB(A) pour la boîte de détente non insonorisée et une intensité de bruit de 35 dB(A) pour le dispositif suivant l'invention, ce qui représente une réduction de bruit de plus de 50%. La chute de pression réalisée par le dispositif s'est donc effectuée de façon particulièrement silencieuse en comparaison des dispositifs de l'état antérieur de la technique. Dans une variante de mise en oeuvre représentée sur les figures 2 et 3 l'élément convergent 3 est constitué d'un élément formé d'une base cylindrique 3' et d'une partie tronconique 3" dont le sommet définit un orifice de sortie de diamètre d. Le diamètre interne de la base 3' est légèrement supérieur au diamètre externe D de la conduite amont 1 de façon qu'elle s'emmanche à force sur celle-ci. De même la conduite aval 5 aura un diamètre D' légèrement supérieur à celui du diamètre externe D " de la base 3' de l'élément tronconique 3 de façon à pouvoir s'emboîter sur celui-ci. Ce mode de mise en oeuvre est particulièrement intéressant en ce qu'il permet de façon simple pour un utilisateur de choisir, en fonction de la réduction de pression souhaitée, 1' élément convergent approprié parmi une collection d'éléments convergents de caractéristiques différentes. REVENDICATIONS 1.- Dispositif réducteur de la pression de l'air en provenance d'une centrale de conditionnement d'air qui est destinée à alimenter une installation, et qui comprend d'amont en aval, une canalisation amont (1), un élément convergent (3) et une canalisation aval (5) caractérisé en ce que le rapport du diamètre de sortie (d) de l'élément convergent (3) sur le diamètre (D') de la canalisation aval (5) est compris entre environ 0,25 à 0,70, la canalisation aval (5) étant fermée en sa partie amont, de façon à créer dans la conduite aval (5) un flux d'induction interne périphérique. 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte, en amont de l'élément convergent (3), des moyens redresseurs des filets d'air. 3.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la canalisation aval (5) est alignée avec la canalisation amont (1), et possède une longueur au moins égale à quatre fois son diamètre (D'), cette longueur (1') étant d'autant plus grande que la chute de pression souhaitée (AP) est importante. 4.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément convergent est constitué d'un élément tronconique (3). 5.- Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que l'élément convergent (3) comporte des moyens de fixation d'une part, sur la canalisation amont (1) et d'autre part, sur la canalisation aval (5). 6.- Dispositif suivant l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que l'élément tronconique (3) est amovible. 7.- Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que le demi-angle au sommet de l'élément tronconique (3) est compris entre 15 et 40 et est de préférence égal à 21" + 20. 8.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le diamètre (D') de la canalisation aval (5) est au moins égal au diamètre (D) de la canalisation amont (1) et au plus égal à 1,5 fois celui-ci.