FR3071901B1 - Dispositif deprimogene compact a coudes - Google Patents

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Abstract

Le dispositif déprimogène (10) est destiné à équiper un circuit de fluide, et comprend un circuit interne (16) dans lequel le fluide est destiné à circuler, le circuit interne (16) s'étendant entre une portion d'entrée (18) et une portion de sortie (20). Le circuit interne (16) comporte une pluralité de coudes (23) agencés en série.

Description

Dispositif déprimogène compact à coudes
La présente invention concerne un dispositif déprimogène destiné à équiper un circuit de fluide, par exemple dans une installation de chaufferie nucléaire.
Un tel dispositif déprimogène est destiné à créer une forte chute de pression.
Les dispositifs déprimogènes connus dans l’état de la technique sont habituellement difficiles à fabriquer, et/ou particulièrement encombrants. En outre, du fait du faible diamètre intérieur (généralement de l’ordre de 1 ou 2 mm), nécessaire pour obtenir une chute de pression satisfaisante, un tel dispositif est aisément obstruable. L’invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients, en fournissant un dispositif déprimogène dont la fabrication est relativement simple, et permettant de remédier aux problèmes de performances, d’encombrement et d’obstruabilité. A cet effet, l’invention a notamment pour objet un dispositif déprimogène, destiné à équiper un circuit de fluide, comprenant un circuit interne dans lequel le fluide est destiné à circuler, le circuit interne s’étendant entre une portion d’entrée et une portion de sortie, caractérisé en ce que le circuit interne comporte une pluralité de coudes agencés en série.
Dans la présente description, on appellera « coude » un angle entre deux sections de conduite, provoquant un rapide changement de direction au fluide circulant dans la conduite.
Les coudes en série provoquent des pertes de charges singulières, permettant d’atteindre la chute de pression souhaitée. Un tel dispositif déprimogène est aisé à fabriquer, par exemple par une méthode de fabrication additive. Il en résulte que les performances globales du dispositif sont facilement reproductibles.
En outre, la chute de pression étant réalisée grâce aux coudes, la conduite peut présenter un diamètre interne supérieur à celui de l’état de la technique. Ainsi, en prévoyant un tel diamètre interne supérieur, on limite les risques d’obstruction du dispositif.
Un dispositif déprimogène selon l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables. - Les coudes forment chacun un angle supérieur à 45°, notamment supérieur à 60°, de préférence sensiblement égal à 90° ou sensiblement égal à 180°. - Le dispositif déprimogène comporte une partie déprimogène s’étendant entre la portion d’entrée et la portion de sortie, comportant les coudes, la partie déprimogène étant inscrite dans un parallélépipède rectangle défini selon une direction longitudinale, une direction transversale et une direction verticale. - Le circuit interne est agencé de sorte que, dans toute direction parallèle à l’une des directions longitudinale, transversale ou verticale, la distance entre deux portions de conduite adjacentes dans cette direction est inférieure au diamètre de chacune de ces portions de conduite. - La partie déprimogène comporte une pluralité de colonnes, chaque colonne étant formée par le circuit interne s’étendant dans un premier sens dans la direction verticale, en formant une pluralité de premiers coudes, puis s’étendant dans un second sens opposé au premier sens, en formant une pluralité de seconds coudes imbriqués entre les premiers coudes, chaque colonne étant reliée à deux colonnes adjacentes, ou à une colonne adjacente et l’une parmi les portions d’entrée et de sortie. - Les colonnes sont disposées en rangs, les colonnes d’un rang étant alignées dans l’une des directions longitudinale ou transversale, et les rangs étant alignés dans l’autre des directions longitudinale ou transversale. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif déprimogène tel que défini précédemment, par une méthode de fabrication additive. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d’un dispositif déprimogène selon un exemple de mode de réalisation de l’invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d’un circuit interne coudé formant le dispositif déprimogène de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue du dessus du circuit coudé de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue schématique de dessus d’un coude du circuit interne coudé ; - la figure 5 est une vue similaire à la figure 4 d’un coude selon une variante de réalisation ; et - la figure 6 est un graphique représentant un coefficient de perte de charge en fonction de l’angle d’un coude traversé.
On a représenté sur la figure 1 un dispositif déprimogène 10 selon un exemple de mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif déprimogène 10 est destiné à équiper un circuit de circulation de fluide, par exemple dans une installation de chaufferie nucléaire. Un tel dispositif déprimogène 10 est de manière générale utilisable dans tout système nécessitant des pertes de charge.
Le dispositif déprimogène 10 comporte un corps 12, comprenant des moyens de fixation 14 pour la fixation du corps 12 dans le circuit de circulation.
Le dispositif déprimogène 10 comporte par ailleurs un circuit interne coudé 16, représenté plus en détail sur la figure 2.
Le circuit interne coudé 16 présente un diamètre intérieur choisi en fonction du fluide destiné à parcourir ce circuit interne coudé 16. Ce diamètre intérieur devra être compatible avec le procédé de fabrication choisi. A titre d’exemple non limitatif, le diamètre intérieur est de préférence inférieur à 4 mm.
On notera que le circuit interne 16 est généralement à section circulaire. Toutefois, le circuit interne 16 peut présenter tout autre type de section envisageable, notamment rectangulaire ou ovale. Dans ce cas, on appellera « diamètre » la plus grande dimension de cette section.
Le circuit interne 16 présente une portion d’entrée 18 et une portion de sortie 20, entre lesquelles s’étend une partie déprimogène 22.
Dans l’exemple non limitatif décrit, la partie déprimogène 22 s’inscrit dans un parallélépipède rectangle défini par une direction longitudinale X, une direction transversale Y perpendiculaire à la direction longitudinale X, et une direction verticale Z perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y.
Dans l’exemple décrit, les portions d’entrée 18 et de sortie 20 sont toutes deux parallèles à la direction verticale Z, mais elles pourraient en variante être, indépendamment l’une de l’autre, parallèle à la direction longitudinale X ou transversale Y.
Par ailleurs, dans l’exemple décrit, la portion d’entrée 18 est agencée en haut du dispositif 10 et la portion de sortie 20 en bas du dispositif 10, mais elles pourraient en variante être agencées dans toute autre partie du dispositif 10.
Le circuit interne 16 présente, dans la partie déprimogène 22, une pluralité de coudes 23 agencés en série.
Chaque coude 23 est un changement de direction entre deux portions de conduite 25 en série. Ces portions de conduite 25 sont sensiblement droites, de sorte que chaque coude 23 forme un brusque changement de direction entre deux portions 25 consécutives. A titre d’exemples, on a représenté un coude 23 sur la figure 4. On a désigné par la référence D1 la direction du flux de fluide en amont du coude, et par D2 la direction du flux de fluide en aval du coude. Les directions D1 et D2 forment entre elles un angle a, qui sera appelé « angle du coude ».
Ainsi, dans l’exemple décrit, les coudes 23 forment un angle de 90°.
Toutefois, en variante, les coudes pourraient présenter un angle a différent, par exemple supérieur à 45°, voire supérieur à 60°. En terme général, tout angle a est envisageable, tant qu’il permet d'obtenir la perte de charge souhaitée.
On peut également prévoir des coudes en U, comme cela est représenté sur le figure 5. Dans ce cas, les directions D1 et D2 sont opposées, si bien que l’angle du coude est de 180°.
Il est également à noter que tous les coudes 23 ne présentent pas nécessairement le même angle. Par exemple, on peut prévoir certains coudes à 90° et d’autres à 180°.
Avantageusement, chaque coude 23 présente un congé de rayon compatible avec le fluide et le diamètre de canal choisi, notamment inférieur à 1mm dans le cas de l’exemple décrit.
De tels coudes 23 en série provoquent des pertes de charges singulières, permettant d’atteindre une chute de pression souhaitée.
Plus particulièrement, la valeur de l’angle, et la valeur du congé, seront choisies en fonction des pertes de charge souhaitées. L’homme du métier saura choisir ces valeurs, par exemple en effectuant de simples tests, sachant que la perte de charge augmente lorsque la valeur de l’angle augmente, et/ou que la valeur du congé diminue.
On a représenté sur la figure 5 un coefficient de perte de charge C en fonction de l’angle d’un coude traversé a.
On constate, sur cette figure 5, que les angles inférieurs à 45°, bien qu’utilisables, sont peu intéressants en ce qu’ils ne permettent qu’une perte de charge faible. Il sera alors nécessaire d’agencer un grand nombre de coudes en série pour obtenir une perte de charge globale suffisante. A partir d’un angle a d’environ 45°, le coefficient de perte de charge C est d’environ 0,25, si bien que ces angles commencent à être intéressants.
Les angles a les plus intéressants se situent à partir de 75°, pour un coefficient de perte de charge C supérieur à 0,75.
Un angle a de 90° est donc très intéressant (coefficient de perte de charge C d’environ 1,20). Ce n’est pas l’angle a qui permet la plus forte perte de charge, mais cet angle a de 90° est préféré pour permettre un agencement compact des coudes. Ainsi, cet angle a = 90° permet un agencement compact tout en permettant une perte de charge intéressante. L’angle a de 180° est également très intéressant, car il permet une perte de charge importante, tout en permettant également un agencement compact des coudes.
Le circuit interne 16 ainsi coudé peut aisément être agencé de manière compacte, en imbriquant diverses portions de ce conduit interne 16 les unes dans les autres. Une telle imbrication des portions les unes dans les autres est particulièrement facilitée lorsque les coudes 23 forment un angle de 90° ou de 180°.
Ainsi, dans l’exemple décrit, le parallélépipède présente une dimension, dans la direction verticale Z, de préférence inférieure à 100 mm. Plus généralement, ses dimensions sont compatibles avec la perte de charge souhaitée, le type de fluide et l’encombrement alloué.
Cette grande compacité est obtenue en coudant le circuit interne 16 autant de fois que possible. Dans l’exemple décrit, la partie déprimogène 22 comporte, entre la portion d’entrée et la portion de sortie, un nombre de coudes 23 supérieur à 200, par exemple environ 1000 coudes. Ce nombre de coudes est calculé en fonction de la perte de charge désirée, du type de fluide et de l’encombrement alloué.
Le circuit interne 16 coudé laisse le moins d’espace libre possible dans l’encombrement alloué.
Les figures 2 et 3 présentent un exemple d’agencement du circuit interne 16 coudé. Par exemple, la partie déprimogène 22 comporte une pluralité de colonnes 24, chaque colonne 24 étant formée par le circuit interne 16 s’étendant dans un premier sens dans la direction verticale Z, en formant une pluralité de premiers coudes, puis s’étendant dans un second sens opposé au premier sens, en formant une pluralité de seconds coudes imbriqués entre les premiers coudes, chaque colonne 24 étant reliée à deux colonnes adjacentes, ou à une colonne adjacente et l’une parmi les portions d’entrée 18 et de sortie 20.
Ainsi, les colonnes 24 sont disposées en rangées, les colonnes 24 d’une rangée étant alignées dans la direction longitudinale X, et les rangées étant alignées dans la direction transversale Y.
Avantageusement, le circuit interne 16 est agencé de sorte que, dans toute direction parallèle à l’une des directions longitudinale X, transversale Y ou verticale Z, la distance entre deux portions de conduite adjacentes dans cette direction est inférieure au diamètre intérieur de chacune de ces portions de conduite.
Le dispositif déprimogène 10 selon l’invention est par exemple fabriqué par une méthode de fabrication additive, par exemple par impression tridimensionnelle. Une telle méthode de fabrication additive permet de réaliser le dispositif déprimogène 10 de manière simple, efficace, reproductible et économique.
De préférence, le dispositif déprimogène 10, ou plus particulièrement le circuit interne 16, est réalisé en métal, par exemple en inox.
De manière optionnelle, le procédé de fabrication comporte en outre des étapes de reprise ou de traitement.
On notera que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, et pourrait présenter toutes variantes envisageables.
Par exemple, tout autre agencement du circuit interne 16 est envisageable.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif déprimogène (10), destiné à équiper un circuit de fluide, comprenant un circuit interne (16) dans lequel le fluide est destiné à circuler, le circuit interne (16) s’étendant entre une portion d’entrée (18) et une portion de sortie (20), caractérisé en ce que le circuit interne (16) comporte une pluralité de coudes (23) agencés en série.
  2. 2. Dispositif déprimogène (10) selon la revendication 1, dans lequel les coudes (23) forment chacun un angle supérieur à 45°, notamment supérieur à 60°, de préférence sensiblement égal à 90° ou sensiblement égal à 180°.
  3. 3. Dispositif déprimogène (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une partie déprimogène (22) s’étendant entre la portion d’entrée (18) et la portion de sortie (20), comportant les coudes (23), la partie déprimogène (22) étant inscrite dans un parallélépipède rectangle défini selon une direction longitudinale (X), une direction transversale (Y) et une direction verticale (Z).
  4. 4. Dispositif déprimogène (10) selon la revendication 3, dans lequel le circuit interne (16) est agencé de sorte que, dans toute direction parallèle à l’une des directions longitudinale (X), transversale (Y) ou verticale (Z), la distance entre deux portions de conduite adjacentes dans cette direction est inférieure au diamètre de chacune de ces portions de conduite.
  5. 5. Dispositif déprimogène (10) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel la partie déprimogène (22) comporte une pluralité de colonnes (24), chaque colonne étant formée par le circuit interne (16) s’étendant dans un premier sens dans la direction verticale (Z), en formant une pluralité de premiers coudes, puis s’étendant dans un second sens opposé au premier sens, en formant une pluralité de seconds coudes imbriqués entre les premiers coudes, chaque colonne (24) étant reliée à deux colonnes adjacentes, ou à une colonne adjacente et l’une parmi les portions d’entrée (18) et de sortie (20).
  6. 6. Dispositif déprimogène (10) selon la revendication 5, dans lequel les colonnes (24) sont disposées en rangs, les colonnes d’un rang étant alignées dans l’une des directions longitudinale (X) ou transversale (Y), et les rangs étant alignés dans l’autre des directions longitudinale (X) ou transversale (Y).
  7. 7. Procédé de fabrication d’un dispositif déprimogène (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, par une méthode de fabrication additive.
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