Brevet FR2519421A1 — publié le 19830708

It 421 La présente invention concerne les échangeurs de chaleur dits a plaques qui sont constitués par une succession de plaques planes séparées par des barrettes alternativement disposées dans des directions transversales pour délimiter des jeux de canaux transversaux dans lesquels sont souvent disposés des perturbateurs qui améliorent les caractéristiques d'échange thermique de l'échangeur. Des échangeurs à plaques sont souvent utilisés pour assurer l'échange 'de chaleur entre deux gaz ou vapeurs. Dans certaines applications, on est conduit à réali- ser les échangeurs à plaques pour qu'ils présentent des formes autres que rectangulaires Il est fréquent notamment qu'on doive prévoir des échangeurs à plaques présentant une partie rectangulaire et deux extrémités en forme de triangle Cette disposition est facilement réalisable en utilisant des barrettes pleines qui peuvent être facilement pliées ou cintrées. Cependant, il est apparu que l'utilisation de barrettes pleines-présente des inconvénients En effet, leur inertie thermique est très importante par rapport à celle des plaques et des perturbateurs ou dissipateurs qui y sont reliés. Il en résulte des dilatations différentielles qui constituent un inconvénient grave surtout pour des échangeurs de grande dimension De plus, des barrettes pleines sont lourdes, ce qui augmente le prix de revient de l'échangeur. On a proposé d'utiliser en tant que barrettes des tubes de section rectangulaire mais ceux-ci sont difficiles à cintrer ou plier sans qu'il en résulte des déformations qui apparaissent nuisibles au moment oi l'empilage plaques et bar- rettes doit être brasé. La présente invention crée un nouvel échangeur qui résout le problème exposé dans ce qui précède en rendant possible la fabrication d'échangeurs du type à plaques et barrettes qui est de contruction légère qui peut facilement être conformé en fonction des besoins et qui peut être brasé de façon simple, éventuellement en même temps que des brides collectrices pouvant aussi présenter une faible inertie thermique De plus l'échan- 25194 f I geur a plaques de l'invention peut indifféremment être réali- ser pour fonctionner avec une criculation du type éroisé ou du type à contre courant. Conformément à l'invention, l'échangeur de chaleur à plaques du type comportant des barrettes disposées en sand- wich entre des plaques pour délimiter des canaux superposés est caractérisé en ce que les barrettes sont constituées par des profilés composites. Diverses autres caractéristiques de l'invention res- 1 Q sortent 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 partielle en partie arra- chée d'un échangeur de chaleur à plaques réalisé conformément à l'invention. La fig 2 est une perspective partielle illustrant un détail de la fig 1. Les fig 3 et 4 sont des perspectives illustrant deux variantes de réalisation. La fig 5 est une perspective en coupe longitudinale d'une autre réalisation. L'échangeur à plaques illustré à la fig 1 comporte des plaques 1, la, lb qui sont séparées les unes des autres par den barrettes composites 2, 2 a s'étendant respectivement dans le sens longitudinal et dans le sens transversal Les plaques et les barrettes délimitent ainsi des canaux longitu- dinaux 3 et des canaux transversaux 4 Les barrettes compo- sites 2 sont réalisées A partir de profilés en U dans lesquels est disposé un élément raidisseur 5. A la fig 1, l'élément raidisseur 5 est constitué par un fil calibré qui est avantageusement disposé pour être tan- gent au plan joignant les extrémités du profilé en C, le dia- mètre du fil 5 correspondant exactement à l'écartement des ailes du profilé en C. La disposition ci-dessus qui permet d'utiliser des fils calibrés du commerce est de réalisation particulière- ment bon marché et permet, avant la mise en place du fil 5, de cintrer ou plier les profilés 2, 2 a lorsque l'échangeur doit présenter une forme différente d'une forme rectangulaire. Pour réunir l'élément raidisseur 5 et le profilé qui le contient, il est avantageux d'utiliser une colle et, plus particulièrement, une colle constituée par un liant organique contenant en suspension de la brasure en poudre. Comme l'illustre le dessin, il est avantageux de munir les canaux 3 et 4 de dissipateurs ou perturbateurs 6, 6 a de même nature ou de nature différente en constituant ainsi un empilage qui peut être brasé en une seule opération alors qu'il est maintenu sous légère pression, l'élément raidisseur 5-dont sont munis les profilés composites 2, 2 a empêchant une déformation et l'écrasément de l'empilage réa- lisé. L'élément raidisseur 5 peut être constitué d'autres façons que par un fil ou un tube. La fig 3 illustre une réalisation-dans laquelle l'élément raidisseur est constitué par un ruban 5 a Le ruban a est, de préférence, ondulé comme représenté,ou en zigzag ce qui lui confère une bonne stabilité lorsqu'il est mis en place dans le profilé. Comme dans le cas précédent, l'élément raidisseur 5 est avantageusement relié au profilé par un liant organique contenant en suspension de la brasure en poudre La disposition décrite en référence-à la fig 3 permet de réaliser des canaux 3 ou 4 de plus grande hauteur L'élément raidisseur peut aussi être constitué par un tube,au moi*ns dans les parties rectili- gnes du profilé. Les fig 1 et 2 montrent que des brides collectrices 6 peuvent être facilement mises en place sur l'empilage cons- tituant l'échangeur à plaques Selon les fig 1 et 2, les brides collectrices comportent des montants 7 en forme de T et des traverses 8 en forme de cornière La partie centrale 7 a du T est encochée à ses deux extrémités comme montré à la fig 2 en 9 pour permettre un emboîtement des traverses 8 qui peuvent par exemple être soudées ou collées de la même façon que les éléments raidisseurs 5 dans les profilés 2, 2 a. La largeur de la demi-aile 7 b du profilé-en T est choisie pour correspondre à la longueur des ailes des profilés 2 en C De cette façon, les demi-ailes 7 b viennent en contact avec les extrémités des profilés et avec l'extrémité de l'élément raidisseur 5 en même temps que l'âme 7 a du profilé en T vient recouvrir l'extrémité des profilés 2 a, Il est avantageux de procéder au brasage de l'ensemble de l'échangeur après mise en place des brides collectrices 6. De cette façon, on obtient un ensemble monobloc particulière- ment résistant auquel il est possible de raccorder différentes pièces soit par soudure, soit seulement par des moyens méca niques en utilisant pour cela l'aile 7 c des profilés en T et le côté 8 a des cornières 8. Dans certains cas, il est possible, comme l'illustre la fig 4, de disposer l'élément raidisseur 5,constitué avan- tageusement par un ruban ondulé 5 a,non plus à l'intérieur du profilé 2 en C mais à l'extérieur de celui-ci L'assemblage de l'âme s'effectue comme précédemment,de préférence après mise en forme éventuelle du profilé 2. La fig 5 illustre une autre réalisation selon laquelle les plaques l,-la ln sont percées de trous 9 -et sont main- tenues écartées d'une part au moyen de profilés 2 à éléments raidisseurs 5 et d'autre part, au moyen d'entretoises 10 en forme d'anneau Les entretoises 10 peuvent être constituées de la même façon que les profilés 2 En disposant les entretoises dans les canaux 4 et les profilés formant barrettes dans les canaux 3, il est possible de réaliser un échangeur à circulation à contre-courant comme l'illustrent les flèches fi et f 2 D'au- tres profilés formant barrettes peuvent évidemment être dis- posés sur les côtés latéraux des canaux 4,et de même des en- tretoises annulaires éventuellement perforées peuvent être disposées dans les canaux 3 pour faciliter le brasage de l'empilage réalisé La fig 5 montre également que les conduits 251942 Z formes par les entretoises 10 et les trous 9 des plaques 1, la ln peuvent être munis d'une part de raccords 11 et d'autre part de bouchons 12 Le dessin montre que les entre- toises 10 peuvent aussi être munies d'éléments raidisseurs 51. 251 f 4 t EIVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur a plaques du type comportant des barrettes disposées en sandwich entre des plaques pour délimiter des canaux superposés, caractérisé en ce que les barrettes sont constituées par des profilés composites ( 1,5). 2 Echangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés présentent en section la forme d'un C- et comportent un élément raidisseur ( 5). 3 Echangeur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément raidisseur des profilés est constitué par un fil ou un tube de préférence un fil calibré. 4 Echangeur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément raidisseur des profiles est constitué par un ruban. 5 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ruban est ondulé ou en zigzag. 6 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 5, _ caractérisé en ce que l'élément raidisseur est relié au profilé- qui le contient pour que certaines au moins de ses parties soient tangentes au plan reliant les extrémités du profilé. 7 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément raidisseur est mis en place indifféremment à l'intérieur ou à l'extérieur du profilé. 8 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément raidisseur est mis en place dans le profilé après cintrage ou pliage de celui-ci - 9 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément raidisseur est réuni au pro- filé par un liant organique contenant une brasure en poudre. 10 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un empilage de plaques et barrettes en profilé composite est réuni à des brides collectrices. 11 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les brides collectrices comportent deux montants en T et deux traverses en forme de cornière reliés par -brasage audit empilage. 12 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les plaques présentent des trous correspondant à des entretoises annulaires disposées dans au moins une des séries de canaux que délimitent les plaques. 13 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que des entretoises éventuellement perforées sont disposées en alignement avec celles prévues dans une des séries de canaux. 14 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par des raccords ethouchons prévus sur les plaques d'extrémité en alignement avec les entretoises annulaires. Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les entretoises annulaires sont munies d'éléments raidisseurs. 16 Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les canaux sont munis de dissipateurs ou perturbateurs.