Brevet FR2890433A1 — publié le 20070309

ASPIRATEUR EOLIEN A VORTEX INTERNE VERTICAL L'invention concerne un aspirateur éolien du type destiné à être monté en sortie d'un conduit d'évacuation de gaz, fumée et similaire ainsi qu'une installation d'évacuation de gaz, fumée et similaire comprenant un conduit d'évacuation et un tel aspirateur éolien. On connaît les aspirateurs éoliens montés en sortie d'un conduit d'évacuation de gaz, fumée et similaire, du type comprenant une embase fixée io à la partie extrême de sortie du conduit et une partie mobile montée à pivotement libre sur l'embase. Ces aspirateurs présentent généralement une forme sphérique ou cylindrique et comprennent un grand nombre d'aubes ou déflecteurs ménageant des ouvertures de petites dimensions entre l'extérieur et l'intérieur de l'aspirateur. Les aubes sont orientées de sorte que la partie mobile est entraînée en rotation sous l'action du vent afin de créer une dépression interne à l'intérieur de l'aspirateur propre à assurer ou à faciliter l'évacuation des gaz, fumées ou similaire. Les aubes se présentent sous la forme d'ailettes de petites dimensions réparties régulièrement sur la périphérie de la partie mobile. Elles s'étendent sensiblement selon une direction tangentielle par rapport à cette partie mobile. Un aspirateur de ce type présentant une forme générale cylindrique est, par exemple, décrit dans le document WO-02/065023 et un aspirateur présentant une forme générale cylindrique est, par exemple, décrit dans le document FR-A - 2 777 633. De telles réalisations présentent plusieurs inconvénients. En effet, les dimensions des aubes ne fournissent pas une grande surface d'accroche au vent dont la vitesse doit alors être assez importante pour entraîner la mise en rotation de la partie mobile. De plus, le grand nombre d'ouvertures permet au vent de s'échapper aisément hors de l'aspirateur. Le vent n'est alors quasiment pas dévié de sa trajectoire et reste peu de temps à l'intérieur de l'aspirateur. Ainsi, la dépression créée à l'intérieur de l'installation d'évacuation des gaz est faible, ce qui réduit considérablement les performances de l'aspirateur. Enfin, les pièces à assembler, telles que les aubes, un cadre pour la partie mobile et un autre pour l'embase, sont nombreuses et nécessitent d'importants moyens de fixation, ce qui complique la réalisation de l'aspirateur to et augmente le temps d'assemblage et de montage. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un aspirateur éolien de forme particulière avec des parois formant des aubes ou déflecteurs et des ouvertures en nombre limité permettant de créer un vortex à l'intérieur de l'aspirateur, ce qui permet d'augmenter ses performances aérauliques. A cet effet et selon un premier aspect, l'invention concerne un aspirateur éolien du type destiné à être monté en sortie d'un conduit d'évacuation de gaz, fumée et similaire, du type comprenant une embase fixe ayant une forme générale annulaire comprenant un passage central axial, agencée pour pouvoir être fixée à la partie extrême de sortie du conduit par l'intermédiaire d'une collerette et supporter, attenant et à pivotement libre autour d'un axe commun, une partie mobile, creuse, ayant une forme générale de cylindre droit, fermée à l'opposé de l'embase, ouverte vers l'embase dont le passage communique ainsi avec l'intérieur de la partie mobile, et comprenant, régulièrement réparties à sa périphérie latérale et de façon alternée, au moins trois ouvertures et au moins trois parois analogues, deux parois adjacentes définissant entre elles une ouverture, lesdites parois étant incurvées à concavité tournée vers l'axe et formant des aubes ou déflecteurs orientés de sorte que la partie mobile soit entraînée en rotation sous l'action du vent de manière à créer une dépression à l'intérieur de l'aspirateur propre à assurer ou à faciliter l'évacuation des gaz, fumées ou similaire, la forme des parois et le positionnement relatif de deux parois adjacentes étant tels que les ouvertures sont situées dans des plans radiaux ou sensiblement radiaux. Ainsi, la forme particulière de l'aspirateur, avec des ouvertures s'étendant radialement en nombre limité et de grandes dimensions, favorise une trajectoire du vent telle que celui-ci est piégé un certain temps à l'intérieur et forme un vortex, ce qui entraîne une forte dépression à l'intérieur de l'aspirateur propre à assurer ou à faciliter l'évacuation des gaz, fumées ou similaire. On assure ainsi de bonnes performances aérauliques pour l'aspirateur. En outre, les parois incurvées sont prévues pour permettre une grande surface d'accroche au vent. Ainsi, même avec une faible vitesse du vent, par io exemple de l'ordre de 0,2 m/s, la partie mobile est entraînée en rotation et l'efficacité de l'aspirateur est encore accrue. Selon une réalisation, la partie mobile est réalisée en une seule pièce. L'utilisation de moyens de fixation est donc limitée et l'assemblage et le 15 montage de l'aspirateur sont ainsi grandement facilités. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une installation d'évacuation de gaz, fumée et similaire comprenant un conduit d'évacuation de gaz, fumée et similaire et un aspirateur éolien tel que décrit ci-dessus, l'embase dudit aspirateur étant fixée à la partie extrême de sortie du conduit, le conduit pénétrant partiellement à l'intérieur de la partie mobile de l'aspirateur éolien. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une représentation schématique en perspective de l'aspirateur éolien de l'invention selon une réalisation particulière. La figure 2 est une représentation schématique en coupe de l'aspirateur 30 de la figure 1, la coupe étant réalisée selon la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une représentation schématique de dessus de l'aspirateur de la figure 1. La figure 4 est une représentation schématique de dessous de l'aspirateur de la figure 1. Dans la description, on définit les termes supérieur et inférieur suivant la direction d'élévation de l'aspirateur lorsque celui-ci est monté sur la partie extrême de sortie d'un conduit d'évacuation. Cette direction d'élévation est alors sensiblement verticale. Les termes audessus et au-dessous se comprennent par rapport à des positions respectives supérieures et inférieures. On définit les termes axial et radial , comme relatifs respectivement à io l'axe de l'aspirateur et à un plan ou une direction perpendiculaire à cet axe. On définit aussi les termes extérieur et intérieur , comme relatifs respectivement à ce qui est situé dans l'enveloppe de l'aspirateur, et à ce qui est situé en dehors de cette enveloppe. is En référence aux figures 1 à 4, on décrit un aspirateur éolien 1 comprenant une embase 2 fixe inférieure et une partie mobile 3 placée audessus de l'embase 2, ayant un axe commun D disposé généralement verticalement lorsque l'aspirateur est en fonctionnement. L'embase 2 est destinée à être fixée sur la partie extrême de sortie 20, généralement supérieure et dirigée verticalement, d'un conduit 21 d'évacuation de gaz, fumée et similaire d'une installation d'évacuation d'un bâtiment ou d'une pièce de bâtiment par exemple. A cet effet, l'embase 2 présente une forme générale annulaire formée par une collerette 4 ayant une forme générale de cylindre droit de contour circulaire d'axe D, dont le diamètre intérieur est adapté aux dimensions du conduit 21 de sorte que la collerette 4 et la partie extrême de sortie 20 du conduit 21 peuvent être emboîtés l'un dans l'autre et associés fixement l'un à l'autre. La collerette 4 délimite un passage central axial 22 en communication avec le conduit 21. Selon une réalisation et à titre d'exemple, le diamètre intérieur de la collerette 4, et donc celui extérieur du passage 22, est compris entre 200 et 220 mm. D'autres diamètres intérieurs de la collerette 4 peuvent être envisagés, ceux-ci étant adaptés aux dimensions du conduit 21. Des moyens de fixation (non représentés), tels qu'un ensemble de visserie, peuvent être prévus pour maintenir fixés, le cas échéant de façon amovible, l'embase 2 sur le conduit 21. A partir d'une base 6, l'embase 2 comprend en outre un arbre 5 s'étendant selon l'axe D et situé sensiblement au centre du passage 22. La base 6 est située au niveau de l'extrémité inférieure 24 de la collerette 4 et est liée à celle-ci au moyen de bras 7 (fig.4) s'étendant sensiblement radialement de la base 6. Selon la réalisation représentée sur cette figure, l'embase 2 io comprend trois bras 7 formant des angles sensiblement égaux à 120 entre eux. Les bras 7 peuvent être formés d'une seule pièce avec la base 6 et être par exemple soudés à la collerette 4 ou fixés à celle-ci par des moyens de fixation (non représentés). II peut être prévu d'autres bras 8 s'étendant sensiblement radialement de l'arbre 5 et pour relier celui-ci à la partie extrême supérieure 23 de la collerette 4 (fig.2, 4). Ces bras 8 sont, par exemple, formés d'une seule pièce avec l'arbre 5 et soudés à la collerette 4 ou fixés à celle-ci par des moyens de fixation (non représentés). Selon la réalisation représentée sur la figure 4, il est prévu trois bras 8 formant des angles sensiblement égaux à 120 entre eux, décalés par rapport aux bras 7 d'un angle de 60 . L'arbre 5 s'étend sur toute la hauteur axiale H de l'aspirateur 1. L'embase 2 supporte la partie mobile 3, à pivotement libre autour de l'axe D formé par l'arbre 5. La partie mobile 3 est placée essentiellement au-dessus de l'embase 2, tout en étant attenante à elle. La hauteur de la partie mobile 3 correspond sensiblement à celle de l'arbre 5. La partie inférieure de la partie mobile 3 recouvre l'embase 2. L'embase 2 est ainsi sensiblement invisible de l'extérieur (fig. 1, 2). La partie mobile 3 est creuse, comportant un espace intérieur 25 et présente une forme générale d'un cylindre droit. On entend par là que la partie mobile 3 s'inscrit dans un cylindre droit, dont on définira par la suite le contour. La partie mobile 3 est fermée à l'opposé de l'embase 2 par une paroi 11 et ouverte vers l'embase par un passage d'air 19 vers le conduit 21. Le passage 22 de l'embase 2 communique ainsi, via le passage 19 de la partie mobile 3, avec l'espace intérieur 25 de la partie mobile 3. La partie mobile 3 est limitée au-dessus et au-dessous respectivement io par une face supérieure 9 et une face inférieure 10. La face supérieure 9 est définie par une paroi 11 fermant à cet endroit la partie mobile 3 (fig. 1-3). La face inférieure 10 est laissée libre, c'est-à-dire sans paroi, autour de la collerette 4 de sorte qu'elle définit un passage d'air 19 vers le conduit 21 (fig. 2 et 4). Le passage d'air 19 correspond au passage 22 de l'embase 2. Le passage d'air 19 présente donc une forme similaire à celle de la collerette 4 et a un diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur de la collerette 4. Le montage de la partie mobile 3 sur l'embase 2 est réalisé par l'association de la partie extrême supérieure 12 de l'arbre 5 avec la paroi 11. A cet effet, la partie extrême supérieure 12 de l'arbre 5 est munie de moyens de fixation tels qu'une extrémité filetée 26 et un écrou 13 apte à coopérer avec l'extrémité filetée 26. La paroi 11 est pourvue d'un orifice 27 dont la taille correspond au diamètre de l'arbre 5. La partie extrême supérieure 12 est alors insérée dans l'orifice 27 de sorte que l'extrémité filetée 26 s'étend au-dessus de la paroi 11 et l'écrou 13 est vissé sur l'extrémité filetée 26. La partie mobile 3 est ainsi montée à pivotement libre sur la partie extrême supérieure 12 de l'arbre 5 (fig. 1, 2). Selon la réalisation représentée sur les figures, les faces supérieure 9 et inférieure 10 sont sensiblement planes et horizontales lorsque l'aspirateur 1 est fixé au conduit 21. La partie mobile 3 comprend, régulièrement réparties à sa périphérie latérale et de façon alternée, trois ouvertures 15 analogues entre elles et trois parois 14 analogues entre elles. Les parois 14 sont incurvées et présentent une concavité tournée vers l'axe D. Les parois 14 s'étendent sensiblement verticalement sur toute la hauteur de la partie mobile 3. L'agencement des parois 14 est tel que la partie mobile présente la forme d'une hélice lorsqu'elle est vue axialement de dessus ou de dessous (fig. 1-4). Les parois 14 sont orientées de sorte que la partie mobile 3 est entraînée en rotation sous l'action du vent de manière à créer une dépression à l'intérieur de l'aspirateur 1 propre à assurer ou à faciliter l'évacuation des gaz, fumées ou similaire, comme cela sera décrit ultérieurement. Deux parois 14 adjacentes définissent entre elles une ouverture 15 entre l'extérieur et l'intérieur de l'aspirateur 1 (fig. 1, 2). Les parois 14 de la partie mobile 3 définissent ses ouvertures 15. La forme des parois 14 et le positionnement relatif de deux parois adjacentes 14 sont tels que les ouvertures 15 sont situées dans des plans radiaux ou sensiblement radiaux de la partie mobile 3. Chaque paroi 14 s'étend périphériquement à partir du bord extérieur 16 25 d'une première ouverture 15a jusqu'au bord intérieur 17 d'une deuxième ouverture 15b adjacente à la première ouverture 15a. Selon une réalisation, les angles a et R formés respectivement entre le plan d'une première ouverture 15a et le plan de tangence de la paroi 14 s'étendant à partir du bord extérieur 16 de cette ouverture 15a et entre le plan d'une deuxième ouverture 15b adjacente à la première ouverture 15a et ladite paroi sont sensiblement égaux à 90 . Selon une autre réalisation, ces angles a et (3 sont légèrement inférieurs à 90 , par exemple compris entre 80 et 90 (fig. 3). Les ouvertures 15 présentent en élévation une forme sensiblement 5 rectangulaire. Les deux grands côtés verticaux d'une ouverture 15 sont définis par les bords respectifs 28 et 29 de deux paroi 14 et 14a adjacentes (fig. 1). Le petit côté horizontal et radial supérieur 30 est défini par un bord 32 de la paroi 11. i0 Le petit côté horizontal et radial inférieur 30 de l'ouverture 15 est défini par le bord d'une paroi 18. Chaque paroi 18 s'étend radialement entre le passage d'air 19 et une paroi 14, tout le long de cette dernière et autour du passage d'air 19. On définit ainsi un trajet pour le vent entrant dans une ouverture 15, ce trajet menant vers l'intérieur 25 de la partie mobile 3 (figs. 1-2). Deux ouvertures adjacentes forment entre elles un angle de 120 . L'aspirateur 1 selon l'invention comprend donc peu d'ouvertures 15 de grandes dimensions contrairement aux aspirateurs usuellement utilisés. Les avantages d'une telle réalisation seront décrits en relation avec le fonctionnement de l'aspirateur 1. La partie centrale 33 d'une paroi 14 est sensiblement située dans le plan radial de l'ouverture 15 qui est définie par les deux autres parois 14, en regard 25 de cette ouverture par rapport à l'axe D de l'aspirateur 1. La partie mobile 3 est réalisée en une seule pièce, par exemple métallique. Les moyens de fixation sont donc réduits, l'écrou 13 suffisant à assurer l'association de la partie mobile 3 avec l'embase 2. L'assemblage et le montage de l'aspirateur 1 sont ainsi grandement facilités puisque limités à l'association de la partie mobile 3 avec l'embase 2 et à la fixation de l'embase 2 au conduit d'évacuation. L'aspirateur 1 décrit ci-dessus est destiné à être monté sur un conduit d'évacuation 21 dans une installation d'évacuation de gaz, fumée et similaire comme cela a été décrit plus haut. Une telle installation comprend un conduit d'évacuation de gaz, fumée et similaire 21 (non représenté) et un aspirateur éolien 1 dont l'embase 2 est fixée à la partie extrême 20 du conduit 21 au moyen de la collerette 4. On décrit maintenant le fonctionnement de l'aspirateur 1 lorsque celui-ci 10 est fixé à un conduit d'évacuation de gaz, fumée et similaire 21. Le vent pénètre à l'intérieur de l'aspirateur 1 par une ouverture 15 dans l'espace intérieur 25 de la partie mobile 3, ce qui entraîne la mise en rotation de cette dernière autour de l'arbre 5 de l'embase 2. Il est à noter que les dimensions des ouvertures 15 et des parois incurvées 14 sont telles que l'aspirateur 1 présente une grande surface d'accroche au vent. Ainsi, une faible vitesse du vent, par exemple de l'ordre de 0,2 m/s, suffit pour mettre la partie mobile 3 en rotation. L'aspirateur 1 est agencé pour que le vent puisse pénétrer par au moins une ouverture 15 à l'intérieur de l'aspirateur 1, et ce quelle que soit sa direction. Le vent exerce donc une pression sur la paroi 14 s'étendant à partir du bord extérieur 16 de l'ouverture 15 par laquelle il pénètre, alors qu'une dépression se crée devant les ouvertures 15 où le vent ne pénètre pas. Le nombre limité d'ouvertures 15 permet de piéger un certain temps le vent dans l'espace intérieur 25 de la partie mobile 3. Le vent décrit alors une trajectoire de forme tourbillonnaire à l'intérieur de l'aspirateur 1 avant de ressortir par une des ouvertures 15. Un vortex est ainsi créé, ce vortex ayant un axe correspondant sensiblement à l'axe D de l'aspirateur 1, cet axe D étant défini par l'arbre 5. Ce vortex s'étend donc sensiblement verticalement et permet de créer une forte dépression à l'intérieur de l'aspirateur 1 propre à assurer ou à faciliter l'évacuation des gaz, fumées ou similaire, au niveau de la sortie du conduit d'évacuation 21. Cette dépression augmente avec la vitesse du vent. On assure ainsi de bonnes performances aérauliques de l'aspirateur 1. i0 REVENDICATIONS 1. Aspirateur éolien du type destiné à être monté en sortie d'un conduit d'évacuation de gaz, fumée et similaire (21), du type comprenant une embase (2) fixe ayant une forme générale annulaire comprenant un passage central axial (22), agencée pour pouvoir être fixée à la partie extrême (20) de sortie du conduit (21) par l'intermédiaire d'une collerette (4) et supporter, attenant et à pivotement libre autour d'un axe commun (D), io une partie mobile (3), creuse, ayant une forme générale de cylindre droit, fermée à l'opposé de l'embase (2), ouverte vers l'embase (2) dont le passage (22) communique ainsi avec l'espace intérieur (25) de la partie mobile (3), et comprenant, régulièrement réparties à sa périphérie latérale et de façon alternée, au moins trois ouvertures (15) et d'au moins trois parois (14) analogues entre elles, deux parois adjacentes (14, 14a) définissant entre elles une ouverture (15), lesdites parois étant incurvées à concavité tournée vers l'axe (D) et formant des aubes ou déflecteurs orientés de sorte que la partie mobile (3) soit entraînée en rotation sous l'action du vent de manière à créer une dépression à l'intérieur de l'aspirateur (1) propre à assurer ou à faciliter l'évacuation des gaz, fumées ou similaire, ledit aspirateur étant caractérisé en ce que la forme des parois (14) et le positionnement relatif de deux parois (14) adjacentes sont tels que les ouvertures (15) sont situées dans des plans radiaux ou sensiblement radiaux par rapport à la partie mobile (3). 2. Aspirateur éolien selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une paroi (14) s'étend périphériquement du bord extérieur (16) d'une première ouverture (15a) jusqu'au bord intérieur (17) d'une seconde ouverture (15b) adjacente à la première ouverture (15a). 3. Aspirateur éolien selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie mobile (3) est réalisée en une seule pièce. Il 4. Aspirateur éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ouvertures (15) présentent une forme sensiblement rectangulaire. 5. Aspirateur éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que deux ouvertures (15) adjacentes forment entre elles un angle sensiblement égal ou voisin de 120 . 6. Aspirateur éolien selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie to centrale (33) d'une paroi (14) est sensiblement située dans le plan radial de l'ouverture (15) définie par les deux autres parois (14), sensiblement en regard de cette ouverture (15) par rapport à l'axe (D). 7. Aspirateur éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie mobile (3) comprend des faces supérieure (9) et inférieure (10), la face supérieure (9) comprenant une paroi (11) fermant le cylindre et la face inférieure (10) définissant un passage d'air (19) vers le conduit. 8. Aspirateur éolien selon la revendication 7, caractérisé en ce que les faces supérieure (9) et inférieure (10) sont sensiblement planes et horizontales. 9. Aspirateur éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie inférieure de la partie mobile (3) recouvre 25 l'embase (2). 10. Aspirateur éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'embase (2) comprend une base (6) et un arbre (5) s'étendant à partir de ladite base, la partie mobile (3) étant montée à pivotement libre autour dudit arbre.