Brevet FR2400178A1 — publié le 19790309

La présente invention concerne les faisceaux tubulaires, comportant une serie de tubes parallèles, ainsi que leur procedé de fabrication. Les faisceaux tubulaires sont largement utilisés dans de nombreux secteurs industriels. On sait que l'un-des pro blèmes qui se posent lors de leur fabrication, surtout si les tubes constitutifs sont de petit diamètre et de grande longueur, consiste à maintenir ces tubes a écartement constant. On sait par ailleurs qu'il est souvent souhaitable d'utiliser des tubes de diamètre aussi faible que possible, par exemple pour augmenter le rapport entre la surface d'échange et le volume intérieur dans le cas d'echangeurs thermiques et pour diminuer corrélative 'méat l'inertie thermique. L'invention vise a fournir un faisceau tubulaire dans lequel les tubes sont maintenus les -uns par rapport aux autres de façon précise, même s'ils sont de grande longueur et de faible diamètre. Elle vise de plus a fournir un procédé de fabrication de tels faisceaux. Dans ce but, l'invention propose notamment un faisceau constitué par une structure tissée comportant, en trame, des tubes. en métal ou en plastique dont les extrémités sdnt reliées de façon étanche des collecteurs. On peut également utiliser, en chaîne, des tubes. Toutefois, les éléments placés-en chaîne devant subir une courbure importante pour envelopper les tubes places en trame, il existe un risque d'écrasement. On utilisera donc généralement, en chaine, des fils pleins, ronds, plats ou même dont la section droite pressente des saillies. Ces fils utilisés en chaîne enveloppent les tubes et ont donc une surface de contact importante avec eux. Lorsque le faisceau est utilisé pour des echanges thermiq-ùes, ce contact intime est particulièrement favorable car il raugmente la conduction thermique : les fils de chaîne jouent un rôle comparable a celui d'ailettes. Suivant i'application envisagée, on pourra constituer le faisceau tubulaire soit totalement en métal (cuivre, bronze, alliage léger, acier inoxydable par exemple), soit totalement en matière plastique (polyester, polyamide, chlorure de polyvinyle par exemple), soit de façon composite en combinant differents materiaux (tubes de plastique peu coûteux et fils métalliques de conductivité thermique élevée par exemple). Le faisceau peut être réalise dans une très large gamme de dimensions. Il.n'y a pas de limite supérieure au diamètre des tubes utilisés en trame, si ce n' est le diametre au-del duquel la structure tissée cesse de presenter un intérêt économique. Le diamètre minimum des tubes est de son côté fixé non pas par la possibilité de tissage, mais par la nécessite d'y faire circuler des fluides. Les fils placés en chaîne pourront avoir toute section droite compatible avec les courbures qu'ils doivent subir lors du tissage. Quant aux collecteurs, il suffit qu'ils soient en un matériau pouvant etre fixe de façon étanche aux tubes placés en trame.Si ces tubes sont métalliques, les collecteurs seron#énéralementégalement metalliques et fixés aux tubes par soudage ou brasage. Si les tubes sont au contraire en matière plastique, on utilisera en général des collecteurs qui sont également en matière plastique. Les collecteurs pourront par exemple être constitués pas des tube: lures fendues dans lesquelles on engage le faisceau avantd'effe'c- tuer une jonction par soudage ou collage. On peut également envisa- ger de collecter les extrémités des tubes dans le cas de faisceau enroulé ou plie, un flasquecoulé, dans un de fusion que le metal des tubes ou une résine qui fixe les tubes en se solidifiant. Les tubes seront dans ce cas préalablement bouches par une matiere (sable ou autre pulvérulent) de façon à pouvoir etre rapidement dégagés une fois le metal ou la résine solidifie. Le faisceau pourra être fabriqué par les processus classiques de tissage. Si les tubes ont une section suffisamment faible pour rester souples, on pourra utiliser une navette. Si au contraire cette section est telle que les tubes sont rigides, on pourra utiliser plusieurs procedés. Les tubes peuvent être amenés sous forme de tronçons au métier à tisser et insérés a l'aide de projectiles. Ils peuvent être amenés sous forme de bobines, des organes de dressage tels que des rouleaux étant alors places immédiatement avant le metier et une cisaille étant prévue pour tronçonner le tube après chaque inserti-on,-.qui peut se faire a l'aide d'un projectile. On voit que ce mode de fabrication permet de realiser des faisceaux de dimensions pratiquement illimitee-s. En effet, il existe à l'heure actuelle des métiers lourds de plusieurs dizaines de mètres de longueur (ce qui autorise donc des faisceaux dont les tubes ont cette même longueur). La longueur en chaine n'est pas limitée, sauf par des questions d'encombrement. I1 faut encore noter qu'en utilisant en chaîne un fil de section suffisamment faible et une armure appropriée -on peut réaliser des structures tubulaires qui restent pliables ou enroulables, au moins jusqu'à fixation des collecteurs. Ainsi on peut realiser des echangeurs tubulaires sous des formes très diverses à plat, cylindriques, à section carrée, rectangulaire, octogonale, triangulaire, etc. On peut utiliser, pour realiser le faisceau, des armures de types très differents, notamment celles qui sont largement utilisées dans la fabrication des toiles et des feutres de papeterie. Plutôt que l'armure unie, on aura souvent intérêt à adopter des armures plus complexes, telles que le tricot. Le faisceau tubulaire n'est pas forcément à une seule couche. On pourra, surtout si on recherche une rigidité élevee, utiliser une structure a plusieurs couches, par exemple celle, prévue pour les toiles de papeterie, qui est décrite dans la demande due brevet français nO 76 09744,déposée le 2 avril 1976 par la demanderesse. Quelque soit le mode de realisation adopté, on voit qu'on peut mettre en place suivant un réseau régulier bien défini des tubes; en quantite illimitée, avec un pas reglable. Une fois le faisceau constitué, les tubes sont immobilisés les uns par rapport aux autres et laissent subsister entre eux des jeux identiques tout le long d'un même tube et d'un tube à l'autre. Naturellement, on peut, pour éviter des déchirures importantes en cas d'accrochage, fixer de place en place les fils de chaîne sur les tubes. Les faisceaux tubulaires suivant l'invention sont susceptibles de très nombreuses applications, dont seules quelques-unes seront données ci-apres, à titre non limitatif. Une première application est constituée par la constitution d'absorbeurs solaires. Un ou plusieurs faisceaux conformes à l'invention, dont les tubes sont en matériau métallique bon conducteur de la chaleur, peuvent etre placés, avec une orientation convenable, dans une structure donnant un effet de serre. Pour augmenter l'absorption des tubes, ils sont avantageusement traités, par exemple au noir de chrome. Le faisceau est évidemment associé à un reseau de circulation d'un liquide, généralement de l'eau, qui peut être de constitution classique. Pour cette application, et de façon à réduire les couts, la surface absorbante peut être constituée de plats en aluminium en chaine et de tubes en plastique en trame. On choisira evidemment un plastique résistant aux ultra-violet. Une autre application réside dans la constitution de radiateurs plats. La régularité presque parfaite du réseau et des trous permet, en particulier dans le cas de radiateurs d'echange thermique entre un liquide parcourant les tubes et un gaz passant par les trous des faisceaux, d'éviter la présence de points chauds et d'activer l'échange (chaud ou froid) en créant une ventilation à travers les mailles. On peut également utiliser un faisceau tubulaire suivant l'invention pour constituer une couverture de serre. Les faisceaux seront alors avantageusement en tubes de matériau plastique pour autoriser l'enroulement. Les tubes peuvent etre en matériau transparent et associés à un circuit hydraulique permettant de faire circuler dans les tubes un liquide. Ce liquide pourra avoir une constitution différente suivant le résultat recherché. En cas d'ensoleillement intense on pourra faire circuler dans les tubes un liquide coloré absorbant les infra-rouges et évitant ainsi l'échauffement excessif de la serre. La nuit, le liquide réchauffé et stocké pendant la jaurnée pourra être recyclé pour élever la température dans la serre. Le liquide peut être plus ou moins opaque selon le degré d'om- brage souhaité. Une autre application encore est constituée par la réalisation de couvertures pour piscines. La constitution du faisceau peut être similaire à celle adoptee pour des couvertures de serres, mais les tubes plastiques pourront être teintés dans la masse pour se rapprocher d'un corps noir. Un mode d'utilisation particulierement avantageux d'une telle couverture consiste à tendre le faisceau sur la piscine au cours de la nuit pour éviter les pertes thermiques par rayonnement, convexion et évapora- tion, les tubes étant alors vides. Au contraire, pendant la journée, la couverture peut être placée à cote de la piscine sur une aire prévue à cet effet et branchée sur le circuit d'eau de la piscine. Ainsi, l'échauffement de la piscine s'effectuera d'une part, par ensoleillement direct, d'autre part, par circulation dans la couverture, ce qui permettra d'allonger les périodes de l'année au cours desquelles la piscine peut etre utilisée. L-'invention est susceptible de nombreuses autres variantes. En particulier, le faisceau peut être enduit ou enrobe d'un produit obturant les trous qui subsistent entre trame et chaine, pour constituer une toile relativement etanche. I1 va sans dire que la portée du présent brevet s'détend à de telles variantes, ainsi, plus généralement, qu'à toutes autres restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Faisceau tubulaire, caractérisé en ce qu'il est constitué par une structure tissée comportant, en trame, des tubes en métal ou plastique dont les extrémités sont reliées de façon étanche à des collecteurs. 2. Faisceau suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en chaîne, des fils ronds ou plats en métal ou plastique. 3. Faisceau suivant la revendication 1 ou 2, caracterisé en ce que les tubes sont en plastique et les fils en métal. 4. Faisceau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure tisse est à plusieurs couches. 5. Procédé de fabrication d'un faisceau tubulaire, caractérisé en ce'qu'on tisse-une structure en utilisant en chaîne des fils ronds ou plats et, en trame, des tronçons de tubes en métal ou plastique et en ce qu'on relie de façon etanche les extrémités des tronçons à des collecteurs. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise en chaîne des fils de section droite tels que la structure soit pliable ou enroulable, au moins jusqu'à fixation des collecteurs, de façon à permettre la confection d'échangeurs tubulaires plats, cylindriques ou à section droite, carre, rectangulaire, triangulaire, ou octogonale. 7. Procédé suivant la revendication 5 ou 6, carac térisé en ce que les collecteurs sont constitués par des tubulures fendues et sont fixés de façon étanche aux tubes, soit par soudage ou brasage si les tubes et les collecteurs sont en metal, soit par collage si les tubes et les collecteurs sont en matière plastique, soit par coulée de plaque de métal ou de résine. 8. Procédé suivant la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les tronçons de tube sont introduits entre les fils de chaîne à l'aide d'une navette ou d'un projectile, lesdits tronçons étant prealablement dressés s'ils présentent une section droite telle qu'ils soient rigides. 9. Application de faisceaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 à la constitution d'absorbeurs solaires, de radiateurs échangeurs, de couvertures de serres ou de piscines. 10. Absorbeur solaire suivant la revedication9 caractérisé en- ce que les tubes sont en cuivre ou alliage de cuivre traités en surface, par exemple au noir de chrome, pour accroître leur coefficient d'absorption.