Brevet FR2766264A1 — publié le 19990122

La présente invention a pour objet un réfrigérant industriel du type à courants croisés, comprenant un corps d'échange thermique sur lequel peut ruisseler verticalement le fluide à refroidir, constitué d'un ensemble de caillebotis superposés sur plusieurs étages et disposés horizontalement sur des supports. Ces derniers sont constitués par des plaques horizontales positionnées aux angles des caillebotis, et sont reliés entre eux par des moyens de maintien, constitués par exemple par une structure formée d'un ensemble de suspentes et d'entretoises verticales. Ainsi les différents étages ou plateaux horizontaux constitués par les plans superposés des caillebotis sont supportés par les suspentes, dont les extrémités supérieures sont fixées par exemple à la base d'une tour. Dans de tels réfrigérants, le flux d'air, destiné à refroidir le fluide ruisselant sur le corps d'échange thermique, généralement de l'eau, traverse horizontalement le garnissage formé par le corps d'échange thermique, sur lequel l'eau, finement répartie, ruisselle verticalement, les flux d'eau et d'air étant croisés. Les corps d'échange thermique installés dans ces réfrigérants, disposés par exemple annulairement à la base d'une tour de réfrigération de centrale électrique, sont soumis aux forces aérauliques induites par le tirage naturel produit dans la tour. Ce tirage naît d'un phénomène thermique ou par tirage induit par ventilation mécanique, ces forces aérauliques s'ajoutant aux efforts dus au vent extérieur qui s'engouffre par les entrées d'air de l'appareil. La composante principale de la vitesse de l'air est considérée, tout au moins dans la première partie de son parcours au travers du garnissage, comme horizontale. Ce flux d'air horizontal a tendance à faire reculer l'ensemble du garnissage formant le corps d'échange thermique. Ce déplacement est la source de contraintes internes, de déformations quelquefois irréversibles, ou même de désordres. Le problème à la base de l'invention consiste donc à reprendre ou à répartir ces efforts horizontaux pour soulager le garnissage, constituant fondamental du réfrigérant. Le corps d'échange suspendu à la structure est constitué de caillebotis modulaires en matériau de synthèse, assemblés en plateaux horizontaux couvrant la surface utile sur laquelle est distribuée l'eau à refroidir. Les plateaux sont installés à intervalles verticaux réguliers, réglés par des entretoises sur toute la hauteur réservée au corps d'échange, ces entretoises verticales contenant les suspentes. Les efforts horizontaux ont tendance à comprimer les plateaux. Ils se transmettent de module en module via les pièces de jonction qui les supportent, constituées par exemple comme indiqué ci-dessus par des plaques horizontales disposées aux angles des caillebotis rectangulaires. Sous l'effet d'efforts à caractère exceptionnel ou accidentel, ces ensembles ont tendance à se déformer par flambage, d'autant plus lorsque l'effort est reporté sans souplesse sur un obstacle rigide, lequel formant butée, n'autorise aucun déplacement souple ou réversible. L'invention a donc pour but de rigidifier le corps d'échange afin qu'il ne se déforme pas sous l'effet du vent, en soulageant les plateaux de ce corps d'échange grâce à des moyens pour transmettre les efforts horizontaux à des pièces indépendantes. Conformément à l'invention, le réfrigérant comprend des moyens pour rigidifier la structure du corps d'échange thermique afin d'empêcher sa déformation sous l'effet du vent s'engouffrant horizontalement dans le réfrigérant en croisant le flux vertical de fluide. Suivant un mode de réalisation préféré, ces moyens de rigidification comprennent des barres de force reliant entre eux certains au moins des supports d'angle des caillebotis. Ces barres de force constituent donc des poutres assurant matériellement une continuité entre les supports d'angle des caillebotis. Suivant un mode de réalisation de l'invention, chaque barre prend appui par ses extrémités opposées sur des plaques de support horizontales munies de moyens d'accrochage de la barre, et chacune de ces plaques de support repose sur une entretoise verticale maintenant un écartement approprié entre ladite plaque et une seconde plaque inférieure de support du caillebotis associé; ces plaques et l'entretoise sont traversées par une suspente verticale de liaison des différents étages de caillebotis, et les plaques de support des barres sont disposées orthogonalement aux plaques de support des caillebotis. Les plaques rectangulaires de support des caillebotis et de support des barres, semblables entre elles, sont ainsi disposées perpendiculairement deux à deux. De tels supports en X maintiennent les barres de force filantes, formant poutres, qui transmettent l'effort radial, une même disposition pouvant être utilisée pour soulager l'effort frontal dû au vent qui a tendance à cintrer les plateaux en façade. Ces barres de force, réalisées par exemple en matière plastique, peuvent être extrudées avec une section élaborée donnant l'inertie et le profil (fonction de rejet de l'eau, guide d'air...) souhaités. Elles sont avantageusement réparties sur plusieurs niveaux du corps d'échange, et peuvent être disposées, soit suivant la direction moyenne du vent dominant, soit perpendiculairement à cette direction. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs formes de réalisation à titre d'exemples non limitatifs. La figure i est une vue en élévation schématique d'une tour de réfrigération d'installation industrielle munie à sa base d'un réfrigérant du type à courants croisés, visé par l'invention. La figure 2 est une vue de dessus en plan d'un plateau constitué de caillebotis, faisant partie du réfrigérant de la figure 1, et muni de barres de rigidification conformément à l'invention. La figure 3 est une vue en perspective éclatée partielle, à échelle agrandie par rapport à la figure 2, illustrant une forme de réalisation des barres de rigidification de la structure du corps d'échange thermique et de leurs moyens de fixation. La figure 4 est une vue de dessus partielle simplifiée illustrant deux dispositions possibles des barres de force dans le réfrigérant selon l'invention. La figure 5 est une vue en perspective partielle d'une seconde forme de réalisation d'une barre de force du réfrigérant selon l'invention. Le réfrigérant industriel schématiquement représenté à la figure 1 est disposé sur la périphérie et à la base d'une tour 1 de réfrigération d'un liquide tel que de l'eau, dans une installation industrielle, par exemple une centrale électrique. Le réfrigérant 2 est agencé suivant une disposition annulaire et comprend un corps d'échange thermique 3 sur lequel peut ruisseler ou s'égoutter verticalement le fluide à refroidir, amené au-dessus du corps d'échange 3 par des canalisations non représentées et connues en soi, et recueilli après s'être écoulé sur le corps d'échange 3, dans un bassin collecteur non représenté. Le corps d'échange thermique 3 est constitué d'un ensemble de caillebotis 4 juxtaposés sur plusieurs étages, chaque étage constituant un plateau avec une disposition des caillebotis 4 comme illustré à la figure 2. Les caillebotis 4 forment des grilles rectangulaires disposées horizontalement et prenant appui à leurs angles sur des supports 5 constitués par des plaques rectangulaires horizontales (figure 3) soutenues par des suspentes verticales 6 dont les extrémités supérieures sont fixées à la structure non représentée, située à la base de la tour 1. Les plaques rectangulaires 5 de support sont munies, sur leurs faces supérieures, d'une série d'ergots saillants 7, 8 adaptés pour venir s'engager dans le grillage des caillebotis 4 afin de maintenir ceux-ci en place. Des entretoises verticales 9 de longueur appropriée sont disposées coaxialement aux suspentes 6 entre les plaques supports 5 successives, afin de maintenir un intervalle correspondant entre les différents étages de caillebotis 4. Le vent dominant V souffle de manière sensiblement horizontale dans une partie de la circonférence du corps d'échange 3 (figure 1), le traverse comme indiqué par la flèche F, et s'engouffre à l'intérieur de la tour 1. Lorsque le vent est relativement fort, L'ensemble de la partie du corps d'échange thermique 3 soumise à ce vent dominant peut être déformé et déplacé de un ou plusieurs mètres autour de ses points de suspension à la structure de la base de la tour 1, jusqu'à prendre une position schématisée en 3a. Le corps d'échange 3 est muni selon l'invention de moyens permettant de rigidifier sa structure, afin d'empêcher le déplacement et la déformation de celle-ci sous l'effet du vent dominant V. Dans le mode de réalisation représenté, ces moyens comprennent un ensemble de barres de force lia il b disposées parallèlement à certains côtés des caillebotis 4, et reliant entre eux certains au moins des supports d'angle 5. Les barres de forces sont de préférence mises en ceuvre par paires dans chacune desquelles les deux barres associées lia ou il b sont juxtaposées parallèlement l'une à l'autre, ces barres pouvant avoir par exemple comme représenté un profil en L. Les barres lia sont disposées le long des côtés de caillebotis 4 sensiblement parallèles à la direction moyenne du vent dominant V (figure 2), tandis que les barres de force 11b sont disposées le long des côtés des caillebotis 4 sensiblement perpendiculaires à la direction moyenne du vent V. Les barres lia sont ainsi disposées radialement dans le corps d'échange 3, et les barres il b sont disposées frontalement. Eventuellement l'une ou l'autre seulement de ces dispositions peut être mise en oeuvre, leur combinaison étant toutefois préférable puisqu'elle améliore plus efficacement la rigidité de l'ensemble de la structure du corps d'échange 3. Chaque barre lla ou lid prend appui sur des plaques de support horizontales 12, similaires aux plaques de support 5, mais disposées perpendiculairement à celles-ci. Ainsi, les plaques 5 et 12 étant rectangulaires, les grands côtés des plaques 12 sont perpendiculaires aux grands côtés des plaques supports 5 associées: les axes longitudinaux xx des plaques supérieures 12 sont perpendiculaires aux axes longitudinaux x'-x' des plaques supports 5. Chaque plaque support 12 est donc disposée horizontalement et audessus de la plaque support 5 associée, qui est pourvue dans sa partie centrale d'une excroissance tubulaire 13 recevant une entretoise courte 14 traversée axialement par la suspente correspondante 6, et déterminant l'espacement vertical entre les deux plaques associées 5 et 12. En variante, I'excroissance tubulaire 13 peut être supprimée, seule l'entretoise courte 14 maintenant la distance verticale entre les deux plaques support associées 5,12. Chaque plaque supérieure 12 est pourvue, comme la plaque correspondante 5, d'une série d'ergots 7, 8 convenablement disposés pour pouvoir venir s'introduire dans des trous correspondants 14, 15 agencés dans les barres il a et l l b. Dans le cas de barres à profils en L comme représenté, seule la branche horizontale du L est perforée des trous 14, 15, espacés de préférence sur toute la longueur des barres à des intervalles correspondant aux écartements entre chaque paires d'ergots 7, 8. Ainsi les barres 1 la, lld peuvent être positionnées à différents emplacements selon les trous 14, 15 choisis pour recevoir les ergots 7, 8. Dans la réalisation illustrée à la figure 2, certaines des barres il a s'étendent sensiblement sur la longueur de deux caillebotis 4, et sont positionnées de manière à s'étendre sur toute la longueur d'un caillebotis central et en partie sur la longueur des deux caillebotis adjacents 4. D'autres barres il a s'étendent sur plusieurs caillebotis 4. Les barres frontales 11b s'étendent sur la largeur de trois caillebotis consécutifs 4 et débordent sur les deux caillebotis contigus. Avantageusement chaque plaque support 12 est munie d'un nombre d'ergots 7, 8 permettant de fixer en vis-à-vis et parallèlement l'une à l'autre deux paires de barres de force il a ou Il b. Ainsi dans l'exemple décrit, chaque plaque 12, comme du reste chaque plaque support 5, est munie de quatre paires d'ergots 7, 8, disposées chacune au voisinage d'un angle de la plaque, ce qui permet de solidariser cette dernière avec quatre barres de force il a ou il b, chaque barre venant s'engager par ses trous 14, 15 dans la paire d'ergots correspondants 7, 8. Certaines au moins des barres de force lia, 11 b peuvent être retenues à l'une de leurs extrémités opposées à une membrure de la structure du réfrigérant située en façade. Ainsi on voit à la figure 4 une barre radiale il a accrochée par des moyens 16 appropriés, connus en soi et non détaillés, à un poteau 17 situé en façade, du côté de l'entrée du vent V. Ces barres radiales il a travaillent donc en traction, étant à peu près parallèles à la direction moyenne du vent. Certaines au moins des barres de force peuvent aussi avoir leurs extrémités opposées à l'entrée du vent en butée contre des membrures de la structure du réfrigérant. Ainsi une autre barre radiale 1 la (figure 4) a été représentée avec son extrémité intérieure en butée contre un poteau 18 de la structure, avec interposition d'un amortisseur 19. Ces barres radiales il a travaillent alors uniquement en compression sous l'effet du vent. Bien entendu la retenue frontale à des poteaux 17 ou la mise en butée contre des poteaux 18 peut être réalisée soit directement comme représenté soit indirectement. Les amortisseurs 19 permettent d'amortir la composante dynamique des efforts radiaux, ces amortisseurs travaillant en compression sous l'effort. Les barres de force i lia 1 lu peuvent être judicieusement disposées à un certain nombre d'emplacements du corps d'échange thermique 3 afin de rigidifier celui-ci, et ainsi d'empêcher efficacement sa déformation sous l'effet du vent dominant. Les barres de force peuvent présenter un profil variable approprié. Lorsqu'elles ont un profil en L comme les barres lia, llb, la branche 10 perforée par les trous 14, 15 est disposée horizontalement, tandis que la seconde branche 21 s'étend verticalement sur l'intervalle entre les plaques supports 5 et 12, en affleurant sensiblement la surface des caillebotis 4. Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 5, les plaques 20 ont un profil en V renversé, qui favorise particulièrement l'écoulement et le ruissellement de l'eau sur les caillebotis 4. L'une des branches de ce profil en V peut être perforée de trous 14, 15 comme sur les barres lia, iib pour permettre leur accrochage aux ergots 7, 8. II serait possible de disposer les plaques 12 en les orientant de la même façon que les plaques 5. Dans ce cas les paires d'ergots 7, 8 se présenteraient comme les ergots 7, 8 des plaques 5, de sorte que les perforations associées 14, 15 devraient être agencées l'une derrière l'autre dans la direction longitudinale des barres de force lia il b. D'autres moyens, équivalents aux plaques supports, peuvent également être envisagés pour supporter les barres de force. De même les trous 14, 15 peuvent n'être prévus que sur une partie de la longueur des barres. REVENDICATIONS 1. Réfrigérant industriel du type à courants croisés, comprenant un corps d'échange thermique (3) sur lequel peut ruisseler verticalement le fluide à refroidir, constitué d'un ensemble de caillebotis (4) superposés et disposés horizontalement sur des supports (5) positionnés à des angles des caillebotis, ces supports étant reliés entre eux par des moyens (6) de maintien, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (lia, 11 b) pour rigidifier la structure du corps d'échange thermique afin d'empêcher sa déformation sous l'effet du vent (V) s'engouffrant horizontalement dans le réfrigérant en croisant le flux vertical de fluide. 2. Réfrigérant selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour rigidifier la structure comprennent des barres de force (11a, i lb) reliant entre eux certains au moins des caillebotis (4). 3. Réfrigérant selon la revendication 2, caractérisée en ce que les barres de force sont disposées, soit frontalement (ils) le long de côtés des caillebotis (4) sensiblement perpendiculaires à la direction moyenne du vent (V), soit radialement (lia) le long des côtés des caillebotis sensiblement parallèles à la direction moyenne du vent, soit suivant ces deux orientations combinées sur plusieurs niveaux du corps d'échange. 4. Réfrigérant selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque barre (11a, 1 b) prend appui sur des plaques de support horizontales et rectangulaires (12) munies de moyens d'accrochage (7, 8) de la barre (lia, lit), et chacune de ces plaques de support repose sur une entretoise verticale (14) maintenant un écartement approprié entre ladite plaque (12) et une seconde plaque inférieure (5) de support du caillebotis associé (4), ces plaques et l'entretoise étant traversées par une suspente verticale (6) de liaison des différents étages de caillebotis, et les plaques (12) de support des barres sont de préférence disposées orthogonalement aux plaques (5) de support des caillebotis (4). 5. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque barre de force (1 la, 1 lb) a un profil transversal en L ou en V (20). 6. Réfrigérant selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, à chaque plaque de support (12) sont associées au moins deux barres de force (lita ou 11b) s'étendant sur plusieurs caillebotis consécutifs (4) et disposées en vis-à-vis parallèlement à deux côtés opposés de la plaque. 7. Réfrigérant selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage sont des ergots (7, 8) saillant des plaques de support (5, 12) et venant s'engager dans des trous correspondants (14, 15) formés dans au moins une partie de la longueur des barres (lia, lob). 8. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que certaines au moins des barres de force (11a) sont retenues à l'une de leurs extrémités à une membrure (17) de la structure du réfrigérant (3) située en façade, du côté de l'entrée du vent, et ces barres sont disposées radialement c'est-à-dire à peu près parallèles à la direction moyenne du vent, de sorte qu'elles travaillent en traction. 9. Réfrigérant selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que certaines au moins des barres de force (lia) sont placées avec leurs extrémités opposées à l'entrée du vent en butée contre des membrures (18) de la structure du réfrigérant, avec interposition d'un amortisseur (19) entre la membrure et la barre, et ces barres sont disposées radialement c'est-à-dire à peu près parallèles à la direction du vent, de sorte qu'elles travaillent en compression.