Brevet FR3060433A1 — publié le 20180622

La présente invention concerne une installation de refroidissement de moules et notamment de moules pour pièces composites. Usuellement, lors de la production de pièces en matériaux composites, une presse à compression maintien comprimée la matière dans un moule fixé à des plateaux chauffés par de l'huile diathermique ou par des résistances électriques. Par conduction, les plateaux transmettent la chaleur aux outillages dans lesquels repose la matière sous pression. Dans le cas des plateaux chauffés par des résistances, la température à coeur des plateaux peut atteindre 450 degrés Celsius. Une fois le cycle de compression terminé, les plateaux doivent pouvoir être refroidis au plus vite afin de réduire au maximum le temps de cycle, notamment pour permettre l'ouverture rapide des moules et l'extraction des pièces produites. Souvent, ces pièces ne peuvent être extraites qu'une fois atteintes des températures de l'ordre de 60 degrés Celsius en surface. Ainsi, le temps de cycle de production de pièces composites moulées est fortement tributaire du temps de refroidissement. Pour des plateaux chauffés par des résistances, ce refroidissement se fait quelquefois à l'air ambiant, ce qui peut être très long. Plus généralement, le refroidissement se fait à l'aide d'une eau froide traversant les plateaux. Lors des premiers instants du refroidissement, le contact de l'eau froide avec les plateaux supportant des moules à 450 degrés Celsius crée des chocs thermiques conséquents et d'importantes vagues de vapeur d'eau à la sortie des plateaux accompagnées de pic de pression. Le plus couramment, l'eau du circuit de refroidissement est refroidie par un refroidisseur de liquide à condensation. Or, la condensation des vapeurs en contact direct avec un échangeur est peu efficace et excessivement énergivore. En conséquence, la présente invention a pour objectif de fournir une 25 installation de refroidissement de moules qui permette de refroidir rapidement les moules tout en limitant l'augmentation de pression dans le circuit de refroidissement et en consommant peu d'énergie. Selon une définition générale, l'invention concerne une installation de refroidissement d'au moins un moule, notamment d'au moins un moule pour pièces 30 composites. L'installation de refroidissement comprend un circuit de fluide de refroidissement à une température inférieure à une température du ou des moules, dit circuit de fluide froid, et un circuit de fluide retournant du ou des moules, dit circuit de fluide chaud. Des moyens de refroidissement relient le circuit de fluide chaud au circuit de fluide froid, les moyens de refroidissement comprennent au moins 35 une cuve de refroidissement dans laquelle débouchent une arrivée de fluide du circuit de fluide froid et une arrivée de fluide du circuit de fluide chaud. 3060433 2 L'arrivée de fluides du circuit de fluide froid et du circuit de fluide chaud dans la cuve permet de mélanger les fluides des deux circuits pour refroidir le fluide chaud et le condenser s'il y a lieu. Ainsi, l'invention propose une installation de refroidissement de moules qui permet de refroidir rapidement les moules tout en 5 limitant l'augmentation de pression dans le circuit de refroidissement et en consommant peu d'énergie. De plus, la cuve permet de stocker une importante quantité de liquide, ce qui permet à l'installation de disposer d'une importante réserve de fluide à faible température pour refroidir les moules. La présence d'un stock de fluide à faible température permet d'être résiliente et de ne pas fonctionner 10 en flux tendu, contrairement aux dispositifs de l'art antérieur, ce qui permet à l'installation selon l'invention d'être peu énergivore tout en permettant un refroidissement rapide des moules. Une portion de refroidissement du circuit de fluide chaud est immergée dans la cuve et comprend l'arrivée de fluide du circuit de fluide chaud. 15 Cette disposition technique permet de refroidir et de condenser le fluide circulant dans la portion de refroidissement du circuit de fluide chaud, en utilisant l'inertie thermique du fluide présent dans la cuve. La portion de refroidissement peut présenter une géométrie en serpentin. 20 La géométrie en serpentin permet d'optimiser la surface d'échange thermique entre la portion de refroidissement et le fluide présent dans la cuve. L'arrivée de fluide du circuit de fluide chaud peut être un pulvérisateur. La cuve peut comprendre une sortie de fluide reliée à un refroidisseur, le refroidisseur étant connecté au circuit de fluide froid. Le refroidisseur permet d'abaisser la température du fluide circulant dans le circuit de fluide froid pour refroidir les moules. Avantageusement, le fluide sortant de la cuve et entrant dans le refroidisseur est déjà à une faible température. Une pompe peut être positionnée entre la cuve et le refroidisseur, pour pomper le fluide de la cuve vers le refroidisseur. La cuve peut présenter une pression comprise entre 0 atmosphère et 2 atmosphères. Ainsi, la cuve est à une pression proche de la pression atmosphérique. L'arrivée de fluide du circuit de fluide froid dans la cuve peut comprendre 35 une vanne permettant de réguler l'écoulement du fluide du circuit de fluide froid dans la cuve. 3060433 3 Le fluide présent dans la cuve peut présenter une température comprise entre 5 degrés Celsius et 90 degrés Celsius. Le fluide du circuit de fluide froid peut présenter une température comprise entre 5 degrés Celsius et 25 degrés Celsius. 5 Le circuit de fluide chaud peut comprendre une vanne permettant de réguler l'écoulement de fluide du circuit de fluide chaud dans la cuve. La sortie de fluide de la cuve peut comprendre une vanne permettant de réguler l'écoulement du fluide. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 10 ressortiront clairement de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - La figure 1 est une représentation schématique d'une installation selon l'invention. En référence à la figure 1, l'invention concerne une installation 1 de 15 refroidissement d'au moins un moule, notamment d'au moins un moule pour pièces composites. L'installation 1 comprend un circuit de fluide de refroidissement à une température inférieure à une température du ou des moules, dit circuit de fluide froid 2. De plus, l'installation 1 comprend un circuit de fluide retournant du ou des moules, dit circuit de fluide chaud 3. Des moyens de refroidissement relient le circuit 20 de fluide chaud au circuit de fluide froid. Selon le mode de réalisation ici présenté, les moyens de refroidissement comprennent une cuve 6 de refroidissement et un refroidisseur 8. Le circuit de fluide froid 2 présente une entrée 21 connectée à une sortie 82 du refroidisseur 8. Le circuit de fluide froid 2 se divise en deux branches. Une 25 première branche 24 de refroidissement des moules I et une deuxième branche 25 de refroidissement de la cuve 6. Une vanne de régulation 26 peut être positionnée en amont des deux branches 24 et 25, pour réguler le débit du fluide circulant dans le circuit de fluide froid 2. 30 La première branche 24 peut comprendre plusieurs ramifications 241. Chaque ramification 241 est connectée à un moule I pour le refroidir. Selon le mode de réalisation ici présenté, chaque ramification 241 est munie d'une vanne de régulation 26 et d'une électrovanne 28. La deuxième branche 25 débouche dans la cuve 6 et se termine par une 35 arrivée 29 de fluide du circuit de fluide froid dans la cuve 6. La deuxième branche 25 comprend une vanne modulante 27. 3060433 4 Le circuit de fluide chaud 3 comprend une ou plusieurs branches d'entrée 31. Chaque branche d'entrée 31 est connectée à un moule I pour permettre au fluide de refroidissement de sortir du moule I. Selon le mode de réalisation ici présenté, chaque branche d'entrée 31 comprend une vanne d'isolement 32 et un 5 clapet anti-retour 33. Les branches d'entrée 31 sont réunie en une branche principale 34. La branche principale 34 comprend une vanne d'isolement 32. La branche principale 34 pénètre dans la cuve 6. A l'intérieur de la cuve 6, le circuit de fluide chaud 3 présente une portion de refroidissement 37. La portion de refroidissement 37 présente une géométrie en serpentin 37a. Selon le mode de 10 réalisation ici présenté la portion de refroidissement 37 comprend une région coudée 37b. La région coudée 37b permet à l'extrémité de la portion de refroidissement 37 d'être positionnée à une altitude supérieure à l'altitude du serpentin 37a. L'extrémité de la portion de refroidissement 37 est une arrivée 39 de fluide du circuit de fluide chaud 3. Selon le mode de réalisation ici présenté, l'arrivée 39 de fluide du circuit de 15 fluide chaud 3 comprend un pulvérisateur. La cuve 6 présente une sortie 61 permettant d'évacuer le fluide présent dans la cuve 6. Selon le mode de réalisation ici présenté, la sortie 61 est positionnée dans la cuve à une faible altitude. La cuve peut comprendre un dispositif d'homogénéisation 62 permettant de mélanger le fluide présent dans la cuve 6. Le 20 dispositif d'homogénéisation 62 peut par exemple être une hélice ou un agitateur magnétique. Selon le mode de réalisation ici présenté, la cuve 6 a une contenance de 1500 litres. Selon d'autres modes de réalisation, la cuve 6 pourrait par exemple avoir une contenance de 2500 litres. Un circuit 64 relie la sortie 61 à une entrée 81 du refroidisseur 8. Le 25 circuit 64 comprend une pompe 63 permettant de pomper le fluide présent dans la cuve 6. Une vanne d'isolement 32 peut être positionnée entre la sortie 61 et la pompe 63. En fonctionnement, le fluide utilisé dans l'installation 1 peut être par exemple de l'eau ou du glycol. 30 Le refroidisseur 8 consomme une puissance électrique maximale de 23 kilowatts. Le refroidisseur 8 permet de refroidir le fluide du circuit de fluide froid 2 à une température sensiblement constante de 15 degrés Celsius. Le fluide du circuit de fluide froid 2 traverse les moules I. Selon l'exemple ici présenté, les moules I, peuvent être chacun à une température de 250 degrés Celsius. Le fluide chauffé par les moules pénètre ensuite dans le circuit de fluide chaud 3. Le fluide peut alors être sous forme de vapeur. Le fluide du circuit de fluide chaud circule dans la portion de 3060433 5 refroidissement 37 qui est immergée dans la cuve 6. Puis, le pulvérisateur permet d'éprendre le fluide en fine gouttelettes. La région coudée 37b permet aux gouttelettes de tomber par gravité. L'arrivée 29 de fluide du circuit de fluide froid dans la cuve 6 permet de refroidir le fluide présent dans la cuve pour qu'il présente 5 une température sensiblement constante de 15 degrés Celsius. De plus, le serpentin 37a immergé dans la cuve 6 permet par échange calorifique de refroidir le fluide présent dans la portion de refroidissement. Ainsi, le serpentin 37a permet de condenser les vapeurs et de refroidir le fluide qu'il contient. L'hélice 62 permet de mélanger le fluide pour homogénéiser la 10 température du fluide à l'intérieur de la cuve 6. D'une manière particulièrement avantageuse, le fluide à l'intérieure de la cuve 6 présente une température sensiblement constante de 15 degrés Celsius. De plus, la pression à l'intérieur est sensiblement égale à 1 atmosphère. Ainsi, la cuve selon l'invention peut être dispensée de soupapes de sécurité. 15 Le fluide présent dans la cuve s'écoule par la sortie 61 où il est pompé par la pompe 63 vers l'entrée 81 du refroidisseur 8. Selon le mode de réalisation ici présenté, l'installation 1 permet de refroidir les moules à une température de 70 degrés Celsius en moins de 20 minutes. Ainsi, l'invention propose une installation de refroidissement de moules 20 qui permet de refroidir rapidement les moules tout en limitant l'augmentation de pression dans le circuit de refroidissement et en consommant peu d'énergie. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de l'installation décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. 25 REVENDICATIONS1. Installation (1) de refroidissement d'au moins un moule (I), notamment d'au moins un moule (I) pour pièces composites, caractérisée en ce 5 qu'elle comprend un circuit de fluide de refroidissement à une température inférieure à une température du ou des moules (I), dit circuit de fluide froid (2), et un circuit de fluide retournant du ou des moules (I), dit circuit de fluide chaud (3), des moyens de refroidissement reliant le circuit de fluide chaud (3) au circuit de fluide froid (2), les moyens de refroidissement comprenant au moins une cuve (6) de refroidissement 10 dans laquelle débouchent une arrivée (29) de fluide du circuit de fluide froid (2) et une arrivée (39) de fluide du circuit de fluide chaud (3). 2. Installation (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une portion de refroidissement (37) du circuit de fluide chaud (3) est immergée dans la 15 cuve (6) et comprend l'arrivée (39) de fluide du circuit de fluide chaud (3). 3. Installation (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la portion de refroidissement (37) présente une géométrie en serpentin (37a). 20 4. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'arrivée (39) de fluide du circuit de fluide chaud (3) est un pulvérisateur. 5. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 25 caractérisée en ce que la cuve (6) comprend une sortie (61) de fluide reliée à un refroidisseur (8), le refroidisseur (8) étant connecté au circuit de fluide froid (2). 6. Installation (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une pompe (63) est positionnée entre la cuve (6) et le refroidisseur (8), pour pomper le 30 fluide de la cuve (6) vers le refroidisseur (8). 7. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la cuve (6) présente une pression comprise entre 0 atmosphère et 2 atmosphères. 35 3060433 7 8. Installation (1) selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisée en ce que l'arrivée (29) de fluide du circuit de fluide froid (2) dans la cuve (6) comprend une vanne permettant de réguler l'écoulement du fluide du circuit de fluide froid (2) dans la cuve (6). 9. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le fluide présent dans la cuve (6) présente une température comprise entre 5 degrés Celsius et 90 degrés Celsius. 10. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le fluide du circuit de fluide froid (2) présente une température comprise entre 5 degrés Celsius et 25 degrés Celsius. 11. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, 15 caractérisée en ce que le circuit de fluide chaud (3) comprend une vanne permettant de réguler l'écoulement de fluide du circuit de fluide chaud (3) dans la cuve (6). 12. Installation (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la sortie (61) de fluide de la cuve (6) comprend une vanne permettant de réguler 20 l'écoulement du fluide.