Brevet FR2732761A1 — publié le 19961011

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'éléments d'échangeurs de chaleur sous forme de profilé obtenu par filage sous pression de l'Aluminium à travers une filière. Une de première méthode pour réaliser des éléments d'échangeurs de chaleur, consiste à prendre deux tôles percées de trous qui se font face. On introduit dans ces trous des tubes que l'on soude à leurs extrémités dans les tôles percées. On obtient ainsi un faisceau de tubes. C'est un travail long et délicat et qui le devient davantage lorsque les tubes sont de plus en plus fins. Un progrès a été réalisé avec les échangeurs à plaques. On prend deux plaques, on les met face à face et l'on fait circuler le fluide entre les plaques. n faut d'une part, maintenir les plaques à la distance voulue; d'autre part, assurer l'étanchéité sur le pourtour des plaques et disposer d'un artifice pour introduire le fluide. Les plaques sont "corruguées", c'est à dire qu'on leur imprime un sillon plus ou moins profond. Le sillon sert à faire circuler le fluide selon certains types d'écoulement. n sert surtout à maintenir la distance entre les plaques. Les difficultés viennent du fait qu'il faut assurer l'étanchéité sur les flancs. On utilise des joints, en caoutchouc synthétique par exemple, qu'on dispose à la périphérie de la plaque. On place une plaque supérieure sur cette plaque inférieure même de ce joint. On renouvelle l'opération un certain nombre de fois. On prend l'empilage ainsi constitué et on le serre entre deux contreplaques très épaisses et volumineuses pour vaincre la pression entre plaques empilées les unes sur les autres. Certains constructeurs soudent ou brasent les côtés des plaques en les assemblant deux à deux, ce qui évite un joint sur deux sans les supprimer complètement. Tous ces travaux longs, fastidieux, délicats, sont difficilement mécanisables. les prix de revient s en ressentent. il faut tailler les plaques à ltemporte-pièce, les " corruguer " par des procédés coûteux et difficiles à mettre en oeuvre, les souder ou les assembler avec des joints. I1 faut ensuite assurer l'alimentation en fluide de ces échangeurs . Les procédés sont complexes, délicats pour faire circuler les fluides dans des conditions difficiles d'accès et de réalisation. L'invention a pour but de résoudre simultanément et à un prix de revient réduit, les problèmes d'étanchéité latérale, de maintien à distance des parois de l'échangeur, d'introduction du fluide caloporteur, de supprimer les contreplaques épaisses et volumineuses, ainsi que l'infrastructure de rails, de tiges filetées de gros diamètre, d'écrous, etc ., qui permettent d'empiler les plaques corruguées et de vaincre les forces considérables dues à la pression. L'invention permet aussi de réduire l'épaisseur des plaques jusqu'à 2 millimètres et d'utiliser l'Aluminium dont la conductibilité thermique est largement supérieure à la totalité des matériaux utilisés dans ce genre d'application, notamment le titane, l'acier inoxydable, le tungstène. La légèreté du matériau améliore les problèmes de poids et de prix de revient dans des proportions considérables. Les problèmes de résistance à la pression, de maintien à distance de deux plaques, d'étanchéité latérale, d'introduction des fluides caloporteurs, sont résolus en une seule opération avec le procédé selon l'invention, qui a pour objet de créer un procédé de fabrication d'un élément d'échangeur de chaleur à canaux multiples caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer directement sous forme de profilé défini par deux plaques reliées par des entretoises formant des alvéoles juxtaposés latéralement obtenu par filage d'Aluminium à travers une filière permettant d'obtenir directement, en fonction du banc de sortie de la filière, de grandes longueurs. Selon le procédé, l'Aluminium sous haute pression traverse la filière et permet d'obtenir directement de grandes longueurs pouvant atteindre jusqu'à dix mètres et même davantage. n permet d'obtenir des profilés dont l'épaisseur des surfaces d'échange est de l'ordre de 2 millimètres dans l'état actuel de la technique et qui pourrait être diminuée avec l'évolution des alliages d'Aluminium. Ce procédé permet, à partir de grandes longueurs obtenues, de les découper à la longueur désirée selon les besoins et couvrant de larges possibilités de longueurs permettant de découper le profilé à la longueur voulue et de créer des échangeurs de chaleur de grandes longueurs d'un seul tenant. Cette solution de continuité évite les raccords successifs entre échangeurs montés en série et permet un nettoyage facile lors de dépôts de produits en suspension ou cristallisant dans le fluide caloporteur. Selon d'autres particularités Le profilé obtenu à partir de ce procédé est caractérisé en ce que - n présente des entretoises et des plaques de même épaisseur, par exemple, de l'ordre de 2 millimètres - H est fermé latéralement par des bords latéraux et même épaisseur et hauteur que les entretoises définissant de chaque côté un alvéole latéral. - Les alvéoles latéraux définis par les entretoises et les bords latéraux présentent une largeur plus faible et sont destinés à assurer la rigidification et l'étanchéité des dits éléments d'échangeurs notamment lorsque ceux-ci ont une longueur importante. - Les alvéoles présentent une section droite qui est un carré ou un rectangle défini par des entretoises droites régulièrement espacées. A titre d'illustration, des dessins sont joints. La planche V3 donne une vue cavalière de l'élément selon l'invention. Les dessins, figures 2 à 5 de la planche 2/3, ainsi que les dessins, figures 6 à 9, de la planche 3/3 exposent des sections droites de 8 modèles d'éléments d'échangeurs réalisés selon l'invention, avec des largeurs croissantes d'alvéoles dont le nombre se réduit pour une largeur d'élément donné ( par exemple, ici, de 268 millimètres ). L'élément d'échangeur se présente donc sous la forme de 2 plaque d'Aluminium (I et 2 fig 2 ), de 2 millimètres d'épaisseur par exemple, ou même plus réduite reliées par des entretoises ( 3, fig 2) d'une épaisseur similaire, formant des alvéoles ( 6, fig 2 ) accolés de grandes longueurs. La planche V3 en offre une vue cavalière. Les côtés latéraux sont fermés par des bords ( 4 et 5 fig 2 ) de même épaisseur et de même hauteur que les entretoises définissant les alvéoles centraux. Les alvéoles de bordure ont un rôle de régidification et d'étanchéité. La longueur " L " ( planche I/3 ) peut atteindre plusieurs mètres (par exemple 10 mètres ) selon les possibilités du banc qui fait suite à la filière. La longueur " 1 " ( planche V3 ) est déterminée par la filière proprement dite selon les pressions obtenues par la presse et les dimensions de sortie de presse. A titre d'exemple, cette largeur peut être de 268 millimètres. L'épaisseur " e " (planche V3 ) est fonction de l'épaisseur des plaques extérieurs et de la longueur de l'entretoise ( 3, planche 2/3 ). Dans ce cas de figure, l'épaisseur des plaques est de 2 millimètres et l'entretoise a une longueur de 5 millimètres. Les alvéoles ainsi constituées ont une hauteur de 5 millimètres et l'épaisseur" e " a 9 millimètres. Les sections droites figures 2 à 5 planche 2/3, et figures 6 à 9 de la planche 3/3 indiquent les profils d'alvéoles. Chaque alvéole a une section droite rectangulaire de 5 millimètres de hauteur et sa largeur peut atteindre une dimension qui va de 5 millimètres (11-fig2 planche 2/3) à 54 millimètres ( 1 8 ) et même davantage, selon les besoins d'exploitation en pression des fluides caloporteurs. Les alvéoles ainsi constituées, grâce à leur largeur, permettent de limiter les dépôts de matières en suspension ou dissous dans le fluide, et d'offrir de larges surfaces d'échange à travers une paroi de faible épaisseur. La longueur " L " importante (planche '/3 ) permet de la découper en longueurs plus petites selon les dimensions de l'échangeur de chaleur que l'on veut réaliser. Les longueurs peuvent être assemblées entre elles en les juxtaposant parallèlement entre elles, et en laissant un espace entre leurs faces planes. On réalise ainsi des échangeurs de chaleur de dimensions très variées et qui peuvent s'appliquer à de nombreux domaines. Les échangeurs de chaleur peuvent donc atteindre des dimensions en longueur allant de quelques décimètres à plusieurs mètres, d'un seul tenant. Cette caractéristique permet de limiter dans des proportions considérables les pertes de charges, lors de la circulation des fluides caloporteurs dans les échangeurs, en supprimant les liaisons d'échangeurs à échangeurs. Un échangeur, selon l'invention, peut être d'une seule pièce sur de grandes longueurs. Les problèmes d'étanchéité latérale sont automatiquement résolus. Les soudures et des brasures sur les côtés des plaques disparaissent. La solution par joint souple sur le pourtour n'est plus nécessaire. L'un des avantages essentiels d'un échangeur d'un seul tenant, là où plusieurs échangeurs en série étaient nécessaires, est la possibilité de nettoyer les alvéoles qui sont d'un seul tenant, sans démonter l'échangeur, en introduisant un écouvillon qui traverse de part en part les alvéoles. Ceci n'était possible autrefois qu'avec les échangeurs à tubes, lorsque ceux-ci avaient un diamètre intérieur suffisant. Mais leur construction sur le site rendait leur coût prohibitif, leur volume considérable et leur masse difficile à manoeuvrer. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un élément d'échangeur de chaleur à canaux multiples caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer directement sous forme d'un profile~défini par deux plaques ( I-2 Fig 2 ) reliées par des entretoises ( 3 Fig 2 ) formant des alvéoles ( 6 Fig 3 ) juxtaposés latéralement obtenu par filage d'Aluminium à travers une filière permettant d'obtenir directement, en fonction du banc de sortie de la filière, de grandes longueurs. 2 Procédé de fabrication selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste, à partir de grandes longueurs obtenues, à découper les profilés à la longueur désirée selon les besoins et couvrant de larges possibilités de longueurs. 3 Profilé ontenu à partir de procédé de fabrication, selon revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'il présente des entretoises ( 3 Fig 2 ) et des plaques ( 1-2 Fig 2 ) de même épaisseur, par exemple de l'ordre de 2 millimètres. 4 Profilé selon revendication 3 caractérisé en ce qu'il est fermé latéralement par des bords latéraux ( 4-5 Fig 2 ) de même épaisseur et hauteur que les entretoises ( 3 Fif 2 ) définissant ainsi de chaque coté un alvéole latéral ( 6 Fig 3 ). 5 Profilé selon revendication 4 caractérisé en ce que les alvéoles latéraux définis par les entretoises ( 3 Fig 2 ) et les bords latéraux ( 4-5 Fig 2 présentent une valeur plus faible et sont destinés à assurer la régidification et 1 'étanchéité des dits éléments d'échangeurs notamment lorsque ceux-ci ont une longueur importante. 6 Profilé selon revendication 3 caractérisé en ce que les alvéoles ( 6 Fig 3 présentent une section droite qui est un carré ou un rectangle défini par des entretoises droites ( 3 Fig 2 ) régulièrement espacées.