Brevet FR2616214A1 — publié le 19881209

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE DE LA VIROLE D'UN VENTILATEUR DE REFRIGERANT D'EAU ATMOSPHERIQUE, EN VUE DU S:TSTIEN HORS GEL DE LA VIROLE. La présente invention se rapporte a un dispositif de chauffage de la virole du ventilateur, notamment du ventilateur refoulant du type hélicoïde, d'un réfrigérant d'eau atmosphérique. Les réfrigérants d'eau atmosphérique a tirage forcé utilisent un ou plusieurs groupes moto-ventilateurs aspirants ou refoulants. Les ventilateurs refoulants peuvent être du type hélice'lé ou centrifuge. Les ventilateurs refoulants hélicoldes sont disposés a l'intE- rieur d'une virole, généralement à axe horizontal, rapportée extérieurement sur le caisson du réfrigérant, dans la partie inférieure de ce dernier, a proximité au-dessus du bassin de récupération de l'eau refroidie, pour canaliser l'air véhiculé par le ventilateur. Ces ventilateurs aspirent l'air ambiant et le refoulent a travers le corps d'échange a l'intérieur du réfrigérant. Pendant la saison froide, la rotation de l'hélice est souvent entravée, soit par un dépôt de givre qui se fixe sur la paroi interne de la virole, soit par des projections d'eau provenant de l'intérieur du réfrigérant et gelant en tombant sur la virole. Lorsqu'un tel ventilateur est arrête dans de telles conditions, il arrive fréquement que les pales de l1hélice se trouvent soudées par la glace ou le givre a la virole ce qui a pour effet, au redémarrage du moteur du ventilateur, soit de dérégler le calage de l'héli- ce, soit de rompre une ou plusieurs pales de l'bélice, soit de casser ou fausser une ou plusieurs des autres pièces mécaniques de l'ensemble (moteur, transmission, paliers, roulements, etc.). Il est possible, dans l'état actuel de la technique, de maintenir hors-gel les viroles de ventilateurs par l'utilisation de la technique dite du traçage électrique. Cette technique consiste à réaliser autour de la virole un réseau de résistances électriques sous forme de ruban chauffant, recouvert d'un calorifugeage. Un tel système de chauffage, lorsqu'il est bien conçu, peut être efficace mais est relativement coûteux, nécessite une régulation et surtout entraîne une forte consommation d'énergie électrique. La technique du traçage électrique est en fait bien adaptée au maintien hors-gel de tuyauteries. En effet, dans ce cas, un calorifugeage extérieur total (ou presque total) de toute la partie du réseau de tuyauteries exposée au gel est possible et les déperditions thermiques sont faibles, ce qui justifie l'utilisation du traçage électrique. La situation des viroles de ventilateurs est par contre tout à fait différente. Il est évident que les faces intérieures des viroles sont difficilement calorifugeables au droit des hélices où la vitesse de l'air est, de plus, maximale. De ce fait, la puissance électrique d'un réseau de résistances chauffantes appliqué sur une virole de ventilateur devrait être nécessairement très élevée afin de compenser les déperditions thermiques. Il s' ensuivrait bien entendu une forte consommation d'énergie électrique. Par ailleurs, un tel système de chauffage électrique n'est pas a l'abri d'un risque de panne, notamment dans l'environnement humide de réfrigérant d'eau. La présente invention a pour objet un dispositif de- chauffage simple, efficace, ne consommant pas d'énergie, permettant d'éliminer de façon fiable le risque de gel à l'intérieur d'une virole de venti- lateur hélicolde d'un réfrigérant d'eau atmosphérique. Selon l'invention, le dispositif de chauffage de la virole du ventilateur hélicoide d'un réfrigérant d'eau atmosphérique comprend un canal disposé autour de la virole et traversé par de l'eau chaude. Le canal dispose autour de la virole peut etre traversé par de l'eau chaude provenant en principe de n'importe quelle source d'eau chaude. Toutefois, suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, ce canal est traversé par tout ou partie de l'eau chaude envoyée au réfrigérant en vue de son refroidissement. De cette façon, la paroi de la virole ventilateur est maintenue hors-gel à l'aide de chaleur qui, devant de toute manière etre éliminée, constitue une source d'énergie gratuite. Le canal peut être traversé par toute l'eau chaude envoyée au réfrigérant, auquel cas il est simplement branché dans l'arrivée d'eau chaude au réfrigérant. Suivant un autre mode de réalisation, le canal peut n'hêtre traversé que par une partie de l'eau chaude envoyée au réfrigérant, auquel cas il est relié en partie haute à l'arrivée d'eau chaude au réfrigérant par un tube de descente et en -partie basse au bassin d'eau refroidie du réfrigérant par un tube d'évacuation. Dans ce cas, une vanne d'arret est de préférence disposée au départ du tube de descente de l'arrivée d'eau chaude du réfrigérant, pour pouvoir mettre en service le canal de chauffage de la virole par temps froid et l'arreter par temps chaud. En vue du réglage du débit d'eau chaude dans le canal, une vanne de réglage de débit est avantageusement disposée en aval du canal, dans le tube d'évacuation. Cela permet un réglage du débit d'eau chaude à travers le canal en aval de ce dernier de manière que le canal soit de préférence toujours plein d'eau chaude. Afin de permettre la vidange automatique du circuit contenant le canal lorsque le dispositif de chauffage de virole n'est pas utilisé, et d'écarter ainsi tout risque de gel du circuit, un tube de mise à l'air libre de l'ensemble du circuit peut être relié au tuyau de descente directement en aval de la vanne d'arrêt. Ce tuyau de mise à l'air libre debouche de préférence à I'inté- rieur du caisson du réfrigérant, afin de prévenir tout écoulement d'eau à l'extérieur du réfrigérant par le tuyau de mise à l'air libre. Suivant un autre mode de réalisation, le canal entourant la virole est monté en dérivation sur l'arrivée d'eau chaude sous pression au réfrigérant, au moins une vanne d'arrêt et de réglage de débit étant prévue sur le circuit du canal. Suivant encore un autre mode de réalisation, le canal de la virole est relié en partie haute à une gouttière situé en dessous du corps d'échange du réfrigérant pour collecter une partie de l'eau refroidie dans le corps d'échange, et en partie basse au bassin d'eau refroidie du réfrigérant. En effet, l'eau refroidie dans le réfrigérant se trouve généralement encore à une température suffisante pour assurer le maintien hors-gel de la virole du ventilateur du réfrigérant. Ainsi, toute l'eau chaude arrivant au réfrigérant est refroidie dans ce dernier. Dans ce cas également, un dispositif de réglage de débit est avantageusement prévu à la sortie du canal. Ce dispositif de réglage de débit peut comprendre une plaque réglable en position, munie d'une lumière coïncidant plus ou moins, selon la position de la plaque, avec une lumière fixe mettant le canal en communication avec le bassin d'eau refroidie de réfrigérant. Le canal entourant la virole peut avantageusement présenter une section rectangulaire et renfermer des chicanes augmentant la vitesse d'écoulement de l'eau à travers le canal, ce qui, pour un meme débit d'eau, accroît le coefficient d'échange thermique par convection. En se référant aux dessins annexés, on va décrire ci-après plus en détail plusieurs modes de réalisation illustratifs et non limitatifs d'un dispositif conforme à l'invention; sur les dessins la figure 1 est une vue d'ensemble en élévation latérale d'un réfrigérant- d'eau à ventilateur refoulant hélicoïde équipé d'un dispositif de chauffage de virole suivant un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une coupe verticale schématique de la partie inférieure d'un réfrigérant, dans la zone de raccordement de la virole du ventilateur, avec un autre mode de réalisation du dispositif de chauffage conforme à l'invention pour la virole;; la figure 3 est une vue schématique en élévation latérale d'un réfrigérant dont la virole du ventilateur est équipée d'un dispositif de chauffage suivant untroisième mode de réalisation; la figure 4 est une vue en perspective isométrique d'un canal de chauffage entourant une virole de ventilateur, le canal étant équipé de chicanes intérieures; la figure 5 est une coupe du canal de chauffage d'une virole de ventilateur suivant l'axe de la virole; la figure 6 est une coupe, perpendiculaire à l'axe de la virole, de la partie haute du canal de chauffage de virole suivant le mode de Féalisation de la figure 1; la figure 7 représente schématiquement la partie alimentation du canal de chauffage en partie haute pour le mode de réalisation de la figure 2;; la figure 8 représente schématiquement la partie évacuation du canal de chauffage en partie basse dans le cas du mode de réalisation de la figure 2; la figure 9 représente une plaque de réglage de débit d'eau destinée à coopérer avec la partie évacuation du canal de chauffage suivant la figure 8. Le réfrigérant atmosphérique pour eau ou le cas échéant d'autres liquides, tel qu'illustré schématiquement par la figure 1, comprend, à l'intérieur d'un caisson 1, de bas en haut, un bassin 2 de récupération d'eau refroidie, un corps d'échange ou système de dispersion 3, un système de distribution et de répartition d'eau 4 et des séparateurs de gouttelettes 5. Une arrivée d'eau chaude 6 alimente le système de distribution et de répartition 4 et une sortie 7 pour liteau refroidie est reliée au bassin 2. Un groupe moto-ventilateur non visible sur la figure 1 est installé, à l'extérieur du caisson 1, dans une virole 8 à axe horizontal qui est raccordée au caisson 1 entre le bassin 2 et le corps d'échange 3, de maniere à aspirer l'air ambiant et le refouler vers le haut à travers le corps d'échange 3, en vue du refroidissement de l'eau chaude fournie par le système de distribution et de répartition 4. L'air réchauffé ayant traversé la surface d'échange 3 quitte le caisson 1 vers le haut après avoir traversé les séparateurs de gouttelettes 5. Le groupe moto-ventilateur installé dans la virole 8 comprend un ventilateur refoulant hélicoïde. Le réfrigérant tel que décrit jusqu'à présent est un réfrigérant usuel du commerce. La virole 8 du ventilateur est entourée d'un anneau 9 qui, comme le montre surtout la figure 5, présente une section transversale en U. Cet anneau 9, lorsqu'il.est rapporté sur la virole 8, notamment par soudage, comme illustré sur la figure 5, délimite avec cette dernière un canal annulaire 10 de circulation s'étendant tout autour de la virole 8, au droit du ventilateGr. Selon la figure 1, l'anneau 9 est raccordé en partie haute par un tube de descente 11 à l'arrivée d'eau chaude 6, une vanne d'arrêt 12 étant montée dans le tube de descente 10 au plus prés du point de raccordement du tube 11 à l'arrivée 6. Un tube d'évacuation 13 renfermant une vanne de réglage de débit 14 est raccordé en partie basse à l'anneau 9 et débouche à l'intE- rieur du caisson 1, au-dessus du bassin d'eau refroidie 2. Les vannes 12 et 14 peuvent être, selon le cas, des vannes a commande manuelle, des vannes thermostatiques ou des électrovannes commandées à distance par un système de contrôle et de'régulation. Il convient encore de noter qu'un tube 15 de faible section est raccordé au tube de descente 11 à proximité en dessous de la vanne d'arrêt 12, l'extrémité libre de ce tube 15 débouchant à l'intérieur du caisson 1 du réfrigérant. Le mode de fonctionnement du dispositif de chauffage de virole tel qu'illustré par la figure 1 est le suivant La vanne d'arrêt 12 étant ouverte et la vanne de réglage 14 réglée sur un débit de fluide prédéterminé, une partie de l'eau envoyée au réfrigérant en vue de son refroidissement est prélevée à l'arrivée 6 et envoyée par le tuyau de descente 11 dans le canal 10 pour circuler autour de la virole 8 et chauffer cette dernière avant de s'écouler par le tube 13 dans le bassin d'eau refroidie 2. Pour arrêter le dispositif de chauffage de la virole, pendant les périodes où un risque de gel n'est pas à crainre, il suffit de fermer la vanne d'arrêt 12. Le tube 15 de mise à l'air libre assure, lors de la fermeture de la vanne 12, que toute l'eau contenue dans le circuit de chauffage de la virole (tube 11, canal 10, tube 13) s'écoule dans le bassin 2, supprimant ainsi tout risque de rupture de ce circuit par le gel. De la même façon, le circuit de chauffage de la virole se vide automatiquement dans le bassin de récupération d'eau refroidie 2 chaque fois que le réfrigérant ne reçoit plus d'eau chaude et que la vanne 12 reste ouverte, par exemple dans le cas d'installations ne fonctionnant pas de façon continue. Tel que cela apparaît sur les figures 4 et 5, le canal 10 s'étendant autour de la virole 8 peut être avantageusement équipé inté- rieurement de chicanes transversales 16, de préférence placées en quinconce, ce qui permet d'augmenter la vitesse de l'eau dans le canal 10 et d'accroître ainsi le coefficient d'échange thermique par convection. Selon la figure 6, le canal 10 renferme avantageusement, en partie haute, à l'endroit où le tube de descente 11 débouche dans le canal 10, une plaque de séparation transversale 16a située sur l'axe du tube 11 de manière à favoriser la division du flux d'eau sortant du tube 11, en deux parties sensiblement égales s'écoulant par les deux moitiés du canal 10 entre le tube de descente li et le tube d'évacuation 13. Suivant le mode de réalisation de la figure 2, le canal 10 passant autour de la virole 8, au droit du ventilateur dont l'hélice est représentée schématiquement, est alimenté non pas par de l'eau chaude prlévée directement à l'arrivée d'eau chaude au réfrigérant, comme dans le mode de réalisation de la figure 1, mais par de l'eau refroidiei collectée à la base du corps d'échange 3 du réfrigérant, par une gouttière 17 prévue a cet endroit. Cette eau est certes à une température moins élevée que l'eau chaude prélevée à l'arrivée d'eau chaude au réfrigérant selon la figure 1, mais dans de nombreuses situations, la température de cette eau est encore bien suffisante pour chauffer la virole et en assurer le maintien hors-gel. On reconnalt sur la figure 2 que l'anneau 9 délimitant le canal 10 est directement juxtaposé au caisson 1 du réfrigérant, l'eau recueillie par la gouttière 17 étant acheminée dans le canal 10 à travers plusieurs trous 18 pratiqués sur le côté de l'anneau 9 en partie haute du canal 10 (voir également figure 7). L'évacuation de l'eau du canal 10 vers le bassin d'eau refroidie 2, en partie basse du canal 10, s'effectue par une lumière 19 ménagée dans le côté de l'anneau 9 au point le plus bas du canal 10, la section de passage de la lumière 19 pouvant être réduite à l'aide d'une plaque 20 (voir figure 9) munie d'une lumière 21 et réglable en position de manière que sa lumière 21 coïncide plus ou moins avec la lumière 19. La plaque 20 comporte deux fentes 22 pour le passage de deux vis de serrage 23 permettant de la bloquer en position. La figure 3 illustre encore un autre mode d'alimentation du dispositif de chauffage de virole conforme à l'invention applicable plus particulièrement à des réfrigérants aiimentés en eau chaude sous pression. Dans ce mode de réalisation, le canal défini par l'anneau 9 fixé sur la virole 8 du ventilateur hélicolde est monté en dérivation sur l'arrivée d'eau chaude 6 du réfrigérant. Une vanne 24 constituée par exemple par une vanne à trois voies est prévue au départ de la conduite de dérivation 25 sur l'arrivée 6, pour le réglage du débit d'eau chaude traversant le canal délimité par l'anneau 9 et la virole 8. Dans certains cas, il est même possible de faire passer dans le canal de chauffage de virole la totalité de l'eau chaude arrivant au réfrigérant. L'avantage de ce mode de réalisation et de celui de la figure 2 réside dans le fait que la totalité de l'eau chaude envoyée au réfrigérant se trouve effectivement refroidie dans ce dernier. Min d'éviter, également dans le mode dé réalisation de la figure 3, les risques de rupture par gel du circuit de chauffage pendant les périodes d'arrêt, il est possible de placer en plus une vanne d'arrêt au point de retour du circuit de chauffage dans l'arrivée d'eau chaude et de prévoir, au point le plus bas du circuit de chauffage de virole, une purge manuelle ou éventuellement comman dée à distance, permettant de vidanger le circuit de chauffage lorsque les deux vannes sont fermées de manière à isoler le circuit de chauffage de l'arrivée d'eau chaude. Il est encore lieu de noter que, quel que soit le mode d'alimentation choisi pour le canal de chauffage, il est souhaitable au redémarrage du réfrigérant, à la suite d'un arrêt, notamment en période froide, de prévoir un dispositif de temporisation assurant un retard au démarrage du ventilateur, afin de laisser au dispositif de chauffage le temps nécessaire pour dégivrer la virole avant que le ventilateur soit mis en route. Enfin, il y a lieu de noter que le dispositif de chauffage conforme à l'invention peut en principe etre alimenté par de l'eau chaude ou un autre liquide chaud qui n'est pas le liquide devant être refroidi dans le réfrigérant, mais qui peut provenir d'une source quelconque. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage de la virole d'un ventilateur, notamment d'un ventilateur refoulant du type hélicolde, d'un réfrigérant d'eau atmosphérique, caractérisé par le fait qu'il comprend un canal (10) disposé autour de la virole (8) et traversé par de l'eau chaude. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le canal (10) disposé autour de la virole (8) est traversé par tout ou partie de l'eau chaude envoyée au réfrigérant en vue de son refroidissement. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le canal (107 est relié en partie haute à l'arrivée d'eau chaude (6) du réfrigérant par un tube de descente (11) et en partie basse au bassin d'eau refroidi (2) du réfrigérant par un tube d'éva cation (13). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'une vanne d'arrêt (12) est disposée au départ du tube de descente (11) de l'arrivée d'eau chaude (6) au réfrigérant. 5. Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'une vanne de réglage de débit (14) est disposée dans le tube d'évacuation (13). 6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'un tube (15) de mise à l'air libre de l'ensemble du circuit de chauffage est relié au tube de descente (11) en aval de la vanne d'arrêt (12). 7. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le canal (10) est monté en dérivation sur l'arrivée d'eau chaude sous pression (6) du réfrigérant et qu'une vanne d'arrêt et de réglage du débit (24) est prévue dans le circuit de chauffage. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le canal (10) est traversé par une partie de l'eau refroidie dans le réfrigérant. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le canal (10) est relié en partie haute à une gouttière (17) située en dessous du corps d'échange (3) du réfrigérant pour collecter l'eau refroidie dans ce corps d'échange, et en partie basse au bassin d'eau refroidie (2) du réfrigérant. 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un dispositif de réglage de débit prévu à la sortie du canal (10) comprend une plaque réglable (20) munie d'une lumière (21) qui, selon la position de la plaque, colncide plus ou moins avec une lumière (19) mettant le canal (10) en communication avec le bassin d'eau refroidie (2) du réfrigérant. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le canal (10) renferme des chicanes (16), de préférence en quinconce, augmentant la vitesse d'écoulement de l'eau et améliorant le coefficient d'échange thermique par convection.