Brevet FR2604512A1 — publié le 19880401

La présente invention concerne un dispositif pour le réglage du débit d'air dans une installation de mise en contact directe d'un fluide avec un flux d'air atmosphérique et notamment dens des réfrigérants atmosphériques humides à tirage naturel, comprenant généralement une tour à l'intérieur de laquellc est disposé au moins un échangeur de chaleur entre un fluide et l'air atmosphérique. Dans les réfrigérants à tirage naturel, le débit d'air augmente par temps froid alors qu'au con- traire, il faudrait le diminuer pour éviter la forma- tion de glace sur les surfaces des échangeurs de cha- leur avec toutes les conséquences néfastes qui en ré- sultent. Dans le brevet FR-A-2 499 706, on a proposé un procédé pour éviter la prise en glace dans un ré- frigérant. Les orifices d'entrée d'air sont munis de treillis métalliques sur lesquels on fait ruisseler de l'eau froide pour former des rideaux de glace obturant partiellement les orifices et ensuite, lorsque la tem- pérature de l'air est suffisamment élevée, on fait fondre les rideaux de glace. L'inconvénient de cette installation réside surtout dans le fait qu'elle fonc- tionne assez lentement et ne permet pas un réglage rapide et fiable du débit d'air. Le but de la présente invention est de créer à volonté des pertes de charge variables dans le cir- cuit d'air du réfrigérant. Ce but est atteint 'en uti- lisant des structures déformables qui peuvent être placés soit en amont, soit en aval des échangeurs de chaleur. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour le réglage du débit d'air dans une installation de mise en contact d'un fluide avec un 26045 12 flux d'air atmosphérique, caractérisé en ce qu'il com- prend sur le trajet du flux d'air au moins un obtura- teur déformable comprenant une enveloppe déformable, sous pression, qui est capable de passer sous l'action de moyens de tension d'une position de fermeture o elle obstrue au moins partiellement le trajet du flux d'air à une position d'ouverture o ses parois sont rapprochées et laissent le passage au flux d'air. Chaque obturateur peut comprendre notamment deux barres parallèles reliées à ladite enveloppe et mobile l'une par rapport à l'autre sous l'action des- dits moyens de tension et dont le déplacement relatif permet de faire passer l'enveloppe d'une position à l'autre. Les deux barres parallèles peuvent être disposées à l'intérieur de l'enveloppe sous pression. En variante, les deux barres peuvent être disposées dans une enveloppe comprenant deux sous enveloppes sous pression de part et d'autre du plan de ces deux barres. Les moyens de tension peuvent être notamment des vérins, ces vérins pouvant être notamment disposés à l'intérieur de l'enveloppe et ainsi protégés de l'air atmosphérique. Ces moyens de tension peuvent être également constitués par des systèmes de-càbles comportant un câble mobile relié à l'une des barres de chaque obstu- rateur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue schématique en coupe d'un réfrigérant équipé de dispositifs suivant l'in- vention agencés en amont des échangeurs de chaleur; - la Fig.2 est une vue schématique en coupe d'un réfrigérant selon la ligne I-I de la Fig.1, mon- trant les dispositifs selon l'invention en position d'ouverture; - la Fig. 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la Fig.1 montrant les dispositifs se- lon l'invention en position de fermeture; - les Fig.4a et 4b sont des coupes horizon- tales d'un autre dispositif selon l'invention, la Fig.4a le montrant en position d'ouverture et la Fig.4b en position de fermeture; - la Fig.5a et 5b sont des coupes horizon- tales d'une autre forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention, la Fig.5a le montrant en position d'ouverture et la Fig.5b en position de fermeture; - la Fig.6 est une coupe horizontale d'une autre forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention; - la Fig.7 est une vue schématique en coupe d'un réfrigérant équipé de dispositifs suivant l'in- vention agencés en aval des échangeurs de chaleur; - les Fig.8a et 8b sont des coupes vertica- les du dispositif utilisé dans le réfrigérant repré- senté sur la Fig,7, la Fig.8a le montrant en position d'ouverture et la Fig.8b en position de fermeture; - la Fig.9 est une coupe verticale montrant un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention dans un cadre; - la Fig.10 est une vue partielle de dessus du dispositif de la Fig.9; - la Fig.11 est une coupe verticale montrant une variante d'agencement des dispositifs suivant l'invention. - les Figs 12a et 12b sont des vues schéma- tiques en coupe de variantes de la version représentée sur la Fig. 7, équipées de dispositifs suivant l'in- vention agencés en amont des échangeurs de chaleur. L'installation représentée sur la Fig.1 est un réfrigérant atmosphérique à tirage naturel du type à courants croisés comprenant une tour I formant che- minée à la base de laquelle sont ménagées des ouver- tures 2 d'entrée d'air périphériques. Ce réfrigérant comporte intérieurement au voisinage des ouvertures 2, un dispositif de pulvérisation d'eau 3. L'eau est ré- cupérée dans un bassin 4. Comme représenté sur les Fig.2 et 3, un ensemble d'obturateurs 6 sont agencés radialement par rapport au centre 5 de ce réfrigérant entre des cloi- sons 7 également radiales délimitant les ouvertures d'entrée d'air 2 à la périphérie du pied du réfrigé- rant, Les obturateurs représentés sont verticaux, mais ils peuvent également etre inclinés, par exemple pour les réfrigérants à courants croisés dont les entrées d'air sont également inclinées. Les obturateurs présents dans le réfrigérant représenté sur les Fig.1 à 3 sont représentés en dé- tail sur les Fig.4a et 4b. Chaque obturateur comporte une enveloppe déformable 11 formée par une paroi sou- ple et étanche, par exemple un tissu enduit de matiè- re plastique. L'enveloppe 11 est gonflée avec un fluide quelconque. Ce fluide peut être notamment de l'air car il a une densité suffisamment faible pour éviter des différences de pression appréciables entre le haut et le bas du dispositif. A l'intérieur de cette enveloppe et en con- tact avec la paroi de l'enveloppe sont disposées deux barres verticales 12 et 13, alignées radialement,la barre 12 étant placée en amont et la barre 13 en aval par rapport à la direction du flux d'air. La barre 12 est fixe et la barre 13 est mobile horizontalement par rapport à la barre 12. Ce mouvement de la barre 13 est commandé par un vérin 14 qui est relié à la barre 12 par une tige fixe 15 et à la barre 13 par la tige mo-bile 16 du piston du vérin 14. Lorsque le vérin 14 n'est pas sous pression, l'enveloppe 11 présente, comme représenté sur la Fig.4b, une section plus ou moins circulaire qui dé- pend de la surpression régnant à l'intérieur de l'en- veloppe ainsi que de la pression exercée par le flux d'air. L'enveloppe a alors une position dite de fermeture. Lorsque le vérin 14 est mis sous pression, la tige 16 et la barre 13 se dépJacent et tendent ra- dialement l'enveloppe 11. L'enveloppe 11 prend alors, comme représenté sur la Fig.4a, une position dite d'ouverture dans la- quelle les parois de l'enveloppe 11 se rapprochent du vérin 14. Lorsque le dispositif est en position d'ou- verture, il est très important que les barres 12 et 13 et le vérin 14 coopèrent pour établir une tension très forte de l'enveloppe 6 afin d'éviter les vibrations sous l'influence du flux d'air. Il est en outre pré- férable que l'enveloppe 11 soit munie de renforts verticaux, non représentés sur le dessin, en particu- lier pour limiter les différences de variation de la déformation de l'enveloppe 11 dans un flux d'air pré- sentant des vitesses d'air non uniforme sur la hau- teur. Il est à noter que l'on peut décoller la glace qui pourrait se former sur les obturateurs en modifiant leur section. A cet effet, on peut jouer sur la pression à l'intérieur de l'enveloppe et la pres- sion exercée par les moyens de tension. Comme représentés sur les Fig.2 et 3, les dispositifs selon l'invention sont espacés régulière- ment à la périphérie du bas du réfrigérant et la distance entre les dispositifs est telle que, en position de fermeture, les parois des dispositifs adjacents soient en contact l'une de l'autre pour obstruer le flux d'air. Les cloisons 7 ont pour effet de donner de la stabilité aux dispositifs par le biais des dispositifs extrêmes qui sont en contact avec les cloisons lorsqu'ils sont en position de fermeture. Chaque groupe de dispositifs enclavé entre deux cloi- sons forme un secteur de réglage. Dans sa forme la plus simple, ce secteur est soit totalement ouvert (les dispositifs sont en position d'ouverture), soit complètement fermé (les dispositifs sont en position de fermeture). Les Fig.5a et 5b représentent un autre mode de réalisation de l'invention. Chaque obturateur com- porte comme le dispositif représenté sur les Fig.4a et 4b, une enveloppe 17 et à l'intérieur de cette enve- loppe 17 une barre fixe 12 disposée en amont par rap- port à la direction du flux d'air et une barre mobile 13 disposée en aval et un vérin 14. Dans ce mode de réalisation, l'enveloppe 17 n est pas sous pression et comporte de part et d'autre du vérin, du côté de la barre 12, deux parois souples 18a et 18b qui recouvrent partiellement la première enveloppe 17 et s'étendent sur toute la hauteur de celle-ci. Les enveloppes 19a et 19b formées respecti- vement par une partie de l'enveloppe 17 et par les parois 18a et 18b sont sous pression. Ces enveloppes peuvent être cloisonnées verticalement de façon à former des éléments distincts. Ceci permet la préfa- brication d'enveloppes 19a et 19b de taille réduite et iln'y a plus de problème d'étanchéité ou d assemblage à réaliser lors de l'installation du dispositif car l'enveloppe principale 17 n'est pas sous pression. Un autre mode de réalisation est représenté sur la Fig.6. Il comprend une enveloppe déformable 21 sous pression formée par une paroi souple. A l'inté- rieur de cette enveloppe sont disposées deux paires de barres verticales respectivement 22, 23, 24 et 25 dis- posées dans deux plans orthogonaux. Les barres 22 et 23 sont reliées par un vérin 26 et les barres 24 et 25 sont également reliées par un vérin 27. Les barres 22 et 23 jouent le même râle que les barres 12 et 13 du dispositif des Fig.4a et 4b (la barre 22 étant fixe et la barre 23 étant mobile). Des éléments de liaison articulés 28a, 28b, 28c et 28d qui peuvent être horizontaux ou être in- clinés relient respectivement les barres 25 et 22, 22 et 24, 24 et 23, 23 et 25. Un tel dispositif permet de régler plus aisément la forme de l'enveloppe et évite les déformations de l'enveloppe et en particulier les vibrations. Un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention est représenté sur les Fig.7, 8a et 8b dans le cas d'un montage à l'intérieur d'un réfri- gérant à contre-courant. Le réfrigérant à contre-courant représenté sur la Fig.7 comprend une tour 30 formant cheminée comportant des ouvertures 31 d'entrée d'air à sa par- tie inférieure. Juste au-dessus de ces entrées d'air est disposé un corps d'échange 32. Au-dessus de ce corps d'échange 32 est suspendu un dispositif 33 selon l'invention qui est donc disposé en aval du corps d'échange 32 par rapport au flux d'air. Le dispositif 33 comprend un ensemble d'ob- turateurs distincts 34 tels que représentés sur les Fig.8a et 8b, qui sont tous parallèles à un diamètre. Chaque dispositif 34 comprend une enveloppe déformable souple 35 sous pression et à l'intérieur de cette en- veloppe deux barres parallèles 36 et 37, la barre 37 étant en aval de la barre 36 par rapport au flux d'air. Ces barres 36 et 37 sont reliées à des câbles respectivement 38 et 39, suspendus à l'intérieur de la tour 30 par l'intermédiaire de réseaux de câbles res- pectivement 41 et 42. Le câble 38 est fixe et le câble 39 est mobile, grâce à un système de poulies non re- présenté. En position d'ouverture, comme représenté sur la Fig.8a, le câble 39 est en position haute. L'enveloppe 35 est alors tendue vers le haut et ses parois sont proches l'une de l'autre. Lorsqu'on abaisse le câble 39, l'enveloppe prend progressivement une forme sensiblement cir- culaire et obstrue ainsi plus ou moins le passage de l'air. Les câbles 38 et 39 peuvent naturellement être remplacés par des supports rigides, l'un d'entre eux étant mobile, mais cette solution peut avoir l'inconvénient d'être plus onéreuse. Plusieurs variantes de suspension des dis- positifs peuvent être envisagées. Les dispositifs peuvent être également disposés suivant des rayons de la cheminée, ou encore être suspendus à d'autres éléments porteurs. Ils peuvent en outre couvrir tout ou partie de la section de passage du flux d'air. On a représenté sur les Fig.9 et 10, un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention comportant un cadre. Ce dispositif comprend ainsi un cadre rec- tangulaire 51 comportant des panneaux verticaux 52a et 52b parallèles reliés par des panneaux verticaux tels que 53 orthogonaux aux précédents. Dans ce cadre, sont montés un certain nombre d'obturateurs déformables 54. Chaque obturateur com- prend une enveloppe souple 55 et à l'intérieur de cette enveloppe souple 55 deux barres parallèles l'une en amont 56, l'autre en aval 57. (le flux d'air est représenté par la flèche 58). Les barres inférieures 56 sont mobiles et guidées par des moyens connus, non représentés, dispo- sés sur les panneaux 53, tandis que les barres 57 sont fixes. En position d'ouverture, les enveloppes 55 (représenté en trait continu) sont tendues vers le bas par les barres 56. Les parois de l'enveloppe sont alors rapprochées. Lorsqu'on remonte les barres 56,les enveloppes reprennent progressivement une forme sensi- blement à section circulaire (représentée en pointil- lé) et obstruent plus ou moins totalement la circula- tion du flux d'air. La Fig.11 représente une variante des dispo- sitifs représentés sur les Fig.9 et 10. Les cadres 61 sont placés obliquement par rapport au flux d'air cir- culant suivant la flèche 62. Les cloisons 63 sont alors parallèles au flux d'air. De cette façon, sont créées des structures en forme de V. Comme il ressort de la Fig.11, les obturateurs peuvent être agencés verticalement (obturateurs 64) ou obliquement (obturateurs 65). Une autre disposition possible des obtura- teurs est schématisée sur les figures 12a, 12b qui représentent des tours de réfrigération 71a et 71b à contre-courant avec corps d'échange 72a et 72b. Les obturateurs 73a et 73b sont disposés juste sous les corps d'échange, c'est-à-dire que les obturateurs sont alors comme dans le cas de la Fig. 1 situés en amont par rapport au flux d'air. La position des obturateurs par rapport à l'entrée d'air peut être soit celle de la Fig. 12a c'est-à-dire au-dessus de l'entrée d'air 74a, soit celle de la Fig. 12b c'est-à-dire au-dessous de la partie supérieure de l'entrée d'air 74b. Cette disposition est particulièrement avantageuse dans le cas des réfrigérants équipés de récupérateurs comme décrits dans le brevet français FR-A-2 288 959 dans lesquels le liquide refroidi est récupéré juste au-dessous des échangeurs de chaleur. Les obturateurs se trouvent alors dans une zone o le liquide ne circule pas. Lorsque les récupérateurs comportent des canaux ou goulottes comme indiqué dans le brevet fran- çais FR-A-2 288 959, les obturateurs peuvent être situés soit parallèlement soit perpendiculairement ou même dans un sens quelconque par rapport à ces canaux ou goulottes dans le plan horizontal. Tous les dispositifs d'obturation décrits ci-dessus peuvent être commandés par un système per- mettant de ne gonfler que quelques obturateurs au lieu de la totalité des obturateurs en même temps. Dans ce cas les obturateurs gonflés sont uniformément répartis ou non. Le nombre d'obturateurs gonflés augmentera lorsque le froid sera plus accen- tué. 1 1 Sur les figures 12a et 12b un obturateur sur deux est représenté gonflé. Si le froid s'accentue on gonflera la tota- lité des obturateurs. D'une façon générale avec les dispositifs selon l'invention on pourra éventuellement ne pas ré- partir régulièrement les obturateurs mis en activité si cela permet de rendre le système plus efficace, par exemple pour éviter des formations locales de glace. Il sera aussi possible pour éviter les gels locaux de décaler successivement l'obturation, en gon- flant la travée suivante en même temps qu'on dégonfle celle qui était gonflée. Et ainsi de suite. Ce déca- lage pourra s'effectuer à période fixe pour des con- ditions extérieures données, la période étant choisie de façon à éviter le gel localisé. La période sera mo- difiée en fonction des conditions extérieures (clima- tiques ou autres). Il va de soi que l'invention s'applique non seulement aux réfrigérants atmosphériques à courants croisés ou à contre-courant, mais aussi à toute ins- tallation industrielle ou l'on a besoin de régler des débits d'air importants. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour-le réglage du débit d'air dans une installation de mise en contact d'un fluide avec l'air atmosphérique, caractérisé en ce qu'il comprend sur le trajet du flux d'air au moins un obtu- rateur déformable (6,34,54) comprenant une enveloppe déformable (11,19a,19b,21, 35) sous pression, qui est capable de passer sous l'action de moyens de tension d'une position de fermeture o elle obstrue au moins partiellement le trajet du flux d'air à une position d'ouverture o ses parois sont rapprochées et laissent le passage au flux d'air. 2. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que chaque obturateur comprend deux barres parallèles (12 et 13, 22 et 23, 36 et 37, 56 et 57) reliées à ladite enveloppe et mobiles l'une par rapport à l'autre sous l'action desdits moyens de tension. 3. Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce'que les deux barres (12 et 13, 22 et 23, 36 et 37, 56 et 57) sont disposées à l'intérieur de l'enveloppe (11) sous pression. 4. Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les deux barres (12 et 13) sont disposées dans une enveloppe (17) comprenant deux sous-enveloppes (19a et 19b) sous pression de part et d'autre du plan des deux barres. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque obturateur comprend deux autres barres (24 et 25) mobiles l'une par rapport à l'autre et disposées dans un plan orthogonal au plan des premières barres (22 et 23). 6. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de tension sont constitués par au moins un vérin (14, 26). 7. Dispositif selon quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que plusieurs obtura- teurs (6) sont enclavés entre des cloisons verticales (7) espacées régulièrement, définissant ainsi un sec- teur de réglage du flux d'air. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de tension comportent un câble mobile (39), relié à l'une des barres (37) de chaque obturateur, 9. Dispositif selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que plusieurs obturateurs (34) sont suspendus à l'intérieur de l'installation et aménagés de façon à ce qu'ils s'étendent perpendiculairement à la direction du flux d'air, pour obtenir à une obs- truction plus ou moins complète au flux d'air. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs obturateurs disposés dans un cadre (51) comprenant des panneaux verticaux (52a, 52b, 53) et permettant à une barre (56) mobile de se déplacer verticalement pour obtenir une obstruction plus ou moins complète au flux d'air.