Brevet FR2805032A1 — publié le 20010817

La présente invention concerne un dispositif de régulation automatique débit d'air pour la ventilation d'un local. Plus précisément le dispositif selon l'invention est du type comprenant coffret destiné à être traversé par le flux d'air à réguler, ce coffret étant pourvu d'une cloison galbée et ajourée, dont la concavité est tournée vers l'amont si on considère la direction du flux, ainsi qu'une membrane souple et flexible, naturellement plane, disposée à proximité de la face amont de cette cloison, ladite membrane étant susceptible de se déformer en ployant plus ou moins pour se rapprocher de la cloison, voire pour s'appliquer contre elle, sous l'effet d'une dépression se développant en aval. Un tel dispositif est destiné à équiper une bouche d'extraction dite auto-régulante, servant à contrôler l'évacuation de l'air vicié hors d'un local, par exemple d'un appartement dans un immeuble collectif. Le contexte auquel se rapporte l'invention va être décrit ci-après, en référence à figure 1 qui représente, de manière très schématique, un habitat collectif dont les logements sont équipés d'un système de ventilation utilisant ce genre de bouches d'évacuation. Sur cette figure, le bâtiment, désigné 1, est un immeuble de plusieurs étages dans lequel le renouvellement d'air, symbolisé par des flèches, est assuré par un courant d'air contrôlé au moyen de différents dispositifs mécaniques ou statiques, principalement constitués par - des dispositifs d'entrée d'air propre extérieur situés au-dessus des fenêtres qui équipent chaque local 10 ; - des dispositifs 2 de sortie de l'air usé, qui font l'objet de la présente invention ; - un conduit vertical 14 servant à évacuer l'air usé ; - au sommet de ce conduit, des extracteurs d'air mécano-statiques 15. Plus précisément, le conduit 14 est subdivisé en deux conduits parallèles 14a, 14b, affectés, l'un à l'évacuation de l'air provenant des cuisines, et l'autre de l'air provenant des WC et des salles de bains. Sur la figure, ces deux catégories de pièces sont séparées par une cloison 11. Les extracteurs 15 sont de type connu, tels que ceux décrits par exemple dans les documents FR-A-2 459 424 ou FR-A-2 711 770, tous deux au nom du demandeur. L'invention se rapporte au dispositif référencé 2 la figure 1. L'état de la technique en la matière peut etre illustré par les documents FR- A 2 620 202, FR-A 2 587 458 (Fig. 7 et A-2 691 789 et FR-A 729 746, également au nom du demandeur. Un problème qui se pose avec un système de ventilation du genre qui vient d'être mentionné, en référence à la figure 1, est d'assurer quelles que soient les conditions climatiques et de mise en oeuvre des extracteurs, débit uniforme ou quasi uniforme à chacun des niveaux de l'immeuble, ainsi qu'un débit de valeur déterminée préétablie qui soit constante ou pratiquement constante, c'est-à-dire indépendante de la différence de valeur des pressions régnant dans la pièce et à l'intérieur du conduit d'évacuation. Les dispositifs décrits dans les brevets susmentionnés permettent une homogénéité et une constance du débit relativement intéressantes ; ces caractéristiques restent toutefois perfectibles, en particulier pour les dépressions importantes. De plus, dans ces dispositifs connus, la membrane flexible qui assure l'obturation plus ou moins importante de l'ouverture de passage de l'air évacué suppose un débattement angulaire important de la membrane et, corrélativement, une dimension importante du coffret dans le sens de son épaisseur, ou "profondeur". La présente invention vise à résoudre ces difficultés en proposant un dispositif du genre exposé ci-dessus, qui tout en assurant une constance parfaite, ou quasi parfaite du débit, y compris pour des dépressions importantes, soit notablement plus compact dans son épaisseur que les dispositifs connus, de sorte qu'il dépasse peu du mur (ou autre paroi) du bâtiment auquel il est fixé. Le dispositif selon l'invention comprend un coffret destiné à être traversé par le flux d'air à réguler, ce coffret étant pourvu d'une cloison galbée et ajourée, dont la concavité est tournée vers l'amont si on considère la direction du flux, ainsi qu'une membrane souple et flexible, naturellement plane, disposée à proximité de la face amont de cette cloison, ladite membrane étant susceptible de se déformer en se ployant plus ou moins pour se rapprocher de la cloison, voire pour s'appliquer contre elle, sous l'effet d'une dépression se développant en aval. Les objectifs susvisés sont atteints, conformément à l'invention, grâce au fait que la cloison est traversée par plusieurs ouvertures, tandis la membrane présente également des ouvertures, celles-ci étant ainsi conformées et réparties qu'elles délimitent des plages pleines situées en regard des ouvertures de la cloison, et susceptibles de les obturer lorsque la membrane se déforme pour venir s'appliquer contre la cloison, le degré d'obturation des ouvertures dépendant du degré de déformation de la membrane. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles possibles, mais non limitatives de l'invention - la face amont de ladite cloison est une surface réglée, généree translation, parallèlement à elle-même, d'une droite horizontale et cette surface comprend une partie supérieure plane disposée obliquement, se raccordant ' sa partie inférieure, de manière douce, à une portion arquée ; - ladite portion arquée se raccorde, par l'intermédiaire d'un angle vif, ou d'une barrette horizontale légèrement en saillie, à une base verticale non ajourée, contre laquelle est fixée la portion inférieure de la membrane ; - la portion inférieure de la membrane est percée de trous assurant son positionnement sur des tétons de centrage prévus sur la base de la cloison elle est retenue contre cette dernière par clipsage, au moyen de languettes élastiques - les ouvertures de la cloison et de la membrane sont des découpes rectangulaires de forme allongée, dont les grands côtés sont verticaux, les découpes de la membrane étant disposées en quinconce par rapport à celles de la cloison - le coffret comporte, en partie haute, un compartiment ouvert vers le haut, et accessible au flux d'air amont, qui est pourvu du côté aval d'une paroi, ou fond, vertical, ou approximativement vertical, se raccordant à sa base avec ladite cloison, la portion supérieure, ajourée, de cette dernière constituant ainsi la paroi amont de ce compartiment ; - le fond du compartiment est traversé par des orifices de faible section qui autorisent le passage de l'air du compartiment vers l'aval, même lorsque l'ensemble des ouvertures de la cloison sont obturées par la membrane ; - le dispositif comprend, outre ledit coffret, une patère fixée autour d'une ouverture d'évacuation de l'air, et une calandre en forme de grille, la calandre étant emboîtée sur le coffret, qui est lui-même emboîté sur la patère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 - comme déjà dit - représente schématiquement un système de ventilation d'un immeuble collectif ; - la figure 2 est une vue en perspective du coffret, sans membrane la face visible de la cloison étant sa face amont ; - la figure 3 est une vue de face de la membrane ; - la figure 4 est une vue éclatée, coupée par un plan vertical, l'ensemble dispositif, comprenant la patère, le coffret et sa membrane, ainsi que sa calandre protectrice, le plan de coupe passant par des zones pleines de la cloison du coffret ; - la figure 5 est une vue schématique, également coupée par un plan vertical, destiné à illustrer le fonctionnement du dispositif, dans une situation dépression tres faible ; - les figures 6 et 6A sont des vues schématiques correspondant plans de coupe horizontaux référencés respectivement VI-VI et VIA-VIA sur les figures 5 et 7 ; - les figures 7 et 8 sont des vues schématiques similaires à celles de la figure qui illustrent des situations, respectivement, de moyenne et de forte dépression - la figure 9 est une courbe représentative de la variation du débit d'air traversant le dispositif en fonction de la dépression. Le coffret 4 représenté sur la figure 2 est un coffret en matière plastique moulée, de forme générale rectangulaire, comprenant deux parois latérales 40, une paroi supérieure 41, et une paroi inférieure 42. Ce coffret a par exemple une hauteur de l'ordre de 200 mm, une largeur de l'ordre de 140 mm et une profondeur (largeur des parois 40, 41, 42) de l'ordre de 40 mm. Les parois 40, 41 et 42 forment une sorte de cadre, ouvert des deux côtés, à l'intérieur duquel est positionnée une cloison 8. Il s'agit d'une plaque galbée dont les bords supérieur et inférieur sont respectivement solidaires des parois 41, 42, tandis que ses bords latéraux sont solidaires des parois droite et gauche 40. La cloison 8 a une forme réglée, c'est-à-dire susceptible d'être générée déplacement d'une droite, en l'occurrence par translation d'une droite horizontale parallèlement à elle-même. Comme on le voit plus particulièrement sur les figures 2 et 4, la forme de la cloison 8 est telle qu'elle présente une partie principale supérieure 83 plane, disposée obliquement, de telle sorte qu'elle descend depuis le bord superieur amont du coffret vers l'intérieur de celui-ci. A titre indicatif, l'angle - référencé a sur la figure 4 - que forme cette portion 83 avec la verticale a une valeur comprise entre 10 et 15 ; elle par exemple 13 . La portion plane 83 se prolonge vers le bas, de manière progressive, par une portion arquée dont la concavité est dirigée du côté amont (en considération du flux d'air) c'est-à-dire tournée vers l'intérieur de la pièce. Ce côté amont correspond au côté droit de la figure 4, tandis que le côté aval correspond au côté gauche. A sa base, la partie galbée 82 se raccorde, par une zone convexe à une partie verticale plane 80. Dans la zone de cette jonction convexe 81 est disposée une languette horizontale 800, légèrement en saillie. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 4, la partie supérieure coffret 4 comporte un compartiment 7, ouvert vers le haut. Celui-ci affecte la forme générale d'une poche, comprenant une paroi arrière, fond 70, sensiblement vertical, dont la base se raccorde par une partie arquée à la cloison 83. La zone supérieure 830 de cette cloison forme donc paroi aval inclinée, du compartiment 7. Le fond 70 est percé d'au moins un trou de faible section, par exemple quatre orifices circulaires 700 de petit diamètre (quelques millimètres) disposés dans ces zones de coin. A titre indicatif ce compartiment à une hauteur de l'ordre de 65 mm ; son ouverture, de contour rectangulaire, a une longueur de l'ordre de 100 mm et une largeur l'ordre de 20 mm. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la cloison 8 est ajourée au moyen de plusieurs découpes 9, 9'. Dans l'exemple illustré il est prévu au niveau du compartiment 7 trois découpes 9' et, sur le reste de la cloison, entre le compartiment 7 et la barrette 800, trois découpes 9. Chaque découpe 9 est positionnée dans le prolongement d'une découpe 9'. Ces découpes ont une forme rectangulaire allongée, dont le grand côté est vertical. Il est prévu une paire de découpes centrales 9, 9', positionnées dans le prolongement l'une de l'autre, et deux paires de découpes correspondantes latérales disposées symétriquement de chaque côté de la paire de découpes centrales. Au niveau du compartiment 7, les découpes latérales 9' sont moins larges que les découpes inférieures correspondantes, pour s'accommoder à la longueur de ce compartiment. On a désigné par la référence 85 la plage transversale pleine de la cloison 8, qui correspond au raccordement de la paroi du compartiment contre cloison. Avantageusement, les découpes latérales 9 sont rigidifiées dans leur partie centrale par une barrette de liaison transversale 84. Sur la portion verticale 80, qui constitue la base de la cloison 8, sont prévues trois languettes souples et élastiques 43, s'inscrivant chacune dans découpe 430 prévue à cet effet, ainsi qu'une paire de tétons horizontaux 44, perpendiculaires à cette portion 80. La paire de tétons 44 et les languettes 43 ont une disposition symétrique par rapport au plan vertical médian du coffret. Le coffret 4 est en matière plastique moulé d'un seul tenant, son épaisseur de paroi étant par exemple de l'ordre de 2 mm. La figure 3 représente une membrane souple et élastique 5. Cette membrane, de forme rectangulaire, est découpée dans un film mince et souple en matière plastique, par exemple un composé polyvinylique; son épaisseur, dont dépend sa flexibilité, est choisie en fonction de la valeur du débit d'air que le dispositif est destiné à assurer. A titre indicatif, cette épaisseur est de l'ordre de 0,20 mm pour un débit de 30 à 35 m3 / h et de 0,30 mm pour un débit de 40 à 45 m3 ! h. La longueur de la membrane 5, qui correspond à sa direction verticale, est par exemple de 190 mm tandis que sa largeur est de 110 mm. La portion inférieure 500 de la membrane, qui est destinée à venir s'appliquer contre la base 80 de la cloison, présente une paire de trous circulaires 52 adaptés pour venir s'emmancher sur les tétons 44. Au-dessus de la plage inférieure 500, la membrane 5 est traversée par deux découpes rectangulaires allongées 50, disposées symétriquement de part et d'autre du plan vertical médian, de longueur de l'ordre de 140 mm et de largeur de l'ordre de 15 mm. Les deux découpes 50 sont positionnées en vis-à-vis des plages pleines de la cloison 8, c'est à dire en regard de la zone séparant deux découpes voisines 9, 9' traversant la cloison 8. Les plages pleines de la membrane 5, à savoir la plage centrale 51 et les plages latérales 51' ont des largeurs supérieures à celles des découpes 9, 9'. De même, la hauteur des découpes 50 est inférieure à celle des découpes 9, 9'. On comprend que, grâce ' cette disposition, lorsque la membrane 5 est en place dans le coffret, et est complètement fléchie pour venir s'appliquer intimement contre la face amont de la cloison concave 8, elle obture complètement les découpes 9,9', empêchant le passage l'air. La mise en place de la membrane se fait très simplement, par clipsage au moyen des languettes élastiques 43, qui assurent le serrage de la partie 500 de la membrane contre la base 80 de cloison, après que les trous 52 aient été emmanchés sur les tétons 44. La membrane 5 possède certaine rigidité naturelle qui lui permet, lorsqu'elle est montée dans le coffret, de rester naturellement dressée dans un plan vertical, comme cela est visible sur la figure 4. Dans cette position naturelle, son bord supérieur libre vient effleurer la zone supérieure 830 de la cloison, au dessus du bord supérieur des découpes 9'. Sur la figure 4 on a désigné par la référence O l'ouverture d'évacuation de l'air vicié prévue dans le M du local ventilé, ouverture qui se raccorde au conduit d'évacuation. De manière classique, un élément d'encadrement, usuellement appelé patère, référencé 3 est fixé contre le mur généralement au moyen de vis (non représentées) pour entourer, et cacher cette ouverture. La patère 3 est un élément matière plastique, qui a une forme rectangulaire similaire à celle du coffret 4. Elle présente une embase 3 en forme de tronc de pyramide qui vient s'appliquer contre le mur, une paroi verticale 30 traversée par une ouverture rectangulaire 300 et un rebord périphérique 32 servant à recevoir, par emboîtement le coffret 4. Comme on le voit sur la figure 4, le coffret 4 présente un rebord périphérique similaire 45, lequel n'a pas ' ' représenté sur la figure 2 afin de ne pas l'alourdir inutilement. La calandre 6, également en matière plastique, est une grille de type connu, comprenant une paroi frontale 60 légèrement inclinée du bas vers l'extérieur, une portion inférieure 63 inclinée en sens inverse, et une ouverture 64 susceptible d'être emboîtée sur la partie 45 du coffret 4. La paroi 60 affecte la forme d'une grille composée d'ailettes 61 rabattues vers l'intérieur, et d'une série de fentes horizontales 62 s'étendant entre les ailettes. Le dispositif selon l'invention, référencé 2, constitué par l'assemblage des parties 3, 4 et 6, qui forment un tout fixé au mur. Bien entendu, des moyens d'enclipsage ad hoc sont prévus pour permettre un emboîtement sûr, mais démontable, d'une part coffret 4 sur la patère 3 et, d'autre part, de la calandre 6 sur le coffret 4. On notera par ailleurs, qu'il est possible, si l'on souhaite pas faire usage du coffret 4, d'emboîter directement la calandre 6 sur la patère 3, ce qui peut être suffisant dans certaines conditions d'utilisation. Sur la figure 4, on a désigné par les références 400 et 401 respectivement les ouvertures amont et aval du coffret, si on considère la circulation normale du flux d'air, de l'intérieur de la pièce -à travers la calandre 6 et le coffret-, dans l'ouverture O, laquelle débouche sur le conduit d'évacuation désigné 14 sur la figure 1. En référence, plus précisément, aux figures 5 à 8, nous allons maintenant décrire le fonctionnement de ce dispositif, considérant successivement des valeurs de tirage, c'est-à-dire de pression, différentes, entre le côté aval (où se fait l'aspiration), et le côté amont. La figure 5 une situation dans laquelle la dépression très faible. La membrane 5 se trouve dans sa position érigée normale, écartée de la cloison 8. Il n'y a donc pas d'obstacle au libre passage du d'air, d'abord à travers les découpes 50 de la membrane, puis à travers les découpes 9 de la cloison 8, comme cela est illustré sur les figures 5 et 6, le flux d'air y étant symbolisé par les flèches F2. De plus, un flux additionnel FI se développe également, provenant du compartiment ouvert 7, à travers les découpes supérieures (de l'aval vers l'amont), puis à travers les découpes inférieures 9 de la cloison ceci en aval de la membrane 5. La somme de ces deux flux permet d'obtenir débit important, malgré la faiblesse de l'appel d'air. En cas de dépression moyenne, illustrée sur les figures 7 et 6A, l'appel d'air provoque le fléchissement la membrane élastique 5 dont la partie supérieure vient obturer les découpes 9' du compartiment 7. Un flux d'air F'2 peut passer à travers la membrane et la cloison 8 par les découpes 50 et respectivement 9, mais ce passage en chicane est néanmoins relativement difficile, par suite de la disposition en quinconce des deux series de découpes ; le débit d'air est donc maintenu à une valeur raisonnable, malgré la relative importance de l'appel d'air. Lorsque la dépression est encore plus grande, comme illustré sur la figure 8, la membrane 5 vient s'appliquer presque complètement contre la cloison 8, interdisant pratiquement le passage de l'air. Néanmoins, grâce à la présence du bossage en saillie 800, la membrane 5 n'est pas complètement ployée dans la zone de base du galbe de la cloison et il y a pas réellement de contact entre la membrane et la cloison à ce niveau, ce qui permet un certain passage d'air, symbolisé par la flèche F3 qur la figure 8. Par ailleurs, un flux additionnel F4 est possible, à travers les petits orifices 700 ménagés dans le fond du compartiment 7. Ainsi, même si la membrane est complètement appliquée contre la cloison 8, par suite d'une très forte dépression, un passage d'air correspondant au flux demeure. Bien entendu, le flux F4 toujours possible, même en cas de faible dépression, mais ce flux est alors négligeable en raison de la perte de charge liée aux faibles dimensions des orifices 700. On comprend donc, grâce à l'invention, la section globale de passage offerte au flux d'air décroît progressivement en fonction de la dépression. La vitesse du flux d'air étant proportionnelle à la dépression, et le débit étant le produit de cette vitesse par l'aire de la section de passage, on obtient ainsi un débit de valeur quasi constante, automatiquement par suite du ploiement plus ou moins prononcé de la membrane élastique. Cette constance du débit est illustrée par la courbe K de la figure 9, laquelle est tracée dans un système d'axe doublement logarithmique, l'axe des abscisses correspondant à la dépression au niveau du coffret, dont l'unité est le Pascal, tandis que l'axe des ordonnées correspond au débit en m 3/h. La zone A, inférieure à 6 Pa, correspond à une très basse dépression ; la zone B, allant de 6 à 30 Pa, correspond à une dépression basse ; la zone C, de 30 à 60 Pa, correspond à une dépression moyenne ; la zone D, comprise entre 60 et 120 Pa correspond à une dépression soutenue, tandis la zone E, au delà de 120 Pa ,correspond à une forte dépression. Le graphique correspond à appareil dont le débit de fonctionnement recherché est au moins égal à 30 m3 /heure. Comme on le voit sur le graphique, la valeur du débit monte progressivement, approximativement de manière linéaire, dans la zone A de très basse dépression. Elle atteint la valeur minimale 30m3 /heure avant la fin de cette zone, vers 5 Pa, pour se stabiliser ensuite à une valeur de l'ordre de 35 m3 /heure à partir de 10 Pa environ. Au-delà de cette valeur, elle reste constante, y compris jusqu'aux fortes dépressions. On notera par ailleurs que, grace à la présence des découpes complémentaires en quinconce, dans la membrane et dans la cloison, on augmente considérablement la compacité du coffret dans le sens de son épaisseur. Par rapport aux dispositifs connus, par exemple celui du FR-A-2 729 746, l'épaisseur passe de 85 à 40 mm. Il va de soi qu'on ne sortirait pas du cadre de la présente invention en prévoyant une disposition retournée (haut et bas inversés) de la cloison et de la membrane, celle-ci étant dans ce cas suspendue au coffret à sa partie supérieure. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation automatique du débit d'air pour la ventilation d'un local, comprenant un coffret (4) destiné à être traversé par le flux d'air à réguler, qui est pourvu d'une cloison galbée et ajourée (8), dont la concavité tournée vers l'amont, si on considère la direction du flux, ainsi qu'une membrane souple et flexible (5), naturellement plane, disposée à proximité de la face amont de cette cloison (8) et susceptible de se déformer pour se rapprocher de cloison (8), voire de s'appliquer contre elle, sous l'effet d'une dépression se développant en aval, caractérisé par le fait que ladite cloison (8) est traversee par plusieurs ouvertures (9,9'), tandis que ladite membrane (5) présente également des ouvertures (50) ainsi conformées et réparties qu'elles délimitent des plages pleines (51,51') situées en regard des ouvertures (9,9') de la cloison (8) et susceptibles de les obturer lorsque la membrane (5) est appliquée contre la cloison (8). 2. Dispositif de régulation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face amont de ladite cloison (8) est une surface réglée, générée par translation, parallèlement à elle-même, d'une droite horizontale et comprenant une partie supérieure plane (83) disposée obliquement, se raccordant en partie inférieure, de manière douce, à une portion arquée (82). 3. Dispositif de régulation selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite portion arquée (82) se raccorde, par l'intermédiaire d'un angle vif, ou d'une barrette horizontale (800) légèrement en saillie, à une base verticale (80) non ajourée, contre laquelle est fixée la portion inférieure (500) de la membrane (5). 4. Dispositif de régulation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la portion inférieure (500) de la membrane (5) présente des trous (52) assurant son positionnement sur des tétons de centrage (44) prévus sur la base (80) de la cloison (8) et qu'elle est maintenue contre cette dernière par clipsage au moyen de languettes élastiques (43). 5. Dispositif de régulation selon l'une des revendications à 4, caractérisé par le fait que les ouvertures (9,9') de la cloison et (50) de la membrane sont des découpes rectangulaires de forme allongée, dont les grands côtés sont verticaux, les découpes de la membrane étant disposées en quinconce par rapport à celles de la cloison. 6. Dispositif de régulation selon l'une des revendications à 5, caractérisé par le fait que le coffret (4) comporte, en partie haute, un compartiment (7) ouvert vers le haut, accessible au flux d'air amont, qui est pourvu du côté aval d'une paroi, ou fond (70), vertical, ou approximativement vertical, qui se raccorde à sa base (71) avec ladite cloison (8), la portion supérieure (830), ajourée, de cette dernière constituant la paroi amont dudit compartiment (7). 7. Dispositif de régulation selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit fond (70) du compartiment est traversé par des orifices (700) qui autorisent le passage de l'air du compartiment (7) vers l'aval, même lorsque l'ensemble des ouvertures (9,9') de la cloison (8) sont obturées par la membrane 8. Dispositif de régulation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend, outre ledit coffret (4), une patère (3) fixée autour d'une ouverture (O) d'évacuation de l'air, et une calandre (6) en forme de grille, et que ladite calandre (6) est emboîtée sur le coffret (4) qui est lui- même emboîté sur la patere (3).