Installation de conditionnement d'air La présente invention a pour objet une ins tallation de conditionnement d'air.
Dans nombre d'installations de condition nement d'air connues, dans lesquelles la tempé rature peut être réglée de manière sélective dans chaque zone conditionnée, l'air chaud et l'air froid sont fournis séparément à un organe de distribution dans lequel cet air froid et cet air chaud sont mélangés avant d'être distribués.
Un des inconvénients de ce type d'installations, et plus particulièrement dans celles qui utili sent de l'air à haute pression, réside dans les bruits audibles provenant du fonctionnement d'organes individuels de distribution lorsque les pressions de l'air chaud et de l'air froid fournies varient et, plus particulièrement, lors- qu- les conditions existantes de l'écoulement d:iiis de telles conduites sont perturbées par les changements survenant dans les quantités pro portionnelles d'air chaud et d'air froid admi ses. Il a été observé que de tels bruits parasites peuvent être évités en maintenant un écoule ment à volume constant d'air dans la pièce.
On désigne en général comme systèmes à haute pression ceux dans lesquels la pression dépasse 50 mm de pression statique d'eau et la vitesse potentielle de l'air dans les conduites varie de 450 m à 1050 m par minute. La présente invention vise la réalisation d'une installation de conditionnement d'air si lencieuse.
L'installation objet de la présente invention est caractérisée par un régulateur contrôlant le volume d'air fourni aux locaux à conditionner, afin de maintenir ledit volume constant malgré les variations de pression survenant dans les conduites d'alimentation d'air, et par des or ganes contrôlant la température de l'air fourni auxdits locaux.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'objet de l'inven tion. Dans ce dessin La fig. 1 est une coupe verticale longitudi nale d'un organe unitaire de distribution d'air. La fig. 2 est une coupe verticale longitu dinale d'une variante.
La fig. 3 est une vue en élévation de face avec arrachement partiel d'un organe unitaire de distribution d'air dont quelques organes in térieurs apparaissent en coupe verticale.
La fig. 4 est une coupe verticale transversale suivant 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en plan partielle du registre de la fig. 3. La fig. 6 est une vue latérale en élévation du registre, à échelle agrandie et partiellement en coupe verticale.
La fig. 7 est une coupe verticale par 7-7 de la fig. 5.
La fig. 8 montre une soupape pilote de commande vue en coupe verticale par 8-8 de la fig. 5.
La fig. 9 est une vue perspective, partielle ment arrachée du registre.
La fia. 10 est une vue schématique de la boîte de distribution, montrant les connexions des circuits pour les organes de commande.
A la fig. 1, un organe unitaire de distribu tion d'air désigné dans son ensemble par la ré férence 20, comporte un carter 21 pourvu d'ouvertures 23 et 24 dans ses parois latérales opposées pour livrer passage à une conduite d'amenée d'air chaud 25 et à une conduite d'amenée d'air froid 26. Dans les systèmes de conditionnement d'air dans lesquels l'air chaud et l'air froid sont conditionnés dans un appareil central de conditionnement, et sont distribués au moyen de conduites séparées à des organes unitaires de distribution dans chaque zone à conditionner, la température de l'air qui pé nètre dans la zone peut être réglée d'une ma nière sélective en faisant varier les quantités proportionnelles d'air chaud et d'air froid ad mises par les conduites d'amenée d'air dans la zone.
Une telle proportion peut être obtenue au moyen d'une paire de papillons 27 et 28 qui commande l'écoulement de l'air provenant des ouvertures de sortie 31 et 3.2 des conduites d'amenée d'air 25 et 26 respectivement. Les papillons sont déplacés en coordination à l'aide d'une bielle articulée 35 de telle manière que lorsque l'un des papillons se déplace pour ad mettre de l'air ou pour augmenter cette admis sion d'air, en provenance de l'une des conduites d'amenée d'air, l'autre papillon se déplace de manière à réduire l'écoulement de l'air en pro venance de l'autre conduite d'amenée. De mê me, lorsque l'un des papillons se déplace vers une position de fermeture complète, l'autre se déplace vers une position d'ouverture totale.
L'air chaud et l'air froid passent des con duites d'amenée d'air 25 et 26 dans une cham bre 34 qui établit le mélange et les propor tions, et de là, par une ouverture supérieure 35, dans un compartiment d'air mélangé 30. L'air est ensuite déversé dans la zone par l'ou verture 38.
Pour maintenir la décharge volumétrique à un niveau sensiblement constant à travers l'ou verture 38, un dispositif est prévu dans l'or gane unitaire qui commande l'écoulement de l'air à travers l'ouverture 35 de telle manière que lorsque certaines pressions augmentent dans cet organe unitaire et tendent à augmen ter la décharge volumétrique, la surface ou verte de l'ouverture 35 est réduite pour com penser une telle augmentation de pression, afin de maintenir constant le volume qui s'écou le à travers l'ouverture. De manière identique, ce dispositif augmente la surface ouverte de l'ouverture 35 lorsque certaines pressions dimi nuent dans l'organe unitaire.
Dans la forme de réalisation illustrée, ce dispositif comprend un diaphragme 39 et une plaque résistante per forée 36 qui ouvre l'ouverture 35 et assure une différence de pression entre la chambre de mélange d'air 34 et le compartiment d'air mé langé 30. L'air dans les conduites d'amenée est ainsi obligé à s'écouler à travers les ouvertures 37 de la plaque 36 avant d'être déchargé dans la zone.
Le diaphragme comporte un boîtier supé rieur 42, en matière rigide et une membrane flexible inférieure 43 située au-dessus de la plaque perforée 36 à une certaine distance verticale de celle-ci. Le boîtier comporte une partie convexe qui fait saillie vers le haut à travers une ouverture 41 pratiquée dans une paroi 40, et comporte des marges périphéri ques plates s'étendant latéralement au-delà des bords de ladite ouverture de manière à s'ap pliquer contre la face inférieure de ladite pa roi lorsque la partie convexe est insérée dans l'ouverture de la paroi.
Les bords périphéri ques de la membrane 43 sont maintenus con tre les bords périphériques du boîtier au moyen d'un cadre 44 qui est fixé, par exemple au moyen de rivets, à la paroi 40 pour maintenir assemblés la membrane 43 et le boîtier 42. Dans cette position d'assemblage, la membrane et le boîtier délimitent une chambre de pres sion 29, qui est en communication libre à travers une conduite 45, avec l'air mélangé du côté d'entrée de la plaque résistante 36. De cette manière, les augmentations de la pression statique dans la chambre de mélange amène ront la membrane 43 à s'incurver vers le bas, ainsi qu'illustré en pointillés, et à porter contre la plaque résistante 36, de manière à fermer quelques-unes des ouvertures 37 et à réduire la surface de passage libre dans la plaque.
La quantité de passage libre à travers la plaque variera ainsi de manière continue conformé ment à la pression régnant dans la chambre 34. Pour éviter d'emprisonner de l'air dans la chambre 34, ce qui empêcherait la réouverture des ouvertures dans la plaque si la pression dans la chambre 34 devenait excessive, le diaphragme peut comporter un organe d'arrêt limitatif, ou peut être convenablement formé en calculant les dimensions de la membrane par rapport à la dimension de la plaque, de telle manière, que le diaphragme ne puisse jamais fermer toutes les ouvertures de la pla que mais laisse un passage libre minimum pré déterminé pour maintenir à tous moments un certain écoulement.
Une soupape de sûreté 46 est prévue pour réduire la pression dans la chambre 29. Cette soupape peut être commandée manuellement pour régler la position initiale du diaphragme 43 par rapport à la plaque 36. En outre, la soupape 46 peut également être commandée par un diaphragme (non illustré) sensible à la pression statique dans la chambre 21 de ma nière à obtenir une commande plus exacte de la décharge volumétrique de l'air provenant de l'organe de distribution 20.
Une variante, illustrée à la fig. 2, comporte un caisson 50 muni d'une conduite d'amenée d'air chaud 51 et d'une conduite d'amenée d'air froid 52 reliées aux extrémités opposées d'un dispositif de contrôle d'air 53 par registres à déplacement rectiligne. Le registre 53 comporte un plongeur va-et-vient 56 commandé par un moteur 85, par exemple un moteur à air qui peut être contrôlé d'une manière thermostati que selon la température de la zone. Le plon geur porte une paire de registres 55 et 55a, qui sont montés à glissement sur le plongeur 56 entre des butées à écartement ajustable 59 et 59a. Les butées apparaissent sous la forme d'écrous vissés sur le plongeur.
Les registres sont normalement écartés l'un de l'autre par un ressort 58, qui applique chaque registre contre sa butée adjacente respective. Les regis tres sont mobiles de manière linéaire dans une conduite 60 qui est perforée le long de sa par tie supérieure pour permettre le passage de l'air provenant des conduites d'amenée d'air 51 et 52 dans le compartiment de mélange d'air 56. L'air est évacué du compartiment de mé lange 65 à travers des lucarnes 66. La position des registres 55 et 55a dans la conduite 60 dé terminera les quantités relatives d'air admises à partir de chaque conduite d'amenée d'air.
Le montage particulier des registres sur le plongeur 56 permet un déplacement excessif du plongeur lorsque l'un des registres est fermé de manière que l'autre registre ne puisse être amené à sa position d'ouverture extrême qu'a près une telle fermeture de l'un des registres.
Pendant un tel déplacement excessif, le res sort 58 est comprimé par le déplacement de cet autre registre vers sa position d'ouverture extrême. Ensuite, lorsque le plongeur se<B><I>dé-</I></B> place pour ouvrir le registre fermé, le mouve ment initial du plongeur relâche le ressort comprimé 58, et déplace ainsi le registre ou vert par rapport à celui qui est fermé, de ma nière à le fermer partiellement avant l'ouver ture du registre fermé. De cette façon le vo lume total d'air admis à partir des deux con duites d'amenée d'air n'excède jamais le volume admis par un registre complètement ouvert.
Une plaque résistante ou plaque de con trôle 62 fait partie d'une paroi annulaire 61 qui entoure la conduite 60 à une certaine dis tance de celle-ci. La plaque 62 comporte des ouvertures 63 à travers lesquelles l'air qui s'écoule à partir des conduites d'alimentation d'air doit passer pour pénétrer dans la chambre de mélange 65. Le diaphragme 64 est semblable à celui qui a été décrit à la fig. 1 et comporte un boî tier supérieur 67 en matière rigide et une mem brane inférieure flexible 68 située au-dessus de la plaque résistante 62 et qui est expansible en direction de ladite plaque. La chambre de pres sion 69, qui est formée par le boîtier 67 et la membrane 68, est reliée avec chacune des con duites d'amenée d'air par une dérivation 70.
Une branche 71 de la dérivation est reliée avec la conduite d'amenée d'air chaud 51, et une branche 72 de cette dérivation est reliée à la conduite de l'amenée d'air froid 52. La déri vation est normalement en communication avec la chambre de mélange 65 par un orifice 73. L'écoulement à travers l'orifice 75 est contrôlé par une plaque 74 jouant le rôle de soupape qui peut être déplacée de sa position de ferme ture d'un tel orifice par un diaphragme pneu matique 75 relié à la plaque par la tige de sou pape 76. Le diaphragme 75 est soumis sur l'une de ses faces à la pression statique de la chambre de mélange 65 et, sur l'autre face, à la pression atmosphérique, la chambre de dia phragme 80 étant ouverte à l'air libre par une lumière 81.
Un ressort 79 disposé dans la chambre 80 exerce normalement son action contre le diaphragme pour écarter la plaque de soupape 74 de son siège.
De cette manière, la membrane 68 est com mandée par la pression statique de l'air mélan gé situé dans la chambre 65, l'orifice 73 se fer mant lorsqu'une telle pression augmente afin que les pressions de l'air dans les conduites d'amenée d'air 51 et 52 soient transmises au diaphragme 64 pour dilater ou détendre la membrane 68. Lorsque celle-ci se dilate, elle se pose sur la plaque résistante 62 et ferme un certain nombre d'ouvertures 63, réduisant ainsi l'écoulement de l'air à travers la plaque vers la chambre de mélange 65. Le nombre d'ou vertures fermées variera évidemment avec les pressions dans les conduites d'amenée d'air et de cette façon l'écoulement de l'air dans la chambre de mélange 65 et dans la zone con ditionnée, sera maintenu sensiblement constant.
Lorsque l'écoulement de l'air à travers les lucarnes 66 diminue, la pression statique dans la chambre de mélange 65 diminue et relâche le diaphragme 75. Le ressort 79 ramène ce dia phragme à son état normal de non compres sion, et déplace ainsi la plaque de soupape 74 de son siège et ouvre l'orifice 73. La déri vation 70 est ouverte et la pression dans la chambre 69 diminue de manière à détendre la membrane 68 et à ouvrir des ouvertures com plémentaires 63 dans la plaque résistante 62.
Ainsi, lorsqu'une variation de pression statique prend naissance dans la chambre de mélange d'air de l'organe de distribution, variation qui résulterait de la réduction de l'écoulement de l'air dans la zone, la surface de passage libre à travers la plaque résistante 65 augmente de façon à fournir la même quantité d'écoulement d'air à travers cette plaque dans les conditions de pression ainsi changées.
Une autre variante est illustrée aux fig. 3 à 10 dans lesquelles 110 est une boîte de mé lange et de distribution destinée à un système de conditionnement d'air et qui est adaptée pour être mise en place dans une zone ou dans une pièce à conditionner, ladite boîte servant à mélanger l'air chaud et l'air froid fournis sé parément à celle-ci, dans des proportions con venables, pour la distribution dans la zone con ditionnée à une température correcte pour maintenir l'air dans cette zone à une tempéra ture prédéterminée.
La boîte est pourvue de deux compartiments récepteurs 111 et 112 ad jacents l'un à l'autre et munis d'ouvertures 113 et 114 respectivement, le compartiment 111 étant adapté pour être relié à travers l'ouver ture 113 avec une conduite d'amenée d'air chaud et le compartiment 112 étant adapté pour être relié à travers l'ouverture 114 avec une conduite d'amenée d'air froid. Les cham bres 111 et 112 comportent à leur partie supé rieure des ouvertures 115 et 116, respective ment, pour le passage vers le haut de l'air provenant des compartiments respectifs, dans une chambre 118 située dans la boîte 110. Les ouvertures supérieures sont adjacentes l'une à l'autre sur les côtés opposés d'une paroi 117 séparant les deux compartiments.
L'air est dé versé dans la zone à conditionner, à partir de l'organe unitaire 110, à travers une ouverture 119 pratiquée dans la paroi supérieure de ce lui-ci.
Un registre coulissant, indiqué de façon générale en 120, est utilisé pour ouvrir et fer mer les ouvertures supérieures 115 et 116 pour admettre de l'air chaud et de l'air froid dans la chambre de mélange<B>118</B> et pour propor tionner les quantités de cet air froid et de cet air chaud de manière sélective. Le registre 120, ainsi qu'on le voit à la fig. 9, comporte une paire de blocs coulissants 121, maintenus en semble et espacés l'un de l'autre au moyen de liaisons, 122, qui s'étendent entre eux et qui sont reliées à des parties latérales adjacentes des blocs respectifs sur les côtés opposés de chaque bloc. Une plaque perforée 123 est portée entre les blocs et chevauche l'espace existant entre ces derniers.
Elle repose vertica lement sur les bords libres supérieurs des moyens de liaison 122 et est préservée de tout déplacement vers le haut par des fermetures à ressort 124 qui sont fixées aux blocs et recou vrent les bords respectifs jointifs de la plaque. Des bases en feutre 125, sont fixées aux fonds des blocs pour assurer un glissement plus fa cile du registre et elles peuvent être remplacées facilement en cas d'usure.
La paroi supérieure des compartiments forme un siège 126 sur lequel repose le registre dans une position telle qu'il est au-dessus des ouvertures 115, 116. Le registre est limité en avant et en arrière par deux éléments de gui dage horizontaux 127, 127 s'étendant latéra lement sur deux côtés opposés des ouvertures 115 et 116 et à une certaine distance de celles- ci. Le registre peut glisser latéralement le long desdits éléments de guidage pour faire concor der les ouvertures de la plaque avec les ouver tures 115 et 116 et pour faire varier sélecti vement le nombre des ouvertures ouvertes dans le but de proportionner les quantités d'air chaud et d'air froid admises dans la chambre de mélange 118.
La largeur de la plaque d'ou verture 123 correspond de manière générale à la largeur ou au diamètre des ouvertures su périeures des compartiments de sorte que la plaque peut être déplacée d'une position limite, pour laquelle elle ouvre complètement une ou- verture et ferme complètement l'antre, à une autre position limite, pour laquelle elle ferme complètement ladite première ouverture et ou vre complètement l'autre. Il est évident que la plaque peut se déplacer entre ces deux posi tions limites pour ouvrir partiellement les deux ouvertures supérieures dans n'importe quelle proportion désirée.
A une des extrémités du registre, une équerre 128 est fixée à l'un des blocs 121 et fait saillie latéralement au-delà de l'extré mité de celui-ci, son bras libre étant dirigé vers le bas à une certaine distance de l'extrémité du bloc. Ce bras est fendu vers le haut en 129 de sorte que lorsque la plaque est en position de travail sur le siège 126, l'équerre 128 est re liée à un plongeur 130, ce dernier étant dans une position telle qu'il soit logé dans la fente 129 lorsque la plaque est abaissée. Le plongeur 130 est actionné par un moteur thermostatique 131 qui peut être soit un moteur à air connu, soit un moteur électrique, et il est muni de moyens de butée 132 sur les faces opposées de l'équerre 128 pour transmettre le mouvement du plongeur au registre.
Le moteur comporte un relais à pression 133 relié à un thermostat.
En vue de maintenir un taux volumétrique constant d'alimentation d'air à travers la pla que ajourée 123, le registre comporte un. dis positif compact de contrôle de l'écoulement qui tend à restreindre l'écoulement à travers la pla que lorsque la pression dans la chambre de mélange<B>118</B> augmente et qui tend à augmen ter l'écoulement à travers la plaque lorsque la pression dans la chambre<B>118</B> diminue, de ma nière à maintenir constant le volume qui s'écou le dans la chambre. Le dispositif de contrôle de l'écoulement est une partie intégrante du registre et il comporte un soufflet 135 qui se meut par rapport à la plaque<B>123</B> lorsque la pression augmente et diminue dans ce soufflet.
Le soufflet est monté sur la partie inférieure d'un cadre 136 qui est porté par quatre colon nes verticales 137 fixées sur les prolongements latéraux des éléments de liaison 122.
Le moteur à soufflet 13:5 utilise, pour être actionné, de l'air provenant des conduites d'amenée et, à cet effet, il est relié à la fois à la chambre<B>111</B> d'amenée d'air chaud et à la chambre 112 d'amenée d'air froid par un tuyau flexible 138 ayant des dérivations 140 et 139 le reliant aux chambres respectives. La déri vation 139 est montée sur un tuyau 141 fixé dans la paroi 117 et dont l'extrémité ouverte communique avec la chambre 112, tandis que la dérivation 140 est montée sur un tuyau 142 fixé dans la paroi de la chambre 111 et dont l'extrémité ouverte communique avec cette der nière. Il est évident que le tuyau d'amenée de fluide au soufflet peut être alternativement re lié avec une seule des chambres d'alimentation d'air.
La pression de travail dans le soufflet 135 est déterminée par un dispositif de régulation qui est monté au-dessus du soufflet sur une console à étage 143 fixée au châssis 136 et qui est sensible à la différence de pression en tre la pression existant dans la chambre de mélange 118 et la pression atmosphérique. Le dispositif régulateur comporte une soupape 144 placée sur le tuyau 138 et commandée par un diaphragme à pression 145. Le diaphragme est une pièce circulaire flexible dont les bords extérieurs sont maintenus entre une plaque plate circulaire rigide 146 et une joue annulaire latérale 147 d'un boîtier cylindrique 148 qui constitue une chambre à pression fermée 149 vers la face inférieure du diaphragme.
Le dia phragme est maintenu solidaire du côté infé rieur de parties opposées s'étendant latérale ment en forme d'escalier 150, de la console à étage 143, au moyen de rivets 151. La cham bre 149 communique avec l'atmosphère à tra vers une conduite 152 pour exposer la face inférieure du diaphragme à la pression atmo sphérique ; la plaque 146 est ouverte en son centre, en 153, pour exposer la face supérieure du diaphragme à la pression régnant dans la chambre de mélange<B>118.</B>
Le diaphragme porte une vis 154 dirigée vers le haut à partir du centre du diaphragme et qui sert de biellette pour transmettre le dé placement vers le bas du diaphragme à un le vier 155. La vis 154 s'étend à travers une ou verture centrale pratiquée dans le diaphragme et aussi à travers des rondelles 156, percées en leur centre et disposées sur les faces opposées du diaphragme, ces organes étant maintenus assemblés par un écrou 157 qui se visse sur la vis 154. A une certaine distance vers le haut de cette biellette, la vis traverse une fente 158 établie dans le levier 155 et porte un écrou ré glable 159, d'un diamètre supérieur à la lar geur de la fente, et qui est disposé pour s'en gager avec le levier pour déplacer ce dernier lorsque le diaphragme se déplace vers le bas.
Un contre-écrou 160 est prévu pour bloquer l'écrou 159 dans la position adéquate. Il est évident qu'en raison de ce que l'écrou 159 est ajustable, sa position peut être établie de ma nière sélective conformément aux écarts de pressions du système particulier avec lequel l'ensemble décrit est associé.
Le levier 155 est monté pour pivoter en 161 entre une paire d'axes ou pivots s'enga geant dans le levier sur deux côtés opposés de celui-ci, les pivots étant supportés par une con sole 162 fixée à la console 143. Le levier 155 est, d'un côté de ses pivots, en contact avec le plongeur 163 de la soupape 144 et comporte, de l'autre côté des pivots, un prolongement auquel est attaché un contrepoids, ce dernier étant vissé sur une vis 165 de manière que son moment sur le pivot puisse être ajusté avec précision.
La soupape 144 de contrôle de l'écoule ment dans le tuyau 138 comporte un corps cy lindrique 166 présentant un logement 167 et un bouchon 168. Le bouchon est percé axia- lement pour recevoir le plongeur 163 à glisse ment et il est creusé à son extrémité interne pour former une chambre de soupape. La sou pape est pourvue d'une ouverture latérale 169 reliée à celle des parties du tuyau 138 qui mène au soufflet et d'une ouverture terminale 170 reliée à celle des parties du tuyau 138 qui mène aux chambres d'amenée d'air 111 et 112. Une bille 171 est disposée dans la chambre de soupape de manière à pouvoir être commandée par le plongeur 163 pour ouvrir et fermer l'ou verture 170 qui est reliée aux chambres d'ame née 111 et 112.
On voit que l'action du contrepoids 164 sollicite normalement le levier <B>155</B> vers une position pour laquelle le plongeur de soupape 163 est maintenu dans une position élevée pour laquelle le plongeur maintient la bille 171 dans une position de fermeture de l'ouverture 170. Par conséquent le soufflet est normale ment dégonflé de sorte que la plaque perforée 123 est normalement complètement ouverte, assurant ainsi un écoulement maximum à tra vers cette dernière. Au fur et à mesure que la pression augmente dans la chambre de mé lange, elle agit sur le diaphragme 145 pour dé placer la tige 154 vers le bas.
Dans un tel dé placement, l'écrou ajustable 159 s'engage avec le levier 155 et, surmontant la force de contre poids, fait basculer le levier dans le sens des aiguilles d'une montre autour de ses pivots. Ce déplacement du levier 155 diminue l'effort exercé vers le haut sur le plongeur 163 et permet à celui-ci de descendre vers le bas, de son propre poids, pour suivre le mouvement du levier. Un ressort pourrait évidemment être utilisé pour déplacer le plongeur vers le bas. Ceci soulage la force exercée contre la bille 171, et la pression dans la conduite d'amenée 138 ajoutée à la gravité, fait tomber la bille et ouvre ainsi l'ouverture 170 commu niquant avec l'ouverture 169.
Un fluide sous pression est alors amené au soufflet pour gon fler celui-ci et provoquer son déplacement vers la plaque ajourée 123 de manière à réduire l'écoulement à travers la plaque proportionnel lement à la pression régnant dans la chambre 118. De cette façon, au fur et à mesure de l'augmentation de l'écoulement volumétrique dans le registre, le dispositif de contrôle de l'écoulement réduit un tel écoulement de ma nière à maintenir constant l'écoulement à tra vers la plaque 123.