Brevet FR2386368A1 — publié le 19781103

La présente invention concerne un procédé de fabrication de circuits de refroidissement du type comportant des conduites destinées à être parcourues par un fluide à refroidir et équipées d'ailettes en contact thermique avec la paroi extérieure des conduites et propres à être refroidies par convection d'air. Il peut s'agir notamment de circuits utilisés dans les grandes tours de refroidissement où la circulation de l'air est assurée par tirage nature} ou assisté par des ventilateurs, en particulier pour le refroidissement de l'eau dans les centrales nucléaires. Les installations de refroidissement, dans ce cas, ont en général des dimensions considerables, puisque les éléments d'échange thermique peuvent s'étendre quelquefois sur une longueur de un kilomètre ou plus et sur une largeur de quelques dizaines de mètres, la hauteur individuelle des couches étagées d'éléments de refroidissement étant de l'ordre du mètre. L'ordre de grandeur est d'ailleurs d'environ 7.106m2 de surface d'échange pour une installation de 1.000 MW. On conçoit par conséquent qu'outre le poste matières, le poste fabrication intervient d'une façon extrêmement importante dans le calcul du prix de revient de telles tours de refroidissement. Il est par suite essentiel de choisir un procédé de fabrication à grande échelle le moins coûteux possible, et pour ce faire d'éviter d'avoir à #fixer par soudage ou collage chaque ailette sur les conduites, car une telle opération, manuelle ou automatique par machine, serait extrêmement coûteuse si elle devait se répéter des milliers de fois. Le but de l'invention est de résoudre ce problème et, à cette fin, un procédé conforme à 11 invention, pour l'élaboration de circuits de refroidissement du type mentionné au début, est caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer au moins une ouverture dans chacune des ailettes destinées à équiper une conduite, à positionner les ailettes les unes à la suite des autres pour leur faire occuper leur position finale, à engager la conduite dans les ouvertures des ailettes, et à soumettre l'espace intérieur de ladite conduite à une pression suffisante pour la déformer et amener sa paroi extérieure en contact étroit avec les bords desdites ouvertures. Grâce à Un tel procédé, on pourra ainsi assurer la fixation d'un très grand nombre d'ailettes de refroidissement sur les conduites en un nombre extrêmement limité d'opérations relativement simples, du fait qu'une injection d'air comprimé dans les conduites permettra en une seule fois d'obtenir l'assujettissement simultané de toutes les ailettes sur une très grande longueur. Un tel procédé pourra se caractériser en outre en ce que chaque conduite, avant engagement dans les ouvertures des ailettes, est de section droite non circulaire, et en ce que la pression intérieure à laquelle elle est soumise après cet engagement est suffisante pour lui conférer une section droite au moins approximativement circulaire, pour laquelle sa paroi extérieure est amenée en contact étroit avec les bords desdites ouvertures. On peut prévoir par exemple que ladite section droite non circulaire est de forme aplatie, comportant deux grands côtés opposés plats et parallèles ou convexes à grand rayon de courbur#e, reliés par deux petits côtés opposés éventuellement convexes à petit rayon de courbure. Cette disposition permet de conférer aux conduites une section droite finale circulaire ou pratiquement circulaire sans avoir à mettre en oeuvre une pression intérieure de formage excessive. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux, un procédé conforme à l'invention peut encore être caractérisé en ce que l'on effectue lesdites ouvertures à proximité de brides pliées dont chacune s'étend sensiblement perpendiculairement à deux ailettes voisines et les relie, de telle sorte que les parties de ces brides situées au niveau des ouvertures des ailettes soient déformées lors de la déformation sous pression de la conduite, et restent ainsi appliquées avec force contre une partie de la paroi extérieure de la conduite, selon une surface de contact thermique étroit. Cette disposition permet très facilement d'obtenir, entre les conduites et les ailettes, des surfaces de contact thermique relativement importantes, et d'obtenir en outre un assujettissement extrêmement efficace des ailettes sur les conduites, en direction longitudinale ou transversale. On peut prévoir d'effectuer lesdites ouvertures sous une forme présentant une partie sensiblement en arc de cercle du côté opposé à la bride correspondante, et dont les extrémités se raccordent au pli reliant l'ailette considérée à ladite bride par une partie de section plus grande, propre à recevoir la conduite à section droite aplatie. L'invention concerne encore, à titre de produits industriels, les circuits de refroidissement du type comportant des conduites destinées à être parcourues par un fluide à refroidir et équipées d'ailettes en contact thermique avec la paroi extérieure des conduites et propres à être refroidies par convection, d'air, obtenus par la mise en oeuvre d'un procédé tel que ci-dessus décrit. Un circuit conforme à l'invention pourra donc être essentiellement caractérisé en ce que ses ailettes, disposées à la suite les unes des autres, comportent des ouvertures par lesquelles elles sont engagées et bridées sur les conduites. Un tel circuit pourra encore être caractérisé en ce que deux ailettes voisines sont reliées par une bride s'étendant sensiblement perpendiculairement aux ailettes, et comportant, au niveau des ouvertures correspondantes des ailettes, une partie déformée vers l'extérieur par rapport à la conduite, et appliquée fermement contre au moins une partie de la paroi extérieure de celle-ci. D'une façon également caractéristique, les ailettes équipant une même conduite seront avantageusement divisées en deux ensembles s'étendant de part et d'autre de celle-ci, à l'opposé l'un de l'autre. En particulier, on pourra prévoir que chaque ensemble d'ailettes est constitué d'ailettes reliées deux à deux par une bride dont la partie située au niveau des ouvertures des ailettes est déformée, à savoir s'étend en dehors du plan de la bride, vers l'extérieur par rapport à la conduite, et est fermement en appui sur au moins une partie de la paroi extérieure de celle-ci. ~~Selon une autre disposition, chaque ensemble d'ailettes~ est co stitué d'une seule tôle pliée continue, de sorte qu'une ailette déterminée soit reliée à l'une des deux ailettes voisines par une bride dont une partie, déformée, est en appui sur la conduite, et soit reliée à l'autre ailette voisine par une autre bride formant entretoise. Pour obtenir commodément un grand nombre d'ailettes, il suffira alors de partir d'une bande de tôle mince, par exemple en aluminium, de la poinçonner aux emplacements voulus pour élaborer lesdites ouvertures, et de la plier en accordéon, par exemple grâce à une plieuse spécialement étudiée à cet effet. Un circuit de refroidissement conforme à l'invention peut encore se caractériser en ce que les deux ensembles d'ailettes sont partiellement imbriqués l'un dans l'autre au niveau de la conduite sur laquelle ils sont fixés, leur recouvrement s'étendant, dans une direction transversale à la direction de la conduite, sur une distance correspondant sensiblement au diamètre de cette dernière. Encore une autre caractéristique d'un tel circuit peut résider dans le fait que les deux ensembles d'ailettes sont de formes identiques, le positionnement d'un ensemble pouvant être déduit du positionnement de l'autre par une translation dont l'amplitude est égale à la dimension desdits ensembles en direction transversale, diminuée du diamètre de la conduite. Cette disposition contribue à rendre la fabrication en grande série particulièrement économique, puisque tous les ensembles sont identiques. On peut d'autre part prévoir que les extrémités des ailettes desdits ensembles, contiguës aux brides, vont en se rapprochant l'une de l'autre en directicn de la bride correspondante, de sorte que l'imbrication partielle ou emboitement des deux ensembles l'un sur l'autre puisse se faire de telle manière, avant ùrtroduction de la conduife dans ##mes ourrtrtures des ailettes, que lesdites - ouvertures occupent automatiqu-e-ment léur position finale. Cette disposition rend l'alignement des ouvertures d'une file d'ailettes particulièrement cOmmode, au moins dans une direction transversale à la direction prévue pour la conduite. Un circuit de refroidissement conforme à l'invention pourra aussi se caractériser en ce que lesdites ouvertures des ailettes comportent une partie en arc de cercle ou analogue, de rayon de courbure égal approximativement au rayon final prévu pour la conduite après déformation, et dont les extrémités se raccordent au pli de la bride correspondante par une partie de section plus grande, propre à recevoir la conduite avant déformation, celle-ci ayant alors une section droite aplatie. Dans le cas de deux ensembles d'ailettes identiques emboîtés partiellement, on remarque que l'ouverture d'une ailette d'un desdits ensembles d'ailettes, et l'ouverture de l'ailette voisine de l'autre ensemble d'ailettes, sont complémentaires en ce sens, d'une part que leurs dites parties de section plus grande se complètent ou se superposent selon un passage dont la forme correspond partiellement à la section droite de la conduite avant déformation, et d'autre part que leurs dites parties en arc de cercle ou analogue se complètent, de part et d'autre dudit passage, selon une ouverture dont la forme correspond partiellement et sensiblement à la section droite prévue pour la conduite après déformation. Bien entendu, on pourra également faire en sorte que chaque ailette comporte plusieurs ouvertures, étant prévue pour être montée sur plusieurs conduites, ces ouvertures pouvant avoir les caractéristiques énoncées plus haut. Enfin, il sera particulièrement approprié de prévoir que les ailettes et les conduites sont en aluminium QU analogue. Un mode d'exécution de l'invention est décrit ci-dessous à titre d'exemple nullement limitatif avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue en perspective partielle, avant montage, de deux ensembles d'ailettes pour un circuit de refroidissement conforme#à l'invention. - la figure 2 est une vue en plan des deux ensembles d'ailettes après montage sur une conduite ; et - les figures 3a et 3b sont des vues en coupe selon la ligne Iti-Ili de la figure 2, après montage, respectivement avant et après déformation de la conduite. A la figure 1, on a représenté partiellement et en perspective, avant montage, deux ensembles A et B d'ailettes, par exemple en aluminium de 2/lOè de mm d'épaisseur, destinées à être montées, conformément à l'invention, sur des conduites prévues pour recevoir un écoulement de fluide à refroidir, par exemple de l'eau à température élevée provenant d'une centrale nucléaire. Les conduites de refroidissement équipées de leurs ailettes pourront être interconnectées entre elles de n'importe quelle façon appropriée connue, pour constituer des circuits de refroidissement dans des tours de refroidissement à convection d'air, avec tirage naturel ou assisté par des ventilateurs, également de façon en soi connue. Les éléments de refroidissement décrits ci-dessous et représentés seulement en partie pourront être juxtaposés et superposés de toute façon appropriée dans la. tour de refroidissement, comme tous autres éléments connus jusqu'à présent. Les ensembles d'ailettes A et B destinés à équiper une conduite ou un ensemble de conduites sont avantageusement identiques, pour simplifier la fabrication en grande série, de sorte qu'on les décrira ci-dessous avec référence à l'ensemble AS dont les références des éléments seront suivies par la lettre A, certains des éléments correspondants de l'ensemble B ayant sur les figures les mêmes références respectives, suivies de la lettre B. L'ensemble A est ainsi élaboré à partir d'une tôle-d'alu- minium de 2/10 de mm d'épaisseur, dans laquelle on poinçonne des alignements d'ouvertures 1A, après quoi on la plie selon des lignes de pliage telles que 2A à 9A, puis de façon répétitive à partir de la ligne IOA qui correspond à la ligne 2A, etc, jusqu'à ce que l'on obtienne la longueur voulue qui, hors tout, peut être de l'ordre de 10 mètres pour un élément d'échangeur. On voit que l'on obtient ainsi un certain nombre d'ailettes s'étendant sensiblement perpendiculairement (il y a une légère inclinaison) à la direction générale de l'ensemble, la partie principale de ces ailettes s'étendant entre les lignes de pliage telles que 5A-6A, 9A-10A, -etc. ; ces ailettes sont reliées deux à deux, d'un côté par des brides ou entretoises telles que lIA, 12A, etc., par l'intermédiaire de parties inclinées telles que 13A, 14A, etc., ces brides étant parallèles à la direction précitée, et, de l'autre côté, de façon analogue, par des brides telles que 15A, 16A, etc., par l'intermédiaire de parties inclinées telles que 17A, i8A, etc., ces brides étant parallèles aux précédentes. On voit notamment sur la figure 1 que les lignes de pliage telles que 7A et 8A ont été réalisées de telle manière que les ouvertures lA se trouvent situées au ras des brides correspondantes, telles que 15A et 16A, c'est-à-dire soient limitées d'un côté par ces lignes de pliage 7A et 8A. Chaque ouverture 1A comprend une partie en arc de cercle 19A de rayon de courbure déterminé, dont les extrémités se raccordent à deux découpes 20A par exemple également en arc de cercle, mais dans ce cas à rayon de courbure plus petit, ces découpes se terminant de l'autre côté, sensiblement à la même hauteur, sur une ligne de pliage telle que 7A. La forme des ouvertures 1A (il en est évidemment de même pour les ouvertures 1B) est de toute façon telle que 10) une conduite de forme initiale aplatie puisse être enfilée dans l'alignement des ouvertures 1A et iB en épousant, par ses petits côtés arrondis, la forme des découpes 20A et 20B, ses grands côtés, par exemple plats, venant en contact, d'un côté avec la partie-25A des brides 15A, 16A... qui est située au niveau des ouvertures lA, et de l'autre avec la partie 25B des brides 15B, 16B... qui est située au niveau des ouvertures 1B. 20) les parties en arc de cercle 19A et 19B se situent, lorsque les ouvertures 1A sont alignées avec les ouvertures lB, sur la surface d'un même cylindre, dont la section droite correspond à la section droite qutaura ladite conduite de forme initiale aplatie lorsque son espace intérieur aura été soumis à une pression suffisante, par exemple par injection d'air comprimé. Il y a lieu de noter ici que cet alignement des ouvertures lA et 1B, pour que les conditions ci-dessus soient réalisées, est très facile à obtenir lors de l'imbrication partielle ou emboîtement des ensembles A et B. On a prévu en effet de calculer la forme des extrémités en regard des ensembles A et B de telle sorte que cet alignement soit automatiquement réalisé lorsque les parties inclinées telles que 17A,- 18A etc, sont au contact des parties inclinées telles que 17B, 18B etc. (figure 2). On peut noter ici également qu'il est possible de prévoir aussi des ouvertures alignées telles que lA' d'une part, lBt d'autre part, aux extrémités opposées respectives des ensembles A et B, ouvertures élaborées de la manière sus-décrite, et susceptibles aussi de recevoir des conduites, d'ailleurs avec ou sans emboîtement d'un. autre ensemble adjacent d'ailettes.De même, il va de soi qu'un même ensemble A ou B d'ailettes pourrait comporter plus d'un alignement d'ouvertures lA et 1B à proximité des brides 15A, 16A ... et respectivement 15B, 16B La figure 2 montre en plan les deux ensembles A et B emboîtés, et une conduite de section aplatie 21 enfilée dans l'alignement des ouvertures 1A et 1B. La référence 22 désigne une prise de raccordement à une source d'air comprimé, par exemple à 30 bars. La-conduite aplatie 21 pourra être en aluminium de 2 ou 3/10è d'épaisseur ; en 23, un aplatissement réalise la fermeture provisoire de l'autre extrémité de la conduite, pour l'opération de mise sous pression-. Une forme possible de la section droite de la conduite 21 est bien visible sur la figure 3a ; ses petits côtés opposés arrondis viennent -reposer sur les découpes 20A et 20B des ouver tures lA et 1B, Quant à ses grands côtés, on voit qu'ils sont en contact d'une part avec une partie 25A des brides telles que 15A et d'autre part avec une partie 25B des brides telles que 15B (parties visibles également à la figure 1 > . Ainsi, après gonflage de la conduite 21, qui lui confèrera une section droite 21' sensiblement circulaire, les parties en forme de bande 25A et 25B seront écartées et. viendront occuper les positions respectives 25A' et 25B' (figure 3b), pour lesquelles elles seront fermement maintenues sur une partie substantielle de la paroi extérieure de la conduite 21, ce qui assurera d'une part un excellent assujettissement des ensembles d'ailettes A et B sur-la conduite 21 (ou un ~ensemble de conduites), et d'autre part d'excellents contacts thermiques entre la ou les conduites et les ailettes. Entre deux bandes de contact successives 25A et 25B, par ailleurs, le pourtour de la conduite sera aussi maintenu fermement en contact avec les bords tels que 19A et 19B des ouvertures 1A et 1B. On constate que l'avantage essentiel de l'invention est de-permettre, en une seule opération d'injection d'air comprimé dans une conduite du circuit, provisoirement obturée à une extrémité, d'obtenir sur cette conduite l'assujettissement, avec d'excellents contacts thermiques, d'un très grand nombre d'ailettes, ce qui rend le procédé extrêmement rapide et bon marché. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier, il va de soi que l'on pourrait prévoir bien d'autres formes d'ailettes ou d'ouvertures. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de circuits de refroidissement du type comportant des conduites destinées à être parcourues par un fluide à refroidir et équipées d'ailettes en contact thermique avec la paroi extérieure des conduites et propres à être refroidies par convection d'air, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer au moins une ouverture dans chacune des ailettes destinées à équiper une conduite, à-positionner les ailettes les unes à la suite des autres pour leur faire occuper leur position finale, à engager la conduite dans les ouvertures des ailettes, et à soumettre ltespace intérieur de ladite conduite à une pression suffisante pour la déformer et amener sa paroi extérieure en contact étroit avec les bords desdites ouvertures. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite conduite, avant engagement dans les ouvertures des ailettes, est de section droite non circulaire, et en ce que la pression intérieure à laquelle elle est soumise après cet engagement est suffisante pour lui conférer une section droite au moins approximativement circulaire, pour laquelle sa paroi extérieure est amenée en contact étroit avec les bords desdites ouvertures. 3. Procédé selon la revendications 2, caractérisé en ce que ladite section droite non circulaire est de forme aplatie, comportant deux grands côtés opposés plats et parallèles ou convexes à grand rayon de courbure, reliés par deux petits côtés opposés éventuellement convexes à petit rayon de courbure. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on effectue lesdites ouvertures à proximité de brides pliées dont chacune s'étend sensiblement perpendiculairement à deux ailettes voisines et les relie, de telle sorte que les parties de ces brides situées au niveau des ouvertures des ailettes soient déformées lors de la déformation sous pression de la conduite, et restent ainsi appliquées avec force contre une partie de la paroi extérieure de la conduite, selon une surface de contact thermique étroit. 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'on effectue lesdites ouvertures sous une forme présentant une partie sensiblement ensc de cercle du côté opposé à la bride correspondante, et dont les extrémités se raccordent au pli reliant l'ailette considérée à ladite bride par une partie de section plus grande, propre à recevoir la conduite à section droite aplatie. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, les conduites et les ailettes étant en aluminium ou analogue, la pression à laquelle est soumis l'espace intérieur des conduites est produite par une injection d'air comprimé. 7. Circuit de refroidissement du type comportant des conduites destinées à être parcourues par un fluide à refroidir et équipées d'ailettes en contact thermique avec la paroi extérieure des conduites et propres à être refroidies par convection d'air, caractérisé en ce qutil a été élaboré par un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Circuit de refroidissement selon la revendication 7, caractérisé en ce que les ailettes, disposées à la suite les unes des autres, comportent des ouvertures par lesquelles elles sont engagées et bridées sur les conduites. 9. Circuit de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce que deux ailettes voisines sont reliées par une bride s'étendant sensiblement perpendiculairement aux ailettes, et comportant, au niveau des ouvertures correspondantes des ailettes, une partie déformée vers l'extérieur par rapport à la conduite, et appliquée fermement contre au moins une partie de la paroi extérieure de celle-ci. 10. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les ailettes équipant une même conduite sont divisées en deux ensembles s'étendant de part et d'autre de celle-ci, à l'opposé l'un de l'autre. 11. Circuit de refroidissement selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque ensemble d'ailettes est constitué d'ailettes reliées deux à deux par une bride dont la partie située au niveau des ouvertures des ailettes est déformée, à savoir s'étend en dehors du plan de la bride, vers l'extérieur par rapport à la conduite, et est fermement en appui sur au moins une partie de la paroi extérieure de celle-ci. 12. Circuit de refroidissement selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque ensemble d'ailettes est constitué d'une seule tôle pliée continue, de sorte qu'une ailette déterminCe soit reliée à l'une des deux ailettes voisines par une bride dont une partie, déformée, est en appui sur la conduite, et soit reliée à l'autre ailette voisine par une autre bride formant entretoise. 13. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les deux ensembles d'ailettes sont partiellement imbriqués l'un dans l'autre au niveau de la conduite sur laquelle ils sont fixés, leur recouvrement s'étendant, dans une direction transversale à la direction de la#con#duite, sur une distance correspondant sensiblement au diamètre de cette dernière. 14.~Circuit de refroidissement selon la revendication 13, caractérisé en -ce que les deux ensembles d'ailettes sont de formes identiques, le positionnement d'un ensemble pouvant être déduit du positionnement de l'autre par une translation dont l'amplitude est égale à la dimension desdits ensembles en direction transversale, diminuée du diamètre de la conduite. 15. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que les extrémités des ailettes desdits ensembles, contiguës aux brides, vont en se rapprochant l'une de 11 autre en direction de la bride correspondante, de sorte que l'imbrication partielle ou emboîtement des deux ensembles l'un sur l'autre puisse se faire de telle manière, avant introduction de la conduite dans les ouvertures des ailettes, que lesdites ouvertures occupent automatiquement leur position finale-. 16. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que lesdites ouvertures des ailettes comportent une partie en arc de cercle ou analogue, de rayon de courbure égal approximativement au rayon final prévu pour la conduite après déformation, et dont les extrémités se raccordent au pli de la bride correspondante par une partie de section plus grande, propre à recevoir la conduite avant déformation, celle-ci ayant alors une section droite aplatie. 17. Circuit de refroidissement selon les revendications 10 et 16, caractérisé en ce que l'ouverture d'une ailette d'un desdits ensembles d'ailettes, et l'ouverture de l'ailette voisine de l'autre ensemble d'ailettes, sont complémentaires en ce sens, d' une part que leurs dites #parties de section plus grande se complètent ou se superposent selon un passage dont la forme correspond partiellement à la section droite de la conduite avant déformation, et d'autre part que leurs dites parties en arc de cercle ou analogue se complètent, de part et d'autre dudit passage, selon une ouverture dont la forme correspond partiellement et sensiblement à la section droite prévue pour la conduite après déformation. 18. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 7 à 17, caractérisé en ce que chaque ailette comporte plusieurs ouvertures, étant prévue pour être montée sur plusieurs conduites. 19. Circuit de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 7 à 18, caractérisé en ce que les ailettes et les conduites sont en aluminium ou analogue.