Brevet FR2503344A2 — publié le 19821008

FR 2503344 A2 19821008 FR 8106641 A 19810402 La présente addition a pour objet un échangeur de chaleur à plaques comportant des cheminées de distribution traversant perpendiculairement l'empilement des plaques. Elle concerne plus particulièrement un échangeur dans lequel les cheminées présentent une section de forme allongée dans le sens de la circulation des veines gazeuses entre plaques. On connaît, par la demande de brevet 80 16 472 déposée le 25 juillet 1980 au nom du Commissariat à l'Energie Atomique pour "Echangeur de chaleur à plaques comportant des cheminées de distribution allongées orientées dans le sens des veines gazeuses, un échangeur à plaques de ce type. Les plaques comportent une zone centrale d'échange et deux bordures parallèles formant par leur empilement deux blocs distributeurs. La distribution s'effectue dans un bloc pour un espace sur deux par débouché direct sur la face de l'empilement, et pour l'autre espace sur deux, par débouché sur une ligne de cheminées obtenues par des perforations en regard dans tout l'empilement. Les perforations sont de forme allongée dans le sens de l'écoulement des fluides d'un bloc distributeur à l'autre. Cet échangeur est placé dans un carter muni de moyens de fixation et de raccordement appropriés. L'étanchéité latérale des plaques est obtenue au moyen de feuilles de mousse souples. La présente invention a pour objet un perfectionnement à un échangeur de ce type. Selon l'invention, l'isolation latérale des plaques est réalisée au moyen d'une mousse à porosité fermée dans laquelle sont noyés des profilés de renforcement. Plus précisément, cet échangeur à plaques, qui comporte un empilement de plaques parallèles conve nablement espacés, lesdites plaques comportant une zone centrale d'échange et deux bordures parallèles formant par leur empilement deux blocs distributeurs, la distribution s'effectuant dans un bloc, pour un espace sur deux, par débouché direct sur la face de l'empilement, et pour l'autre espace sur deux, par débouché sur une ligne de cheminées obtenues par des perforations en regard dans tout l'empilement, ces perforations étant de forme allongée dans le sens de l'écoulement des fluides d'un bloc distributeur à l'autre. I1 se caractérise par une isolation latérale des plaques réalisée au moyen d'une mousse à porosité fermée dans laquelle sont noyés des profilés de renforcement. Selon une variante de réalisation, une texture métallique ou plastique est noyée dans la mousse à porosité fermée. Cette mousse à porosité fermée peut être constituée par des résines époxy, des mousses prépolymères ou encore des mousses phénoliques. Une isolation réalisée selon la présente invention assure la rigidité de l'ensemble de l'échangeur à plaques au moyen du renforcement dans les angles par de petits profilés, ainsi que par la texture métallique ou plastique noyée dans la mousse. On assure également la légèreté de l'ensemble par suppression du carter métallique, ainsi que l'isolation phonique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un échangeur à plaques réalisé selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective de l'échangeur de la figure 1, montrant la forme du car ter seul - la figure 3 représente une vue de détail de l'isola tion des plaques dans laquelle on a noyé une texture métallique ou plastique de renforcement. L'échangeur 2 représenté en perspective sur la figure 1 est constitué par un empilement de tôles rectangulaires 4 embouties. Les tôles 4 sont empilées avec un pas d'espacement e et serrées entre elles pour déterminer deux circuits séparés dans lesquels s'écoulent les veines fluides. Un premier courant gazeux 16 pénètre à la partie supérieure de l'échangeur. Le courant gazeux 16 circule le long de la zone d'échange de l'échangeur, puis ressort en 17. Un second fluide 18 pénètre à la partiE supérieure de l'échangeur par les cheminées de distribution 14, circule le long de la surface d'échange puis ressort de l'échangeur selon la flèche 19. A la partie supérieure de l'échangeur 2 sont montés deux distributeurs 16a et 18a qui répartissent les fluides 16 et 18 à l'intérieur des cheminées de distribution respectives.Des collecteurs, dont seul le collecteur 17a est représenté, canalisent les fluides 17 et 19 qui sortent de l'échangeur. Des tirants 50 maintiennent ces deux collecteurs. Conformément à l'invention, l'étanchéité la latérale des plaques 4 est obtenue au moyen d'une mousse 52 à porosité fermée. Des profilés longitudinaux tels que 54 sont noyés dans la mousse 52 à porosité fermée. Ces profilés sont visibles plus particulièrement sur la figure 2. La mousse 52 peut être une résine époxy, une mousse prépolymère ou une mousse phénolique. Sur la figure 2, on note également la présence de deux ouvertures rectangulaires 53, pratiquées au droit des cheminées de distribution afin de permettre le passage des courants de fluide 16 et 18. En plus des avantages énumérés précédemment, l'isolation 52 assure l'isolement thermique et une étanchéité totale entre les veines 16 et 18, grace aux deux composants de cette mousse qui produit des alvéoles fermés. il s'agît là d'une caractéristique importante, car la qualification d'un échangeur de chaleur est liée à l'étanchéité entre les deux veines gazeuses circulant à contre-courant. Grâce au renforcement par les profilés 54, il est possible de supprimer le carter métallique de l'art antérieur. I1 en résulte un abaissement du prix de revient de l'échangeur dans lequel le carter intervenait pour une fraction importante. En outre, l'enrobage 52 constitue en même temps l'empaquetage aux fins d'expédition de l'échangeur. La figure 3 montre une variante Ge réalisation dans laquelle on a noyé une texture 56 dans la mousse 52. La texture 56 peut être métallique ou plastique. Elle améliore la rigidité de l'ensemble. L'enrobage 52 peut être réalisé soit par injection, soit par moulage. Dans un exemple de réalisation, on a utilisé une mousse thermodurcissable injectable à deux composants devenant semi-durs dans un temps très court. Les caractéristiques de cette mousse sont indiquées en annexe ci-dessous. Cette mousse est déposée à l'aide d'un pistolet mélangeant automatiquement les deux composants. Pour isoler une face, il suffit de placer verticalement à 3 cm de la paroi de l'échangeur un panneau rigide qui occupe la surface de cette paroi. Dans ce panneau sont pratiquées des ouvertures cylindriques de 8 mm de diamètre qui servent à la fois à l'injection de la mousse et à l'évacuation de l'air lorsque la mousse est injectée. Au bout de 60 secondes environ, cette mousse thermodurcissable est sèche. I1 ne reste plus gu'à enlever le panneau. L'isolation de la paroi latérale de l'échangeur est ainsi réalisée. CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DES TYPES DE MOUSSE 30 kg/m3 Temps de réaction par température normale 60 sec. Coefficient #Kcal mh C après 6 mois à 60 C 0,020 Cellules fermées % 90 Température d'utilisation C -210 à + 100 Résistance à la compression parallèle au développement kg/cm2 1,12 Résistance à la compression perpendiculaire au développement kg/cm2 1,05 Résistance à la traction parallèle au développement kg/cm2 1,4 Résistance à la traction perpendiculaire au développement kg/cm2 1,68 Résistance à la flexion parallèle au développement kg/cm2 2,8 Stabilité dimensionnelle après 2 jours à -10 C CHangement volume % -2 Stabilité dimensionnelle après 7 jours à 70 C et 100% HR Changement volume % +18 Perméabilité à la transmission vapeur d'eau Perm/inches 1 Perm = 0,659 g/m2 24 h mm Hg 2 REVENDICATIONS 1. Echangeur à plaques du genre de ceux qui comportent un empilement de plaques (4) parallèles convenablement espacées, lesdites plaques comportant une zone centrale d'échange (6) et deux bordures parallèles formant par leur empilement deux blocs distributeurs, la distribution s'effectuant dans un bloc, pour un espace sur deux, par débouché direct sur la face de l'empilement, et pour l'autre espace sur deux, par débouché sur une ligne de cheminées obtenues par des perforations (14) en regard dans tout l'empilement, ces perforations étant de forme allongée dans le sens de l'écoulement des fluides d'un bloc distributeur à l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte une isolation latérale (52) des plaques (4), cette isolation étant réalisée au moyen d'une mousse à porosité fermée dans laquelle sont noyés des profilés (54) de renforcement. 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une texture métallique ou plastique (56) noyée dans la mousse (52). 3. Echangeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la mousse (52) à porosité fermée est choisie dans le groupe comprenant les résines époxy, les mousses prépolymères, les mousses phénoliques.