Brevet FR3089703A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : Système de gestion de flux d'air adaptable sur une armoire électrique Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un système de gestion de flux d'air adaptable sur une enveloppe électrique, telle que par exemple une armoire électrique. [0002] L'invention concerne également une installation électrique comprenant une enveloppe électrique sur laquelle est adapté ledit système de gestion de flux d'air. Etat de la technique [0003] La gestion de la température dans l'enceinte d'une enveloppe électrique, telle qu'une armoire électrique ou un coffret électrique, est une question traitée de manière récurrente. Les appareils présents dans l'armoire électrique ont tendance à chauffer et il est donc nécessaire de maintenir la température à l'intérieur de l'armoire sous un certain seuil, au risque sinon de dégrader les appareils. Pour répondre à cette contrainte, il est classique d'utiliser un système de ventilation pour créer un flux d'air à travers le volume de l'armoire électrique en aspirant de l'air présent à l'extérieur et en évacuant l'air chaud présent dans l'armoire vers l'extérieur. [0004] Les systèmes de ventilation connus sont notamment placés sur la paroi supérieure de l'armoire électrique. Ils comprennent une entrée reliée au volume interne de l'armoire pour recevoir un flux d'air sortant, une sortie d'air et un ventilateur placé entre l'entrée et la sortie pour entraîner le flux d'air de l'entrée vers la sortie. [0005] Il est connu que ces solutions de ventilation sont souvent susceptibles de tomber en panne, nécessitant alors l'intervention d'un opérateur pour effectuer les réparations. Or lorsqu'un ventilateur devient défaillant, la température à l'intérieur de l'armoire électrique peut devenir critique, avec un risque non négligeable d'endommager les appareils électriques. La solution la plus sûre est alors de tout stopper pour attendre que le système de ventilation soit réparé. Cependant, un arrêt prolongé n'est souvent pas acceptable, notamment pour des raisons économiques. [0006] Le but de l'invention est de proposer un système de gestion de flux d'air qui est adaptable sur une enveloppe électrique, telle qu'une armoire électrique. Ce système présente la particularité de palier les inconvénients de l'état de la technique en permettant de prolonger le fonctionnement de la ventilation à destination de l'enveloppe électrique, en cas de défaillance du ventilateur, ceci sans l'intervention d'un opérateur. Exposé de l'invention [0007] Cc but est atteint par un système de gestion de flux d'air adaptable sur une enveloppe 2 électrique qui comporte plusieurs parois qui délimitent un volume interne destiné à loger des appareils électriques, ledit système comportant : Un boîtier comprenant au moins une entrée d'air destinée à être mise en communication avec le volume interne de l'enveloppe électrique, au moins deux sorties d'air et au moins une goulotte principale agencée pour relier ladite entrée d'air aux deux sorties d'air. Un dispositif d'aiguillage agencé à l'intérieur de ladite goulotte principale, entre la première sortie d'air et la deuxième sortie d'air, ledit dispositif d'aiguillage comportant un ou plusieurs volets mobiles commandahles entre une première position dans laquelle l'entrée d'air communique uniquement avec la première sortie d'air et une deuxième position dans laquelle l'entrée d'air communique au moins avec la deuxième sortie d'air. [0008] Selon une particularité, la goulotte principale comporte : une première ouverture formant ladite première sortie d'air, une deuxième ouverture formant ladite deuxième sortie d'air, un unique canal de transport de flux d'air reliant ladite entrée d'air à la première sortie d'air et à la deuxième sortie d'air. [0009] Selon une autre particularité, lesdits volets mobiles sont intercalés dans ledit canal de transport entre la première sortie d'air et la deuxième sortie d'air. [0010] Selon une autre particularité, lesdits volets mobiles sont montés libres en pivotement entre ladite première position et ladite deuxième position. [0011] Selon une autre particularité, les volets mobiles sont montés libres en pivotement pour pivoter dans un seul sens, de ladite première position vers ladite deuxième position, sous la seule pression du flux d'air circulant dans ledit canal. [0012] Selon une autre particularité, ledit boîtier comporte un premier logement agencé pour recevoir un premier ventilateur et un deuxième logement agencé pour recevoir un deuxième ventilateur, ledit premier logement comprenant ladite première ouverture formant la première sortie d'air et ledit deuxième logement comportant ladite deuxième ouverture formant ladite deuxième sortie d'air. [0013] Selon une autre particularité, le système comporte une grille placée dans chaque logement et agencée entre la sortie d'air et ledit canal de transport. [0014] Selon une autre particularité, le système comporte une goulotte d'entrée connectée sur la goulotte principale et comprenant au moins une première extrémité sur laquelle est réalisée une entrée d'air axiale et une deuxième extrémité connectée sur la goulotte principale. [0015] Selon une autre particularité, la goulotte d'entrée comporte plusieurs ouvertures latérales, formant chacune une entrée d'air distincte du système. [0016] L'invention concerne également une installation électrique comportant une enveloppe 3 électrique qui comprend une paroi inférieure, une paroi supérieure et au moins une paroi latérale, de manière à délimiter un premier volume interne destiné à recevoir des appareils électriques, ladite installation comportant : Un système tel que défini ci-dessus qui est installé sur l'une de ses parois, ladite entrée d'air étant connectée audit volume interne de l'armoire électrique, Un système de ventilation comprenant un premier ventilateur connecté sur la première sortie d'air du système et un deuxième ventilateur connecté sur la deuxième sortie d'air du système. [0017] Selon une autre particularité, l'enveloppe électrique comporte une grille placée devant une ouverture réalisée à travers l'une de ses parois. Brève description des figures [0018] D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : [0019] [fig.1] La figure 1 représente, vu en perspective, le système de gestion de flux d'air de l'invention, adaptable sur une enveloppe électrique. [0020] [fig.2] La figure 2 représente le système de l'invention, vu en éclaté. [0021] [fig.3] La figure 3 représente le système de l'invention et un système de ventilation destiné à venir s'adapter sur le système de l'invention. [0022] [fig.4M [0023] [fig.413] [0024] Les figures 4A et 4B illustrent de manière schématique le principe de fonctionnement du système de de l'invention, respectivement dans ses deux états de fonctionnement. [0025] [fig.5M [0026] [fig.513] [0027] Les figures 5A et 5B représentent, vu en coupe longitudinale, le système de l'invention, dans ses deux états de fonctionnement. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation [0028] En référence à la figure 1, le système 2 de gestion de flux d'air de l'invention est adaptable sur une enveloppe électrique. Par enveloppe électrique, on entend une armoire électrique, un coffret électrique ou équivalent. Dans la suite de la description et sur les dessins, on considérera que l'enveloppe électrique est une armoire électrique 1. [0029] Dans la suite de la description, les termes "amont" et "aval" sont à considérer en tenant compte du sens du flux d'air qui circule dans le système. [0030] De manière non limitative, une armoire électrique 1 peut comporter une paroi in- férieure 10, une paroi supérieure 11 et quatre parois latérales 12 opposées deux à deux. Ses parois délimitent un premier volume interne V1 dans lequel sont placés des appareils électriques. Dans l'armoire électrique, les appareils électriques 13 peuvent être montés sur des supports, tels que montants et rails 14 adaptés (voir figures 4A et 4B). L'armoire électrique 1 comporte une grille 15 (figures 4A et 4B) permettant à son volume interne d'échanger de l'air avec l'extérieur. [0031] L'armoire électrique 1 pourra être fabriquée dans un matériau métallique. [0032] De manière non limitative mais avantageuse, le système 2 de gestion de flux d'air conforme à l'invention est inséré partiellement ou en totalité dans le volume de l'armoire électrique et peut être fixé à la paroi supérieure 11 de l'armoire électrique, sur la face inférieure 110 de cette paroi supérieure 11. Par ailleurs, les deux ventilateurs du système de ventilation sont positionnés sur la face supérieure 111 de cette paroi supérieure 11. [0033] L'invention vise un système 2 qui permet d'assurer de manière simple une re- dondance entre au moins deux ventilateurs d'un même système de ventilation associé à une seule armoire électrique. Par redondance, on entend que le système 2 permet au deuxième ventilateur VENT2 de prendre le relais du premier ventilateur VENT1 en cas de défaillance de cc premier ventilateur et ainsi de gérer le flux d'air qui traverse le volume interne de l'armoire électrique. [0034] Le système 2 de l'invention est destiné à venir s'insérer dans le volume VI de l'armoire électrique en amont du système de ventilation et vient ainsi s'adapter entre l'armoire électrique 1 et le système de ventilation pour permettre la redondance. [0035] Le système de l'invention comporte avantageusement au moins une entrée d'air INI, IN2 et au moins deux sorties d'air OUT1, OUT2. Dans la suite de la description, on verra que le système 2 peut comporter plusieurs entrées d'air (référencées INI et IN2) même si celles-ci ont toutes une fonction équivalente. [0036] Chaque entrée d'air IN1, IN2 est destinée à être en communication avec le volume interne VI de l'armoire électrique. On peut noter que la grille 15 présente sur l'armoire électrique 1 pourra être placée à l'opposé de chaque entrée d'air INI, IN2 pour favoriser la circulation du flux d'air dans l'armoire électrique 1. [0037] Un premier ventilateur VENTI est associé à la première sortie d'air pour générer, lorsqu'il est actif, un premier flux d'air Fl en provenance de chaque entrée d'air IN1, IN2 du système à travers la première sortie d'air OUTI et un deuxième ventilateur VENT2 est associé à la deuxième sortie d'air pour générer, lorsqu'il est actif, un deuxième flux d'air F2 en provenance de chaque entrée d'air IN1, IN2 du système à travers la deuxième sortie d'air OUT2. [0038] Comme illustré par la figure 2, le système 2 comporte un boîtier 22 monobloc obtenu par l'assemblage de plusieurs éléments entre eux. [0039] Parmi les éléments du boîtier 22, le système 2 comporte une première goulotte 20 sur laquelle est réalisée chaque entrée d'air IN1, IN2. Cette première goulotte 20 du système vient se placer à l'intérieur de l'armoire électrique 1 ou à l'extérieur de l'armoire électrique. De manière avantageuse comme représenté sur les figures annexées, cette goulotte 20 peut comporter une entrée d'air axiale IN1 d'extrémité et plusieurs entrées d'air IN2 latérales sur toute sa longueur, chaque entrée d'air étant mise en communication avec le volume interne V1 de l'armoire électrique 1 pour prélever l'air présent dans l'armoire électrique. Cette goulotte 20 peut être configurée pour longer l'une des parois latérales 12 de l'armoire électrique, à l'intérieur ou à l'extérieur. Si elle est placée à l'extérieur de l'armoire, chacune de ses entrées d'air doit être mise en communication de manière étanche avec le volume interne V1 de l'armoire électrique. Si elle est placée à l'intérieur de l'armoire (comme représenté sur les figures 4A et 4B), elle peut être en appui contre la face interne 120 de la paroi latérale 12 et ses entrées d'air sont placées directement dans le volume interne V1 de l'armoire. On peut noter que le système 2 pourrait comporter plusieurs goulottes d'entrée d'air de cc type, répartis sur les parois latérales 12 de l'armoire électrique 1. [0040] Parmi les éléments du boîtier 22, le système comporte également une deuxième goulotte 21 allongée suivant un axe principal (X) et définissant un canal principal suivant ledit axe, par lequel circule le flux d'air. Cette deuxième goulotte 21 prolonge la première goulotte 20 dans la direction aval. Elle comporte une entrée d'air sur laquelle est connectée la deuxième extrémité de la première goulotte 20, un canal interne et une deuxième extrémité obturée. [0041] Les deux goulottes 20, 21 forment entre elles un angle droit. Ainsi, lorsque le système 2 est adapté sur l'armoire électrique 1, la deuxième goulotte 21 peut être positionnée contre la face inférieure 110 de la paroi supérieure 11 de l'armoire électrique 1 et la première goulotte 20 longe la face interne 120 de la paroi latérale 12. [0042] De manière non limitative, les deux goulottes peuvent présenter une section transversale de forme oblongue. [0043] En référence à la figure 2, le boîtier 22 peut comporter des éléments d'assemblage 220, 221, 222 permettant d'assembler ses éléments entre eux. Le boîtier peut comporter un élément coudé 220 permettant d'assembler les deux goulottes 20, 21 entre elles, un élément intermédiaire 221 pour assembler plusieurs éléments formant la deuxième goulotte 21 et un élément terminal 222 permettant d'obturer la deuxième goulotte à son extrémité libre. La deuxième goulotte 21 peut elle-même être réalisée en quatre tronçons, qui sont, en allant de l'amont vers l'aval : Un premier tronçon T1 portant la première sortie d'air OUT1, Un deuxième tronçon T2 comportant l'élément intermédiaire 221 et portant le 6 dispositif d'aiguillage 3 (voir ci-après), Un troisième tronçon T3 portant la deuxième sortie d'air OUT2, Un quatrième tronçon T4 comportant l'élément terminal 222. [0044] En outre, chaque tronçon peut être réalisé en deux parties complémentaires as- semblables entre elles de part et d'autre de l'axe (X) pour réaliser le canal de la goulotte 21. [0045] La deuxième goulotte 21 comporte deux ouvertures 210, 211 latérales (par rapport à l'axe (X)) réalisées de manière traversantes et destinées chacune à être en vis-à-vis d'une ouverture distincte correspondante réalisée à travers la paroi supérieure 11 de l'armoire électrique 1. Chacune des ouvertures 210, 211 définit un siège 212, 213 (figure 3) ou logement pour y connecter un ventilateur VENT1, VENT2 du système de ventilation positionné de l'autre côté de la paroi 11 de l'armoire électrique 1. Pour cela, chaque ventilateur peut comporter un manchon de connexion 40, 41 destiné à traverser la paroi supérieure 11 de l'armoire électrique pour venir s'adapter sur le siège 212, 213 correspondant du système. [0046] Chacune de ces ouvertures 210, 211 peut présenter un bord circulaire. Elles forment chacune l'une des deux sorties d'air OUT1, OUT2 du système 2 et communiquent directement avec le canal de cette deuxième goulotte 21. [0047] La deuxième ouverture 211 est réalisée en aval par rapport à la première ouverture 210, en suivant la longueur du canal principal. [0048] Les deux ouvertures 210, 211 sont avantageusement identiques. [0049] Les deux ouvertures 210, 211 sont avantageusement réalisées de manière symétrique par rapport à un plan P transversal à la direction du flux d'air (FI ou F2) dans la deuxième goulotte, et donc transversal à l'axe principal (X) de la deuxième goulotte 21. [0050] Le système 2 peut comporter une grille 214, 215 de filtrage positionnée en vis-à-vis de chaque ouverture pour filtrer le flux d'air sortant. [0051] Hormis chaque entrée d'air IN1, IN2 et les deux sorties d'air OUT2, OUT2, l'assemblage des éléments du système de l'invention est réalisé de manière hermétique par rapport à l'extérieur. [0052] Selon une particularité, les deux sorties d'air OUT1, OUT2 sont arrangées en parallèle sur le canal principal du système. [0053] Le système de l'invention comporte également un dispositif d'aiguillage 3 du tlux d'air entrant dans le système. [0054] Ce dispositif d'aiguillage 3 est agencé à l'intérieur de la deuxième goulotte 21 et vient s'intercaler entre la première sortie d'air OUTI et la deuxième sortie d'air OUT2. [0055] Ce dispositif d'aiguillage comporte un ou plusieurs volets mobiles. A titre d'exemple et de manière non limitative, sur les figures annexées, deux volets mobiles 30, 31 sont représentés. 7 [0056] Chaque volet mobile 30, 31 est monté en pivotement autour d'un axe. Les axes de pi- votement de tous les volets sont parallèles entre eux et orientés parallèlement audit plan transversal P. [0057] Les deux volets mobiles 30, 31 sont par exemple superposés pour s'étendre sur toute la section transversale d'écoulement du flux d'air à l'intérieur de la goulotte. [0058] Les deux volets mobiles 30, 31 sont avantageusement commandés simultanément. [0059] De manière avantageuse, les deux volets mobiles 30, 31 peuvent être commandés par la seule pression du flux d'air circulant dans la deuxième goulotte suivant l'axe (X). [0060] Les deux volets mobiles 30, 31 sont aptes à prendre une première position dite fermée dans laquelle ils obturent la liaison entre chaque entrée d'air IN1, 1N2 et la deuxième sortie d'air OUT2 (figures 4A et 5A) et une deuxième position dite ouverte, dans laquelle ils autorisent la liaison entre chaque entrée d'air IN1, 1N2 et la deuxième sortie d'air OUT2 (figures 4B et 5B). [0061] Pour aller de leur première position à leur deuxième position, les volets mobiles 30, 31 peuvent être montés pivotant suivant un seul sens de rotation, correspondant au sens défini par le flux d'air F2 dans la goulotte lorsque le deuxième ventilateur VENT2 est actif. [0062] Pour aller de leur première position vers leur deuxième position, les volets mobiles 30, 31 pivotent ainsi suivant un premier sens de rotation (par exemple le sens inverse des aiguilles d'une montre) puis pour revenir à leur première position, ils pivotent suivant un deuxième sens de rotation (qui correspond au sens des aiguilles d'une montre). [0063] De manière non limitative, les volets mobiles 30, 31 peuvent être montés chacun sur un ressort. La pression de chaque ressort peut être réglée pour autoriser le pivotement du volet lorsqu'une pression d'air minimale est appliquée. Le flux d'air F2 généré par le deuxième ventilateur VENT2 uniquement doit être suffisant pour produire une pression supérieure à ladite pression minimale nécessaire au pivotement. [0064] Selon un mode de réalisation particulier, il serait possible de prévoir des réglages de pivotement différents entre les deux volets mobiles 30, 31, par réglage de la force de leur ressort. Le premier volet mobile 30 serait d'abord autorisé à pivoter lorsqu'un premier niveau de pression de flux d'air est dépassé et le deuxième volet mobile 31 serait ensuite autorisé à pivoter, en complément du premier volet, lorsqu'un deuxième niveau de pression est dépassé, ce deuxième niveau de pression étant supérieur au premier niveau de pression. Cette solution permettrait de régler facilement le débit d'air sortant par chacune des deux sorties d'air. [0065] En référence aux figures 4A, 5A et 4B, 5B, le fonctionnement du système de l'invention est ainsi le suivant : Figure 4A et figure 5A - Premier état de fonctionnement : Le premier ven- 8 tilateur VENTI est en fonctionnement et le deuxième ventilateur VENT2 est arrêté. Le flux d'air Fl prélevé à l'intérieur de l'armoire électrique, pénètre dans le système par chaque entrée d'air IN1, 1N2, passe dans la première goulotte 20 pour rejoindre la deuxième goulotte 21. Le premier ventilateur VENTI étant en fonctionnement, le flux d'air Fl est entraîné vers la première sortie d'air OUT1 du système et s'échappe vers l'extérieur via la première sortie d'air et le premier ventilateur. Le deuxième ventilateur VENT2 étant à l'arrêt, aucun flux d'air ne vient pousser les volets mobiles 30, 31, ceux-ci restant alors dans leur position fermée. Figure 4B et figure 5B - Deuxième état de fonctionnement : Le premier ven- tilateur VENTI est à l'arrêt (il est par exemple en panne ou en maintenance...). Le deuxième ventilateur VENT2 est activé. Le flux d'air F2 prélevé dans le volume V1 de l'armoire électrique 1, pénètre dans le système 2 par chaque entrée d'air IN1, 1N2, passe dans la première goulotte 20 pour rejoindre la deuxième goulotte 21. Le premier ventilateur VENTI étant à l'arrêt et le deuxième ventilateur VENT2 en fonctionnement, le flux d'air F2 se dirige vers la deuxième sortie d'air OUT2. Le flux d'air F2 applique une pression sur les volets mobiles 30, 31 et les pousse pour les faire pivoter. Le flux d'air F2 traverse ainsi l'ouverture créée grâce au pivotement des volets et gagne la deuxième sortie d'air OUT2 pour être évacué vers l'extérieur grâce au deuxième ventilateur VENT2. [0066] On peut noter que la détection de l'arrêt du premier ventilateur VENTI et l'activation du deuxième ventilateur VENT2 peuvent être effectués par tous moyens, de type automatiques et/ou manuels. [0067] 11 est également possible de prévoir dans le système, pour chaque volet mobile 30, 31, un capteur de position relié à une unité centrale de commande et destiné à détecter la position ouverte ou fermée de chaque volet et ainsi à s'assurer de leur bon fonctionnement. Le capteur de position peut être un capteur mécanique de type fin de course. [0068] L'activation simultanée des deux ventilateurs VENTI, VENT2 peut également être prévue, par exemple pour permettre à l'un des deux ventilateurs de fonctionner en mode ralenti, ou pour générer un flux d'air plus conséquent dans l'armoire électrique 1. Dans cette situation, le pivotement des volets mobiles 30, 31 doit être réglé pour laisser une partie du flux d'air rejoindre également la deuxième sortie d'air OUTI, en plus de la première sortie d'air OUTI. [0069] La solution de l'invention présente ainsi de nombreux avantages, parmi lesquels : Une solution simple pour mettre en oeuvre une redondance entre les deux ventilateurs ; Une solution fiable car ne nécessitant aucune commande particulière, les volets mobiles se déplaçant grâce à la pression du flux d'air ; Une solution facilement adaptable sur une armoire existante, celle-ci étant indépendante de l'architecture de l'armoire électrique ; Une solution permettant d'assurer une continuité de service, même en cas de défaillance partielle du système de ventilation. 10