EP0079256B1

EP0079256B1 - Static, dynamic and mechanical suction device for gases

Info

Publication number: EP0079256B1
Application number: EP82401875A
Authority: EP
Inventors: André Amphoux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1982-10-12
Publication date: 1989-09-20
Also published as: DE3279952D1; US4462305A; FR2514469A1; FR2514469B1; EP0079256A1

Description

L'invention concerne un dispositif aspirateur de fluide gazeux, statique, dynamique et mécanique, notamment de gaz ou de fumées rejetés d'une cheminée ou d'une sortie quelconque à axe sensiblement vertical.The invention relates to a device for vacuuming gaseous, static, dynamic and mechanical fluid, in particular gas or fumes discharged from a chimney or any outlet with a substantially vertical axis.

On connaît déjà des aspirateurs qui sont des tourelles composées d'un chapeau creux, d'un tuyau qui lui est solidaire et qui est placé en général au-dessus de la cheminée, et des moyens d'extraction de fluide gazeux. En général, ces moyens d'extraction sont constitués par une ou plusieurs pales tournant autour de l'axe longitudinal de la tourelle, au moyen d'un moteur notamment électrique. Les moyens d'extraction du fluide gazeux peuvent être constitués par des pales ou une turbine centrifuge équipée par exemple d'un moteur à deux vitesses, monophasé, etc. De telles tourelles ont plusieurs inconvénients. Le premier inconvénient est que le chapeau comporte des bords à concavité dirigée vers le bas, ou inclinée vers le bas. Le vent peut s'engouffrer, selon sa direction, à l'intérieur du chapeau et avoir un effet contraire au dispositif d'accélération des gaz rejetés, ce qui entraîne un débit des gaz rejetés inférieur au débit désiré. Les mêmes inconvénients se retrouvent sur les tourelles dites « à jets verticaux », dans le cas de vent plongeant.Vacuum cleaners are already known which are turrets composed of a hollow cap, a pipe which is integral with it and which is generally placed above the chimney, and means for extracting gaseous fluid. In general, these extraction means consist of one or more blades rotating around the longitudinal axis of the turret, by means of a motor, in particular an electric motor. The means for extracting the gaseous fluid can be constituted by blades or a centrifugal turbine equipped for example with a two-speed motor, single-phase, etc. Such turrets have several disadvantages. The first drawback is that the hat has edges with a concavity directed downwards, or inclined downwards. The wind can rush in, depending on its direction, inside the cap and have an effect contrary to the device for accelerating the rejected gases, which results in a flow of the rejected gases lower than the desired flow. The same drawbacks are found on turrets called "vertical jets", in the case of plunging wind.

Ainsi, selon la direction du vent, le débit de gaz rejetés peut varier. Par ailleurs, un inconvénient réside dans le fait qu'il est nécessaire de fournir de l'énergie, par exemple électrique, au moteur pour qu'il puisse faire pivoter les pales ou la turbine centrifuge.Thus, depending on the direction of the wind, the flow rate of gas released can vary. Furthermore, a drawback lies in the fact that it is necessary to supply energy, for example electrical, to the motor so that it can rotate the blades or the centrifugal turbine.

On connaît par ailleurs des dispositifs comportant un ventilateur constitué d'une première partie supérieure formée d'une surface interne conique et d'une surface externe arrondie et d'une seconde partie inférieure formée d'une surface interne conique et d'une surface externe arrondie. La première et la seconde partie permettent d'extraire le fluide gazeux de façon statique. Un tel dispositif est décrit notamment dans les brevets américains n° 3 347147 et n° 3 382 792. De plus, dans ces dispositifs, on place dans la partie inférieure une hélice actionnée par un moteur. Cette hélice est de diamètre beaucoup plus important que le diamètre du conduit d'amenée du fluide à extraire. Il en résulte que ce conduit est coupé au niveau de la partie inférieure et le fluide à extraire se répand à l'intérieur de la partie inférieure, à savoir entre la surface interne conique et la surface externe arrondie. Il en résulte que l'extraction de fluide se fait beaucoup moins bien, malgré la présence de l'hélice. En outre, cette hélice tourne continuellement Ainsi, le début de gaz extrait n'est pas constant car le vent qui s'engouffre dans le dispositif peut varier de vitesse dans le temps.Devices are also known comprising a fan consisting of a first upper part formed by a conical internal surface and a rounded external surface and a second lower part formed by a conical internal surface and an external surface. rounded. The first and second parts make it possible to extract the gaseous fluid statically. Such a device is described in particular in American patents No. 3,347,147 and No. 3,382,792. In addition, in these devices, a propeller actuated by a motor is placed in the lower part. This propeller is much larger in diameter than the diameter of the fluid supply duct to be extracted. As a result, this duct is cut at the lower part and the fluid to be extracted spreads inside the lower part, namely between the conical internal surface and the rounded external surface. As a result, the extraction of fluid is much less well, despite the presence of the propeller. In addition, this propeller rotates continuously. Thus, the start of the extracted gas is not constant because the wind which rushes into the device can vary in speed over time.

On connaît enfin (document FR 2 474 651) une installation de rejet dans l'atmosphère ambiante d'un fluide gazeux sous pression et vitesse élevée, par écoulement forcé au moyen d'une machine d'évacuation à laquelle est associée une conduite de rejet ce dispositif étant monobloc, normalement dépourvu de parties mobiles, fonctionnant par suite de son association à la conduite et présence dans l'atmosphère ambiante, c'est à dire sans consommation d'énergie extérieure ; ce dispositif comportant essentiellement au moins une paroi définissant au moins un espace en forme de Venturi, l'orifice aval étant situé à l'endroit ou à proximité immédiate de la zone rétrécie du dit Venturi. Une telle installation s'applique au cas de fluides rejetés à pression et vitesse élevées.Finally, there is known (document FR 2 474 651) an installation for discharging a gaseous fluid under high pressure and high speed into the ambient atmosphere, by forced flow by means of a discharge machine with which a discharge pipe is associated. this device being in one piece, normally without moving parts, functioning as a result of its association with driving and presence in the ambient atmosphere, that is to say without consumption of external energy; this device essentially comprising at least one wall defining at least one space in the shape of a Venturi, the downstream orifice being located at the location or in the immediate vicinity of the narrowed area of said Venturi. Such an installation applies to the case of fluids discharged at high pressure and speed.

L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état connu à la technique. Plus précisément, un but de l'invention est de fournir un dispositif aspirant des fluides gazeux de façon que le débit de fluides rejetés soit réglé à une valeur désirée.The invention aims to overcome the drawbacks of the state known in the art. More specifically, an object of the invention is to provide a device aspirating gaseous fluids so that the flow rate of rejected fluids is adjusted to a desired value.

A cet effet, elle propose un dispositif aspirateur de gaz rejetés ou de fumées, d'axe XX comportant des moyens primaires mécanique d'extraction de fluide, des moyens secondaires statiques d'extraction de fluide et des moyens de commande et de réglage permettant de rendre actifs ou passifs les moyens primaires caractérisés par le fait que, en combinaison, en premier lieu les moyens secondaires statiques de types venturi sont constitués par un élément inférieur et un élément supérieur, superposés, coaxiaux, rigidement fixés l'un à l'autre, à une certaine distance l'un de l'autre par au moins une entretoise, l'élément inférieur comportant un fond inférieur et un chapeau inférieur, chacun d'eux ayant une forme pseudo-tronconique, l'élément supérieur comportant un fond supérieur de forme tronconique et un chapeau supérieur de forme conique, le fond et le chapeau de l'élément inférieur étant traversés coaxialement par un conduit qui leur est solidaire et qui débouche dans l'espace compris entre les deux éléments par un orifice de sortie fluide gazeux ; en deuxième lieu les moyens primaires mécaniques sont constitués par une turbine centrifuge mue par un moteur, placé entre les éléments, aspirant le fluide gazeux dans l'axe XX et le rejetant perpendiculairement à l'axe XX dans la même direction que les moyens secondaires, ayant pour fonction d'augmenter le débit de fluide sortant du conduit ; les moyens de commande et de réglage sont constitués par des moyens de détection de la valeur réelle d'un paramètre de commande tel que la pression du vent autour du dispositif ou la dépression régnant à l'intérieur du dispositif, des moyens de comparaison de la valeur réelle et d'une valeur limite fixée correspondant à un débit de fluide rejeté désiré, et des moyens d'émission de signal de commande des moyens primaires en fonction de la position relative à la valeur réelle par rapport à la valeur limite, de manière que les moyens primaires sont actifs quand le débit désiré de fluide rejeté est inférieur à la valeur minimale désirée et sont passifs quand le débit atteint la valeur minimale, ce qui permet en combinaison, un double résultat à savoir l'obtention permanente d'un débit nominal de fluide rejeté désiré et une amélioration de la pénétration du fluide rejeté dans l'atmosphère.To this end, it offers a device for vacuuming exhaust gases or fumes, of axis XX comprising primary mechanical means of fluid extraction, static secondary means of fluid extraction and control and adjustment means making it possible to to make active or passive the primary means characterized by the fact that, in combination, in the first place the static secondary means of venturi types consist of a lower element and an upper element, superimposed, coaxial, rigidly fixed to each other , at a certain distance from each other by at least one spacer, the lower element comprising a lower bottom and a lower cap, each of them having a pseudo-frustoconical shape, the upper element comprising an upper bottom of frustoconical shape and an upper conical cap, the bottom and the cap of the lower element being traversed coaxially by a duct which is integral with them and which opens into the space included in be the two elements through a gaseous fluid outlet orifice; secondly, the primary mechanical means are constituted by a centrifugal turbine driven by a motor, placed between the elements, sucking the gaseous fluid in the axis XX and rejecting it perpendicular to the axis XX in the same direction as the secondary means, having the function of increasing the flow of fluid leaving the duct; the control and adjustment means are constituted by means for detecting the real value of a control parameter such as the wind pressure around the device or the vacuum prevailing inside the device, means for comparing the actual value and a fixed limit value corresponding to a desired flow rate of rejected fluid, and means for transmitting a control signal of the primary means as a function of the position relative to the actual value with respect to the limit value, so that the primary means are active when the desired flow of rejected fluid is lower than the desired minimum value and are passive when the flow reaches the minimum value, which allows in combination, a double result namely the permanent obtaining of a nominal flow rate of desired rejected fluid and an improvement in penetration fluid released to the atmosphere.

Plus particulièrement, le dispositif comporte en combinaison des moyens primaires mécaniques d'extraction de fluide gazeux, des moyens secondaires statiques d'extraction de fluide gazeux, des moyens de commande qui permettent de faire passer les moyens mécaniques de l'état actif à l'état passif et inversement et des moyens de réglage agissant sur les moyens mécaniques pour maintenir le débit nominal de flux gazeux extrait à une valeur minimale.More particularly, the device comprises in combination primary mechanical means for extracting gaseous fluid, static secondary means for extracting gaseous fluid, control means which make it possible to switch the mechanical means from the active state to the passive state and vice versa and adjustment means acting on the mechanical means to maintain the nominal flow rate of extracted gas flow at a minimum value.

Les moyens primaires mécaniques d'extraction de fluide sont constitués par une turbine centrifuge mue par un moteur.The primary mechanical means for extracting fluid consist of a centrifugal turbine driven by a motor.

Les moyens secondaires statiques sont constitués par un élément inférieur et un élément supérieur superposés, coaxiaux, rigidement fixés l'un à l'autre, à une certaine distance l'un de l'autre par au moins une entretoise, l'élément inférieur comportant un fond inférieur et un chapeau inférieur, chacun d'eux ayant une forme pseudo-tronconique, l'élément supérieur comportant un fond supérieur, et un chapeau supérieur, chacun d'eux ayant une forme pseudo-tronconique, le fond et le chapeau de l'élément inférieur étant traversés coaxialement par un tuyau qui leur est solidaire, qui débouche dans l'espace. compris entre les deux éléments par un orifice de sortie des fluides gazeux.The static secondary means consist of a superimposed lower element and an upper element, coaxial, rigidly fixed to one another, at a certain distance from each other by at least one spacer, the lower element comprising a bottom bottom and a bottom cap, each of them having a pseudo-frustoconical shape, the upper element comprising a top bottom, and a top cap, each of them having a pseudo-frustoconical shape, the bottom and the cap of the lower element being traversed coaxially by a pipe which is integral with them, which opens into space. included between the two elements by an outlet for gaseous fluids.

Les moyens de commande et de réglage des moyens primaires mécaniques se composent :

de moyens de détection de la valeur réelle du paramètre de commande tel que la pression du vent autour du dispositif ou la pression régnant à l'intérieur du dispositif.
de moyens de comparaison de cette valeur réelle et d'une valeur limite fixée.
de moyens d'émission de signal de commande des moyens primaires mécaniques, en fonction de la position relative de la valeur réelle par rapport à la valeur limite.

The control and adjustment means of the mechanical primary means consist of:

means for detecting the real value of the control parameter such as the wind pressure around the device or the pressure inside the device.
means for comparing this real value with a fixed limit value.
means for transmitting the control signal of the mechanical primary means, as a function of the relative position of the real value with respect to the limit value.

Les moyens primaires mécaniques d'extraction de fluide sont actifs tant que le débit de fluide rejeté n'a pas atteint la valeur limite minimale désirée et passifs quand le débit a atteint cette valeur minimale.The primary mechanical means for extracting fluid are active as long as the flow rate of rejected fluid has not reached the desired minimum limit value and passive when the flow rate has reached this minimum value.

Le dispositif selon l'invention permet donc d'économiser l'énergie qui actuellement devient de plus en plus rare et plus chère. En effet, les dispositifs du type Venturi comportant un élément inférieur et un élément supérieur constitués chacun d'un chapeau et d'un fond, permettent d'augmenter encore le débit de fluide extrait par les moyens mécaniques. Par ailleurs, lorsque le vent a une force suffisante, les moyens mécaniques sont inactifs, d'où une économie.The device according to the invention therefore makes it possible to save energy which is currently becoming increasingly rare and more expensive. Indeed, devices of the Venturi type comprising a lower element and an upper element each consisting of a cap and a bottom, make it possible to further increase the flow rate of fluid extracted by mechanical means. In addition, when the wind has a sufficient force, the mechanical means are inactive, which saves money.

L'invention sera mieux comprise au regard du dessin annexé qui est une vue schématique du dispositif selon l'invention, les moyens mécaniques d'extraction de fluide étant une turbine centrifuge.The invention will be better understood with reference to the appended drawing which is a schematic view of the device according to the invention, the mechanical means for extracting fluid being a centrifugal turbine.

Le dispositif aspirateur de fluide gazeux comporte en combinaison un tuyau 1, un élément inférieur 2 creux circulaire, avec lequel il est rendu solidaire.The gaseous fluid suction device comprises in combination a pipe 1, a circular hollow lower element 2, with which it is made integral.

Le dispositif selon l'invention est constitué de moyens primaires 17 mécaniques d'extraction de fluide, de moyens secondaires statiques d'extraction de fluide constitués par un dispositif du type venturi comportant un élément inférieur 2 et un élément supérieur 3.The device according to the invention consists of primary mechanical means 17 for extracting fluid, static secondary means for extracting fluid constituted by a device of the venturi type comprising a lower element 2 and an upper element 3.

Les moyens primaires 17 sont constitués par une turbine centrifuge 18 représentée seulement schématiquement, ne faisant pas en soi partie de l'invention, à la portée de l'homme de l'art. La turbine 18 est actionnée par un moteur 19 par exemple à deux vitesses, monophasé ou antidéflagrant, etc.The primary means 17 consist of a centrifugal turbine 18 shown only schematically, not in itself part of the invention, within the reach of ordinary skill in the art. The turbine 18 is powered by a motor 19, for example two-speed, single-phase or explosion-proof, etc.

Il comporte également des moyens secondaires d'extraction constitués par un élément supérieur 3 creux et circulaire placé à une certaine distance de l'élément inférieur 2 par une ou plusieurs tiges 4 ou entretoises. L'élément inférieur 2 est constitué d'un fond inférieur 6 et d'un chapeau inférieur 7, chacun d'eux ayant une forme pseudo-conique d'axe XX fixés rigidement l'un à l'autre suivant deux grandes bases communes 8 de contour circulaire. Le tuyau 1 traverse coaxialement le fond inférieur 6 et le chapeau inférieur 7.It also includes secondary extraction means constituted by a hollow and circular upper element 3 placed at a certain distance from the lower element 2 by one or more rods 4 or spacers. The lower element 2 consists of a lower bottom 6 and a lower cap 7, each of them having a pseudo-conical shape of axis XX rigidly fixed to one another according to two large common bases 8 of circular outline. The pipe 1 coaxially crosses the bottom bottom 6 and the bottom cap 7.

L'élément supérieur 3 est constitué d'un fond supérieur 14 et d'un chapeau supérieur 15, chacun d'eux ayant une forme pseudo-conique. Ces deux éléments sont associés l'un à l'autre suivant leur grande base de contour circulaire 16. Plus particulièrement, le fond inférieur 6 et le chapeau inférieur 7 ont une forme de cône tronqué. Le diamètre de la petite base de ces cônes tronqués est sensiblement égal au diamètre du tuyau 1. Par ailleurs, le fond supérieur 14 a lui aussi de préférence une forme de cône tronqué. Les génératrices des cônes sont inclinées par rapport à une ligne perpendiculaire à l'axe longitudinal XX du dispositif d'un angle a compris entre 10 et 45° de préférence 17 et 20°. Le diamètre des grandes bases communes 8 et 16 est compris entre 2 à 3,5 fois le diamètre du tuyau 1 de préférence 2,5. De préférence, l'écart d entre le chapeau inférieur 7 et le fond supérieur 14 calculé au droit de la projection de la génératrice du tuyau 1 est compris entre 0,35 et 0,8 fois le diamètre du tuyau 1, par exemple 0,5.The upper element 3 consists of an upper bottom 14 and an upper cap 15, each of them having a pseudo-conical shape. These two elements are associated with each other along their large circular contour base 16. More particularly, the lower bottom 6 and the lower cap 7 have the shape of a truncated cone. The diameter of the small base of these truncated cones is substantially equal to the diameter of the pipe 1. Furthermore, the upper bottom 14 also preferably has the shape of a truncated cone. The generatrices of the cones are inclined relative to a line perpendicular to the longitudinal axis XX of the device with an angle a of between 10 and 45 °, preferably 17 and 20 °. The diameter of the large common bases 8 and 16 is between 2 to 3.5 times the diameter of the pipe 1, preferably 2.5. Preferably, the difference d between the lower cap 7 and the upper bottom 14 calculated in line with the projection of the generator of the pipe 1 is between 0.35 and 0.8 times the diameter of the pipe 1, for example 0, 5.

Les entretoises sont réunies les unes aux autres par un grillage à mailles, non représenté formant une ceinture cylindrique d'axe XX.The spacers are joined to each other by a mesh screen, not shown, forming a cylindrical belt of axis XX.

La turbine centrifuge 18 aspire les fluides gazeux sortant du tuyau 1 selon une direction parallèle à l'axe longitudinal XX du dispositif, dans le sens dirigé vers l'intérieur du dispositif (flèche F1) et rejette les gaz selon une direction perpendiculaire à l'axe XX, dirigée vers l'extérieur du dispositif (flèche F2). Par ailleurs, les moyens secondaires d'extraction constitués par le venturi 2, 3 rejettent les gaz en direction de la flèche F2.The centrifugal turbine 18 sucks the gaseous fluids leaving the pipe 1 in a direction parallel to the longitudinal axis XX of the device, in the direction directed towards the inside of the device (arrow F1) and rejects the gases in a direction perpendicular to the axis XX, directed towards the outside of the device (arrow F2). Furthermore, the secondary extraction means constituted by the venturi 2, 3 reject the gases in the direction of the arrow F2.

Le dispositif comporte des moyens de commande et de réglage 20 de moyens primaires mécaniques 17 qui se composent:

de moyens de détection de la valeur réelle du paramètre de commande tel que la pression du vent autour du dispositif ou la pression régnant à l'intérieur du dispositif ;
de moyens de comparaison de cette valeur réelle et d'une valeur limite fixée ;
de moyens d'émission de signal de commande des moyens primaires mécaniques en fonction de la position relative de la valeur réelle par rapport à la valeur limite.

The device includes means for control and adjustment 20 of mechanical primary means 17 which consist of:

means for detecting the real value of the control parameter such as the wind pressure around the device or the pressure prevailing inside the device;
means for comparing this real value and a fixed limit value;
control signal transmission means of the mechanical primary means as a function of the relative position of the real value with respect to the limit value.

Les moyens de commande 20 sont constitués par exemple d'une sonde ou d'un pressostat. Ils sont reliés au moteur 19 auquel ils envoient des impulsions, notamment électriques.The control means 20 consist for example of a probe or a pressure switch. They are connected to the motor 19 to which they send pulses, in particular electrical.

Le fonctionnement est le suivant :

Lorsque le vent est insuffisant pour obtenir un débit désiré de fluide rejeté, les moyens 17 primaires sont actifs, c'est-à-dire que le moteur 19 fonctionne. Le débit de fluide sortant des moyens 17 primaires est augmenté par les moyens secondaires 2, 3.

The operation is as follows:

When the wind is insufficient to obtain a desired flow rate of rejected fluid, the primary means 17 are active, that is to say that the motor 19 is operating. The flow of fluid leaving the primary means 17 is increased by the secondary means 2, 3.

Lorsque le vent a une force suffisante, le débit de fluide sortant du dispositif atteint la valeur minimum désirée, et s'il la dépasse, les moyens primaires d'extraction 17 sont alors passifs. Le moteur 19 ne fonctionne pas, le dispositif de mesure de commande 20 envoyant alors un signal électrique de commande à ce moteur.When the wind has a sufficient force, the flow of fluid leaving the device reaches the minimum desired value, and if it exceeds it, the primary extraction means 17 are then passive. The motor 19 does not work, the control measuring device 20 then sending an electric control signal to this motor.

Les avantages de l'application du venturi aux moyens mécaniques 17 peuvent se résumer à un meilleur rendement procuré par une amélioration de la pénétration des fluides gazeux extraits dans l'atmosphère, avec l'assurance de toujours obtenir un débit nominal déterminé. Donc, à moteur égal par rapport aux dispositifs connus, on obtient des débits plus importants correspondants.The advantages of applying the venturi to the mechanical means 17 can be summarized as a better yield obtained by an improvement in the penetration of gaseous fluids extracted into the atmosphere, with the assurance of always obtaining a determined nominal flow rate. Therefore, with an equal engine compared to known devices, corresponding higher flow rates are obtained.

Claims

1. A vaste gas or smoke extracting device, on an axis X-X, comprising primary mechanical means (17) for extracting fluids, static secondary means (2, 3) for extracting fluids, and control and regulating means (20) to render the primary means (17) active or passive, characterized in that, in combination, first of all the static secondary means (2, 3) of the Venturi type, are composed of a superposed, coaxial, lower (2) and upper section (3) rigidly joined together at a certain distance one from the other, by at least one strut (4), the lower section (2) comprising a lower bottom (6) and cover (7), each of which has a pseudo-truncated cone shape, the upper section (3) comprising a truncated cone-shaped upper bottom (14) and a tapered upper cover, the bottom (6) and the cover (7) of the lower section (2) being co-axially traversed by a duct (1) solidly joined to them, and emerging into the space comprised between the two sections (2, 3) via a gaseous fluid evacuation orifice ; and secondly, the primary mechanical means (17) are composed of an outward-flow turbine (18), driven by a motor (19), located between the sections (2, 3), to extract the gaseous fluid in the axis X-X and reject it perpendicularly to the axis X-X in the same direction as that of the secondary means (2, 3), operating to increase the flow rate of fluid leaving the duct (1) ; the control and regulating means (20) are composed of means to sense the effective value of a control parameter, such as the wind pressure around the device, or the partial vacuum inside the device, means to compare the effective value with the fixed limit value corresponding to the desired waste fluid flow, and means of sending a control signal to the primary means (17, 18, 19) depending on the position relative to the effective value, compared to the limit value, so that the primary means (17, 18, 19) are activated when the waste fluid flow is lower than the minimum value desired, and are passive when the flow rate reaches the minimum value, thus producing a double result in combination, that is, the desired permanent nominal flow of waste fluid, and improved penetration of waste fluid in the atmosphere.

2. A device according to Claim 1, characterized in that the gap d between the lower cover (7) and the upper bottom (14) calculated in line with the projection of the generatrix of the duct (1), is comprised between 0.35 and 0.8 times the diameter of the duct (1), for instance 0.5.