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WO 2012/017165 CA 02806032 2013-01-18PCT/FR2011/051738
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Installation pour la collecte des gaz d'une pluralité de
cuves d'électrolyse et dispositif d'ajustement pour une
telle installation
L'invention concerne une installation pour la
collecte et le transport des gaz d'une pluralité de cuves
d'électrolyse, dans le domaine de l'industrie de
l'aluminium, en vue du traitement desdits gaz.
Le processus de transformation de l'alumine en
aluminium dans des cuves d'électrolyse génère des gaz
toxiques et/ou chargés en poussière qu'il faut épurer,
certains constituants récupérés lors de l'épuration devant
en outre être recyclés, afin de ne pas polluer
l'atmosphère.
Pour ce faire, il est connu usuellement, notamment
des documents EP-1 845 175 et WO-2008/074386, une
installation comprenant un centre de traitement des gaz,
des collecteurs alimentant le centre de traitement des gaz,
une pluralité de gaines alimentant chaque collecteur et
présentant chacune une extrémité amont destinée à capter
les gaz d'une des cuves d'électrolyse, un dispositif
d'aspiration des gaz adapté pour faire circuler les gaz des
gaines vers le centre de traitement des gaz, et des
dispositifs d'ajustement des pertes de charge disposés
chacun respectivement dans chacune des gaines, les gaines
délimitant une cavité interne présentant une section de
passage nominale identique pour toutes les gaines.
Chaque collecteur récupère successivement les gaz
de plusieurs cuves, par exemple une vingtaine de cuves.
Pour que le débit d'aspiration par cuve soit sensiblement
le même sur l'ensemble des cuves, il est nécessaire de
compenser avec les dispositifs d'ajustement les différences
de pertes de charge dans le collecteur, et d'un collecteur
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à l'autre, afin que l'aspiration des gaz soit sensiblement
la même dans les différentes cuves.
D'autre part, en temps normal, les cuves
d'électrolyse sont capotées (fermées). Mais, il est
nécessaire de procéder à des opérations sur les cuves,
telles que le changement des électrodes et le pompage de
l'aluminium liquide du bain d'électrolyse ce qui nécessite
de les ouvrir (au moins partiellement). Lors de ces
opérations, les gaz ne doivent pas s'échapper dans
l'atmosphère environnante (atelier) dans laquelle
intervient du personnel. Pour ce faire, il faut créer une
sur-aspiration, en augmentant le débit d'aspiration dans
une cuve lorsqu'une cuve est ouverte.
Les documents US-4 668 352, EP-1 845 175 et
WO-2008/074386 décrivent plus en détail la problématique à
laquelle doit répondre une telle installation.
Le document US-4 668 352 décrit une installation
dans laquelle, dans chaque cuve, plusieurs vannes de
réglage de type papillon permettent de réguler
automatiquement le débit d'aspiration de différentes
sections à l'intérieur de la cuve par le pilotage d'un
actionneur par vanne de réglage en fonction de l'écart de
température de la section correspondante consécutif à
l'ouverture d'au moins un capot de cuve. Ce système
appliqué sur toutes les cuves d'une aluminerie entraine
l'installation d'un nombre considérable (5 ou 6 fois plus
grand par exemple) de vannes de réglage, actionneurs et
systèmes d'asservissement avec capteur de température, d'où
un coût d'installation considérablement plus élevé. En
outre, l'installation présente une grande fragilité et se
dérègle facilement, du fait que le papillon des vannes de
réglage est maintenu par son actionneur dans une position
d'obturation partielle, d'où un coût très élevé d'entretien
et de maintenance.
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Le document EP-1 845 775 décrit une installation
comprenant un réseau d'air comprimé qui alimente des buses,
disposées chacune dans une gaine, en sortie de cuve, de
sorte que par effet d'éjecteur, les gaz de sortie de la
cuve sont aspirés à une plus grande vitesse, afin de créer
un débit de sur-aspiration. Mais, le réseau d'air comprimé
est coûteux à installer (nécessité d'avoir un ou plusieurs
compresseurs de grande capacité) et à faire fonctionner
(pilotage et positionnement délicat des buses devant être
montées parallèlement à l'axe de gaine). De plus, les buses
sont coûteuses à installer et posent des problèmes d'usure
par abrasion, d'où une maintenance complexe.
Le document WO-2008/074386 décrit une installation
comprenant un système d'aspiration à double circuit avec un
circuit d'aspiration principal et un circuit aspiration
secondaire propre pour générer une sur-aspiration. Cette
solution est coûteuse du fait qu'elle nécessite un double
réseau. En plus d'un ventilateur principal, elle nécessite
un ventilateur secondaire dédié fixe ou mobile. Dans le cas
Où le ventilateur secondaire est fixe, l'installation
nécessite des registres de type drapeau faisant basculer
les gaz de sortie de la cuve d'un circuit à l'autre, ce qui
augmente encore le coût d'installation et d'entretien. Dans
le cas où le ventilateur secondaire est mobile, elle
nécessite des interventions nombreuses et importantes,
exposant la main d'oeuvre qui travaille dans des conditions
critiques.
L'invention vise à proposer une installation simple
et robuste, tout en en réduisant le coût par rapport à
l'art antérieur. Pour ce faire, conformément à l'invention,
chaque dispositif d'ajustement comprend une partie mobile
présentant une première position, correspondant à une
configuration d'aspiration normale, dans laquelle il limite
localement le passage des gaz dans la gaine respective à
une première section de passage non nulle, inférieure à la
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section de passage nominale, et une deuxième position,
correspondant à une configuration de sur-aspiration, dans
laquelle il limite localement le passage des gaz dans la
gaine respective à une deuxième section de passage
(strictement) comprise entre la première section de passage
et la section de passage nominale, et les premières
sections de passage et les deuxièmes sections de passage
augmentent avec l'augmentation des pertes de charge entre
le centre de traitement des gaz et l'extrémité amont des
gaines respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement.
Ainsi, la sur-aspiration dans la gaine d'une cuve
ouverte est créée en réduisant la perte de charge due au
dispositif d'ajustement respectif par passage de la
première position à la deuxième position et ne nécessite
pas de dispositif d'aspiration dédié. Les gaz suivent le
même chemin lorsque la cuve est ouverte que lorsque la cuve
est fermée, de sorte que la sur-aspiration ne nécessite pas
de circuit dédié. La sur-aspiration a par conséquent un
coût faible dans la réalisation de l'installation et le
débit en sortie des cuves, dans les gaines, est équilibré
(identique) entre toutes les gaines, tant en configuration
d'aspiration qu'en configuration de sur-aspiration.
En général, les pertes de charges entre le centre
de traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines
respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement
augmentent avec la distance entre le centre de traitement
des gaz et l'extrémité amont des gaines respectives.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, le déplacement de la partie mobile est arrêtée
par butée dans un premier sens dans ladite première
position et dans un deuxième sens, opposé au premier sens,
dans ladite deuxième position, et de préférence la partie
mobile de chacun des dispositifs d'ajustement est montée
pivotante par rapport à la gaine respective.
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Ainsi, la robustesse de l'installation est
augmentée et la puissance de l'actionneur déplaçant la
partie mobile de chacun des dispositifs d'ajustement peut
être réduite, pour réduire le coût de l'installation.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, la première position et la deuxième position
constituent deux positions d'équilibre, c'est-à-dire des
positions telles que si la partie mobile tend à être
écartée de l'une ou l'autre de ces deux positions, les
effets aérodynamiques du flux gazeux s'écoulant dans la
gaine tendent à ramener la partie mobile dans la position
d'équilibre considérée, dans laquelle la partie mobile
se trouvait, en l'absence de fonctionnement de tout
actionneur de man uvre de ladite partie mobile.
La robustesse de l'installation est ainsi encore
accrue, et l'actionneur peut exercer une moindre puissance
pour maintenir le dispositif d'ajustement dans la première
position et la deuxième position.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, de préférence les dispositifs d'ajustement
comprennent chacun un diaphragme fixe, de préférence
annulaire, définissant intérieurement un orifice de passage
respectif.
débit dans les gaines pour un faible coût, en ajustant Cette solution est
simple et permet d'équilibrer le
seulement la dimension (largeur radiale lorsque le
diaphragme est annulaire) du diaphragme.
Selon une caractéristique complémentaire conforme à
l'invention, de préférence, le diaphragme fixe s'étend
extérieurement jusqu'en périphérie de la cavité interne de
la gaine respective et la deuxième section de passage
correspond sensiblement à la section de l'orifice de
passage du diaphragme.
Par conséquent, dans chaque gaine, lorsque le
dispositif d'ajustement est dans la deuxième position, la
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perte de charge générée par le diaphragme est limitée à la
perte de charge nécessaire pour équilibrer la
sur-aspiration dans les cuves.
Selon une autre caractéristique complémentaire, la
partie mobile des dispositifs d'ajustement mobile est
disposée de préférence dans l'orifice de passage du
diaphragme.
Cette solution est simple et efficace.
Selon une caractéristique encore complémentaire, la
partie mobile des dispositifs d'ajustement présente de
préférence une section maximale inférieure à la section de
l'orifice de passage respectif.
Ainsi, même en cas de défaillance, les dispositifs
d'ajustement ne peuvent obturer complètement les gaines.
Selon une autre caractéristique conforme à
l'invention, de préférence la partie mobile de chaque
dispositif d'ajustement comprend un volet monté mobile en
rotation par rapport à la gaine respective autour d'un axe
de rotation, et la section maximale du volet des
dispositifs d'ajustement diminue avec l'augmentation des
pertes de charge entre le centre de traitement des gaz et
l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des
dispositifs d'ajustement (ce qui revient en général à ce
que la section maximale du volet des dispositifs
d'ajustement diminue en fonction de l'augmentation de la
distance entre le centre de traitement des gaz et
l'extrémité amont de la gaine respective).
Cette solution permet d'équilibrer simplement le
débit d'aspiration dans les gaines.
Selon une caractéristique complémentaire,
conformément à l'invention, de préférence la section
minimale du volet des dispositifs d'ajustement diminue avec
l'augmentation des pertes de charge entre le centre de
traitement des gaz et l'extrémité amont des gaines
respectives, en dehors des dispositifs d'ajustement (ce qui
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revient en général à ce que la section minimale du volet
des dispositifs d'ajustement diminue en fonction de
l'augmentation de la distance entre le centre de traitement
des gaz et l'extrémité amont de la gaine respective).
Ainsi, on équilibre le débit de sur-aspiration dans
les gaines.
Selon une autre caractéristique complémentaire,
conformément à l'invention, de préférence le dispositif
d'ajustement comprend une première plaque et une deuxième
plaque entrecroisées, la deuxième plaque ayant une surface
plus petite que la surface de la première plaque.
Cette solution permet d'équilibrer simplement et
efficacement le débit d'aspiration dans la première
position et la deuxième position du dispositif
d'ajustement.
Selon une caractéristique encore complémentaire,
conformément à l'invention, la première plaque et la
deuxième plaque sont de préférence perpendiculaires l'une
par rapport à l'autre.
L'écoulement des gaz autour du volet est ainsi
moins perturbé.
Selon une autre caractéristique, conformément à
l'invention, de préférence la première plaque s'étend
perpendiculairement à la gaine lorsque le dispositif
d'ajustement est dans la première position, et la deuxième
plaque s'étend perpendiculairement à la gaine lorsque le
dispositif d'ajustement est dans la deuxième position.
Le dispositif d'ajustement est ainsi encore
simplifié et sa robustesse est augmentée.
Selon encore une autre caractéristique,
conformément à l'invention, la surface de la première
plaque et la surface de la deuxième plaque des dispositifs
d'ajustement diminuent toutes les deux avec l'augmentation
des pertes de charge entre le centre de traitement des gaz
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et l'extrémité amont des gaines respectives, en dehors des
dispositifs d'ajustement.
Ainsi, on équilibre le débit d'aspiration dans les
gaines, dans la première position et dans la deuxième
position du dispositif d'ajustement.
Conformément à l'invention, de préférence
l'installation comprend en outre :
- un premier sous-ensemble et un deuxième
sous-ensemble analogues comportant chacun une série de
cuves communiquant avec un premier collecteur et une série
de dispositifs d'ajustement disposés dans les gaines,
- une première conduite d'aspiration reliant le
premier sous-ensemble au centre de traitement des gaz,
- une deuxième conduite d'aspiration reliant le
deuxième sous-ensemble au centre de traitement des gaz,
ladite deuxième conduite d'aspiration étant de même
section, mais de longueur plus élevée que la première
conduite d'aspiration, et
- un dispositif d'équilibrage compensant l'écart en
perte de charge dû à la longueur plus élevée de la deuxième
conduite d'aspiration par rapport à la longueur de la
première conduite d'aspiration.
On comprendra par analogue le fait que le premier
sous-ensemble et le deuxième sous-ensemble sont identiques
ou symétriques l'un de l'autre.
Ainsi, on équilibre le débit dans les gaines entre
le premier sous-ensemble et le deuxième sous-ensemble.
Conformément à l'invention, le dispositif
d'équilibrage est de préférence un diaphragme disposé dans
la deuxième conduite d'aspiration.
Selon un autre aspect, l'invention concerne en
outre un dispositif d'ajustement pour une installation de
traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un
diaphragme fixe, de préférence annulaire, et un volet
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mobile, ledit diaphragme s'étendant extérieurement jusqu'en
périphérie d'une gaine et définissant intérieurement un
orifice de passage, le volet mobile étant monté mobile de
préférence pivotant et de préférence dans l'orifice de
passage du diaphragme, le volet présentant une section
maximale inférieure à la section dudit orifice de passage.
Selon encore un autre aspect, l'invention concerne
un dispositif d'ajustement pour une installation de
traitement de gaz de cuves d'électrolyse comprenant un
volet monté pivotant dans une gaine, ledit volet comprenant
une première plaque et une deuxième plaque entrecroisées
et, de préférence, perpendiculaires l'une par rapport à
l'autre, la deuxième plaque ayant une surface plus petite
que la surface de la première plaque, cette dernière ne
pouvant de préférence pas obturer complètement la gaine,
laquelle surface de la première plaque étant alors plus
petite que la section de passage nominale de la gaine.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention apparaîtront dans la description
détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans
lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique en
plan d'une installation conforme à l'invention,
- la figure 2 est une représentation partielle en
perspective à échelle agrandie de l'installation suivant la
flèche repérée II à la figure 1,
- la figure 3 est une représentation schématique de
l'installation à échelle encore agrandie suivant la ligne
repérée III-III à la figure 2,
- la figure 4 est une vue en coupe, à échelle
encore agrandie, selon la ligne repérée IV-IV à la
figure 3, d'un premier mode de réalisation de dispositif
d'ajustement, dans une première position,
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- la figure 5 illustre, conformément à la figure 4,
le premier mode de réalisation de dispositif d'ajustement,
dans une deuxième position,
- la figure 6 illustre en perspective un deuxième
mode de réalisation de dispositif d'ajustement, dans la
première position,
- la figure 7 illustre, conformément à la figure 6,
le deuxième mode de réalisation de dispositif d'ajustement,
dans la deuxième position,
- la figure 8 illustre le deuxième mode de
réalisation de dispositif d'ajustement, dans la première
position, suivant la flèche repérée VIII à la figure 6,
- la figure 9 illustre le deuxième mode de
réalisation de dispositif d'ajustement, dans la deuxième
position, suivant la flèche repérée IX à la figure 7,
- la figure 10 représente schématiquement en
perspective un troisième mode de réalisation de dispositif
d'ajustement,
- la figure 11 représente schématiquement en
perspective un quatrième mode de réalisation de dispositif
d'ajustement.
La figure 1 représente schématiquement en plan une
installation pour le traitement de gaz de cuves
d'électrolyse comprenant un premier sous-ensemble 2, un
deuxième sous-ensemble 4, une première conduite
d'aspiration 44, une deuxième conduite d'aspiration 48, un
dispositif d'aspiration 6 et un centre de traitement des
gaz 8. Le dispositif d'aspiration 6 crée une aspiration à
la fois dans la première conduite d'aspiration 44 et dans
la deuxième conduite d'aspiration 48.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1,
la première conduite d'aspiration 44 relie le premier
sous-ensemble 2 au centre de traitement des gaz 8 et
présente une longueur L, tandis que la deuxième conduite 48
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relie le deuxième sous-ensemble 4 au centre de traitement
des gaz 8 et présente une longueur 1, inférieure à la
longueur L de la première conduite d'aspiration. Afin
d'équilibrer les pertes de charges entre le premier
sous-ensemble 2 et le deuxième sous-ensemble 4, un
diaphragme 10 est disposé dans la deuxième conduite
d'aspiration 48 pour générer une perte de charge
correspondant aux pertes de charge dues à la différence de
longueur entre la première conduite d'aspiration 44 et la
deuxième conduite d'aspiration 48.
Le diaphragme 10 est un anneau créant localement
une réduction de la section de passage des gaz, comme il
est explicité infra. La taille de l'anneau (en particulier
sa section) est adaptée à la différence de longueur (L-1)
entre la première conduite d'aspiration 44 et la deuxième
conduite d'aspiration 48. En variante, bien que cela ne
soit pas préféré, on peut prévoir d'autres dispositifs que
le diaphragme 10 pour compenser la différence de perte de
charge entre la première conduite d'aspiration 44 et la
deuxième conduite d'aspiration 48.
Dans le mode réalisation illustré à la figure 1,
chacun des premier 2 et deuxième 4 sous-ensembles comprend
avantageusement quatre collecteurs 11, 12, 13, 14 ; 15, 16,
17, 18 répartis en deux paires de collecteurs 11, 12 ; 13,
14 ; 15, 16 ; 17, 18 reliées entre elles par un conduit de
liaison 42, 46. Toutes les paires de collecteurs peuvent
être identiques, les collecteurs de chaque paire sont
disposés symétriquement et dans le prolongement l'un de
l'autre, et chaque conduit de liaison 42, 46 relie les
paires de collecteurs en s'étendant perpendiculairement aux
collecteurs, de sorte que chacun des premier 2 et deuxième
4 sous-ensembles présente sensiblement une forme de H.
Tel qu'illustré aux figures 2 et 3 chaque
collecteur 11 s'étend entre une extrémité amont 11a et une
extrémité aval 11b entre lesquelles débouche une extrémité
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aval 23 d'une série de gaines 20. Chacune des gaines 20
présentent une cavité interne 22 et s'étend entre une
extrémité amont 21 et l'extrémité aval 23 correspondante.
Une série de cuves d'électrolyse 40 disposées côte-à-côte
(non représentées à la figure 2 pour une meilleure
lisibilité), constituée dans le mode de réalisation
illustré par une pluralité de cuves, est reliée à chaque
collecteur 11 par une série de gaines 20 respectives.
L'extrémité amont 21 des gaines 20 est reliée à une cuve
d'électrolyse 40 respective pour y aspirer les gaz présents
dans la cuve d'électrolyse 40.
La série de gaines 20 comprend une gaine amont 20a
dont l'extrémité aval 23 débouche à l'extrémité amont 11a
du collecteur 11 et une gaine aval 20b dont l'extrémité
aval 23 débouche à proximité de l'extrémité aval 11b du
collecteur 11. Les autres gaines 20 sont situées entre la
gaine amont 20a et la gaine aval 20b et débouchent dans le
collecteur 11 par leur extrémité aval en des zones
régulièrement réparties. Compte tenu de l'augmentation du
flux de gaz s'écoulant dans le collecteur 11, de préférence
le collecteur 11 présente une section croissant
progressivement entre sa connexion avec l'extrémité aval 23
de la gaine amont 20a et sa connexion avec l'extrémité aval
23 de la gaine aval 20b.
En outre, pour équilibrer le flux de gaz dans
chacune des gaines 20, un dispositif d'ajustement 30 est
disposé dans chacune des gaines 20 entre leur extrémité
amont 21 et leur extrémité aval 23.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 4
et 5, chaque dispositif d'ajustement 30 comprend une partie
fixe 32 et une partie mobile 36. La partie fixe 32 est
constituée par un diaphragme 32 de forme annulaire
s'étendant en périphérie de la cavité 22. Le diaphragme
présente un bord externe se raccordant de préférence de
manière étanche avec la gaine 20 et un bord interne
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définissant un orifice de passage 34. La partie mobile 36
est constituée par un volet 36 monté pivotant autour d'un
axe diamétral de rotation Z (ici vertical) par rapport à la
gaine 20. Un actionneur 38 (schématisé par une double
flèche) permet de commander la rotation de 90 degrés du
volet 36 entre une première position illustrée à la figure
4 et une deuxième position illustrée à la figure 5
constituant des positions d'équilibre du volet 36, c'est-à-
dire des positions telles que si le volet 36 tend à
s'écarter de l'une ou l'autre de ces positions, les effets
aérodynamiques du flux gazeux s'écoulant dans la gaine
tendent à ramener le volet dans sa position d'équilibre
considérée, en l'absence de fonctionnement de tout
actionneur de man uvre du volet 36. La première position
correspond à une aspiration normale, les volets 36 opposant
leur surface maximale au passage des gaz dans les gaines
20, tandis que la deuxième position correspond à une
sur-aspiration, les volets 36 opposant alors leur surface
minimale au passage du gaz dans les gaines 20.
Une première butée 52 solidaire du volet 36 vient
au contact d'une butée fixe 50 solidaire de la gaine 20
lorsque le volet 36 est dans la première position pour
arrêter le volet 36 en rotation dans un premier sens 62,
tandis qu'une deuxième butée 54 également solidaire du
volet 36 vient au contact de la butée fixe 50 lorsque le
volet 36 est dans la deuxième position pour arrêter le
volet 36 en rotation dans un deuxième sens 64, opposé au
premier sens.Dans le mode de réalisation illustré aux figures 4
et 5, les gaines 20 sont de section circulaire et
présentent une section nominale S, les orifices de passage
34 sont de section circulaire et de diamètre D2, et les
volets 36 sont formés par un disque plein de section
circulaire présentant un diamètre D1 strictement inférieur
au diamètre D2 de l'orifice de passage 34 et ayant une
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épaisseur négligeable par rapport à son diamètre D2, tel
qu'illustré à la figure 5.
Lorsque les volets 36 sont dans la première
position, les dispositifs d'équilibrage 30 limitent le
passage du gaz à une section de passage Si s'étendant entre
le diaphragme 32 et le volet 36 opposant sa surface
maximale en s'étendant perpendiculairement à la direction
longitudinale Y de la gaine 20 respective. La section de
passage est donc réduite par rapport à la section
nominale S par la surface annulaire du diaphragme 32 et par
la surface maximale du volet 36 (n.D12/4).
Lorsque les volets 36 sont dans la deuxième
position, ils s'étendent suivant la direction longitudinale
Y de la gaine 20 respective et opposent au passage du gaz
leur section minimale, quasiment nulle, de sorte que les
dispositifs d'équilibrage 30 limitent le passage du gaz à
une section de passage S2 correspondant sensiblement à la
section des orifices de passage 34 (n.D22/4) du diaphragme
32. La section de passage est donc nettement augmentée
lorsque le dispositif d'équilibrage 30 passe de la première
position à la deuxième position du volet 36, ce qui génère
de préférence une multiplication du débit de gaz jusqu'à
3 fois.
Les gaines 20 présentent généralement la même
section nominale S, sauf éventuellement aux extrémités qui
ont une section supérieure pour limiter leurs pertes de
charge. En général, afin d'équilibrer le débit dans les
différentes gaines 20, en aspiration normale, l'orifice de
passage 34 du diaphragme 32 se réduit progressivement de
sorte que D2 décroit de la gaine amont 20a vers la gaine
aval 20b, et le diamètre D1 du volet 36 est inférieur à D2
de la gaine aval 20b pour laquelle D2 est minimal. Le
diamètre D1 du volet pivotant 36 a vocation de rester
constant, car il est l'initiateur de la sur-aspiration (et
définit la perte de la charge constante à supprimer), et
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seul le diamètre D2 a un effet d'équilibrage. La section de
passage Si décroit par conséquent de la gaine amont 20a
vers la gaine aval 20b. En général, la gaine amont 20a est
dépourvue de diaphragme 32.
De même, afin d'équilibrer le débit dans les gaines
20, en sur-aspiration, la section de passage S2 décroit de
la gaine amont 20a vers la gaine aval 20b, du fait que D2
décroit progressivement et que le diamètre D1 du volet 36
est inférieur à D2 de la gaine aval 20b pour laquelle D2
est minimale.
Les figures 6 à 9 illustrent un dispositif
d'ajustement ou d'équilibrage 130 selon un deuxième mode de
réalisation conforme à l'invention.
Le dispositif d'équilibrage 130 est dépourvu de
diaphragme fixe et comprend un volet 135 pivotant de
90 degrés par rapport à la gaine 20 autour d'un axe
diamétral de rotation Z (ici vertical) entre une première
position qui correspond à l'aspiration normale et une
deuxième position qui correspond à la sur-aspiration. Le
volet 135 oppose au passage du gaz dans la gaine 20 une
section "efficace", perpendiculairement à la direction
longitudinale Y de la gaine 20, qui est maximale lorsque le
volet 135 est dans la première position et minimale lorsque
le volet 135 est dans la deuxième position. La rotation du
volet 135 est commandée par un actionneur 138 disposé à
l'extérieur de la gaine 20.
Le volet 135 comprend une première plaque 132 et
une deuxième plaque 136 planes entrecroisées,
perpendiculaires l'une par rapport à l'autre et sécantes
suivant l'axe de rotation Z. La section maximale du volet
135 est constituée par la surface de la première plaque 132
et la section minimale du volet 135 est constituée par la
surface de la deuxième plaque 136. Lorsque le volet 135 est
dans la première position, la première plaque 132 s'étend
perpendiculairement à la direction longitudinale Y de la
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gaine 20 tandis que la deuxième plaque 136 s'étend suivant
la direction longitudinale Y de la gaine 20. Inversement,
lorsque le volet 135 est dans la deuxième position, la
première plaque 132 s'étend suivant la direction
longitudinale Y de la gaine 20 tandis que la deuxième
plaque 136 s'étend perpendiculairement à la direction
longitudinale Y de la gaine 20. Ainsi, la première position
et la deuxième position constituent des positions
d'équilibre. Avantageusement, le centre de la première
plaque 132 et le centre de la deuxième plaque 136 sont
situés sur l'axe de rotation Z, et de préférence, confondus
au centre des plaques en forme de disques circulaires 132
et 136.
Le volet 135 est arrêté en rotation dans le premier
sens 62 dans la première position, par contact entre la
première butée 52 solidaire du volet 135 et la butée fixe
50, et est arrêté en rotation dans le deuxième sens 64 dans
la deuxième position, par contact entre la deuxième butée
54 solidaire du volet 135 et la butée fixe 50.
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 6
à 9, la première plaque 132 est formée par un disque
circulaire de diamètre X1, la deuxième plaque 136 est
formée par un disque circulaire de diamètre X2 et la gaine
est de section circulaire S.
Lorsque les volets 135 sont dans la première
position, les dispositifs d'équilibrage 130 limitent par
conséquent le passage du gaz à une section de passage Si
s'étendant entre la première plaque 132 de diamètre X1 et
la gaine 20. La section de passage du gaz est donc réduite
par rapport à la section nominale S de la surface de la
première plaque (n.X12/4), soit 51 = S - n.X12/4.
Lorsque les volets 135 sont dans la deuxième
position, les dispositifs d'équilibrage 130 limitent par
conséquent le passage du gaz à une section de passage S2
s'étendant entre la deuxième plaque 132 de diamètre X2 et
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la gaine 20, la première plaque 132 opposant alors une
surface négligeable. La section de passage du gaz est donc
réduite par rapport à la section nominale S de la surface
de la deuxième plaque (li.X22/4), soit S2 = S - li.X22/4.
Le diamètre X2 de la deuxième plaque 136 étant
nettement inférieur au diamètre X1 de la première plaque
132, la section de passage est donc nettement augmentée
lorsque le dispositif d'équilibrage passe de la première
position (Si) à la deuxième position (S2), ce qui génère
une multiplication du débit de gaz jusqu'à environ 3 fois
de préférence.
Les gaines 20 sont toutes identiques et présentent
toutes la même section nominale S. En revanche, afin
d'équilibrer le débit dans les différentes gaines 20, en
aspiration normale, la section efficace maximale du volet
135 déterminée par la surface de la première plaque 132
augmente progressivement avec la réduction de la perte de
charge (hors dispositif d'équilibrage), c'est-à-dire
généralement de la distance, de l'extrémité aval 23 de la
gaine 20 à l'extrémité aval llb du collecteur, autrement
dit de la gaine amont 20a à la gaine aval 20b.
De même, afin d'équilibrer le débit dans les gaines
20, en sur-aspiration, la section efficace minimale du
volet 135 déterminée par la surface de la deuxième plaque
136 augmente progressivement avec la diminution de la
réduction de la perte de charge (hors dispositif
d'équilibrage), c'est-à-dire généralement de la distance,
entre l'extrémité aval 23 de la gaine 20 et l'extrémité
aval llb du collecteur, autrement dit de la gaine amont 20a
vers la gaine aval 20b.
Les figures 6 et 7 illustrent que le dispositif
d'équilibrage 130 est monté dans un tronçon de la gaine 20
destiné à être fixé entre deux autres tronçons de la gaine
20 présentant la même section nominale S.
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Il est enfin noté que le diaphragme 10 (voir figure
1) peut être omis en agrandissant les volets 135 des
dispositifs d'équilibrage 130 du deuxième sous-ensemble 4
par rapport aux volets des dispositifs d'équilibrage
correspondants du premier sous-ensemble 2.
La figure 10 illustre un troisième mode de
réalisation se distinguant essentiellement du premier mode
de réalisation illustré aux figures 4 et 5 en ce que les
gaines 220 présentent une section rectangulaire et les
dispositifs d'équilibrage 230 comprennent chacun un
diaphragme 232 et un volet 236 pivotant tout deux de forme
rectangulaire. Le diaphragme 232 s'étend en périphérie
jusqu'à la gaine 220 de section rectangulaire et définit
intérieurement un orifice de passage 234 également de
section rectangulaire. Le volet 236 est formé par une
plaque également de section rectangulaire.
La figure 11 illustre un quatrième mode de
réalisation se distinguant essentiellement du premier mode
de réalisation illustré aux figures 4 et 5 et du troisième
mode de réalisation illustré à la figure 10 en ce que les
dispositifs d'équilibrage 330 comprennent chacun un volet
336 rectangulaire et un diaphragme 332 définissant
intérieurement un orifice de passage 334 rectangulaire et
s'étendant extérieurement jusqu'à la gaine 320 de section
circulaire.
Il est noté que, dans l'ensemble des modes de
réalisation décrits supra, lorsque qu'il est nécessaire
d'augmenter l'aspiration dans une ou plusieurs cuves 40,
notamment parce qu'un capot ou une porte y est ouverte,
l'augmentation de débit d'aspiration des gaz dans cette
cuve est obtenu en faisant passer le dispositif
d'équilibrage respectif (disposé dans la gaine 20 par
laquelle sont aspirés les gaz de cette cuve) de sa première
position à sa deuxième position, de préférence sans agir
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sur le dispositif d'aspiration 6 ni sur les autres
dispositifs d'équilibrage.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée
aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à
titre illustratif non limitatif. Les gaines, les volets et
les diaphragmes pourraient avoir encore d'autres formes, en
particulier non nécessairement homothétiques les unes des
autres.
De même, le volet 135 du deuxième mode de
réalisation pourrait avoir d'autres formes. La première
plaque 132 et la deuxième plaque 136 pourraient ne pas être
circulaires. En outre, l'espace entre la première plaque
132 et la deuxième plaque 136 pourrait être rempli, au
moins partiellement, de matière.
