EP3234473A1 - Bouche de soufflage lateral et gaine aeraulique munie d'au moins une telle bouche de soufflage - Google Patents

Bouche de soufflage lateral et gaine aeraulique munie d'au moins une telle bouche de soufflage

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EP3234473A1
EP3234473A1 EP15830812.2A EP15830812A EP3234473A1 EP 3234473 A1 EP3234473 A1 EP 3234473A1 EP 15830812 A EP15830812 A EP 15830812A EP 3234473 A1 EP3234473 A1 EP 3234473A1
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EP
European Patent Office
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fin
sheath
fins
last
mouth
Prior art date
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EP15830812.2A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP3234473B1 (fr
Inventor
Michel Brun
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Nexter Systems SA
Original Assignee
Nexter Systems SA
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Publication date
Application filed by Nexter Systems SA filed Critical Nexter Systems SA
Publication of EP3234473A1 publication Critical patent/EP3234473A1/fr
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Publication of EP3234473B1 publication Critical patent/EP3234473B1/fr
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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
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/082—Grilles, registers or guards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/06—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/06—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser
    • F24F2013/0608—Perforated ducts

Definitions

  • the present invention relates to the field of air conditioning or air conditioning ducts aaulic and door, in particular, a side blower mouth for a ventilation duct and an air duct provided with at least one such mouth blower .
  • An air duct is a duct intended to supply air to a given space.
  • the space may be, for example, a part of a building, a vehicle interior, etc.
  • blowing outlets in fluid communication with the interior of a main duct or its secondary branches are arranged on the walls of these ducts at the borders. of said space. It is generally desired that the jet of air exiting a blower mouth implanted on the main or secondary sheath does so in a direction as perpendicular as possible with the wall on which it is implanted, therefore perpendicular to the flow passing through the sheath. .
  • the air jets at the outlet of the lateral discharge mouths have, relative to the direction of the flow of air in the ventilation duct, an angle deflection which is large enough to allow effective air conditioning of the space to be air-conditioned.
  • a deflection angle of 30 ° really appears as the minimum allowable value. Ideally, one would even like to obtain a deflection angle of 90 °.
  • the French patent application FR 2358620 A1 discloses a lateral blowing mouth for obtaining air jets substantially perpendicular to the ventilation duct at the outlet.
  • This blowing mouth is mounted in a longitudinal wall of the ventilation duct and comprises a plurality of blowing openings each formed by a slot and a respective fixed fin.
  • the fins consist of thin waves corrugated to present, inner side of the sheath a Vogellic, a concavity turned towards the air flow and, on the outside, an opposite concavity such that two successive fins form a passage perpendicular to said longitudinal wall.
  • the present invention aims to solve the problems encountered with the known blowholes described above, and thus to provide a lateral blower outlet for taking a large amount of air flow from a ventilation duct and from it. communicating a sufficient directivity, without however greatly disturbing the flow in the duct downstream of the blowing mouth, so that several blowing mouths can be arranged closely along the duct without the obligation to use section reduction downstream of each blow-out.
  • the subject of the invention is a lateral blow-off mouth located or intended to be located in a longitudinal wall of an air-duct sheath along which, in use, air flows
  • the blow-out mouth comprising at least three blowing apertures aligned with respect to an axis of the sheath, in the mean direction of flow of air in the ventilation duct and each formed by a slot and a fixed fin, the slots forming part of a flat surface or cylindrical which is parallel or intended to be parallel to said longitudinal wall, each fin extending from the downstream edge, with respect to said mean flow direction, of the respective slot, to project into the interior of the the air duct, the fins each having a so-called guide face which is rotated or intended to be turned in a direction opposite to said mean direction of flow so that each fin is able to deflect a portion of the air flowing in the air duct and to guide it to the respective slot, through which the air exits the air duct
  • the blower mouth being characterized by the fact than :
  • a central axis of the guide face of each fin defined as a segment connecting the midpoints of its attached and free edges, is inclined, with respect to the axis of the sheath, towards the upstream side edge of the respective slot,
  • the central axis of the guiding face of each of the first and last fins is inclined at an angle inclination respectively between 10 ° and 35 ° and between 60 ° and 85 °
  • the angle of inclination of the central axes of the guide faces of the second fin to the penultimate fin increases gradually, and the width of the guide face of each of the second fin to the last fin is equal to or greater than that of the fin immediately upstream.
  • mean direction of air flow or “flow axis” is understood to mean the mean direction followed by the non-sampled part of the air flowing in the ventilation duct, which direction will correspond to the longitudinal direction of the ventilation duct.
  • contour of the guide face of each of the vanes is geometrically identical to the contour of the respective slot.
  • the air blower mouth may be such that, for the first fin at the penultimate fin, each slot is rectangular and has a width L fe nte equal to L sheath / 3 and a height H fe nte equal to H sheath / 2, and spacing E between two successive slots is equal to L sheath / 6.
  • the spacing between two slots here being the distance from the downstream edge of one fin to the upstream edge of the next.
  • the air-blowing mouth may be such that, for the first fin-to-last fin, each slot has a profile which is rectangular in projection in a diametral plane and has a width L fe nte equal to D sheath / 3 and a projection height in this plane H fe nte equal to D sheath / 2, and the spacing E between two successive slots is equal to D sheath / 6.
  • the spacing between two slots here being the distance from the downstream edge of one fin to the upstream edge of the next.
  • the air blowing opening may be such that for the last fin, the respective slot has a width L 'f equal ga te L ⁇ ne / 2, or where appropriate at D sheath / 2, and a height H 'slot equal to H sheath / 2, or where appropriate to D sheath / 2, and the spacing P' between the downstream edges of the last two slots is equal to 2L sheath / 3 or if necessary 2D sheath / 3.
  • the guide faces of the first fin to the penultimate fin are flat and their angle of inclination is a linear function of the rank of the fin, with a permissible deviation +/- 15% between the theoretical line and the actual value of the angle of inclination, preferably a deviation of -10%, for each from the first fin to the antepenultimate fin, and preferably a deviation of + 10%, for the penultimate fin.
  • said linear function advantageously has a steering coefficient equal to 90 ° / N.
  • the guide face of the last fin may be flat and preferably have an angle of inclination of 85 ° at its base.
  • the last fin (wider than the others) may be provided, at the free end of the fin, a terminal spoiler having a deflection surface in the extension of the guide face of the fin, the deflection surface being inclined, with respect to the surface containing the slots, an angle between 10 ° and 40 °, preferably equal to 25 °.
  • each fin will have its central axis passing through the middle of the free edge of the fin and the middle of the edge of the base of the fin contiguous to the slot associated with said fin, each central axis being inclined, with respect to the axis of the sheath, towards the upstream side edge of the respective slot,
  • the central axis of each of the first and last fins that is to say fin respectively of first rank and last row with respect to the axis of the sheath is inclined at an angle of inclination respectively between 10 ° and 35 ° and between 60 ° and 85 °
  • the inclination angle of the central axes of the second fin to the penultimate fin, c ' that is to say the fins of the second row in the penultimate rank with respect to said mean direction of flow, increases gradually
  • each guide face of each of the second fin to the last fin is equal to or greater than that of the fin immediately upstream
  • each fin the guide faces of each fin are concave downstream of their central axis.
  • each concave guide face of the first fin to the last fin may be subdivided into at least two successive planes.
  • each guide face consists of a concave surface with a continuous radius of curvature.
  • the central points of the free edges of the different fins will all be located on a line that is inclined relative to the axis of the sheath.
  • the fins may have a thickness that increases continuously from the free edge of the fin to the base of the latter.
  • the lateral blowing mouth also comprises, for each fin, a so-called outer fin which extends, outside the cladding, on the other side of the surface containing the fins. slots and which has, in the extension of the guide face of the fin corresponding, a guide face which is perpendicular to the surface containing the slots.
  • the outer fins may have a thickness that increases continuously from the free edge of the outer fin to the base of the latter.
  • the present invention also relates to a ventilation duct provided with at least one side blower as defined above.
  • FIGS. 1 and 2 are views respectively in longitudinal section and in perspective, of a ventilation duct provided with a side blowing mouth according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a view similar to Figure 1, a variant of the first embodiment
  • FIG. 4 is a simulation view of an air flow through an air duct provided with the lateral blow-out mouth of FIG. 3, the zones of different speeds having been represented;
  • Figure 5 is a view similar to Figure 1, a second embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a view similar to Figure 1, of a third embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a simulation view of an air flow through an air duct provided with two lateral blow outlets of FIG. 6, the zones of different speeds having been represented;
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a ventilation duct provided with two side blow vents according to an alternative embodiment of this third embodiment of the invention.
  • FIG. 1 it can be seen that there is shown a ventilation duct, designated duct 1 thereafter, provided with a side blower 2 according to a first embodiment.
  • the sheath 1 is a conventional sheath made of thin sheets of rectangular cross section.
  • the blowing mouth 2 is formed in a flat longitudinal wall 1a of the sheath 1 and consists of several pairs of slots 3 / fins 4, each pair forming a blowing opening 5 through which air can exit the sheath 1.
  • the fins 4 are rectangular or square and obtained by cutting the sheet forming the wall 1a, then folding towards the inside of the sheath 1 around a fold line orthogonal to the longitudinal direction of the sheath 1, thus leading to the formation of the slots 3 geometrically identical to the fins 4, the latter being flat.
  • the fold line corresponds to the edge 3a of the slot 3 which is located downstream, and each fin 4 is inclined towards the edge 3b, opposite the edge 3a, of the respective slot 3.
  • Each fin 4 has, on the slot side 3, a guide face 4a which is here flat and inclined with respect to the plane of the longitudinal wall of which the slots 3 are part, thus also with respect to the axis ⁇ of the sheath 1.
  • the axis ⁇ passes through the center of gravity of the section of the duct.
  • FIGS. 1 and 2 and for each fin 4 show a central axis D TH of the guiding face 4a, 4 'a which is defined as a segment connecting the midpoints of the attached and free edges of the fin considered ( see also Figure 2). Each segment materializes the general direction of the wing considered.
  • the blowing mouth 2 comprises five blowing openings 5: five slots 3 with which are associated five fins 4.
  • the number of blowing openings 5 can be modified according to various parameters such as: that the dimensions of the air duct and the space to be air-conditioned, the speed of air flow in the duct, etc.
  • the blow openings 5 are aligned in the longitudinal direction of the sheath 1 and the first blow opening 5, or first row opening, and thus the first fin 4 and the first slot 3, are defined as the opening blowing 5 most upstream.
  • the second blowing opening 5, or of second rank, is that immediately following the first blowing opening 5, and so on.
  • the last blow opening, the last fin and the last slot will subsequently be designated by the reference numerals 5 ', 4' and 3 '.
  • the dimensions of the first to fourth blow openings 5 have the following characteristics:
  • the angle of inclination of the guide faces 4a increases gradually from the first fin 4 to the penultimate 4 by following a linear function of the rank of the fin 4 of equal steering coefficient at 90 ° / N (N being the number of fins).
  • N being the number of fins.
  • the steering coefficient is equal to 18 °.
  • the guide faces 4a (and central axes D TH ) of the first to fourth fins 4 have for example here an inclination angle of 19 ° respectively. , 33 °, 50 ° and 74 °, to compare with the values of the theoretical line of 18 °, 36 °, 54 ° and 72 °.
  • the fifth blow opening 5 has the following characteristics:
  • the angle of inclination of the guide face 4 'a is 85 °.
  • the spoiler 4'b has been obtained by folding the sheet metal part forming the fin 4 'in the vicinity of the free edge of the latter, around a fold line parallel to the edge 3' a and orthogonal to the mean direction of flow (ie to the axis ⁇ of the sheath).
  • the spoiler 4'b is here inclined at 25 ° with respect to the longitudinal wall 1a of the sheath 1.
  • FIG. 4 it can be seen that there is shown a simulation of the air flow in the sheath 1 of FIG. 3, by its isovessness lines in four domains: high speeds in the A domain, average speeds in the B domain, characteristic plume blowing rates in the C domains, intermediate speeds in the D domains and reduced speeds in the E domains.
  • blowing mouth 2 makes it possible to obtain at the outlet a plume having a deflection angle of approximately 35 ° with respect to the mean direction of flow of air in the sheath. 1.
  • the simulation also shows that the blower 2 takes 23% of the amount of air arriving at the blower 2 in the duct 1.
  • the blower 2 thus allows both to take a significant amount of air and to communicate air jets a satisfactory deflection angle.
  • the invention thus makes it possible to obtain a relatively large air withdrawal without disturbing the airflow. .
  • the differences of intrusion of a fin to the next allow the downstream fin to make a sample of air without being too disturbed by the upstream fin.
  • the efficiency of the fins that follow the first is reduced, the air flow generally bypassing the fins downstream.
  • FIG. 5 it can be seen that the longitudinal wall 11a of a ventilation duct 11 provided with a lateral blower 12 according to a second embodiment is shown in longitudinal section. of the present invention, which is composed of five blow openings 15 each formed by a slot 13 and a fin 14.
  • the blowing mouth 12 is in the form of a module comprising a frame which is mounted in a corresponding cutout made in the longitudinal wall 11a and which is fixed thereto by any appropriate means (clipping, riveting, bolting, etc.), and across which extend the fins 14 spaced apart from each other so as to define in the same alignment the slots 13.
  • the fins 14 are distinguished from the fins 4 in that the guide faces 14a are concave, with the concavity oriented opposite to the mean direction of flow of the air, and the fins 14 are formed by profiles having a thickness. which gradually increases from their free edge to their base.
  • FIG. 5 shows by dashed lines D TH the central axes of each fin 14, 14 '.
  • each central axis D TH is a line that passes through the middle of the free edge 14b, 14'b of the fin and the middle of the edge of the base 14c, 14 'c of the fin which is contiguous to the slot 13, 13' associated with said fin.
  • each central axis D TH is inclined, with respect to the axis ⁇ of the sheath 1, to the edge upstream side 13b, 13 'b of the slot in question.
  • each of the first and last fins 14, 14 ' that is to say the fins of first rank 14 and last row 14' respectively with respect to the axis ⁇ of the sheath and in the direction of flow, is inclined with an angle of inclination respectively between 10 ° and 35 ° (for the fins of first rank) and between 60 ° and 85 ° (for the last fin).
  • each guide face 14a, 14 'a of each of the second fin 14 to the last fin 14' is equal to or greater than that of the fin 14 immediately upstream.
  • central points of the free edges 14b, 14'b of the different vanes are all located on a straight line ⁇ which is inclined with respect to the axis ⁇ of the sheath.
  • This embodiment differs from the previous ones in that the guide faces 14a of each fin are no longer merged with the central axes D TH but are concave downstream of their central axis D TH .
  • FIG. 5 which shows a blow mouth cut off by a median plane
  • the third fin 14 constitutes the so-called central fin.
  • the blowing openings 15, 15 still have the following characteristics:
  • the tangent to the base 14c of the first fin 14 is inclined at an angle of 65 °
  • angles of inclination of the tangents to the vertices 14b and 14'b of the fourth and fifth fins 14 and 14 ' are respectively 65 ° and 27 °.
  • the fins 14 and 14 ' have a thickness which increases continuously from the free edge of the fin 14 and 14' to their base where, with the exception of the last fin 14 ', the thickness is such that the fin 14 joins the edge of the upstream side of the slot 13 of the blow opening 15, 15 'immediately following.
  • the thickness follows a similar growth of the fin thickness to about 2/3 of the width of the fin 14', then a higher growth in order to join gradually the longitudinal wall 11a.
  • each guide face therefore consists of a concave surface with a continuous radius of curvature of the base 14c, 14 'c of the fin at the top 14b, 14'b of said fin.
  • each concave guide face 14a of the first fin 14 to the last fin 14 ' may be subdivided into at least two successive planes which will intersect at a middle portion of each fin (for example half height of each fin).
  • blowing mouth 12 which differs from that of the second embodiment only in that one provides, in correspondence of each of the fins 14, 14 ', outer fins 16 which provide a deflection angle of 90 °.
  • outer fins 16 which provide a deflection angle of 90 °.
  • the outer fins 16 are all formed by a prismatic element whose bases are right triangles, with a lateral guiding face 16a perpendicular to the longitudinal wall 11a and extending in the extension of the guiding face 14a, 14 'a of the respective fin 14, 14 ', an inclined side face 16b turned away from the sheath 1 and a side face against the underside of the fin 14, 14'.
  • the outer fins 16 are dimensioned such that for the first to fourth fins 14, the thickness of the outer fin 16 at the longitudinal wall 11a is substantially equal to that of the base of the respective fin 14.
  • the outer fins 16 are here separate fins 14, 14 'and are integral with those ci by any appropriate means (welding, gluing, screwing, riveting ).
  • the connecting means may be specific to each outer fin 16 or, more advantageously, it may be possible to make a plate which will carry all the outer fins 16 and which will allow to fix them to the sheath 1.
  • the outer fins 16 comprise a softer core, having areas of lower density (represented by the small circles), surrounded by a layer of protective material harder and stiffening.
  • the fins 14, 14 'and the outer fins 16 may be integrally formed.
  • blowing mouth 12 makes it possible to obtain at the outlet a plume having a deflection angle of approximately 90 °.
  • the simulation also shows that the sampling rate is around 25%.
  • the fins 14, 14 'do not disturb the flow of the air that has not been sampled, with a rapid gluing of the air against the longitudinal wall 11a of the air-flow duct 11, which which makes it possible to place several lateral blow-out vents 12 one after the other while maintaining the same efficiency (sampling rate, directivity of the air jets).
  • the blowing mouth 2 according to the first embodiment could also be in the form of a module distinct from the sheath, which is formed in a similar manner to the blower mouth 12 by a frame through which extends the fins 4, 4 ', and which is fixed to the sheath by any suitable means.
  • Figure 8 describes an alternative embodiment of this third mode. This variant is also close the mode according to Figure 3 which it differs only by the addition of external fins 6 which are made in the form of thin sheets (all of the same length) which join the fins 4, 4 'at their base and which are perpendicular to the wall la of the sheath.
  • This variant makes it possible, as described with reference to FIG. 6, to strongly deflect the air jets at the outlet.
  • a deflection angle of about 90 ° can be obtained with a sampling rate of about 25%.
  • the invention has been described with reference to rectangular section ducts. It is also possible to implement it with cylindrical sheaths. In this case the slots 3, 3 ', 13 or 13' are no longer located in a plane but are part of a cylindrical surface which may be the wall of the sheath or a wall attached to the sheath.
  • the calculation modes of the slots explained above apply by replacing the expressions of the height H sheath and the width L sheath of the sheath by the diameter D sheath of the sheath.
  • the slots 3, 13 are carried by a cylindrical surface and are no longer rectangular but have a profile which is rectangular in projection in a diametral plane of the sheath.
  • the width L fe nte will then preferably be equal to D sheath / 3 and the height of the slit in projection in this diametral plane H fe nte will be equal to D sheath / 2.
  • the spacing E between two successive slots 3, 13 will preferably be equal to Dg a i n e / 6.
  • blow vents similar to those shown in FIGS. 1, 3, 5, 6 or 8 but in which the first fin (upstream) and / or the last fin (downstream) and that their associated slots are omitted.
  • Such a solution will have degraded sampling performance compared to the preferred modes described above, but it may be sufficient in certain applications.
  • These embodiments will always include according to the invention a progressivity of the opening of the fins therefore their intrusion into the sheath, and possibly their width.

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Abstract

L' invention concerne une bouche de soufflage latéral (2) pour gaine aéraulique (1), comprenant des ouvertures de soufflage (5, 5' ) formées chacune par une fente (3, 3') et une ailette (4, 4') présentant une face de guidage (4a, 4' a). Selon l'invention : un axe central (DTH) de chaque face de guidage (4a, 4' a) est incliné vers l'amont, l'axe central (DTH) de la face de guidage (4a, 4' a) de chacune des première et dernière ailettes (4, 4') est incliné à un angle compris entre 10° et 35° et entre 60° et 85°, l'angle d'inclinaison des axes centraux (DTH) des faces de guidage (4a, 4' a) de la deuxième ailette à l'avant- dernière ailette (4; 14) augmente progressivement, et la largeur de la face de guidage (4a, 4' a) de chacune des deuxième à dernière ailettes (4'; 14') est égale ou supérieure à celle de l'ailette (4; 14) immédiatement en amont.

Description

BOUCHE DE SOUFFLAGE LATERAL ET GAINE AERAULIQUE MUNIE D'AU MOINS UNE TELLE BOUCHE DE SOUFFLAGE
La présente invention se rapporte au domaine de la climatisation ou conditionnement de l'air par gaines aérauliques et porte, en particulier, sur une bouche de soufflage latérale pour une gaine aéraulique et sur une gaine aéraulique munie d'au moins une telle bouche de soufflage .
Une gaine aéraulique est un conduit destiné à alimenter en air un espace donné. L'espace peut être, par exemple, une pièce d'un bâtiment, un habitacle de véhicule, etc .
Afin de répartir l'alimentation en air dans l'ensemble de l'espace à climatiser, des bouches de soufflage en communication fluidique avec l'intérieur d'une gaine principale ou de ses ramifications secondaires sont disposées sur les parois de ces gaines aux frontières dudit espace. On souhaite généralement que le jet d'air sortant d'une bouche de soufflage implantée sur la gaine principale ou secondaire le fasse dans une direction aussi perpendiculaire que possible avec la paroi sur laquelle elle est implantée, donc perpendiculairement à l'écoulement parcourant la gaine.
Pour des raisons de coût et de commodité de mise en place, il est connu de prévoir des gaines aérauliques qui soit traversent l'espace à climatiser, soit sont contigues à ses parois, que celles-ci les dissimulent ou non, et qui comprennent des bouches de soufflage, dit latéral, disposées directement sur une paroi longitudinale de la gaine aéraulique. Dans un tel cas, il est souvent nécessaire de disposer plusieurs bouches de soufflage latéral les unes à la suite des autres, de façon à souffler une quantité suffisante d'air hors de la gaine aéraulique, indépendamment de la quantité d'air qu'une bouche de soufflage d'air peut prélever. Il peut être souhaitable de prélever à chaque fois jusqu'à plus de 25% de l'air s' écoulant dans la gaine.
Plus généralement, il est nécessaire pour un bon brassage de l'espace, que les jets d'air en sortie des bouches de soufflage latéral présentent, par rapport à la direction de l'écoulement de l'air dans la gaine aéraulique, un angle de déflexion qui soit suffisamment grand pour permettre une climatisation effective de l'espace à climatiser. Un angle de déflexion de 30° apparaît vraiment comme la valeur minimale admissible. Dans l'idéal, on souhaiterait même obtenir un angle de déflexion de 90°.
Se pose ainsi le problème de prélever une quantité d'air suffisante par les bouches de soufflage, tout en assurant une directivité des jets d'air en sortie et sans être trop intrusif vis-à-vis de l'écoulement principal en gaine, afin de pouvoir réaliser plusieurs prélèvements successifs dans la même gaine.
La demande de brevet français FR 2358620 Al divulgue une bouche de soufflage latéral permettant d'obtenir en sortie des jets d'air sensiblement perpendiculaires à la gaine aéraulique. Cette bouche de soufflage est montée dans une paroi longitudinale de la gaine aéraulique et comprend plusieurs ouvertures de soufflage formées chacune par une fente et une ailette fixe respective. Les ailettes consistent en des lames minces ondulées pour présenter, côté intérieur de la gaine aéraulique, une concavité tournée vers l'écoulement d'air et, côté extérieur, une concavité opposée de telle sorte que deux ailettes successives forment un passage perpendiculaire à ladite paroi longitudinale.
Bien qu'une telle bouche de soufflage d'air permette d'obtenir en sortie des jets d'air ayant un angle de déflexion de 90°, elle ne permet de prélever qu'une faible quantité de l'écoulement d'air principal.
Par ailleurs, en raison des formes anguleuses à l'intérieur de la gaine, de fortes perturbations sont générées dans l'écoulement d'air, lesquelles réduiront de manière significative la capacité d'une bouche de soufflage identique, mais implantée plus en aval, à prélever de 1' air .
Pour tenir compte de ces fortes perturbations, il est courant de procéder à des rétrécissements successifs de la section de la gaine aéraulique, après chaque bouche de soufflage, afin d'induire un obstacle axial rendant le soufflage latéral d'air plus efficace. Cette série de rétrécissements, jointe au caractère intrusif de ces bouches de soufflage, rend la gaine globale plus résistante au flux d'air, ce qui entraîne un débit moindre ou implique la mise en œuvre de ventilateurs plus puissants.
La présente invention vise à résoudre les problèmes rencontrés avec les bouches de soufflage connues décrites ci-dessus, et ainsi à proposer une bouche de soufflage latéral permettant de prélever une quantité importante de l'écoulement d'air d'une gaine aéraulique et de lui communiquer une directivité suffisante, sans toutefois perturber fortement l'écoulement dans la gaine en aval de la bouche de soufflage, de telle sorte que plusieurs bouches de soufflage peuvent être disposées de manière proche le long de la gaine sans l'obligation de recourir à une réduction de section en aval de chaque bouche de soufflage.
Ainsi l'invention a pour objet une bouche de soufflage latéral située ou destinée à être située dans une paroi longitudinale d'une gaine aéraulique le long de laquelle, en utilisation, de l'air s'écoule, la bouche de soufflage comprenant au moins trois ouvertures de soufflage alignées par rapport à un axe de la gaine, dans la direction moyenne d'écoulement de l'air dans la gaine aéraulique et formées chacune par une fente et par une ailette fixe, les fentes faisant partie d'une surface plane ou cylindrique qui est parallèle ou destinée à être parallèle à ladite paroi longitudinale, chaque ailette s' étendant à partir du bord côté aval, par rapport à ladite direction moyenne d'écoulement, de la fente respective, pour faire saillie à l'intérieur de la gaine aéraulique, les ailettes présentant chacune une face dite de guidage qui est tournée ou destinée à être tournée dans une direction opposée à ladite direction moyenne d'écoulement de telle sorte que chaque ailette est apte à dévier une partie de l'air s' écoulant dans la gaine aéraulique et à le guider jusqu'à la fente respective, par laquelle l'air sort de la gaine aéraulique, la bouche de soufflage étant caractérisée par le fait que :
un axe central de la face de guidage de chaque ailette, défini comme un segment reliant les points milieux de ses bords attaché et libre, est incliné, par rapport à l'axe de la gaine, vers le bord côté amont de la fente respective,
l'axe central de la face de guidage de chacune des première et dernière ailettes, c'est-à-dire des ailettes respectivement de premier rang et de dernier rang par rapport à l'axe de la gaine, est incliné à un angle d'inclinaison compris respectivement entre 10° et 35° et entre 60° et 85°,
l'angle d'inclinaison des axes centraux des faces de guidage de la deuxième ailette à l'avant-dernière ailette, c'est-à-dire des ailettes du deuxième rang à l'avant-dernier rang par rapport à ladite direction moyenne d'écoulement, augmente progressivement, et la largeur de la face de guidage de chacune de la deuxième ailette à la dernière ailette est égale ou supérieure à celle de l'ailette immédiatement en amont.
On entend par l'expression « direction moyenne d'écoulement de l'air » ou « axe d'écoulement » la direction moyenne suivie par la partie non prélevée de l'air s' écoulant dans la gaine aéraulique, laquelle direction correspondra à la direction longitudinale de la gaine aéraulique.
De préférence le contour de la face de guidage de chacune des ailettes est géométriquement identique au contour de la fente respective.
Dans le cas d'une gaine aéraulique de section transversale rectangulaire dans la région où est située la bouche de soufflage latéral, avec Hgaine et Lgaine respectivement la hauteur et la largeur de la gaine aéraulique mesurées intérieurement, la bouche de soufflage d'air peut être telle que, pour la première ailette à l'avant-dernière ailette, chaque fente est rectangulaire et a une largeur Lfente égale à Lgaine/3 et une hauteur Hfente égale à Hgaine/2, et l'espacement E entre deux fentes successives est égal à Lgaine/6. L'espacement entre deux fentes étant ici la distance du bord aval d'une ailette au bord amont de la suivante.
Dans le cas d'une gaine aéraulique de section transversale circulaire dans la région où est située la bouche de soufflage latéral, avec Dgaine le diamètre de la gaine aéraulique mesuré intérieurement, la bouche de soufflage d'air peut être telle que, pour la première ailette à l'avant-dernière ailette, chaque fente a un profil qui est rectangulaire en projection dans un plan diamétral et a une largeur Lfente égale à Dgaine/3 et une hauteur en projection dans ce plan Hfente égale à Dgaine/2, et l'espacement E entre deux fentes successives est égal à Dgaine/6. L'espacement entre deux fentes étant ici la distance du bord aval d'une ailette au bord amont de la suivante .
Pour une gaine aéraulique de section transversale rectangulaire ou circulaire, la bouche de soufflage d'air peut être telle que, pour la dernière ailette, la fente respective a une largeur L' fente égale a Lga^ne/2, ou le cas échéant à Dgaine/2, et une hauteur H' fente égale à Hgaine/2, ou le cas échéant à Dgaine/2, et l'espacement P' entre les bords aval des deux dernières fentes est égal à 2Lgaine/3 ou le cas échéant 2Dgaine/3.
Les relations dimensionnelles ci-dessus conduisent à une bouche de soufflage ayant un taux de prélèvement d'air satisfaisant tout en limitant très peu la partie non prélevée de l'air, ce qui permet de prévoir plusieurs bouches de soufflage les unes à la suite des autres tout en conservant une même efficacité des bouches de soufflage.
Selon un premier mode de réalisation particulier de la présente invention, les faces de guidage de la première ailette à l'avant-dernière ailette sont plates et leur angle d' inclinaison est une fonction linéaire du rang de l'ailette, avec un écart admissible de +/-15% entre la droite théorique et la valeur réelle de l'angle d'inclinaison, de préférence un écart de -10%, pour chacune de la première ailette à l'antépénultième ailette, et de préférence un écart de +10%, pour l'avant-dernière ailette.
Si on appelle N le nombre total d'ailettes, ladite fonction linéaire aura avantageusement un coefficient directeur égal à 90°/N.
Par exemple, la bouche de soufflage latéral peut comprendre cinq ailettes et les faces de guidage des première, deuxième, troisième et quatrième ailettes peuvent avoir avantageusement un angle d' inclinaison respectivement de 19°, 33°, 50° et 74°. Alors que l'approche théorique ci- dessus décrite donnerait pour elles, avec un coefficient directeur de 90/5 = 18°, des inclinaisons respectives de 18°, 36°, 54° et 72°. La face de guidage de la dernière ailette peut être plate et, de préférence, avoir à sa base un angle d'inclinaison de 85°.
Avantageusement, la dernière ailette (plus large que les autres) pourra être munie, à l'extrémité libre de l'ailette, d'un becquet terminal présentant une surface de déviation dans le prolongement de la face de guidage de l'ailette, la surface de déviation étant inclinée, par rapport à la surface contenant les fentes, d'un angle compris entre 10° et 40°, de préférence égal à 25°.
Selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, chaque ailette aura son axe central qui passe par le milieu du bord libre de l'ailette et le milieu du bord de la base de l'ailette contigu à la fente associée à ladite ailette, chaque axe central étant incliné, par rapport à l'axe de la gaine, vers le bord côté amont de la fente respective,
l'axe central de chacune des première et dernière ailettes, c'est-à-dire des ailettes respectivement de premier rang et de dernier rang par rapport à l'axe de la gaine, est incliné à un angle d'inclinaison compris respectivement entre 10° et 35° et entre 60° et 85°, l'angle d'inclinaison des axes centraux de la deuxième ailette à l'avant-dernière ailette, c'est-à-dire des ailettes du deuxième rang à l'avant-dernier rang par rapport à ladite direction moyenne d'écoulement, augmente progressivement,
la largeur de chaque face de guidage de chacune de la deuxième ailette à la dernière ailette est égale ou supérieure à celle de l'ailette immédiatement en amont, et
les faces de guidage de chaque ailette sont concaves en aval de leur axe central.
Selon une variante de réalisation, chaque face de guidage concave de la première ailette à la dernière ailette pourra être subdivisée en au moins deux plans successifs .
Selon une autre variante préférée, chaque face de guidage consiste en une surface concave à rayon de courbure continu .
Avantageusement, les points centraux des bords libres des différentes ailettes seront tous situés sur une droite qui est inclinée par rapport à l'axe de la gaine.
Avantageusement, les ailettes pourront avoir une épaisseur qui croît de manière continue du bord libre de l'ailette jusqu'à la base de cette dernière.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la bouche de soufflage latéral comprend également, pour chaque ailette, une ailette dite extérieure qui s'étend, à l'extérieur de la gaine, de l'autre côté de la surface contenant les fentes et qui présente, dans le prolongement de la face de guidage de l'ailette correspondante, une face de guidage qui est perpendiculaire à la surface contenant les fentes.
Les ailettes extérieures pourront avoir une épaisseur qui croît de manière continue du bord libre de l'ailette extérieure jusqu'à la base de cette dernière.
Il est toutefois possible de prévoir des ailettes extérieures d'épaisseur constante, notamment dans le cas d'ailettes elles-mêmes d'épaisseur constante.
La présente invention a également pour objet une gaine aéraulique munie d'au moins une bouche de soufflage latéral telle que définie ci-dessus.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre indicatif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation particuliers avec référence au dessin annexé.
Sur ce dessin :
- les Figures 1 et 2 sont des vues respectivement en coupe longitudinale et en perspective, d'une gaine aéraulique munie d'une bouche de soufflage latéral selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
— la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 1, d'une variante du premier mode de réalisation ;
— la Figure 4 est une vue de simulation d'un écoulement d'air à travers une gaine aéraulique munie de la bouche de soufflage latéral de la Figure 3, les zones de différentes vitesses ayant été représentées ;
— la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 1, d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; - la Figure 6 est une vue analogue à la Figure 1, d'un troisième mode de réalisation de la présente invention ;
- la Figure 7 est une vue de simulation d'un écoulement d'air à travers une gaine aéraulique munie de deux bouches de soufflage latéral de la Figure 6, les zones de différentes vitesses ayant été représentées ; et
- La Figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'une gaine aéraulique munie de deux bouches de soufflage latéral suivant une variante de réalisation de ce troisième mode de réalisation de l'invention.
Si l'on se réfère aux Figures 1 et 2, on peut voir que l'on y a représenté une gaine aéraulique, désignée gaine 1 par la suite, munie d'une bouche de soufflage latéral 2 selon un premier mode de réalisation.
La gaine 1 est une gaine classique réalisée en tôles minces, de section transversale rectangulaire.
La bouche de soufflage 2 est formée dans une paroi longitudinale plate la de la gaine 1 et consiste en plusieurs couples fente 3 / ailettes 4, chaque couple formant une ouverture de soufflage 5 par laquelle de l'air peut sortir de la gaine 1.
Les ailettes 4 sont rectangulaires ou carrées et obtenues par découpage de la tôle formant la paroi la, puis pliage vers l'intérieur de la gaine 1 autour d'une ligne de pliage orthogonale à la direction longitudinale de la gaine 1, conduisant ainsi à la formation des fentes 3 géométriquement identiques aux ailettes 4, ces dernières étant plates. La ligne de pliage correspond au bord 3a de la fente 3 qui se situe côté aval, et chaque ailette 4 est inclinée vers le bord 3b, opposé au bord 3a, de la fente 3 respective .
Chaque ailette 4 présente, côté fente 3, une face de guidage 4a qui est ici plate et inclinée par rapport au plan de la paroi longitudinale la dont font partie les fentes 3, donc également par rapport à l'axe Δ de la gaine 1. Pour une gaine à section rectangulaire, l'axe Δ passe par le barycentre de la section de la gaine.
On a représenté sur les figures 1 et 2 et pour chaque ailette 4 un axe central DTH de la face de guidage 4a, 4' a qui est défini comme un segment reliant les points milieux des bords attaché et libre de l'ailette considérée (voir aussi la figure 2) . Chaque segment matérialise la direction générale de l'ailette considérée.
Si cette distinction est d'un intérêt limité pour des ailettes planes puisque la direction DTH se confond alors avec celle de la face de guidage 4a, elle est utile pour des ailettes ayant une forme différente comme on le verra par la suite pour le mode de réalisation des figures 5 et 6.
Dans l'exemple illustré, la bouche de soufflage 2 comprend cinq ouvertures de soufflage 5 : cinq fentes 3 auxquelles sont associées cinq ailettes 4. A l'évidence, on pourra modifier le nombre d'ouvertures de soufflage 5 en fonction de différents paramètres tels que les dimensions de la gaine aéraulique et de l'espace à climatiser, la vitesse d'écoulement de l'air dans la gaine, etc.
Les ouvertures de soufflage 5 sont alignées sur la direction longitudinale de la gaine 1 et l'on définit la première ouverture de soufflage 5, ou ouverture de premier rang, et donc la première ailette 4 et la première fente 3, comme étant l'ouverture de soufflage 5 la plus en amont. La deuxième ouverture de soufflage 5, ou de deuxième rang, est celle suivant immédiatement la première ouverture de soufflage 5, et ainsi de suite. Dans un souci de clarté, on désignera par la suite la dernière ouverture de soufflage, la dernière ailette et la dernière fente, par les chiffres de référence 5', 4' et 3'.
La direction moyenne d'écoulement d'air est représentée sur la Figure 1 par une flèche. D'une manière générale, sur les Figures, l'air s'écoule de la droite vers la gauche et la première ailette 4 est celle la plus à droite tandis que la dernière ailette 4' est celle la plus à gauche .
Selon le premier mode de réalisation de la présente invention, les dimensions des première à quatrième ouvertures de soufflage 5 présentent les caractéristiques suivantes :
en prenant Hgaine et Lgaine respectivement la hauteur et la largeur de la gaine 1 mesurées intérieurement, les fentes 3 ont chacune une largeur Lfente égale à Lgaine/3 et une hauteur Hfente égale à Hgaine/2, et l'espacement E entre deux fentes 3 successives est égal à Lgaine/6 ; le pas P=Lfente + E qui sépare les bords aval de deux fentes successives est donc égal à Lgaine/2 ; on rappelle ici que la largeur et la hauteur de chaque fente 3 sont égales à celle de l'ailette 4 associée, et
l'angle d'inclinaison des faces de guidage 4a (donc celui des axes centraux DTH) augmente progressivement de la première ailette 4 à l'avant-dernière 4 en suivant une fonction linéaire du rang de l'ailette 4 de coefficient directeur égal à 90°/N (N étant le nombre d'ailettes) . Ici pour 5 ailettes le coefficient directeur est donc égal à 18°. On pourra cependant accepter, par rapport à la droite théorique, un possible creusement dans la zone centrale de la bouche de soufflage 2, avec un écart négatif de pas plus de 10%. On pourra aussi admettre un écart positif de 10% pour l'avant-dernière ailette 4. Les faces de guidage 4a (et axes centraux DTH) des première à quatrième ailettes 4 ont par exemple ici un angle d' inclinaison respectivement de 19°, 33°, 50° et 74°, à comparer aux valeurs de la droite théorique de 18°, 36°, 54° et 72°.
La cinquième ouverture de soufflage 5' présente les caractéristiques suivantes :
la fente 3' a une largeur L' fente égale à Lgaine/2 et une hauteur H' fente égale à Hgaine/2, et l'espacement P' entre les bords aval de la fente 3' et de la fente 3 de l'avant-dernière ouverture de soufflage 5 est égal à 2Lgaine/3 (P'= L' fente + E) ; en d'autres termes, la largeur L' fente de la fente 3', et donc de l'ailette 4', est 1,5 fois plus grande que la largeur Lfente des autres fentes 3, et donc des ailettes 4, et
l'angle d'inclinaison de la face de guidage 4' a est de 85° .
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 3, on peut voir que l'on y a représenté une variante de la bouche de soufflage 2, qui diffère du premier mode de réalisation uniquement par le fait que la dernière ailette 4' est munie d'un becquet terminal 4'b. On utilisera donc les mêmes chiffres de référence.
Le becquet 4'b a été obtenu par pliage de la partie de tôle formant l'ailette 4' au voisinage du bord libre de cette dernière, autour d'une ligne de pliage parallèle au bord 3' a et orthogonale à la direction moyenne d'écoulement (c'est à dire à l'axe Δ de la gaine) . Le becquet 4'b est ici incliné à 25° par rapport à la paroi longitudinale la de la gaine 1. Si l'on se réfère maintenant à la Figure 4, on peut voir que l'on y a représenté une simulation de l'écoulement d'air dans la gaine 1 de la Figure 3, par ses lignes d' isovitesse en quatre domaines : grandes vitesses dans le domaine A, vitesses moyennes dans le domaine B, vitesses caractéristiques de soufflage de panache dans les domaines C, vitesses intermédiaires dans les domaines D et vitesses réduites dans les domaines E.
On constate que la bouche de soufflage 2 selon la variante du premier mode de réalisation permet d'obtenir en sortie un panache présentant un angle de déflexion d'environ 35° par rapport à la direction moyenne d'écoulement de l'air dans la gaine 1. La simulation montre également que la bouche de soufflage 2 prélève 23% de la quantité d'air arrivant à la bouche de soufflage 2 dans la gaine 1.
La bouche de soufflage 2 permet donc à la fois de prélever une quantité significative de l'air et de communiquer aux jets d'air un angle de déflexion satisfaisant .
Par ailleurs, on souligne ici que les ailettes 4, 4' perturbent peu l'écoulement de l'air non prélevé et que la distance de recollement de l'air à la paroi longitudinale la après la dernière ailette 4' est acceptable, notamment compte tenu du fait que la simulation a été conduite en laissant l'aval de la gaine 1 béant, ceci étant la condition la plus défavorable au fonctionnement d'une bouche de soufflage latéral. En associant plusieurs ailettes dont le degré d'intrusion à l'intérieur de la gaine est progressivement croissant de l'amont vers l'aval, l'invention permet donc d'obtenir un prélèvement d'air relativement important sans perturber l'écoulement aéraulique. En effet les écarts d'intrusion d'une ailette à la suivante permettent à l'ailette aval de réaliser un prélèvement d'air sans être trop perturbée par l'ailette amont. Lorsque les ailettes ont toutes le même degré d'intrusion dans la gaine, l'efficacité des ailettes qui suivent la première est réduite, l'écoulement aéraulique contournant généralement les ailettes aval.
On obtient des résultats analogues pour la bouche de soufflage 2 selon le premier mode de réalisation.
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 5, on peut voir que l'on y a représenté en coupe longitudinale la paroi longitudinale lia d'une gaine aéraulique 11 munie d'une bouche de soufflage latéral 12 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention, laquelle est composée de cinq ouvertures de soufflage 15 chacune formée par une fente 13 et une ailette 14.
La bouche de soufflage 12 se présente sous la forme d'un module comprenant un cadre que l'on monte dans une découpe correspondante pratiquée dans la paroi longitudinale lia et que l'on fixe à cette dernière par tout moyen approprié (clipsage, rivetage, boulonnage, etc.), et en travers duquel s'étendent les ailettes 14 écartées les unes des autres de façon à définir dans un même alignement les fentes 13.
Les ailettes 14 se distinguent des ailettes 4 par le fait que les faces de guidage 14a sont concaves, avec la concavité orientée opposée à la direction moyenne d'écoulement de l'air, et que les ailettes 14 sont formées par des profilés ayant une épaisseur qui augmente progressivement de leur bord libre à leur base.
On a représenté sur la Figure 5 par des droites en pointillés DTH les axes centraux de chaque ailette 14, 14' . Comme on le voit sur la figure, chaque axe central DTH est une droite qui passe par le milieu du bord libre 14b, 14'b de l'ailette et le milieu du bord de la base 14c, 14' c de l'ailette qui est contigu à la fente 13, 13' associée à ladite ailette.
Comme dans les modes de réalisation précédents, chaque axe central DTH est incliné, par rapport à l'axe Δ de la gaine 1, vers le bord côté amont 13b, 13' b de la fente considérée.
L'axe central DTH de chacune des première et dernière ailettes 14, 14', c'est-à-dire des ailettes respectivement de premier rang 14 et de dernier rang 14' par rapport à l'axe Δ de la gaine et dans le sens de l'écoulement, est incliné avec un angle d'inclinaison compris respectivement entre 10° et 35° (pour les ailettes de premier rang) et entre 60° et 85° (pour la dernière ailette) .
Par ailleurs l'angle d'inclinaison des axes centraux DTH de la deuxième ailette à l'avant-dernière ailette 14, c'est-à-dire des ailettes 14 du deuxième rang à l'avant-dernier rang par rapport à ladite direction moyenne d'écoulement, augmente progressivement.
Enfin la largeur de chaque face de guidage 14a, 14' a de chacune de la deuxième ailette 14 à la dernière ailette 14' est égale ou supérieure à celle de l'ailette 14 immédiatement en amont.
Toutes ces caractéristiques correspondent à celles décrites pour les modes de réalisation des Figures 1 à 3 en considérant que les axes centraux DTH de chaque ailette sont équivalents aux plans 4, 4' des ailettes planes .
On notera en particulier que les points centraux des bords libres 14b, 14'b des différentes ailettes sont tous situés sur une droite π qui est inclinée par rapport à l'axe Δ de la gaine. Ce mode de réalisation diffère des précédents en ce que les faces de guidage 14a de chaque ailette ne sont plus confondues avec les axes centraux DTH mais sont concaves en aval de leur axe central DTH.
En particulier, et en considérant la Figure 5 qui montre une bouche de soufflage coupée par un plan médian, on peut définir dans ce plan médian et pour chaque face de guidage 14a une tangente au sommet 14b de la face de guidage, et une tangente à la base 14c au voisinage de la fente 13.
Ces tangentes théoriques n'excluent pas un possible congé de raccordement englobant le bord libre de 1' ailette .
Comme précédemment, on utilise les chiffres de référence 13', 14' et 15' lorsque l'on fait référence à la dernière ouverture de soufflage.
Dans l'exemple représenté, la troisième ailette 14 constitue l'ailette dite centrale.
Conformément au deuxième mode de réalisation, les ouvertures de soufflage 15, 15' présentent encore les caractéristiques suivantes :
les fentes 13 des première à quatrième ouvertures de soufflage 15 sont de mêmes dimensions,
les fentes 13 et 13' satisfont les mêmes relations par rapport à la gaine 11 que celles indiquées pour le premier mode de réalisation,
la tangente à la base 14c de la première ailette 14 est inclinée d'un angle de 65°,
les tangentes aux bases 14c des deuxième à quatrième ailettes 14 sont inclinées d'un angle de 75°,
la tangente à la base 14' c de la dernière ailette 14' est inclinée d'un angle de 85°, l'angle d'inclinaison des tangentes aux sommets 14b des faces de guidage 14a augmente progressivement de la première ailette 4 à l'ailette centrale 4 en suivant une fonction linéairement croissante du rang de l'ailette 4 de coefficient directeur égal à 90°/N, si N est le nombre d'ailettes, et donc à 18° ici (N=5) , et d'ordonnée à l'origine égale à -90°/N de manière générale et donc -18° pour N=5, les angles d'inclinaison étant alors respectivement de 0°, 18° et 36°, et
les angles d'inclinaison des tangentes aux sommets 14b et 14'b des quatrième et cinquième ailettes 14 et 14' sont de respectivement 65° et 27°.
La valeur plus fermée de cet angle de tangente pour la dernière ailette 14' joue un rôle analogue à celui du becquet 4'b du deuxième mode de réalisation. Un tel becquet se trouvant ici intégré à la courbure globale de la face de guidage 14' a.
Par ailleurs, les ailettes 14 et 14' ont une épaisseur qui croît de manière continue du bord libre de l'ailette 14 et 14' jusqu'à leur base où, à l'exception de la dernière ailette 14', l'épaisseur est telle que l'ailette 14 rejoint le bord côté amont de la fente 13 de l'ouverture de soufflage 15, 15' immédiatement suivante. Pour la dernière ailette 14', l'épaisseur suit une croissance similaire de l'épaisseur d'ailette jusqu'à environ 2/3 de la largeur de l'ailette 14', puis une croissance plus élevée afin de venir rejoindre de manière progressive la paroi longitudinale lia.
Avec une telle configuration de la bouche de soufflage latéral 12, on obtient un taux de prélèvement de 25% et un angle de déflexion d'environ 39%, dans les mêmes conditions de simulation que la Figure 4, avec une faible perturbation de la partie non prélevée de l'air. Suivant ce mode de réalisation, chaque face de guidage consiste donc en une surface concave à rayon de courbure continu de la base 14c, 14' c de l'ailette au sommet 14b, 14'b de ladite ailette.
Suivant une variante de réalisation, chaque face de guidage concave 14a de la première ailette 14 à la dernière ailette 14' pourra être subdivisée en au moins deux plans successifs qui se couperont au niveau d'une partie médiane de chaque ailette (par exemple à mi-hauteur de chaque ailette) .
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 6, on peut voir que l'on y a représenté en vue en coupe longitudinale une bouche de soufflage 12, qui diffère de celle du deuxième mode de réalisation uniquement par le fait que l'on prévoit, en correspondance de chacune des ailettes 14, 14', des ailettes extérieures 16 qui permettent d'obtenir un angle de déflexion de 90°. On utilisera donc les mêmes chiffres de référence.
Les ailettes extérieures 16 sont toutes formées par un élément prismatique dont les bases sont des triangles rectangles, avec une face latérale de guidage 16a perpendiculaire à la paroi longitudinale lia et s' étendant dans le prolongement de la face de guidage 14a, 14' a de l'ailette 14, 14' respective, une face latérale inclinée 16b tournée à l'opposé de la gaine 1 et une face latérale appliquée contre la face inférieure de l'ailette 14, 14'. Les ailettes extérieures 16 sont dimensionnées de telle sorte que, pour les première à quatrième ailettes 14, l'épaisseur de l'ailette extérieure 16 au niveau de la paroi longitudinale lia soit sensiblement égale à celle de la base de l'ailette 14 respective.
Les ailettes extérieures 16 sont ici distinctes des ailettes 14, 14' et sont rendues solidaires de celles- ci par tout moyen approprié (soudage, collage, vissage, rivetage...) . Le moyen de liaison peut être propre à chaque ailette extérieure 16 ou bien, plus avantageusement, on pourra réaliser une plaque qui portera toutes les ailettes extérieures 16 et qui permettra de les fixer à la gaine 1.
On pourra également réaliser sous la forme d'une seule et même pièce fixée à la gaine les ailettes internes 14, 14' et les ailettes extérieures 16.
Dans l'exemple représenté, les ailettes extérieures 16 comprennent une âme plus souple, présentant des zones de moindre densité (représentées par les petits ronds) , entourée par une couche de matière protectrice plus dure et rigidifiante .
En variante, les ailettes 14, 14' et les ailettes extérieures 16 peuvent être formées d'un seul bloc.
Dans ce troisième mode de réalisation, tout comme dans le deuxième, on veillera avantageusement, notamment pour des raisons de sécurité, à ce que les différentes ailettes 14, 14', 16 ne présentent pas d'arêtes vives, mais des bords légèrement arrondis.
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 7, on peut voir que l'on y a représenté une simulation de l'écoulement d'air dans la gaine 11 de la Figure 6, par ses lignes d' isovitesse, avec les mêmes domaines A, B, C, D et E, et par les champs de vecteurs vitesses.
On constate que la bouche de soufflage 12 selon le troisième mode de réalisation permet d'obtenir en sortie un panache présentant un angle de déflexion d'environ 90°. La simulation montre également que le taux de prélèvement est d'environ 25%.
La présence des ailettes extérieures 16 permet ainsi de dévier fortement les jets d'air en sortie. On peut obtenir un angle de déflexion pouvant aller jusqu'à 100° (donc légèrement à rebours du flot principal) en inclinant légèrement la face de guidage 16a vers la fente 13.
Par ailleurs, tout comme pour le deuxième mode de réalisation, les ailettes 14, 14' perturbent peu l'écoulement de l'air non prélevé, avec un recollement rapide de l'air contre la paroi longitudinale lia de la gaine aéraulique 11, ce qui permet de placer plusieurs bouches de soufflage latéral 12 les unes à la suite des autres tout en conservant la même efficacité (taux de prélèvement, directivité des jets d'air).
On pourra prévoir entre deux bouches de soufflage latéral 12 successives une distance d'au moins 1,5 fois la longueur de la bouche de soufflage 12 lorsque les bouches de soufflage 12 sont disposées dans la même paroi longitudinale lia. Cette distance peut être ramenée à 1 fois la longueur lorsque les deux bouches de soufflage 12 successives sont sur différentes parois de la gaine. Cet espacement convient également pour les premier et deuxième modes de réalisation.
Il est bien entendu que les modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits ont été donnés à titre indicatif et non limitatif et que des modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.
Par exemple, la bouche de soufflage 2 selon le premier mode de réalisation pourrait également se présenter sous la forme d'un module distinct de la gaine, qui est formé de manière analogue à la bouche de soufflage 12 par un cadre en travers duquel s'étend les ailettes 4, 4', et qui est fixé à la gaine par tout moyen approprié.
La Figure 8 décrit une variante de réalisation de ce troisième mode. Cette variante est également proche du mode selon la Figure 3 dont elle ne diffère que par l'adjonction d'ailettes extérieures 6 qui sont réalisées sous la forme de tôles minces (toutes de même longueur) qui rejoignent les ailettes 4, 4' au niveau de leur base et qui sont perpendiculaires à la paroi la de la gaine.
Cette variante permet, tout comme décrit en référence à la Figure 6, de dévier fortement les jets d'air en sortie. On peut là encore obtenir un angle de déflexion d'environ 90° avec un taux de prélèvement d'environ 25%.
Il est possible d'obtenir un angle de déflexion pouvant aller jusqu'à 100° (donc légèrement à rebours du flot principal) en inclinant légèrement la face de guidage 6a vers la fente 3.
D'autres variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
L' invention a été décrite en référence à des gaines à section rectangulaire. Il est possible également de la mettre en œuvre avec des gaines cylindriques. Dans ce cas les fentes 3, 3' , 13 ou 13' ne sont plus situées dans un plan mais font partie d'une surface cylindrique qui peut être la paroi de la gaine ou bien une paroi fixée à la gaine .
Les modes de calcul des fentes explicités précédemment s'appliquent en remplaçant les expressions de la hauteur Hgaine et de la largeur Lgaine de la gaine par le diamètre Dgaine de la gaine. Les fentes 3, 13 sont portées par une surface cylindrique et ne sont plus rectangulaires mais ont un profil qui est rectangulaire en projection dans un plan diamétral de la gaine.
La largeur Lfente sera alors de préférence égale à Dgaine/3 et la hauteur de la fente en projection dans ce plan diamétral Hfente sera égale à Dgaine/2. L'espacement E entre deux fentes 3, 13 successives sera de préférence égal à Dgaine / 6.
A titre de variante il est également possible de réaliser des bouches de soufflage analogues à celles représentées aux Figures 1, 3, 5, 6 ou 8 mais dans lesquelles la première ailette (en amont) et/ou la dernière ailette (en aval) ainsi que leurs fentes associées sont omises. Une telle solution aura des performances de prélèvement dégradées par rapport aux modes préférés décrits précédemment mais elle pourra être suffisante dans certaines applications. Ces modes de réalisation comporteront toujours selon l'invention une progressivité de l'ouverture des ailettes donc de leur intrusion dans la gaine, ainsi qu'éventuellement de leur largeur.
Il est également possible de définir des ailettes selon l'invention mais pour lesquelles la hauteur des ailettes est inférieure à Hgaine/2, une telle solution diminuera la quantité d'air prélevée dans la gaine.
Inversement il est également possible de définir des ailettes selon l'invention mais pour lesquelles la hauteur des ailettes est supérieure à Hgaine/2, dans ce cas le rétablissement du flot dans la gaine sera perturbé en aval de l'ailette considérée ce qui nuira au prélèvement effectué par l'ailette suivante.
D'une façon analogue, Il est également possible de définir des ailettes selon l'invention mais pour lesquelles la largeur des ailettes est inférieure à Lgaine/3, une telle solution diminuera également la quantité d'air prélevée dans la gaine.
Enfin il est également possible de définir des ailettes selon l'invention mais pour lesquelles la largeur des ailettes est supérieure à Lgaine/3, dans ce cas l'ailette sera plus intrusive dans le flot principal ce qui provoquera des pertes de charge qui pénaliseront l'écoulement aval au détriment des ailettes et fentes qui s'y trouvent.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Bouche de soufflage latéral (2 ; 12) située ou destinée à être située dans une paroi longitudinale
(la ; lia) d'une gaine aéraulique (1 ; 11) le long de laquelle, en utilisation, de l'air s'écoule, la bouche de soufflage (2 ; 12) comprenant au moins trois ouvertures de soufflage (5, 5' ; 15, 15' ) alignées par rapport à un axe
(Δ) de la gaine, dans la direction moyenne d'écoulement de l'air dans la gaine aéraulique (1 ; 11) et formées chacune par une fente (3, 3' ; 13, 13') et par une ailette fixe (4, 4' ; 14, 14'), les fentes (3, 3' ; 13, 13') faisant partie d'une surface plane ou cylindrique qui est parallèle ou destinée à être parallèle à ladite paroi longitudinale
(la ; lia), chaque ailette (4, 4' ; 14, 14') s'étendant à partir du bord côté aval (3a, 3' a), par rapport à ladite direction moyenne d'écoulement, de la fente respective (3, 3' ; 13, 13'), pour faire saillie à l'intérieur de la gaine aéraulique (1 ; 11), les ailettes (4, 4' ; 14, 14') présentant chacune une face dite de guidage (4a, 4' a ; 14a, 14' a) qui est tournée ou destinée à être tournée dans une direction opposée à ladite direction moyenne d'écoulement de telle sorte que chaque ailette (4, 4' ; 14, 14') est apte à dévier une partie de l'air s' écoulant dans la gaine aéraulique (1 ; 11) et à le guider jusqu'à la fente respective (3, 3' ; 13, 13'), par laquelle l'air sort de la gaine aéraulique (1 ; 11), la bouche de soufflage (2 ; 12) étant caractérisée par le fait que :
un axe central (DTH) de la face de guidage (4a, 4' a ; 14a, 14'a) de chaque ailette (4, 4' ; 14, 14'), défini comme un segment reliant les points milieux de ses bords attaché et libre, est incliné, par rapport à l'axe (Δ) de la gaine, vers le bord côté amont (3b, 3'b) de la fente respective (3, 3' ; 13, 13' ) ,
l'axe central (DTH) de la face de guidage (4a, 4' a ; 14a, 14' a) de chacune des première et dernière ailettes (4, 4' ; 14, 14'), c'est-à-dire des ailettes respectivement de premier rang (4 ; 14) et de dernier rang (4' ; 14') par rapport à l'axe (Δ) de la gaine, est incliné à un angle d' inclinaison compris respectivement entre 10° et 35° et entre 60° et 85°,
l'angle d'inclinaison des axes centraux (DTH) des faces de guidage (4a, 4' a) de la deuxième ailette à l'avant- dernière ailette (4 ; 14), c'est-à-dire des ailettes (4 ; 14) du deuxième rang à l'avant-dernier rang par rapport à ladite direction moyenne d'écoulement, augmente progressivement, et
la largeur de la face de guidage (4a, 4' a ; 14a, 14' a) de chacune de la deuxième ailette (4 ; 14) à la dernière ailette (4' ; 14') est égale ou supérieure à celle de l'ailette (4 ; 14) immédiatement en amont.
2 - Bouche de soufflage latéral (2 ; 12) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le contour de la face de guidage (4a, 4' a ; 14a, 14' a) de chacune des ailettes (4, 4' ; 14, 14') est géométriquement identique au contour de la fente respective (3, 3' ; 13, 13' ) .
3 - Bouche de soufflage latéral (2 ; 12) selon l'une des revendications 1 et 2, la gaine aéraulique (1 ;
11) étant de section transversale rectangulaire dans la région où est située la bouche de soufflage latéral (2 ;
12) , avec Hgaine et Lgaine respectivement la hauteur et la largeur de la gaine aéraulique (1 ; 11) mesurées intérieurement, caractérisée par le fait que, pour la première ailette à l'avant-dernière ailette (4 ; 14), chaque fente (3 ; 13) est rectangulaire et a une largeur Lfente égale à Lgaine/3 et une hauteur Hfente égale à Hgaine/2, et l'espacement E entre deux fentes (3 ; 13) successives est égal à Lgaine/6.
4 - Bouche de soufflage latéral (2 ; 12) selon l'une des revendications 1 et 2, la gaine aéraulique étant de section transversale circulaire dans la région où est située la bouche de soufflage latéral (2 ; 12), avec Dgaine le diamètre de la gaine aéraulique mesuré intérieurement, caractérisée par le fait que, pour la première ailette (4 ; 14) à l'avant-dernière ailette (4 ; 14), chaque fente (3 ; 13) a un profil qui est rectangulaire en projection dans un plan diamétral et a une largeur Lfente égale à Dgaine/3 et une hauteur en projection dans ce plan Hfente égale à Dgaine/2, et l'espacement E entre deux fentes (3 ; 13) successives est égal à Dgaine/6.
5 - Bouche de soufflage latéral (2 ; 12) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée par le fait que, pour la dernière ailette (4' ; 14'), la fente respective (3' ; 13') a une largeur L'fente égale à Lgaine/2, ou le cas échéant à Dgaine/2, et une hauteur H'fente égale à Hgaine/2, ou le cas échéant à Dgaine/2, et l'espacement P' entre les bords aval (3a, 3' a) des deux dernières fentes est égal à 2Lgaine/3 ou le cas échéant 2Dgaine /3.
6 - Bouche de soufflage latéral (2) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les faces de guidage (4a) de la première ailette (4) à l'avant- dernière ailette (4) sont plates et que leur angle d' inclinaison est une fonction linéaire du rang de l'ailette (4), avec un écart admissible de +/-15% entre la droite théorique et la valeur réelle de l'angle d'inclinaison, de préférence un écart de -10%, pour chacune de la première ailette (4) à l'antépénultième ailette (4), et de préférence un écart de +10%, pour l'avant-dernière ailette (4) .
7 - Bouche de soufflage latéral (2) selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la face de guidage (4' a) de la dernière ailette (4') est plate et, de préférence, a un angle d'inclinaison de 85°.
8 - Bouche de soufflage latéral (2) selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la dernière ailette (4') est munie, à l'extrémité libre de l'ailette (4'), d'un becquet terminal (4'b) présentant une surface de déviation dans le prolongement de la face de guidage (4' a) de l'ailette (4'), la surface de déviation étant inclinée, par rapport à la surface contenant les fentes (3, 3'), d'un angle compris entre 10° et 40°, de préférence égal à 25°.
9 - Bouche de soufflage latéral (12) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que chaque ailette a son axe central (DTH) qui passe par le milieu du bord libre de l'ailette et le milieu du bord de la base de l'ailette contigu à la fente (3, 3' ; 13, 13') associée à ladite ailette (4, 4' ; 14, 14'), chaque axe central (DTH) étant incliné, par rapport à l'axe (Δ) de la gaine, vers le bord côté amont (3b, 3'b ; 13b, 13'b) de la fente respective (3, 3' ; 13, 13' ) ,
l'axe central (DTH) de chacune des première et dernière ailettes (4, 4' ; 14, 14'), c'est-à-dire des ailettes respectivement de premier rang (4 ; 14) et de dernier rang (4' ; 14') par rapport à l'axe (Δ) de la gaine, est incliné à un angle d' inclinaison compris respectivement entre 10° et 35° et entre 60° et 85°,
l'angle d'inclinaison des axes centraux (DTH) de la deuxième ailette à l'avant-dernière ailette (4 ; 14), c'est-à-dire des ailettes (4 ; 14) du deuxième rang à l'avant-dernier rang par rapport à ladite direction moyenne d'écoulement, augmente progressivement,
la largeur de chaque face de guidage de chacune de la deuxième ailette (4 ; 14) à la dernière ailette (4' ; 14') est égale ou supérieure à celle de l'ailette (4 ; 14) immédiatement en amont, et
les faces de guidage de chaque ailette sont concaves en aval de leur axe central (DTH) .
10 - Bouche de soufflage latéral selon la revendication 9, caractérisée par le fait que chaque face de guidage concave (14a, 14' a) de la première ailette (14) à la dernière ailette (14') est subdivisée en au moins deux plans successifs.
11 - Bouche de soufflage latéral (12) selon la revendication 9, caractérisée par le fait que chaque face de guidage (14a, 14' a) consiste en une surface concave à rayon de courbure continu.
12 - Bouche de soufflage latéral (12) selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée par le fait que les points centraux des bords libres des différentes ailettes sont tous situés sur une droite ( π) qui est inclinée par rapport à l'axe (Δ) de la gaine.
13 - Bouche de soufflage latéral (12) selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée par le fait que les ailettes (14, 14') ont une épaisseur qui croît de manière continue du bord libre de l'ailette (14, 14') jusqu'à la base de cette dernière.
14 - Bouche de soufflage latéral (12) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait qu'elle comprend également, pour chaque ailette (4, 4' ; 14, 14'), une ailette dite extérieure (6 ; 16) qui s'étend, à l'extérieur de la gaine (1 ; 11), de l'autre côté de la surface contenant les fentes (3, 3' ; 13, 13' ) et qui présente, dans le prolongement de la face de guidage (4a, 4'a ; 14a, 14'a) de l'ailette (4, 4' ; 14, 14') correspondante, une face de guidage (6a ; 16a) qui est perpendiculaire à la surface contenant les fentes (3, 3' ; 13, 13' ) .
15 - Bouche de soufflage latéral (12) selon la revendication 14, prise en dépendance de la revendication 13, caractérisée par le fait que les ailettes extérieures (6 ; 16) ont une épaisseur qui croît de manière continue du bord libre de l'ailette extérieure (6 ; 16) jusqu'à la base de cette dernière.
16 - Gaine aéraulique (1 ; 11) munie d'au moins une bouche de soufflage latéral (2 ; 12) telle que définie à l'une des revendications 1 à 15.
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