Brevet FR2930464A1 — publié le 20091030

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à plaques du type comprenant une pluralité de plaques définissant des circuits pour la circulation de fluides et assemblées les unes aux autres par brasage. La présente invention se rapporte également à un échangeur de chaleur de plaques susceptible d'être obtenu 10 par un procédé selon l'invention. Les échangeurs de chaleur à plaques sont généralement constitués d'un empilement de plaques délimitant des passages pour des fluides. Afin d'améliorer l'échange thermique entre les fluides 15 des tôles ondulées, appelées ailettes ou ondes peuvent être placées en � sandwich � entre lesdites plaques constituant l'échangeur de chaleur. Les passages ainsi formés sont fermés latéralement par des barres latérales. L'échangeur de chaleur ainsi monté est ensuite brasé afin d'assurer une 20 tenue de l'ensemble ainsi qu'un meilleur contact thermique. Les échangeurs de chaleur à plaques peuvent être réalisés en aluminium ou en alliage d'aluminium afin d'assurer une bonne conductivité thermique et une bonne tenue mécanique. 25 Les échangeurs de l'état de la technique permettent d'échanger la chaleur de nombreux fluides, par exemple plus de 5 fluides. Les ondes d'échange, généralement utilisées, ont à la fois une fonction thermique en augmentant la surface d'échange et en améliorant l'efficacité thermique 30 de l'échangeur, et une fonction mécanique en assurant la tenue mécanique de l'échangeur de chaleur lors du brasage et en évitant le flambage des passages. Ainsi, il peut arriver que la tenue mécanique soit l'élément dimensionnant l'ensemble. En particulier, l'onde n'est alors plus optimisée thermiquement. Il est alors connu de substituer lesdites ondes d'échange par un revêtement amélioré sur les plaques séparatrices. Il peut également, dans certains cas, être intéressant de réduire la densité de l'onde, voire de la supprimer complètement pour éviter de masquer la surface améliorée de la plaque avec ladite onde. Il convient alors de mettre au point un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur qui permet d'assurer la tenue mécanique dudit échangeur au cours de l'étape de brasage. Le but de l'invention est de proposer, en particulier au fabricant d'échangeurs de chaleur à plaques un procédé de fabrication dudit échangeur qui soit facile à mettre en oeuvre et qui assure une bonne tenue mécanique dudit échangeur pendant l'étape de brasage. L'invention propose ainsi un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à plaques du type comprenant une pluralité de plaques définissant avec des barres latérales disposées sur les plaques, des circuits pour la circulation de fluides, comprenant au moins les étapes successives suivantes . - on approvisionne un empilement d'une pluralité de plaques 25 séparées par des barres latérales, - on sélectionne une cale amovible conformée de manière à augmenter de volume lors de l'injection d'un fluide sous pression dans au moins un espace intérieur de ladite cale, - on dispose ladite cale amovible entre deux plaques dudit 30 empilement, - on injecte un fluide sous pression dans au moins un espace intérieur de ladite cale de manière à remplir sensiblement l'espace entre lesdites plaques, et les contacter en une pluralité de points, - on brase ledit échangeur, - on impose une dépression dans un espace intérieur creux 5 de ladite cale de manière à libérer de l'espace entre les deux plaques, et - on enlève de ladite cale amovible. Avantageusement, l'introduction d'au moins une cale amovible telle que sélectionnée entre les plaques de 10 l'échangeur, permet d'assurer une tenue mécanique suffisante lors du brasage et/ou de la manutention dudit échangeur de chaleur. La cale amovible est retirée après l'étape de brasage libérant ainsi de l'espace dans le circuit de circulation 15 de fluide. L'introduction de la cale amovible entre les plaques préalablement disposées permet de simplifier le procédé. En effet, lorsque l'échangeur comporte un grand nombre de plaque, il n'est pas nécessaire de positionner la ou les 20 cales au moment de l'empilement des plaques composant l'échangeur. La ou les cales peuvent être introduites au cours d'une étape ultérieure. Un procédé selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles 25 suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : on sélectionne au moins une cale amovible comprenant deux parois souples superposées et jointes par leur périphérie ainsi qu'un moyen d'alimentation en fluide ; 30 on sélectionne ladite cale amovible de manière à ce que la surface extérieure de ladite cale soit conformée pour permettre que, lors de l'étape de brasage, moins de 40% de ladite surface extérieure soit en contact avec les surfaces des plaques dudit échangeur lors de l'étape de brasage ; on sélectionne ladite cale de manière à ce que la surface extérieure de ladite cale présente un ensemble de pics destinés à être en contact des plaques dudit échangeur lors de l'étape de brasage ; on sélectionne ladite cale de manière à ce que qu'elle soit constituée d'un ou de plusieurs matériaux dont la température de fusion est supérieure ou égale à 900°C, de préférence supérieure ou égale à 1500°C. L'invention se rapporte également à un échangeur de chaleur à plaques du type comprenant une pluralité de plaques, remarquable en ce qu'il est susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple. Au sens de l'invention, on entend par � cale amovible �, une cale qui après l'étape de brasage de l'échangeur peut être enlevée et réutilisée dans un autre procédé de fabrication selon l'invention, sans nécessité de modification structurelle. Un procédé de fabrication selon l'invention peut comprendre les étapes successives suivantes : a) on pré-assemble ledit échangeur de chaleur à plaques, b) on sélectionne une pluralité de cales amovibles, c) on introduit au moins une cale amovible, de préférence plusieurs, entre les plaques dudit échangeur de chaleur préalablement assemblé, d) on brase ledit échangeur, e) on enlève lesdites cales amovibles d'entre les plaques de l'échangeur de chaleur brasé. Les étapes d'assemblage a) et de brasage d) sont bien connues de l'homme du métier. La brasure est effectuée en introduisant l'échangeur de chaleur dans un four porté à une température adéquate pour le brasage, par exemple 600°C. Selon un mode de réalisation, on sélectionne à l'étape b) une pluralité de cales amovibles constituée de deux plaques souples superposées et jointes par leur périphérie, par exemple par soudage, et d'un dispositif d'injection de fluides. Les deux plaques souples ainsi disposées forment un espace intérieur de la cale, le volume de la cale pouvant ainsi être ajusté. De préférence, les cales sélectionnées à l'étape b) sont dimensionnées afin de pouvoir être introduites entre deux plaques de l'échangeur de chaleur préalablement assemblé. Le dispositif d'injection de fluides est conformé de manière à permettre d'une part l'injection d'un fluide sous pression dans l'espace intérieur défini par les plaques souples superposées, et d'autre part, pour permettre le pompage dudit fluide hors de l'espace intérieur de ladite cale. Lesdites cales sélectionnées peuvent être constituées d'un ou plusieurs matériaux dont la température de fusion est supérieure ou égale à 900°C, de préférence supérieure ou égale à 1 500°C, par exemple en acier inoxydable. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les surfaces extérieures des plaques souples composant ladite cale présente un relief, par exemple des picots, ou encore des plots, de manière à ce que moins de 40 %, de préférence 20 % de la surface extérieure de la cale soit en contact avec les surfaces des plaques de l'échangeur lors de l'étape de brasage. Avantageusement, cela permet de réduire le risque que, au cours de l'étape de brasage, la cale ne soit brasée sur les plaques de l'échangeur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé peut en outre comprendre une étape ou l'on dépose sur la surface extérieure de la cale un produit empêchant ou limitant le brasage de la cale et des plaques, par exemple STOP OFF �. Avantageusement, l'étape d'enlèvement de la cale s'en 10 trouve facilitée. Après avoir sélectionné les cales amovibles, un mode de réalisation du procédé selon l'invention comprend une étape où l'on introduit chaque cale sélectionnée entre deux plaques de l'échangeur de chaleur préalablement disposées. 15 Selon un mode de réalisation, on injecte un fluide sous pression dans l'espace intérieur de chaque cale. Le fluide peut être un gaz inerte, par exemple, de l'azote. Le volume de la cale augmente sous l'effet de l'injection du fluide. Selon un mode de réalisation de 20 l'invention, on injecte une quantité de fluide de manière à ce que le volume de la cale remplisse sensiblement l'espace entre les deux plaques, assurant ainsi la tenue mécanique de l'échangeur au cours de l'étape de brasage. Au cours de l'étape e), on enlève chaque cale amovible 25 d'entre les plaques. Selon un mode de réalisation de l'invention, le fluide sous pression contenu dans l'espace intérieur de chaque cale, est libéré. Avantageusement, les cales reprennent sensiblement leur forme d'origine et peuvent ainsi être enlevées d'entre les plaques facilement. 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, il est possible d'imposer via le dispositif d'injection de fluide, une dépression dans l'espace intérieur creux de chaque cale, réduisant ainsi son volume et facilitant son enlèvement d'entre les plaques de l'échangeur. Dans un mode de réalisation de l'invention, au moins deux des cales peuvent être reliées entre elles, soit mécaniquement soit également au moyen de dispositif d'injection de fluide. Avantageusement, cela permet de faciliter la mise en oeuvre du procédé de fabrication. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits et doit être interprétée de façon non limitative, et englobant tout mode de réalisation équivalent. En particulier, l'invention est applicable à tout type d'échangeur à plaques assemblé par brasage, quelles que soient ses applications et ses dimensions.15 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à plaques du type comprenant une pluralité de plaques définissant avec des barres latérales disposées sur les plaques, des circuits pour la circulation de fluides, comprenant au moins les étapes successives suivantes : - on approvisionne un empilement d'une pluralité de plaques séparées par des barres latérales, - on sélectionne une cale amovible conformée de manière à augmenter de volume lors de l'injection d'un fluide sous pression dans au moins un espace intérieur de ladite cale, - on dispose ladite cale amovible entre deux plaques dudit empilement, - on injecte un fluide sous pression dans au moins un espace intérieur de ladite cale de manière à remplir sensiblement l'espace entre lesdites plaques, et les contacter en une pluralité de points, - on brase ledit échangeur, - on impose une dépression dans un espace intérieur creux de ladite cale de manière à libérer de l'espace entre les deux plaques, et - on enlève de ladite cale amovible. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sélectionne au moins une cale amovible comprenant deux parois souples superposées et jointes par leur périphérie ainsi qu'un moyen d'alimentation en fluide. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on sélectionne ladite cale amovible de manière à ce que la surface extérieure de ladite calesoit conformée pour permettre que, lors de l'étape de brasage, moins de 40% de ladite surface extérieure soit en contact avec les surfaces des plaques dudit échangeur lors de l'étape de brasage. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on sélectionne ladite cale de manière à ce que la surface extérieure de ladite cale présente un ensemble de pics destinés à être en contact des plaques dudit échangeur lors de l'étape de brasage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on sélectionne ladite cale de manière à ce que qu'elle soit constituée d'un ou de plusieurs matériaux dont la température de fusion est supérieure ou égale à 900°C, de préférence supérieure ou égale à 1500°C. 6. Echangeur de chaleur à plaques du type comprenant une pluralité de plaques, caractérisé en ce qu'il est susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 5.