FR2648192A1 - Blower for an inflatable structure and method for regulating its operation - Google Patents

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Abstract

The blower of the invention includes a fan unit 4 the rotational speed of which can be varied by virtue of an electronic device 15 for varying the frequency of its supply current, the device being controlled by a logic control unit 11 in response to the signals emitted by sensors 12, 13 for monitoring the speed of the external wind and the pressure in the structure. If the blower includes air conditioning 10 for the pulsed air and recycling of pressurised air with a splitter valve 9 at the inlet of the unit 4 these auxiliary devices are also controlled by the logic control unit 11.

Description

La présente invention concerne une soufflerie pour structure gonflable et un procédé de régulation de son fonctionnement. The present invention relates to a blower for an inflatable structure and to a method for regulating its operation.

Il est courant, dans de nombreux domaines, de réaliser La couverture d'une surface au moyen d'une membrane relie au bord de cette surface de manière sens1ble- nent étanche et de la sustenter au doyen d'une pression interne. Une différence de pression de quelques dizaines de millimètres d'eau (quelques centaines de Pascals) entre le volume ainsi enclos et l'atmosphère extérieure est suffisante pour engendrer dans la membrane les efforts nécessaires à son naintien stable et à sa résistance au vent, sous réserve d'un profil étudié en conséquence. It is common, in many fields, to make the covering of a surface by means of a membrane connects to the edge of this surface in a substantially sealed manner and to support it to the dean of an internal pressure. A pressure difference of a few tens of millimeters of water (a few hundred Pascals) between the volume thus enclosed and the external atmosphere is sufficient to generate in the membrane the forces necessary for its stable maintenance and its resistance to wind, under reserve a profile studied accordingly.

L'établissement et l'entretien de cette surpression sont réalisés au oyen d'une soufflerie qui, au moment de l'érection de la structure, Sert à la gonfler puis, lors de son utilisation, assure la compensation des fuites qui existent nécessairement. En effet, ceX structures sont équipées d'ouvertures d'accès, généralement des sas, dont l'étanchéité ne peut pas etre totale. En outre, la nature plus ou moins poreuse du terrain sur Lequel la structure est gonflée est une cause structurelle de fuite. Enfin, la nature Cme de la enbrane, les coutures réunissant les lais qui la constituent, son vieillissement sont égale- ment source de fuites. Etant donné donc qu'une étanchéité parfaite est impossible à atteindre, il est beaucoup plus économique de dépenser de L'énergie pour compenser les fuites que de chercher a parfaire cette étanchéité.  The establishment and maintenance of this overpressure are carried out using a blower which, when the structure is erected, is used to inflate it and then, during its use, compensates for leaks which necessarily exist. In fact, ceX structures are equipped with access openings, generally airlocks, the tightness of which cannot be complete. In addition, the more or less porous nature of the terrain on which the structure is swollen is a structural cause of leakage. Finally, the Cme nature of the enbrane, the seams bringing together the lais that constitute it, its aging are also a source of leaks. Since perfect sealing is therefore impossible to achieve, it is much more economical to spend energy to compensate for leaks than to try to perfect this sealing.

Par ailleurs, le pression interne doit tre adaptée a rendre la structure résistante au vent. Les effets du vent tant essentiellement variables, on choisit une valeur de pression capable de résister aux vents les plus violents pouvant exister sur Le site d'implantation. Furthermore, the internal pressure must be adapted to make the structure resistant to wind. The effects of the wind being essentially variable, we choose a pressure value capable of withstanding the strongest winds that may exist on the site of implantation.

On comprend que le calcul de détermination de La puissance et de La capacité d'une soufflerie est en partie fondé sur des paramètres estimés (notamment la nature du sol et son comportement à l'égard des fuites et les effets maxima des vents) si bien qu'il est usuel, pour des questions de sécurité de mettre en oeuvre des groupes de ventilation largement dimensionnes. L'inconvénient des installations ainsi construites réside dans une trop grande consommation d'energie lors de leur exploitation et dans la génération d'un bruit de fonctionnement souvent trop élevé puisque la soufflerie fonctionne à son régime nominal. It is understood that the calculation for determining the power and capacity of a wind tunnel is partly based on estimated parameters (in particular the nature of the soil and its behavior with regard to leaks and the maximum effects of the winds). that it is customary, for safety reasons to use large-sized ventilation units. The drawback of the installations thus constructed lies in too much energy consumption during their operation and in the generation of an operating noise which is often too high since the blower operates at its nominal speed.

Le problème le plus important du point de vue de la sécurité de ces installations, tient à la résistance au vent de ces structures qui diminue notablement si la surpression interne diminue. C'est l'une des raisons pour lesquelles, jusqu'à ce jour, aucune tentative sérieure n'a été réalisée pour modifier cette pression interne, dans le sens de la baisse donc d'une économie d'énergie, compte tenu du risque d'effondrement de la structure à l'occasion d'une saute brutale de vent. The most important problem from the point of view of the safety of these installations, relates to the resistance to the wind of these structures which decreases notably if the internal overpressure decreases. This is one of the reasons why, to date, no serious attempt has been made to modify this internal pressure, in the direction of lowering therefore an energy saving, taking into account the risk. collapse of the structure on the occasion of a sudden jump in wind.

La présente invention est notamment issue de la constatation du fait qu'en l'absence de vent, une pression de l'ordre de 10 millimètres d'eau (100Pa) était suffisante pour maintenir stable L'enveloppe, et qu'une pression de l'ordre de 30 à 40 millimetres d'eau (300 à 400 Pa) permet à la structure de résister à n'importe quel vent fort. En outre, on a constaté que, dans de nombreux cas, l'estimation avant mise cn place de l'installation, des fuites par le sol est supérieure à ce qui se produit réellement si bien que l'installation dispose d'une soufflerie dont le fonctionnement å puissance nominale délivre un debit surabondant par rapport aux besoins. The present invention is notably the result of the observation that in the absence of wind, a pressure of the order of 10 millimeters of water (100 Pa) was sufficient to keep the envelope stable, and that a pressure of around 30 to 40 millimeters of water (300 to 400 Pa) allows the structure to withstand any strong wind. In addition, it has been found that, in many cases, the estimate before installation of the installation, of leaks from the ground is greater than what actually occurs, so that the installation has a blower whose the operation at nominal power delivers a superabundant flow compared to the needs.

L'invention entend proposer une soufflerie dont les performances sont ajustables en fonction des besoins c'est å dire la compensation des fuites réelles et L'état de l'at.osphère extérieure, permettant ainsi d'y adapter la dépense d'énergie et de diminuer le niveau de bruit produit, cn conservant cn permanence la stabilité nécessaire à la structure. The invention intends to propose a wind tunnel the performance of which is adjustable according to needs, that is to say the compensation for real leaks and the state of the external atmosphere, thereby making it possible to adapt the energy expenditure and to reduce the level of noise produced, cn permanently retaining the stability necessary for the structure.

Ainsi, la soufflerie selon l'invention comPrend au moins un groupe de ventilation destiné à établir et maintenir une pression interne dans La structure en introduisant dans celle-ci un débit d'air de compensation des fuites, et comporte une unité logique de commande d'au moins la vitesse de rotation du groupe de ventilation reliée par ses voies d'entrée à un capteur de La vitesse du vent extérieur et à un capteur de la pression interne régnant dans la structure. Thus, the blower according to the invention comprises at least one ventilation group intended to establish and maintain an internal pressure in the structure by introducing into it a flow of air for compensating for leaks, and comprises a logic control unit d '' at least the speed of rotation of the ventilation unit connected by its input channels to a sensor of the speed of the outside wind and to a sensor of the internal pressure prevailing in the structure.

De manière avantageuse, le groupe de ventilation comporte un variateur électronique de la fréquence de son courant d'alimentation relie à l'une des sorties de l'unité logique de commande. Advantageously, the ventilation group includes an electronic variator of the frequency of its supply current connected to one of the outputs of the logic control unit.

Comme de maniere connue la soufflerie peut comporter un canal d'aspiration d'air frais et un canal de recyclage d'air pressurisé, les proportions volumiques d'air recycle et d'air frais étant assurées de manière réglable à l'entrée de la soufflerie par un clapet réparti- teur, ce clapet ou plus précisément son actionneur constitue l'un des moyens d'ajustement du fonctionnement de la soufflerie relié à l'une des sorties de L'unité de commande. Par cette disposition, on peut agir sur La pression interne à la structure, sur une plage limitée, sans intervenir sur sa vitesse de rotation, donc sans en modifier le niveau sonore ni la consommation d'énergie. As is known, the blower may include a fresh air suction channel and a pressurized air recycling channel, the volume proportions of recycled air and fresh air being provided in an adjustable manner at the inlet of the blower by a distributor valve, this valve or more precisely its actuator constitutes one of the means for adjusting the operation of the blower connected to one of the outputs of the control unit. By this arrangement, it is possible to act on the pressure internal to the structure, over a limited range, without affecting its speed of rotation, therefore without modifying the noise level or the energy consumption.

L'unité logique de commande, du genre automate programmable permet la construction d'installations standard. The logic control unit, of the programmable automaton type, allows the construction of standard installations.

Il suffit en effet de fournir a cet automate un programme de régulation dans lequel les valeurs de consigne, pour ce qui concerne la pression interne ou la vitesse du vent, sont adaptées au site de l'installation (allure des vents, vents dominants, réaction du sol a l'égard de la surpression...) pour optimiser Le fonctionnement de l'installation sur le site. Les interventions relatives à- la régulation et à sa modification sont donc limitées à la partie logi ciel le de l'unité de commande et ne concernent pas le matériel mis en oeuvre, ce qui est très souple et très avantageux du point de vue du cot de l'intervention et du temps necessaire à sa réalisation.It suffices to provide this controller with a regulation program in which the set values, as regards internal pressure or wind speed, are adapted to the site of the installation (wind speed, prevailing winds, reaction soil with regard to overpressure ...) to optimize the operation of the installation on site. Interventions relating to regulation and its modification are therefore limited to the software part of the control unit and do not concern the equipment used, which is very flexible and very advantageous from the point of view of the cost. of the intervention and the time required to carry it out.

L'invention sera mieux comprise par la description qui est donnée ci-aprbs de L'un de ses modes de realisation. The invention will be better understood from the description which is given below of one of its embodiments.

Il sera fait référence au dessin unique qui est un schema d'une installation selon L'invention. Reference will be made to the single drawing which is a diagram of an installation according to the invention.

Sur ce dessin, la structure gonflable porte la référence 1. Elle recouvre une aire 2 aux bords de laquelle elle est arrimée de manière étanche. L'acces, depuis l'extérieur au volume intérieur de la structure est assuré par une porte 3 qui comportera de manière préférée, un dispositif de sas pour limiter Les fuites à l'occasion de l'entrée ou de la sortie des usagers. In this drawing, the inflatable structure bears the reference 1. It covers an area 2 at the edges of which it is securely stowed. Access from the exterior to the interior volume of the structure is ensured by a door 3 which will preferably include an airlock device to limit leaks when users enter or exit.

Un groupe de ventilation 4 permet d'établir et d'entretenir à t'intérieur de L'enceinte 2, une surpression par rapport à l'atmosphère extérieure de L'ordre de 10 à 40 millimètres d'eau (100 à 400 Pa). Le conduit 5 d'aspiration de ce groupe comporte une ouverture 6 de prise d'air extérieur et une ouverture 7 pour de l'air pressurisé recyclé qui provient du volume interne de la structure par une canalisation de recyclage 8. Un volet répartiteur 9 permet de regler la proportion d'air recyclé dans le volume aspire par le groupe 4. L'air refoulé dans la structure passe au travers d'un échangeur de chaleur 10 (radiateur) qui permet de le réchauffeur ou de te refroidir selon les cas. A ventilation group 4 makes it possible to establish and maintain inside the enclosure 2, an overpressure with respect to the external atmosphere of the order of 10 to 40 millimeters of water (100 to 400 Pa) . The suction duct 5 of this group comprises an opening 6 for external air intake and an opening 7 for recycled pressurized air which comes from the internal volume of the structure by a recycling pipe 8. A distributor flap 9 allows to adjust the proportion of air recycled in the volume sucked in by group 4. The air discharged into the structure passes through a heat exchanger 10 (radiator) which allows the heater or to cool you as the case may be.

Une unité logique il assure la commande du fonctionnement du groupe 4 et sa régulation. Cette unité 11 reçoit en entrée des signaux délivrés d'une part par un capteur 12 et d'autre part, par un capteur 13 de la pression régnant dans l'enceinte 2. A logic unit ensures the control of the operation of group 4 and its regulation. This unit 11 receives as input signals delivered on the one hand by a sensor 12 and on the other hand, by a sensor 13 of the pressure prevailing in the enclosure 2.

Les informations délivrées par ces capteurs sont exploitées par l'unité Logique en fonction d'un programme qu'elle contient. Un pupitre 14 de programmation accessible par un opérateur, permet d'agir sur le programme de L'unité logique pour en modifier, soit les différentes étapes, soit Les valeurs de consigne qu'il peut contenir afin de l'adapter au site sur lequel est implantée L'installation. The information delivered by these sensors is used by the Logic unit according to a program it contains. A programming console 14 accessible by an operator, makes it possible to act on the program of the logic unit to modify either the different stages or the set values that it can contain in order to adapt it to the site on which is installed The installation.

En sortie, l'unité logique 11 est reliée d'abord à un variateur 15 de la fréquence du courant d'alimentation du moteur du groupe de ventilation. Elle est également reliée à l'actionneur 9a du volet 9 répartiteur. At the output, the logic unit 11 is first connected to a variator 15 of the frequency of the supply current to the motor of the ventilation group. It is also connected to the actuator 9a of the distributor flap 9.

L'unité logique 11 (ou automate programmable) comporte dans son programme des instructions pour maintenir à l'intérieur de l'enceinte 1 une pression minimale (par exemple 10 millimètres d'eau) par laquelle la structure est maintenue de manière stable en l'absence de vent exté- rieur (ou en présence d'un vent inférieur à quelques mètres par seconde). Elle comporte également des instructions pour limiter la commande du groupe de ventilation à une valeur maximale de pression (40 à 50 millimètres d'eau) qui elle, est fonction des qualités de la structure et des caractéristiques de la ventilation. Au moyen du pupitre 14, l'installateur (ou l'exploitant) procède aux différents réglages de consignes de sortie de l'unité logique pour caler le fonctionnement du groupe de ventilation sur une vitesse qui puisse satisfaire à cette exigence minimale de pression. Ces réglages initiaux sont utiles pour adapter le fonctionnement de L'installation aux conditions de fuites que présente Le site. The logic unit 11 (or programmable logic controller) includes in its program instructions for maintaining inside the enclosure 1 a minimum pressure (for example 10 millimeters of water) by which the structure is maintained stably in l 'absence of outside wind (or in the presence of a wind less than a few meters per second). It also includes instructions for limiting the control of the ventilation unit to a maximum pressure value (40 to 50 millimeters of water) which is a function of the qualities of the structure and the characteristics of the ventilation. By means of console 14, the installer (or the operator) makes various settings for output setpoints of the logic unit to set the operation of the ventilation unit to a speed that can meet this minimum pressure requirement. These initial settings are useful for adapting the operation of the installation to the leakage conditions present on the site.

Le programme contient également des instructions et des va leurs de consignes telles que les informations délivrées en permanence par les capteurs 12 et 13 sont interprétées pour agir, le cas échéant, sur l'un des deux organes : variateur du moteur 15, ou volet de recyclage 9. The program also contains instructions and setpoint values such that the information continuously supplied by the sensors 12 and 13 are interpreted to act, if necessary, on one of the two components: motor variator 15, or shutter of recycling 9.

Par exemple, si la pression détectée par le capteur 13 chute, sans que les conditions extérieures soient modifiées, du fait d'une porte restée ouverte trop longtemps, d'une avarie d'étanchéité..., l'unité logique pourra commander une modification de La position du clapet répartiteur 9 pour augmenter la prise d'air frais au détriment du débit recyclé. Si cette action ne suffit pas pour rétablir la pression dans un intervalle de temps donné, une seconde séquence pourra intervenir en agissant sur la vitesse de rotation du groupe de ventilation 4, en augmentant la fréquence du courant d'alimentation. Le fonctionnement de l'installation sera ensuite stabilisé au niveau rétabli de pression. For example, if the pressure detected by the sensor 13 drops, without the external conditions being modified, due to a door that has been open for too long, a leakage seal, etc., the logic unit can control a modification of the position of the distributor valve 9 to increase the intake of fresh air at the expense of the recycled flow. If this action is not sufficient to restore the pressure in a given time interval, a second sequence may intervene by acting on the speed of rotation of the ventilation group 4, by increasing the frequency of the supply current. The operation of the installation will then be stabilized at the restored pressure level.

L'augmentation de la vitesse du vent sera quant à elle enregistrée par le capteur anémometrique 12 et l'unité de commande 11 agira en conséquence sur, principalement la vitesse de rotation du groupe de ventilation 4. Compte tenu du surdimensionnement de la soufflerie, on a constaté que l'établissement d'un nouveau niveau de pression dans l'enceinte est réalisé très rapidement (de l'ordre de 10 à 20 secondes par exemple pour passer de 10 à 20 ou 30 millimètres d'eau). The increase in wind speed will be recorded by the anemometer sensor 12 and the control unit 11 will act accordingly on, mainly the speed of rotation of the ventilation unit 4. Given the oversize of the blower, we noted that the establishment of a new pressure level in the enclosure is carried out very quickly (of the order of 10 to 20 seconds for example to pass from 10 to 20 or 30 millimeters of water).

Il est possible à cet égard, de tenir compte des caractéristiques du site en ce qui concerne les variations de vent, au niveau du programme qui peut contenir des données statistiques ou historiques permettant d'interprêter les informations délivrées par le capteur 12. Un logiciel adapte non seulement à prendre en compte les informations captées mais également à les comparer avec des situations analogues préenregistrées permettra de délivrer des ordres de commande de la soufflerie optimisés, en proce- dant å des filtrages de crêtes dont on sait qu'elles ne présentent aucun danger ou au contraire en demandant à l'installation un débit plus important que celui correspondant aux seuils atteints, de manière å placer la structure rapidement dans un état de surpression capable de résister de manière sOre b l'établissement d'un vent violent que les prémisses constatées rendent probable.  In this regard, it is possible to take account of the characteristics of the site with regard to wind variations, at the level of the program which may contain statistical or historical data making it possible to interpret the information delivered by the sensor 12. Software adapts not only to take into account the information captured but also to compare it with similar prerecorded situations will make it possible to issue optimized wind tunnel control orders, by carrying out peak filtering which is known to present no danger or on the contrary, by asking the installation for a higher flow rate than that corresponding to the thresholds reached, so as to quickly place the structure in a state of overpressure capable of withstanding so strongly against the establishment of a strong wind than the premises observed make it probable.

il est également possible de modifier dans le temps les valeurs de consigne du programme que comporte l'unité logique de commande pour prendre en compte le vieillissement ou les modifications de l'installation au cours de son exploitation. it is also possible to modify the setpoint values of the program that the logic control unit contains over time to take into account aging or modifications to the installation during its operation.

On signalera enfin que l'automate programmable (l'unité logique de commande) peut comporter des entrées supplémentaires pour gérer d'autres variables d'exploitation de la structure. Par exemple, pour les installations qui comportent un dispositif de chauffage ou de climatisation 10, l'échangeur mis en place impose souvent un débit de soufflage minimum pour évacuer avec securité les calories qu'il produit. On peut donc connecter à l'unité de commande 11 un capteur (par exemple de temperature) 16 qui l'informe de
La température de l'échangeur pour produire en retour un signal de commande du groupe de ventilation pour modifier le débit d'air afin de rétablir la température souhaitée.Finally, it should be noted that the programmable controller (the logic control unit) may include additional inputs to manage other operating variables of the structure. For example, for installations which include a heating or air conditioning device 10, the exchanger installed often requires a minimum blowing flow rate to safely evacuate the calories that it produces. It is therefore possible to connect to the control unit 11 a sensor (for example of temperature) 16 which informs it of
The temperature of the exchanger to produce in return a control signal from the ventilation group to modify the air flow in order to restore the desired temperature.

On comprend qu'il peut y avoir des instructions contradictoires découlant des informations des différents capteurs (ex : diminution du vent donc diminution de la pression mais augmentation du débit car température échangeur trop élevée). Dans ce cas, l'automate programmable choisira toujours l'instruction qui privilégiera la sécurité et sera programmé en conséquence. It is understood that there may be contradictory instructions arising from the information from the various sensors (eg decrease in wind therefore decrease in pressure but increase in flow rate because exchanger temperature too high). In this case, the programmable controller will always choose the instruction that prioritizes safety and will be programmed accordingly.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Soufflerie pour structure gonflable (1) comprenant au moins un groupe de ventilation (4) destiné à établir et maintenir une pression interne dans la structure (1) en introduisant dans celle-ci un debit d'air de compensation des fuites, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité logique (11) de commande d'au moins La vitesse de rotation du groupe de ventilation (4), reliée par ses voies d'entree à au moins un capteur (12) de la vitesse du vent extérieur et à un capteur (13) de La pression régnant à l'intérieur de la structure (1). 1. Blower for inflatable structure (1) comprising at least one ventilation group (4) intended to establish and maintain an internal pressure in the structure (1) by introducing into it a flow of air for compensating for leaks, characterized in that it comprises a logic unit (11) for controlling at least the speed of rotation of the ventilation unit (4), connected by its input channels to at least one wind speed sensor (12) outside and to a pressure sensor (13) prevailing inside the structure (1). 2. Soufflerie selon la revendication 1 carac térisée en ce que le groupe de ventilation (4) comporte un variateur (15) électronique de la fréquence de son courant d'alimentation, relie à l'une des sorties de l'unité de commande (11). 2. Wind tunnel according to claim 1 characterized in that the ventilation group (4) comprises an electronic variator (15) of the frequency of its supply current, connected to one of the outputs of the control unit ( 11). 3. Soufflerie selon la revendication 1 ou la revendication 2, comportant un canal d'aspiration (5) d'air frais et un canal (8) de recyclage d'air pressurise, avec un volet (9) répartiteur, caractérisée en ce que L'actionneur (9a) du volet répartiteur est relié à l'une des sorties de l'unité logique de commande (11). 3. Wind tunnel according to claim 1 or claim 2, comprising a suction channel (5) of fresh air and a channel (8) for recycling pressurized air, with a flap (9) distributor, characterized in that The distributor shutter actuator (9a) is connected to one of the outputs of the logic control unit (11). 4. Procédé de régulation du fonctionnement d'une soufflerie selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérise cn ce qu'il consiste à établir une pression minimale à L'intérieur de la structure (1) egale à celle nécessaire à sa sustentation et à son maintien stable en regard d'un vent quasi-nul, à surveiller cm permanence la vitesse du vent au moyen du capteur anémo.étrique (12), et la pression å l'intérieur de la structure (1) au moyen du capteur de pression (13), à comparer au moyen de l'unité logique de commande (11) les valeurs délivrées par les deux capteurs (12) et (13) à des valeurs de consigne et à agir sur la soufflerie pour modifier la pression dans la structure.  4. Method for regulating the operation of a wind tunnel according to any one of the preceding claims, characterized in that it consists in establishing a minimum pressure inside the structure (1) equal to that necessary for its lift and keeping it stable against a near-zero wind, constantly monitoring the wind speed by means of the anemometric sensor (12), and the pressure inside the structure (1) by means of the sensor pressure (13), to compare by means of the logic control unit (11) the values delivered by the two sensors (12) and (13) to set values and to act on the blower to modify the pressure in the structure. 5. Procéde selon la revendication 4 , caractérisé en ce que les valeurs de consigne relatives à la vitesse du vent contenues dans l'unité logique de commande (11) sont élaborées à partir de données statistiques et intégrées dans un logiciel d'interprétation propre au site d'implantation de la structure. 5. Method according to claim 4, characterized in that the setpoints relating to the wind speed contained in the logic control unit (11) are developed from statistical data and integrated into interpretation software specific to the location of the structure. 6. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à limiter la pression regnant à l'intérieur de la structure quelles que soient les informations délivrées par Les capteurs à une valeur maximale dictée par Les caractéristiques de 6. Method according to claim 4 or claim 5, characterized in that it consists in limiting the pressure prevailing inside the structure whatever the information delivered by the sensors to a maximum value dictated by the characteristics of La structure et du groupe de ventilation. The structure and ventilation group.
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