Brevet FR2505467A1 — publié le 19821112

? La présente invention concerne un proc-d de ri- gidification transitoire d'un produit en matériau mou de forme très allongée, préalablement à son défilement, devant un poste de travail, du genre ou l'on refroidit ledit pro- duit jusqu'à la température de rigidification dans un tun- nel de réfrigération à azote liquide. On a constaté que l'utilisation de tunnel à azote liquide, de par sa température très basse ( 196 ), se prê- tait mieux à ce genre d'opération que les dispositifs de O 10 froid m canique qui ne garantissent pas l'absence d'humidité à l'endroit du poste de traitement et qui, de ce fait, con- duisent généralement à des dispositifs auxiliaires de sé- chage. L'utilisation de l'azote liquide est également supérieure à celle procurée par le gaz carbonique, qu'il soit solide ou liquide, car, d'une part, sa température est insuffisante pour obtenir un refroidissement rapide, ou bien sa manipulation nécessite, dans le cas du gaz carboni- que solide, une main d'oeuvre pour sa mise en place dans un bain réfrigéré qui est généralement constitué de méthanol. Si les conditions d'utilisation de l'azote liquide se prê- tent remarquablement bien à la technique de rigidification par le froid de produit mou en caoutchouc ou en matière plastique, on se heurte très souvent à un prix onéreux qui provient d'une consommation relativement forte avec un ren- dement thermique extrêmement bas. La présente invention _ pour objet d'uccroitre le rendement thermique de telles opérations de rigidification mettant en oeuvre de l'azote liquide, de façon à rendre ce procédé économiquement compétitif avec les autres sources de froid généralement utilisées Un autre objet de l'inven- tion est également de réaliser un tunnel de réfrigération de construction simple, notamment en ce qui concerne les échangeurs de chaleur et d'automatiser, en outre, toutes les fonctions de ce tunnel de réfrigération. 250546 ? Selon l'invention, dans un procédé du genre rap- pelé ci-dessus, on dimensionne un conduit de réfrigération du tunnel _vec une partie =ont selon le sens de défile- ment du produit, qui présente un contour transversal étan- che adapté à la configuration transversale dudit produit, qui est de dimension légèrement supérieure à celle du con- duit transversal intérieur homothétique d'une partie aval dudit conduit et on introduit de l'azote froiddans une zone intermédiaire dudit conduit, le tout étant agencé pour qu' un fort débit d'azote vaporisé de prérefroidissement s'écoule à contre-courant du produit alors qu'un faible débit d'azote vaporisé s'écoule à co-courant Cette première disposition permet d'obtenir des avantages substantiels de récupération maximale de frigories tout en conservant un débit résiduel à co-courant dirigé vers l'aval, qui main- tient le produit en froid et assure un inertage suffisant à sa sortie du tunnel de réfrigération, o se situe généra- lement le poste de traitement. Avantageusement, une sonde thermométrique mesure la température de l'azote vaporisé près d'une zone termna- le de la partie de conduit aval et assure la régulation du débit d'azote liquide introduit de façon à maintenir cons- tante ladite température au niveau exact de la température de rigidification En pratique, l'expérience à montré que la section interstitielle entre le produit et la partie de conduit aval est comprise entre 65 % et 75 % de la section interstitielle entre le produit et la partie de conduit amont De préférence, le débit d'azote s'écoulant à co-cou- rant est de l'ordre de 35 % du débit d'azote s'écoulant à- contre-courant. L'invention a également pour objet une installa- tion de rigidification mettant en oeuvre le procédé selon l'invention et un exemple de réalisation d'une telle instal- lation est décrit aux dessins annexés dans lesquels la fi- gure 1 est une vue en coupe axiale de tunnel de réfrigéra- tion selon l'invention La figure 2 est une coupe selon la ligne II II de la figure 1. En se référant aux dessins annexés, on voit eue le tunnel de réfrigération comporte essentiellement un con- duit allongé i s'étendant depuis une entrée 2 jusqu'à une sortie 3 et ce conduit 1 est enveloppé par des ma nchons d'isolation thermique 4, 5 et 6, ce dernier ayant ?une sec- tion progressivement réduite vers la sortie 3 de façon à ménager la place pour le dispositif de traitement 7 dont on aura plus loin un exemple d'application En pr-tique, le conduit de réfrigération 1 comporte une pa; rtie centrale 11 dont une zone centrale 12 est envelopp e à distance par une paroi 13 incorporant une spirale axiale 14 formant ain- si un échangeur thermique raccordé à l'amont par un conduit 15 à une source d'azote liquide et à l'uval débouchant dans plusieurs perforations de conduit 16 à l'intérieur du con- duit 1 Dens l'application considérée, il s'agit de réfri- gérer un tube de caoutchouc cylindrique 20 et l'ensemble du conduit 1 a une forme cylindrique La partie centrale ll du conduit 1 a un diamètre intérieur D 1 qui est 1 egère- ment supérieur au diamètre extérieur D du tube de caout- chouc, de façon à ménager un espace interstitiel d';coule- mnient du gaz vuporisé entre le tube de caoutchouc 20 et le conduit 1 A l'amont, à la partie de conduit 12, est r:c- corde une partie de conduit 22 cui a le même diamètre in- térieur D 1 que la partie centrale 11, dont l'extrémité Maont forme l'entrée 2 àn aval de la pa rtie de conduit 11, le conduit 1 présente une partie de conduit 25 qui a une section également cylindricue, qui est homothéticque aux sections des parties de conduit 12 et 22 mais oui a un con- tour D 2 de plus faible dimension et en pourcentage di:-:è- tral, cette partie de conduit aval 25 est comprise entre 5 et '( 5, do la section du diamètre d, des pertiel de conduit il et 22 Près de son extrémit J av: l, une zoni 27 est ol c 6 e dans un évidemment 26 et cette sonie 2 cest r.:ccor:e a un lispositif de co -:nde qui ?ssure i L corm:ln- e d'une v nn e utom 4 ticue a Iontje Ourcanalistion en -:zote li: uide 15. n fonctionnement, un tuyau de c outchouc 20 à teao r ture bi nte, c'est-àdire L 1 '%at relitivement mlou, est introduit pa-r l'entr'e 2 et &ifile de f'çon conti- nue à l'int-rieur du conduit 1 et devant le Coste de trai- tement 7 cui est pzr exemple un poste de tressage ou spir_- lige On comprend eue l'opération de tressage ou spiralage qui consiste à gs ner un tuyau d'une ariature d'acier ou de textile nécessite que le tuyau de caoutchouc, qui forme lors mandrin, soit u moins provisoirement rendu rigide. A cet effet, de l'azote liquide introduit dans l'changeur forr ié par les p:rois 12, 13 et le serpentin 14 est in- troduit à l'intérieur du conduit i dans l'espace intersti- tiel entre le conduit 1 et le tuy-u de csoutchouc 20 par les orifices 16 et s'écoule à débit relativement elevé se- lon la flèche F à contre-coura nt du tuyau de caoutchouc 20 et à débit pré-déterminé selon 2 ar flèche P' à co-cournt du tuyau de caoutchouc La sonde/est réglée de façon que le débit d'azote liquide soit juste suffisant pour que le tube de caoutchouc 20 soit à la température de rigidification à la sortie 3 du tunnel 1 Si, pour une raison quelconque, 1 I température du tuy-u 20 est supérieure ' celle requise, cette anomalie est constatée par 1 l sonde 27 qui provoque immédiutem ent l'accroisse::ent diu débit d':zote liuuide, soit pr la périodicité d'ouverture d'une v nne, soit p:,r l'ouverture accentufe de v nne Au contraire, si 1: tempé- ra.ture à l'endroit de 1 _ sonde 26 est trop b sse,une op Jr _- tion de correction inverse se produit. On notera l'avntage du procédé qlui vient d'être décrit o un débit d':zote v porisr ':'coul nt vers l':v=l a.ssure différentes fonctions, dont 1: principale est une fonction de poursuite du refroidisse:-ent du prouit tr;ité, eui est:ccru pendant les Arrêts de l nx chi:e de tressag ou de spiralge, de f-çon telle cue 1 _ portion de tuy-u immobilisée hors du tunnel avant tressage ou spir lage, est maintenue refroidie pendant tout arrêt de la tresseuse. Il en résulte une continuité parfaite de la flbri- -c;tion, milgré les arrêts et une suppression des defuuts de fabrication qui auparavunt r 6 sultaient de chacue urrêt de la mnchine de ressuge ou de spiralage D'autre part, un inertage de ce produit au niveau du poste de traitement et surtout cet azote vaporisé constitue, par son faible débit, un moyen extrêmement sensible à toute variation de temp#Jra- ture que la sonde peut aisément détecter et ainsi corriger. Application notamment au tressage ou spiralage d'armature sur tuyau de caoutchouc. REVENDICATIONS 1 Procédé de rigidificktion transitoire d'un produit en matériau mou de forme très allongée préalable- ment à son défilement devant un poste de traitement, du genre oà l'on refroidit ledit produit jusau'à la températu- re de rigidification dans un tunnel de réfrigération à azote liquide, caractérisé en ce qu'on dimensionne un con- duit de réfrigération dudit tunnel avec une partie amont, selon le sens de défilement dudit produit, qui présente un contour transversal intérieur, adapté à la configuration transversale dudit produit, qui est de dimensions légère- ment supérieures à celles du contour transversal intérieur homothétique d'une partie aval dudit conduit, et en ce qu' on introduit de l'azote froid dans une zone médiane dudit conduit, le tout étant agencé pour qu'un fort débit d'azote vaporisé de pré-refroidissement s'écoule à contre-courant du produit, alors qu'un faible débit d'azote vaporisé s'écoule à co-courant. 2 Procédé de rigidification transitoire d'un produit en matériau mou selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'une sonde thermométrique mesure la tempéra- ture de l'azote vaporisé près d'une zone terminale de la partie de co-courant aval, et assure la régulation du dé- bit d'azote liquide introduit, de façon à maintenir cons- tant ladite température au niveau exact de la température de rigidification. 3 Procédé de rigidification transitoire d'un produit en matériau mou selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que la section interstitielle entre le pro- duit et la partie de conduit aval estcomprise entre 65 et $ de la section interstitielle entre le produit et la partie de conduit amont. 4 Procédé de rigidification transitoire d'un produit en matériau mou selon la revendication 1 ou 2, ou 3, caractérisé en ce que le débit d'azote vaporisé s'écou- la.nt à co-courunt est de l'ordre de 35 du débit o&-'cou- lunt à contre-courz Lnt. Installation pour lz misoe en oeuvre du pro- 6 dé selon l'une cuelconcue des revendic tior S i 4 du- genre comprenant un tunnel de forme a-llong&e, un E'chz- geur din d'bouchnt duns ledit tunnel, car-ctc 'isêe en ce cy 'une partie Luiont de tunnel est de contour i Lnt 6-rieur de dimensions légèremnent supÉrieures à celles d'une purtie aval de tunnel. 6 Instullation selon i revendication 5, cur:rc- t risÉ 4 e pzr une sonde thermornuf'trique plactéme en une zone voisine de 11 e Xtr 4 mité libre de l- partie de tunnel vl