Brevet FR2768803A1 — publié le 19990326

La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs destinés à assurer la régulation en température de plusieurs locaux à l'aide d'un flux d'air incident unique à une pression et une température données, elle concerne également un dispositif de contrôle des paramètres d'écoulement d'un flux d'air pulsé dans un local. On sait que l'une des difficultés essentielles dans le domaine du conditionnement d'air est de délivrer à une série de locaux, dont les besoins en calories sont très différents les uns des autres, et ce à partir d'une alimentation unique fournissant de l'air à une pression et à une température déterminée, les quantités d'air et les calories/frigories qui sont nécessaires à chacun de ces locaux. On comprend que dans ce type d'installation le seul moyen dont on dispose pour ajuster la quantité de calories/frigories que l'on distribue à un local spécifique est de contrôler le débit d'air qui est fourni à celui-ci. La difficulté provient de ce qu'on n'est en mesure de faire varier ce débit d'air que dans des proportions très étroites car, d'une part, on est contraint de toutes façons de maintenir dans le local un débit d'air minimal, dit débit hygiénique et, d'autre part, notamment pour des raisons de confort des locaux, on ne peut augmenter ce débit d'air au delà d'un valeur raisonnable sous peine de causer une gêne aux utilisateurs. On utilise parfois dans le domaine du conditionnement d'air des moyens d'alimentation, dits par induction, dans lesquels on souffle par une canalisation centrale convergente un certain flux d'air, dit air primaire, provenant de la centrale qui entraîne par induction, un flux d'air secondaire qui est extrait du local, et c'est le flux résultant à savoir celui constitué du flux d'air primaire et du flux d'air secondaire, qui est soufflé dans le local. Il est ainsi possible, en raison de l'équilibre thermique résultant du mélange de ces deux flux d'air, de faire appel à de l'air primaire dont les températures extrémales (minimale ou maximale) sont respectivement plus basses ou plus hautes que celles acceptables dans le local. La demanderesse a constaté que si l'on fait varier le débit de l'air primaire, la variation correspondante de l'air soufflé dans le local n'est pas proportionnelle à cette variation mais se trouve en deçà. Ainsi par exemple, lorsque l'on diminue le débit d'air primaire, la quantité d'air soufflée dans le local est réduite dans une moindre proportion. On a ainsi constaté que, dans un mode de mise en oeuvre, pour un débit d'air primaire passant de 115 m3/h à 26 m3/h (soit un rapport de 4,4), le débit d'air soufflé passait de 340 m3/h à 230 m3/h (soit un rapport de 1,5). Dans ces conditions puisque les calories/frigories qui sont fournies à un local sont apportées à celui-ci par l'air primaire, il est ainsi possible de diminuer la quantité de calories/frigories apportées à ce local tout en maintenant dans celui-ci le flux d'air qui est nécessaire au bien être de ses occupants. A l'inverse il est également possible d'augmenter la quantité de calories/frigories fournies au local sans pour autant souffler dans celui-ci un flux d'air tel qu'il causerait une gêne à ses occupants. On a proposé, notamment dans le brevet EP-A-0531 508, de disposer en amont d'un élément convergent utilisé dans une installation de conditionnement d'air mettant en oeuvre des moyens d'induction, des moyens de contrôle du débit d'air, qui sont constitués d'un système de registre comportant un volet avec lequel on vient plus ou moins obturer la canalisation primaire en fonction du débit que l'on souhaite pour celui-ci. Les moyens de contrôle de débit de ce type présentent les inconvénients, d'une part, de perturber fortement la qualité de l'écoulement et ainsi de diminuer l'efficacité du dispositif et, d'autre part, de générer un bruit très important. Or on sait que l'une des qualités essentielles d'une installation de conditionnement d'air est justement d'être en mesure de restituer dans un local un flux d'air donné à une température donnée, et ceci avec un niveau sonore le plus faible possible. La présente invention a pour but de proposer des perfectionnements aux systèmes de conditionnement d'air faisant appel à des moyens d'induction, lesquels permettent d'ajuster le débit de l'air primaire sans provoquer de perturbations graves d'une part au niveau de l'écoulement du flux d'air et d'autre part au niveau du bruit généré par l'installation. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de régulation en température d'un local au moyen d'un flux d'air pulsé dans celui-ci, comportant une bouche d'aspiration et une bouche de soufflage disposées dans ledit local, la bouche d'aspiration et la bouche de soufflage étant raccordées à une même canalisation en communication avec une conduite d'alimentation en air sous pression, dans lequel ladite conduite d'alimentation en air sous pression débouche à une extrémité de ladite canalisation, par au moins un élément convergent d'amont en aval, caractérisé en ce qu'un solide de révolution positionnable suivant l'axe longitudinal de l'élément convergent est disposé juste en amont de l'orifice de sortie de celui-ci de façon à définir entre la surface externe du solide de révolution et la paroi interne de l'élément convergent un flux d'air annulaire dont l'importance dépend de la position dudit solide par rapport à ladite paroi. Préférentiellement le diamètre externe maximal dudit solide de révolution est légèrement supérieur à celui de l'orifice aval de l'élément convergent. Ce solide peut être constitué notamment d'une sphère ou, préférablement, d'un tronc de cône dont la partie amont est de forme arrondie, voire semi-sphérique. Le solide peut être maintenu à l'intérieur de l'élément convergent par une tige axiale à ce dernier. Cette tige peut être filetée de façon à être vissée dans une bague fixe formant écrou, ce qui permet de la positionner axialement par rapport à élément convergent. Le maintien en position peut être assuré par un contre-écrou. De façon intéressante le maintien de la bague formant écrou peut être assuré par un dispositif redresseur des filets d'air, ce dernier pouvant être constitué d'une batterie permettant d'ajuster la température de l'air fourni par l'élément convergent. Le solide de révolution peut également être monté, de façon réglable, à l'intérieur de l'élément convergent. Un tel mode de mise en oeuvre permet, lorsque cela est souhaitable, de modifier, en cours de fonctionnement, la position axiale du solide de révolution. Il est ainsi possible, sans démonter l'installation, de faire varier le débit primaire dans des proportions importantes, pouvant aller éventuellement jusqu'à l'obturation totale de l'orifice de sortie du flux d'air primaire, ce qui permet alors de ne pas traiter (en chauffage ou en refroidissement) des locaux non utilisés. La présente invention a également pour objet un dispositif de contrôle des paramètres d'écoulement d'un flux d'air pulsé dans un local, comportant une canalisation amont en communication avec des moyens d'alimentation en air sous pression qui alimente un élément convergent débouchant dans une canalisation aval, le rapport du diamètre de sortie de l'élément convergent sur le diamètre de la canalisation aval étant compris entre environ 0,25 et 0,70, la canalisation aval étant fermée vis-à-vis de l'extérieur en sa partie amont, de façon qu'elle donne naissance à un flux d'induction interne périphérique, caractérisé en ce qu'il comporte un solide de révolution positionnable suivant l'axe longitudinal de l'élément convergent, de façon à définir entre celui-ci et la paroi interne de l'élément convergent un flux d'air annulaire dont l'importance dépend de la position dudit solide par rapport à ladite paroi. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, des formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en coupe horizontale et longitudinale d'un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle à plus grande échelle d'une variante de mise en oeuvre du dispositif représenté sur la figure 1, le solide de révolution étant en position de fonctionnement. La figure 3 est une vue coupe longitudinale partielle de la variante de mise en oeuvre représenté sur la figure 2, le solide de révolution étant en position d'obturation de l'élément convergent. La figure 4 est une vue coupe longitudinale partielle à plus grande échelle d'une seconde variante de mise en oeuvre du dispositif représenté sur la figure 1. La figure 5 est une vue en coupe transversale au niveau de sortie d'un élément convergent d'une variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 6 est une vue en coupe longitudinale partielle d'une variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 7 est une vue en coupe transversale de la figure 6 suivant la ligne VII-VII de celle-ci. La figure 8 est une vue en coupe transversale d'un mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 9 est une vue en coupe longitudinale partielle d'une variante de mise en oeuvre de l'invention. On a représenté sur la figure 1 une gaine d'alimentation 1 de section droite circulaire dont l'extrémité amont est en communication avec une centrale de conditionnement d'air, non représentée sur le dessin, et 1'autre extrémité reçoit par emboîtement 1'extrémité amont d'un élément de conduite 3 dont l'extrémité aval prend place dans une gaine 5 en communication avec le local à traiter. L'élément de conduite 3 comporte un orifice 7 d'axe transversal qui est en communication par une gaine 9 avec le local à traiter. Un élément convergent 11 est disposé dans l'élément de conduite 3. Cet élément 11 comporte une partie cylindrique lia suivie d'une partie convergente llb de diamètre de sortie d. L'élément de conduite 3 reçoit également un élément redresseur de filets d'air 13. Dans une variante de l'invention cet élément redresseur de filets d'air peut avantageusement être constitué d'une batterie permettant en outre d'ajuster la température de l'air primaire. Le dispositif fonctionne de façon connue suivant les principes de l'induction. Un débit d'air Q en provenance de la centrale, (dit débit d'air primaire) sous une pression P et à une température T est soufflé dans l'élément redresseur de filets d'air 13, puis dans l'élément convergent 11 d'où il sort pour aspirer par induction, dans le local par la gaine 9, un certain débit d'air q qui est soufflé dans le local avec l'air primaire Q. Suivant l'invention, on a disposé dans l'élément convergent 11 un solide de révolution 15 de forme sphérique qui est solidaire d'une tige 17 dont l'extrémité opposée au solide 15 est pourvue d'un filetage. Ce dernier permet le vissage de l'extrémité libre de la tige 17 dans un manchon fileté 19 disposé au centre du redresseur de filets d'air 13. Le positionnement longitudinal du solide 15 est assuré en vissant plus ou moins la partie filetée de la tige 17 dans le manchon 19. Le maintien dudit solide dans la position choisie déterminée est assurée par de moyens d'immobilisation tels que notamment un contre-écrou 22 ainsi que représenté sur les figures 2 et 3. On a constaté qu'une forme particulièrement efficace de solide de révolution à la fois sur le plan d'un bon écoulement des filets d'air ainsi que sur celui du silence de l'écoulement est celle représentée sur les figures 2 et 3 qui consiste en un cône dont la face amont est de forme semisphérique. Comme représenté sur la figure 3, la course possible de la tige filetée 17 peut être suffisante pour assurer l'obturation complète de l'orifice de sortie de l'élément convergent 11. Ce mode de mise en oeuvre de l'invention permet ainsi notamment de stopper le soufflage dans des pièces inoccupées, ce qui représente une économie au niveau des coûts de fonctionnement de l'installation. Dans ce dernier mode de fonctionnement, afin d'être en mesure de souffler dans le local un débit d'air minimal, dit débit d'air hygiénique, on peut, ainsi que représenté sur les figures 6 et 7 prévoir dans le solide 15 des conduits longitudinaux 16 dont la section de passage totale est en mesure de créer un flux d'air primaire permettant d'assurer ledit débit minimal dans le local. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention représenté sur la figure 4, on peut commander le positionnement du solide de révolution 15b par rapport à l'élément convergent 11 sans avoir à intervenir techniquement sur l'installation. A cet effet l'élément redresseur de filets d'air 13 est pourvu, en sa partie centrale, de deux bagues filetées 23 dans lesquelles est vissée la tige filetée 17 qui supporte le solide de révolution 15b. Un moteur 25 entraîne en rotation un pignon 27 qui est en prise avec la partie de tige filetée 17 comprise entre les deux bagues 23. Par la rotation du moteur 25, dans un sens ou dans l'autre, on obtient ainsi le déplacement dans un sens ou dans l'autre du solide 15 et donc le positionnement de celui-ci à l'endroit choisi. On pourrait bien entendu utiliser, dans le cadre de la présente invention, des solides de révolution possédant des formes différentes de celles précédemment décrites. On pourrait ainsi faire appel à un solide du type de celui représenté sur la figure 4 c'est-à-dire un élément de forme sensiblement conique dont la base semi-sphérique posséderait une partie antérieure tronquée et arrondie, ce qui pourrait être intéressant dans certaines formes de mise en oeuvre au niveau de l'encombrement. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, représenté sur la figure 5, l'élément convergent 11 comporte sur sa périphérie une série d'ondulations 29 qui peuvent avoir diverses formes permettant d'augmenter la quantité d'air induit. On sait en effet que dans les systèmes d'induction ces ondulations permettent d'augmenter la surface de contact avec l'air pulsé, ce qui améliore le taux d'induction et la stabilité de l'écoulement. Dans le présent mode de mise en oeuvre, lorsque le solide de révolution 15 se trouve en position d'obturation, ainsi que représenté sur la figure 3, la surface de sortie de l'élément convergent 11 n'est pas totalement obturée. On peut ainsi prévoir une surface de sortie suffisante pour créer un flux d'air primaire permettant de souffler dans le local à traiter un flux suffisant pour constituer le flux d'air hygiénique. On pourra également bien entendu suivant l'invention utiliser un élément convergent dont l'orifice de sortie est parfaitement circulaire et un solide de révolution qui est creusé d'une série de rainures, notamment de forme tronconique, permettant également de créer, lorsque le solide de révolution est en position extrême, une surface de passage pour l'air primaire. On pourrait également, ainsi que représenté sur la figure 8, utiliser un élément convergent comportant des ondulations 29' et un solide de révolution 15' pourvu de moyens d'immobilisation en rotation et qui comporterait des rainures 21 disposées en vis-à-vis des ondulations 29' afin de constituer avec celles-ci des conduits permettant de définir, lorsque la face externe du solide 15' est en contact avec la face interne de l'élément convergent 11 une section de sortie d'air primaire minimale. Ainsi que représenté sur la figure 9, la présente invention peut également être mise en oeuvre dans une installation où l'induction est réalisée de façon interne. On sait que dans ce mode d'induction, il n'y a pas d'orifice d'alimentation en air secondaire provenant du local, mais on fait en sorte que l'orifice de sortie de l'élément convergent possède un diamètre d très inférieur au diamètre de la conduite dans laquelle il débouche, de façon à créer au niveau de celle-ci un courant d'air de retour dit induction interne. Dans un tel mode de mise en oeuvre, le rapport du diamètre de sortie d de l'élément convergent sur le diamètre D de la canalisation aval est compris entre environ 0,25 et 0,70. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de régulation en température d'un local au moyen d'un flux d'air pulsé dans celui-ci, comportant une bouche d'aspiration (7) et une bouche de soufflage (5) disposées dans ledit local, la bouche d'aspiration (7) et la bouche de soufflage (5) débouchant dans une même canalisation en communication avec une conduite (1) d'alimentation en air sous pression, dans lequel ladite conduite d'alimentation en air sous pression débouche à une extrémité de ladite canalisation, par au moins un élément convergent (11) d'amont en aval, caractérisé en ce qu'un solide de révolution (15,15') positionnable suivant l'axe longitudinal de l'élément convergent (11) est disposé juste en amont de l'orifice de sortie de celui-ci, de façon à définir entre la surface externe du solide de révolution (15,15a,15') et la paroi interne de l'élément convergent (11) un flux d'air annulaire dont l'importance dépend de la position dudit solide (15,15a,15') par rapport à ladite paroi. 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le diamètre externe maximal dudit solide de révolution (15,15a,15') est légèrement supérieur à celui (d) de l'orifice aval de l'élément convergent (11). 3.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le solide de révolution (15) est constitué d'une sphère. 4.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le solide de révolution (15a) est constitué d'un volume sensiblement tronconique dont la partie amont est de forme arrondie, voire semi-sphérique. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le solide de révolution (15,15a,15') est maintenu à l'intérieur de l'élément convergent (11) par une tige (17) axiale à ce dernier. 6.- Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la tige (17) est filetée de façon à être vissée dans une bague filetée (19) solidaire de l'élément convergent (11) formant écrou de façon à permettre un positionnement axial et réglable du solide de révolution (15,15a,15') par rapport à l'élément convergent (11). 7.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte, en amont de l'élément convergent (11), un dispositif (13) redresseur des filets d'air. 8.- Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le dispositif (13) redresseur de filets d'air est constitué d'une batterie permettant d'ajuster la température de l'air fourni par l'élément convergent (11). 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la face interne de l'élément convergent (11) forme des ondulations (29,29') aptes à définir entre celui-ci et l'élément convergent (11) une section de sortie minimale. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la face externe du solide de révolution (15) est creusée de rainures (21) aptes à définir entre celui-ci et la face interne de l'élément convergent (11) une section droite de sortie minimale. 11.- Dispositif suivant l'une des revendications 9 et 10 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à assurer l'immobilisation en rotation du solide de révolution (15,15a,15') par rapport à l'élément convergent (11) permettant de positionner en vis-à-vis les ondulations (29') de l'élément convergent (11) et les rainures (21) du solide de révolution (15'). 12.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le solide de révolution (15) est traversé par au moins un conduit longitudinal (16). 13.- Dispositif de contrôle des paramètres d'écoulement d'un flux d'air pulsé dans un local, comportant une canalisation amont (1) en communication avec des moyens d'alimentation en air sous pression qui alimente un élément convergent (11) débouchant dans une canalisation aval (3), le rapport du diamètre de sortie (d) de l'élément convergent (11) sur le diamètre (D) de la canalisation aval (3) étant compris entre environ 0,25 et 0,70, la canalisation aval (3) étant fermée vis-à-vis de l'extérieur en sa partie amont, de façon qu'elle donne naissance à un flux d'induction interne périphérique, caractérisé en ce qu'il comporte un solide de révolution (15,15a,15') positionnable suivant l'axe longitudinal de l'élément convergent (11), de façon à définir entre celui-ci et la paroi interne de l'élément convergent (11) un flux d'air annulaire dont l'importance dépend de la position dudit solide (15,15a,15') par rapport à ladite paroi.