WO2023247881A1 - Device for the fluid cooling of a hot surface, and associated press plate or mould - Google Patents

Device for the fluid cooling of a hot surface, and associated press plate or mould Download PDF

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WO2023247881A1
WO2023247881A1 PCT/FR2023/050909 FR2023050909W WO2023247881A1 WO 2023247881 A1 WO2023247881 A1 WO 2023247881A1 FR 2023050909 W FR2023050909 W FR 2023050909W WO 2023247881 A1 WO2023247881 A1 WO 2023247881A1
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WO
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cooling
tube
cooling device
cooling fluid
internal tube
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/050909
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French (fr)
Inventor
Klaus BÜLOW
Original Assignee
Pinette Emidecau Industrie
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/007Tempering units for temperature control of moulds or cores, e.g. comprising heat exchangers, controlled valves, temperature-controlled circuits for fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/02Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means
    • B29C33/04Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means using liquids, gas or steam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06Platens or press rams
    • B30B15/062Press plates
    • B30B15/064Press plates with heating or cooling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0064Vaporizers, e.g. evaporators

Definitions

  • TITLE DEVICE FOR FLUID COOLING OF A HOT SURFACE AND ASSOCIATED PRESS PLATE OR MOLD
  • the present invention relates to a device for cooling a hot, heated or heated surface using a cooling fluid, as many exist in the industry.
  • the invention is particularly suitable for cooling a press plate or a mold, used for molding or thermoforming plastic or composite materials or for shaping any other high temperature material.
  • the invention also relates to a press plate or a mold, equipped with such a cooling device.
  • parts are commonly used which are heated to high temperatures of several hundred degrees Celsius. These are for example the different parts of a mold used in particular for the molding of plastic materials by injection, blowing or other, or even thermocompression, pressing or stamping plates used in particular for the shaping of composite materials or plastics.
  • the step of shaping the material at high temperature is followed by a step of cooling it, in order to give it sufficient rigidity to be able to be demolded without deforming.
  • the plates or mold parts which are often large and which have previously been heated to a high temperature, for example up to 500°C, must be cooled effectively over their entire surface area.
  • This cooling must be as rapid as possible, because the duration of the cooling step before ejection of the mold or the press represents a very important and often the majority part of the duration of the manufacturing cycle of a part.
  • a Rapid cooling therefore makes it possible to limit the duration of the manufacturing cycle and thus increase yield and reduce production costs.
  • non-homogeneous cooling can lead to numerous defects in the products manufactured: appearance defects such as differences in shine depending on the location, structural defects such as deformation, warping or greater fragility of the material in certain areas, or even dimensional defects due to uncontrolled shrinkage of the material which could result in non-compliance with the recommended tolerances.
  • the cooling device used must therefore not only be very effective to allow rapid cooling of the part to be cooled, but it must also guarantee homogeneous temperature distribution over the entire surface of the plate or mold part to be cooled.
  • networks of tubes are conventionally used, dug inside these plates or molds, in which a cooling fluid is circulated, generally water, oil, or even water and air alternately.
  • Document US20200406520 proposes a cooling device in which water is introduced at high pressure into a chamber evaporation via a capillary tube. Since the temperature of the mold core is higher than the evaporation temperature of water, the water contained in the evaporation chamber evaporates, and then the steam is discharged through an outlet pipe. This device can be used to cool a particular point of a mold, but not a surface evenly.
  • Document JPH06315751A proposes a device for cooling a mold.
  • a coolant is sent into a chamber via a pipe passing through this chamber.
  • the liquid is sprayed from the pipe towards the chamber via nozzles distributed along the length of the pipe, in order to be distributed evenly in the chamber.
  • Document JPH09136325 A proposes a similar device, with the addition of a step of reducing the pressure in the chamber, in order to vaporize the coolant.
  • the technical problem targeted by the invention is therefore to obtain an efficient, rapid cooling device capable of guaranteeing homogeneous cooling over the entire surface of a hot surface.
  • the invention proposes to respond to this technical problem with a device for cooling a hot surface with a cooling fluid, this hot surface being configured to be brought to a temperature higher than the vaporization temperature of the cooling fluid.
  • the cooling device comprises:
  • an external tube connected to said at least one steam outlet, said external tube being intended to be placed in contact with or near the hot surface
  • an internal tube connected to said at least one liquid inlet and extending to inside the outer tube so as to provide an intermediate volume around the inner tube and inside the outer tube; the internal tube comprising through openings arranged so as to allow the cooling fluid to circulate from the interior of the internal tube towards the intermediate volume to be vaporized there.
  • the vaporization temperature of the cooling fluid is defined as that corresponding to the pressure inside the device when it is used.
  • the expression “in the predominantly gaseous state” means for the purposes of the invention that more than 50% of the fluid is in the form of gas.
  • the flow of cooling liquid is no longer hampered by the transition to the gaseous state of the cooling fluid.
  • this transformation occurs mainly in the intermediate volume, when the liquid comes into contact with or approaches the hot wall of the external tube.
  • the cooling fluid which enters the internal tube in the liquid state, remains there in this form and can therefore circulate freely in the internal tube without being hampered by the presence of bubbles.
  • a high flow rate can thus be used to obtain rapid and efficient cooling over the entire length of the tube.
  • the cooling device according to the invention which uses and promotes the transition from the liquid state to the gaseous state of the cooling fluid, makes it possible to obtain significant heat absorption due to this change of state, this which further improves the effectiveness of the device.
  • the configuration of the cooling device according to the invention thus makes it possible to obtain rapid, efficient and uniform cooling over the entire surface of the hot surface to be cooled.
  • the cooling obtained by means of the device according to the invention is perfectly controllable. More or less rapid cooling can thus be obtained depending on the technical needs and wishes of the user. he is also possible for example to produce cooling extending over a long period of time.
  • the cooling device further comprises a helical wall arranged in the intermediate volume so as to guide the cooling fluid in the predominantly gaseous state towards said at least one steam outlet.
  • This helical wall which is located in the intermediate volume makes it possible to channel and guide the steam thus formed towards the steam outlet.
  • This phenomenon is accentuated by the continuous arrival of cooling fluid in the liquid state and by the increase in volume of the fluid when it passes into the gaseous state which pushes the gas already present in the intermediate volume towards the outlet.
  • the cooling fluid in the gaseous state is thus evacuated quickly, which further improves the efficiency of the device.
  • the cooling device comprises at least two liquid inlets, configured to introduce the cooling fluid in the liquid state, and each being connected to a separate end of the internal tube.
  • the cooling device comprises at least two steam outlets, configured to extract the cooling fluid in the predominantly gaseous state, and each being connected to a separate end of the external tube.
  • the cooling fluid in the predominantly gaseous state can be extracted more easily and quickly through both ends of the external tube simultaneously. Cooling efficiency is improved.
  • the cooling device comprises at least one air inlet connected to one of the ends of the internal tube or the external tube, configured to introduce air or another gas into the tube to which it is connected. Thanks to such an air inlet, it is possible to purge the device, for example between each cycle of use of the hot surface, or to alternate cooling sequences during which cooling fluid is successively circulated. cooling in liquid or air state.
  • the cooling device comprises at least one evacuation outlet, connected to one of the ends of the internal tube.
  • This outlet is configured to extract the cooling fluid in the liquid or gaseous state or in the liquid/gas mixture state, or to extract air or another gas.
  • Such an outlet thus makes it possible to evacuate the part of the coolant which has not passed through the openings of the internal tube, or the gas used to purge the device, or even the coolant used at the very beginning of a cycle. cooling to cool the inner tube.
  • the openings of the internal tube have a variable surface area and/or shape and/or a distance between two consecutive openings that varies along the length of the internal tube.
  • the cooling device comprises several sets of juxtaposed nested tubes.
  • the sets of nested tubes can thus be distributed over the entire surface of the hot surface to be cooled for better uniformity of cooling.
  • the cooling device can further comprise an inlet distributor which supplies several liquid inlets of the different sets of juxtaposed nested tubes, and an outlet collector connected to several steam outlets of the different sets of juxtaposed nested tubes.
  • This inlet distributor and this outlet collector are preferably connected respectively to all of the liquid inlets and to all of the steam outlets located on the same side of the sets of nested tubes.
  • the inlets and outlets of the cooling device are equipped with valves which can be alternately opened or closed.
  • the cooling device further comprises a safety valve with manual or automatic opening, connected to one of the ends of the external tube.
  • a safety valve advantageously makes it possible to release the steam contained in the external tube when the pressure is too high inside it.
  • the cooling device may further comprise temperature sensors and a regulation device which regulates the inlet flow of the cooling fluid and the opening or closing of the valves as a function of the temperature measured by the temperature sensors.
  • the cooling device can thus be advantageously controlled and regulated automatically.
  • the invention also teaches the use of a cooling device according to the invention to cool a plate or a mold.
  • the cooling device according to the invention can thus be used to cool all kinds of standard heated or heated plates or mold parts without it being necessary to make significant modifications to them. Indeed, the cooling device according to the invention can simply be positioned against the plate or the part to be cooled, without modifying it. Alternatively, the sets of nested tubes of the cooling device can be provided directly in the mass of the plate or part to be cooled, for better cooling efficiency.
  • the invention thus teaches a press plate or a mold, heated or heated, comprising a cooling device according to the invention.
  • FIG 1 is a schematic plan representation of an example of a cooling device according to the invention.
  • FIG 2 is a perspective view of an example of a cooling device according to the invention which comprises only a single set of nested tubes;
  • FIG 3 is a perspective view of another example of a cooling device according to the invention which comprises several sets of juxtaposed nested tubes;
  • FIG 4 is a perspective view of an example of a heating plate incorporating a cooling device with several sets of juxtaposed nested tubes;
  • FIG 5 is a cross-sectional view of the heating plate of Figure 4, the central part of which has been truncated, section made at the level of one of its sets of nested tubes;
  • FIGs 6 to 9 are schematic plan views which illustrate successive stages of operation of the cooling device of Figure 1, during an example of a method of heating then cooling a hot surface incorporating this device.
  • FIG. 1 A first example of a cooling device 1 according to the invention has been shown schematically in Figure 1.
  • the cooling device 1 comprises a set of nested tubes 2, which comprises an external tube 3 inside which an internal tube 4 extends, preferably substantially in the same longitudinal direction.
  • An intermediate volume 5 is thus provided around the internal tube 4 and inside the external tube 3.
  • the internal tube 4 and the external tube 3 are preferably coaxial as shown in the different figures. However, other arrangements are also possible, the internal tube not being able to be arranged in the center of the external tube, but for example being closer to the wall 6 of the external tube on one side than on the other. Furthermore, the relative arrangement of the internal tube 4 relative to the external tube 3 is not necessarily identical over the entire length of the set of nested tubes 2 and can vary locally according to needs.
  • the wall 7 of the internal tube 4 has a series of through openings 8, which communicate the interior volume 9 of the internal tube 4 with the intermediate volume 5.
  • the number, size, shape and arrangement of these openings 8 can be arbitrary and will be determined by those skilled in the art according to the specific cooling needs of the intended application. Those skilled in the art will thus be able to easily adapt the number, size, shape and distribution of these openings according to specific localized cooling needs, in particular depending on the particular characteristics of the hot surface to be cooled, for example its shape. , its size, its temperature and local constraints which can induce different cooling needs locally.
  • these openings 8 are of the same size and distributed regularly over the entire length of the set of nested tubes 2 located in contact with the hot surface 10 to be cooled.
  • Another embodiment not shown could for example include openings 8 whose number and/or diameter would gradually increase towards the central zone of the set of nested tubes 2, to improve the cooling in this zone despite the progressive warming of the cooling fluid.
  • Many other suitable arrangements could be imagined by those skilled in the art.
  • these openings 8 are not necessarily circular, although this is a preferred shape. They may have any suitable shape, for example that of an elongated slot.
  • the internal tube 4 has two ends 11, at least one of which is connected to a liquid inlet 12 through which the cooling fluid in the liquid state can be introduced. Although this is not obligatory, in the preferred examples shown in the figures, each of these ends 11 is connected to a liquid inlet 12.
  • one of these ends 11 can also be connected to an air inlet 13 and/or to an evacuation outlet 14 through which the liquid or gas contained in the internal tube 4 can escape.
  • This air inlet 13 and this evacuation outlet 14 are each preferably connected to a separate end 11 of the internal tube.
  • the external tube 3 has two ends 15, at least one of which is connected to a steam outlet 16 through which the cooling fluid in the predominantly gaseous state can escape.
  • each of the ends 15 of the external tube 3 can be connected to a steam outlet 16 in order to facilitate this evacuation.
  • the external tube 3 is preferably also connected by one of these ends 15 to an air inlet 13 and/or to a safety outlet 17 which makes it possible to evacuate any excess steam present in the set of nested tubes 2 in order to reduce the pressure inside the device.
  • this air inlet 13 and this safety outlet 17 are preferably each connected to a separate end 15 of the external tube 3.
  • Each of these liquid inlets 12, air inlets 13, evacuation outlet 14 and steam outlets 16 is preferably equipped with a valve 18 which can be placed in the open position or in the closed position, in order to respectively allow or s oppose the passage of liquid or gas through this valve 18 and thus authorize or prohibit the entry or exit of fluid into or out of the set of nested tubes 2.
  • These valves 18 can be automatic or manual. These can be simple valves with two positions: open or closed (On/Off valves), or more sophisticated valves such as proportional valves, adjustable in pressure and/or flow.
  • the safety outlet 17 is preferably equipped with a safety valve 19, manual or automatic, which serves as a safety valve to protect the cooling device 1 and the operators who operate it, from uncontrolled internal overpressure linked to too much steam which could lead to an explosion.
  • This safety valve 19 prevents the interior volume 9 of the internal tube 4 and the intermediate volume 5 of the external tube 3 from forming a completely closed chamber, which could present a safety risk.
  • this safety valve 19 can be a valve which opens automatically when the internal pressure reaches a threshold value considered dangerous, for example between 5 and 10 bars. In the event of a malfunction, this valve automatically opens to release the compressed steam and lower the internal pressure. It thus improves the security of the device.
  • this safety valve 19 can be left open permanently or can be opened manually by the operator if he notices an abnormal increase in pressure inside the device.
  • the cooling device 1 shown further comprises a helical wall 20, placed in the intermediate volume 5 and which makes it possible to guide the cooling fluid located in this intermediate volume 5 towards the steam outlet(s) 16.
  • the orientation angle and the pitch of the helical wall 20 can be any and different from those shown. These parameters will be chosen by those skilled in the art according to the speed at which he wishes the cooling fluid to be channeled towards the steam outlet 16. Indeed, by modifying the pitch and/or the inclination of the propeller , those skilled in the art will be able to increase or reduce the path traveled by the cooling fluid to the steam outlet 16 and thus optimize the contact time between the cooling fluid and the hot surface 10.
  • the pitch and/or the angle of inclination of the helical wall 20 are not constant over its entire length, but evolve, for example, gradually as they approach the outlet. steam 16.
  • the cooling device 1 comprises two steam outlets 16, each arranged at one of the ends of the external tube 15, it is also possible that the direction of inclination of the helical wall 20 is not the same on its entire length, the helical surface 20 can thus comprise two distinct sections each having a different direction of inclination so as to guide the cooling fluid towards a different steam outlet 16.
  • the cooling device 1 is intended to cool the hot surface 10 which can take different shapes depending on needs. It may be for example an elongated element 21, for example cylindrical or parallelepiped like that shown in Figures 1 and 2, or even a more extended element, for example a plate 22 as shown in Figures 3 to 5. Many other shapes are obviously possible depending on the applications.
  • the cooling device 1 can be placed against or near the hot surface 10 to be cooled.
  • the set of nested tubes 2 of the cooling device 1 can extend directly inside the part to be cooled. It can thus for example, as shown, be placed inside a conduit 24 directly provided in the mass of the part to be cooled.
  • the conduit 24, like the set of nested tubes 2 is not necessarily rectilinear but has a layout adapted to the shape of the part to be cooled and the thermal constraints that must be respected to obtain satisfactory cooling.
  • the cooling device 1 is not limited to a single set of nested tubes 2. Indeed, depending on the size and/or shape of the part to be cooled, the cooling device 1 can comprise several sets of nested tubes 2 juxtaposed, thus being able to be distributed over the entire surface area of the hot surface 10 to be cooled. Good uniformity of cooling can thus be advantageously obtained.
  • An example of such an embodiment with several sets of juxtaposed nested tubes 2 has been shown in Figures 3 to 5.
  • the part to be cooled is a plate 22 of rectangular shape which is heated by fifteen heating tubes 23 parallel.
  • the conduits 24 have been provided between the heating tubes 23. They extend parallel to each other, over the entire length of the plate 22 and open out on both sides of the plate 22.
  • a set of nested tubes 2 as described previously is engaged in each of these conduits 24, thus forming the cooling device 1.
  • Each of these sets of nested tubes 2 comprises an internal tube 4 connected at each of its ends 11 to a liquid inlet 12, and an external tube 3 connected at each of its ends 15 to a steam outlet 16.
  • the ends 11 of each of the internal tubes 4 are also connected to an air inlet 13, which in particular allows the device to be purged by introducing air which can circulate in the internal tube 4, pass through the openings 8, circulate in the external tube 3, then be evacuated through the steam outlets 16.
  • one or more inlet distributors 25 and/or one or more outlet collectors 26 can be connected to all of the ends 11 of the internal tubes 4 or to all of the ends 15 of the external tubes 3, opening out on the same side of the plate 22.
  • These inlet distributors 25 or outlet collectors 26 are for example fluid supply or discharge tubes to which all of the ends 11 or 15 are connected.
  • the cooling device 1 shown in Figures 3 to 5 thus comprises for example two liquid inlet distributors 27, each located on one side of the plate 22 and which each supply cooling liquid to all of the liquid inlets 12 of the ends 11 located on the same side of the plate 22. It also includes two air inlet distributors 28, each located on one side of the plate 22, and which are also each connected to all of the ends 11 internal tubes 4 opening out on the same side of the plate 22, in order to supply air to all of their air inlet 13.
  • two steam outlet collectors 29 each extend on one side of the plate 22 and are each connected to all of the ends 15 of the external tubes 3 opening on the same side of the plate 22, in order to collect and evacuate the cooling fluid in the predominantly gaseous state escaping from their steam outlets 16.
  • liquid inlets and outlets have been represented schematically by thick black arrows 30, and the gas inlets and outlets have been symbolized by thick white arrows 31.
  • the cooling device 1 shown in these figures only comprises a single set of nested tubes 2.
  • Those skilled in the art will obviously be able to adapt this process without difficulty to a cooling device with several sets of nested tubes 2 juxtaposed.
  • valves 18 may adopt, in addition to a completely open or completely closed position, intermediate positions partially open in order to regulate the flow rate and/or the inlet pressure of the different fluids in the set of nested tubes 2.
  • the safety valve 19 of the safety outlet 17 has been shown in the open position. It can be left permanently in this position for safety reasons. Alternatively, if this valve is a safety valve opening automatically in the event of overpressure, this valve can be left in the closed position.
  • the first step of this example process is illustrated in Figure 6. This step takes place prior to heating the hot surface 10 and consists of purging the device using a flow of air blown through it. , so that it can be dried and removed any residual coolant that may have remained from a previous cooling cycle. We thus wish to eliminate any remaining stagnant liquid which could subsequently harm or locally influence thermal absorption and hinder cooling control.
  • valves 18 of the air inlets 13 connected to the end 11 of the internal tube 4 and to the end 15 of the external tube 3 are placed in the open position;
  • valves 18 of the evacuation outlet 14 connected to the end 11 of the internal tube 4 and of the steam outlet 16 connected to the end 15 of the external tube 3 are placed in position opened.
  • Air represented by arrows 31, is then injected through the air inlets 13 of the inner tube 4 and the outer tube 3. It circulates throughout the device before being evacuated by the evacuation outlet 14 of the internal tube 4, the steam outlet 16 of the external tube 3 and possibly the safety outlet 17 of the external tube 3. By its passage along the entire nested tube 2, the injected air carries with it towards the entire outlet trace of residual coolant which may have stagnated in the device since a previous cooling cycle and which could disrupt the new heating then cooling cycle.
  • the next step shown in Figure 7 corresponds to the heating of the hot surface 10.
  • valve 18 of the liquid inlet 12 connected to one of the ends 11 of the internal tube 4 is placed in the open position, while the valve 18 of the air inlet 13 connected to the same end 11 of the tube internal is placed in the closed position;
  • valve 18 of the liquid inlet 12 is placed in the closed position, while the valve 18 of the evacuation outlet 14 is placed in the open position;
  • Cooling liquid symbolized by the arrow 30 is introduced through the liquid inlet 12, the valve 18 of which is open. It enters the internal tube 4 which it crosses to exit via the evacuation outlet 14 connected to the other end 11 of the internal tube 4. The cooling liquid thus gradually lowers the temperature of the internal tube 4.
  • cooling device 1 is placed in the configuration shown in Figure 9, in which:
  • valves 18 of the steam outlets 16 connected to the ends 15 of the external tube 3 are placed in the open position.
  • the cooling fluid is introduced in the liquid state through the liquid inlets 12 communicating with the ends 11 of the internal tube 4.
  • the cooling fluid then flows to the interior of the internal tube 4 and passes through the openings 8 of its wall 7 to access the intermediate volume 5.
  • the fluid of cooling vaporizes by absorbing a large quantity of heat, which allows the hot surface 10 to be cooled effectively.
  • the cooling fluid in the predominantly gaseous state is then guided by the helical wall 20, towards the steam outlets 16 located at the ends 15 of the external tube 3 through which it escapes out of the cooling device 1.
  • the circulation of the cooling fluid in the liquid state in the interior volume 9 of the internal tube 4 is not hampered by the appearance of bubbles, because most of the vaporization occurs in the intermediate volume 5.
  • the passage of the coolant from liquid to gaseous state is particularly advantageous because this change of state makes it possible to absorb a large quantity of energy and thus effectively cool the hot surface 10.
  • This step can be continued until the hot surface 10 has reached the desired cooling temperature.
  • the temperature of the hot surface 10 is very high, for example between 450 and 350° C., one may want to start with slower cooling so that it can be controlled.
  • the valve 18 of the evacuation outlet 14 connected to the internal tube 4 and located on the same side as the closed liquid inlet 12, will be left open as in the configuration of Figure 8.
  • the speed and homogeneity of the cooling of the surface 10 over its entire surface area will be controlled by means of the temperature sensors 33 and the flow rate and/or pressure of the cooling liquid entering the cooling device 1 will be modified accordingly. consequently, for example by modifying the degree of opening of the valves 18 of the liquid inlets 12 if they are proportional valves.
  • the cooling liquid used with the cooling device 1 according to the invention may be different depending on the applications and the heating temperature of the hot surface 10 to be cooled. It is preferably chosen so as to obtain the desired vaporization effect. It is thus possible to preferably use water as a cooling fluid. Other fluids making it possible to obtain such a liquid/vapor phase transition can also be used, in particular liquid nitrogen or another liquefied gas even if this is more expensive than water.
  • the cooling device according to the invention can also be used with a cooling fluid remaining in a liquid or gaseous state throughout the cooling process. Air or a gas such as nitrogen, carbon dioxide or carbon monoxide can thus be used as a cooling fluid, but with lower cooling efficiency. An oil remaining in a liquid state could also be used with continuous flow as a heat transfer fluid.

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Abstract

The invention relates to a cooling device (1) which makes it possible to rapidly and uniformly cool a surface (10) heated to a temperature greater than the evaporation temperature of the cooling fluid. The device comprises at least one assembly of two interlocked tubes (2), with: an inner tube (4) which has openings (8) made in it and which is connected to a liquid inlet (12); and an outer tube (3) which is connected to a vapour outlet (16) and which extends along the surface to be cooled and around the inner tube so as to form, in the outer tube, an intermediate volume (5) around the inner tube. The cooling fluid enters the inner tube in the liquid state and passes through the openings, moving into the intermediate volume where it evaporates. A helical wall (20) is preferably arranged in the intermediate volume, in order to guide the gaseous cooling fluid to the vapour outlet.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT PAR FLUIDE D’UNE SURFACE CHAUDE ET PLAQUE DE PRESSE OU MOULE ASSOCIE TITLE: DEVICE FOR FLUID COOLING OF A HOT SURFACE AND ASSOCIATED PRESS PLATE OR MOLD
Domaine technique Technical area
La présente invention se rapporte à un dispositif de refroidissement par un fluide de refroidissement d'une surface chaude, chauffée ou chauffante, comme il en existe beaucoup dans l’industrie. The present invention relates to a device for cooling a hot, heated or heated surface using a cooling fluid, as many exist in the industry.
Bien que de nombreuses applications soient envisageables, l’invention est particulièrement adaptée pour le refroidissement d'une plaque de presse ou d’un moule, utilisé pour le moulage ou le thermoformage de matières plastiques ou composites ou pour la mise en forme de tout autre matériau à température élevée. Although many applications are possible, the invention is particularly suitable for cooling a press plate or a mold, used for molding or thermoforming plastic or composite materials or for shaping any other high temperature material.
L’invention se rapporte également à une plaque de presse ou un moule, équipé d'un tel dispositif de refroidissement. The invention also relates to a press plate or a mold, equipped with such a cooling device.
Art antérieur Prior art
Dans l'industrie, et en particulier dans le domaine de la plasturgie ou des matériaux composites, on utilise couramment des pièces qui sont chauffées à des températures importantes de plusieurs centaines de degrés Celsius. Il s'agit par exemple des différentes parties d'un moule utilisé notamment pour le moulage des matières plastiques par injection, par soufflage ou autre, ou encore des plaques de thermocompression, de pressage ou d'emboutissage utilisées notamment pour la mise en forme des matériaux composites ou des matières plastiques. In industry, and in particular in the field of plastics processing or composite materials, parts are commonly used which are heated to high temperatures of several hundred degrees Celsius. These are for example the different parts of a mold used in particular for the molding of plastic materials by injection, blowing or other, or even thermocompression, pressing or stamping plates used in particular for the shaping of composite materials or plastics.
Dans tous ces procédés, l’étape de mise en forme à haute température du matériau est suivie par une étape de refroidissement de celui-ci, afin de lui conférer une rigidité suffisante pour pouvoir être démoulé sans se déformer. Pour cela, les plaques ou pièces de moule, qui sont souvent de grande taille et qui ont préalablement été chauffées à une température importante, par exemple pouvant aller jusqu’à 500°C, doivent être refroidies efficacement sur toute leur superficie. In all of these processes, the step of shaping the material at high temperature is followed by a step of cooling it, in order to give it sufficient rigidity to be able to be demolded without deforming. For this, the plates or mold parts, which are often large and which have previously been heated to a high temperature, for example up to 500°C, must be cooled effectively over their entire surface area.
Ce refroidissement doit être le plus rapide possible, car la durée de l'étape de refroidissement avant éjection du moule ou de la presse représente une part très importante et souvent majoritaire de la durée du cycle de fabrication d’une pièce. Un refroidissement rapide permet donc de limiter la durée du cycle de fabrication et ainsi d'augmenter le rendement et de baisser le coût de production. This cooling must be as rapid as possible, because the duration of the cooling step before ejection of the mold or the press represents a very important and often the majority part of the duration of the manufacturing cycle of a part. A Rapid cooling therefore makes it possible to limit the duration of the manufacturing cycle and thus increase yield and reduce production costs.
Cependant, il est également très important de contrôler ce refroidissement pour qu'il soit homogène sur toute la superficie de la plaque ou de la pièce de moule à refroidir. En effet, un refroidissement non homogène peut entraîner de nombreux défauts sur les produits fabriqués : des défauts d'aspect tels que des différences de brillance selon les endroits, des défauts de structure tels qu'une déformation, un gauchissement ou une plus grande fragilité du matériau dans certaines zones, ou encore des défauts de dimensions en raison d’un retrait non maîtrisé de la matière pouvant aboutir à un non-respect des tolérances préconisées. However, it is also very important to control this cooling so that it is uniform over the entire surface of the plate or mold part to be cooled. Indeed, non-homogeneous cooling can lead to numerous defects in the products manufactured: appearance defects such as differences in shine depending on the location, structural defects such as deformation, warping or greater fragility of the material in certain areas, or even dimensional defects due to uncontrolled shrinkage of the material which could result in non-compliance with the recommended tolerances.
Le dispositif de refroidissement utilisé doit donc non seulement être très efficace pour permettre un refroidissement rapide de la pièce à refroidir, mais il doit en outre garantir une distribution homogène de température sur toute la surface de la plaque ou de la pièce de moule à refroidir. The cooling device used must therefore not only be very effective to allow rapid cooling of the part to be cooled, but it must also guarantee homogeneous temperature distribution over the entire surface of the plate or mold part to be cooled.
Pour assurer ce type de refroidissement, on utilise classiquement des réseaux de tubes, creusés à l'intérieur de ces plaques ou moules, dans lesquels on fait circuler un fluide de refroidissement, généralement de l'eau, de l'huile, ou encore de l'eau et de l'air en alternance. To ensure this type of cooling, networks of tubes are conventionally used, dug inside these plates or molds, in which a cooling fluid is circulated, generally water, oil, or even water and air alternately.
Pour obtenir un refroidissement rapide et homogène, il est souvent proposé d'augmenter le débit du fluide, de baisser sa température d'entrée, d'augmenter le nombre de tubes ou d'en modifier la disposition. To obtain rapid and uniform cooling, it is often proposed to increase the flow rate of the fluid, lower its inlet temperature, increase the number of tubes or modify their arrangement.
Cependant, même en jouant sur l'ensemble de ces paramètres, les dispositifs de refroidissement classiques ne donnent pas entièrement satisfaction. En effet, comme la température de la surface à refroidir est très souvent bien supérieure à la température de vaporisation du fluide de refroidissement, ce dernier s'évapore rapidement à l'intérieur du tube lorsqu'il s'approche ou entre en contact avec la paroi du tube. Cette soudaine évaporation du fluide de refroidissement entraîne la formation de bulles de vapeur dans le tube qui gênent la progression du fluide de refroidissement à l'intérieur du tube. La vitesse de refroidissement du dispositif s'en trouve réduite et il se crée une différence entre les zones situées à proximité de l'entrée du fluide de refroidissement et celles qui en sont éloignées, provoquant des défauts d'homogénéité du refroidissement. However, even by adjusting all of these parameters, conventional cooling devices are not entirely satisfactory. Indeed, as the temperature of the surface to be cooled is very often much higher than the vaporization temperature of the cooling fluid, the latter quickly evaporates inside the tube when it approaches or comes into contact with the wall of the tube. This sudden evaporation of the cooling fluid results in the formation of vapor bubbles in the tube which hinder the progression of the cooling fluid inside the tube. The cooling speed of the device is reduced and a difference is created between the zones located near the inlet of the cooling fluid and those which are far from it, causing defects in the homogeneity of the cooling.
Le document US20200406520, par exemple propose un dispositif de refroidissement dans lequel de l’eau est introduite à haute pression dans une chambre d'évaporation par l’intermédiaire d’un tube capillaire. La température du noyau du moule étant supérieure à la température d'évaporation de l'eau, l'eau contenue dans la chambre d'évaporation s'évapore, puis la vapeur est évacuée par une conduite de sortie. Ce dispositif est utilisable pour refroidir un point particulier d’un moule, mais pas une surface de façon homogène. Document US20200406520, for example, proposes a cooling device in which water is introduced at high pressure into a chamber evaporation via a capillary tube. Since the temperature of the mold core is higher than the evaporation temperature of water, the water contained in the evaporation chamber evaporates, and then the steam is discharged through an outlet pipe. This device can be used to cool a particular point of a mold, but not a surface evenly.
Le document JPH06315751A propose un dispositif de refroidissement d’un moule. Dans ce dispositif, un liquide de refroidissement est envoyé dans une chambre par l’intermédiaire d’un tuyau traversant cette chambre. Le liquide est pulvérisé du tuyau vers la chambre par l’intermédiaire de buses réparties sur la longueur du tuyau, afin d’être réparti de façon homogène dans la chambre. Document JPH06315751A proposes a device for cooling a mold. In this device, a coolant is sent into a chamber via a pipe passing through this chamber. The liquid is sprayed from the pipe towards the chamber via nozzles distributed along the length of the pipe, in order to be distributed evenly in the chamber.
Le document JPH09136325 A propose un dispositif similaire, avec en plus une étape de réduction de la pression dans la chambre, afin de vaporiser le liquide de refroidissement. Document JPH09136325 A proposes a similar device, with the addition of a step of reducing the pressure in the chamber, in order to vaporize the coolant.
Ces solutions ne permettent pas d’appliquer un refroidissement suffisamment homogène sur une surface. These solutions do not make it possible to apply sufficiently uniform cooling to a surface.
Le problème technique visé par l’invention est donc d’obtenir un dispositif de refroidissement efficace, rapide et capable de garantir un refroidissement homogène sur toute la superficie d’une surface chaude. The technical problem targeted by the invention is therefore to obtain an efficient, rapid cooling device capable of guaranteeing homogeneous cooling over the entire surface of a hot surface.
Expose de l’invention Presentation of the invention
L'invention propose de répondre à ce problème technique avec un dispositif de refroidissement d'une surface chaude par un fluide de refroidissement, cette surface chaude étant configurée pour être portée à une température supérieure à la température de vaporisation du fluide de refroidissement. The invention proposes to respond to this technical problem with a device for cooling a hot surface with a cooling fluid, this hot surface being configured to be brought to a temperature higher than the vaporization temperature of the cooling fluid.
Selon l'invention, le dispositif de refroidissement comprend : According to the invention, the cooling device comprises:
- au moins une entrée de liquide configurée pour introduire le fluide de refroidissement à l'état liquide ; - at least one liquid inlet configured to introduce the cooling fluid in the liquid state;
- au moins une sortie de vapeur configurée pour extraire le fluide de refroidissement à l’état majoritairement gazeux ; - at least one steam outlet configured to extract the cooling fluid in the predominantly gaseous state;
- au moins un ensemble de tubes imbriqués comprenant : - at least one set of nested tubes comprising:
. un tube externe connecté à la ladite au moins une sortie de vapeur, ledit tube externe étant destiné à être placé en contact ou à proximité de la surface chaude, . an external tube connected to said at least one steam outlet, said external tube being intended to be placed in contact with or near the hot surface,
. un tube interne connecté à ladite au moins une entrée de liquide et s'étendant à l'intérieur du tube externe de sorte à ménager un volume intermédiaire autour du tube interne et à l’intérieur du tube externe ; le tube interne comportant des ouvertures traversantes agencées de sorte à permettre au fluide de refroidissement de circuler de l'intérieur du tube interne vers le volume intermédiaire pour y être vaporisé. . an internal tube connected to said at least one liquid inlet and extending to inside the outer tube so as to provide an intermediate volume around the inner tube and inside the outer tube; the internal tube comprising through openings arranged so as to allow the cooling fluid to circulate from the interior of the internal tube towards the intermediate volume to be vaporized there.
Au sens de l’invention, la température de vaporisation du fluide de refroidissement est définie comme étant celle correspondant à la pression à l’intérieur du dispositif lorsqu’il est mis en œuvre. For the purposes of the invention, the vaporization temperature of the cooling fluid is defined as that corresponding to the pressure inside the device when it is used.
En outre, l’expression « à l'état majoritairement gazeux » signifie au sens de l’invention que plus de 50% du fluide se trouve sous forme de gaz. In addition, the expression “in the predominantly gaseous state” means for the purposes of the invention that more than 50% of the fluid is in the form of gas.
Grâce à cette configuration avantageuse du dispositif de refroidissement selon l’invention, le flux de liquide de refroidissement n’est plus gêné par le passage à l’état gazeux du fluide de refroidissement. En effet, cette transformation se produit majoritairement dans le volume intermédiaire, lorsque le liquide entre en contact ou s'approche de la paroi chaude du tube externe. Le fluide de refroidissement, qui entre à l'état liquide dans le tube interne, y reste sous cette forme et peut donc circuler librement dans le tube interne sans être gêné par la présence de bulles. Un débit important peut ainsi être utilisé, pour obtenir un refroidissement rapide et efficace sur toute la longueur du tube. Thanks to this advantageous configuration of the cooling device according to the invention, the flow of cooling liquid is no longer hampered by the transition to the gaseous state of the cooling fluid. In fact, this transformation occurs mainly in the intermediate volume, when the liquid comes into contact with or approaches the hot wall of the external tube. The cooling fluid, which enters the internal tube in the liquid state, remains there in this form and can therefore circulate freely in the internal tube without being hampered by the presence of bubbles. A high flow rate can thus be used to obtain rapid and efficient cooling over the entire length of the tube.
En outre, le dispositif de refroidissement selon invention, qui utilise et favorise le passage de l'état liquide à l'état gazeux du fluide de refroidissement, permet d'obtenir une absorption de chaleur importante du fait de ce changement d’état, ce qui améliore encore l'efficacité du dispositif. Furthermore, the cooling device according to the invention, which uses and promotes the transition from the liquid state to the gaseous state of the cooling fluid, makes it possible to obtain significant heat absorption due to this change of state, this which further improves the effectiveness of the device.
Ainsi, alors que le passage du fluide de refroidissement de l'état liquide à l'état gazeux constituait un désavantage majeur que l’homme du métier cherchait à éviter dans les dispositifs de refroidissement de l'art antérieur, ce changement d'état est au contraire recherché et utilisé avantageusement par le dispositif de refroidissement selon invention. Thus, while the transition of the cooling fluid from the liquid state to the gaseous state constituted a major disadvantage that those skilled in the art sought to avoid in the cooling devices of the prior art, this change of state is on the contrary sought after and advantageously used by the cooling device according to the invention.
La configuration du dispositif de refroidissement selon invention permet ainsi d'obtenir un refroidissement rapide, efficace et homogène sur toute la superficie de la surface chaude à refroidir. The configuration of the cooling device according to the invention thus makes it possible to obtain rapid, efficient and uniform cooling over the entire surface of the hot surface to be cooled.
En outre, le refroidissement obtenu au moyen du dispositif selon l’invention est parfaitement contrôlable. Un refroidissement plus ou moins rapide peut ainsi être obtenu selon les besoins techniques et les souhaits de l’utilisateur. Il est également possible par exemple de produire un refroidissement s’étalant sur une longue période de temps. Furthermore, the cooling obtained by means of the device according to the invention is perfectly controllable. More or less rapid cooling can thus be obtained depending on the technical needs and wishes of the user. he is also possible for example to produce cooling extending over a long period of time.
Selon l'invention, le dispositif de refroidissement comprend en outre une paroi hélicoïdale disposée dans le volume intermédiaire de sorte à guider le fluide refroidissement à l'état majoritairement gazeux vers ladite au moins une sortie de vapeur. According to the invention, the cooling device further comprises a helical wall arranged in the intermediate volume so as to guide the cooling fluid in the predominantly gaseous state towards said at least one steam outlet.
Cette paroi hélicoïdale qui se trouve dans le volume intermédiaire permet de canaliser et de guider la vapeur ainsi formée vers la sortie de vapeur. Ce phénomène est accentué par l'arrivée continue de fluide de refroidissement à l'état liquide et par l’augmentation de volume du fluide lorsqu'il passe à l'état gazeux qui pousse vers la sortie le gaz déjà présent dans le volume intermédiaire. Le fluide de refroidissement à l’état gazeux est ainsi évacué rapidement, ce qui améliore encore l’efficacité du dispositif. This helical wall which is located in the intermediate volume makes it possible to channel and guide the steam thus formed towards the steam outlet. This phenomenon is accentuated by the continuous arrival of cooling fluid in the liquid state and by the increase in volume of the fluid when it passes into the gaseous state which pushes the gas already present in the intermediate volume towards the outlet. The cooling fluid in the gaseous state is thus evacuated quickly, which further improves the efficiency of the device.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement comprend au moins deux entrées de liquide, configurées pour introduire le fluide de refroidissement à l’état liquide, et étant connectées chacune à une extrémité distincte du tube interne. According to one embodiment of the invention, the cooling device comprises at least two liquid inlets, configured to introduce the cooling fluid in the liquid state, and each being connected to a separate end of the internal tube.
Grâce à ces deux entrées de liquide, il est possible de faire entrer le liquide de refroidissement simultanément à chacune des deux extrémités du tube interne, ce qui permet une meilleure homogénéisation de la température sur toute la longueur de la surface à refroidir. Thanks to these two liquid inlets, it is possible to enter the coolant simultaneously at each of the two ends of the internal tube, which allows better homogenization of the temperature over the entire length of the surface to be cooled.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement comprend au moins deux sorties de vapeur, configurées pour extraire le fluide de refroidissement à l’état majoritairement gazeux, et étant connectées chacune à une extrémité distincte du tube externe. According to one embodiment of the invention, the cooling device comprises at least two steam outlets, configured to extract the cooling fluid in the predominantly gaseous state, and each being connected to a separate end of the external tube.
Grâce à ces deux sorties de vapeur, le fluide de refroidissement à l'état majoritairement gazeux peut être extrait plus facilement et plus rapidement par les deux extrémités du tube externe simultanément. L’efficacité du refroidissement s’en trouve améliorée. Thanks to these two steam outlets, the cooling fluid in the predominantly gaseous state can be extracted more easily and quickly through both ends of the external tube simultaneously. Cooling efficiency is improved.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement comprend au moins une entrée d’air connectée à l’une des extrémités du tube interne ou du tube externe, configurée pour introduire de l'air ou un autre gaz dans le tube auquel elle est connectée. Grâce à une telle entrée d'air, il est possible de réaliser une purge du dispositif, par exemple entre chaque cycle d'utilisation de la surface chaude, ou encore d'alterner des séquences de refroidissement pendant lesquelles on fait circuler successivement du fluide de refroidissement à l’état liquide ou de l'air. According to one embodiment of the invention, the cooling device comprises at least one air inlet connected to one of the ends of the internal tube or the external tube, configured to introduce air or another gas into the tube to which it is connected. Thanks to such an air inlet, it is possible to purge the device, for example between each cycle of use of the hot surface, or to alternate cooling sequences during which cooling fluid is successively circulated. cooling in liquid or air state.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement comprend au moins une sortie d'évacuation, connectée à l'une des extrémités du tube interne. According to one embodiment of the invention, the cooling device comprises at least one evacuation outlet, connected to one of the ends of the internal tube.
Cette sortie est configurée pour extraire le fluide de refroidissement à l'état liquide ou gazeux ou à l'état de mélange liquide/gaz, ou encore pour extraire de l'air ou un autre gaz. This outlet is configured to extract the cooling fluid in the liquid or gaseous state or in the liquid/gas mixture state, or to extract air or another gas.
Une telle sortie permet ainsi d'évacuer la part de liquide de refroidissement qui n'a pas traversé les ouvertures du tube interne, ou le gaz utilisé pour purger le dispositif, ou encore le liquide de refroidissement utilisé tout au début d’un cycle de refroidissement pour refroidir le tube interne. Such an outlet thus makes it possible to evacuate the part of the coolant which has not passed through the openings of the internal tube, or the gas used to purge the device, or even the coolant used at the very beginning of a cycle. cooling to cool the inner tube.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les ouvertures du tube interne présentent une superficie et/ou une forme variables et/ou une distance entre deux ouvertures consécutives variable sur la longueur du tube interne. According to one embodiment of the invention, the openings of the internal tube have a variable surface area and/or shape and/or a distance between two consecutive openings that varies along the length of the internal tube.
En modifiant ainsi localement la disposition, la répartition, la forme et/ou la superficie des ouvertures du tube interne, l'homme du métier peut augmenter ou diminuer localement la quantité de liquide de refroidissement qui traverse la paroi en direction du volume intermédiaire du tube externe. Il peut ainsi obtenir une meilleure homogénéisation de la température de la surface chaude lors du refroidissement en l’adaptant aux besoins particuliers de chaque installation. By thus locally modifying the arrangement, distribution, shape and/or surface area of the openings of the internal tube, those skilled in the art can locally increase or decrease the quantity of cooling liquid which passes through the wall towards the intermediate volume of the tube. external. It can thus obtain better homogenization of the temperature of the hot surface during cooling by adapting it to the particular needs of each installation.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement comprend plusieurs ensembles de tubes imbriqués juxtaposés. Les ensembles de tubes imbriqués peuvent ainsi être répartis sur toute la superficie de la surface chaude à refroidir pour une meilleure homogénéité du refroidissement. According to another embodiment of the invention, the cooling device comprises several sets of juxtaposed nested tubes. The sets of nested tubes can thus be distributed over the entire surface of the hot surface to be cooled for better uniformity of cooling.
Selon une variante préférentielle de ce mode de réalisation, le dispositif de refroidissement peut comprendre en outre un distributeur d'entrée qui alimente plusieurs entrées de liquide des différents ensembles de tubes imbriqués juxtaposés, et un collecteur de sortie relié à plusieurs sorties de vapeur des différents ensembles de tubes imbriqués juxtaposés. Ce distributeur d’entrée et ce collecteur de sortie sont de préférence connectés respectivement à l’ensemble des entrées de liquide et à l’ensemble des sorties de vapeur se trouvant du même côté des ensembles de tubes imbriqués. According to a preferred variant of this embodiment, the cooling device can further comprise an inlet distributor which supplies several liquid inlets of the different sets of juxtaposed nested tubes, and an outlet collector connected to several steam outlets of the different sets of juxtaposed nested tubes. This inlet distributor and this outlet collector are preferably connected respectively to all of the liquid inlets and to all of the steam outlets located on the same side of the sets of nested tubes.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les entrées et les sorties du dispositif de refroidissement sont équipées de vannes qui peuvent être alternativement ouvertes ou fermées. According to one embodiment of the invention, the inlets and outlets of the cooling device are equipped with valves which can be alternately opened or closed.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement comporte en outre une vanne de sécurité à ouverture manuelle ou automatique, reliée à l'une des extrémités du tube externe. Une telle vanne de sécurité permet avantageusement de libérer la vapeur contenue dans le tube externe lorsque la pression est trop importante à l’intérieur de celui-ci. According to one embodiment of the invention, the cooling device further comprises a safety valve with manual or automatic opening, connected to one of the ends of the external tube. Such a safety valve advantageously makes it possible to release the steam contained in the external tube when the pressure is too high inside it.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement peut comporter en outre des capteurs de température et un dispositif de régulation qui régule le débit d'entrée du fluide de refroidissement et l'ouverture ou la fermeture des vannes en fonction de la température mesurée par les capteurs de température. Le dispositif de refroidissement peut ainsi être avantageusement contrôlé et régulé automatiquement. According to one embodiment of the invention, the cooling device may further comprise temperature sensors and a regulation device which regulates the inlet flow of the cooling fluid and the opening or closing of the valves as a function of the temperature measured by the temperature sensors. The cooling device can thus be advantageously controlled and regulated automatically.
L’invention enseigne également l’utilisation d’un dispositif de refroidissement selon l'invention pour refroidir une plaque ou un moule. The invention also teaches the use of a cooling device according to the invention to cool a plate or a mold.
Le dispositif de refroidissement selon l'invention peut ainsi être utilisé pour refroidir toutes sortes de plaques ou pièces de moule chauffantes ou chauffées, standards sans qu'il soit nécessaire de réaliser de modifications importantes de celles-ci. En effet, le dispositif de refroidissement selon l’invention peut être simplement positionné contre la plaque ou la pièce à refroidir, sans modification de celle-ci. Alternativement, les ensembles de tubes imbriqués du dispositif de refroidissement peuvent être ménagés directement dans la masse de la plaque ou de la pièce à refroidir, pour une meilleure efficacité du refroidissement. The cooling device according to the invention can thus be used to cool all kinds of standard heated or heated plates or mold parts without it being necessary to make significant modifications to them. Indeed, the cooling device according to the invention can simply be positioned against the plate or the part to be cooled, without modifying it. Alternatively, the sets of nested tubes of the cooling device can be provided directly in the mass of the plate or part to be cooled, for better cooling efficiency.
L'invention enseigne ainsi une plaque de presse ou un moule, chauffant ou chauffé, comportant un dispositif de refroidissement selon l’invention. The invention thus teaches a press plate or a mold, heated or heated, comprising a cooling device according to the invention.
Brève description des figures Brief description of the figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [Fig 1] est une représentation plane schématique d’un exemple de dispositif de refroidissement selon l’invention ; Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, description made with reference to the appended drawings, in which: [Fig 1] is a schematic plan representation of an example of a cooling device according to the invention;
[Fig 2] est une vue en perspective d’un exemple de dispositif de refroidissement selon l’invention qui ne comprend qu’un seul ensemble de tubes imbriqués ; [Fig 2] is a perspective view of an example of a cooling device according to the invention which comprises only a single set of nested tubes;
[Fig 3] est une vue en perspective d’un autre exemple de dispositif de refroidissement selon l’invention qui comprend plusieurs ensembles de tubes imbriqués juxtaposés ; [Fig 3] is a perspective view of another example of a cooling device according to the invention which comprises several sets of juxtaposed nested tubes;
[Fig 4] est une vue en perspective d’un exemple de plaque chauffante incorporant un dispositif de refroidissement à plusieurs ensembles de tubes imbriqués juxtaposés ; [Fig 4] is a perspective view of an example of a heating plate incorporating a cooling device with several sets of juxtaposed nested tubes;
[Fig 5] est une vue en coupe transversale de la plaque chauffante de la figure 4 dont la partie centrale a été tronquée, coupe réalisée au niveau de l’un de ses ensembles de tubes imbriqués ; [Fig 5] is a cross-sectional view of the heating plate of Figure 4, the central part of which has been truncated, section made at the level of one of its sets of nested tubes;
[Fig 6] [Fig 7] [Fig 8] [Fig 9] les figures 6 à 9 sont des vues planes schématiques qui illustrent des étapes successives de fonctionnement du dispositif de refroidissement de la figure 1, lors d’un exemple de procédé de chauffage puis de refroidissement d’une surface chaude intégrant ce dispositif. [Fig 6] [Fig 7] [Fig 8] [Fig 9] Figures 6 to 9 are schematic plan views which illustrate successive stages of operation of the cooling device of Figure 1, during an example of a method of heating then cooling a hot surface incorporating this device.
Description détaillée de l’invention Detailed description of the invention
Le dispositif de refroidissement selon la présente invention va maintenant être décrit de façon détaillée en référence aux figures 1 à 9. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures porteront les mêmes références numériques. The cooling device according to the present invention will now be described in detail with reference to Figures 1 to 9. The equivalent elements represented in the different figures will bear the same numerical references.
Un premier exemple de dispositif de refroidissement 1 selon l'invention a été représenté de manière schématique sur la figure 1. A first example of a cooling device 1 according to the invention has been shown schematically in Figure 1.
Comme énoncé précédemment, le dispositif de refroidissement 1 comporte un ensemble de tubes imbriqués 2, qui comprend un tube externe 3 à l’intérieur duquel s'étend un tube interne 4, de préférence sensiblement selon la même direction longitudinale. Un volume intermédiaire 5 est ainsi ménagé autour du tube interne 4 et à l’intérieur du tube externe 3. As stated previously, the cooling device 1 comprises a set of nested tubes 2, which comprises an external tube 3 inside which an internal tube 4 extends, preferably substantially in the same longitudinal direction. An intermediate volume 5 is thus provided around the internal tube 4 and inside the external tube 3.
Le tube interne 4 et le tube externe 3 sont préférentiellement coaxiaux comme représenté sur les différentes figures. Cependant d’autres dispositions sont également envisageables, le tube interne pouvant ne pas être disposé au centre du tube externe, mais être par exemple plus proche de la paroi 6 du tube externe d’un côté que de l’autre. En outre, la disposition relative du tube interne 4 par rapport au tube externe 3 n'est pas forcément identique sur toute la longueur de l'ensemble de tubes imbriqués 2 et peut varier localement selon les besoins. The internal tube 4 and the external tube 3 are preferably coaxial as shown in the different figures. However, other arrangements are also possible, the internal tube not being able to be arranged in the center of the external tube, but for example being closer to the wall 6 of the external tube on one side than on the other. Furthermore, the relative arrangement of the internal tube 4 relative to the external tube 3 is not necessarily identical over the entire length of the set of nested tubes 2 and can vary locally according to needs.
La paroi 7 du tube interne 4 présente une série d'ouvertures 8 traversantes, qui mettent en communication le volume intérieur 9 du tube interne 4 avec le volume intermédiaire 5. Le nombre, la taille, la forme et la disposition de ces ouvertures 8 peuvent être quelconques et seront déterminés par l’homme du métier en fonction des besoins de refroidissement spécifiques de l’application visée. L’homme du métier pourra ainsi aisément adapter le nombre, la taille, la forme et la répartition de ces ouvertures en fonction des besoins spécifiques localisés de refroidissement, notamment en fonction des caractéristiques particulières de la surface chaude à refroidir, par exemple de sa forme, de sa taille, de sa température et des contraintes locales qui peuvent induire des besoins de refroidissement différents localement. The wall 7 of the internal tube 4 has a series of through openings 8, which communicate the interior volume 9 of the internal tube 4 with the intermediate volume 5. The number, size, shape and arrangement of these openings 8 can be arbitrary and will be determined by those skilled in the art according to the specific cooling needs of the intended application. Those skilled in the art will thus be able to easily adapt the number, size, shape and distribution of these openings according to specific localized cooling needs, in particular depending on the particular characteristics of the hot surface to be cooled, for example its shape. , its size, its temperature and local constraints which can induce different cooling needs locally.
Sur les exemples de réalisations représentés, ces ouvertures 8 sont de même taille et réparties régulièrement sur toute la longueur de l'ensemble de tubes imbriqués 2 se trouvant au contact de la surface chaude 10 à refroidir. Un autre mode de réalisation non représenté pourrait par exemple comporter des ouvertures 8 dont le nombre et/ou le diamètre augmenterait progressivement en allant vers la zone centrale de l’ensemble de tubes imbriqués 2, pour améliorer le refroidissement dans cette zone malgré le réchauffement progressif du fluide de refroidissement. Bien d'autres dispositions appropriées pourront être imaginées par l’homme du métier. In the examples of embodiments shown, these openings 8 are of the same size and distributed regularly over the entire length of the set of nested tubes 2 located in contact with the hot surface 10 to be cooled. Another embodiment not shown could for example include openings 8 whose number and/or diameter would gradually increase towards the central zone of the set of nested tubes 2, to improve the cooling in this zone despite the progressive warming of the cooling fluid. Many other suitable arrangements could be imagined by those skilled in the art.
De même, ces ouvertures 8 ne sont pas forcément circulaires, bien qu'il s'agisse d'une forme préférentielle. Elles peuvent présenter une forme appropriée quelconque, par exemple celle d’une fente allongée. Likewise, these openings 8 are not necessarily circular, although this is a preferred shape. They may have any suitable shape, for example that of an elongated slot.
Le tube interne 4 comporte deux extrémités 11 , dont l’une au moins est connectée à une entrée de liquide 12 par laquelle le fluide de refroidissement à l'état liquide peut être introduit. Bien que cela ne soit pas obligatoire, dans les exemples préférentiels représentés sur les figures, chacune de ces extrémités 11 est reliée à une entrée de liquide 12. The internal tube 4 has two ends 11, at least one of which is connected to a liquid inlet 12 through which the cooling fluid in the liquid state can be introduced. Although this is not obligatory, in the preferred examples shown in the figures, each of these ends 11 is connected to a liquid inlet 12.
Avantageusement, l’une de ces extrémités 11 peut être reliée également à une entrée d'air 13 et/ou à une sortie d'évacuation 14 par laquelle le liquide ou le gaz contenu dans le tube interne 4 peut s'échapper. Cette entrée d’air 13 et cette sortie d'évacuation 14 sont préférentiellement connectées chacune à une extrémité 11 distincte du tube interne. De la même façon, le tube externe 3 comporte deux extrémités 15, dont l’une au moins est reliée à une sortie de vapeur 16 par laquelle le fluide de refroidissement à l'état majoritairement gazeux peut s'échapper. De préférence et comme représenté, chacune des extrémités 15 du tube externe 3 peut-être connectée à une sortie de vapeur 16 afin de faciliter cette évacuation. Le tube externe 3 est préférentiellement également connecté par l’une de ces extrémités 15 à une entrée d’air 13 et/ou à une sortie de sécurité 17 qui permet d’évacuer un éventuel surplus de vapeur présent dans l’ensemble de tubes imbriqués 2 afin de faire baisser la pression à l’intérieur du dispositif. Comme précédemment, cette entrée d’air 13 et cette sortie de sécurité 17 sont préférentiellement connectées chacune à une extrémité 15 distincte du tube externe 3. Advantageously, one of these ends 11 can also be connected to an air inlet 13 and/or to an evacuation outlet 14 through which the liquid or gas contained in the internal tube 4 can escape. This air inlet 13 and this evacuation outlet 14 are each preferably connected to a separate end 11 of the internal tube. In the same way, the external tube 3 has two ends 15, at least one of which is connected to a steam outlet 16 through which the cooling fluid in the predominantly gaseous state can escape. Preferably and as shown, each of the ends 15 of the external tube 3 can be connected to a steam outlet 16 in order to facilitate this evacuation. The external tube 3 is preferably also connected by one of these ends 15 to an air inlet 13 and/or to a safety outlet 17 which makes it possible to evacuate any excess steam present in the set of nested tubes 2 in order to reduce the pressure inside the device. As previously, this air inlet 13 and this safety outlet 17 are preferably each connected to a separate end 15 of the external tube 3.
Chacune de ces entrées de liquide 12, entrées d’air 13, sortie d’évacuation 14 et sorties de vapeur 16 est préférentiellement équipée d’une vanne 18 qui peut être placée en position ouverte ou en position fermée, afin de respectivement permettre ou s'opposer au passage de liquide ou de gaz à travers cette vanne 18 et ainsi d'autoriser ou d'interdire l'entrée ou la sortie de fluide dans ou hors de l'ensemble de tubes imbriqués 2. Ces vannes 18 peuvent être automatiques ou manuelles. Il peut s'agir de vannes simples à deux positions : ouverte ou fermée (vannes On/Off), ou de vannes plus élaborées telles que des vannes proportionnelles, réglables en pression et/ou en débit. Each of these liquid inlets 12, air inlets 13, evacuation outlet 14 and steam outlets 16 is preferably equipped with a valve 18 which can be placed in the open position or in the closed position, in order to respectively allow or s oppose the passage of liquid or gas through this valve 18 and thus authorize or prohibit the entry or exit of fluid into or out of the set of nested tubes 2. These valves 18 can be automatic or manual. These can be simple valves with two positions: open or closed (On/Off valves), or more sophisticated valves such as proportional valves, adjustable in pressure and/or flow.
La sortie de sécurité 17 est de préférence équipée d'une vanne de sécurité 19, manuelle ou automatique, qui sert de soupape de sécurité pour protéger le dispositif de refroidissement 1 et les opérateurs qui le font fonctionner, d’une surpression interne incontrôlée liée à une quantité de vapeur trop importante et pouvant conduire à une explosion. Cette vanne de sécurité 19 évite que le volume intérieur 9 du tube interne 4 et le volume intermédiaire 5 du tube externe 3 forment une chambre entièrement fermée, ce pourrait présenter un risque de sécurité. Avantageusement, cette vanne de sécurité 19 peut être une soupape qui s’ouvre automatiquement lorsque la pression interne atteint une valeur de seuil jugée dangereuse, par exemple comprise entre 5 et 10 bars. En cas de dysfonctionnement, cette soupape s'ouvre automatiquement pour libérer la vapeur comprimée et faire descendre la pression interne. Elle améliore ainsi la sécurité du dispositif. Alternativement, cette vanne de sécurité 19 peut être laissée ouverte en permanence ou peut être ouverte manuellement par l’opérateur s’il constate une augmentation anormale de la pression à l’intérieur du dispositif. Le dispositif de refroidissement 1 représenté comporte en outre une paroi hélicoïdale 20, placée dans le volume intermédiaire 5 et qui permet de guider le fluide de refroidissement se trouvant dans ce volume intermédiaire 5 vers la ou les sortie(s) de vapeur 16. The safety outlet 17 is preferably equipped with a safety valve 19, manual or automatic, which serves as a safety valve to protect the cooling device 1 and the operators who operate it, from uncontrolled internal overpressure linked to too much steam which could lead to an explosion. This safety valve 19 prevents the interior volume 9 of the internal tube 4 and the intermediate volume 5 of the external tube 3 from forming a completely closed chamber, which could present a safety risk. Advantageously, this safety valve 19 can be a valve which opens automatically when the internal pressure reaches a threshold value considered dangerous, for example between 5 and 10 bars. In the event of a malfunction, this valve automatically opens to release the compressed steam and lower the internal pressure. It thus improves the security of the device. Alternatively, this safety valve 19 can be left open permanently or can be opened manually by the operator if he notices an abnormal increase in pressure inside the device. The cooling device 1 shown further comprises a helical wall 20, placed in the intermediate volume 5 and which makes it possible to guide the cooling fluid located in this intermediate volume 5 towards the steam outlet(s) 16.
Un mode de réalisation sans paroi hélicoïdale 20 est néanmoins envisageable.An embodiment without helical wall 20 is nevertheless possible.
Selon les variantes, l’angle d’orientation et le pas de la paroi hélicoïdale 20 peuvent être quelconques et différents de ceux représentés. Ces paramètres seront choisis par l’homme du métier en fonction de la vitesse à laquelle il souhaite que le fluide de refroidissement soit canalisé vers la sortie de vapeur 16. En effet, en modifiant le pas et/ou l'inclinaison de l'hélice, l’homme du métier pourra augmenter ou réduire le trajet parcouru par le fluide de refroidissement jusqu'à la sortie de vapeur 16 et ainsi optimiser le temps de contact entre le fluide de refroidissement et la surface chaude 10. Depending on the variants, the orientation angle and the pitch of the helical wall 20 can be any and different from those shown. These parameters will be chosen by those skilled in the art according to the speed at which he wishes the cooling fluid to be channeled towards the steam outlet 16. Indeed, by modifying the pitch and/or the inclination of the propeller , those skilled in the art will be able to increase or reduce the path traveled by the cooling fluid to the steam outlet 16 and thus optimize the contact time between the cooling fluid and the hot surface 10.
Afin d'améliorer encore cet effet, il peut même être envisagé que le pas et/ou l'angle d'inclinaison de la paroi hélicoïdale 20 ne soient pas constants sur toute sa longueur, mais évoluent par exemple progressivement en se rapprochant de la sortie de vapeur 16. In order to further improve this effect, it can even be envisaged that the pitch and/or the angle of inclination of the helical wall 20 are not constant over its entire length, but evolve, for example, gradually as they approach the outlet. steam 16.
Dans le cas où le dispositif de refroidissement 1 comporte deux sorties de vapeur 16, disposées chacune à l’une des extrémités du tube externe 15, il est également envisageable que le sens d’inclinaison de la paroi hélicoïdale 20 ne soit pas le même sur toute sa longueur, la surface hélicoïdale 20 pouvant ainsi comporter deux tronçons distincts ayant chacun un sens d’inclinaison différent de manière à guider le fluide de refroidissement vers une sortie de vapeur 16 différente. In the case where the cooling device 1 comprises two steam outlets 16, each arranged at one of the ends of the external tube 15, it is also possible that the direction of inclination of the helical wall 20 is not the same on its entire length, the helical surface 20 can thus comprise two distinct sections each having a different direction of inclination so as to guide the cooling fluid towards a different steam outlet 16.
Le dispositif de refroidissement 1 est destiné à refroidir la surface chaude 10 qui peut prendre différentes formes selon les besoins. Il peut s'agir par exemple d'un élément allongé 21, par exemple cylindrique ou parallélépipédique comme celui représenté sur les figures 1 et 2, ou encore d'un élément plus étendu, par exemple une plaque 22 comme représentée sur les figures 3 à 5. Bien d’autres formes sont évidemment envisageables selon les applications. The cooling device 1 is intended to cool the hot surface 10 which can take different shapes depending on needs. It may be for example an elongated element 21, for example cylindrical or parallelepiped like that shown in Figures 1 and 2, or even a more extended element, for example a plate 22 as shown in Figures 3 to 5. Many other shapes are obviously possible depending on the applications.
Le dispositif de refroidissement 1 selon l'invention peut être placé contre ou à proximité de la surface chaude 10 à refroidir. Pour une meilleure efficacité du refroidissement, l'ensemble de tubes imbriqués 2 du dispositif de refroidissement 1 peut s'étendre directement à l'intérieur de la pièce à refroidir. Il peut ainsi par exemple, comme représenté, être disposé à l'intérieur d'un conduit 24 directement ménagé dans la masse de la pièce à refroidir. Bien entendu, le conduit 24, tout comme l’ensemble de tubes imbriqués 2, n’est pas forcément rectiligne mais présente un tracé adapté à la forme de la pièce à refroidir et aux contraintes thermiques devant être respectées pour obtenir un refroidissement satisfaisant. The cooling device 1 according to the invention can be placed against or near the hot surface 10 to be cooled. For better cooling efficiency, the set of nested tubes 2 of the cooling device 1 can extend directly inside the part to be cooled. It can thus for example, as shown, be placed inside a conduit 24 directly provided in the mass of the part to be cooled. Of course, the conduit 24, like the set of nested tubes 2, is not necessarily rectilinear but has a layout adapted to the shape of the part to be cooled and the thermal constraints that must be respected to obtain satisfactory cooling.
Le dispositif de refroidissement 1 selon l’invention n'est pas limité à un seul ensemble de tubes imbriqués 2. En effet, selon la taille et/ou la forme de la pièce à refroidir, le dispositif de refroidissement 1 peut comporter plusieurs ensembles de tubes imbriqués 2 juxtaposés, pouvant ainsi être répartis sur toute la superficie de la surface chaude 10 à refroidir. Une bonne homogénéité du refroidissement peut ainsi être avantageusement obtenue. Un exemple d'un tel mode de réalisation à plusieurs ensembles de tubes imbriqués 2 juxtaposés a été représenté sur les figures 3 à 5. Dans cet exemple, la pièce à refroidir est une plaque 22 de forme rectangulaire qui est chauffée par quinze tubes chauffants 23 parallèles. Les conduits 24 ont été ménagés entre les tubes chauffants 23. Ils s’étendent parallèlement les uns aux autres, sur toute la longueur de la plaque 22 et débouchent des deux côtés de la plaque 22. Un ensemble de tubes imbriqués 2 tel que décrit précédemment est engagé dans chacun de ces conduits 24, formant ainsi le dispositif de refroidissement 1. The cooling device 1 according to the invention is not limited to a single set of nested tubes 2. Indeed, depending on the size and/or shape of the part to be cooled, the cooling device 1 can comprise several sets of nested tubes 2 juxtaposed, thus being able to be distributed over the entire surface area of the hot surface 10 to be cooled. Good uniformity of cooling can thus be advantageously obtained. An example of such an embodiment with several sets of juxtaposed nested tubes 2 has been shown in Figures 3 to 5. In this example, the part to be cooled is a plate 22 of rectangular shape which is heated by fifteen heating tubes 23 parallel. The conduits 24 have been provided between the heating tubes 23. They extend parallel to each other, over the entire length of the plate 22 and open out on both sides of the plate 22. A set of nested tubes 2 as described previously is engaged in each of these conduits 24, thus forming the cooling device 1.
Chacun de ces ensembles de tubes imbriqués 2 comporte un tube interne 4 relié à chacune de ses extrémités 11 à une entrée de liquide 12, et un tube externe 3 relié à chacune de ses extrémités 15 à une sortie de vapeur 16. Les extrémités 11 de chacun des tubes internes 4 sont également reliées à une entrée d’air 13, qui permet notamment de purger le dispositif en introduisant de l'air qui peut circuler dans le tube interne 4, traverser les ouvertures 8, circuler dans le tube externe 3, puis être évacué par les sorties de vapeur 16. Each of these sets of nested tubes 2 comprises an internal tube 4 connected at each of its ends 11 to a liquid inlet 12, and an external tube 3 connected at each of its ends 15 to a steam outlet 16. The ends 11 of each of the internal tubes 4 are also connected to an air inlet 13, which in particular allows the device to be purged by introducing air which can circulate in the internal tube 4, pass through the openings 8, circulate in the external tube 3, then be evacuated through the steam outlets 16.
Afin de limiter les tuyauteries nécessaires au fonctionnement d'un tel dispositif de refroidissement 1 à multiples ensembles de tubes imbriqués 2, on peut avantageusement utiliser des dispositifs de raccordement collectif pour alimenter l'ensemble des tubes imbriqués. Ainsi par exemple, un ou plusieurs distributeurs d'entrée 25 et/ou un ou plusieurs collecteurs de sortie 26 peuvent être raccordés à l'ensemble des extrémités 11 des tubes internes 4 ou à l'ensemble des extrémités 15 des tubes externes 3, débouchant du même côté de la plaque 22. Ces distributeurs d’entrée 25 ou collecteurs de sortie 26 sont par exemple des tubes d'amenée ou d'évacuation de fluide sur lesquels l'ensemble des extrémités 11 ou 15 sont raccordées. Le dispositif de refroidissement 1 représenté sur les figures 3 à 5 comprend ainsi par exemple deux distributeurs d'entrée de liquide 27, situés chacun d’un côté de la plaque 22 et qui alimentent chacun en liquide de refroidissement l’ensemble des entrées de liquide 12 des extrémités 11 situées du même côté de la plaque 22. Il comporte également deux distributeurs d’entrée d’air 28, situés chacun d’un côté de la plaque 22, et qui sont également raccordés chacun à l'ensemble des extrémités 11 des tubes interne 4 débouchant du même côté de la plaque 22, afin d’alimenter en air l’ensemble de leur entrée d’air 13. In order to limit the piping necessary for the operation of such a cooling device 1 with multiple sets of nested tubes 2, collective connection devices can advantageously be used to supply all of the nested tubes. Thus for example, one or more inlet distributors 25 and/or one or more outlet collectors 26 can be connected to all of the ends 11 of the internal tubes 4 or to all of the ends 15 of the external tubes 3, opening out on the same side of the plate 22. These inlet distributors 25 or outlet collectors 26 are for example fluid supply or discharge tubes to which all of the ends 11 or 15 are connected. The cooling device 1 shown in Figures 3 to 5 thus comprises for example two liquid inlet distributors 27, each located on one side of the plate 22 and which each supply cooling liquid to all of the liquid inlets 12 of the ends 11 located on the same side of the plate 22. It also includes two air inlet distributors 28, each located on one side of the plate 22, and which are also each connected to all of the ends 11 internal tubes 4 opening out on the same side of the plate 22, in order to supply air to all of their air inlet 13.
De la même façon, deux collecteurs de sortie de vapeur 29 s’étendent chacun d’un côté de la plaque 22 et sont connectés chacun à l'ensemble des extrémités 15 des tubes externe 3 débouchant du même côté de la plaque 22, afin de recueillir et d’évacuer le fluide de refroidissement à l’état majoritairement gazeux s'échappant de leurs sorties de vapeur 16. In the same way, two steam outlet collectors 29 each extend on one side of the plate 22 and are each connected to all of the ends 15 of the external tubes 3 opening on the same side of the plate 22, in order to collect and evacuate the cooling fluid in the predominantly gaseous state escaping from their steam outlets 16.
Un exemple de fonctionnement d’un dispositif de refroidissement 1 selon l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 6 à 9. Bien entendu, cet exemple n'est pas limitatif et un procédé de fonctionnement différent de ce dispositif pourra être mis en œuvre par l’homme du métier. An example of operation of a cooling device 1 according to the invention will now be described with reference to Figures 6 to 9. Of course, this example is not limiting and a different operating method of this device could be implemented. work by a person skilled in the art.
Sur ces figures, les entrées et sorties de liquide ont été représentées schématiquement par des flèches épaisses de couleur noire 30, et les entrées et sorties de gaz ont été symbolisées par des flèches épaisses de couleur blanche 31. In these figures, the liquid inlets and outlets have been represented schematically by thick black arrows 30, and the gas inlets and outlets have been symbolized by thick white arrows 31.
Dans un but de simplification, le dispositif de refroidissement 1 représenté sur ces figures ne comporte qu’un seul ensemble de tubes imbriqués 2. L’homme du métier pourra évidemment adapter ce procédé sans difficulté à un dispositif de refroidissement à plusieurs ensembles de tubes imbriqués 2 juxtaposés. For the purpose of simplification, the cooling device 1 shown in these figures only comprises a single set of nested tubes 2. Those skilled in the art will obviously be able to adapt this process without difficulty to a cooling device with several sets of nested tubes 2 juxtaposed.
Pour décrire les étapes successives du procédé, les positions des différentes vannes du système vont être indiquées ci-dessous à chacune des étapes. Selon les variantes du dispositif de refroidissement, la manœuvre de ces vannes pour passer d’une position ouverte à fermée ou inversement peut-être réalisée manuellement ou commandée automatiquement par un système de régulation 32, suivant une programmation préétablie ou en fonction des résultats de mesures effectuées par un ensemble de capteurs 33 préférentiellement répartis sur la surface chaude 10 à refroidir. Selon les variantes, les vannes 18 pourront adopter, en plus d’une position complètement ouverte ou complètement fermée, des positions intermédiaires partiellement ouvertes afin de réguler le débit et/ou la pression d'entrée des différents fluides dans l'ensemble de tubes imbriqués 2. To describe the successive stages of the process, the positions of the different valves of the system will be indicated below at each stage. Depending on the variants of the cooling device, the operation of these valves to go from an open to closed position or vice versa can be carried out manually or automatically controlled by a regulation system 32, following a pre-established programming or depending on the measurement results. carried out by a set of sensors 33 preferentially distributed over the hot surface 10 to be cooled. Depending on the variants, the valves 18 may adopt, in addition to a completely open or completely closed position, intermediate positions partially open in order to regulate the flow rate and/or the inlet pressure of the different fluids in the set of nested tubes 2.
Sur les figures 6 à 9, la vanne de sécurité 19 de la sortie de sécurité 17 a été représentée en position ouverte. Elle peut être laissée en permanence dans cette position pour des raisons de sécurité. Alternativement, si cette vanne est une vanne de sécurité s'ouvrant automatiquement en cas de surpression, cette vanne peut être laissée en position fermée. In Figures 6 to 9, the safety valve 19 of the safety outlet 17 has been shown in the open position. It can be left permanently in this position for safety reasons. Alternatively, if this valve is a safety valve opening automatically in the event of overpressure, this valve can be left in the closed position.
La première étape de cet exemple de procédé est illustrée sur la figure 6. Cette étape a lieu préalablement au chauffage de la surface chaude 10 et consiste à purger le dispositif à l'aide d'un flux d'air soufflé à travers celui-ci, de manière à pouvoir le sécher et évacuer toute quantité de liquide de refroidissement résiduel qui aurait pu rester d'un cycle de refroidissement précédent. On souhaite ainsi éliminer tout reste de liquide stagnant qui pourrait nuire ou influencer localement l’absorption thermique par la suite et gêner le contrôle du refroidissement. The first step of this example process is illustrated in Figure 6. This step takes place prior to heating the hot surface 10 and consists of purging the device using a flow of air blown through it. , so that it can be dried and removed any residual coolant that may have remained from a previous cooling cycle. We thus wish to eliminate any remaining stagnant liquid which could subsequently harm or locally influence thermal absorption and hinder cooling control.
Pour cela, : For that, :
- les vannes 18 des entrées de liquide 12 reliées aux extrémités 11 du tube interne 4 sont placées en position fermée ; - the valves 18 of the liquid inlets 12 connected to the ends 11 of the internal tube 4 are placed in the closed position;
- les vannes 18 des entrées d’air 13 reliées à l’extrémité 11 du tube interne 4 et à l’extrémité 15 du tube externe 3 sont placées en position ouverte ; - the valves 18 of the air inlets 13 connected to the end 11 of the internal tube 4 and to the end 15 of the external tube 3 are placed in the open position;
- la vanne 18 de la sortie de vapeur 16 reliée à l'entrée 15 du tube externe 3 situé du même côté que l’entrée d’air 13, est placée en position fermée ; - the valve 18 of the steam outlet 16 connected to the inlet 15 of the external tube 3 located on the same side as the air inlet 13, is placed in the closed position;
- de l’autre côté du dispositif, les vannes 18 de la sortie d'évacuation 14 reliée à l’extrémité 11 du tube interne 4 et de la sortie de vapeur 16 reliée à l’extrémité 15 du tube externe 3 sont placées en position ouverte. - on the other side of the device, the valves 18 of the evacuation outlet 14 connected to the end 11 of the internal tube 4 and of the steam outlet 16 connected to the end 15 of the external tube 3 are placed in position opened.
De l'air, représenté par les flèches 31, est alors injecté par les entrées d’air 13 du tube intérieur 4 et du tube extérieur 3. Il circule dans tout le dispositif avant d'être évacué par la sortie d'évacuation 14 du tube interne 4, la sortie de vapeur 16 du tube externe 3 et éventuellement la sortie de sécurité 17 du tube externe 3. Par son passage le long de l’ensemble du tube imbriqué 2, l’air injecté entraîne avec lui vers la sortie toute trace de liquide de refroidissement résiduel pouvant avoir stagné dans le dispositif depuis un cycle précédent de refroidissement et qui pourrait perturber le nouveau cycle de chauffage puis de refroidissement. Une fois l'étape de séchage terminée, l'étape suivante représentée sur la figure 7 correspond au chauffage de la surface chaude 10. Air, represented by arrows 31, is then injected through the air inlets 13 of the inner tube 4 and the outer tube 3. It circulates throughout the device before being evacuated by the evacuation outlet 14 of the internal tube 4, the steam outlet 16 of the external tube 3 and possibly the safety outlet 17 of the external tube 3. By its passage along the entire nested tube 2, the injected air carries with it towards the entire outlet trace of residual coolant which may have stagnated in the device since a previous cooling cycle and which could disrupt the new heating then cooling cycle. Once the drying step is completed, the next step shown in Figure 7 corresponds to the heating of the hot surface 10.
Pendant cette étape, toutes les vannes 18 du dispositif de refroidissement 1 sont placées en position fermée, à l’exception éventuellement de la vanne de sécurité 19. Ainsi, les entrées de liquide 12, les entrées d'air 13, les sorties de vapeur 16 et la sortie d'évacuation 14 sont obturées et aucun fluide ne peut entrer ou sortir du dispositif à l'exception d'une éventuelle sortie de gaz par la sortie de sécurité 17 en cas de surpression dangereuse. Le chauffage de la surface 10, réalisé par exemple au moyen des tubes chauffant 23, peut alors débuter jusqu'à atteindre la température finale de chauffe prévue sur toute la superficie de la surface 10, pour son utilisation par exemple comme moule ou plaque de thermoformage. During this step, all the valves 18 of the cooling device 1 are placed in the closed position, with the possible exception of the safety valve 19. Thus, the liquid inlets 12, the air inlets 13, the steam outlets 16 and the evacuation outlet 14 are closed and no fluid can enter or leave the device with the exception of a possible gas outlet through the safety outlet 17 in the event of dangerous overpressure. The heating of the surface 10, carried out for example by means of the heating tubes 23, can then begin until reaching the final heating temperature planned over the entire surface area of the surface 10, for its use for example as a mold or thermoforming plate. .
Lorsque l’utilisation de la surface chaude 10 à haute température est terminée et qu’un refroidissement est souhaité, on commence par refroidir le tube interne 4 en y faisant circuler du liquide de refroidissement. Le dispositif de refroidissement 1 est alors placé dans la configuration suivante, illustrée sur la figure 8 : When the use of the hot surface 10 at high temperature is finished and cooling is desired, we begin by cooling the internal tube 4 by circulating cooling liquid through it. The cooling device 1 is then placed in the following configuration, illustrated in Figure 8:
- la vanne 18 de l'entrée de liquide 12 raccordée à l'une des extrémités 11 du tube interne 4 est placée en position ouverte, tandis que la vanne 18 de l’entrée d’air 13 reliée à la même extrémité 11 du tube interne est placée en position fermée ; - the valve 18 of the liquid inlet 12 connected to one of the ends 11 of the internal tube 4 is placed in the open position, while the valve 18 of the air inlet 13 connected to the same end 11 of the tube internal is placed in the closed position;
- de l’autre côté du tube interne 4, la vanne 18 de l’entrée de liquide 12 est placée en position fermée, tandis que la vanne 18 de la sortie d’évacuation 14 est placée en position ouverte ; - on the other side of the internal tube 4, the valve 18 of the liquid inlet 12 is placed in the closed position, while the valve 18 of the evacuation outlet 14 is placed in the open position;
- les vannes 18 des sorties de vapeur 16 reliées aux extrémités 15 du tube externe 3 sont placées en position fermée ; - the valves 18 of the steam outlets 16 connected to the ends 15 of the external tube 3 are placed in the closed position;
- la vanne 18 de l’entrée d’air 13 reliée à l’extrémité 15 du tube externe 3 est placée en position ouverte. - the valve 18 of the air inlet 13 connected to the end 15 of the external tube 3 is placed in the open position.
Du liquide de refroidissement symbolisé par la flèche 30 est introduit par l'entrée de liquide 12 dont la vanne 18 est ouverte. Il pénètre dans le tube interne 4 qu'il traverse pour ressortir par la sortie d’évacuation 14 connectée à l’autre extrémité 11 du tube interne 4. Le liquide de refroidissement fait ainsi progressivement baisser la température du tube interne 4. Cooling liquid symbolized by the arrow 30 is introduced through the liquid inlet 12, the valve 18 of which is open. It enters the internal tube 4 which it crosses to exit via the evacuation outlet 14 connected to the other end 11 of the internal tube 4. The cooling liquid thus gradually lowers the temperature of the internal tube 4.
Simultanément, de l’air, symbolisé par la flèche 31, est introduit par l’entrée d’airSimultaneously, air, symbolized by arrow 31, is introduced through the air inlet
13 reliée à l’extrémité 15 du tube externe 3 et circule dans le volume intermédiaire 5 du tube externe 3 jusqu'à la sortie de sécurité 17 par laquelle il est évacué. Cette circulation d'air dans le volume intermédiaire 5 permet de réaliser une couche isolante entre le tube interne 4 dans lequel circule le fluide de refroidissement et la surface chaude 10. En outre cette circulation d’air dans le volume intermédiaire 5 s’oppose au passage d’une trop grosse quantité de liquide de refroidissement à travers les ouvertures 8 de la paroi 7 du tube interne, le liquide de refroidissement restant ainsi majoritairement dans le tube interne 4 pour le refroidir. 13 connected to the end 15 of the external tube 3 and circulates in the intermediate volume 5 of the external tube 3 up to the safety outlet 17 through which it is evacuated. This circulation of air in the intermediate volume 5 makes it possible to produce an insulating layer between the internal tube 4 in which the cooling fluid circulates and the hot surface 10. In addition, this circulation of air in the intermediate volume 5 opposes the passage of too large a quantity of cooling liquid through the openings 8 of the wall 7 of the internal tube, the cooling liquid thus remaining mainly in the internal tube 4 to cool it.
Une fois le tube interne 4 refroidi, l’étape de refroidissement de la pièce chaudeOnce the internal tube 4 has cooled, the step of cooling the hot part
10 peut commencer. Pour cela, le dispositif de refroidissement 1 est placé dans la configuration représentée sur la figure 9, dans laquelle : 10 can begin. For this, the cooling device 1 is placed in the configuration shown in Figure 9, in which:
- les vannes 18 des entrées de liquide 12 reliées aux deux extrémités 11 du tube interne 4 sont placées en position ouverte ; - the valves 18 of the liquid inlets 12 connected to the two ends 11 of the internal tube 4 are placed in the open position;
- les vannes 18 de l'entrée d'air 13 et de la sortie d'évacuation 14 reliées aux extrémités- the valves 18 of the air inlet 13 and the exhaust outlet 14 connected at the ends
11 du tube interne 4 sont placées en position fermée ; 11 of the internal tube 4 are placed in the closed position;
- la vanne 18 de l'entrée d'air 13 reliée à l’extrémité 15 du tube externe 3 est placée en position fermée ; - the valve 18 of the air inlet 13 connected to the end 15 of the external tube 3 is placed in the closed position;
- les vannes 18 des sorties de vapeur 16 reliées aux extrémités 15 du tube externe 3 sont placées en position ouverte. - the valves 18 of the steam outlets 16 connected to the ends 15 of the external tube 3 are placed in the open position.
Pour obtenir un refroidissement contrôlé et homogène de la surface chaude 10, le fluide de refroidissement est introduit à l’état liquide par les entrées de liquide 12 communiquant avec les extrémités 11 du tube interne 4. Le fluide de refroidissement s'écoule alors à l'intérieur du tube interne 4 et traverse les ouvertures 8 de sa paroi 7 pour accéder au volume intermédiaire 5. Lorsqu'il s'approche ou entre en contact avec la paroi 6 du tube externe qui est contre la surface chaude 10, le fluide de refroidissement se vaporise en absorbant une importante quantité de chaleur, ce qui permet de refroidir la surface chaude 10 de façon efficace. Le fluide de refroidissement à l'état majoritairement gazeux est ensuite guidé par la paroi hélicoïdale 20, vers les sorties de vapeur 16 se trouvant aux extrémités 15 du tube externe 3 par lesquelles il s’échappe hors du dispositif de refroidissement 1. La circulation du fluide de refroidissement à l'état liquide dans le volume intérieur 9 du tube interne 4 n'est pas gênée par l’apparition de bulles, car l’essentiel de la vaporisation se produit dans le volume intermédiaire 5. Au contraire, le passage du fluide de refroidissement de l’état liquide à l’état gazeux est particulièrement avantageux car ce changement d’état permet d'absorber une grande quantité d'énergie et ainsi de refroidir efficacement la surface chaude 10. To obtain controlled and homogeneous cooling of the hot surface 10, the cooling fluid is introduced in the liquid state through the liquid inlets 12 communicating with the ends 11 of the internal tube 4. The cooling fluid then flows to the interior of the internal tube 4 and passes through the openings 8 of its wall 7 to access the intermediate volume 5. When it approaches or comes into contact with the wall 6 of the external tube which is against the hot surface 10, the fluid of cooling vaporizes by absorbing a large quantity of heat, which allows the hot surface 10 to be cooled effectively. The cooling fluid in the predominantly gaseous state is then guided by the helical wall 20, towards the steam outlets 16 located at the ends 15 of the external tube 3 through which it escapes out of the cooling device 1. The circulation of the cooling fluid in the liquid state in the interior volume 9 of the internal tube 4 is not hampered by the appearance of bubbles, because most of the vaporization occurs in the intermediate volume 5. On the contrary, the passage of the coolant from liquid to gaseous state is particularly advantageous because this change of state makes it possible to absorb a large quantity of energy and thus effectively cool the hot surface 10.
Cette étape peut être poursuivie jusqu'à ce que la surface chaude 10 ait atteint la température de refroidissement souhaitée. This step can be continued until the hot surface 10 has reached the desired cooling temperature.
On peut également envisager de modifier légèrement cette étape de refroidissement en fonction de la température de la surface chaude 10. We can also consider slightly modifying this cooling step depending on the temperature of the hot surface 10.
Tant que la température de la surface chaude 10 est très élevée, par exemple comprise entre 450 et 350 °C, on peut vouloir commencer par un refroidissement plus lent pour qu'il soit contrôlé. Pour cela, on peut par exemple n'utiliser qu'une seule entrée d'eau 12 pour introduire le fluide de refroidissement à l'état liquide par une seule des extrémités 11 du tube interne 4, la vanne 18 de l’entrée de liquide 12 située de l’autre côté du tube interne 4 étant laissée en position fermée. Dans ce cas, la vanne 18 de la sortie d'évacuation 14 raccordée au tube interne 4 et située du même côté que l'entrée de liquide 12 fermée, sera laissée ouverte comme dans la configuration de la figure 8. As long as the temperature of the hot surface 10 is very high, for example between 450 and 350° C., one may want to start with slower cooling so that it can be controlled. For this, it is possible, for example, to use only one water inlet 12 to introduce the cooling fluid in the liquid state through only one of the ends 11 of the internal tube 4, the valve 18 of the liquid inlet 12 located on the other side of the internal tube 4 being left in the closed position. In this case, the valve 18 of the evacuation outlet 14 connected to the internal tube 4 and located on the same side as the closed liquid inlet 12, will be left open as in the configuration of Figure 8.
Une fois que le refroidissement a été initié et que la température de la surface chaude 10 a atteint une valeur moins élevée, par exemple inférieure à 350°C, on peut souhaiter accélérer le refroidissement en faisant entrer le fluide de refroidissement à l'état liquide par les deux côtés du dispositif comme décrit précédemment et illustré sur la figure 9. Once the cooling has been initiated and the temperature of the hot surface 10 has reached a lower value, for example less than 350° C., it may be desired to accelerate the cooling by causing the cooling fluid to enter the liquid state. by both sides of the device as described previously and illustrated in Figure 9.
De préférence, la vitesse et l'homogénéité du refroidissement de la surface 10 sur toute sa superficie seront contrôlées au moyen des capteurs de température 33 et le débit et/ou la pression du liquide de refroidissement entrant dans le dispositif de refroidissement 1 seront modifiés en conséquence, par exemple en modifiant le degré d'ouverture des vannes 18 des entrées de liquide 12 s’il s’agit de vannes proportionnelles . Preferably, the speed and homogeneity of the cooling of the surface 10 over its entire surface area will be controlled by means of the temperature sensors 33 and the flow rate and/or pressure of the cooling liquid entering the cooling device 1 will be modified accordingly. consequently, for example by modifying the degree of opening of the valves 18 of the liquid inlets 12 if they are proportional valves.
Il peut également être envisagé d'alterner des phases de refroidissement telles que décrites ci-dessus pendant lesquelles on fait circuler du liquide de refroidissement dans le dispositif de refroidissement 1 et des phases de soufflage pendant lesquelles on fait circuler de l'air dans le dispositif de refroidissement 1. Dans ce cas, lors des phases de soufflage, les vannes 18 des deux entrées de liquide 12 reliées aux extrémités 11 du tube interne 4 sont placées en position fermées, alors que les vannes 18 des entrées d'air 13 reliées à l’extrémité 11 du tube interne 4 et à l’extrémité 15 du tube externe 3 sont placées en position ouverte. Les vannes 18 des sorties de vapeur 16 et de la sortie d’évacuation 14 sont laissées en position ouverte. It can also be envisaged to alternate cooling phases as described above during which cooling liquid is circulated in the cooling device 1 and blowing phases during which air is circulated in the device. cooling 1. In this case, during the blowing phases, the valves 18 of the two liquid inlets 12 connected to the ends 11 of the internal tube 4 are placed in the closed position, while the valves 18 of the air inlets 13 connected to the end 11 of the internal tube 4 and the end 15 of the external tube 3 are placed in the open position. The valves 18 of the steam outlets 16 and the exhaust outlet 14 are left in the open position.
Le liquide de refroidissement utilisé avec le dispositif de refroidissement 1 selon l'invention peut être différent selon les applications et la température de chauffe de la surface chaude 10 à refroidir. Il est préférentiellement choisi de manière à obtenir l'effet de vaporisation recherchée. On peut ainsi préférentiellement utiliser de l'eau comme fluide de refroidissement. D'autres fluides permettant d'obtenir une telle transition de phase liquide/vapeur peuvent est également être utilisés, notamment de l’azote liquide ou un autre gaz liquéfié même si cela est plus onéreux que l’eau. Bien que cela soit moins efficace, le dispositif de refroidissement selon l'invention peut également être utilisé avec un fluide de refroidissement restant à l’état liquide ou à l’état gazeux pendant toute la durée du processus de refroidissement. De l’air ou un gaz tel que de l’azote, du dioxyde de carbone ou du monoxyde de carbone, peut ainsi être utilisé en tant que fluide de refroidissement, mais avec une efficacité de refroidissement moins importante. Une huile restant à l’état liquide pourrait également être utilisée avec un débit continu en tant que fluide caloporteur. The cooling liquid used with the cooling device 1 according to the invention may be different depending on the applications and the heating temperature of the hot surface 10 to be cooled. It is preferably chosen so as to obtain the desired vaporization effect. It is thus possible to preferably use water as a cooling fluid. Other fluids making it possible to obtain such a liquid/vapor phase transition can also be used, in particular liquid nitrogen or another liquefied gas even if this is more expensive than water. Although less efficient, the cooling device according to the invention can also be used with a cooling fluid remaining in a liquid or gaseous state throughout the cooling process. Air or a gas such as nitrogen, carbon dioxide or carbon monoxide can thus be used as a cooling fluid, but with lower cooling efficiency. An oil remaining in a liquid state could also be used with continuous flow as a heat transfer fluid.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de refroidissement (1) d'une surface chaude (10) par un fluide de refroidissement, ladite surface chaude (10) étant configurée pour être portée à une température supérieure à la température de vaporisation du fluide de refroidissement, ledit dispositif de refroidissement (1) comprenant : 1. Device for cooling (1) a hot surface (10) by a cooling fluid, said hot surface (10) being configured to be brought to a temperature higher than the vaporization temperature of the cooling fluid, said device for cooling (1) comprising:
- au moins une entrée de liquide (12) configurée pour introduire le fluide de refroidissement à l'état liquide ; - at least one liquid inlet (12) configured to introduce the cooling fluid in the liquid state;
- au moins une sortie de vapeur (16) configurée pour extraire le fluide de refroidissement à l’état majoritairement gazeux ; - at least one steam outlet (16) configured to extract the cooling fluid in the predominantly gaseous state;
- au moins un ensemble de tubes imbriqués (2) comprenant : - at least one set of nested tubes (2) comprising:
. un tube externe (3) connecté à la ladite au moins une sortie de vapeur (16), ledit tube externe (16) étant destiné à être placé en contact ou à proximité de la surface chaude (10), . an external tube (3) connected to said at least one steam outlet (16), said external tube (16) being intended to be placed in contact with or near the hot surface (10),
. un tube interne (4) connecté à ladite au moins une entrée de liquide (12) et s'étendant à l'intérieur du tube externe (3) de sorte à ménager un volume intermédiaire (5) autour du tube interne (4) et à l’intérieur du tube externe (3) ; le tube interne (4) comprenant des ouvertures (8) traversantes agencées de sorte à permettre au fluide de refroidissement de circuler de l’intérieur du tube interne (4) vers le volume intermédiaire (5) pour y être vaporisé. . an internal tube (4) connected to said at least one liquid inlet (12) and extending inside the external tube (3) so as to provide an intermediate volume (5) around the internal tube (4) and inside the outer tube (3); the internal tube (4) comprising through openings (8) arranged so as to allow the cooling fluid to circulate from inside the internal tube (4) towards the intermediate volume (5) to be vaporized there.
- une paroi hélicoïdale (20) disposée dans le volume intermédiaire (5) de sorte à guider le fluide de refroidissement à l’état majoritairement gazeux vers ladite au moins une sortie de vapeur (16). - a helical wall (20) arranged in the intermediate volume (5) so as to guide the cooling fluid in the predominantly gaseous state towards said at least one steam outlet (16).
2. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux entrées de liquide (12), configurées pour introduire le fluide de refroidissement à l’état liquide, et étant connectées chacune à une extrémité (11) distincte du tube interne (4). 2. Cooling device (1) according to claim 1, characterized in that it comprises at least two liquid inlets (12), configured to introduce the cooling fluid in the liquid state, and each being connected to one end (11) distinct from the internal tube (4).
3. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux sorties de vapeur (16), configurées pour extraire le fluide de refroidissement à l’état majoritairement gazeux, et étant connectées chacune à une extrémité (15) distincte du tube externe (3). 3. Cooling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two steam outlets (16), configured to extract the cooling fluid in the predominantly gaseous state, and being each connected to a separate end (15) of the external tube (3).
4. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une entrée d'air (13), connectée à l'une des extrémités (11) du tube interne (4) ou l'une des extrémités (15) du tube externe (3), et configurée pour introduire de l'air ou un autre gaz dans le tube (3, 4) auquel elle est connectée. 4. Cooling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one air inlet (13), connected to one of the ends (11) of the internal tube (4 ) or one of the ends (15) of the external tube (3), and configured to introduce air or another gas into the tube (3, 4) to which it is connected.
5. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une sortie d'évacuation (14), connectée à l'une des extrémités (11) du tube interne (4). 5. Cooling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one evacuation outlet (14), connected to one of the ends (11) of the internal tube (4 ).
6. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures (8) du tube interne présentent une superficie et/ou une forme et/ou une distance entre deux ouvertures (8) consécutives variables sur la longueur du tube interne (4). 6. Cooling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the openings (8) of the internal tube have a variable surface area and/or shape and/or distance between two consecutive openings (8). along the length of the internal tube (4).
7. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs ensembles de tubes imbriqués (2) juxtaposés. 7. Cooling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises several sets of juxtaposed nested tubes (2).
8. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un distributeur d'entrée (25) qui alimente plusieurs entrées de liquide (12) des ensembles de tubes imbriqués (2) juxtaposés, et un collecteur de sortie (26) relié à plusieurs sorties de vapeur (16) des ensembles de tubes imbriqués8. Cooling device (1) according to the preceding claim, characterized in that it further comprises an inlet distributor (25) which supplies several liquid inlets (12) of sets of juxtaposed nested tubes (2), and an outlet manifold (26) connected to a plurality of steam outlets (16) of nested tube assemblies
(2) juxtaposés. (2) juxtaposed.
9. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les entrées (12, 13) et les sorties (14, 16) sont équipées de vannes (18) qui peuvent être alternativement ouvertes ou fermées. 9. Cooling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the inlets (12, 13) and the outlets (14, 16) are equipped with valves (18) which can be alternately opened or closed .
10. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une vanne de sécurité (19) à ouverture manuelle ou automatique, reliée à l'une des extrémités (15) du tube externe10. Cooling device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a safety valve (19) with manual or automatic opening, connected to one of the ends (15) of the outer tube
(3). (3).
11. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comporte en outre des capteurs de température (33) et un système de régulation (32) qui régule le débit d'entrée du fluide de refroidissement et l'ouverture ou la fermeture des vannes (18) en fonction de la température mesurée par les capteurs de température (33). 11. Cooling device (1) according to claim 9, characterized in that it further comprises temperature sensors (33) and a regulation system (32) which regulates the inlet flow rate of the cooling fluid and the opening or closing of the valves (18) as a function of the temperature measured by the temperature sensors (33).
12. Plaque de presse ou moule, chauffant ou chauffé, caractérisée en ce que ladite plaque de presse ou ledit moule comporte un système de refroidissement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 12. Press plate or mold, heated or heated, characterized in that said press plate or said mold comprises a cooling system (1) according to any one of claims 1 to 11.
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