Brevet FR2497567A1 — publié le 19820709

Les échangeurs de chaleur à faisceau de tubes parallèles comportent généralement deux plaques parallèles, perforées de trous convenablement répartis, et un faisceau de tubes parallèles faisant communiquer chaque trou d'une des plaques avec un trou de l'autre plaque, l'un des deux fluides participant à l'échange de chaleur passant de la face extérieure de l'une des plaques à la face extérieure de l'autre plaque en traversant ces tubes, tandis que l'autre fluide participant à l'échange de chaleur passe entre ces plaques et à l'extérieur des tubes parallèles, transversalement à ces derniers. Si l'on désire utiliser un tel échangeur de chaleur pour récupérer les calories provenant des fumées. de déshydratation de matières organiques, telles que les luzernes, par exemple, les surfaces d'échanges doivent être considérables, et, si les plaques et les faisceaux de tubes sont en acier inoxydable de qualité telle qu'ils puissent résister à l'action agressive des fumées, le poids et le coût de fabrication sont prohibitifs, et la récupé- ration des calories n'est pas rentable. On aurait pu envisager de remplacer dar5un tel échangeur de chaleur les tubes en acier inoxydable par des tubes en matière plastique susceptible de résister à l'action agressive des fumées, en polyéthylène réticulé, par exemple, ce qui aurait permis de diminuer considérablement le poids et le prix de tels échangeurs de chaleur, et aurait en conséquence pu rendre une telle opéra- tion de récupération des calories rentable, mais, malheureusement, on n'a pas réussi jusqu'à présent à fabriquer de tels échangeurs de chaleur, les tubes en polyéthylène réticulé n'étant ni scella- bles ni collables aux plaques en acier inoxydable. La présente invention a pour objet, à titre de produit industriel nouveau, un échangeur de chaleur du type précité, dans lequel les tubes sont en une matière plastique susceptible de résister à l'action agressive des fluides entre lesquels on dési- re faire l'échange des chaleurs, telle que le polyéthylène réti- culé, par exemple, qui n'est ni scellable ni collable à une pla- que en acier inoxydable,ainsi qu'au procédé qu'à conçu le Demandeur pour la fixation de tels tubes à ces plaques. A cet effet, suivant la présente invention, on introduit dans l'extrémité du tube destinee à être fixée à une plaque perforée, au pourtour du trou correspondant, un insert tubulai- re en une matière résistant à l'agression du fluide qui le traverse, en acier inoxydable par exemple, on engage les extra- mités du tube en matière plastique et de son insert dans le trou correspondant de la plaque, et on sertit l'ensemble à la plaque, après avoir éventuellement façonné les bords du trou correspon- dant pour faciliter le sertissage; ce sertissage peut être obtenu par extension, au moyen d'une simple opération de dudgeonage, ou, éventuellement, par tout moyen mécanique autre permettant de l'ob- tenir plus rapidement, et simultanément sur un nombre plus ou moins grand de tubes, de façon à augmenter la vitesse de fabrica- tion et en diminuer le coût. Le dessin annexé montre à titre d'exemple un mode de réalisation de la présente invention: La figure i est une vue en coupe et la figure 2 est une vue de côté d'un tel échangeur. Les figures 3 et 4 montrent la fixation de l'extrémité d'un tube à une plaque d'épaisseur moyenne. Les figures 5 et 6 sont des vues analogues dans le cas d'une plaque mince; et les figures 7 et 8 sont des vues analogues dans le cas d'une plaque épaisse. L'échangeur de chaleur représenté est constitué de quatre modules semblables 1, 2, 3, 4, ayant chacun une plaque supérieure 5 et une plaque inférieure 6 percées de trous réunis deux à deux par des tubes parallèles dont quelques uns seulement sont repré- sentés au-dessus en 7, à échelle agrandie; un des fluides dont on veut échanger la chaleur pénètre dans la partie supérieure de l'échangeur 8, à travers l'orifice d'entrée 9, au-dessus de la plaque supérieure 5 des deux premiers éléments 1 et 2 dont il traverse les tubes 7 pour pénétrer dans la chambre inférieure 10 de l'échangeur, dont il peut ressortir à travers les trous des plaques inférieures 6 des deux derniers éléments 3 et 4, pour s'échapper à travers les trous de leur plaque supérieure 5 et y être éventuellement recueillis dans une cheminée non représentée; les jus de condensation peuvent glisser sur la face inférieure inclinée Il de la chambre 10 et s'échapper à travers le trou d'évacuation 12. Le deuxième fluide dont la chaleur doit être échangée avec celle du premier arrive latéralement par l'ouverture en bout 13 de l'échangeur 8, passe transversalement entre les tubes parallè- les 7 des quatre éléments 1 à 4 de l'échangeur, pour s'échapper latéralement à travers l'orifice de sortie 14 à l'extrémité opposée de l'échangeur 8. Lorsque les plaquesen acier inoxydable 15 de l'échangeur sont d'épaisseur moyenne, comme celle montrée aux figures 3 et 4, on introduit à travers ses trous 16 les extrémités du tube 17 en matière plastique, telle que le polyéthylène réticulé par exemple, et de son insert 18, constitué par un petit tronçon de tube éga- lement en acier inoxydable de très faible épaisseur; on procède ensuite de toute manière appropriée au sertissage, comme montré à la figure 4 en 19; la fixation est assurée. Si la plaque en acier inoxydable 20 est plus mince, comme montré aux figures 5 et 6, on facilite le sertissage et on amé- liore l'étanchéité en arrondissant les bords 21 de son trou 22 à travers lequel on introduit comme précédemment l'extrémité du tube 17 et de son insert 18; on procède ensuite au sertissage en 23, comme précédemment. Dans le cas d'une plaque en acier inoxydable plus épaisse, comme celle 24 représentée aux figures 7 et 8, on façonne au préa- lable le bord de son trou 25 de façon à créer une gorge 26, pré- férablement à angles vifs, dans laquelle on peut sertir en 27, comme montré à la figure 8, l'extrémité du tube 17 et de son insert18 introduit dans ce trou façonné 25. Il est bien entendu que les différents modes de réalisa- tion de l'invention qui ont été décrits ci-dessus en référence au dessin annexé ont été donnés à titre purement indicatif et nulle- ment limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que le nombre des modules constitu- tifs de l'échangeur de chaleur varie suivant la surface d'échange désirée, un seul module étant parfois suffisant; tout dispositif approprié tel que saturateur des fumées, dispositif de nettoyage permanent, de régulation des débits des températures et des pressions peut être prévu en 9, à l'entrée de l'échangeur;... etc. 2497567 1 - 1 REVENDICATIONS "'? 1. Echangeur de chaleur à faisceau de tubes parallèlejsG:; susceptible d'être traversé par des fluides entre lesquelsoa'n- est agressif, comportant des plaques en acier inoxydable perÉ!$, de trous réunis deux à deux par des tubes parallèles caractérm' j. en ce que ces tubes parallèles (7) sont en une matière plasti2u susceptible de résister à l'action agressive des fluides entr?(?: lesquels on désire faire l'échange des chaleurs, telle que 'le polyéthylène réticule, par exemple, qui n'est ni scellable ni C,-o lable à une plaque en acier inoxydable, et en ce que les. e [tr4 tés de ces tubes sont serties aux bords des trous des plaque:s l'échangeur de chaleur. 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1 ca'" térisé en ce que les extrémités des tubes en matière plastique[S ? (17) comportent un insert (18) en acier inoxydable qui est se-t: avec lui au bord des trous de la plaque en matière plastique (figure 4).:! 3. Echangeur de chaleur suivant la revendication 2 caz: térisé en ce que les plaques en acier inoxydable sont minqe. et les bords de leurs trous sont arrondis en direction de lti. rieur et que les extrémités des tubes et de leurs inserts soxt sertis sur ces arrondis (figure 6). 4. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1 [! caractérisé en ce que les plaques en acier inoxydable sont m pa::t -' et ses trous sont façonnés de façon à créer une gorge (26), pr- férablement à angles vifs, dans laquelle on peut sertir en (27) l'extrémité du tube (17) et de son irnsert (â) introduit dans ce trou faronné (25) (figure 8). :5. Proedé pour la fixation d'un tube en matjière plastique, telle que le pclyéthylène réticulé, autour d'un trou d'une plaque en acier inoxydable à laquelle il n'est ni scellable ni collable pour li réalisation d'un échangeur de chaleur suivant l'une quel- COIque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on intro- dui.t du: l,'extrn:-té du tube (17) destinée à être fixée à la plaque u,: iusert tubulaire (18) en une mètinre resistant à l'agrezrior: du fI ide qui le trav-erse, en acier inoxydable par exemple, on engage les extrvemit tube - rati-re pdasu.ique et de son insert dans:e trou Jr.reoflft e la plaque, et sertit l'ensemble à la pl.que 6. Procédé suivan _ r---:.'a: -:. - curacrr- s n -- que, s'agissant d'une plaque en acer cx-da_,-;-v.n mince (20), on arrondit le bord de son trou "3) V -e, r'':.i'eur et on sertit l'extrémité du tube (17) et de son nse:t 'E) acur de cet arrondi. 7. Procédé suivant la revendication 5 caractérisé en ce que, s'agissant d'une plaque en acier inoxydable relativement épaisse (24) on crée dans le bord de son trou (25) une gorge (26) et on sertit l'extrémité du tube (17) et de son insert (18) dans cette gorge (26).