Brevet FR2980263A1 — publié le 20130322

Optimisation des échanges thermiques d'un échangeur à plaques par ajout d'une sonotrode à ultrasons Domaine technique de l'invention: La présente invention concerne un système d'excitation des plaques d'un échangeur par excitation directe des plaques ou par excitation du fluide en transit dans l'échangeur. L'excitateur ou sonotrode mu par un convertisseur à ultrasons permet suivant le montage soit de mettre en mouvement permanent ou séquentiel les plaques d'un échangeur soit de provoquer une turbulence dans un fluide en transit dans un échangeur à plaques; turbulence qui permet l'amélioration du transfert thermique entre le fluide et la plaque. Cette mise en turbulence du fluide et/ou l'excitation des plaques permet d'accélérer le transfert des calories entre les fluides en contact avec les plaques. Les dits fluides 15 circulant de part et d'autre des plaques. La technique permet, par rapport à un échangeur thermique dit classique, d'accélérer l'échange thermique par un coefficient multiplicateur important en condition d'excitation ultrasonore. 20 On comprendra dès lors l'intérêt de la technique permettant une amélioration très importante des rendements. Etat de la technique antérieure : 25 Dans un échangeur dit fluide/fluide, un fluide doit prendre ou céder ses calories. Ce transfert de calories est réalisé par l'intermédiaire de l'échangeur. L'échangeur proprement dit étant l'enveloppe permettant par contact l'extraction des calories du liquide pour les céder à un autre liquide lui aussi en contact dans une autre cavité tout en 30 préservant l'intégrité des deux fluides. En l'état il existe plusieurs types d'échangeurs dits tubulaires, à plaques, etc... l'échange des calories dans un échangeur tubulaire peut être amélioré sans difficulté grâce à l'adjonction d'une onde ultrasonore sur le tube servant d'enveloppe extérieure à 35 l'échangeur. Par contre il devient techniquement plus difficile d'exciter l'ensemble des plaques dans un échangeur à plaques en raison du nombre de plaques présentes sur ce type d'échangeur tout en préservant l'étanchéité entre les plaques. Résumé de l'invention : 40 Le premier problème que se propose de résoudre l'invention est de permettre une mise en excitation d'un échangeur à plaques grâce à un vecteur de propagation d'ondes ultrasonores. 45 Un deuxième problème est de permettre de conserver l'étanchéité entre la partie fluide entrante et le fluide caloporteur. Un troisième problème posé est de conserver le démontage aisé de l'échangeur. Description des dessins : L'invention sera bien comprise et ses divers avantages et différentes caractéristiques ressortiront mieux lors de la description suivante, de l'exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : -la figure 1 représente une vue de l'échangeur et d'une sonotrode (A) directement plongé dans le fluide et d'une sonotrode (G) directement monté sur les plaques de l'échangeur. Description détaillée : Sonotrode de type (A) plongée dans les orifices d'admission ou d'échappement de l'échangeur et/ou directement fixée sur les plaques de l'échangeur et utilisée notamment pour mettre en turbulence un fluide entrant (C) ou un fluide caloporteur (D) (F) et par excitation des plaques et/ou des fluides permet d'accélérer le transfert des calories entre les fluides en contact avec les plaques. La sonotrode est idéalement placée dans les orifices d'admission ou d'échappement recomposés par l'empilage des plaques (B) et des joints intersticiels (E) et/ou directement fixée sur les plaques (B) de l'échangeur. Le choix de la tubulure permettant d'exciter soit le fluide dit entrant soit le fluide caloporteur ou les deux. Sonotrode de type (G) directement fixée sur les plaques (B) de l'échangeur permettant d'exciter une seule ou plusieurs plaques de l'échangeur. Sonotrode composée par un empilage de rondelles intermédiaires (H) facilement démontables et idéalement épaulées ou cales assurant un interstice correspondant à la valeur d'écrasement des joints (E). Rondelles (H) idéalement épaulées assurant un contact métal/métal avec la plaque ayant la fonction d'étanchéité en venant pincer chaque plaque pour leur imposer une vibration ultrasonore. L'étanchéité peut aussi se réaliser par un joint intermédiaire. Sonotrode de forme (A) ou (G) mais non limitative, réalisée en matériel inoxydable et particulièrement en titane permettant une inocuité vis-à-vis du liquide dans lequel elle est pourrait être plongée et pouvant accueillir une Masselotte (I) de contre réaction assurant un bon équilibre vibratoire de l'ensemble sonotrode. La mise en vibration de la sonotrode peut se faire par séquences successives. La mise en vibration permet par effet induit un décolmatage en continu de l'échangeur. 45 REVENDICATIONS1) Echangeur à plaques comportant une sonotrode à ultrasons, caractérisé en ce que l'excitation des plaques et/ou des fluides permet d'accélérer le transfert des calories entre les fluides en contact et les plaques. 2) Echangeur à plaques suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le positionnement de la sonotrode peut se faire soit dans la position (A), dans les orifices d'admission (A) ou d'échappement de l'échangeur recomposés par l'empilage des plaques (B) et des joints interstitiels (E) et/ou en position (G), directement fixée sur les plaques (B) de l'échangeur. 3) Echangeur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la sonotrode peut exciter plusieurs plaques (B) de l'échangeur. 4) Echangeur à plaques suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'il est conçu de façon à ce que l'ensemble des plaques est traversé par la sonotrode grâce à des empilages de rondelles intermédiaires facilement démontables et idéalement épaulées assurant un contact métal/métal avec la plaque ayant la fonction d'étanchéité en venant pincer chaque plaque pour leur imposer une vibration ultrasonore. 5) Echangeur à plaques selon la revendication 1 caractérisé en ce que la sonotrode est réalisée en matériel inoxydable et particulièrement en titane permettant une innocuité vis-à-vis du liquide dans lequel elle est pourrait être plongée. 6) Echangeur à plaques suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la mise en vibration permet un décolmatage en continu de l'échangeur. 7) Echangeur à plaques suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la mise en vibration peut se faire par séquences successives.