FR2775759A1 - Systeme de securite incorpore pour extracteur de fumees - Google Patents

Abstract

Ce système, qui est placé à la sortie d'un conduit (1) et est équipé d'un dispositif d'aspiration (6) telle qu'une turbine apte à générer une dépression dans le conduit (1), est remarquable par le fait qu'il comporte deux prises d'air séparées (7, 8) incorporées à l'extracteur et disposées en des emplacements respectivement sous dépression et en surpression par rapport à la pression atmosphérique, ces prises d'air étant connectées à un pressostat formant interrupteur, apte à déclencher un événement sécuritaire lorsque la pression différentielle détectée descend en delà d'une valeur-seuil, ce qui est un signe d'un dysfonctionnement de l'extracteur.Equipement pour locaux divers, notamment à usage industriel ou d'habitation.

Description

SYSTEME DE SECURITE INCORPORÉ POUR

EXTRACTEUR DE FUMEES

La présente invention concerne un système de sécurité pour un extracteur de fumées qui est placé à la sortie du conduit de cheminée d'un local quelconque, par exemple d'une habitation, individuelle ou collective, cet extracteur étant équipé d'un dispositif d'aspiration mécanique, tel qu'une turbine entraînée en rotation par un moteur, notamment électrique, de manière à générer dans le conduit une dépression qui aspire les gaz brûlés et/ou l'air vicié se trouvant dans l'espace du local auquel le conduit est raccordé. Des extracteurs de ce type, auxquels s'applique en particulier la présente invention, sont décrits notamment dans les documents FR-A-2 459 424, FR-A-2 709 534 et FR-A-2 711 770, qui se rapportent à des dispositifs mixtes, susceptibles d'assurer la ventilation du local aussi bien en statique (moteur arrêté), sous l'action du vent (par effet Venturi), qu'en dynamique, par aspiration mécanique dans le conduit. Dans les solutions décrites dans les documents de brevets précités, l'aspiration des gaz dans le conduit, du bas vers le haut est obtenue - de manière assez surprenante - par soufflage d'un flux d'air, par la turbine, du haut vers le bas, en direction de l'embouchure du conduit, une embase profilée entourant cette dernière assurant la déviation de l'air vers l'extérieur et

vers le bas pour obtenir ce résultat.

Un dysfonctionnement du dispositif d'aspiration mécanique, notamment dû à une panne du moteur électrique qui assure son entraînement, peut avoir des effets

néfastes sur la santé des personnes se trouvant dans l'habitation.

C'est le cas, en particulier, lorsque l'habitation est équipée d'une chaudière

dont les gaz brûlés, nocifs, sont susceptibles - à défaut d'être convenablement évacués -

de s'accumuler dans les pièces habitées.

Il est assez courant, par ailleurs, qu'une même habitation soit dotée de deux conduits d'évacuation distincts, chacun équipé d'un extracteur du genre sus mentionné. L'un des conduits - dit sanitaire - se raccorde aux W.C. et aux salles de bains; l'autre - dit principal - se raccorde aux autres pièces, dont la cuisine. En cas de

panne de l'extracteur équipant le conduit principal; l'extracteur sanitaire assure l'évacu-

ation, plus ou moins efficace, de l'air présent dans l'ensemble des pièces; ceci suppose un transit de l'air vicié à l'intérieur de l'habitation, vers les pièces sanitaires dans lesquelles s'opère l'évacuation. Ce transit peut également poser des problèmes de santé, surtout si l'air vicié est nocif, comme c'est le cas s'il provient directement d'une chaudière. On a déjà tenté de pallier ces difficultés en montant sur le circuit électrique

de commande du moteur qui entraîne la turbine de l'extracteur un détecteur de non-

alimentation. Ainsi, en cas d'interruption de l'alimentation (notamment panne de courant), la détection ainsi réalisée provoque le déclenchement d'un événement

sécuritaire, par exemple l'arrêt de la chaudière.

Cette solution ne convient pas toujours.

En effet, il peut arriver que l'arrêt de la rotation de la turbine survienne à cause d'un corps étranger, par exemple d'un oiseau, qui s'est introduit et s'est trouvé bloqué à l'intérieur de l'extracteur, immobilisant les pales de la turbine. Dans cette

hypothèse, le moteur électrique - quoique bloqué - est toujours alimenté et, par consé-

quent, la détection évoquée plus haut ne s'opère point.

Il a été proposé également, d'installer à l'intérieur du conduit un capteur de pression. En cas d'arrêt de l'aspiration - ou en cas d'aspiration insuffisante -, la dépression normalement mesurée dans le conduit cesse; la pression qui y règne égale (ou se rapproche de) la pression atmosphérique. Cette mesure anormale déclenche

l'événement sécuritaire.

Cette solution est envisageable dans l'hypothèse o les dépressions se développant dans les conduits sont relativement fortes, de l'ordre d'une centaine de Pascal, ou plus. En effet, on peut dans ce cas faire usages de pressostats. Il s'agit de

capteurs de pression robustes, fiables, et peu coûteux, qui jouent le rôle d'interrupteurs.

Un pressostat comporte deux chambres de pression opposées raccordées par des embouts, l'une à la basse pression (dépression) et l'autre à la haute pression (pression atmosphérique); elles sont séparées par une membrane dont la déformation dans un sens assure un contact électrique tandis que, dans l'autre sens, elle coupe le circuit. Si la dépression dans le conduit est suffisante, l'état du pressostat peut donc autoriser l'alimentation électrique de la chaudière. A défaut, ce qui est un signe de

dysfonctionnement de l'extracteur, il l'interrompt.

Malheureusement, cette solution n'est pas satisfaisante lorsqu'on travaille dans des conditions de dépression relativement faible, de l'ordre de 5 à 10 Pascal, comme c'est souvent le cas avec des systèmes d'extraction mixtes (statique/dynamique). En effet, dans de telles conditions, la sensibilité du pressostat a une valeur dont la grandeur est du même ordre voire supérieure à celle de la dépression dans le conduit. Les phénomènes de siphonage, pouvant découler simplement de l'ouverture d'une fenêtre de l'habitation, peuvent alors perturber l'écoulement de l'air - et corrélativement sa pression - dans le

conduit, provoquant des déclenchements intempestifs de l'événement sécuritaire.

Un autre inconvénient, lié à l'emplacement de la prise d'air dans le conduit

de fumées, est celui de l'encrassement rapide du pressostat.

La présente invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus mentionnés, en proposant de contrôler de manière sûre le bon fonctionnement du dispositif d'aspiration mécanique, tout en faisant usage d'un capteur usuel de pression différentielle dont la fiabilité est éprouvée et reconnue, et dont le prix de revient est relativement faible,

à savoir un pressostat.

Cet objectif est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que le système de sécurité comporte deux prises d'air séparées incorporées à l'extracteur et disposées en des emplacements o, le dispositif d'aspiration étant en fonctionnement, la pression est respectivement inférieure et supérieure à la pression atmosphérique ambiante, ces prises d'air étant respectivement connectées respectivement aux embouts de dépression et de pression d'un pressostat formant interrupteur, ce dernier étant adapté pour déclencher un événement sécuritaire lorsque l'écart entre les valeurs relatives de la suppression et de la dépression détectées par les prises d'air descend en deçà d'une

valeur-seuil déterminée.

Ainsi, la différence (soustraction) entre les deux nombres relatifs que sont les valeurs de la surpression (positive) et celle de la dépression (négative), revient à ajouter leurs valeurs absolues, de sorte que le pressostat est soumis à une pression

différentielle suffisante par rapport à son seuil de sensibilité. L'air capté est propre.

Avantageusement, la prise d'air qui est connectée à l'embout de dépression du pressostat est placée à l'intérieur d'une chambre de dépression dont la section d'entrée d'air est réduite par un étranglement et/ou un filtre, de manière à créer une perte de charge

à ce niveau, et augmenter ainsi la valeur de la dépression dans ladite chambre.

Dans un mode de réalisation préférentiel, applicable à un extracteur possédant un dispositif d'aspiration constitué par une turbine à effet centrifuge, montée rotative à l'intérieur d'une manchette, contre laquelle est projeté l'air généré par la turbine, la prise d'air connectée à l'embout de pression du pressostat est placée sur la paroi

intérieure de cette manchette.

Dans une variante, dans laquelle le dispositif d'aspiration est une turbine double, comprenant un jeu de pales supérieures et un jeu de pales inférieures, la prise d'air qui est connectée à l'embout de pression du pressostat est placée au dessus du jeu de

pales supérieures.

Avantageusement, lorsque la turbine est montée à la base d'un arbre vertical de sortie d'un moteur électrique logé à l'intérieur d'une chambre de dépression dans laquelle le flux d'air circule du haut vers le bas, la prise d'air qui est connectée à

l'embout de dépression de pressostat est placée dans cette chambre.

Dans une application possible le système de sécurité est associé à un conduit qui évacue des gaz brûlés provenant d'au moins une chaudière, le pressostat étant

adapté pour commander l'arrêt de la chaudière.

Dans une autre application possible, il est associé au conduit sanitaire d'un logement dont d'autres pièces possèdent au moins un autre conduit doté d'un extracteur similaire possédant un dispositif d'extraction mécanique actionné par un

moteur, le pressostat étant adapté pour commander l'arrêt de ce moteur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la

description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en

illustrent un mode de réalisation possible.

Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue de face schématique, coupée par un plan de symétrie vertical, d'un extracteur de type usuel pourvu d'un système de sécurité conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus de l'extracteur de la figure 1, coupée par le plan horizontal référencé II-II sur cette dernière; - la figure 3 est un schéma des circuits pneumatique et électrique du système. L'extracteur représenté sur les figures 1 et 2 est du même type général que

celui décrit dans le FR-A-2 711 770 déjà mentionné.

Cet extracteur 2 est installé à l'extrémité supérieure débouchante d'un

conduit de cheminée 1.

Il présente une symétrie de révolution autour de l'axe vertical ZZ' du conduit.

La partie supérieure du conduit 1 est entourée par une embase 20.

Le dispositif comporte un moteur électrique 3, d'axe ZZ', protégé par une

coupole 21.

L'arbre de sortie du moteur 3, référencé 30, porte une turbine 6 à effet centrifuge.

Dans le mode de réalisation illustré, la turbine est une "double turbine".

Elle comprend un disque horizontal 60 qui porte, sur sa face supérieure un jeu de pales 61, de hauteur relativement faible, et sur sa face inférieure, un autre jeu de pales 62, de

plus grande hauteur.

Cette disposition est illustrée sur la figure 4 du brevet précité, auquel on

pourra se reporter au besoin.

Le moteur 3 est logé à l'intérieur d'une coupelle 5, de forme profilée,

ouverte vers le haut sous la coupole 2let vers le bas, vers la zone centrale du disque 60.

La section d'entrée supérieure de la coupelle 5 est réduite par un rebord 51; de plus, l'ouverture de la coupelle est garnie à ce niveau d'un filtre 500. La présence du rétrécissement 51 et du filtre 500 crée une perte de charge ayant pour effet d'accroître

la dépression à l'intérieur de la coupelle, lorsque l'extracteur est en service.

La coupelle 5 possède une embase discoide 52 ouverte dans sa partie

centrale, pour autoriser le passage du flux d'air vers le bas.

La turbine centrifuge 6 est entourée d'une virole, ou manchette 4

approximativement cylindrique, ouverte aussi bien vers le haut que vers le bas.

Un ensemble de brides et d'entretoises appropriées, non représentées sur la figure 1, sont naturellement prévues pour assurer la fixation mutuelle de ces différents

éléments, dans la position illustrée.

Cette extracteur est du type mixte, ce qui signifie qu'il peut être utilisé

aussi bien en statique, moteur 3 arrêté, qu'en dynamique, moteur 3 en marche.

Le fonctionnement statique est possible lorsqu'il y a des conditions de vent extérieur satisfaisantes; le passage du vent dans l'espace libre séparant l'embase 20 de la manchette 8 a pour effet, par un phénomène de Venturi, de provoquer une aspiration de

l'air vicié, du haut vers le bas dans le conduit 1, ce qui assure l'évacuation recherchée.

Lorsque les conditions de vent ne sont pas satisfaisantes - ou pour d'autres

raisons -, le moteur 3 est mis en marche.

On observe alors une circulation d'air qui est symbolisée sur la figure 1

par les flèches i.

La rotation de la turbine 6 est symbolisée par la flèche R. Les pales supérieures 61 engendrent une aspiration de l'air du haut vers le bas à l'intérieur de la

coupelle 5.

L'air pénètre à l'intérieur de l'extracteur par l'ouverture de la coupole 21, se dirige vers le haut, puis redescend à travers le filtre 500 dans l'espace intérieur 50 de la

coupelle, espace qu'on désignera "chambre de dépression".

On notera que le passage de l'air autour du moteur 3 participe à son

refroidissement en cours de fonctionnement.

L'air ressort de haut en bas de la chambre de dépression 50 à travers

l'ouverture centrale de l'embase de coupelle 52.

En partie basse de la coupelle 5, les pales en mouvement 61 et 62 génèrent un flux d'air relativement important vers l'extérieur, par effet centrifuge, contre la paroi interne de la manchette 4. Ce flux d'air se trouve dévié vers le bas par ladite paroi et va venir lécher la surface profilée, par exemple tronconique à bords arrondis, et divergente

vers le bas, de l'embase 20.

Il en résulte un phénomène d'aspiration dans le conduit 1.

Au cours de ce processus, il s'établit dans l'extracteur une répartition

relativement stable de la pression d'air.

Si on prend pour référence la pression atmosphérique ambiante, on observe à l'intérieur de la chambre 50, et en particulier à sa base, une dépression (pression négative) relativement forte. Celle-ci est liée à la perte de charge à l'entrée de la chambre, qui induit un phénomène de succion importante; au contraire, on observe à proximité de la paroi de la manchette 4, et notamment en vis à vis des pales 62, une

surpression assez élevée (pression positive).

Conformément à l'invention, sont installées dans ces deux endroits des

prises d'air référencées respectivement 7 et 8.

Comme cela est illustré sur la figure 3, la prise d'air 7, qui capte une pression négative p- est connectée, via un conduit pneumatique approprié, à l'embout de

dépression 90 d'un pressostat 9.

De manière similaire, la prise d'air 8, qui capte une pression positive p+,

est connectée à l'embout de pression 91 de ce pressostat.

De manière connue, le pressostat 9 comporte une membrane 900 qui est

exposée aux pressions antagonistes du fluide amené à chacun de ses embouts 90, 91.

Cette membrane commande un interrupteur I qui est fermé lorsque la pression différen-

tielle des deux côtés de la membrane est supérieure à une valeur-seuil prédéterminée, en général réglable. Cet interrupteur est monté sur un circuit électrique alimenté par un générateur G - qui peut être l'alimentation du secteur - et portant un actionneur A d'événement sécuritaire à commande électrique. Dans un mode de réalisation possible, cet actionneur est par exemple un relais commandant l'électrovanne d'arrêt de la chaudière se

trouvant dans le local équipé du conduit 1.

Lorsque la pression différentielle captée par les deux prises d'air 7 et 8 est suffisante, l'interrupteur I est fermé, et le relais A est dans un état qui autorise le fonctionnement de la chaudière. En revanche, si la pression différentielle tombe en dessous de la valeur-seuil, en particulier si elle devient nulle, l'interrupteur I s'ouvre, et

le relais A bascule dans un état qui provoque l'arrêt de la chaudière.

A titre indicatif, les valeurs relatives des pressions p+ et p- sont

respectivement de + 60 et de - 60 Pascal.

La différence entre ces deux pressions est donc 60- (- 60) = 120 Pa. On obtient donc une pression différentielle de 120 Pa, qui est nettement plus grande que la sensibilité usuelle d'un pressostat, laquelle est normalement comprise entre 10 et 50 Pascal, selon les modèles. Les risques de déclenchement intempestif du

système de sécurité se trouvent ainsi limités.

Le pressostat 9 est réglé par exemple pour que l'interrupteur I s'ouvre

lorsque que cette pression différentielle est inférieure à 50 Pascal.

Le fonctionnement du système est très simple. En cas d'arrêt de la turbine 6 pour quelque raison que ce soit (panne du moteur 3, ou blocage des pales notamment) la pression d'air au niveau de la prise d'air 7 est voisine de la pression d'air au niveau de la prise d'air 8, de sorte que la pression différentielle est insuffisante dans le pressostat 9

pour maintenir l'interrupteur I fermé.

Ceci provoque par conséquent le basculement du relais A et l'arrêt de la chaudière. La production de gaz brûlés dans le local dont la ventilation n'est pas

correctement assurée cesse donc.

Il convient de noter que la turbine centrifuge 6 ne doit pas forcément être

totalement arrêtée pour que soit déclenché le système de sécurité.

En effet, si la vitesse de rotation de la turbine est anormalement faible, par exemple à la suite de frottements indésirables d'une pale déformée contre la manchette 4, la pression différentielle amenée au pressostat 9 peut être insuffisante pour maintenir l'interrupteur I fermé; bien entendu, le réglage de la valeur-seuil du pressostat sera effectué en fonction des conditions de mise en oeuvre de l'extracteur concerné, pour

éviter les déclenchement intempestifs.

La nature et la fonction de l'actionneur A peuvent être variées, selon

l'événement sécuritaire qui doit être déclenché.

Ce peut être simplement une alarme par exemple.

Comme déjà mentionné plus haut, ce peut être également la commande d'arrêt d'un autre extracteur, celui-ci équipant un autre conduit branché sur la même

habitation que l'extracteur concerné par l'invention.

L'emplacement des prises d'air 7 et 8 sera choisi de préférence de la manière optimale, en fonction du modèle et de la configuration de l'extracteur concerné, la prise 8 étant avantageusement placée là o la surpression est la plus forte et la prise 7

étant idéalement placée là o la dépression est maximale.

Dans une variante du dispositif, la prise d'air 8 pourfrait être placée sous l'embase horizontale 52 de la coupelle 5, au dessus des pales supérieures 61 de la double

turbine. La surpression est élevée dans cette zone.

On remarquera que les prises d'air étant installées, non pas dans le conduit de cheminée, mais à l'intérieur même de l'extracteur, dans des espaces parcourus par de l'air propre - ou pratiquement propre - le risque d'encrassement du pressostat par les

fumées est éliminé ou, à tout le moins, notablement réduit.

L'invention s'applique bien évidemment à des extracteurs ayant des moyens d'aspiration mécanique différents de la turbine centrifuge dont est pourvu le mode de réalisation décrit plus haut. Elle s'applique notamment à des extracteurs à hélice

ou à turbine en forme de cage.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Système de sécurité pour un extracteur de fumées (2) placé à la sortie d'un conduit (1) et équipé d'un dispositif d'aspiration (6) mécanique, tel qu'une turbine, apte à générer une dépression dans le conduit (1), caractérisé par le fait qu'il comporte deux prises d'air séparées (7, 8) incorporées à l'extracteur (2) et disposées en des emplacements o, le dispositif d'aspiration (6) étant en fonctionnement, la pression est respectivement inférieure et supérieure à la pression atmosphérique ambiante, ces prises d'air (7, 8) étant connectées respectivement aux embouts de dépression (90) et de pression (91) d'un pressostat (9) formant interrupteur, ce dernier étant adapté pour déclencher un événement sécuritaire lorsque l'écart entre les valeurs relatives de la suppression (p+) et de la dépression (p-) détectées par les prises d'air (8, 7) descend en

deçà d'une valeur-seuil déterminée.

2. Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la prise d'air (7) qui est connectée à l'embout de dépression (90) du pressostat (9) est placée à l'intérieur d'une chambre de dépression (50) dont la section d'entrée d'air est réduite par un étranglement (51) et/ou un filtre (500) de manière à créer une perte de

charge à ce niveau et augmenter la valeur de la dépression dans ladite chambre (50).

3. Système de sécurité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit dispositif d'aspiration (6) est une turbine à effet centrifuge, montée rotative à l'intérieur d'une manchette (4), contre laquelle est projeté l'air généré par la turbine, et que la prise d'air (8) connectée à l'embout de pression (91) du pressostat (9) est placée

sur la paroi intérieure de cette manchette (4).

4. Système de sécurité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par

le fait que ledit dispositif d'aspiration (6) est une turbine double, comprenant un jeu de pales supérieures (61) et un jeu de pales inférieures (62), et que la prise d'air qui est connectée à l'embout de pression (91) du pressostat est placée au dessus du jeu de pales

supérieures (61).

5. Système de sécurité selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que ladite turbine est montée à la base d'un arbre vertical (30) de sortie d'un moteur électrique (3) logé à l'intérieur d'une chambre de dépression (50) dans laquelle le flux d'air circule du haut vers le bas, caractérisé par le fait que la prise d'air (7) qui est connectée à l'embout de dépression (90) de pressostat (9) est placée dans cette chambre (50).

6. Système de sécurité selon l'une des revendications 1 à 5, associé à un

conduit (1) qui évacue des gaz brûlés provenant d'au moins une chaudière, caractérisé par

le fait que le pressostat (9) est adapté pour commander l'arrêt de la chaudière.

7. Système de sécurité selon l'une des revendications 1 à 5, associé au

conduit sanitaire (1) d'un logement dont d'autres pièces possèdent au moins un autre conduit doté d'un extracteur similaire possédant un dispositif d'extraction mécanique actionné par un moteur, caractérisé par le fait que le pressostat (9) est adapté pour

commander l'arrêt de ce moteur.