Les doigts de gant à hélices font fi des tourbillons

Le 23/12/2019 à 14:00  

Même par une météo houleuse, les cheminées industrielles à structure hélicoïdale tiennent bon. Comme le montre cet exemple, l'expérience acquise au fil du temps dans de nombreuses applications a permis de prouver, d'une manière incontestable, qu'une solution hélicoï-dale brevetée par la méthode Scruton & Walshe protège n'importe quelle installation des conséquences néfastes de vibrations. Lorsque le même principe est appliqué à d'autres structures, la méfiance reprend toutefois rapidement le dessus. À une tout autre échelle que celle des cheminées industrielles, des interrogations se posent par exemple pour les doigts de gant, les fourreaux servant à accueillir et à protéger une sonde de température dans une canalisation.

Sous certaines conditions de vitesse d'écoulement, deux rangées de tourbillons, avec des sens de rotation opposés, peuvent en effet se former derrière le doigt de gant ; c'est ce que l'on appelle les tourbillons de Kármán. Ces derniers peuvent alors amener le doigt de gant à vibrer et à se rompre sous la charge. Mais un doigt de gant équipé d'hélices hélicoïdales permet d'éviter la formation d'une allée de tourbillons. Les vibrations du doigt de gant sont ainsi supprimées et le risque de rupture par fatigue dynamique est écarté (effet Scruton). Voilà pour la théorie, mais qu'en est-il en pratique ?

Au printemps 2018, l'allemand Wika a souhaité réaliser une étude portant sur la comparaison comportementale entre un doigt de gant basé sur sa conception propriétaire ScrutonWell et un doigt de gant standard. Pour cela, la société s'est tournée vers le centre de test spécialisé dans les mesures de débits en industrie National Engineering Laboratory (NEL), situé à Glasgow (Royaume-Uni). Les tests d'endurance ont intégré au total 47 essais expérimentaux dans une conduite contenant du gasoil, un fluide ressemblant au diesel, qui circulait à travers le doigt de gant à tempéra-ture ambiante et à une vitesse d'écoulement comprise entre 0,5 et 6 m/s selon les exigences.

Les vibrations maximales mesurées à l'extrémité du doigt de gant standard ont été de l'ordre de 450 mm/s RMS, à une vitesse de circulation du fluide d'environ 1,8 m/s (résonance en ligne ; courbe orange), ou de près de 2 480 mm/s RMS, à une vitesse d'environ 5 m/s (résonance transversale ; courbe noire). Aucune valeur maximale comparable n'a été déterminée pour la version ScrutonWell (courbe bleue).

Que ce soit des cheminées industrielles à structure hélicoïdale ou un doigt de gant de type ScrutonWell de Wika, la méthode Scruton & Walshe permet de protéger n'importe quelle struture des conséquences néfastes de vibrations. Mais parfois cela n'est pas aussi évident pour les industriels…

Wika

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