Brevet FR2816522A1 — publié le 20020517

ELEMENT DE GARNISSAGE EN VRAC AMELIORE Arrière Plan de l'invention Cette invention concerne des éléments de garnissage du type qui sont souvent appelés garnissages "en vrac" ou "versé" ("dumped"). Ces garnissages sont utilisés pour remplir les ensembles de tours dans io lesquels se produisent des procédés de transfert de masse ou chaleur. L'objectif des garnissages est d'assurer un contact efficace maximum entre les fluides qui s'écoulent dans la tour. Un rendement maximum est obtenu lorsque le liquide coule dans la tour en films minces ou petites gouttelettes plutôt qu'en flux. Un autre facteur clé pour maximiser le i5 rendement est le maintien d'une différence de pression aussi basse que possible entre le haut et le bas de la tour. Pour cela, les éléments de garnissage doivent présenter la résistance minimum à l'écoulement. Ceci est favorisé par des structures très ouvertes, mais la structure ouverte seule a un usage limité si les éléments dans la tour s'imbriquent les uns dans les autres de telle sorte que des parties d'un élément de garnissage pénètrent dans l'espace d'un second élément. Par conséquent, il est important que la conception des éléments minimise la tendance des éléments à s'imbriquer entre eux. Une nouvelle conception d'un élément de garnissage a maintenant été trouvée qui assure plus de 95 % d'espace ouvert dans l'élément et résiste encore à l'imbrication des éléments ce qui réduit l'espace ouvert et favorise un écoulement uniforme et un mélange turbulent des fluides dans une tour remplie de garnissages. La conception présente l'avantage que le garnissage peut, si on le souhaite, être embouti à partir d'une feuille plate de métal en une opération simple pour produire une forme très ouverte qui résiste à l'écrasement et à l'imbrication. Les formes peuvent cependant être faites en plastique ou céramique. Description de l'invention La présente invention propose un élément de garnissage sous forme d'une feuille de matière de base située dans un premier plan et ayant la forme d'un polygone avec 3 à 6 angles à partir desquels un premier groupe de bandes périphériques espacées entre chacun des angles de la feuille est déformé dans un premier sens pour former des structures en arches avec les sommets d'au moins certaines des arches dans un second plan parallèle au premier plan et en est retiré dans le io premier sens, et un second groupe de bandes parallèles égales en nombre et parallèles aux bandes correspondantes du premier groupe, mais chacune étant déplacée radialement vers l'intérieur par rapport à la bande correspondante du premier groupe, chacune bande étant déformée par rapport au premier plan dans un second sens qui est généralement à i5 lI'opposé du premier sens pour former des arches avec des sommets dont au moins certains sont dans un troisième plan parallèle au premier plan, et une ouverture axialement centrale formée dans la feuille et définie par une périphérie généralement circulaire. Les arches peuvent être solidaires de la feuille et être formées en découpant la feuille pour former des bandes qui sont ensuite déformées par rapport à la feuille mécaniquement. En variante, les arches peuvent être soudées ou adhérer autrement à la feuille de base pour former la même structure bien qu'il s'agisse d'un processus de fabrication moins simple en utilisant la présente technologie. Les arches formées peuvent être décrites comme étant disposées généralement au-dessus et au- dessous du premier plan, mais le plan de chaque arche n'a pas besoin d'être perpendiculaire au premier plan et en fait on préfère souvent qu'il n'en soit pas ainsi. Pour cette raison, le sens de déformation du jeu intérieur de bandes est décrit comme étant "généralement opposée" au premier sens dans lequel le jeu extérieur de bande a été déformé. Cependant ceci a uniquement pour but d'imposer que les sommets des deux groupes d'arches se trouvent sur des côtés différents du premier plan. La feuille de base sur laquelle l'élément de garnissage est construit est de préférence symétrique axialement aux côtés d'égale longueur. Le nombre préféré des côtés d'égale longueur est de trois. Dans une structure préférée, les longueurs de chacune des bandes parallèles du second groupe à partir desquelles sont formées les arches sont plus courtes que les bandes adjacentes correspondantes du premier groupe de bandes. Ainsi les arches formées à partir du second jeu de bandes sont de préférence plus petites que celles formées à partir du premier jeu de bandes. Il est également préféré que les arches dans io chaque groupe soient sensiblement de la même dimension de telle sorte que les sommets de toutes les arches dans un groupe se trouvent dans le même plan parallèle à et éloigné du premier plan. L'ouverture située axialement est définie par une périphérie et de préférence munie de languettes qui dépassent de la périphérie dans le premier sens. Les ouvertures définies par une périphérie généralement circulaire sont également de préférence située à côté au moins de certains des angles de la feuille polygonale. Celles-ci sont également munies de languettes dépendantes dans le premier sens à partir de la périphérie des ouvertures d'angle. Les languettes dépendantes dans le premier sens à partir de la périphérie des ouvertures à la fois axiales et d'angle ont de préférence la forme de triangles et encore mieux les triangles sont équilatéraux ou ont deux côtés égaux avec le côté le plus court à la périphérie de l'ouverture. Les languettes non seulement constituent un excellent moyen de répartir les flux en une série de gouttes, mais elles génèrent également une turbulence des flux de gaz qui y passent à travers et donc améliorent le rendement du contact entre les fluides à contre courant. Les formes décrites ici sont particulièrement efficaces puisqu'elles ont plus de 95 % d'espace ouvert intérieur ce qui assure une chute de pression très faible tout en résistant en même temps à l'imbrication et à la déformation sous pression. Les éléments de garnissage sont de préférence en métal et de préférence il s'agit d'un métal capable de résister aux environnements corrosifs comme l'acier inox. En raison de la conception, il est possible d'utiliser un métal d'épaisseur relativement mince, ce qui économise le volume et le poids tout en obtenant toujours un élément de garnissage très robuste et efficace. Cependant, il faut reconnaître que le plastique et dans certains cas la céramique pourraient être une matière préférée selon l'environnement prévu dans lequel on doit les utiliser. L'invention comprend de plus un procédé pour la production d'un élément de garnissage selon l'invention qui comprend la fourniture d'une feuille polygonale de métal avec de 3 à 6 angles et symétriquement autour d'un axe perpendiculaire à la feuille: a) I'incision d'un premier groupe de lignes de coupe, dont chacune est adjacente à, parallèle à et équidistante à un des côtés de la feuille pour former un premier groupe de bande, chacune située entre un bord de la feuille et une ligne de coupe; b) I'incision d'un second groupe de lignes de coupe, chaque ligne étant adjacente à, parallèle à et équidistante d'une des lignes du premier groupe de lignes de coupe pour former un second groupe de bandes parallèles aux premières; c) I'incision d'un groupe de lignes de coupe de longueur égale rayonnant à partir de l'axe de la feuille; et ensuite l'application de pression à la feuille pour déformer les côtés de la feuille entre les bords et les premières lignes de coupe dans un premier sens pour former des arches; la déformation des bandes entre les premières et secondes lignes de coupe dans un sens diamétralement opposé audit premier sens pour former des arches, et la flexion des parties de la feuille entre les lignes adjacentes à celles coupées radialement par rapport à l'axe de la feuille de façon à former plusieurs languettes dépendantes dépassant dans le premier sens à partir de la périphérie d'une ouverture dans la feuille. Dans un procédé préféré, chacun des angles de la feuille polygonale est constitué d'un modèle de lignes de coupe de longueur égale rayonnant à partir d'un point adjacent à chaque angle et les parties de la feuille entre les lignes de coupe radiales adjacentes sont pliées dans le premier sens de telle sorte qu'une ouverture soit formée avec un cercle 2816522 de languettes triangulaires dépendantes dans le premier sens à partir de la périphérie de l'ouverture. Dessins La Figure 1 est une vue en perspective d'un élément de garnissage de l'invention d'un point situé au dessous et sur un côté, en regardant directement un des angles de l'élément triangulaire. La Figure 2 montre le même élément que celui illustré à la Figure 1 de côté, cette fois ci en regardant directement au point médian d'un des côtés de l'élément. Description du mode de réalisation préféré L'invention va maintenant être décrite plus particulièrement en se référant au mode de réalisation illustré sur les dessins. Ceci ne doit pas impliquer des limitations inutiles de l'étendue de l'invention puisqu'on conviendra aisément que de nombreuses variantes mineures pourraient être apportées sans s'écarter de l'esprit essentiel de l'invention. Les dessins montrent un élément de garnissage triangulaire 1 avec trois angles 2. Le long de chacun des trois bords de la feuille, une bande a été déformée vers le bas pour former une arche 3, chaque arche ayant essentiellement les mêmes dimensions. La partie de la feuille située axialement à l'intérieur des bandes en arches extérieures 3, est déformée dans un sens diamétralement opposé aux bandes extérieures et une partie intérieure 4 est déformée dans le premier sens dans le plan d'origine de la feuille, ce qui constitue trois arches 5. La partie centrale axialement de la feuille est pourvue d'une ouverture généralement circulaire 6 à partir de la périphérie de laquelle des languettes 7 sont dépendantes dans le premier sens. A côté de chacun des angles de la feuille, des ouvertures 8 ont été formées avec des languettes 9 dépassant dans le premier sens autour de la périphérie de chaque ouverture. 6 2816522 Les éléments en arches 3 et 5 sont formés de sections transversales en forme de U puisque celles-ci confèrent une meilleure résistance à la déformation. Les sommets de chacune des arches dans chaque groupe se trouvent dans le même plan, bien qu'il convienne de noter que les arches formées par déformation dans le second sens sont plus petites que celles formées par déformation dans le premier sens. REVENDICATIONS s 1. Elément de garnissage sous forme d'une feuille située dans un premier plan et ayant la forme d'un polygone avec 3 à 6 angles à partir desquels un premier groupe de bandes périphériques espacées entre chacun des angles de la feuille est déformé dans un premier sens pour former des structures en arches avec les sommets d'au moins certaines des arches dans un second plan parallèle au premier plan et en est enlevé dans le premier sens, et un second groupe de bandes parallèles égales en nombre et parallèles aux bandes correspondantes du premier groupe, mais chacune étant déplacée radialement vers l'intérieur par rapport à la bande correspondante du premier groupe, chaque bande étant déformée dans le premier plan dans un second sens diamétralement opposé au premier sens pour former des arches avec des sommets dont au moins certains sont dans un troisième plan parallèle au premier plan, et une ouverture centrale axialement formée dans la feuille et définie par une périphérie généralement circulaire. 2. Elément de garnissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le polygone est un triangle équilatéral. 3. Elément de garnissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les bandes dans le second groupe de bandes parallèles sont chacune plus courtes que la bande adjacente du premier groupe de bandes de telle sorte que les arches formées à partir de celles-ci soient plus petites que celles formées à partir des bandes du premier groupe de bandes. 4. Elément de garnissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ouverture centrale axialement est définie par une périphérie et pendantes par rapport à ladite périphérie dans ledit premier sens sont disposées plusieurs languettes. 5. Elément de garnissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ouvertures sont disposées à côté d'au moins certains des angles de la feuille, chaque ouverture étant définie par une périphérie et ayant plusieurs languettes pendantes à partir de la périphérie dans le premier sens. 6. Elément de garnissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la feuille est faite d'une matière choisie à partir du métal, plastique ou de la céramique. 7. Elément de garnissage selon la revendication 6 caractérisé en ce que la matière est de l'acier inoxidable. 8. Procédé de fabrication d'un élément de garnissage qui comprend: a) la prévision d'une feuille polygonale avec de 3 à 6 angles et symétriquement autour d'un axe perpendiculaire à la feuille; b) I'incision d'un premier groupe de lignes de coupe, dont chacune est adjacente à, parallèle à et équidistante d'un des côtés de la feuille pour former un premier groupe de bandes, situées chacune entre un bord de la feuille et une ligne de coupe; c) I'incision d'un second groupe de lignes de coupe, chacune ligne étant adjacente à, parallèle à, et équidistante d'une des lignes du premier groupe de lignes de coupe pour former un second groupe de bandes parallèles au premier; d) I'incision d'un groupe de lignes de coupe de longueur égale rayonnant à partir de l'axe de la feuille; e) et ensuite l'application de pression à la feuille pour déformer les côtés de la feuille entre les bords et les premières lignes de coupe dans un premier sens pour former des arches; la déformation des bandes entre les premières et secondes lignes de coupe dans un sens diamétralement opposé audit premier sens pour former des arches, et la flexion des parties de la feuille entre les lignes adjacentes de celles découpées radialement à partir de l'axe de la feuille de façon à former plusieurs languettes dépendantes dépassant dans le premier sens par rapport à la périphérie d'une ouverture dans la feuille. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que le polygone a la forme d'un triangle équilatéral. 10. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que les ouvertures avec languettes pendantes dans le premier sens sont formées adjacentes à chacun des angles de la feuille. 11. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la matière dont l'élément est fait est du métal.