Dispositif de ventilation centrifuge à performances améliorées comportant au moins deux entrées d'aspiration et procédé de ventilation s'y rapportant

Description

[0001] La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs et procédés de ventilation de type centrifuge, comportant au moins deux entrées d'aspiration du fluide à ventiler, disposées latéralement en regard de la roue de ventilation.

[0002] La présente invention concerne un dispositif de ventilation centrifuge, comportant au moins une section de refoulement, et au moins deux entrées de fluide disposées de part et d'autre d'une roue de ventilation, susceptible d'être entraînée en rotation par un moyen d'entraînement, chaque entrée étant associée à un système de régulation du fluide, apte à créer un débit d'aspiration dissymétrique entre les entrées.

[0003] La présente invention concerne également un procédé de ventilation centrifuge d'un fluide, dans lequel, de manière continue et successive, on aspire le fluide à ventiler par une roue centrifuge, à travers au moins deux entrées, situées de part et d'autre de la roue, pour créer au moins un flux d'aspiration , on régule le débit du flux d'aspiration de manière dissymétrique entre les entrées, à l'aide de systèmes de régulation associés à chaque entrée, et on assure l'expulsion du flux d'aspiration par la roue centrifuge, à travers une sortie de refoulement.

[0004] Les ventilateurs à usage industriel et à grande capacité sont déjà largement connus et répandus dans de nombreux secteurs industriels. De tels ventilateurs trouvent en effet leur application dans des secteurs industriels aussi variés que : l'industrie nucléaire, l'industrie chimique, l'industrie sidérurgique, l'industrie de la cimenterie, par exemple, ou encore dans des centrales thermiques.

[0005] Dans ces applications industrielles, on distingue classiquement deux grands types d'unité de ventilation, à savoir les unités de ventilation de type centrifuge, et les unités de ventilation de type axial, étant entendu que la présente invention concerne plus particulièrement les ventilateurs de type centrifuge, dans lesquels le fluide à ventiler est aspiré latéralement, relativement à la roue de ventilation, par au moins deux entrées, pour être ensuite expulsé par la force centrifuge créée par les aubes de la roue de ventilation.

[0006] Compte tenu des fortes capacités de ventilation exigées par les applications industrielles mentionnées ci-dessus, de l'ordre, par exemple, de 500 à 5000 kilowatts, voire, dans des cas extrêmes, de 100 à 10 000 kilowatts, on aboutit à la conception d'unités de ventilation à fort dimensionnement, alors même que ces unités sont constituées de pièces en mouvement, sujettes à des contraintes d'utilisation élevées, tant sur le plan des sollicitations mécaniques, que sur le plan de la durée de fonctionnement et des conditions de milieu dans lesquelles ces pièces sont amenées à fonctionner.

[0007] Il est en conséquence reconnu que des critères tels que l'efficacité opérationnelle, la fiabilité technique, le niveau sonore et le coût de fonctionnement, incluant la notion de rendement du ventilateur, sont de la plus haute importance lors de la conception et de l'utilisation de ces appareils.

[0008] Il a ainsi déjà été proposé de contrôler et faire varier le débit d'aspiration des ventilateurs centrifuges à double entrée, afin de réduire la puissance absorbée, en vue d'obtenir une régulation aérodynamique du débit de l'appareil, gage d'un meilleur rendement, donc d'une économie certaine.

[0009] Ainsi, il est déjà connu de diminuer le débit des ventilateurs centrifuges à double entrée dans un circuit donné, en les équipant d'éléments déflecteurs d'air, tels que des inclineurs ou des registres d'aspiration. Les inclineurs sont formés par une série de pales montées rotative autour d'un axe et disposées sur un cercle, par exemple coaxial à la roue de ventilation, au niveau des entrées d'aspiration disposées de part et d'autre de la roue. Les registres d'aspiration sont également formés par une série de pales montées dans un capot, avec possibilité de rotation et d'orientation angulaire autour d'axes parallèles.

[0010] Dans les deux réalisations de l'art antérieur décrites précédemment, les éléments déflecteurs sont reliés fonctionnellement à au moins un moyen de commande de leur position et orientation angulaire, et à un moyen classique d'entraînement, tel qu'un servo- moteur. Il est ainsi possible de positionner les éléments déflecteurs associés à une entrée pour faire varier le débit d'aspiration.

[0011] Il est en effet connu qu'en orientant de manière appropriée les éléments déflecteurs, on crée un flux d'air rotatif à l'entrée de la roue de ventilation, ledit flux étant, dans le cas le plus fréquent, dirigé dans le même sens de rotation que celui de la roue de ventilation. Ce flux d'air rotatif a pour conséquence, en comparaison avec d'autres systèmes de régulation de flux sur le circuit, de réduire la puissance absorbée par le ventilateur. Lorsque le déplacement angulaire des éléments déflecteurs associés à chaque entrée est obtenu de manière symétrique, le débit d'aspiration est identique ou sensiblement identique entre chaque entrée, et les résultats obtenus avec de tels dispositifs sont illustrés par la courbe c montrée à la figure 1. Cette courbe montre, selon la position angulaire des éléments déflecteurs et l'intensité de fonctionnement du ventilateur, exprimée en pourcentage, en fonction du débit maximum autorisé par l'installation, l'évolution du rendement en fonction du débit sur une installation donnée , la résistance de ce système variant proportionnellement au carré de ce débit.

[0012] Il est généralement considéré que de tels systèmes de régulation de débit donnent globalement satisfaction, puisqu'ils permettent une amélioration relative du rendement de l'appareil. Néanmoins, il s'avère que les rendements obtenus sont insuffisants, notamment dans les plages de fonctionnement normal des unités de ventilation, correspondant par exemple à des marches partielles de l'ordre de 40 à 80%.

[0013] Pour améliorer les rendements des unités de ventilation à marche partielle, il a déjà été proposé par le DE-A-25 38 066, dans le cas de ventilateurs centrifuges équipés de systèmes de régulation à inclineurs, de commander de manière asynchrone ou dissymétrique l'orientation des inclineurs d'une entrée relativement à l'autre. Cette dissymétrie de fonctionnement dans le flux d'aspiration permet une amélioration significative du rendement de l'unité de ventilation à marche partielle. Toutefois, il apparaît que l'optimum économique de fonctionnement de ces appareils est obtenu pour des marches partielles élevées.

[0014] Par ailleurs, le coût de tels dispositifs, surtout pour des machines de ventilation de forte puissance, s'avère être un facteur susceptible de limiter leur diffusion.

[0015] L'objet de la présente invention vise en conséquence à améliorer les dispositifs et procédés de ventilation mentionnés précédemment, et à proposer un procédé et dispositif de ventilation centrifuge, dont le rendement est maximal à toutes les allures de fonctionnement partiel, et dont le coût de réalisation et de fonctionnement est au plus bas.

[0016] Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif et procédé de ventilation centrifuge, dans lequel les améliorations de rendement sont obtenues à l'aide de moyens techniques particulièrement simples à mettre en oeuvre.

[0017] Un objet complémentaire de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif et procédé de ventilation centrifuge, particulièrement simple à adapter à partir de la structure de la plupart des ventilateurs centrifuges existants, sans en changer les contraintes générales de fonctionnement.

[0018] Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif et procédé de ventilation centrifuge, dans lequel les pertes de charge sont limitées.

[0019] Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif de ventilation centrifuge à marche partielle comportant au moins une sortie de refoulement et au moins deux entrées de fluide disposées de part et d'autre d'une roue de ventilation susceptible d'être entraînée en rotation par un moyen d'entraînement, chaque entrée étant associée à un système de régulation du flux d'aspiration du fluide apte à créer un débit d'aspiration dissymétrique entre les entrées pour assurer une marche partielle dudit dispositif, caractérisé en ce que les entrées sont équipées de systèmes de régulation non identiques qui diffèrent entre eux par leurs structures mécaniques et leurs caractéristiques relatives de finesse de régulation de manière à maîtriser et modeler la forme de la courbe de régulation à toutes les allures de fonctionnement à marche partielle.

[0020] Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'un procédé de ventilation centrifuge d'un fluide à l'aide d'une unité de ventilation à marche partielle dans lequel de manière continue et successive :

• on aspire le fluide à ventiler par une roue centrifuge à travers au moins deux entrées situées de part et d'autre de la roue pour créer au moins un flux d'aspiration ;
• on règle le débit du flux d'aspiration de manière dissymétrique entre les entrées à l'aide de systèmes de régulation associés à chaque entrée pour assurer une marche partielle de l'unité de ventilation;
• on assure l'expulsion du flux d'aspiration par la roue centrifuge, à travers une sortie de refoulement, caractérisé en ce qu'il consiste à réguler le débit du flux d'aspiration à l'aide de systèmes de régulation assurant une finesse de régulation relative différente entre chaque entrée de manière à maîtriser et modeler la forme de la courbe de régulation à toutes les allures de fonctionnement à marche partielle.

[0021] D'autres détails et avantages de l'invention seront décrits plus en détail à la lumière de la description et des exemples illustratifs qui suivent ci-après, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels :

• la figure 1 montre les courbes comparatives de rendement d'un ventilateur centrifuge de l'art antérieur à double entrée équipé d'inclineurs à orientation symétrique (courbe c) et d'un ventilateur centrifuge à double entrée conforme à l'invention (courbes a et b).
• la figure 2 représente une vue générale en perspective d'un ventilateur centrifuge à double entrée, conforme à l'invention.
• la figure 3 représente une vue générale en coupe transversale longitudinale d'une première variante de réalisation d'un ventilateur centrifuge conforme à l'invention.
• la figure 4 montre, selon une coupe transversale partielle effectuée selon la ligne IV-IV de la figure 3, un détail de réalisation de cette même première variante de réalisation.
• la figure 5 montre, selon une coupe transversale longitudinale, une seconde variante de réalisation d'un ventilateur centrifuge, conforme à l'invention.
• la figure 6 représente, selon une coupe latérale effectuée selon la ligne VI-VI de la figure 5, une vue latérale partielle d'un détail de réalisation de cette seconde variante de l'invention.
• la figure 7 représente, selon une coupe transversale longitudinale, une troisième variante de réalisation conforme à l'invention.

[0022] Les figures 2, 3 et 5 montrent une vue générale d'une unité de ventilation centrifuge 1à marche partielle, comportant au moins deux entrées 2,3 de fluide disposées de part et d'autre d'une roue de ventilation 4, montée et supportée en rotation par un axe 5, lui-même susceptible d'être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement (non représenté aux figures), tel qu'un moteur électrique, par exemple.

[0023] L'unité de ventilation centrifuge 1 peut être unique, ou au contraire intégrée dans un dispositif de ventilation comportant plusieurs unités de ventilation centrifuge.

[0024] Sous le terme "fluide", il convient d'entendre, au sens de l'invention, tout gaz ou tout mélange gazeux chargé ou non en particules de toutes natures, solides ou liquides par exemple, étant entendu que, dans le cas le plus courant, le fluide à ventiler aura une composition peu différente de celle de l'air.

[0025] Dans le cas le plus simple, les entrées 2, 3 sont disposées latéralement et symétriquement par rapport à l'axe de symétrie principale x-x' du ventilateur centrifuge 1, matérialisé par un disque central 10, dont les deux faces latérales sont pourvues d'une série d'aubes 11, couvertes par des flasques 12 de profils variables, appropriés au type de ventilateur centrifuge, aux caractéristiques du fluide à ventiler et à son utilisation principale. A titre d'exemple, les flasques 12 peuvent être coniques ou plan. L'ensemble constitué par le disque central 10, les aubes 11 et les flasques 12, forme la roue de ventilation 4, intégrée dans un bâti principal 13, formant la structure générale du ventilateur centrifuge 1. Chaque série d'aubes 11 est associée à une entrée 2,3 et assure, pour chacune des entrées, la fonction d'approvisionnement individualisée de fluide vers les parties du ventilateur situées en aval. Les pièces annexes associées au bâti principal sont de conception classique et bien connue de l'homme de l'art, et ne seront en conséquence pas décrites plus en détail.

[0026] Dans les exemples de réalisation montrés aux figures 3 et 5, les entrées 2, 3 sont au nombre de deux, séparées, et comprennent un canal interne 14, formant la section d'aspiration de chaque entrée, ledit canal étant délimité extérieurement par un capot d'aspiration 17, couvrant chaque entrée 2, 3. Comme cela est représenté à la figure 4, l'axe principal y-y' du capot d'aspiration 17 peut être incliné vers le haut, par rapport à l'horizontale. Avantageusement, la section et les dimensions de chaque entrée 2, 3, et les capots d'aspiration 17 associés sont identiques.

[0027] Le ventilateur centrifuge 1 comporte également au moins une sortie de refoulement 20, disposée en aval de la roue centrifuge 4, en considérant le sens de passage du fluide à travers le ventilateur. Dans l'exemple de réalisation montré aux figures 2 à 6, la sortie de refoulement 20 est centrale et disposée dans l'axe de symétrie général x-x' du ventilateur centrifuge 1. Dans les ventilateurs centrifuges, le mélange des flux provenant de chaque entrée 2,3 s'effectue dans l'enveloppe délimitant ladite sortie 20 juste avant l'expulsion du flux unique résultant.

[0028] Le ventilateur centrifuge 1, conforme à l'invention, est également pourvu de systèmes de régulation 30 du flux d'aspiration du fluide à travers chaque entrée 2, 3. Les systèmes de régulation 30 sont formés par des moyens classiques et connus dans l'art antérieur, tels que des éléments déflecteurs de la direction et du cheminement du fluide à travers les entrées. A titre d'exemple illustratif non limitatif, la figure 2 montre un élément déflecteur constitué par une série de pales 31, constituant un système de régulation 30 à inclineurs. D'autres systèmes de régulation 30 sont bien évidemment envisageables, tels que des systèmes à registres ou à volets, tel que cela sera montré plus en détail dans la description qui suit. De manière connue en soi, les systèmes de régulation 30 associés à chaque entrée 2, 3 sont reliés à un système de commande 20' de la marche partielle du ventilateur représenté à la Figure 2. Ledit système 20' comprend un organe d'entraînement 21, tel qu'un servomoteur ou un vérin hydraulique, et un moyen d'actionnement incluant par exemple un ensemble bielle-manivelle 22, relié indirectement aux pales 31, de manière à maintenir ou modifier leur position angulaire dans l'espace. A la place de l'ensemble bielle-manivelle 22, il est envisageable d'avoir recours à tout moyen technique équivalent, tel que des engrenages ou des cames. Tel que cela est montré à la figure 2, le système de commande 20' est commun aux deux entrées 2, 3 et comporte une dissymétrie dans les organes de commande. A titre de variante, il est bien évidemment envisageable de commander les éléments déflecteurs de chaque entrée 2,3 à l'aide d'un ensemble bielle-manivelle séparé, chaque ensemble étant associé à un organe d'entraînement 21.

[0029] Selon l'invention, les entrées 2, 3 sont équipées de systèmes de régulation 30, qui diffèrent entre eux par leurs structures mécaniques et par leurs caractéristiques relatives de finesse de régulation. Le montage de systèmes de régulation 30 non identiques et possédant alors des performances de régulation différentes, permet de créer un débit d'aspiration dissymétrique entre chaque entrée 2, 3. Au sens de l'invention, et comme cela est bien accepté dans le domaine technique considéré, la finesse de régulation d'un dispositif s'apprécie comparativement à un autre dispositif, par la variation de la puissance absorbée nécessaire pour faire fonctionner le dispositif, étant entendu que la comparaison s'effectue pour une même allure de fonctionnement c'est à dire pour un même débit. Dans le cadre de l'invention, les systèmes de régulation 30 diffèrent entre eux par un écart de finesse de régulation au moins égal à 5%, et de préférence compris entre 5 et 20%.

[0030] Un dispositif de ventilation centrifuge 1 conforme à l'invention comprendra en conséquence, des systèmes de régulation 30 non identiques assurant comparativement une finesse de régulation supérieure pour l'une de ses entrées 2, comparativement à l'autre entrée 3.

[0031] Les figures 3 et 4 montrent une première variante de réalisation de l'invention, dans laquelle l'entrée 3 est pourvue d'un volet mobile 40 de régulation fermeture alors que l'entrée 2 est équipée d'un registre de régulation 35. De manière classique, les éléments déflecteurs du registre de régulation 35 sont formés par une série d'ailettes 35a, montées dans une chambre d'aspiration 16, située en amont du canal d'aspiration 14 de l'entrée 2, et formant préférentiellement la partie supérieure d'entrée du capot d'aspiration 17. Les ailettes 35a, avantageusement de forme sensiblement rectangulaires sont montés côte à côte dans la chambre d'aspiration 16 selon l'axe longitudinal de la section d'entrée de ladite chambre 16. Dans leur position dite fermée, correspondant à une position angulaire de référence égale à 0°, les ailettes 35a sont disposées parallèlement entre elles et s'étendent avantageusement sur toute la section d'aspiration, de manière à pouvoir obturer complètement ladite section d'aspiration. Les ailettes 35a peuvent occuper toute position intermédiaire angulaire comprise entre 0° et 90°, la position angulaire correspondant à 90°, définissant la position ouverte du registre 35. Le volet mobile 40 de régulation-fermeture se présente sous la forme d'une plaque sensiblement rectangulaire montée, par l'une de ses extrémités, en rotation sur un axe 41 solidaire du capot 17. Le volet mobile 40 peut occuper, relativement à l'ouverture définissant l'entrée 2, toute position intermédiaire angulaire entre une position fermée et une position angulaire ouverte, dont les correspondances de position géométrique sont similaires à celles données précédemment. De manière avantageuse, le volet mobile 40 est plus particulièrement destiné à fonctionner de manière discontinue entre une position de fermeture et d'ouverture, les positions intermédiaires étant pratiquement inutilisées. La figure 3 illustre une position du volet mobile 40 en position fermée, ou sensiblement fermée, alors que la figure 5 illustre une position du volet mobile 40 en position ouverte. La figure 6 montre plus en détail l'éventail des différentes possibilités de positionnement du volet mobile 40 monté dans un capot d'aspiration 17a, semblable au capot d'aspiration 17 du registre d'aspiration 35. Dans cette première variante de réalisation, le système de régulation 30 constitué par le registre de régulation 35 forme le système de régulation qui présente la finesse de régulation la meilleure, comparativement au volet mobile 40.

[0032] Selon une deuxième variante de réalisation, illustrée aux figures 5 et 6, le dispositif de ventilation centrifuge 1, conforme à l'invention, peut être équipé d'une combinaison de deux autres systèmes de régulation 30. Cette variante de réalisation ne diffère de la variante décrite précédemment que par le remplacement du registre de ventilation 35 par un système à inclineurs de régulation 60, l'autre système de régulation 30 étant formé par un volet mobile 40. L'inclineur de régulation 60 se présente, comme cela est bien connu dans trapézoïdale, d'épaisseur constante ou non, montées mobiles individuellement autour d'un axe de rotation 62. Les pales 61 sont disposées côte à côte, de préférence à égale distance les unes des autres, dans le canal d'aspiration 14, et montées selon un cercle concentrique à la roue de ventilation 4. Avantageusement, les pales 61 occupent une position inclinée autour de leur axe de rotation 62, relativement au plan d'extension du disque central 10. Chaque pale 61 étant reliée à l'ensemble bielle-manivelle 22 et à l'organe de commande 21, il est ainsi possible de modifier le positionnement et l'orientation angulaire de chaque pale 61, et ce d'une manière synchrone, pour toute la série de pales 61 associées à l'entrée correspondante 2. Les dimensions et formes de chaque série de pales 61 sont telles qu'en position dite fermée, correspondant à une position angulaire définissant une angulation égale à 0° ; la couronne périphérique qu'elles forment entre elles obture sensiblement complètement le canal d'aspiration 14, le fluide admis étant alors quasiment nul.

[0033] Les pales 61 peuvent occuper toute position angulaire discrète comprise par exemple entre 0 et 105°, et préférentiellement entre 0° et 90°, étant entendu qu'à partir de la position angulaire nulle définie précédemment, le sens de déplacement et d'ouverture des pales 61 doit assurer une giration du flux de fluide dans le sens de rotation de la roue centrifuge 4. Ainsi, pour une position angulaire des pales 61, définie comme étant comprise entre 90° et 105°, le débit du flux d'aspiration sera maximal, puisque correspondant sensiblement à l'épaisseur et à la section transversale moyenne près des pales 61, à toute la section d'aspiration du canal 14.

[0034] Dans cette seconde variante de réalisation, le système à inclineurs de régulation 60 constitue le système de régulation présentant la meilleure finesse de régulation, alors que le système à volet mobile 40 constitue le système de régulation présentant la finesse de régulation la plus sommaire. Le système à volet mobile 40 constitue néanmoins un système à faible perte de charge, à pleine ouverture, comparativement au système de régulation à inclineurs 60.

[0035] La figure 7 illustre une troisième variante de réalisation, conforme à l'invention, de conception générale identique aux variantes précédentes, le système de régulation 30 associé à une entrée 2 étant formé par un inclineur de régulation 60, l'autre système de régulation 30 associé à l'entrée 3 étant un registre de régulation 35. Dans une telle configuration, le système de régulation à inclineur 60 est le système présentant la meilleure finesse de régulation, le système à registre de régulation 35 étant le système présentant la finesse de régulation la plus sommaire.

[0036] La figure 7 illustre également une variante de réalisation supplémentaire de l'invention, qui ne diffère de toutes les variantes précédentes que par la présence, extérieurement au bâti principal 13 du dispositif de ventilation centrifuge 1, d'une gaine d'aspiration 50 disposée en amont des capots d'aspiration 17. De manière connue en soi, la gaine d'aspiration 50 comprend un conduit d'entrée 51, se divisant en deux conduits secondaires 52, 53, respectivement raccordés aux entrées 2 et 3 par l'intermédiaire des capots d'aspiration 17. Selon cette variante de réalisation, il est possible d'avoir indifféremment recours à l'une quelconque des combinaisons de systèmes de régulation 30 décrits précédemment. Avantageusement, la section de chacun des conduits secondaires 52, 53 est égale de manière à diviser le flux d'aspiration à ce niveau en deux flux d'aspiration sensiblement égaux.

[0037] Sans sortir du cadre de l'invention, il est même envisageable de monter l'un ou l'ensemble des systèmes de régulation 30 dans l'un des conduits 52, 53. Ceci est particulièrement envisageable dans le cas du montage d'un volet mobile 40.

[0038] À titre de variante, il est également possible de réaliser une unité de ventilation centrifuge conforme à l'invention, en supprimant, pour l'une ou l'autre des entrées 2, 3, soit pour chacune des entrées 2, 3, le capot d'aspiration 17.

[0039] Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de combiner entre eux tous les systèmes de régulation 30 de débit connu à ce jour, dès l'instant que l'appariement de ces systèmes implique dans leur fonctionnement une finesse de régulation différente. Ainsi, il est possible d'avoir recours à un registre de régulation-fermeture 35 à plusieurs pales, ou à une seule pale, ou encore à un simple volet mobile 40, de type à rotation ou à guillotine. Les systèmes de régulation à inclineurs 60 peuvent être indifféremment du type conique, cylindrique, ou à tonneau, par exemple.

[0040] De manière générale et à titre de variante de réalisation complémentaire, les systèmes de régulation 30 équipant chaque entrée 2, 3 peuvent être de même type, par exemple deux inclineurs de régulation 60 ou deux registres de régulation 35 dès l'instant qu'ils différent entre eux par leurs structures mécaniques. Dans de tels cas, les différences mécaniques portent avantageusement sur la géométrie des systèmes et incluent des variations, cumulatives ou non, de dimensions, nombres, ou formes des pales.

[0041] De la même façon, il est concevable de réaliser des dispositifs de ventilation centrifuge comportant des unités équipées de plus de deux entrées de fluide.

[0042] La présente invention concerne également un procédé de ventilation centrifuge d'un fluide dans lequel, de manière continue et successive :

• on aspire le fluide à ventiler par une roue centrifuge 4 à travers au moins deux entrées 2, 3 situées de part et d'autre de la roue 4, pour créer au moins un flux d'aspiration dans un dispositif de ventilation centrifuge 1;
• on régule le débit du flux d'aspiration de manière dissymétrique entre les entrées 2,3, à l'aide de systèmes de régulation 30, associés à chaque entrée 2, 3;
• on assure l'expulsion du flux d'aspiration par la roue centrifuge 4, à travers une sortie de refoulement 20.

[0043] Le procédé, selon l'invention, consiste à réguler le débit du flux d'aspiration dans chaque entrée 2, 3, à l'aide de systèmes de régulation 30 associés à chaque entrée, assurant une finesse de régulation relative, qui est différente entre chaque entrée 2, 3.

[0044] Un tel procédé consiste à mettre en oeuvre le dispositif de ventilation centrifuge 1 décrit précédemment, en contrôlant et maîtrisant parfaitement, de manière aérodynamique, le flux d'air rotatif et dissymétrique créé par les systèmes de régulation 30. Dès lors que les systèmes de régulation 30 différent par une finesse de régulation au moins égale à 5%, et de préférence comprise entre 5% et 20%, le procédé conforme à l'invention est particulièrement intéressant lorsqu'il comprend les étapes a) et b) suivantes :

• étape a) : pour une plage de marche partielle de l'unité de ventilation comprise sensiblement entre 100% et 80% du débit total d'aspiration, le procédé consiste, lors de l'étape a, à assurer la régulation à l'aide d'un seul système de régulation 30, susceptible de passer respectivement de sa position ouverte (correspondant au débit d'aspiration maximal et total) à sa position fermée, l'autre système étant maintenu constamment en position ouverte fixe.
• étape b) : puis, pour une plage de marche partielle inférieure à 80% du débit d'aspiration total, à assurer la régulation au moins à l'aide du système de régulation maintenu en position ouverte fixe au cours de l'étape a, en le fermant progressivement jusqu'à la valeur correspondant au débit d'aspiration souhaité.

[0045] La combinaison de ces deux étapes a) et b) permet en effet de bénéficier d'un rendement maximal à marche partielle, comme l'indiquent les graphes portés à la figure 1. La courbe c montre l'évolution des rendements obtenus avec un système et procédé classique de l'art antérieur, mettant en oeuvre un ventilateur équipé pour chacune de ses entrées de systèmes de régulation identiques à inclineurs, la courbe c représentant ici le dispositif ayant la meilleure finesse de régulation. Les courbes a et b montrent les résultats et gains de rendement obtenus à l'aide d'un dispositif et procédé conforme à l'invention. Les courbes a et b sont pratiquement confondues pour des allures de fonctionnement à marche partielle comprises dans la plage 10-80%du débit total, alors que par commodité de présentation elles apparaissent légèrement décalées sur la Figure 1. Une indication du calage angulaire des pales 35a, ou 61, ailettes ou volets mobiles 40 est indiquée pour chacune de ces courbes par un couple de nombres exprimés en degrés, le premier nombre (situé le plus gauche) étant relatif à l'ouverture angulaire du système de régulation dit "sommaire", le deuxième nombre (situé le plus à droite) étant relatif à l'ouverture angulaire du système de régulation 30 présentant la meilleure finesse de régulation. L'analyse comparative des rendements obtenus pour toutes les plages de marche partielle d'un ventilateur centrifuge à au moins deux entrées, montre que le procédé et dispositif conforme à l'invention procure ici des résultats sensiblement équivalents mais cependant un peu inférieurs pour des allures de fonctionnement élevées (supérieures à 80% du débit total), et des résultats supérieurs pour une plage de marche partielle comprise entre 40 et 80%, alors même que les moyens mis en oeuvre sont de coûts réduits, et d'une mise en oeuvre particulièrement simple.

[0046] Le procédé selon l'invention consiste, selon une première variante de réalisation, à fermer progressivement au cours de l'étape a), le système de régulation 30 présentant la finesse de régulation la plus sommaire, puis, au cours de l'étape b) à fermer progressivement l'autre système de régulation. Cette première variante de réalisation est exprimée par le graphe de la courbe b illustrant l'évolution du rendement, dans le cas d'un dispositif équipé d'un registre de ventilation 35 et d'un système de régulation à inclineur 60. Dans cette variante de réalisation, le registre de régulation 35 est utilisé prioritairement pour assurer une marche partielle du ventilateur comprise entre 80% et 100% de son débit total, l'ouverture des pales 35a variant progressivement de leur pleine ouverture à leur fermeture totale. Les pertes de rendement constatées en regard de la courbe c sont faibles, et largement compensées par les gains obtenus aux plages de fonctionnement inférieures, au cours desquelles seules les pales 61 sont utilisées pour assurer la régulation du débit.

[0047] Selon une autre variante de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, exprimée par la courbe a, le procédé consiste, au cours de l'étape a), à fermer progressivement, pour les allures de fonctionnement à marche partielle haute (de 100% à 80% du débit total), le système de régulation 30 présentant la meilleure finesse de régulation, puis à débuter l'étape b) par la commande simultanée de l'ouverture totale du système de régulation présentant la meilleure finesse de régulation, tout en fermant totalement et rapidement le système de régulation préalablement ouvert et présentant la finesse de régulation la plus sommaire. L'étape b) se poursuit en assurant la régulation par le système de régulation 30 présentant la meilleure finesse de régulation. Ces opérations sont effectuées en maintenant le débit du ventilateur à un niveau sensiblement constant (au voisinage de 80%), avant de poursuivre la régulation pour des marches partielles inférieures à 80%, à l'aide du système de régulation présentant la meilleure finesse de régulation. La mise en oeuvre de cette seconde variante de réalisation est préférentiellement réalisée par l'association d'un système de régulation à inclineurs 60 avec un système de régulation à registre, de type à volet mobile 40, susceptible de prendre seulement une position fermée ou ouverte.

[0048] Grâce à ces étapes opératoires, les rendements obtenus selon l'invention sont significativement supérieurs aux techniques de régulation de l'art antérieur (courbe c) pour des marches partielles du ventilateur inférieures à 80%, les gains de rendement obtenus selon la courbe a (marche partielle de 80% à 100% du débit total) aux allures hautes de fonctionnement, étant sensiblement identiques à la courbe c de l'art antérieur et supérieures à la courbe b.

[0049] Il apparaît en conséquence que le dispositif et procédé selon l'invention permet de bénéficier d'un rendement maximal pour toutes les allures de fonctionnement à marche partielle du ventilateur. Il s'avère en effet possible par le choix judicieux des systèmes de régulation associés sur une même installation de maîtriser et modeler la forme de la courbe de régulation pour répondre au mieux aux exigences de l'installation utilisatrice du dispositif de ventilation. Le dispositif et procédé selon l'invention permet en outre d'améliorer le rendement global à pleine ouverture des systèmes de régulation de débit, puisqu'il met en oeuvre au moins un système de régulation, tel qu'un registre de régulation 35 à pales ou un volet mobile 40, introduisant une perte de charge à pleine ouverture, significativement plus faible que la perte de charge susceptible d'être générée par un système de régulation à inclineur 60. L'invention permet en outre de réduire le coût global de l'ensemble des systèmes de régulation, sans pour autant réduire son efficacité, mais au contraire en l'augmentant puisque, même aux allures de fonctionnement élevées, les rendements obtenus sont comparables aux meilleurs systèmes connus actuellement.

Revendications

1. Dispositif de ventilation centrifuge (1) à marche partielle comportant au moins une sortie de refoulement (20) et au moins deux entrées de fluide (2, 3) disposées de part et d'autre d'une roue de ventilation (4) susceptible d'être entraînée en rotation par un moyen d'entraînement, chaque entrée (2, 3) étant associée à un système de régulation (30) du flux d'aspiration du fluide apte à créer un débit d'aspiration dissymétrique entre les entrées (2, 3) pour assurer une marche partielle dudit dispositif, caractérisé en ce que les entrées (2, 3) sont équipées de systèmes de régulation (30) non identiques qui diffèrent entre eux par leurs structures mécaniques et leurs caractéristiques relatives de finesse de régulation de manière à maîtriser et modeler la forme de la courbe de régulation à toutes les allures de fonctionnement à marche partielle.

2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de régulation (30) associé à une entrée (2, 3) comporte un système de régulation présentant une bonne finesse de régulation, l'autre entrée (2, 3) étant associée à un système de régulation (30) de qualité inférieure, présentant une finesse de régulation sommaire, lesdits systèmes différant entre eux par une finesse de régulation au moins égale à 5 %, et de préférence comprise entre 5 % et 20 %.

3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le système de régulation (30) sommaire est un système à faible perte de charge à pleine ouverture comparativement à l'autre système de régulation (30).

4. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le système de régulation (30) associé à une entrée est formé par un inclineur de régulation (60), l'autre système étant un registre de régulation (35).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le système de régulation (30) associé à une entrée (2, 3) est formé par un inclineur de régulation (60), l'autre entrée étant pourvue d'un volet mobile (40) de régulation-fermeture ou d'un registre de régulation (35) à une seule pale (35a).

6. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le système de régulation (30) associé à une entrée (2, 3) est formé par un registre de régulation (35), l'autre entrée (2, 3) étant pourvue d'un volet mobile (40) de régulation-fermeture.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte une gaine d'aspiration (50) se divisant en deux conduits secondaires (52, 53) raccordés, respectivement, aux entrées (2,3).

8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes de régulation (30) est monté dans la gaine d'aspiration (50).

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte deux entrées de fluide (2, 3).

10. Ventilateur industriel équipé d'un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 9.

11. Procédé de ventilation centrifuge d'un fluide à l'aide d'une unité de ventilation à marche partielle dans lequel de manière continue et successive :

- on aspire le fluide à ventiler par une roue centrifuge à travers au moins deux entrées situées de part et d'autre de la roue pour créer au moins un flux d'aspiration ;

- on règle le débit du flux d'aspiration de manière dissymétrique entre les entrées à l'aide de systèmes de régulation associés à chaque entrée pour assurer une marche partielle de l'unité de ventilation;

- on assure l'expulsion du flux d'aspiration par la roue centrifuge, à travers une sortie de refoulement, caractérisé en ce qu'il consiste à réguler le débit du flux d'aspiration à l'aide de systèmes de régulation assurant une finesse de régulation relative différente entre chaque entrée de manière à maîtriser et modeler la forme de la courbe de régulation à toutes les allures de fonctionnement à marche partielle.

12. Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que les systèmes de régulation diffèrent entre eux par une finesse de régulation au moins égale à 5 % et de préférence comprise entre 5 % et 20 %.

13. Procédé selon la revendication 11 ou 12 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes a) et b) suivantes :

a) pour une plage de marche partielle de l'unité de ventilation comprise sensiblement entre 100 % et 80 % du débit total d'aspiration, à assurer la régulation à l'aide d'un seul système de régulation susceptible de passer respectivement de sa position ouverte à sa position fermée, l'autre système étant maintenu constamment en position ouverte fixe ;

b) puis, pour une plage de marche partielle inférieure à 80 % du débit total, à assurer la régulation au moins à l'aide du système maintenu en position ouverte fixe au cours de l'étape a), en le fermant progressivement jusqu'à la valeur correspondant au débit souhaité.

14. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'il consiste :

- au cours de l'étape a), à fermer progressivement le système de régulation présentant la finesse de régulation la plus sommaire ;

- puis au cours de l'étape b), à fermer ensuite progressivement l'autre système de régulation.

15. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'il consiste :

- au cours de l'étape a), à fermer progressivement le système de régulation présentant la meilleure finesse de régulation ;

- puis à débuter l'étape b) par la commande simultanée de l'ouverture totale du système de régulation présentant la meilleure finesse de régulation, tout en fermant totalement le système de régulation présentant la finesse de régulation la plus sommaire ;

- à poursuivre l'étape b) en assurant la régulation par le système de régulation présentant la meilleure finesse de régulation.

16. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce qu'on utilise en tant que système de régulation présentant la finesse de régulation la plus sommaire un volet susceptible de prendre seulement une position fermée ou ouverte.

Claims

1. Partial-running centrifugal ventilation device (1) having at least one delivery outlet (20) and at least two fluid inlets (2, 3) disposed on each side of a ventilation wheel (4) able to be driven in rotation by a drive means, each inlet (2, 3) being associated with a system (30) for regulating the suction flow of the fluid able to create an asymmetric suction flow between the inlets (2, 3) in order to provide partial running of the said device, characterised in that the inlets (2, 3) are equipped with non-identical regulation systems (30) which differ from each other through their mechanical structures and their relative characteristics of fineness of regulation so as to control and model the shape of the regulation curve at all partial-running operating speeds.

2. Device according to Claim 1, characterised in that the regulation system (30) associated with an inlet (2, 3) comprises a regulation system having good fineness of regulation, the other inlet (2, 3) being associated with a regulation system (30) of inferior quality, having a basic regulation fineness, the said systems differing from each other by a fineness of regulation of at least 5%, and preferably between 5% and 20%.

3. Device according to Claim 2, characterised in that the basic regulation system (30) is a system with low pressure drop at full opening compared with the other regulation system (30).

4. Device according to Claim 1 or Claim 2, characterised in that the regulation system (30) associated with one inlet is formed by a regulation tilter (60), the other system being a regulation register (35).

5. Device according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the regulation system (30) associated with one inlet (2, 3) is formed by a regulation tilter (60), the other inlet being provided with a movable flap (40) for regulation and closure or a regulation register (35) with a single blade (35a).

6. Device according to Claim 1 or Claim 2, characterised in that the regulation system (30) associated with one inlet (2, 3) is formed by a regulation register (35), the other inlet (2, 3) being provided with a movable flap (40) for regulation and closure.

7. Device according to one of Claims 1 to 6, characterised in that it comprises a suction duct (50) dividing into two secondary conduits (52, 53) connected respectively to the inlets (2, 3).

8. Device according to Claim 7, characterised in that at least one of the regulation systems (30) is mounted in the suction duct (50).

9. Device according to one of Claims 1 to 8, characterised in that it comprises two fluid inlets (2, 3).

10. Industrial ventilator equipped with a device according to one of Claims 1 to 9.

11. Method of centrifugal ventilation of a fluid by means of a partial-running ventilation unit in which, continuously and successively:

- the fluid to be ventilated is sucked by a centrifugal wheel through at least two inlets situated on each side of the wheel in order to create at least one suction flow;

- the flow rate of the suction flow is adjusted asymmetrically between the inlets by means of regulation systems associated with each inlet in order to provide partial running of the ventilatior unit;

- the expulsion of the suction flow is provided by the centrifugal wheel, through a delivery outlet, characterised in that it consists of regulating the flow rate of the suction flow by means of regulation systems providing a relative fineness of regulation which is different between each inlet so as to control and model the shape of the regulation curve at all partial-running operating speeds.

12. Method according to Claim 11, characterised in that the regulation systems differ from each other through a fineness of regulation of at least 5% and preferably of between 5% and 20%.

13. Method according to Claim 11 or 12, characterised in that it comprises the following steps a) and b):

a) for a partial-running range of the ventilation unit of between substantially 100% and 80% of the total suction rate, of providing the regulation by means of a single regulation system able to change respectively from its open position to its closed position, the other system being kept constantly in the fixed open position;

b) then, for a partial-running range of less than 80% of the total rate, providing the regulation at least by means of the system kept in the fixed open position during step a), closing it progressively as far as the value corresponding to the required rate.

14. Method according to Claim 13, characterised in that it consists of:

- during step a), progressively closing the regulation system having the most basic regulation fineness;

- then, during step b), subsequently progressively closing the other regulation system.

15. Method according to Claim 13, characterised in that it consists of:

- during step a), progressively closing the regulation system having the best regulation fineness;

- then starting step b) with the simultaneous command for complete opening of the regulation system having the best regulation fineness, whilst completely closing the regulation system having the most basic regulation fineness;

- continuing step b), providing regulation by the regulation system having the best regulation fineness.

16. Method according to Claim 15, characterised in that a flap able to adopt solely a closed or open position is used as the regulation system having the most basic regulation fineness.

Ansprüche

1. Kreiselventilationsgerät (1) für Teillast mit mindestens einem Auslaß (20) und mindestens zwei Fluideingängen (2, 3), die jeweils gegenüber liegend an einem Belüftungsrad (4) angeordnet sind, das über ein Förderelement in Drehung versetzt wird, wobei jedem Eingang (2, 3) ein Regelsystem (30) für die Ansaugströmung des Fluids zugeordnet ist, das geeignet ist eine zwischen den Eingängen (2, 3) asymmetrische Ansaugmenge zu erzeugen, um eine Teillast des Geräts zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge (2, 3) mit nicht identischen Regelsystemen (30) ausgestattet sind, die sich untereinander durch ihre mechanischen Strukturen unterscheiden und durch ihre Eigenschaften hinsichtlich der Feinheit der Regelung, so dass die Form der Regelungskurve bei allen Teillast-Betriebsformen beherrschbar und darstellbar ist.

2. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einem Eingang (2, 3) zugeordnete Regelsystem (30) ein Regelsystem aufweist mit einer guten Feinheit der Regelung, und dem anderen Eingang (2, 3) ein Regelsystem (30) minderer Qualität zugeordnet ist, das eine Grundfeinheit der Regelung ergibt, wobei die Systeme untereinander sich durch eine Regelfeinheit von mindestens gleich 5% und von vorzugsweise zwischen 5% und 20% unterscheiden.

3. Gerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundregelsystem (30) ein System ist mit geringem Ladeverlust bei voller Öffnung verglichen mit dem anderen Regelsystem (30).

4. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einem Eingang zugeordnete Regelsystem (30) gebildet ist aus einer Regelklappe (60) und das andere System eine Regelschließklappe (35) ist.

5. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das einem Eingang (2, 3) zugeordnete Regelsystem (30) gebildet ist aus einer Regelklappe (60) und der andere Eingang versehen ist mit einer beweglichen Schließ-Stellklappe (40) oder einer Regelschließklappe (35) mit einem einzigen Blatt (35a).

6. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einem Eingang (2, 3) zugeordnete Regelsystem (30) gebildet ist aus einer Regelschließklappe (35) und der andere Eingang (2, 3) versehen ist mit einer beweglichen Schließ-Stellklappe (40).

7. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansaugkanal (50) vorgesehen ist, der sich in zwei Sekundärleitungen (52, 53) teilt, die jeweils mit den Eingängen (2, 3) verbunden sind.

8. Gerät gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Regelsysteme (30) in dem Ansaugkanal (50) montiert ist.

9. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Fluideingänge (2, 3) vorgesehen sind.

10. Gewerblicher Ventilator, der mit einem Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestattet ist.

11. Verfahren zur Kreiselventilation eines Fluids mit Hilfe eines Ventilationsgeräts für Teillast, in dem auf kontinuierliche und aufeinander folgende Weise:

- Ansaugen des zu ventilierenden Fluids mittels eines Zentrifugenrads über wenigstens zwei Eingänge, die gegenüber liegend an dem Rad angeordnet sind, um wenigstens eine Ansaugströmung zu erzeugen,

- Regeln der Ansaugmenge auf asymmetrische Weise zwischen den Eingängen mittels der Regelsysteme, die jedem Eingang zugeordnet sind, um eine Teillast des Ventilationsgeräts zu gewährleisten.

- Gewährleisten des Ausschubs der Ansaugströmung mittels des Zentrifugenrads über einen Auslass, gekennzeichnet durch

- Regulieren der Menge der Ansaugströmung mittels des Regelsystems, wobei eine zu jedem Eingang unterschiedliche Feinheit der Regelung gewährleistet ist so dass die Form der Regelungskurve bei allen Teillast-Betriebsformen beherrschbar und darstellbar ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelsystem sich untereinander durch eine Regelfeinheit von mindestens gleich 5% und von vorzugsweise zwischen 5% und 20% unterscheiden.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte a) und b) vorgesehen sind:

a) in einem Bereich der Teillast des Ventilationsgeräts zwischen 100% und 80% der insgesamt angesaugten Menge Gewährleisten der Regelung mittels eines einzelnen Regelsystems, das so ausgelegt ist, daß es jeweils von seiner offenen Position zu seiner geschlossenen Position gelangt., wobei das andere System ständig in einer festen offenen Position gehalten wird,

b) dann in einem Bereich der Teillast unter 80% der gesamten Menge Gewährleisten der Regelung mindestens mittels des während des Schritts a) in fester offener Position gehaltenen Systems, indem es fortschreitend geschlossen wird bis zu dem der gewünschten Menge entsprechenden Wert.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch,

- zunehmendes Schließen des die Feinheit der gröbsten Regelung darstellenden Regelsystems während des Schritts a),

- dann zunehmendes Schließen des anderen Regelsystems während des Schritts b).

15. Verfahren gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch,

- zunehmendes Schließen des die feinste Regelung darstellenden Regelsystems während des Schritts a),

- dann Einleiten des Schritts b) durch den gleichzeitigen Befehl der vollständigen Öffnung des die feinste Regelung darstellenden Regelsystems, wobei das die Feinheit der gröbsten Regelung darstellende Regelsystem vollständig geschlossen wird,

- Fortsetzen des Schritts b) durch gewährleisten der Regelung mit dem die feinste Regelung darstellenden Regelsystem.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, gekennzeichnet durch Verwenden einer ausschließlich eine geschlossene oder eine offene Position einnehmenden Klappe für das die gröbste Regelung darstellende Regelsystem.

Dessins