Brevet FR2810726A1 — publié le 20011228

présente invention concerne les échangeurs notamment les échangeurs destinés à assurer un échange thermique entre deux fluides devant être séparés l'un l'autre. Elle concerne plus particulièrement les échangeurs type spiralé réalisés par enroulement de feuilles notamment tôles métalliques. sait que les échangeurs de ce type sont généralement constitués à partir de deux feuilles de, tôle maintenues écartées par des picots, qui sont enroulées l'écartement de chacune des spires successives de cet enroulement étant également obtenu au moyen de picots, ces picots etant formés par une déformation de métal, telle notamment un emboutissage. Après enroulement, on procède à soudure bords des feuilles de façon à créer ainsi deux circuits fluide indépendants, à savoir un premier circuit compris entre les deux feuilles et un second circuit compris entre diverses spires de l'enroulement. comprend que l'écartement généré par les picots définit pertes de charge respectives des deux circuits fluide l'échangeur. Pour certaines applications, il intéressant de diminuer cette perte de charge, ce que 1 peut obtenir en augmentant l'écartement des feuilles et spires 'enroulement. Cette augmentation de l'écartement peut être obtenue que par une augmentation de la hauteur picots. cette dernière est limitée par la déformabilité métal utilisé qui, elle-même, est bien entendu fonction de nature matériau constitutif des feuilles, de leur épaisseur du diamètre de base du picot formé. On peut bien entendu augmenter le diamètre de base du picot afin d'augmenter du meure coup la hauteur de celui-ci. cependant, tel mode de mise en oeuvre présente l'inconvénient d'augmenter importance des obstacles créés et s'opposant à la circulation du fluide dans les deux circuits, qui a pour effet d'augmenter la perte de charge de l'échangeur. La présente invention a pour but de proposer un moyen permettant de diminuer la perte de charge des circuits d'un échangeur de type spiralé et ceci en augmentant l'écartement deux feuilles et/ou l'écartement des spires consécutives l'échangeur et ceci sans augmenter pour autant le diamètre base des picots écarteurs utilisés. La présente invention a ainsi pour obj un échangeur type spiralé, constitué de deux circuits de fluide imbriqués, à savoir un premier circuit forme par l'espace compris entre deux feuilles écartées qui sont enroulées sur elles-mêmes et un second circuit formé par 1 espace compris entre les spires successives de cet enroulement, caractérisé en ce que les deux feuilles comportent, sur leurs faces respectivement en regard, des éléments écarteurs internes et/ou sur leurs faces opposées, des éléments écarteurs externes qui sont disposés, suivant l'axe longitudinal des feuilles, de façon telle, qu'une fois les feuilles enroulées, les éléments écarteurs internes et externes d'une feuille viennent en appui sur les éléments écarteurs internes et externes correspondants de l'autre feuille. Préférentiellement, les éléments écarteurs seront formés sur les feuilles par un procédé de déformation tel que notamment un procédé d'emboutissage. Dans un mode de mise en oeuvre particulièrement intéressant de l'invention les faces extrêmes des éléments ecarteurs sont globalement planes et la plupart du temps les eléments écarteurs seront de forme tronconique, les petites bases respectives de ces troncs de cône venant en contact 'une avec l'autre et la surface de celles-ci permettant de compenser les erreurs de positionnement des éléments ecarteurs ainsi réalisés. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, petite base de l'élément de tronc de cône sera inclinée 'un angle par rapport au plan de la feuille avant son enroulement. Une telle disposition permet de réaliser un autoréglage de la hauteur des éléments écarteurs ainsi 'exposé ci-après. Préférentiellement l'angle d'inclinaison faces extrêmes des éléments écarteurs par rapport au plan de la feuille sera tel que, lors de l'enroulement, la tension que 'on exerce sur une feuille externe aura pour effet faire glisser la face extrême des éléments écarteurs cette feuille sur les faces extrêmes correspondantes des eléments ecarteurs d'une feuille interne. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une feuille de tôle pliée pourvue de picots écarteurs suivant l'état antérieur de la technique, avant 1' étape d'enroulement. La figure 2 est une vue schématique en coupe transversale de la feuille de tôle suivant l'état antérieur de la technique représentée sur la figure 1 apres l'étape d'enroulement. figure 3 est une vue en coupe longitudinale et perspective de deux feuilles destinées à constituer un échangeur suivant l'invention avant l'étape d'enroulement. figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'un échangeur suivant l'invention réalisé à partir des feuilles métalliques, représentées sur figure 3. figure 4a est une vue en coupe partielle agrandie d'une variante de mise en oeuvre d'une partie de enroulement représente sur la figure 4. figure 5 est une variante en coupe longitudinale de deux feuilles avant enroulement illustrant une variante de mise en oeuvre de l'invention. figure 5a est une vue en coupe transversale agrandie la variante de mise en oeuvre de l'invention représentee sur la figure 5. figure 6 est une vue en coupe partielle agrandie d'une variante de mise en oeuvre d'une partie de l'enroulement représente sur la figure 4. les figures 1 et 2 on a représenté de façon schématique, respectivement avant et après enroulement, un ruban de tole destiné à constituer un échangeur suivant l'état antérieur la technique. Ce ruban de tôle est mis à longueur et plié ' 'une de ses extrémités, suivant son axe transversal xx', si bien qu'il se présente sur la figure 1 comme étant formé deux feuilles, à savoir une feuille supérieure 1 et une feuille inférieure 2. Sur la feuille supérieure 1 on a réalise une série de picots 3a qui sont formés emboutissage, de l'intérieur vers l'extérieur, et sur feuille inférieure 2 on a formé, de la même façon, une série de picots 5b qui s'étendent de l'extérieur vers l'intérieur Dans conditions, lorsque l'on enroule cet ensemble deux feuilles 1 et 2, ainsi que représenté sur la figure les picots 5b assurent l'écartement nécessaire entre feuilles 1 et 2 et les picots 3a assurent l'écartement nécessaire entre les différentes spires successives. 'échangeur suivant l'invention reprend le principe général base, ainsi que représenté sur les figures 3, 4 4a, c' ' dire qu'il est également constitué à partir d' feuille supérieure 1 et d'une feuille inférieure 2 lesquelles forme, également par emboutissage, des picots destines à assurer aussi bien l'écartement de la feuille supérieure 1 et de la feuille inférieure 2 que l'écartement entre spires. on réalise ainsi, à partir de la feuille 1 deux series de picots, à savoir des picots 3a de hauteur ha qui s'etendent de l'intérieur vers l'extérieur et des picots 3b de hauteur hb qui s'étendent de 1 extérieur vers l'intérieur. même on a réalisé à partir de la feuille 2 deux séries picots, à savoir des picots 5a de hauteur Ha qui s'étendent de l'intérieur vers l'extérieur et picots 5b de hauteur Hb s'étendent de l'extérieur vers l'interieur. Suivant l'invention les picots écarteurs ont préférentiellement la forme troncs de cône, c'est-à-dire qu' s'étendent à partir la base des feuilles 1 et 2, vers intérieur et/ou vers 1 extérieur de celles-ci et se terminent un plateau 6 à savoir des plateaux 6a et 6b en ce qui concerne les picots réalises sur la feuille 1 et des plateaux 6a' 6b' en ce qui concerne les picots réalisés sur la feuille . Ces plateaux sont intéressants dans la mesure où ils permettent de compenser un décalage qui se produirait, aussi bien dans le sens transversal que dans le sens longitudinal des feuilles, entre picots en regard de deux feuilles adjacentes. En effet, suivant l'invention, on déterminera, soit par le calcul soit 'expérience, les écartements respectifs 1 des picots suivant 1 axe longitudinal yy' des feuilles 1 2 à enrouler pour , lors de la phase d'enroulement, les picots 3b de la feuille supérieure et les picots 5b de la feuille inférieure se trouvent bien en regard l'un de l'autre si bien que l'écartement e des feuilles 1 et 2 est égal a somme de la hauteur hb et Hb des picots 3b et 5b qui s'étendent vers 'intérieur et que l'écartement E entre les spires égal à somme de la hauteur hà et Ha des picots qui etendent vers l'extérieur. Bien entendu, en fonction de l'application devolue à 'échangeur considéré, on peut prévoir un écartement E entre spires qui soit différent de l'écartement e existe entre chacune des deux feuilles 1 et 2, en donnant en conséquence aux hauteurs h et H de ces picots respectifs les valeurs souhaitées. Bien que dans le mode de réalisation décrit, 'ecartement des tôles et des enroulements soit respectivement déterminé par des picots, cet écartement pourrait etre obtenu a 'aide d'autres moyens, et notamment à l'aide d inserts ou de butées qui seraient fixées sur les feuilles et 2, notamment par soudage dans le cas où ces feuilles seraient en métal ou par collage dans le cas où elles seraient matière plastique. on pourrait également, suivant l'invention, prévoir entre les feuilles 1 et 2 des protubérances doubles, et prevoir des protubérances simples entre chacune spires de l'enroulement ainsi que représenté sur la figure La présente invention est également intéressante en ce qu elle permet d'assurer un autoréglage corrigeant les variations de diamètre des spires, de hauteur picots, de qui se manifestent en cours d'enroulement. Dans un tel mode de mise en oeuvre, qui est représenté sur les figures 5 et 5a, les picots et 5b sont également formés par déformation de la feuille notamment par emboutissage. Les picots ainsi réalises sont également de forme globale tronconique, la petite base 6b, 6b' de ceux-ci, c'est-à-dire la face de contact picots entre eux, étant toutefois inclinée d'un angle i rapport au plan de la feuille avant son enroulement, ainsi représenté sur la figure 5. Dans ces conditions, lorsque 'on procède à l'enroulement des différentes spires on constate, ainsi que représenté sur la figure 5a, que les picots appartenant à la surface externe de deux spires consécutives viennent en contact, par leur bases inclinées respectives 6b'. Dans ces conditions, si par suite de problèmes lies à la fabrication, notamment l'écartement des tôles augmente le diamètre de l'enroulement augmente également, si bien que le sommet du picot de la tôle extérieure 2 se trouve decalé en retrait par rapport au sommet du picot de la tôle inferieure 1 en raison de l'augmentation de la circonférence. Suivant la présente invention, la feuille extérieure 2 se rapproche alors de la feuille inférieure 1 jusqu'à ce que l'écartement devienne égal à celui qui existait en début d'enroulement. On notera que pente i, formée par la petite base des picots, est suffisamment importante pour corriger rapidement les tolérances fabrication. REVENDICATIONS 1.- Echangeur de type spiralé, constitué deux circuits de fluide imbriqués, à savoir un premier circuit formé par 1 espace compris entre deux feuilles (1,2) ecartées qui sont enroulées sur elles-mêmes et un second circuit formé par l'espace compris entre les spires successives de cet enroulement, caractérisé en ce que les deux feuilles (1,2) comportent, sur leurs faces respectivement en regard, des éléments écarteurs internes (3b,5b) et/ou sur leurs faces opposées, éléments écarteurs externes (3a,5a) sont disposés, suivant l'axe longitudinal (yy') des feuilles (1,2), de façon telle, qu'une fois les feuilles enroulees, les éléments ecarteurs internes (3b) et externes ( d'une feuille ( ) viennent en appui sur les éléments ecarteurs internes 5b) et externes (5a) correspondants de 'autre feuille (2 . 2.- Echangeur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments écarteurs (3a,3b,5a,5b) sont formés sur les feuilles (1,2) par un procédé de déformation que notamment un emboutissage. 3.- Echangeur suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les faces extrêmes (6a,6b,6a',6b') des éléments écarteurs (3a,3b,5a, sont globalement planes. 4.- Echangeur suivant l'une des revendications ou 3 caractérisé en ce que les faces extrêmes des éléments écarteurs sont inclinées par rapport au plan de la feuille sur laquelle ils sont implantés. .- Echangeur suivant la revendication 4 caractérisé en ce l'angle d'inclinaison (i) des faces extrêmes éléments ecarteurs (3b, 5b) par rapport au plan de la feuille est tel , lors de l'enroulement, la tension que l'on exerce sur une feuille externe a pour effet de faire glisser la face extrême ( 6b') des éléments écarteurs (3b, 5b) de cette feuille (1 sur les faces extrêmes correspondantes éléments écarteurs d'une feuille interne (2). .- Echangeur suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les éléments écarteurs 3b, 5a, sont de forme globale tronconique.