EP0764819A1 - Dispositif régulateur de débit d'air perfectionné - Google Patents

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EP0764819A1
EP0764819A1 EP96401983A EP96401983A EP0764819A1 EP 0764819 A1 EP0764819 A1 EP 0764819A1 EP 96401983 A EP96401983 A EP 96401983A EP 96401983 A EP96401983 A EP 96401983A EP 0764819 A1 EP0764819 A1 EP 0764819A1
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air
upstream
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Bernard Fleury
Daniel Michaud
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Vim Sasu
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • F24F11/75—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity for maintaining constant air flow rate or air velocity

Definitions

  • the present invention relates to an improved air flow regulator device usable in a ventilation installation, air conditioning or the like.
  • Devices for automatic regulation of the air flow have already been proposed, essentially comprising a body in which hinged flaps or the like are actuated permanently biased by a spring towards a position of maximum opening of the duct formed by the body.
  • the flaps make it possible to modulate the cross section of the body in order to maintain a substantially constant air flow within a determined pressure range.
  • Such a device has for example been described in the document FR-A-2 704 307.
  • This device was reliable and satisfactory but, nevertheless, had a certain number of imperfections in particular in terms of operating noise due to the arrangement flaps in the body which defined, in the direction of air flow, a divergent channel producing upstream of the body turbulence or generating noise.
  • the object of the present invention is to remedy in particular the above drawbacks by proposing a regulating device of improved design which does not offer any obstacle to the flow of air in the body whatever the position of the flap in this. body, so that any air disturbance or pressure fluctuation in the body is avoided and that ultimately the regulating device exhibits excellent acoustic behavior.
  • the subject of the invention is an air flow regulating device for a ventilation, air conditioning or similar installation and of the type comprising a shutter biased by a spring or the like, which shutter is mounted articulated in a body forming a conduit and makes it possible to modulate the passage section of the body in order to maintain a substantially constant air flow within a determined pressure range, characterized in that said flap, which is unique, is mounted articulated on the upstream part of the body and cooperates with the body in such a way that the air passage channel between the flap and the body is kept converging in the direction of the air flow for any position of opening of the flap.
  • the flap extends beyond the minimum section of the aforementioned channel.
  • This device is further characterized by the fact that the body comprises, facing the flap, a wall which extends in a direction inclined towards the axis of the channel from upstream to downstream of the body.
  • This wall can be mounted adjustable on the body to calibrate the air flow, if desired.
  • the axis of the aforementioned channel is inclined relative to the axis of the body.
  • the shutter is preferably provided with side skirts which minimize leaks and maintain the pressure upstream under the shutter.
  • the upstream part of the body may have a profile in the form of a nozzle neck.
  • the shutter may include an upstream part having a profile in the form of a nozzle neck and will be articulated on the body around an axis forming center of gravity so as to remove any influence resulting from the weight and the orientation of the shutter.
  • Figure 1 is a schematic view in longitudinal section of a regulating device according to the principles of the invention.
  • Figure 2 is still a schematic view in longitudinal section, but showing another embodiment of this regulating device.
  • Figure 3 is a view similar to the previous but schematically showing yet another embodiment of this device.
  • Figure 4 is still a schematic view of another embodiment of the regulating device according to this invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a regulating device according to this invention and the structure of which corresponds to that shown diagrammatically in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a view in section substantially along line VI-VI of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a perspective view of another embodiment of a regulating device according to this invention and corresponding substantially to that shown diagrammatically in FIG. 3.
  • an air flow regulating device essentially comprises a body 1 provided with an inlet constituting the upstream part 2 of the body 1 and an outlet constituting the downstream part 3 of the body, this body therefore allowing the passage of air according to the arrows marked F and the flow rate of which will be automatically regulated.
  • the body 1 forms a duct which can for example be mounted in a pipe belonging to a ventilation or air conditioning installation, this pipe being identified at 4 in FIGS. 1 to 4 and in FIG. 7.
  • the body 1 is equipped with a single flap 5 which is hinged mounted on the upstream part 2 of the body 1.
  • the hinge axis of the flap 5 on the part has been shown at 6 in the figures upstream 2 of body 1.
  • a wall 7 integral with the body 1 and defining with the flap 5 a channel 8 for the passage of air from the upstream part 2 to the downstream part 3 of the body 1, as shown by the arrows F.
  • the wall 7 can be fixed on the body 1, as shown in the figures, or can also be mounted adjustable on this body to allow the calibration of the air flow, although this is not shown in the figures.
  • the wall 7 and the articulated flap 5 define a channel 8 which is convergent, and which is always kept convergent, in the direction of the air flow according to the arrows F for any flap opening position.
  • the convergence angle marked ⁇ in FIG. 1 will preferably be relatively large and that the converging channel 8 will be relatively long.
  • the noise generated by the movement of the flap 5 allowing regulation is minimum, and this whatever the value and the variations of the angle of convergence ⁇ , c ' that is to say whatever the position of the flap 5 in the body 1. This means that for a fixed flow rate within a determined pressure range, the regulation provided by the device according to this invention exhibits excellent acoustic behavior.
  • the flap 5 extends beyond the minimum section of the channel 8.
  • the extension or extension has been identified at 5a in the figures of the flap 5, beyond the minimum section in question, that is to say beyond the end 7a of the wall 7.
  • the extension 5a of the flap 5 which extends beyond the minimum section of the channel 8 is exposed to the upstream-downstream pressure difference, that is to say the maximum pressure difference.
  • the part of the flap 5 below the minimum section is exposed to a lesser pressure difference which is increasing along the air flow. Consequently, the torque exerted on the flap 5 is maximized, limiting the harmful effects such as friction and pressure fluctuation.
  • the flap 5 is permanently urged towards a position of maximum opening of the channel 8 by a spring 9.
  • the upstream part 2 of the body 1 has an opening or air intake 10, so as to obtain an upstream air pressure in a pressure chamber 11 formed under the articulated flap 5, between this flap and the body 1 on which is fixed one end of the spring 9.
  • the extension or extension 5a of the flap 5 ends in a fallen edge 12 cooperating with a wall 13 of the body 1 projecting inwards, this fallen edge 12 and this wall 13 delimiting the pressure chamber 11 in a way.
  • the articulated flap 5 as can be seen in FIGS. 5 and 7, has side skirts 14 capable of minimizing air leaks and therefore of maintaining the pressure upstream under the hinged flap 5.
  • the wall 7 defining with the flap 5 the channel 8 converging downstream of the body 1 is planar and connected to the body 1 by a flange orthogonal to the axis XX ' of the channel 8 and obviously forming the upstream or inlet 2 part of the body 1, as well as the air intake opening 10. It will be observed that the axis XX 'of the channel 8 and of the body 1 is here the same . This embodiment corresponds to the practical embodiment illustrated in FIG. 5.
  • the upstream part of the body 1 has a profile in the form of a nozzle neck marked 16 in this figure.
  • the flap here has an upstream end 17 having a profile in the form of a nozzle neck and which defines with the body 1 the air intake opening 10 communicating with the pressure chamber 11.
  • the flap 5 is here articulated at 6 on the body 1 around its center of gravity so that any possible influence of the weight and the orientation of the flap 5 will advantageously be eliminated.
  • An air flow regulating device has therefore been produced according to the invention which presents no obstacle in the active flow zone and whose acoustic behavior is almost perfect.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif régulateur de débit d'air perfectionné.
Ce dispositif régulateur comprend un volet (5) sollicité par un ressort (9), ce volet étant monté articulé (6) sur la partie amont (2) d'un corps (1), coopérant avec le corps (1) d'une manière telle que le canal (8) de passage de l'air entre le volet (5) et le corps (1) soit maintenu convergent dans le sens de l'écoulement de l'air pour toute position d'ouverture du volet sollicité en permanence par le ressort (9) en position d'ouverture maximum, et s'étendant au-delà de la section minimale du canal (8).
Ce dispositif s'applique par exemple à la régulation du débit d'air dans une installation de ventilation ou de conditionnement d'air.

Description

  • La présente invention a pour objet un dispositif régulateur de débit d'air perfectionné utilisable dans une installation de ventilation, de conditionnement d'air ou analogue.
  • On a déjà proposé des dispositifs de régulation automatique du débit d'air comprenant essentiellement un corps dans lequel sont montés articulés des volets ou analogues sollicités en permanence par un ressort vers une position d'ouverture maximum du conduit que forme le corps.
  • Ainsi, les volets permettent de moduler la section de passage du corps afin de maintenir un débit d'air sensiblement constant dans un intervalle de pression déterminé.
  • Un tel dispositif a par exemple été décrit dans le document FR-A-2 704 307. Ce dispositif était fiable et satisfaisant mais, néanmoins, présentait un certain nombre d'imperfections notamment sur le plan du bruit au fonctionnement en raison de l'agencement des volets dans le corps qui définissait, dans le sens de l'écoulement de l'air, un canal divergent produisant en amont du corps des turbulences ou engendrant des bruits.
  • Aussi, la présente invention a pour but de remédier notamment aux inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif régulateur de conception perfectionnée qui n'offre aucun obstacle à l'écoulement de l'air dans le corps quelle que soit la position du volet dans ce corps, de sorte que toute perturbation de l'air ou fluctuation de pression dans le corps est évitée et qu'en fin de compte, le dispositif régulateur présente un excellent comportement acoustique.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif régulateur de débit d'air pour une installation de ventilation, de conditionnement d'air ou analogue et du type comprenant un volet sollicité par un ressort ou analogue, lequel volet est monté articulé dans un corps formant conduit et permet de moduler la section de passage du corps afin de maintenir un débit d'air sensiblement constant dans un intervalle de pression déterminé, caractérisé en ce que ledit volet, qui est unique, est monté articulé sur la partie amont du corps et coopère avec le corps d'une manière telle que le canal de passage de l'air entre le volet et le corps soit maintenu convergent dans le sens de l'écoulement de l'air pour toute position d'ouverture du volet.
  • Suivant une autre caractéristique de ce dispositif, le volet s'étend au-delà de la section minimale du canal précité.
  • Ce dispositif est encore caractérisé par le fait que le corps comporte, en regard du volet, une paroi qui s'étend suivant une direction inclinée vers l'axe du canal depuis l'amont vers l'aval du corps.
  • Cette paroi peut être montée réglable sur le corps pour calibrer le débit d'air, si on le désire.
  • Suivant un mode de réalisation particulier, l'axe du canal précité est incliné par rapport à l'axe du corps.
  • On précisera encore ici que le volet est de préférence muni de jupes latérales minimisant les fuites et maintenant la pression en amont sous le volet.
  • La partie amont du corps pourra présenter un profil en forme de col de tuyère.
  • Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le volet pourra comporter une partie amont présentant un profil en forme de col de tuyère et sera articulé sur le corps autour d'un axe formant centre de gravité pour ainsi supprimer toute influence résultant du poids et de l'orientation du volet.
  • Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels :
  • La figure 1 est une vue schématique et en coupe longitudinale d'un dispositif régulateur conforme aux principes de l'invention.
  • La figure 2 est encore une vue schématique et en coupe longitudinale, mais montrant un autre mode de réalisation de ce dispositif régulateur.
  • La figure 3 est une vue similaire aux précédentes mais montrant de façon schématique encore un autre mode de réalisation de ce dispositif.
  • La figure 4 est encore une vue schématique d'un autre mode de réalisation de dispositif régulateur selon cette invention.
  • La figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif régulateur selon cette invention et dont la structure correspond à celle schématisée sur la figure 1.
  • La figure 6 est une vue en coupe suivant sensiblement la ligne VI-VI de la figure 5.
  • La figure 7 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation de dispositif régulateur selon cette invention et correspondant sensiblement à celui schématisé sur la figure 3.
  • On voit sur les figures annexées qu'un dispositif régulateur de débit d'air selon cette invention comprend essentiellement un corps 1 muni d'une entrée constituant la partie amont 2 du corps 1 et d'une sortie constituant la partie aval 3 du corps, ce corps permettant par conséquent le passage de l'air suivant les flèches repérées F et dont le débit sera automatiquement régulé.
  • Ainsi, le corps 1 forme un conduit qui peut être par exemple monté dans une canalisation appartenant à une installation de ventilation ou de conditionnement d'air, cette canalisation étant repérée en 4 sur les figures 1 à 4 et sur la figure 7.
  • Conformément à l'invention, le corps 1 est équipé d'un volet unique 5 qui est monté articulé sur la partie amont 2 du corps 1. On a montré en 6 sur les figures l'axe d'articulation du volet 5 sur la partie amont 2 du corps 1.
  • Dans ce corps 1, et en regard du volet articulé 5, est prévue une paroi 7 solidaire du corps 1 et définissant avec le volet 5 un canal 8 pour le passage de l'air depuis la partie amont 2 vers la partie aval 3 du corps 1, comme matérialisé par les flèches F. La paroi 7, comme on le voit clairement sur les figures, s'étend suivant une direction inclinée vers l'axe du canal 8 depuis l'amont vers l'aval du corps 1, ledit axe étant repéré X-X' sur les figures 1 à 4.
  • Il convient de préciser ici que la paroi 7 peut être fixe sur le corps 1, comme cela est représenté sur les figures, ou bien peut être encore montée réglable sur ce corps pour permettre le calibrage du débit d'air, bien que cela ne soit pas représenté sur les figures.
  • Dès lors, comme on le voit bien sur toutes les figures, la paroi 7 et le volet articulé 5 définissent un canal 8 qui est convergent, et qui est toujours maintenu convergent, dans le sens de l'écoulement de l'air suivant les flèches F pour toute position d'ouverture du volet. On observera que l'angle de convergence repéré α sur la figure 1 sera de préférence relativement important et que le canal convergent 8 sera relativement long. Mais, d'une manière générale, on a constaté de façon surprenante que le bruit engendré par le débattement du volet 5 permettant la régulation est minimum, et cela quelle que soit la valeur et les variations de l'angle α de convergence, c'est-à-dire quelle que soit la position du volet 5 dans le corps 1. C'est dire que pour un débit fixé dans une plage de pression déterminée, la régulation procurée par le dispositif selon cette invention présente un excellent comportement acoustique.
  • En outre, il est important de noter que l'absence d'obstacle dans le canal d'écoulement 8, et surtout au niveau de la partie amont 2 du corps 1 en raison précisément de la forme convergente du canal 8, fera que les turbulences et recirculations d'air, sources de bruit, seront avantageusement supprimées.
  • Suivant une autre caractéristique importante de cette invention, et comme il apparaît clairement sur les figures, le volet 5 s'étend au-delà de la section minimale du canal 8. On a repéré en 5a sur les figures, le prolongement ou l'extension du volet 5, au-delà de la section minimale en question, c'est-à-dire au-delà de l'extrémité 7a de la paroi 7.
  • Ainsi, l'extension 5a du volet 5 qui s'étend au-delà de la section minimale du canal 8 est exposée à la différence de pression amont-aval, c'est-à-dire la différence de pression maximale. Par contre, la partie du volet 5 en deça de la section minimale est exposée à une différence de pression moindre qui est croissante le long de l'écoulement de l'air. Dès lors, le couple exercé sur le volet 5 est maximalisé, en limitant les effets néfastes tels que frottement et fluctuation de pression.
  • Sur le plan de la structure du dispositif selon cette invention, on observera encore que, comme connu en soi, le volet 5 est sollicité en permanence vers une position d'ouverture maximum du canal 8 par un ressort 9.
  • La partie amont 2 du corps 1 comporte une ouverture ou prise d'air 10, de façon à obtenir une pression d'air amont dans une chambre de pression 11 formée sous le volet articulé 5, entre ce volet et le corps 1 sur lequel est fixée l'une des extrémités du ressort 9.
  • L'extension ou prolongement 5a du volet 5 se termine par un bord tombé 12 coopérant avec une paroi 13 du corps 1 faisant saillie vers l'intérieur, ce bord tombé 12 et cette paroi 13 délimitant en quelque sorte la chambre de pression 11.
  • A cet égard, il est important d'observer que le volet articulé 5, comme on le voit bien sur les figures 5 et 7 comporte des jupes latérales 14 susceptibles de minimiser les fuites d'air et donc de maintenir la pression en amont sous le volet articulé 5.
  • Les différences possibles de structure du dispositif de régulation selon l'invention seront maintenant explicitées en se reportant précisément et successivement aux figures 1 à 7.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 1, on voit que la paroi 7 définissant avec le volet 5 le canal 8 convergent vers l'aval du corps 1, est plane et raccordée au corps 1 par un flasque orthogonal à l'axe X-X' du canal 8 et formant bien évidemment la partie amont ou d'entrée 2 du corps 1, ainsi que l'ouverture de prise d'air 10. On observera que l'axe X-X' du canal 8 et du corps 1 est ici le même. Ce mode de réalisation correspond à la réalisation pratique illustrée par la figure 5.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 2, on voit que la partie amont du corps 1 présente un profil en forme de col de tuyère repéré 16 sur cette figure.
  • Dans la variante illustrée par la figure 3, on retrouve un profil 16 en forme de col de tuyère pour la partie amont formant entrée d'air 2, du corps 1.
  • Mais ici, l'orientation du volet articulé 5 et de la paroi 7 du corps 1 est telle que l'axe Z-Z' du canal convergent 8 est incliné par rapport à l'axe X-X' du corps 1. Comme dit précédemment, le mode de réalisation de la figure 3 s'apparente à la réalisation pratique illustrée dans la figure 7.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 4, on retrouve un profil 16 en forme de col de tuyère pour la partie amont ou entrée 2 du corps 1, mais ce profil n'est prévu que sur une portion de la partie amont 2, étant entendu que la complémentarité de ce profil sera retrouvée sur le volet articulé 5 lui-même.
  • En effet, on voit que le volet comporte ici une extrémité amont 17 présentant un profil en forme de col de tuyère et qui définit avec le corps 1 l'ouverture de prise d'air 10 communiquant avec la chambre de pression 11.
  • Suivant ce mode de réalisation, le volet 5 est ici articulé en 6 sur le corps 1 autour de son centre de gravité de sorte que toute influence possible du poids et de l'orientation du volet 5 sera avantageusement supprimée.
  • On a donc réalisé suivant l'invention un dispositif régulateur de débit d'air qui ne présente aucun obstacle dans la zone d'écoulement actif et dont le comportement acoustique est quasi-parfait.
  • On observera en outre que la perte de charge est progressive et que les lignes de flux sont parallèles de sorte qu'il ne se produit aucune turbulence ni décollement de couche limite en amont de la section minimale du canal pour le passage de l'air.
  • Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
  • C'est ainsi que l'on pourrait imaginer d'autres formes pour le canal défini par le volet et la paroi en regard de ce volet, à la condition bien sûr de respecter l'impératif de convergence du canal en direction de la partie aval ou sortie du corps.
  • L'invention comprend donc tous les équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci entrent dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims (8)

  1. Dispositif régulateur de débit d'air pour une installation de ventilation, de conditionnement d'air ou analogue et du type comprenant un volet unique (5) sollicité par un ressort ou analogue (9), lequel volet est monté articulé sur la partie amont (2) d'un corps (1) formant conduit et permet de moduler la section de passage du corps (1) afin de maintenir un débit d'air sensiblement constant dans un intervalle de pression déterminé, caractérisé en ce que ledit volet unique (5) coopère avec le corps (1) d'une manière telle que le canal (8) de passage de l'air entre le volet (5) et le corps (1) soit maintenu convergent dans le sens de l'écoulement de l'air pour toute position d'ouverture du volet (5).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volet (5) s'étend au-delà de la section minimale du canal précité (8).
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps (1) comporte, en regard du volet (15), une paroi (7) qui s'étend suivant une direction inclinée vers l'axe (X-X') du canal (8) depuis l'amont vers l'aval du corps (1).
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi précitée (7) est montée réglable sur le corps (1) pour calibrer le débit d'air.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'axe (Z-Z') du canal précité (8) est incliné par rapport à l'axe (X-X') du corps.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le volet (5) est muni de jupes latérales (14) minimisant les fuites et maintenant la pression en amont sous le volet (3).
  7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie amont (2) du corps (1) présente un profil (16) en forme de col de tuyère.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le volet (5) comporte une extrémité amont (17) présentant un profil en forme de col de tuyère et est articulé sur le corps (1) autour d'un axe formant centre de gravité.
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