Brevet FR2360059A1 — publié le 19780224

L présente invention concerne les tours sèches de refroidissement à tirage naturel. Bes tours de refroidissement de ce type comportent au moins un circuit échangeur de chaleur dans lequel circule un fluide à refroidir qui peut être un liquide ou une vapeur. La quantité de fluide à refroidir est généralement variable et, par ailleurs, la température de ltair de refroidissement, c'est-à-dire de l'air atmosphérique, varie également dans de larges mesures. La présente invention concerne un nouveau procédé et une tour de refroidissement pour sa mise en oeuvre qui rend possible de faire varier la capacité de refroidissement d'une façon tres considérable et cela de façon simple et adore. Conformémenl à 11 invention, le-procédé consiste à modifier les caractéristiques aérodynamiques du circuit de tirage de ladite tour. Pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus, l'invention crée également une tour seche à tirage naturel comportant une charpente de support ajourée sur laquelle est érigée une coque formant cheminée, des échangeurs de chaleur étant prévus dans le circuit de tirage délimité par la charpente de support et la coque qu'elle porte pour le refroidissement d'un fluide, cette tour étant caractérisée en ce qu'elle comporte des organes obturateurs mobiles pour modifier les conditions de tirage et faire varier corrélativement le débit d'air dans la tour et, par conséquent, dans les échangeurs de chaleur. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, a' titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une élévation schématique d'une tour de refroidissement mettant en oeuvre l'invention. La fig. 1a est une- coupe transversale prise sensiblement suivant la ligne Ia-Ia de la fig. 1 d'une tour analogue à la fig. 1 et illustrant une disposition particulière des échangeurs de chaleur. Les fig. 2 à 5 sont des élévations schématiques analogues à la fig. 1 de variantes. s fig. 6 et 7 sont des coupes transversales de la tour illustrant deux dispositions caractéristiques d'éléments apparaissant aux figures précédentes. Les fig. 8 à 14 sont des élévations schématiques analogues à la fig. 1 d'autres variantes. La fig. 15 est uné coupe transversale d'un autre mode de réalisation. Les fig. 16 à 18 sont des élévations montrant des variantes supplémentaires. La fig. 19 est une coupe schématique d'une tour illustrant une réalisation supplémentaire. Les fig. 20 à 23 sont des élévations schématiques illustrant d'autres modes de réalisation de la tour de refroidissement. Le dessin montre différentes variantes de réalisation d'une tour de refroidissement désignée dans son ensemble par 1. Dans toutes les réalisations, la tour comporte une charpente de support 2 et une coque 3 érigée sur la charpente 2. La coque 3 est constituée par un voile mince formant une enveloppe délimitant une cheminée. La coque 3 présente d'une manière avantageuse la forme d'un hyperbololde de révolution. On ne sortirait toutefois pas du cadre de l'invention en conférant à la coque, et éventuellement à l'ensemble de la tour, une autre forme par exemple en constituant la coque par deux troncs de cône opposés ou encore en conformant la tour pour que sa section ne soit pas circulaire mais, au contraire, polygonale et, par conséquent, toutes les réalisations décrites dans ce qui suit et qui sont revendiquées sont à considérer en tenant compte de ce qui précèdes L'invention concerne exclusivement les tours du genre décrit brièvement ci-dessus qui sont dites sèches, ctest-à- dire dans lesquelles le fluide à refroidir qui peut être un liquide ou une vapeur circule dans des échangeurs de chaleur et n'est, par conséquent, jamais en contact direct avec l'atmosphère 'expression "tour seche n'exclut pas la posai bilité qu'il y a de projeter ou pulvériser un liquide sur les échangeurs de chaleur. Suivant. l'invention, les échangeurs sont disposés entre le sol et la base de-la coque 3 sur tout ou partie de la périphérie de la charpente de support 2 et ils sont alors désignés par A ou bien ils sont disposés sur une ou plusieurs sections transversales de la coque 3, de préférence au voisinage de sa base et ils sont alors désignés par la référence B. La tour peut comporter seulement des échangeurs -A ou encore des échangeurs B ou encore en combinaison des échangeurs A ou B. Le mot "échangeur" doit être compris dans son sens le plus large et dans ce qui suit il daigne soit un appareil isolé, soit un groupe d'appareils reliés entre eux. Dans tous les cas, le circuit de refroidissement des échangeurs est traversé par de l'air de refroidissement circulant suivant les flèe,hes représentées à la fig.1, c'est-à-dire que cet air de refroidissement circule dans l'espace dans le quel se trouve la charpente de support 2 et est aspiré à l'intérieur de la coque 3 par effet de tirage. La nature même des échangeurs peut aussi être quelconque. Par exemple, les échangeurs peuvent-etre constitués par des faisceaux de tubes débouchant dans des boîtes collectrices, par des échangeurs dits à plaques ou par des serpentins refroidisseurs munis ou non d'ailettes ou autres dissipateurs. Le tirage d'une tour comme décrite ci-dessus dépend de ses caractéristiques géométriques ainsiqudela différence de température existant entre l'air ambiant entrant dans la tour et l'air ayant traversé les échangeurs. Ainsi que cela est expliqué dans ce qui précéde, l'invention consiste à fai-re varier la capacité de refroidissement de la tour en agissant sur le tirage et par conséquent sur le débit d'air à travers les échangeurs de chaleur. Suivant la fig. 1, la tour est munie au voisinage de son sommet d'écrans oscillants 4 montés sur des axes 5 disposés à la périphérie de l'embouchure de sortie de la coque 3. La fig. 1 montre que les écrans 4 constitués par des volets peuvent être dirigés vers le bas pour que leur efficacité soit nulle ou pratiquement nulle lorsque ces volets sont appliqués contre la paroi interne de la coque 3 et que leur efficacité aille croissant pour réduire le débit d'air passant par la tour lorsqu'ils sont amenés progressivement vers une position sensiblement horizontale. La fig. 2 montre que les volets 4 peuvent au contraire être dirigés vers le haut lorsque le tirage doit être maximum et, alors, ces mêmes volets peuvent être abaissés pour occuper une position sensiblement horizontale lorsque le tirage doit être réduit a' son minimum. l'es volets de la fig. 2 peuvent être les mêmes que ceux de la fige, ctest-à-dire au'ils peuvent, le cas échéant, être déplacés sur une amplitude angulaire allant jusau'à 1800, ce qui rend possible, lorsqu'ils sont complètement soulevés et prolongent la paroi de la coque 3, d'augmenter le tirage puisqu'il en résulte une augmentation de la hauteur de cette coque. Bes volets 4 peuvent être déplacés simultanément ou indépendamment pour- tenir compte de circonstances particulières notamment de la direction du vent. Suivant la fig. 3, des volets multiples 6 sont articulés autour d'axes horizontaux 7. l'eus volets 6 peuvent être dirigés vers l'intérieur de la coque ou au contraire vers l'extérieur comme illustré par la fig. 4. Gamme précédemment, l'angle d'incidence des volets peut être modifié à la demande. Les fig. 3 et 4 montrent que les articulations 7 sont disposées sur un c8té des volets. Cette disposition n'est pas nécessaire et la fig. 5 montre que les volets, alors désignés par 6a, peuvent âtre articulés sur des axes 7a disposés à leur partie médiane ou sensiblement à leur partie médiane pour que lesdits volets soient approximativement équilibrés. Les axes 7 respectivement 7a des fig. 3 à 5 peuvent être disposés parallèlement les uns aux autres comme montré par la fig. 6 ou bien ces axes peuvent être disposés suivant des rayons comme montré pour les axes 7a à la fig. 7. il est avantageux alors de prévoir un moyeu central de liaison 8. Les écrans constitués par des volets ou organes analogues ne sont pas placés nécessairement au sommet de la coque 3. En effet, la fig. -8 illustre une disposition suivant laquelle des volets 9 sont prévus non plus à la partie supérieure de la coque 3.mais à la partie inférieure de cette coque, lesdits volets étant articulés sur des axes 10 prévus au sommet de la charpente de support 2 ou directement à l'intérieur de la coque 3. Suivant la fig. 9, ce sont des volets multiples Il qui sont articulés le long d'un de leurs bords sur des axes 12 prévus à la bsse de la coque 3, c'est-à-dire aussi au sommet de la charpente de support 2, les axes 12 s'étendant parallèlement comme à la fig. 6, ou suivant des rayons comme à la.fig.7. Les volets Il peuvent s'étendre vers le bas, c'est-à-dire être dirigés vers l'intérieur de la charpente de support 2 ou au contraire, comme le montre la fig. 10, lesdits volets Il peuvent s'étendre vers le haut. La fig. 11 illustre une disposition dans laquelle les volets désignés alors par 11a sont articulés près de leur partie médiane sur les axes 12, de sorte qu'ils sont au moins en partie équilibrés comme à la fig. 5, tout en étant placés au voisinage du plan de base de la coque 3. A la fig. 12, les écrans constitués par des volets 13 sont articulés sur des axes 14 disposés sur lun de leurs bords et à la partie inférieure de la charpente de support 2, ces volets pouvant pivoter dans le sens des flèches pour occulter plus ou moins l'admission d'air à l'intérieur de la tour. La fig. 13 illustre une réalisation analogue suivant laquelle les volets 13 sont aussi articulés sur des axes 14 mais ceux-ci sont disposés à la partie supérieure de la charpente de support 2 pour être pivotés soit vers l'intérieurtsoit vers l'extérieur de la tour,comme illustré à gauche et à droite du dessin. Suivant la fig. 14, ce sont des volets multiples 13a qui sont articulés sur des axes 14a disposés horizontalement à différents niveaux de la charpente de support 2. Tes volets 13a peuvent être articulés le long de leurs bords ou à leur partie médiane, comme montré en 13al,et prendre n'importe quelle inclinaison. La fig. 15 illustre une variante selon laquelle des axes sensiblement verticaux 16 sont prévus a' la périphérie de la charpente de support 2 et ces axes i6 -supportent des volets 17 pouvant être pivotés pour occuper une position pour laquelle ils s'étendent sensiblement de façon radiale par rapport à la tour ou au contraire une position pour laquelle ils sont tangents à la tour de sorte qu'ils ferment dans ce cas l'entrée d'air. Les écrans ne sont pas nécessairement constitués par des volets et, en particulier, les fig. 16 à 19 montrent qu'ils peuvent être constitués par des rideaux. A la fig. 16, un ou plusieurs rideaux 18 disposés sur des rouleaux 19 sont montés pour pouvoir obstruer plus ou moins le passage de l'air à la sortie de la coque 3. Â la fig. 17, ces mêmes rideaux sont montés à la partie basse de la coque 3. Lesdits rideaux peuvent également être montés dans une position intermédiaire à celle illustrée aux fig. 16 et 17. Les rideaux 18 sont avantageusement triangulaires ou trapézoidaux pour s'étendre suivant des secteurs de la section droite de la coque. A la fig. 18, des rideaux 18a pouvant être dévidés de rouleaux 19a sont disposés à la partie inférieure de la charpente de support 2 et des rideaux 18b déroulés de rouleaux 19b sont disposés à la partie supérieure de cette charpente, de sorte que les rideaux lorsqu'ils sont plus ou moins tirés ferment l'entrée d'air de la tour. Suivant la fig. 19, les rideaux désignés par 18c sont montés sur des rouleaux 19c dont l'aie est vertical, lesdits rouleaux étantdisposés à la périphérie de la charpente de support 2. Un autre moyen pour obtenir le résultat recherché est illustré par la fig. 20. Dans cette réalisation, des fenêtres 20 d'admission d'air frais sont prévues dans la coque 3 à proximité de la charpente de support 2 et des obturateurs 21 sont prévus pour fermer plus ou moins les fenêtres 20 en faisant varier ainsi la température de l'air à l'intérieur de la tour, donc le tirage. Bes obturateurs 21 peuvent être d'un type quelconque a' rideaux, à lamelles, à volets, etc. Dans ce gui précède, on n'a pas décrit en détail les mécanismes pour la commande des volets ou rideaux divers formant écrans car il est évident que ces mécanismes peuvent être réalisés de nombreuses façons connues dans la technique et, par exemple, par des vérins hydrauliques ou pneumatiques, par des moteurs électriques et autres commandes analogues. La fig. 21 illustre un antre mode de réalisation de l'invention suivant lequel on monte à l'intérieur de la coque 3, suivant son axe vertical, un corps gonflable 22 analogue à un ballon. Ce corps gonflable est monté à l'extrémité d'un mat 23 et/ou fixé à la coque par des suspentes 24. Un dispositif non représenté permet de gonfler plus ou moins le corps 22 aui forme ainsi obturateur variable à l'intérieur de la coque 3. La fi. 22 illustre une réalisation selon laquelle des éléments gonflables 25 sont fiXRS directement sur la paroi interne de la coaue 3. De pr8férenca, les éléments gonflables 25 pr4;sentent la forme d'une couronne et, selon qu'ils sont plus ou moins onflés, la section de passage de l'air et par suite le tirage sont modifiés. La fig. 23 illustre encore une autre réalisation selon laquelle on dispose dans la coque 3 une feuille pliable ou toile 26,par exemple en forme de cane ou de cnlotte sphérique, aul est supportée par des suspentes 24 et dont l'ouverture peut être réglée au moyen de cordons 27, 27a et 28. Il est avantageux que la feuille 26 soit en matière légère pour qu'elle puisse être soutenue au moins partiellement par l'air ascendant parcourant la coque 3. Des armatures diverses peuvent être pré- vues pour renforcer la feuille 26 et faciliter tant son dénloiement que son pliage. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, les dispositifs décrits qui modifient à la demande le tirade de la tour de refroidissement peuvent être combinés avec des dispositifs limitant jusqu'à pouvoir l'interrompre la circulation de 1'air de refroidissement a travers certains au moins des échangeurs que comporte la tour. REVEND ICÂTIONS 1 - Un procédé pour faire varier la capacité de refroidissement d'une tour sèche à tirage naturel, caractérisé en ce qu'il consiste à modifier les caractéristiques aérodynamiques du circuit de tirage de ladite tour. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, supplémentairement à la modification des caractéristiques aérodynamiques de la tour et en combinaison avec cette modification, on agit sur la circulation de l'air de refroidissement traversant certains au moins des échangeurs dont est munie la tbur sèche. 3 - Dispositif pour faire varier la capacité de refroidissement d'une tour sèche à tirage naturel comportant une charpente de support ajourée sur laquelle est érigée une coque formant cheminée, des échangeurs de chaleur etant prévus dans le circuit de tirage délimité par la charpente de support et la coque qu'elle porte pour le refroidissement d'un fluide, caractérisé en ce qu'elle comporte des organes obturateurs mobiles pour modifier les conditions de tirage et faire varier corrélativement le débit d'air dans la tour et, par conséquent, dans les échangeurs de chaleur. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés au voisinage de la partie supérieure de la tour. 5 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés sensiblement à la base de la coque. 6 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés suivant une section droite de la coque entre sa base et son sommet. 7 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés à la périphérie de la charpente de support. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont constitués sous la forme de volets articulés le long d'un de leurs bords. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce aue les organes obturateurs sont constitués sous la forme de volets articulés sensiblement à leur partie médiane, de sorte qu'ils sont en partie au moins équilibrés. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont c9ns- titués sous la forme de rideaux, 11 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que lesorganes obturateurs s'étendent transversalement par rapport à l'axe vertical de la tour. 12 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que les organes obturateurs s'étendent radialement par rapport à l'axe vertical de la tour. 13 - Dispositif suivant l1une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés tangentiellement par rapport à la périphérie de la charpente de support de la coque. 14 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés de façon sensiblement verticale et répartis le long de la périphérie de la charpente de support de la coque. 15 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 14, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés en amont des échangeurs de la tour lorsqu'on considère le sens de circulation de l'air dans ladite tour. 16 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 14, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés en aval des échangeurs de la tour lorsqu'on considère le sens de circulation de l'air dans ladite tour. 17 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 16, caractérisé en ce que la coque présente des fenêtres dans sa paroi pour délimiter des entrées d'air froid dans la tour. 18 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 17, caractérisé par au moins un élément perturbateur à position réglable disposé à l'intérieur de la coque. 19 - Dispositif suivant l'une desrevendications 3 à 18, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont constitués par au moins un corps creux gonflable disposé à l'intérieur de la coque. 20 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 19, caractérisé en ce que l'élément perturbateur est constitué par un corps creux gonflable maintenu coaxialement à l'intérieur de la coque par des éléments de support. 21 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 20, caractérisé en ce que l'élément perturbateur est constitué par un corps creux gonflable sensiblement annulaire relié à la paroi interne de la coque. 22 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 21, caractérisé en ce que I'élément perturbateur est constitué par une feuille pliable disposée à l'intérieur de la coque et reliée à des cordons de manoeuvre 23 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 22, caractérisé en ce que des armatures sont prévues pour raidir la feuille pliable. 24 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 23, caractérisé en ce que les organes obturateurs sont disposés en combinaison avec des moyens modifiant la circulation de l'air traversant certains au moins des échangeurs que comporte la tour.