Brevet FR2468864A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne les échangeurs dans lesquels l'un des circuits est prévu pour permettre la circulation d'un fluide corrosif, le plus souvent un fluide gazeux, tandis que l'autre circuit est destiné à être parcouru par un liquide de refroidissement ou de chauffage qui ne doit en aucun cas pouvoir venir en contact avec le fluide corrosif. La Demanderesse a déjà décrit des échangeurs de ce type notamment dans son brevet français 1 587 520 dans lequel l'échangeur est constitué par des cellules identiques comportant chacune un corps creux dans lequel sont mélangés des conduits, ledit corps creux étant disposé entre des plaques conformées en U qui sont brasées aux corps creux. Dans cette réalisation connue, tant le corps creux que les plaques conformées en U et des dissipateurs disposés dans les plaques conformées en U sont fabriqués en aluminium et sont réunis par brasage. Il est apparu dans certains applications que les corps creux en aluminium pouvaient créer des couples électrolytiques avec d'autres pièces du circuit de circulation du fluide qui les parcourt. Par ailleurs, certains fluides corrosifs parcourant les canaux formés par assemblage des plaques en forme de U provoquent une détérioration des brasures habituellement utilisées dans la technique de l'aluminium. La présente invention crée un nouvel échangeur et des moyens pour sa fabrication qui permettent de supprimer les inconvénients ci-dessus tout en conservant une structure tout à fait comparable à celle décrite dans le brevet français rappelé ci-dessus, structure qui permet la fabrication de cellules toutes identiques entre elles et qui peuvent ensuite être facilement assemblées, de sorte que les échangeurs réalisés- sont relativement bon marché compte tenu de leur haut niveau de qualité. La disposition selon la présente invention permet, en outre, de procéder éventuellement à des nettoyages des circuits qui n'étaient pas possibles jusqu'à présent. Conformément à l'invention, l'échangeur de chaleur à double circuit constitué par des cellules identioues assemblées les unes aux autres, chaque cellule comportant deux profilés en U contenant des dissipateurs, lesdits profilés étant assemblés par leur fond à des conduits de circulation est caractérisé en ce- que les conduits de circulation sont réalisés sous la forme de nappes de tubes en métaux de nature différente de celle des profilés et des dissipateurs, lesdits nappes de tubes et lesdits dissipateurs étant assemblés aux profilés par des brasures de natures différentes. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexe. La fig. 1 est une élévation schématique d'un échangeur de chaleur selon l'invention et de ses buses de raccordement. La fig. 2 est une coupe partielle très agrandie vue sensiblement suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe partielle très agrandie tournée de 900 par rapport à la coupe de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe-élévation schématique d'un four pour la mise en oeuvre du procédé de brasage permettant l'obtention de l'échangeur~de chaleur. La fig. 1 illustre l'ensemble d'un échangeur dans lequel 1 désigne le faisceau d'échangeur proprement dit et dans lequel les références 2 et 3 désignent des buses de raccordement qui sont fixées à des ceintures 4 que comporte le faisceau 1. Le faisceau échangeur est constitué par l'assemblage de cellules 5. Chaque cellule comporte deux profilés en U 6, 7 fixés par leur fond à une nappe de tubes 8. Chaque profilé en U 6, 7 contient des dissipateurs secondaires 9 auxquels ils sont fixés. Les nappes de tubes successives 8 débouchent dans des collecteurs 10 recouverts par des botes Il communiquant par des conduits 12 avec des collecteurs principaux 13. De préférence, les botes 11 sont prévues pour coiffer un bord tombé 10a des collecteurs 10 et la fixation est assurée par des cordons de soudure 14. Ce mode de fixation permet après un long temps d'usage le démontage des boites et le nettoyage éventuel de l'intérieur des tubes 8. En effet, il est possible de couper une partie des bords tombés 10a et donc de couper les soudures 14 pour détacher les boîtes 11, ce qui permet d'avoir accès à l'intérieur des tubes. Ensuite, les mêmes boites 11 peuvent à nouveau être soudées sur la partie restante des bords tombés 10a. Les cellules 5 sont assemblées les unes aux autres en amenant en colncidence les côtés de leurs pro filés en U 6, 7 et en reliant ces côtés par des cordons de soudure 15. On délimite ainsi des canaux 16 pour le passage d'un fluide, notamment d'un gaz, canaux dans lesquels sont disposés à chaque fois deux dissipateurs 9. Ls canaux terminaux tels que le canal 16a comportent un seul dissipateur 9 et ces canaux sont fermés par une plaque 17 également fixée par des cordons de soudure 15. La plaque 17 est mise en place et brasée aux dissipateurs 9 en même temps que cewE-ci sont brasée au profilé 6 en U et les soudures 15 sont réalisées après le brasage. De cette façon les canaux. terminaux constituent en même temps des structures terminales alvéolaires capables de supporter des efforts de flexion importants qui peuvent se produire lorsque la pression extérieure est différente, par exemple supérieure à la pression intérieure régnant dans les canaux. Suivant l'invention, on réalise l'échangeur décrit ci-dessus en mettant en oeuvre des tubes 8 fabriqués en métaux ou alliages de nature différente, des métaux ou alliages utilisés pour la réalisation des profilés 6, 7 et des dissipateurs 9. Dans une réalisation préférée, selon l'invention, les profilés 6, 7 et les dissipateurs secondaires 9 sont fabriqués en métaux ou alliages-alunineux et les tubes 8 en métal ferreux, de préférence en acier inoxydable, puis l'ensemble des éléments ci-dessus constituant chaque cellule est réuni par brasage. Pour cela une première opération du procédé de l'invention consiste à mettre en place les dissipateurs 9 dans les profilés 6 et 7 respectivement et à braser les- dits dissipateurs à l'intérieur- des profilés. il est avantageux, pour assurer le brasage, d'utiliser une brasure à l'argent à température de fusion proche de la température de fusion de l'aluminium afin d'obtenir une liaison à une température suffisamment élevée pour qu'elle ne soit pas affectée par une deuxième opération de brasage qui est décrite dans ce qui suit. Les profilés 6 et 7 munis de leurs dissipateurs 9 sont ensuite placés de part et d'autre des nappes de tubes 8 déjà munis des collecteurs 10 et l'ensemble est disposé dans un four comme illustré par la fig. 4 pour assurer le brasage des deux profilés 6, 7 sur les nappes de tubes 8. Préalablement à la mise en place dans le four, on dispose des feuilles de brasure, par exemple un-alliage du type Aloi, entre les nappes de tubes 8 et les faces correspondantes des profilés 6, 7-et on enduit lesdites feuilles, lesdites nappes et les faces correspondantes des profilés d'un flux approprié. Comme l'illustre la fig 4, l'empilage ou sandwich constitué par les nappes de tubes 8 insérées entre les profilés 6, 7 contenant les dissipateurs 9 est maintenu sous légère pression sur une sole 18 au moyen d'organes d'appui 19. Le four est, de préférence, un four du type à air ou à atmosphère neutre et il comporte des ventilateurs 20, 21 comprenant des buses d'aspiration 20a, 21a respectivement alignées avec les dissipateurs secondaires 9 contenus dans les profilés 6 et 7. Le four est également muni d'organes de chauffage non représentés, par exemple de-résistances électriques disposées dans les gaines des ventilateurs 20, 21. Ainsi que l'illustrent les flèches apparaissant à la fig. 4, une circulation de fluide est ainsi engendrée suivant les flèches 1 à travers les dissipateurs contenus par le profilé 6 et suivant les flèches f2 à travers les dissipateurs contenus par le profilé 7, c'est-à-dire qu'on fait circuler le fluide chaud à contre-courant dans les profilés 6 et 7 et qu'on utilise ainsi les caractéristiques de transmission de chaleur des dissipateurs 9 pour chauffer uniformément le fond des profilés 6, 7 qui, à leur tour, chauffent jusqu'à la température de brasage, c'est-àdire de fusion, les feuilles d'alliage de brasage placées entre les profilés 6, 7 et les nappes de tubes 8.On assure, de cette façon, un brasage de haute qualité des nappes de tubes avec les profilés sans que l'alliage de brasage, notamment l'alliage d'aluminium-silicium utilisé de préférence, risque de couler à l'intérieur des profilés-et à l'intérieur des dissipateurs. Les cellules préparées comme expliqué ci-dessus sont ensuite assemblées et des barrettes 22 (fig. 2) sont soudées aux extrémités des profilés 6, 7 pour fermer l'espace dans lequel sont disposées les nappes de tubes 8. Dans ce qui précède, le brasage des dissipateurs, d'une part, puis des nappes de tubes, d'autre part, est effectué en deux opérations successives. Cependant, il est possible d'exécuter ces deux opérations simultanément en réalisant un alliage de brasage d'aluminium argent à teneur d'argent appropriée pour que la température de fusion de l'alliage aluminiumargent soit peu différente tout en étant légèrement supérieure à la température de fusion de l'alliage de brasage aluminium-silicium ou aluminium-silicium-magnésium utilisé pour assurer le brasage des profilés 6, 7 avec les nappes de tubes 8. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, les tubes 8 peuvent être réalisés en d'autres métaux dont la nature dépend de celle des métaux utilisés dans les circuits dans lesquels doit circuler le fluide destiné à parcourir les tubes 8. REVENDlCAl0NS 1 - EchanSeur de chaleur à double circuit constitué par des cellules identiques assemblées les unes aux autres, chaque cellule comportant deux profilés. en U contenant des dissipateurs, lesdits profilés- étant assemblés par leur fond à des conduits de circulation, caractérisé en ce que les conduits de circulation sont réalisés sous la forme de nappes de tubes en métaux de-nature différente des profilés et des dissipateurs, lesdites nappes de tubes et lesdits dissipateurs étant assemblés aux profilés par des brasures de natures différentes. 2 - Echangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes de chaque nappe débouchent dans des collecteurs présentant des bords tombés saillants auxquels sont fixées par soudure des boîtes communiquant avec un collecteur général. 3 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les profilés et les dissipateurs qu'ils contiennent sont fabriqués en aluminium ou alliage d'aluminium et sont reliés par une brasure à l'argent tandis que les tubes des nappes sont fabriqués en métaux ferreux, notamment en acier inoxydable,et sont reliés aux profilés par une brasure à base-d'aluminium et de silicium. 4 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dissipateurs sont brasés dans les profilés avant de procéder à la brasure des nappes de tubes entre deux profilés munis de leurs dissipateurs. 5 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dissipateurs sont brasés à l'intérieur des profilés en même temps que deux de ceux-ci sont brasés de part et d'autre d'une nappe de tubes. 6 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la brasure, au moins des profilés sur les nappes de tubes, est réalisée en faisant circuler un fluide chaud à l'intérieur des profilés à travers les dissipateurs qu'il contient. 7 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on fait circuler le fluide chaud à contre-courant dans chacun des deux profilés disposés de part et d'autre d'une nappe de tubes. 8 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par des plaques pour fermer les profilés en U délimitant les canaux extérieurs, lesdites plaques étant brasées aux dissipateurs eux-mêmes brasés aux profilés correspondants pour constituer une structure alvéolaire. 9 - Dispositif pour la fabrication de l'échangeur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que deux profilés opposés entre lesquels est disposée au moins une nappe de tubes sont mis en place sur une sole d'un four comportant un organe d'appui reposant sur le profilé supérieur, le four étant muni de buses d'aspiration adaptées à chacun des deux profilés, de sorte- que l'atmosphère du four est amenas à circuler à l'intérieur desdits deux profilés pour assurer leur brasage avec les nappes de tubes et le brasage éventuel des dissipateurs à l'intérieur des profilés.