Brevet FR2555721A1 — publié le 19850531

"Echangeur de chaleur basse pression notamment pour des applications cryogéniques ". La présente invention concerne un échan- geur de chaleur basse pression dont les éléments qui coopèrent pour l'échange de chaleur sont constitués par des segments de tube, extrudés, droits, munis d'ailettes, et reliés entre eux. Les échangeurs de chaleur qui sont compo- sés de segments de tube distincts, munis d'ailettes, ont en général une structure portante, sur lesquels sont montées les pièces actives. Suivant le type de montage des segments de tube traversés par les flux, la structure portante peut être constituée par un châssis en acier comme cela est décrit dans le brevet US-A 3 672 446 ou une colonne centrale, portante comme cela est décrit dans la publication DE-OS 30 40 802. Grâce aux structures portantes, les ailet- tes de refroidissement des segments de tube juxtaposés, étaient écartées les uns des autres sans entrer en contact. Les échangeurs de chaleur, habituels, utilisés dans des applications cryogéniques, pour la basse pression, sont extrudés à partir d'un alliage d'aluminium, le tube étant fabriqué en une seule pièce avec les ailettes de refroi- dissement disposées en étoile. La plupart des échangeurs de chaleur sont terminés au montage, sont emballés et sont envoyés à l'en- droit de leur utilisation, généralement éloigné. Le coût du transport était élevé pour deux raisons: d'une part le volume de l'unité montée est im - portant et d'autre part à la fois pendant le transport et pour le montage au lieu d'utilisation, il fallait l'inter- vention de grues. Le fait que le châssis ou la colonne de support s'ajoutait en tant que tel, augmentait encore le coût de la fabrication. La présente invention a pour but de créer un échangeur de chaleur du type ci-dessus, ne nécessitant pas de construction portante et pouvant être monté simple- ment sans l'aide d'une grue, par un ouvrier. A cet effet, l'invention concerne un échan- geur de chaleur dont les éléments coopérant à l'échange de chaleur, sont constitués par des segments de tube extru- dés, à nervures, reliés les uns aux autres, caractérisé en ce que les segments de tube extrudés, voisins avec leurs nervures, sont adjacents et les nervures qui se touchent ont des moyens de liaison par la forme, disposés à la périphérie, et en ce que les segments de tube qui se touchent sont fixés relativement les uns par rapport aux autres par adhérence. Un exemple de réalisation préférentiel de l'objet de l'invention est représenté en détail dans le dessin selon diverses vues et sera décrit dans la des- cription suivante. - la figure 1 est une coupe transversale d'un tube extrudé à deux nervures courbes. - la figure 2 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur fabriqué à l'aide du tube extru- dé selon la figure 1. - la figure 3 est une vue de-dessus de l'échangeur de chaleur selon la figure 2. - la figure 4 montre le détail de la liai- son par adhérence entre deux segments de tube extrudés. - la figure 5 est une vue de détail d'une batterie de vaporisateur pour un fonctionnement intermittent. Le tube extrudé, proprement dit porte la référence 1. De ce tube partent quelques nervures, sensi- blement dans la direction radiale vers l'extérieur. Il convient de remarquer en particulier deux nervures 2, courbes, diamétralement opposées l'une à l'autre. Des moyens de liaison par la forme 3, sont réalisés définiti- vement sur les nervures 2. Il s'agit dans ce cas princi- palement de formes de type languette/ rainure. Les deux nervures courbes 2 réunies, correspondent à un quart de cercle. Du coté convexe de l'une des nervures courbes 2 sont formées deux nervures 4, courtes, dirigées l'une vers l'autre et ayant en coupe une forme de crochet, et qui en réunion forment un profile en caisson, ouvert d'un cÈté. Sur le cÈté convexe, entre les deux ner- vures courbes 2, il y a deux autres nervures 5, dirigées radialement vers l'extérieur. Dans la zone proche du tube, les nervures 5 forment un angle de 900. A une certaine distance du tube, les nervures 5 sont coudées de façon que leurs extrémités 6 soient parallèles. Les nervures 5 présentent également des moyens de liaison par la forme 7, d'extrémité, qui sont de même forme que les moyens de liaison par la forme 3 des nervures courbes 2. Sur le caté concave entre les deux nervu- res courbes 2, il y a deux nervures 8 dirigées radiale- ment vers l'intérieur et dont les zones d'extrémité 9 sont elles aussi parallèles. Dans ce cas,les distances entre les zones d'extrémité 9, parallèles, des nervures sont suffisamment grandes pour que les zones d'extré- mité 9, parallèles des nervures 8 puissent s'y loger lorsque les segments profilés, extrudés, sont empilés pour le transport. Les extrémités ou zones de nervure 9 sont de nouveau coudées en continu l'une par rapport à l'autre de 90 de façon qu'à l'état empilé, les extrémi- tés 10 des nervures reposent l'une sur l'autre. Entre les deux nervures 8, sur le côté concave, on a formé une au- tre nervure 11 dont l'extrémité présente une surface de butée 12, bombée. A l'état empilé, cette surface s'appuie à son tour sur le tube 1 entre les deux nervures 5. Comme moyens de liaison par la forme 3, 7, on peut envisager principalement tous les types de montage à languette et rainure. Pour la longueur des dif- férents segments de tube, il est préférable de choisir des constructions qui s'adaptent les unes dans les autres en prenant simplement appui, par rapport à des construc- tions nécessitant un coulissement d'éléments les uns dans les autres. La figure 2 montre un échangeur de chaleur formé de quatre segments de tube extrudés tel que celui de la figure 1. Les quatre segments de tube extrudés sont tous disposés de façon que leurs côtés concaves soient tournés les uns vers les autres pour former ainsi un cy- lindre. Les différents segments de tube 1, extru- dés, droits, sont reliés entre eux par leurs éléments de tube 13, 14 recourbés de façon correspondante. Le par- cours du fluide est choisi de façon que l'entrée 15 et la sortie 16 soient diamétralement opposées. Les pieds 17 réalisés en un fer plat sont glissés dans le profil 4 en forme de caisson, ouvert d'un côté, et sont fixés par vissage à l'aide d'une pla- que de compression 18. Les différents segments de tube 1, droits, extrudés, sont maintenus réunis à l'aide de pinces 20 (figure 4) au niveau des moyens de liaison par la forme 3. Pour les applications cryogéniques, on utilise les échangeurs de chaleur décrits ici, essen- tiellement comme vaporisateurs. Une unité telle que celle représentée à la figure 2, peut, pour une hauteur d'envi- ron 5 mètres, assurer un débit de 100 Nm3/h. Pour cela, le gaz d'abord liquéfié est transformé en gaz réchauffé, passant d'environ -2000C à environ 10 C en-dessous de la température extérieure. La figure 3 est une vue de-dessus d'une unité de vaporisation 30. Pour de grandes installations, on réunit un grand nombre d'installations de vaporisation, telles que celles représentées à la figure 5. Dans ce cas, la liaison des unités de vaporisation 30 se fait par les nervures parallèles 5, 6, 7. La liaison par la forme peut à son tour se faire à l'aide des pinces 20. A côté du mode de réalisation préféren- tiel tel que décrit, on peut fabriquer un grand nombre d'autres formes de tubes extrudés. Toutefois, l'idée de base reste la même à savoir la liaison des tubes droits, extrudés, munis de nervures de refroidissement, par l'in- termédiaire des nervures de refroidissement pour former des unités d'échangeurs de chaleur qui ne demandent plus de construction portante particulière, et qui peuvent être transportées avec un faible encombrement et être montées simplement en lieu et place. RE V E N D I C A T I 0 NS 1 ) Echangeur de chaleur basse pression, notamment pour des applications cryogéniques, dont les éléments coopérant à l'échange de chaleur sont constitués par des segments de tube (1), extrudés, munis de nervures, et reliés entre eux, échangeur caractérisé en ce que les segments de tube (1) , extrudés, voisins, s'appliquent les uns contre les autres par leurs nervures (2), et les ner- vures (2, 5) qui se touchent, ont des moyens de liaison par la forme (3, 7), prévus à la périphérie, et en ce que les segments de tube qui se touchent, sont fixés l'un par rapport à l'autre à l'aide d'une liaison par la force (20). 2 ) Echangeur de chaleur selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les segments de tube (1), extrudés, ont au moins deux nervures courbes, diamétrales par rapport aux tubes, et ayant des moyens (3) de liaison par la forme. 3 ) Echangeur de chaleur selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que les nervures (2), courbes, d'un segment de tube (1), extrudé, correspondent à un quart de cercle. 4 ) Echangeur de chaleur selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les segments de tube qui se trouchent, sont maintenus réunis par la force, par des pinces (20) qui agissent par l'intermédiaire des moyens de liaison par la forme (3, 7). ) Echangeur de chaleur selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que sur l'une des nervures (2) courbes, il y a deux nervures (4), opposées, recour- bées à angle droit, et qui définissent un profil en cais- son ouvert d'un côté. 6 ) Echangeur de chaleur selon la reven- dication 5, caractérisé en ce que dans le profil en cais- son, ouvert d'un côté, on glisse un fer plat constituant un pied (17), pied qui se fixe réglable en hauteur à l'aide d'une plaque de compression (18). ) Echangeur de chaleur selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que sur le côté concave et sur le côté convexe, entre les deux nervures (2), courbes, on a deux autres nervures (5, 6; 8, 9) dirigées directement vers l'extérieur à partir du tube, et la distance des nervures (5, 6) du côté convexe est suffi- samment grande pour que les nervures (8, 9) du côté concave puissent venir entre les nervures (5, 6) du côté convexe, lorsque les différents segments de tube (1) sont empilés. 8 ) Echangeur de chaleur selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que les deux nervures du côté convexe présentent également des moyens de liaison par la forme (7). 9 ) Echangeur de chaleur selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'entrée (15) et la sortie (16) du vaporisateur sont diamétralement opposées.