Brevet FR2816045A1 — publié le 20020503

L'invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur fabriqués par assemblage de plaques brasées. Les vaporiseurs/condenseurs des appareils de séparation d'air sont généralement, depuis quelques dizaines d'années, réalisés en aluminium ou en alliage d'aluminium au moyen de plaques brasées entre elles. Ils peuvent aussi être réalisés en cuivre, nickel, acier inoxydable, ou tout autre métal brasable. Ces échangeurs sont généralement constitués de deux ou plusieurs circuits, définis grâce à la configuration des plaques qui les constituent et des éventuels éléments de séparation des plaques tels que des ondes d'échange thermique, que l'échangeur peut renfermer. Les différents circuits de circulation des fluides sont reliés au reste de l'installation grâce à un système de tuyauteries soudées sur l'échangeur. Le dépôt du matériau servant à constituer la brasure se fait classiquement par dépôt d'une poudre, de fils ou de feuillards sur les zones de l'échangeur à braser. Ce dépôt peut être effectué soit sur les plaques de l'échangeur, soit sur les ondes d'échange thermique. Compte tenu du nombre et de la longueur des zones à braser, l'opération de dépôt du matériau de brasure est très coûteuse et peu fiable. Dans le cas des poudres, se pose le problème de leur répartition sur la zone de brasage. Dans le cas du dépôt de fils ou de feuillards, ceux-ci peuvent présenter des ondulations et des plis qui rendent l'efficacité de la brasure aléatoire. D'autre part, de manière générale, les matériaux utilisés pour la brasure sont souvent des alliages nobles, contenant par exemple de l'argent en quantité importante. Ces alliages étant très coûteux, il serait intéressant de minimiser autant que possible la quantité d'alliage de brasure utilisée, sans pour autant compromettre la qualité du brasage. Le but de l'invention est de procurer aux fabricants d'échangeurs de chaleur à plaques un mode d'assemblage par brasage à la fois moins coûteux et plus fiable que les modes d'assemblage classiques. A cet effet l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à plaques, du type comportant une pluralité de plaques en un matériau brasable définissant des circuits pour la circulation de fluides et assemblées les unes aux autres par brasage, ledit brasage ayant lieu après le dépôt d'un matériau de brasage sur les zones à braser, caractérisé en ce que ledit matériau de brasage est déposé au moyen d'une solution électrolytique. Ledit échangeur peut comporter des ondes de séparation à l'intérieur desdits circuits, et ledit matériau de brasage est déposé soit sur lesdites plaques, soit sur lesdites ondes. Ledit matériau de brasage est préférentiellement déposé en couche de 5 à 50 m d'épaisseur. Il comprend l'un au moins des éléments choisis parmi l'argent, l'arsenic, le cuivre, le manganèse, le nickel, l'étain, le phosphore, le silicium, le béryllium, le tellure. Il peut être déposé sous forme de plusieurs couches superposées composées chacune d'un élément différent. Préalablement au brasage, on peut réaliser un traitement thermique pour la diffusion desdites couches superposées les unes dans les autres. L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur à plaques du type comportant une pluralité de plaques en un matériau brasable, caractérisé en ce qu'il est susceptible d'être obtenu par le procédé précédent. Comme on l'aura compris, l'invention consiste à déposer en utilisant un procédé électrolytique le matériau grâce auquel sera réalisée la brasure. Le matériau de brasage peut être déposé, au choix du fabricant, soit sur les plaques, soit sur les ondes d'échange thermique. Le dépôt sur les plaques est cependant le plus avantageux, car ainsi on utilise de moindres quantités de matériau de brasage. Les matériaux de brasage pouvant être déposés par ce procédé sont l'argent, l'arsenic, le cuivre, le manganèse, le nickel, l'étain, le phosphore, le silicium, le béryllium, le tellur. Ils peuvent être déposés seuls ou, le cas échéant, sous forme de co-dépôt. De manière générale, on s'efforce de réaliser le dépôt électrolytique de matériaux ou d'alliages qu'il est classiquement connu d'utiliser comme matériaux de brasure pour l'assemblage des échangeurs de chaleur connus. L'invention est particulièrement avantageuse dans le cas où on souhaite déposer une couche d'argent. En effet, il est possible par ce procédé d'obtenir des épaisseurs de dépôt inférieures à 10 ktm de manière très régulière et sur de grandes surfaces. On est ainsi assuré d'obtenir une qualité du dépôt optimale, pour une quantité d'argent utilisée minimale. Une fois le dépôt du matériau de brasage effectué et l'échangeur assemblé, la brasure est effectuée en introduisant l'échangeur dans un four qui le porte à une température adéquate pour la réalisation de la brasure, comme il est déjà connu. Lorsqu'on souhaite utiliser un matériau de brasage qui comporte une pluralité d'éléments dans des proportions déterminées, et qu'il n'est pas possible d'obtenir cet alliage sous forme d'une couche unique qui serait obtenue par un co-dépôt électrolytique, on peut procéder de la façon suivante. On réalise tout d'abord le dépôt électrolytique d'une couche d'un premier élément entrant dans la composition du matériau de brasage. Puis on réalise sur cette première couche le dépôt d'une deuxième couche d'un autre des éléments entrant dans la composition de l'alliage de brasage, puis éventuellement, le dépôt d'autres couches d'autres éléments que l'on souhaite voir présents dans l'alliage de brasage. On peut ensuite réaliser un traitement thermique de diffusion permettant de réunir les diverses couches superposées dont on vient de parler en une couche unique d'alliage plus ou moins homogène en composition, préalablement à l'opération de brasage. Mais dans certains cas, il est possible de réaliser ce mélange des différentes couches lors de l'opération de brasage elle-même. L'alliage de brasage de la composition désirée est donc obtenu pendant l'opération de brasage. Le choix entre ces deux méthodes dépend notamment de l'existence ou non de la possibilité d'une diffusion des différents matériaux les uns dans les autres à des températures inférieures à la température de brasage. L'invention est applicable à tout type d'échangeur à plaques assemblées par brasage, quelle que soit son application, les vaporiseurs/condenseurs d'appareil de séparation d'air n'étant qu'un exemple d'application privilégié. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à plaques du type comportant une pluralité de plaques en un matériau brasable définissant des circuits pour la circulation de fluides et assemblées les unes aux autres par brasage, ledit brasage ayant lieu après le dépôt d'un matériau de brasage sur les zones à braser, caractérisé en ce que ledit matériau de brasage est déposé au moyen d'une solution électrolytique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit échangeur comporte des ondes de séparation à l'intérieur desdits circuits, et en ce que ledit matériau de brasage est déposé sur lesdites plaques. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit échangeur comporte des ondes de séparation à l'intérieur desdits circuits, et en ce que ledit matériau de brasage est déposé sur lesdites ondes. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit matériau de brasage est déposé en couche de 5 à 50 jrn d'épaisseur. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau de brasage comprend l'un au moins des éléments choisis parmi l'argent, l'arsenic, le cuivre, le manganèse, le nickel, l'étain, le phosphore, le silicium, le béryllium, le tellur. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau de brasage est déposé sous forme de plusieurs couches superposées composées chacune d'un élément différent. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, préalablement au brasage, on réalise un traitement thermique pour la diffusion desdites couches superposées les unes dans les autres. 8. Echangeur de chaleur à plaques du type comportant une pluralité de plaques en un matériau brasable, caractérisé en ce qu'il est susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 7.