CALE POUR LE MAINTIEN DES PASSAGES D'éCHANGEURS à PLAQUES

ET AILETTES BRASéS

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à plaques ainsi qu'un échangeur à plaques obtenu à partir d'un tel procédé de fabrication .

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, 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 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.

Les échangeurs de l'état de la technique, par exemple décrits dans FR-A-2 815 895, 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 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 .

II 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 œuvre 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 séparées par des barres latérales, dont au moins deux plaques sont séparées par des barres latérales d'un écart e ; on approvisionne au moins une cale amovible comprenant deux premières extrémités espacées d'une distance sensiblement égale ou supérieure à e et deux deuxièmes extrémités espacées d'une distance inférieure ou sensiblement égale à e et conformée de manière à permettre une rotation entre deux plaques espacées d'un écart e selon un axe longitudinal situé au milieu de la ligne rejoignant lesdites extrémités ;

- on introduit ladite cale amovible entre lesdites plaques espacées d'un écart e de manière à présenter l'épaisseur égale à la distance entre les deux deuxièmes extrémités de sorte que lesdites deuxièmes extrémités ne contactent pas simultanément lesdites plaques ;

- on procède à la rotation de ladite cale amovible selon ledit axe longitudinal de manière à ce que lesdites premières extrémités de ladite cale amovible contactent lesdites plaques ; - on brase ledit échangeur ; et

- on enlève ladite cale amovible. Avantageusement, l'introduction d'au moins une cale amovible entre les deux plaques, permet d'assurer une tenue mécanique suffisante lors du brasage et/ou de la manutention dudit échangeur de chaleur.

En conséquence, l'ensemble de cales amovible est retiré après l'étape de brasage, libérant ainsi de l'espace dans le circuit de circulation de fluide.

L' introduction de la cale entre les plaques préalablement disposées permet d'obtenir un procédé simple. En effet, il n'est pas nécessaire de disposer la ou les cale (s) lors de l'empilement des plaques composant l' échangeur, la ou les cale (s) peuvent être introduites au cours d'une étape ultérieure. La ou les cales sont introduites sans endommager l'empilement de plaques séparées par les barres latérales, et facilement positionnées grâce à leur rotation entre les plaques.

Un procédé selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles :

- avant l'étape où l'on enlève la cale amovible, le procédé comprend une étape où l'on procède à la rotation de ladite cale amovible selon l'axe longitudinal de manière à

ce que les extrémités de ladite cale amovible ne contactent plus simultanément les plaques ;

- la cale amovible présente une section sensiblement constante le long dudit axe longitudinal de la cale et en ce que cette section présente sensiblement la forme d'un polygone, deux pointes dudit polygone formant les extrémités espacées d'une distance sensiblement égale à e ;

- le polygone est un losange dont une diagonale a sensiblement une longueur de e et l'autre diagonale une longueur inférieure à e ; le polygone est un hexagone avec deux côtés principaux parallèles et quatre petits segments réunis deux par deux pour former chacun une pointe à chaque extrémité des côtés principaux ; la distance entre lesdites pointes étant sensiblement égale ou supérieure à e ;

- la cale amovible présente une section sensiblement constante le long de l'axe longitudinal de la cale et cette section présente une forme sensiblement elliptique, les deux extrémités du grand axe de l'ellipse formant les extrémités espacées d'une distance sensiblement égale à e ;

- une étape où l'on sélectionne la cale amovible de manière à ce qu'elle soit constituée d'un ou plusieurs matériaux dont la température de fusion est supérieure ou égale à 900 ⁰ C. 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 sans modification structurelle dans un autre procédé de fabrication selon l'invention.

Un procédé de fabrication selon l'invention, peut comprendre les étapes successives suivantes :

a) on 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 dans un four porté à température adéquate pour la réalisation de la brasure, par exemple

600 ⁰ C.

Trois modes de réalisation d'une cale selon l'invention sont décrits ci-dessous à titre d'exemples non limitatifs .

Selon un premier mode de réalisation, on sélectionne à l'étape b) une pluralité de cales amovibles présentant une section sensiblement constante le long de leur axe principal et ladite section présentant une forme en losange .

On entend par « losange » tout polygone simple à quatre côtés équilatéraux .

Selon ce premier mode de réalisation, chaque cale est sélectionnée de manière à ce que la grande diagonale de sa section présente une longueur supérieure ou égale à la distance entre les plaques de l' échangeur entre lesquelles ladite cale est destinée à être introduite et la petite diagonale de sa section présente une longueur inférieure ou égale à la distance entre les plaques de l' échangeur entre lesquelles ladite cale est destinée à être introduite.

Avantageusement, la sélection d'une telle cale permet de la disposer entre deux plaques de l' échangeur de manière à ce que la surface de contact de ladite cale avec la

plaque, soit inférieure ou égale à 15 % de la surface totale de ladite cale, de préférence inférieure ou égale à 5 % de la surface totale de ladite cale.

Plus la surface de contact entre la cale et les plaques entre lesquelles ladite cale est introduite est faible, moins il y a de risque qu'au cours de l'étape de brasage ladite cale soit soudée aux dites plaques.

Selon ce premier mode de réalisation, les cales sélectionnées sont disposées entre les plaques d'un échangeur de chaleur préalablement assemblé.

Cette étape de mise en place des cales peut comprendre deux sous-étapes. On peut dans un premier temps introduire chaque cale entre deux plaques avec une orientation telle que la grande diagonale de la section de ladite cale se trouve dans un plan sensiblement parallèle au plan défini par les plaques.

Avantageusement, la cale ayant été sélectionnée de manière à ce que la petite diagonale de sa section présente une longueur inférieure ou égale à la distance entre les plaques de l' échangeur entre lesquelles ladite cale est destinée à être introduite, ladite cale peut être introduite sans difficulté entre les deux plaques.

Dans un deuxième temps, une fois ladite cale introduite entre deux plaques de l' échangeur, on peut pivoter la cale autour de son axe principal de manière à positionner la cale en butée entre les deux plaques.

Avantageusement, la cale ainsi positionnée, permet d'assurer une bonne tenue mécanique de l' échangeur de chaleur au cours de l'étape de brasage. Toujours selon ce premier mode de réalisation, le procédé comprend une étape après l'étape de brasage où l'on enlève la ou les cale (s) amovible (s) d'entre les plaques de 1' échangeur de chaleur brasé.

Avantageusement, les cales sélectionnées ne sont pas soudées aux plaques au cours de l'étape de brasage, grâce en particulier à une surface de contact réduite entre ladite cale et les plaques. Selon ce premier mode de réalisation, chaque cale amovible peut être enlevée en la faisant pivoter autour de son axe principal de manière à l'orienter telle que la grande diagonale de sa section se trouve dans un plan sensiblement parallèle aux plaques. Avantageusement, l'étape d'enlèvement des cales s'en trouve facilité.

Selon un deuxième mode de réalisation la section de la cale amovible à la forme d'un hexagone avec deux côtés principaux, parallèles entre eux, constituant les plus grands côtés, et quatre petits côtés, de longueur inférieure aux grands côtés. Les petits côtés partent chacun d'une extrémité d'un grand côté, et se rejoignent deux à deux pour former une première extrémité sous forme de pointe. La distance entre les deux premières extrémités sous forme de pointe est supérieure ou égale à e alors que la distance entre les deux côtés principaux formant les deux deuxièmes extrémités est inférieure à e.

Selon un troisième mode de réalisation, on sélectionne à l'étape b) une pluralité de cales amovibles présentant une section sensiblement constante le long de leur axe principal et ladite section présentant une forme en ellipse .

Selon ce troisième mode de réalisation, chaque cale est sélectionnée de manière à ce que le grand axe de sa section présente une longueur supérieure ou égale à la distance entre les plaques de l'échangeur entre lesquelles ladite cale est destinée à être introduite et le petit axe de sa section présente une longueur inférieure ou égale à

la distance entre les plaques de l'échangeur entre lesquelles ladite cale est destinée à être introduite.

La sélection d'une telle cale présente des avantages similaires à celle du premier mode de réalisation décrit. En particulier, la surface de contact de ladite cale, une fois positionnée entre les plaques, peut être inférieure ou égale à 15 % de la surface totale de la cale, de préférence inférieure ou égale à 5 % de la surface totale de ladite cale . Les cales sélectionnées au cours d'un procédé selon l'invention sont de préférence constituées d'un ou de plusieurs matériaux dont la température de fusion est supérieure à la température de brasage, par exemple supérieure ou égale à 900 ⁰ C, ou encore supérieure ou égale à 1 500 ⁰ C. Les cales sélectionnées peuvent par exemple être en acier inoxydable.

Un procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape où l'on recouvre les cales sélectionnées d'un produit empêchant ou limitant le brasage pendant la phase de brasage.

Avantageusement, l'utilisation d'un tel produit permet de faciliter l'étape d'enlèvement des cales.

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 de chaleur à plaques assemblé par brasage. En particulier, le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre avec des cales présentant des sections différentes des modes de réalisation décrits, par exemple d'autres sections polygonales.