Brevet FR2237289A1 — publié le 19750207

La présente invention concerne un dispositif de refroidissement externe d'un transformateur et notamment un dispositif de refroidissement à tubes dans lesquels se produit la déperdition de chaleur du fluide remplissant le transformateur. Il est connu que la tendance actuelle du transformateur est de les rendre de plus en plus eompacts. Ceci a poùr conséquence un échauffement de plus en plus élevé des-bobinages du transformateur qu'il faut éviter si l'on veut obtenir des puissances plus grandes. Aussi les solutions connues de nos jours telles que le refroidissement par ailettes disposées à l'extérieur du transformateur ou par radiateurs-ne conviennent pas aux transformateurs d'un type ramassé comme le transformateur sectoriel décrit parle brevet français 7 045 010 déposé le 14 décembre 1970 parce que les surfaces de la cuve de ce transformateur sont réduites.Il existe une autrepossibilité de refroidissement par tubes de préférence plats que l'on met en parallèle en nombresuffis-ant entre des collecteurs dont l'un est disposé à la partie supérieure de la paroi de la cuve et 11 autre à la partie Inférieure de cette paroi. Les deux collecteurs sont soudés aux parois et évitent ainsi la nécessité d'effectuer de nombreuses soudures au cas où les collecteurs n'èxisteraient pas et que les tubes soient directement soudés sur la cuve.De cette façon, le fluide réfrigérant, par exemple de l'huile, qui est chaud dans la partie supérieure du transformateur, emprunte le collecteur supérieur, redescend dans les tubes par gravité, se refroidit au contact de l'atmosphàre et rejoint le collecteur inférieur communiquant avec le bas de la cuve C'est une circulation naturelle due à l'effet de thermosiphon. Seulement l'huile circule de préférence dans les tubes situés le plus pres de la cuve parce que la perte de charge est plus élevée quand elle passe par les extrémités du collecteur. En effet; -à l'entrée des tubes situés le plus près de la cuve l'huile est plus chaude et elle a tendance à circuler plus rapidement.Aussi pour établir une égale utilisation de tous les tubes, il a été proposé de se servir d'une plaque déflectrice à l'intérieur des collecteurs qui oblige l'huile à circuler au dessus de la plaque jusqu a l'extrémité du collecteur et à revenir sous la plaque pour atteindre les tubes les plus proches de la cuve. L'inconvénient de ce dispositif est de ralentir le débit d'huile dans de fortes proportions. Le dispositif de refroidissement selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Dans celui-ci en effet le débit total de l'huile circulant dans les tubes est important tout en étant réparti également entre les différents tubes. La présente invention a pour objet un dis.positif de refroidissement externe d'un transformateur comportant un premier et un deuxième collecteurs perpendiculaires à une paroi verticale de la cuve du transformateur en des endroits situés respectivement vers le sommet et le bas de ladite paroi et une pluralité de tubes réunissant lesdits premier et deuxième collecteurs, lesdits collecteurs et lesdits tubes étant parcourus par un fluide circulant naturellement de l'entrée du premier collecteur à la sortie du deuxième collecteur, caractérisé par le fait que ledit dispositif comporte des sections de passage différentes de manière à répartir également le debit du fluide dans les différents tubes. Selon-une caractéristique de l'invention lesdits tubes comportent des étranglements en regard dudit premier collecteur. Selon une autre caractéristique lesdits étranglements présentent une ouverture croissante avec la distance de la cuve à l'extrémité du collecteur opposée à la cuve. Selon une autre caractéristique la section desdits premier et deuxième collecteurs est variable, décroissante avec la distance de la cwe à l'extrémité du collecteur opposé à la cuve. En se référant aux figures schématiques à 4 ci-jointes on va décrire ci- après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments représentés sur plusieurs de ces figures portent sur toutes celles-ci les mêmes références. La figure 1 représente une vue schématique en élévation et partiellement en coupe d'un tdispositif de refroidissement à tubes disposé sur le côté d'un transformateur. La figure 2 représente une vue agrandie en coupe longitudinale d'un détail A de la figure 1. La figure 3 représente une coupe transversale selon IIV-IVI de la figure 2 du tube appartenant au dispositif de refroidissement. La figure 4 représente une coupe transversale selon IV-IV de la figure 2 d'une variante à deux tubes en parallèle. On voit sur la figure 1 une paroi verticale i de la cuve d'un transformateur sur laquelle est fixé un collecteur d'entrée 2 dans lequel pénètre le fluide caloporteur en provenance du haut du transformateur. Le collecteur 2 communique avec une pluralité de tubes tels que 3 qui sont rattachés à un collecteur de sortie 4. Celui-ci est fixé sur la meme paroi verticale 1 en bas du transformateur. Il existe une convection naturel-le du fluide circulant dans le sens des flèches, le fluide se réchauffant à l'intérieur du transformateur et perdant ensuite les calories au contact de l'air ambiant. D'après une caractéristique de l'invention afin d'établir un débit constant dans tous les tubes 3 les sections des collecteurs 2 et 4 sont de plus en plus étroites au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la cuve 1.De plus les entrées des tubes 3 à leur jonction avec le collecteur 2 sont munies d'étranglements 5 obtenus par poinçonnage dont les ouvertures vont en croissant du tube le plus près de la cuve au tube le plus éloigné de celle-ci. La figure 2 illustre un agrandissement d'une partie de la coupe de la figure 1. Les parois du collecteur 2 et du tube 3 sont peu épaisses et peuvent être en acier. Les tubes 3 tous identiques présentent une forme aplatie conforme à la figure 3. Le collecteur possède une extrémité circulaire côté cuve pour des raisons de facilité de soudage. La soudure peut etre réalisée automatiquement des deux cotés de la cuve intérieurement et extérieurement. Le corps du collecteur tel que 2 va ensuite en s'applatissant pour des raisons d'écoulement et de régularité de débit dans les tubes. La figure 4-présente une variante dans laquelle il existe deux tubes en parallele 3 et 7 disposés à distance égale de la cuve 1. Les deux tubes ont dès etranglements identiques 5. il est évident que les étranglements sont de plus en plus étroits au fur et à mesure qu'on se rapproche de la cuve. Bien que le- dispositif qui vient d'êtredecrit paraisse le plus avantageux on comprendra que diverses modifications peuvent lui etre apportées sans sortir du cadre de ltinvention, certains des éléments du dispositif pouvant etre remplacés par d'autres susceptibles dry assurer la meme fonction technique. Le dispositif objet de l'invention peut etre utilisé dans tous les cas où la circulation d'un fluide caloporteur doit etre régularisée et plus particulièrement dans les dispositifs de refroidissement à tubes. Des applications particulièrement intéressantes concernent des transforma teurs nécessitant un refroidissement important. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de refroidissement externe d'un transformateur comportant un premier et un deuxième collecteurs perpendiculaires à une paroi verticale de la cuve du transformateur en des endroits situés respectivement vers le sommet et le bas de ladite paroi et une pluralité de tubes réunissant lesdits premier et deuxième collecteurs, lesdits collecteurs et lesdits tubes étant parcourus par un fluide circulant naturellement de l'entrée du premier collecteur à la sortie du deuxième collecteur, caractérisé par le fait que ledit dispositif comporte des sections de passage différentes de maniere a répartir également le débit du fluide dans les différents tubes. 2/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits tubes comportent des étranglements en regard dudit premier collecteur. 3/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits étranglements présentent une ouverture croissante avec la distance de la cuve à l'extrémité du collecteur opposée à la cuve. 4/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la section desdits premier et deuxième collecteur est variable, décroissante avec -la distance de la cuve à l'extrémité du collecteur opposée à la cuve. 5/ Dispositif de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section desdits prémier et deuxième collecteur- est circulaire du côté de la cuve et pràgressivement aplatie en s'éloignant de la cuve.