Brevet FR2467369A1 — publié le 19810417

La présente invention concerne un nouvel échangeur à plaques et barrettes, c'est-à-dire un échangeur dans le- quel des plaques sont disposées parallèlement les unes aux autres et sont maintenues espacées par des jeux de barret- tes alternativement placées à 900 pour délimiter des canaux successifs se croisant. La construction de faisceaux d'échangeur à plaques et barrettes du type rappelé ci-dessus est bien connue dans la technique. Les faisceaux de ce genre ne peuvent pas être utilisés nus mais doivent comporter des moyens de liaison pour les relier aux circuits de fluide, par exemple des boites à eau, lorsque le fluide est liquide ou des bri- des de liaison permettant la fixation à des gaines ou ana- logues lorsque le fluide est gazeux. Dans la technique, il est courant de souder les boî- tes à eau et les brides sur le faisceau en exécutant des soudures à l'arc. Cependant, il a été constaté que l'exé- cution de soudures à l'arc pouvait provoquer des détério- rations aux brasures du faisceau. La Demanderesse a proposé de braser des montants aux quatre angles du faisceau et de rapporter ensuite des traverses aux extrémités des montants brasées pour former une bride de raccordement. En effet, dans ce cas, les traverses peuvent être soudées à l'arc à des. emplacements éloignés des brasures et celles-ci ne sont donc pas dété- riorées. Cette disposition présente cependant encore des in- convénients. En effet, il est apparu que le brasage des montants est difficile à réaliser de façon parfaite car la brasure s'écoule vers le bas le long desmontants et il est fréquent, aussi, que des porosités existent dans cer- taines brasures entre les plaques et les barrettes. Ces porosités ne peuvent pas être colmatées lorsqu'elles se trouvent sous les montants car elles sont alors inaccessi- bles. La présente invention vise à remédier aux inconvé- nients rappelés ci-dessus en créant un nouvel échangeur de conception extrêmement simple et qui peut être fabriqué en de nombreux métaux ou alliages dont le choix dépend essen- tiellement de l'usage qui doit être fait de l'échangeur. L'invention s'applique de même manière à des échan- geurs de petites ou de grandes dimensions, que ces échan- geurs soient destinés à des usages industriels ou à être montés sur des véhicules. Conformément à l'invention, l'échangeur de chaleur à plaques et barrettes dans lequel les brides de liaison sont formées par quatre montants et des traverses reliant ces montants entre eux est caractérisé en ce que les mon- tants sont constitués par l'empilage alterné des barrettes et des coins des plaques. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une perspective schématique et en partie arrachée d'un faisceau d'un échangeur à plaques construit selon un mode de réalisation de l'invention. Les fig. 2 à 4 sont des perspectives de différents modes de réalisation de barrettes utilisées dans le fais- ceau échangeur de la fig. 1. La fig. 5 est une perspective éclatée illustrant des caractéristiques particulières de l'invention. La fig. 6 est une coupe d'un échangeur suivant l'invention réalisé avec un circuit en boucles. La fig. 7 illustre un autre mode de réalisation. La fig. 8 est un plan illustrant une caractéristi- que particulière. Le faisceau d'échangeur à plaques illustré à la fig. 1 est réalisé de façon connue en soi par un empila- ge de plaques et barrettes. Dans le mode de réalisation représenté sur cette figure, les plaques 1, la... pré- sentent la forme de rectangles dont les côtés sont en- cochés comme illustré en 2 afin de délimiter aux quatre angles du rectangle des parties saillantes 3 constituant des coins de forme rectangulaire. Dans la pratique, les plaques 1, la... sont facilement réalisées par découpage des encoches 2 dans les bords latéraux d'une plaque rec- tangulaire, ce qui délimite ainsi automatiquement les parties saillantes 3. Les barrettes 4 qui délimitent latéralement les canaux sont destinées à former les montants 4a de l'échan- geur. Les barrettes peuvent être réalisées de différentes façons. A la fig. 2, les barrettes comportent deux plots métalliques 5, de section rectangulaire, dans lesquels sont prévues des encoches 6 pour l'introduction des ex- trémités d'une lame 7 qui est fixée aux plots par bra- sure, ces opérations se faisant en même temps que les bar- rettes sont brasées aux plaques 1, la... A la fig. 3, les plots 5 sont reliés par une lame 7a qui est soudée comme illustré en 8. Finalement, à la fig. 4, les plots 5 et la lame 7b sont monoblocs, l'ensemble de la barrette étant par exem- ple fabriqué par forgeage ou découpage. Ainsi que cela est évident, la hauteur de la lame 7, -7a ou 7b est la même que celle des plots 5. Pour constituer un faisceau d'échangeur, on empile successivement deux barrettes longitudinales, une plaque, deux barrettes transversales, une seconde plaque, deux barrettes longitudinales, une troisième plaque et ainsi de suite. Il est possible aussi, si on le désire, de dis- poser des organes d'échange secondaire 9, respectivement , dans l'un et l'autre des deux jeux de canaux délimi-- tés par les plaques. Les parties saillantes 3 des plaques 1, la... sont ainsi prises en sandwich entre les plots 5 des barrettes dont les lames 7 sont légèrement en retrait par rapport- au bord 11 des plaques dans la zone des encoches 2 (fig. 6). Au contraire, il est avantageux que le bord ex- terne des parties saillantes 3 des plaques soit aligné le mieux possible avec le bord externe des plots 5. L'ensemble du faisceau réalisé par empilage est sou- mis à une opération de brasage dont la suite opératoire dé- pend de la nature des métaux ou alliages utilisés pour la constitution du faisceau. Comme le montre la fig. 5, pour terminer le faisceau, on dispose des barrettes longitudinales pleines 41 sur chacun des deux-côtés du faisceau et des barrettes plei- nes transversales 42 sur chacun des deux autres côtés du faisceau de sorte que ces barrettes pleines c'est-à- dire présentant la forme d'un parallélépipède rectangle, forment avec les montants 4a une bride périphérique. Il est ensuite nécessaire d'usiner les faces formées par les montants et les barrettes 41 et 42 Dans l'exemple de réalisation considéré, cela peut être effectué à la meule, car les faces d'entrée et de sortie du faisceau sont en retrait des plans à usiner qui constituent après cela la bride de liaison de l'échangeur aux circuits de fluides. La fig. 7 illustre un second mode de réalisation de l'invention dans lequel les plaques 1', l'a._.. sont rectangulaires et les parties de celles-ci devant être intégrées aux montants sont simplement séparées du reste par de petites encoches 2a. De la sorte, la-presque tota- lité du volume délimité par les montants peut être occu- pée par le faisceau d'un appareil plus compact. Il demeure possible d'usiner les montants et les barrettes d'extrémité en vue d'avoir une bonne planéité des brides de liaison en procédant à leur fraisage sans former de barbes grâce aux encoches 2a qui séparent les faces d'entrée ou de - sortie du faisceau des montants. La fig. 8 montre partiellement une barrette dont la lame 7a est conformée pour s'étendre jusqu'au bord des plaques 1', l'a... Une opération suivante consiste à percer, dans les montants, des trous 12, 13, éventuellement taraudés, ou à effectuer d'autres usinages pour permettre la fixation d'accessoires par exemple des bottes collectrices schéma- tisées 14, 15 (fig. 5) sous forme de brides de raccorde- ment de l'échangeur aux gaines de circulation d'un gaz. Les trous 12, 13 peuvent sans inconvénient être percés à la fois dans la masse des plots 5 et dans les plaques prises en sandwich entre les plots auxquels elles sont brasées. Les brides de raccordement 14, 15 ou des boites et autres accessoires devant être fixés aux montants et aux barrettes pleines 41 et 42 peuvent être assemblés au mo- yen de vis. La disposition en sandwich des plaques et des barret- tes d'entretoisement fait que la brasure est toujours dispo- sée entre des éléments empilés de sorte qu'il n'y a pas de risque que cette brasure tende à s'écouler vers le bas du faisceau au moment de la fusion. Par ailleurs, cette dis- position en sandwich permet d'amener la brasure sous forme d'un placage préalable de certaines des pièces en particulier des plaques et cela quels que soient les mé- taux ou alliages choisis. La fig. 6 montre que la réalisation décrite permet éventuellement de fabriquer des échangeurs à circulation en boucle dans au moins l'un des deux circuits qu'ils pré- sentent. En effet, des plots intermédiaires 5a peuvent être prévus, ces plots intermédiaires 5a étant reliés par une lame 7d séparant chaque canal en deux. Dans ce cas l'une des boites 141 est réalisée pour comporter des conduits d'entrée et de sortie 16, 17 tandis que l'autre boîte 142 forme seulement un couvercle. L'échangeur peut se prêter aisément à des opérations de réparation ou de reprise. Un agent d'étanchéité peut être disposé dans les trous taraudés percés dans les montants s'il s'avère que des brasures sont poreuses. Surtout il est possible d'accéder en tout point à la périphérie des brasures, ce qui rend possible la répa- ration de fuites éventuelles par brasage tendre ou fort. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réali- sation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Echangeur de chaleur à plaques et barrettes dans lequel les brides de liaison sont formées par quatre montants et des traverses reliant ces montants entre eux, caractérisé en ce que les montants sont constitués par empilage alterné des barrettes et des coins des plaques. 2 - Echangeur suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que les barrettes forment à leurs extrémités des plots reliés entre eux par une partie amincie en forme de lame. 3 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les parties amincies en forme de lame des barrettes sont disposées en retrait par rap- port à la face externe des montants. 4 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques présentent des encoches s'étendant, dans leurs côtés, jusqu'à proximité des montants, lesdites encoches s'étendant sur tout ou partie du côté desdites plaques. 5 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'empilage constitué par les extré- mités des barrettes et les parties des plaques prises en sandwich entre elles est usiné pour former une surface d'appui à partir de laquelle sont pratiqués des usinages, notamment des taraudages, pour la mise en place d'organes de fixation d'accessoires appliqués contre les montants. 6 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les parties supérieures des montants sont reliéespar des traverses en forme de barret- tes ne présentant pas de partie amincie. 7 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les barrettes présentent sur un cô- té de l'échangeur des plots intermédiaires pour réaliser un faisceau à circulation en boucle. 8 - Echancheur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les faces d'entrée et de sortie du faisceau se trouvent sensiblement dans les plans délimi- tés par les faces externes des montants.