Brevet FR2693262A1 — publié le 19940107

DESCRIPTION La présente invention est relative à un dispositif de refroidissement, plus particulèrement à un dispositif de refroidissement de liquide par un fluide tel que de l'air. Le domaine technique de l'invention est celui de la construction des dispositifs d'échanges thermiques. La présente invention se rapporte à des dispositifs de refroidissement ou d'échange de chaleur qui sont habituellement désignés par les termes "tour de refroidissement", "réfrigérant atmosphérique", "condenseur évaporatif". Dans ce type de dispositif d'échange de chaleur, est prévu au moins un échangeur tel que par exemple un échangeur constitué par une batterie de tubes ailetés, permettant de refroidir un liquide circulant dans les tubes, les ailettes serties sur les tubes étant mises en contact avec un fluide gazeux (en général de l'air) qui est propulsé par un ventilateur par exemple ; afin d'améliorer cette échange thermique il est connu d'humidifier l'air en provoquant un contact entre l'air et un fluide ou liquide tel que de l'eau qui peut être par exemple pulvérisé dans le flux d'air. La demande de brevet FR 2 409 477 (HUDSON PRODUCTS CORPORATION) décrit un dispositif de refroidissement comportant une section humide à tour de refroidissement dans laquelle de l'air est mis en circulation et une section seche comportant un faisceau de tubes dans laquelle un fluide à refroidir est mis en circulation et sur lequel peut circuler de l'air afin de refroidir ce fluide ; le dispositif décrit dans ce document comporte un dispositif permettant de ventiler l'air ayant passé sur le faisceau de tubes ou bien de recycler l'air en le faisant passer succéssivement dans la section humide et sur le faisceau de tubes ; chaque module à section humide comporte un garnissage sur lequel l'eau provenant d'un bac se répartit avant d'être recueillie dans un carter situé à la partie inférieure, le garnissage présentant une grande surface de contact entre l'eau et l'air afin de favoriser l'humidification de celui-ci. La demande de brevet FR 2 540 985 (ZENTRALEN INSTITUT PO CHIMITS CHESKA PROMISCHLENOST.) décrit un dispositif de ruissellement pour tour de refroidissement qui permet et favorise le contact entre l'eau destinée à humidifier l'air et celui-ci, ce dispositif comportant des buses de pulvérisation d'eau délivrée par des tubes de distribution qui servent de support à des treillis étagés favorisant le contact entre l'air et l'eau. La présente invention se rapporte plus particulièrement aux tours de refroidissement comportant un caisson dont la forme générale est sensiblement parallélipédique, allongé selon un axe vertical, lequel caisson est limité par une enveloppe et comporte au moins un échangeur 2 de chaleur entre l'air et le fluide ou liquide à refroidir, lequel dispositif comporte des moyens de projection (ou d'aspersion ou de pulvérisation) d'un fluide tel que de l'eau, lesquels moyens sont situés de préférence au-dessus dudit échangeur et comportent par exemple une rampe ou canalisation 17 délivrant liteau à des buses 18 d'aspersion ; dans ce type de dispositif ledit caisson (ou ladite enveloppe) est muni en partie basse d'un fond délimitant, avec la partie inférieure des parois dudit caisson, un bac susceptible de collecter ledit fluide projeté par lesdits moyens de projection, lequel fluide collecté dans ledit bac peut être ensuite évacué dudit bac et être réintroduit en partie supérieure du dispositif par l'intermédiaire d'une pompe (d'un circulateur) et desdites buses dans ce type d'appareil, des moyens sont en général prévus pour assurer un flux d'air vertical ascendant, qui peuvent comporter par exemple un ventilateur monté sur ledit caisson et refoulant l'air dans une zone dudit caisson située sous ledit échangeur. Dans ce type d'appareil, un apport d'eau est nécessaire pour maintenir le niveau d'eau dans le bac du fait de l'évaporation de l'eau ; cette apport d'eau est en général commandé par un robinet à flotteur qui contrôle le niveau de l'eau dans le bac. Au fond du bac sont également généralement prévus une crépine (ou filtre) disposée devant un orifice d'évacuation dudit fluide hors dudit bac, ainsi que des moyens de protection contre le gel de l'eau dans ledit bac, lors de températures atmosphériques négatives, lesquels moyens peuvent être par exemple constitués par un ou plusieurs thermoplongeurs. Dans les dispositifs connus, une trappe d'accès (ou porte de visite) permettant un accès à l'intérieur dudit caisson est généralement prévue, cet accès étant rendu nécessaire afin de réguler ou de vérifier le niveau de l'eau dans le bac, de nettoyer la crépine ou filtre d'évacuation et d'inspecter les composants situés dans le bac à savoir les moyens de contrôle de niveau tel qu'un robinet à flotteur et les moyens de protection antigel tel que thermoplongeur, et éventuellement permettant de prélever de l'eau pour analyse. Du fait que lors du fonctionnement de ladite tour et par conséquent dudit ventilateur, une pression statique est crée à l'intérieur du caisson, la porte de visite doit être réalisée avec beaucoup de précautions afin d'en assurer l'étanchéité à l'air. Ce type de dispositif comporte des inconvénients : en effet une telle porte de visite et ces dispositifs d'étanchéité à l'air sont onéreux, demandent un entretien fréquent et ne permettent pas d'intervention ou de contrôle du dispositif en cours de fonctionnement par ailleurs, ils ne permettent pas le réglage ou le contrôle de ces dispositifs lors du fonctionnement et ne permettent donc pas d'effectuer ce réglage avec précision. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et procurer de tels dispositifs à moindre coût, en facilitant leur l'entretien et permettant leur entretien lors de leur fonctionnement. La solution au problème posé consiste à procurer un dispositif dans lequel une séparation est prévue dans le bac de récupération d'eau, entre une première partie du bac située dans le caisson qui en fonctionnement est à la pression statique de refoulement du ventilateur, et une deuxième partie du bac qui est à la pression atmosphérique, ce qui permet de rendre ainsi accessible de l'extérieur à tout moment et sans aucune porte de visite les différents composants situés dans le bac, cette séparation étant réalisée par un dispositif de type "vanne hydraulique" qui est obtenu par une paroi de séparation plongeant dans le bac d'eau et séparant celui-ci en deux bacs tout en empêchant l'air de s'échapper du caisson sous pression vers l'extérieur ou vers le bac extérieur qui est maintenu à la pression atmosphérique. La solution au problème posé consiste plus particulièrement à procurer un dispositif de refroidissement de liquide comportant un caisson (sensiblement parallélépipédique allongé selon un axe sensiblement vertical ZZ1), au moins un ventilateur, lequel caisson comporte au moins un échangeur et au moins une rampe d'aspersion et un bac de collecte du fluide délivré par ladite rampe, dans lequel ledit premier bac communique avec un deuxième bac d'évacuation dudit fluide collecté, lequel deuxième bac comporte un orifice d'évacuation dudit fluide. Avantageusement, ledit dispositif comporte un moyen de contrôle du niveau dudit fluide dans ledit deuxième bac. Avantageusement, ledit dispositif comporte un moyen de maintien hors gel, tel qu'un thermoplongeur par exemple et ledit deuxième bac comporte un filtre (une crépine) d'évacuation. Avantageusement, lesdits premier et deuxième bacs sont remplis (lors du fonctionnement dudit dispositif) dudit fluide qui atteind une hauteur H3, respectivement H1, laquelle hauteur dudit fluide dans ledit deuxième bac H1 est supérieure à la hauteur dudit fluide dans ledit premier bac H3. Avantageusement, ledit dispositif comporte au moins une paroi munie d'un orifice de communication, laquelle paroi sépare lesdits premier et deuxième bac et s 'étend de préférence dans un plan faiblement incliné par rapport à la verticale. Avantageusement, le bord inférieur de ladite paroi qui délimite ledit orifice de communication est situé à une hauteur H2 inférieure à la hauteur moyenne en fonctionnement H1, H3 dudit fluide respectivement dans lesdits bacs. Avantageusement, ledit orifice de communication (ou passage libre) aménagé dans ladite paroi de séparation desdits bacs est situé en dessous d'un niveau H2 inférieur à la hauteur moyenne en fonctionnement Hi, H3 dudit fluide dans lesdits bacs. Ledit deuxième bac 6a est à la pression atmosphérique (communique librement avec l'atmosphère ambiante dudit dispositif). Du fait que la pression statique de l'air dans le caisson du dispositif est de l'ordre de quelques dizaines de millimètres de colonne d'eau lors du fonctionnement du dispositif , les niveaux d'eau dans les deux bac du dispositif selon l'invention seront dénivelés d'une hauteur correspondant à ladite pression statique, laquelle différence de hauteur étant faible n'aura aucune incidence perturbant le fonctionnement du dispositif ; grâce à l'invention, dans laquelle on place dans ledit deuxième bac qui est mis à l'air libre le robinet à flotteur, la crépine d'évacuation d'eau ainsi que les divers éléments éventuels de régulation de température d'eau et les thermoplongeurs, ces dispositifs restent accessibles à tout moment notamment pendant le fonctionnement de l'aéroréfrigérant ; de même, le contrôle de la qualité de l'eau et son éventuel traitement deviennent plus faciles et possibles à tout instant. Grâce à l'invention, on peut supprimer la porte de visite et donc profiter de la diminution considérable du coût de revient correspondant. Les nombreux avantages procurés par l'invention, seront mieux compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, qui illustrent sans aucun caractère limitatif, des modes particuliers de réalisation de dispositif selon l'invention. La figure 1 illustre en coupe transversale, dans un plan sensiblement vertical, un dispositif de refroidissement selon l'invention. Les figures 2a, 2b, 2c, 2d illustrent en vue transversale dans un plan sensiblement vertical différents modes de réalisation d'une paroi de séparation d'un dispositif selon l'invention. Les figures 3a, 3b, 3c illustrent en vue dans un plan sensiblement horizontal différents modes de réalisation de parois de séparation d'un dispositif selon l'invention. Par référence à la figure 1, le dispositif de refroidissement selon l'invention comporte un caisson ou compartiment 12 dans lequel un flux d'air sensiblement vertical ascendant selon les flêches F5 et F6 peut être provoqué par ventilateur 4 par exemple centrifuge qui peut être entraîné par un moteur électrique 10, lequel ventilateur 4 est par exemple monté sur l'une des paroi latérale 1 formant l'enveloppe dudit caisson. Le flux d'air ascendant traverse un échangeur de chaleur 2 par exemple une batterie de tubes ailetés à l'intérieur desquels circule un fluide ou liquide à refroidir, lequel échangeur est muni d'orifices d'entrée/sortie 19 et 20, lequel liquide peut pénétrer et sortir dudit échangeur selon les flêches F3 et F4 respectivement. En partie supérieure dudit dispositif de refroidissement est prévue une rampe d'aspersion d'eau 17 munie de perforations ou de buses de pulvérisation 18, laquelle rampe est alimentée par l'intermédiaire d'un orifice d'entrée 16 par de l'eau pénétrant selon la flêche F1 dans ladite rampe. L'eau ruisselant sur ledit échangeur à contre-courant dudit flux d'air ascendant est récupérée en partie basse dudit caisson dans un bac 6b de collecte qui est en équipression avec l'intérieur dudit caisson 12, c'est-à-dire sensiblement à la pression statique de refoulement du ventilateur hors du fonctionnement dudit dispositif. Conformément à l'invention, ledit dispositif comporte une paroi 13 de séparation qui délimite (sépare) partiellement ledit caisson 12 de l'atmosphère ambiante et qui sépare ledit premier bac 6b (bac de collecte recevant l'eau 3), d'un deuxième bac 6a qui est situé à l'air libre et donc à la pression atmosphérique et qui comporte les dispositifs nécessitant un entretien ou un contrôle tels que le dispositif de contrôle de niveau à flotteur 7, une crépine ou filtre d'évacuation 8 et un thermoplongeur 9. Lors du fonctionnement du dispositif du fait de la pression statique de refoulement du ventilateur 4, une différence de niveau D peut être observée entre les niveaux respectifs desdits bacs 6a et 6b séparés par ladite paroi 13 et dans laquelle est prévue un orifice 15 de communication entre lesdits premier et deuxième bac 6b et 6a ; on voit également que ledit bac d'évacuation 6a (ou deuxième bac) est muni d'un orifice 14 d'évacuation de l'eau qui peut être évacuée selon la flêche F2 et qui peut être réintroduite dans lesdits moyens d'aspersion grâce à une pompe ou un circulateur (non représenté). On voit également sur la figure 1 qu'avantageusement ledit caisson, limité par ladite enveloppe de forme générale sensiblement parallélépipédique s'étendant selon l'axe vertical ZZ1, est muni en partie supérieure d'un séparateur de gouttelettes 5 évitant l'entraînement des gouttelettes d'eau vaporisées par lesdites buses, par ledit flux d'air ascendant. Par référence à la figure 2d on voit que dans un mode particulier de réalisation de dispositif selon l'invention, ladite paroi de séparation 13 est sensiblement verticale et située dans le prolongement d'une paroi latérale (repère 1 de la figure 1) limitant ledit caisson, ledit deuxième bac 6a étant proéminent en partie basse du dispositif de refroidissement. On voit également que le bord inférieur 13a de ladite paroi 13 est situé à une hauteur H2 inférieure à la hauteur minimale en fonctionnement de l'eau dans lesdits bacs à savoir ladite hauteur H3 dans ledit bac 6b de collecte qui est elle-même inférieure à la hauteur H1 de l'eau dans ledit deuxième bac 6a, du fait de ladite pression statique de refoulement dudit ventilateur 4. On voit également que le dispositif de contrôle de niveau d'eau peut comporter de façon connue un flotteur 7a fixé à l'extrémité d'une tige 7b articulée à sa deuxième extrémité 7c, lequel dispositif de contrôle de niveau peut actionner un robinet ou une vanne autorisant une arrivée d'eau destinée à compenser les pertes d'eau par évaporation. Les figures 2a, 2b et 2c illustrent des variantes de réalisations de ladite paroi 13 de séparation selon lesquelles ladite paroi 13 est inclinée par rapport à la verticale (figure 2a), avantageusement d'un angle inférieur à 45 , ou bien ladite paroi 13 a une forme incurvée ou arrondie (figure 2c), ou bien ladite paroi 13 est plus ou moins verticale et constitue un "décrochement" (par exemple par 2 plis à 90 degrés) dans une partie inférieure d'une paroi verticale de l'enveloppe du caisson (figure 2b). Par référence aux figures 3a, 3b, 3c on voit que dans des vues en plan de ladite paroi 13 séparant lesdits bac 6a et 6b, lequel bac 6a est à la pression atmosphérique et reçoit lesdits dispositifs 7 et 8 notamment et comporte ledit orifice 14 d'évacuation d'eau, ladite paroi 13 peut être (en vue en plan) sensiblement rectiligne tel que représenté figure 3a, coudée ou pliée ou en deux parties tel que représenté à la figure 3b, ou éventuellement ondulée tel que représenté à la figure 3c. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement de liquide comportant un caisson 12, au moins un ventilateur 4, lequel caisson comporte au moins un échangeur 2 et au moins une rampe 17 d'aspersion et un bac 6b de collecte du fluide délivré par ladite rampe, caractérisé en ce que ledit bac 6b communique avec un deuxième bac 6a d'évacuation dudit fluide collecté, lequel deuxième bac 6a comporte un orifice 14 d'évacuation dudit fluide. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen 7 de contrôle du niveau dudit fluide dans ledit deuxième bac 6a. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen 9 de maintien hors gel, tel qu'un thermoplongeur par exemple et ledit deuxième bac 6a comporte un filtre d'évacuation 8. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième bacs sont remplis dudit fluide qui atteind une hauteur H3, respectivement H1, laquelle hauteur dudit fluide dans ledit deuxième bac H1 est supérieure à la hauteur dudit fluide dans ledit premier bac H3. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une paroi 13 munie d'un orifice 15 de communication, laquelle paroi 13 sépare lesdits premier et deuxième bac et s'étend de préférence dans un plan faiblement incliné par rapport à la verticale. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le bord inférieur 13a de ladite paroi 13 qui délimite ledit orifice de communication 15 est situé à une hauteur H2 inférieure à la hauteur moyenne en fonctionnement H1, H3 dudit fluide respectivement dans lesdits bacs 6a, 6b. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 6 caractérisé en ce que ledit orifice de communication aménagé dans ladite paroi 13 de séparation desdits bacs est situé en dessous d'un niveau H2 inférieur à la hauteur moyenne en fonctionnement Hi, H3 dudit fluide dans lesdits bacs. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ledit deuxième bac 6a est à la pression atmosphérique. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit caisson ne comporte pas de trappe de visite.