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"Soupape régulatrice de volume d'air".
Arrière-plan de l'invention 1. Domaine de l'invention
L'invention porte sur une soupape régulatrice de volume d'air pour appareil de régulation d'air ayant une première paroi latérale et une deuxième paroi latérale.
Les deux parois latérales possèdent une pluralité d'ouvertures. L'invention se rapporte particulièrement à une soupape dans laquelle les parois latérales peuvent se déplacer l'une par rapport ä l'autre ä partir d'une première position d'ouverture jusqu'à une position de fermeture, puis jusqu'à une seconde position d'ouverture, tout en se déplaçant suivant une direction unique. La soupape peut aussi avoir des moyens de compenser des changements de pression provenant d'une source d'air. Les parois latérales mobiles l'une par rapport à l'autre peuvent comporter une paroi latérale mobile suivant un axe horizontal, alors que l'autre paroi latérale est mobile suivant un axe vertical.
2. Discussion de la technique antérieure.
Les soupapes de régulation de volume d'air sont connues en ce qui concerne leur technique. Le brevet américain no. 3. 540. 484 attribué à Brown et autres révèle un appareil de distribution d'air destiné à des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, qui renferme des régulateurs de constance de volume et des soupapes de dérivation comportant un cylindre creux ayant des passages d'air de forme prédéterminée et un piston à ressort mobile axialement dans le cylindre sous l'effet d'une différence de pression de manière ä maintenir le volume essentiellement constant dans des conditions de pressions d'alimentation variées.
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On sait aussi faire des soupapes comprenant des cylindres concentriques, munis d'ouvertures, comme indiqué dans les brevets américains no. 304. 443, attribué ä Morr1son, et no. 3. 135. 293, attribué à Hulsey.
L'emploi d'un ressort faisant partie d'un système servant à compenser les changements de pression est indiqué par le brevet américain no. 3. 131. 716 attribué ä Griswold et autres. Dans le brevet de Griswold et autres, le ressort exerce un effort contre la pression d'une source de fluide de telle façon que la résistance ä l'écroulement augmente quand la pression augmente.
Cependant. les references ci-dessus ne fournissent pas une soupape facile ä entretenir, qui puisse rendre compte des changements de pression de la source d'air.
Le brevet no. 3. 135. 293 attribué à Hulsey ne s'adapte pas aux changements de pression. Le brevet no. 3. 131. 716 attribué ä Griswold et autres n'utilise pas de mouvement rotatif pour régler le débit d'air. Le brevet no. 3. 540. 484 attribué à Brown et autres n'utilise pas de mouvement rotatif pour régler le débit d'air et il nécessite un mécanisme complique pour s'adapter aux changements de pression. Le brevet no. 304. 443 attribué à Morrison ne s'adapte pas, non plus, aux changements de pression.
En outre, les soupapes ci-dessus sont généralement ouvertes en déplaçant un é1ément constitutif dans une direction et fermées en déplaçant le même é1ément constitutif dans la direction opposée. 11 serait avantageux d'avoir une soupape qui permette l'ouverture, puis la fermeture, et ensuite l'ouverture encore, tout en déplaçant le même élément constitutif dans une direction unique.
Le brevet américain no. 4. 030. 518 attribue ä Wilcox révèle une soupape de réglage de débit d'air à plaque coulissante.
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Cependant, la soupape n'a apparemment qu'une position unique d'ouverture et n'a qu'une position de fermeture.
Objets de l'invention
En conséquence, l'objet principal de l'invention est de fournir une soupape régulatrice d'air, qui permette une première position d'ouverture, une position de fermeture et une deuxième position d'ouverture par le déplacement d'un élément constitutif dans une direction unique.
Un autre objet de l'invention est de fournir une soupape régulatrice d'air qui possède une "bande d'insensibilité" dans la position de fermeture de manière à faciliter la commande du matériel auxiliaire.
Un autre objet de l'invention est de fournir une soupape régulatrice d'air qui maintienne un débit d'air relativement constant lorsque la pression de l'air à l'admission change.
Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir une soupape régulatrice d'air qui permette ä une première paroi latérale capable de glisser de se déplacer suivant un axe horizontal, alors qu'une deuxième paroi laterale capable de glisser se déplace suivant un axe vertical de chaque catie d'une paroi fixe.
Encore un objet supplémentaire de l'invention est de fournir une soupape régulatrice d'air ayant une paroi laterale fixe présentant des cannelures, sur laquelle est montée, sur un cote de cette dernière, une paroi latérale pouvant se déplacer horizontalement par glissement.
Sommaire de l'invention
L'invention présente est une soupape qui règle le volume d'air passant d'une admission d'air ä une sortie d'air en déplaçant une première paroi latérale
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par rapport ä une deuxième. La première et la deuxième paroi laterale possèdent une première et une deuxième pluralité d'ouvertures, respectivement, et la première paroi latérale est superposée sur la deuxième paroi latérale, tout en pouvant glisser, de telle sorte que, lorsque les ouvertures sont alignées, l'air peut passer de l'admission d'air ä la sortie d'air.
Le dispositif rend possible un déplacement des deux parois latérales, l'une par rapport à l'autre, en vue de régler le débit d'air, de telle sorte que les ouvertures soient alignées dans une première position d'ouverture, qu'elles puissent perdre leur alignement dans une position de fermeture et qu'elles puissent ensuite être alignées dans une deuxième position d'ouverture, dans laquelle une ouverture de la première paroi latérale est alignée avec une ouverture différente de celle alignée dans la première position.
Le déplacement ä partir de la première position
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d'ouverture jusqu'à la position de fermeture, puis jusqu'a la deuxième position d'ouverture, s'effectue suivant une direction unique.
En outre, le déplacement s'effectuant entre la première position d'ouverture et la deuxième position d'ouverture permet une"bande d'insensibilité", au cours de l'existence de laquelle il est possible de mettre en marche les systèmes de chauffage, de ventilation ou de climatisation.
La première et la deuxième paroi latérale peuvent faire partie, respectivement, d'un premier et d'un deuxième cylindre concentriques. Le deuxième cylindre est ä l'intérieur du premier cylindre et les parois latérales entrent en contact l'une avec l'autre par glissement ou bien peuvent être un peu séparées, de telle sorte que le débit ne soit appréciable que lorsque les ouvertures sont alignées dans les positions d'ou-
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verture. Lorsque les cylindres sont utilises, un ressort peut etre attaché aux cylindres pour faciliter la compensation des changements de pression de l'air ä l'admission.
Cette soupape possède de nombreux avantages, parce que le ressort permet le déplacement axial du deuxième cylindre, qui a pour résultat de produire l'écoulement d'un volume d'air relativement constant en dépit des fluctuations de la pression de l'air ä l'admission.
Cela facilite la commande de la température d'une zone à chauffer ou ä refroidir par un système incorporant la soupape de la présente invention. Un autre avantage est que la soupape permet une première position d'ouverture, une position de fermeture et une deuxième position d'ouverture par le déplacement d'un Element constitutif suivant une direction unique. Cela améliore la commande du chauffage et du refroidissement, parce que la soupape peut passer du chauffage au refroidissement tout en se déplaçant dans une direction unique ; de cette façon, il n'y a pas de dérangements causés par un changement de direction.
En outre, la soupape a particulièrement l'avantage de fournir une bande d'insensibilité, ce qui permet aux appareils de chauffage et de refroidissement d'etre commodément mis en marche quand c'est nécessaire.
La première et la deuxième paroi latérale peuvent être capables de glisser l'une par rapport ä l'autre et par rapport à une paroi latérale verticale fixe possédant des ouvertures.
Les parois latérales capables de glisser sont montées de chaque côté de la paroi latérale fixe. L'une des parois latérales capables de glisser se déplace suivant un axe horizontal, alors que l'autre se déplace suivant un axe vertical, ou au moins deux parois laterales capables de glisser se déplacent suivant des
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axes orthogonaux. La première paroi latérale capable de glisser se déplace à partir d'une première position jusqu'à avoir son ouverture alignée avec les ouvertures de la paroi latérale fixe et de la deuxième paroi laterale capable de glisser, puis jusqu'à une position de fermeture et un deuxième positionnement, dans lequel son ouverture est alignée avec les autres ouvertures de la paroi latérale fixe et de la deuxième paroi latérale capable de glisser.
Brève description des dessins
La figure 1 est un dessin d'une réalisation préférée de la soupape de la présente invention.
La figure 2 montre un deuxième cylindre de la soupape de la figure 1.
La figure 3 montre un premier cylindre de la soupape de la figure 1.
La figure 4 montre une coupe transversale de la soupape de la figure 1.
La figure 5 montre une deuxième réalisation de la présente invention.
La figure 6 montre une coupe transversale de la figure 5 suivant la ligne D-D.
La figure 7 montre une troisième réalisation de la présente invention.
La figure 8 montre une vue éclatée des trois plaques de la figure 7.
La figure 9 montre une quatrième réalisation comprenant une plaque fixe de la presente invention vue d'une position en amont avant les cannelures.
Enfin, la figure 10 montre la plaque fixe cannelée de la figure 9 associée avec une plaque cannelée mobile située en amont d'elle.
Description des realisations preferees
La figure 1 montre une réalisation préférée de la présente invention. La soupape 1 comprend un premier
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cylindre 2 et un deuxième cylindre 6 à l'intérieur du premier et concentrique avec lui.
Le premier cylindre 2, comme indiqué sur les figures 1 et 3, possède une paroi latérale 4 et une première pluralité d'ouvertures 12. Les ouvertures 12 sont préférablement rectangulaires. Le premier cylindre 2 possède aussi une bride de cloison de séparation 24 attachée autour de son périmètre pour ne pas gêner le débit d'air sortant du cylindre 2 à travers les ouvertures 12. Le cylindre 2 possède aussi une fente de levier
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de rotation 22, à travers laquelle le levier de rotation 20 fait saillie, comme indiqué sur la figure 1.
Comme indiqué sur la figure 2, le deuxième cylindre 6 comporte la deuxième paroi latérale 8 et la paroi d'extrémité 10 attachée ä la paroi latérale 8, ainsi que la deuxième pluralité d'ouvertures 14 sur la paroi laterale 8. Les ouvertures 14 sont préférablement rectangulaires. Le deuxième cylindre 6 est aussi muni d'un levier de rotation 20 attaché sur la paroi laterale 8 dans la région située du côté opposé ä la paroi d'extrémité 10.
D'une manière typique, le premier cylindre 2 est immobile et le deuxième cylindre 6 se déplace ä l'in- térieur du premier cylindre 2.
Le deuxième cylindre 6 peut ä la fois tourner à l'intérieur du premier cylindre 2 suivant la direction
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V, ce qui produit un ddplacement servant ä la rdgulation du debit d'air, et se déplacer axialement à l'intérieur du premier cylindre 2 suivant la direction P, pour s'adapter aux variations de pression, comme discuté ci-dessous.
La figure 4 montre la soupape 1 installée de manière à relier un volume d'air d'admission 40 ä un volume d'air de sortie 50. L'admission d'air 40 et la sortie
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d'air 50 sont séparées par une barriere 30. Le premier cylindre 2 est attaché ä la barrière 30 par la bride de cloison de séparation 24 afin de rendre étanche la séparation entre l'admission d'air 40 et la sortie d'air 50.
La soupape 1 règle le volume d'air passant du volume d'admission d'air 40 au volume de sortie d'air 50 en faisant tourner le deuxième cylindre 6 ä l'intérieur du premier cylindre 2, ce qui permet ä l'air de passer ä travers les ouvertures 14 du deuxième cylindre, lorsqu'elles sont alignées avec les ouvertures 12 du premier cylindre. La première paroi latérale 2 peut entrer en contact par glissement avec la deuxième paroi latérale 8 ou bien elle peut être séparée un peu de la deuxième paroi latérale 8 de telle sorte que le débit d'air soit négligeable quand les ouvertures 12 et 14 ne sont pas alignées. Les variations de pression de l'admission d'air 40 sont compensées par le déplacement axial du deuxième cylindre 6, qui se fait contre le ressort 26, ce qui fait varier l'alignement axial des ouvertures 12 et 14.
Les variations de pression de l'admission d'air 40 sont causées principalement par les changements se produisant dans la charge ou la demande des diverses parties du système de distribution d'air.
Le ressort 26 est attaché au levier de rotation 20 et ä la bride de cloison de séparation 24. La force exercée par le ressort 26 varie linéairement en fonction de la distance de déplacement suivant la formule suivante : d = p x Alk où A est la surface de la paroi d'extremiste 10, d est la distance dont s'est déplacé le ressort à partir de la position détendue, k est la constante du ressort et p est la différence de pression entre l'admission d'air 40 et la sortie d'air 50.
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L'intérieur de la paroi laterale 4 du premier cylindre 2 peut être en contact avec des parties de la paroi latérale 8 du deuxième cylindre 6. 11 est donc possible que le frottement amortisse le déplacement axial du deuxième cylindre 6 dans une certaine mesure.
Le premier et le deuxième cylindre peuvent être construits en métal : l'un et l'autre cylindre peuvent etre facultativement revetus de résines de polytétra- fluoroéthy1ène, telles que le téflon. Le levier de rotation peut être commandé manuellement ou par un regulateur de température, tel que le thermostat 30.
11 importe que le déplacement V servant à régler le débit d'air permette ä la soupape 1 de tourner ä partir de la position d'ouverture jusqu'à la position de fermeture, puis jusqu'à la position d'ouverture en effectuant un trajet suivant une direction unique.
Cela permet ä la séquence de commande de se renverser à l'intérieur d'un trajet linéaire. Dans une opération typique, l'air ä une température déterminée passe ä travers la soupape 1 dans la première position d'ouverture, dans laquelle chaque première ouverture 12 est alignée avec une deuxième ouverture 14. Lorsqu'un actionneur de température détermine que la température en aval de la soupape 2 doit etre changée, la soupape 1 se déplace jusqu' la position de fermeture.
Les serpentins de chauffage ou de refroidissement 40 (montrés schématiquement) en aval de la soupape 1 peuvent être mis en marche comme nécessaire alors que la soupape 1 est dans la position fermée. Les serpentins 40 et la soupape 1 sont logés dans une canalisation classique 42 servant ä diriger l'air en aval de la soupape 1. La soupape peut ensuite continuer de se déplacer jusqu'à la deuxième position d'ouverture, dans laquelle chaque première ouverture 12 est alignée avec une deuxième ouverture 14 différente de celle utilisé dans la première position d'ouverture, et per-
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mettre de nouveau ä l'air à la température déterminée de sortir de la soupape 1 et d'entrer en contact avec les serpentins de chauffage ou de refroidissement 40.
La fente 22 du levier de rotation est préférablement dimensionnée de manière à ce que le levier de rotation 20 ne permette qu'une première position d'ouverture, une position de fermeture et une deuxième position d'ouverture.
11 importe aussi que la soupape 1 possede une
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"bande d'insensibilité" comme élément caractéristique.
Pour former la bande d'insensibilité, la longueur de l'arc B entre les ouvertures 12 du premier cylindre 4 doit être plus grande que les ouvertures 14 ellesmêmes. En outre, la longueur de l'arc A entre les ouvertures 14 du deuxième cylindre 6 doit être aussi plus grande que la dimension des ouvertures 12 elles-memes.
11 est préférable que les arcs A et B aient ä peu près
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la même dimension et aussi que les ouvertures 12 et 14 aient à peu près la même dimension.
La relation dimensionnelle entre les ouvertures et la longueur d'arc existant entre elles est nécessaire pour tenir compte de la bande d'insensibilité qui est un élément caractéristique de la soupape 1. La caracté- ristique de bande d'insensibilité permet ä la soupape 1 de dépasser la position de fermeture au cours d'un trajet linéaire unique de manière ä produire un mouvement servant ä actionner des microrupteurs excitant les serpentins de chauffage ou de refroidissement 40, situés en aval de la soupape.
Par consequent, l'element caractéristique constitue par la bande d'insensibilité donne ä la soupape la souplesse nécessaire pour contrôler si les serpentins de chauffage ou de refroidissement 40 doivent ou non être excités lorsque la soupape est dans la position fermée.
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Les figures 5 et 6 montrent une autre réalisation de la présente invention sous la forme d'une soupape plate 61 par opposition à la soupape cylindrique 1 discutée ci-dessus. la soupape 61 comprend une première paroi latérale 60 sous forme de plaque et une deuxième paroi latérale sous forme de plaque 64. La première paroi ä plaque 60 possède une première pluralité d'ouvertures 62, qui sont préférablement rectangulaires.
La deuxième paroi ä plaque 64 possède une deuxième pluralitd d'ouvertures 66, qui sont aussi préférablement rectangulaires.
La première paroi ä plaque 60 et la deuxième paroi ä plaque 64 se recouvrent l'une l'autre ; elles sont montées de manière ä pouvoir glisser l'une par rapport à l'autre en produisant une première position d'ouverture, une position de fermeture et une deuxième position d'ouverture, comme dans le cas de la soupape 1 ci-dessus.
Les ouvertures 62 de la première paroi ä plaque 60 ont la même dimension. De même, les ouvertures 66 de la deuxième paroi 64 ont la même dimension. 11 est préférable que toutes les ouvertures 62 et 66 aient les mêmes dimensions et que la longueur C, parallèle au mouvement de réglage X et existant entre chaque paire des premières ouvertures 62 de la paroi ä plaque 60, soit égale ä la longueur E, parallèle au mouvement de réglage X et existant entre chaque paire des deuxièmes ouvertures 66 de la paroi ä plaque 64. La longueur C est préférablement plus grande que la longueur des ouvertures 62 et 66 elles-memes pour produire la caracté- ristique de "bande d'insensibilité", comme cela a été décrit ci-dessus pour la soupape 1.
La soupape 61 peut être commandée manuellement ou par un régulateur de température, tel qu'un thermostat.
La soupape peut aussi fonctionner avec des serpentins
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de chauffage ou de refroidissement situés en aval (non représentés) et procurer ainsi tous les avantages résultant de la possibilité d'avoir une premibre position d'ouverture, une position de fermeture et une deuxième position d'ouverture, comme cela a été décrit pour la soupape 1. Les parois ä plaque 60 et 64 peuvent etre fabriquées en métal et peuvent etre revêtues de résines de polytétrafluoroéthylène, telles que le téflon, pour réduire le frottement causé par le glissement.
Les parois ä plaque 60 et 64 peuvent entrer en contact, l'une avec l'autre, ou peuvent être un peu séparées l'une de l'autre, comme indiqué sur la figure 5B, pour réduire le frottement. Si les parois ä plaque 60 et 64 sont un peu séparées l'une de l'autre, cela permet
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à l'air de passer à travers la soupape 61 même quand elle est dans la position de fermeture. Toutefois, ce débit d'air doit être négligeable; il ne compromet donc pas le fonctionnement du système de distribution d'air.
La figure 7 illustre une troisième réalisation de la présente invention, montée dans une canalisation rectangulaire 70 avec un serpentin de chauffage 72.
La soupape est constituée de trois plaques 74, 76, 78.
La plaque 74 a des ouvertures 120. La plaque 76 a des ouvertures 130 et 140. La plaque 78 a des ouvertures 150 et 160. La plaque 76 possède des brides 80 et 82 qui sont boulonnées, rivetées ou soudées sur la canalisation 70.
Des axes ä tete 84 et 86 font saillie de chaque côté de la plaque 76. La plaque 74 est positionnée sur le coté intérieur de la plaque 76 et glisse horizontalement sur les axes 84 dans les fentes 88. Un régulateur de température 89 est fixé sur les plaques 74 et 76 ; il déplace la plaque 74 ä partir d'une position dans laquelle son ouverture est alignée avec les ouver-
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tures des plaques 76 et 78 jusqu'à une position sans alignements, puis jusqu'ä une autre position d'alignement. La plaque 78 est montée au moyen des axes 86 et des fentes 90 sur le côté exterieur de la plaque 76. Les fentes 88 et 90 possèdent un terminus agrandi s'adaptant sur les têtes des axes 84 et 86.
Un soufflet 92 est monte a l'interieur de la canalisation 70 ; il communique avec le côté haute pression de la soupape par des tubes transmettant la pression 94. Lorsque la pression varie, le soufflet se contracte ou se dilate.
Les supports de montage 96 et 98 sont fixes ä la plaque 78 et au soufflet 92 respectivement ; la tige-poussoir 100 est attachée ä ces supports sur lesquels elle pivote de manière a déplacer la plaque 78 vers le haut ou vers le bas en dependant de la dilatation ou de la contraction du soufflet 92. Le ressort 102 est attaché au support de montage 96 et ä la canalisation 70 de manière ä favoriser le déplacement de la plaque 78 vers le bas.
Dans le fonctionnement de la soupape des figures 7 et 8, les ouvertures 130 et 150 des plaques 76 et 78, respectivement, s'alignent avec l'ouverture 120 si la plaque 74 est dans la premibre position d'ouverture ; les alignements se font avec les ouvertures 140 et 160 dans la deuxième position d'ouverture.
Les figures 9 et 10 illustrent une quatrième réalisation préférée de la présente invention, dans laquelle la plaque fixe 176 a une forme cannelée de manière à permettre un plus grand nombre d'ouvertures dans l'appareil de ,réglage de l'air, ce qui réduit la chute de pression pour un débit donné, par rapport a l'appareil des figures 7 et 8. La plaque fixe 176 est pliée ä 300 pour former une bride 182 qui est fixée ä la canalisation rectangulaire 170. La plaque fixe est pliée dz 301 pour prendre une forme cannelée présentant des ouvertures situées seulement sur les surfaces planes
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de la cannelure.
Sur le côté amont de la plaque fixe 176, une plaque cannelée à fentes 174 est montée sur des axes 184 ; elle présente des ouvertures semblables à celles de la plaque 74 et elle se déplace horizontalement de la même manière que la plaque 74 des figures 7 et 8. Les effets de correspondance et de non-correspondance des ouvertures de la plaque 174 avec les ouvertures de la plaque fixe 176 sont les mêmes que ceux de la correspondance et de la non-correspondance de la plaque 74 avec la plaque fixe 76. Les fentes de la plaque 174 ont un terminus agrandi de manière ä s'adapter sur les axes 184.
Alors que des réalisations spécifiques de la méthode et des aspects de l'appareil visés par l'invention ont été montres et décrits, il doit être apparent qu'un grand nombre de modifications peuvent être apportées ä tout cela sans s'écarter de l'esprit et de l'étendue de l'invention. En conséquence, l'invention n'est pas 1imitée par la description précédente, mais elle est limitée seulement par l'étendue des revendications annexdes ä ce qui précède.