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Title:
SPACER ELEMENT WITH SURFACE TEXTURING, AND ASSOCIATED HEAT EXCHANGER AND PRODUCTION METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/122651
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a spacer element (22) for a heat exchanger of the brazed plate-fin type, which is to be mounted between a first plate (6) and a second plate (7) of the exchanger, said spacer element (22) comprising at least one first assembly portion (121) configured to be assembled with the first plate (6) and comprising a first pair of opposing surfaces (121a, 121b), one (121a) of the surfaces of the first pair being oriented towards the first plate (6) and the other (121b) being oriented towards the second plate (7) when the spacer element (22) is in the mounted state, a plurality of corrugated fins or legs (123) extending from said first assembly portion (121) so as to delimit a plurality of channels (26) for the flow of a first fluid, when the spacer element (22) is in the mounted state, and at least one surface texturing (23) in the form of a porous structure or reliefs formed on a surface of the spacer element (22), at least one corrugated fin or leg (123) having said surface texturing (23). According to the invention, the first assembly portion (121) is free of surface texturing (23) on the surface (121a) of the first pair, which is oriented towards the first plate (6) in the mounted state.

Inventors:
CRAYSSAC, Frédéric (Societe Anonyme pour L'etudeet L'exploitation des Procedes Georges Claud, 1 chemin de la Porte des Loges Les Loges-en-Josas, 78350, FR)
FAURE, Raphaël (Societe Anonyme pour L'etudeet L'exploitation des Procedes Georges Claud, 1 chemin de la Porte des Loges Les Loges-en-Josas, 78350, FR)
RICHET, Nicolas (Societe Anonyme pour L'etudeet L'exploitation des Procedes Georges Claud, 1 chemin de la Porte des Loges Les Loges-en-Josas, 78350, FR)
WAGNER, Marc (Societe Anonyme pour L'etudeet L'exploitation des Procedes Georges Claud, 1 chemin de la Porte des Loges Les Loges-en-Josas, 78350, FR)
Application Number:
FR2018/053329
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
December 17, 2018
Export Citation:
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Assignee:
L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE (75 Quai d'Orsay, Paris, Paris, 75007, FR)
International Classes:
F28D9/00; F28F3/02; F28F13/18
Domestic Patent References:
WO2005075920A22005-08-18
WO2004109211A12004-12-16
Foreign References:
US20050121181A12005-06-09
US20160305720A12016-10-20
US5514248A1996-05-07
US20050121181A12005-06-09
US20160305720A12016-10-20
US5514248A1996-05-07
Other References:
REAY D A: "HEAT TRANSFER ENHANCEMENT-A REVIEW OF TECHNIQUES AND THEIR POSSIBLE IMPACT ON ENERGY EFFICIENCY IN THE U.K", HEAT RECOVERY SYSTEMS &, OXFORD, GB, vol. 11, no. 1, 1 January 1991 (1991-01-01), pages 1 - 40, XP008023143, DOI: 10.1016/0890-4332(91)90185-7
D. A. REAY: "Heat transfer enhancement - A review of techniques and their possible impact on energy efficiency in the U.K.", HEAT RECOVERY SYSTEMS & CHP, vol. 11, no. 1, 1991, pages 1 - 40, XP008023143, DOI: doi:10.1016/0890-4332(91)90185-7
Attorney, Agent or Firm:
DEBECKER, Isabelle (75 Quai d'Orsay, Paris Cedex 07, 75321, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Elément intercalaire (22) pour échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés, destiné à être monté entre une première plaque (6) et une deuxième plaque (7) de l’échangeur, ledit élément intercalaire (22) comprenant :

- au moins une première portion d’assemblage (121 ) configurée pour être assemblée avec la première plaque (6) et comprenant une première paire de surfaces (121 a, 121 b) opposées, l’une (121 a) des surfaces de la première paire étant orientée du côté de la première plaque (6) et l’autre (121 b) des surfaces de la première paire étant orientée du côté de la deuxième plaque (7) lorsque l’élément intercalaire (22) est à l’état monté,

- plusieurs ailettes ou jambes d’onde (123) s’étendant depuis ladite première portion d’assemblage (121 ) de façon à délimiter, lorsque l’élément intercalaire (22) est à l’état monté, une pluralité de canaux (26) pour l’écoulement d’un premier fluide, et

- au moins une texturation de surface (23) sous la forme d’une structure poreuse ou de reliefs formés sur une surface de l’élément intercalaire (22), au moins une ailette ou jambe d’onde (123) présentant ladite texturation de surface (23),

caractérisé en ce que la première portion d’assemblage (121 ) est exempte de texturation de surface (23) sur la surface (121 a) de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque (6).

2. Elément selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’élément intercalaire (22) comprend un substrat massif ou plein, la texturation de surface (23) étant formée sur une surface du substrat.

3. Elément selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé caractérisé en ce qu’au moins une ailette ou jambe d’onde (123) comprend une troisième paire de surfaces (123a, 123b) opposées, l’une et/ou l’autre des surfaces (123a, 123b) de la troisième paire présentant ladite texturation de surface (23).

4. Elément selon la revendication 3, caractérisé en ce que la totalité ou la quasi-totalité de l’une et l’autre des surfaces (123a, 123b) de la troisième paire présente ladite texturation de surface (23).

5. Elément selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première portion d’assemblage (121 ) présente la texturation de surface (23) sur la surface (121 b) de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque (7).

6. Elément selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première portion d’assemblage (121 ) est agencée entre deux ailettes ou jambes d’ondes (123) successives, la surface (121 b) de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque (7) ayant deux extrémités reliées chacune à une surface (123a, 123b) respective de chacune des deux ailettes ou jambes d’ondes (123), la surface (121 b) de la première paire et lesdites surfaces respectives des ailettes présentant la texturation de surface (23).

7. Elément selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une deuxième portion d’assemblage (122) configurée pour être assemblée avec la deuxième plaque (7) et comprenant une deuxième paire de surfaces (122a, 122b) opposées, l’une (122a) des surfaces de la deuxième paire étant orientée du côté de la première plaque (6) et l’autre (122b) des surfaces de la deuxième paire étant orientée du côté de la deuxième plaque (7) lorsque l’élément intercalaire (22) est à l’état monté, ladite deuxième portion d’assemblage (122) étant exempte de texturation de surface (23) sur au moins la surface (122b) de la deuxième paire orientée, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque (7).

8. Elément selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième portion d’assemblage (122) présente la texturation de surface (23) sur la surface (122a) de la deuxième paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque (6).

9. Elément selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la deuxième portion d’assemblage (122) est agencée entre deux ailettes ou jambes d’ondes (123) successives, la surface (122a) de la deuxième paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque (6) ayant deux extrémités reliées chacune à une surface (123a, 123b) respective de chacune des deux ailettes ou jambes d’ondes (123), ladite surface (122a) de la deuxième paire et lesdites surfaces respectives des ailettes présentant la texturation de surface (23).

10. Elément selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première portion d’assemblage (121 ) et/ou la deuxième portion d’assemblage (122) sont agencées, à l’état monté, parallèlement aux première et deuxième plaques (6, 7), les ailettes ou jambes d’onde (123) se succédant suivant une direction latérale (x) et délimitant, à l’état monté, une pluralité de canaux (26) configurés pour canaliser le premier fluide suivant une direction longitudinale (z) parallèle aux première et deuxième plaques (6, 7) et orthogonale à la direction latérale (x).

11. Elément selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite au moins une ailette ou jambe d’ondes (123) s’étendent dans un plan parallèle à la direction longitudinale (z) et forment un angle (a) par rapport à la première portion d’assemblage (121 ) et/ou la deuxième portion d’assemblage (122), l’angle (a) étant inférieur ou égal à 90°.

12. Elément selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la texturation de surface (23) est sous la forme d’une structure poreuse ayant une porosité ouverte comprise entre 15 et 60 %, de préférence une porosité ouverte comprise entre 20 et 45 % (% en volume), ou sous la forme de reliefs définissant, en coupe transversale, des cavités ouvertes à la surface de l’élément intercalaire (22).

13. Elément selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est sous la forme d’un produit ondulé (22) comprenant une succession de jambes d’onde (123) reliées alternativement par des sommets d’onde (121 ) et des bases d’onde (122), au moins un sommet d’onde (121 ) comprenant ladite première portion d’assemblage (121 ) et/ou au moins une base d’onde (122) comprenant ladite deuxième portion d’assemblage (122).

14. Elément selon la revendication 13, caractérisé en ce que les jambes d’onde (123) se succèdent selon une direction latérale (x), le produit ondulé (22) ayant une densité, définie comme le nombre de jambes d’onde par unité de longueur mesuré le long de la direction latérale (x), inférieure à 18 jambes par 2,54 centimètres, de préférence inférieure à 10 jambes par 2,54 centimètres, de préférence encore inférieure ou égale à 5 jambes par 2,54 centimètres.

15. Elément selon l’une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que le produit ondulé (22) est formé à partir d’un produit plat ayant une épaisseur d’au moins 0,15 mm, de préférence comprise entre 0,2 et 0,4 mm.

16. Echangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés comprenant une pluralité de plaques (6, 7) agencées parallèlement entre elles de façon à définir une série de passages (33) pour l’écoulement d’un premier fluide à mettre en relation d’échange thermique avec au moins un deuxième fluide, et au moins un élément intercalaire (22) monté entre deux plaques (6, 7) successives définissant un passage (33) de façon à former, au sein du passage (33), plusieurs canaux (26) pour l’écoulement dudit premier fluide, caractérisé en ce que l’élément intercalaire (22) est selon l’une des revendications 1 à 15.

17. Procédé de fabrication d’un élément intercalaire pour échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :

a) mise en forme de l’élément intercalaire (22) de sorte qu’il présente des ailettes ou jambes d’onde (123) délimitant, lorsque l’élément intercalaire (22) est monté entre une première plaque (6) et une deuxième plaque (7) de l’échangeur, une pluralité de canaux (26) pour l’écoulement d’un premier fluide, et au moins une première portion d’assemblage (121 ) configurée pour être assemblée avec une première plaque (6) et comprenant une première paire de surfaces (121 a, 121 b) opposées dont l’une (121 a) est orientée du côté de la première plaque (6) et l’autre (121 b) est orientée du côté de la deuxième plaque (7) lorsque l’élément intercalaire (22) est à l’état monté,

c) formation d’une texturation de surface (23) sous la forme d’une structure poreuse ou de reliefs sur la totalité ou la quasi-totalité de l’élément intercalaire (22),

d) retrait sélectif d’au moins une portion de ladite texturation de surface (23) s’étendant sur celle (121 a) des surfaces de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque (6).

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisée en ce qu’il comprend, préalablement à l’étape c), une étape b) de dépôt d’un revêtement fusible (25) sur celle (121 a) des surfaces de la première paire orientée à l’état monté, du côté de la première plaque (6), l’étape d) comprenant un traitement thermique de l’élément intercalaire (22) de manière à retirer le revêtement fusible (25) et la portion de texturation de surface (23) formée sur ledit revêtement fusible (25).

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisée en ce qu’il comprend, préalablement à l’étape c), l’application d’un masque sur celle (121 a) des surfaces de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque (6), l’étape d) étant réalisée par retrait du masque.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisée en ce l’étape d) est réalisée mécaniquement, de préférence par brossage ou ponçage.

Description:
ELEMENT INTERCALAIRE A TEXTURATION DE SURFACE ECHANGEUR DE CHALEUR ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIES

La présente invention concerne un élément intercalaire pour un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes, ledit élément intercalaire présentant une texturation de surface, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel élément et un échangeur de chaleur comprenant un tel élément.

La présente invention trouve notamment application dans le domaine de la séparation de gaz par cryogénie, en particulier de la séparation d’air par cryogénie (connue sous l’acronyme anglais « ASU » pour unité de séparation d’air) exploitée pour la production d’oxygène gazeux sous pression. En particulier, la présente invention peut s’appliquer à un échangeur de chaleur qui vaporise un débit liquide, par exemple de l’oxygène liquide, de l’azote et/ou de l’argon par échange de chaleur avec un gaz calorigène, par exemple l’air ou l’azote.

Si l’échangeur de chaleur se trouve dans la cuve d’une colonne de distillation, il peut constituer un vaporiseur fonctionnant en thermosiphon pour lequel l’échangeur est immergé dans un bain de liquide descendant la colonne ou un vaporiseur fonctionnant en vaporisation à film alimenté directement par le liquide tombant de la colonne et/ou par une pompe de recirculation.

La présente invention peut également s’appliquer à un échangeur de chaleur qui vaporise au moins un débit de mélange liquide-gaz, en particulier un débit de mélange à plusieurs constituants, par exemple un mélange d’hydrocarbures, par échange de chaleur avec au moins un autre fluide, par exemple du gaz naturel.

La technologie couramment utilisée pour un échangeur est celle des échangeurs en aluminium à plaques et à ailettes ou ondes brasés, qui permettent d’obtenir des dispositifs très compacts offrant une grande surface d’échange.

Ces échangeurs comprennent des plaques séparatrices entre lesquelles sont insérées des structures d’échange thermique, généralement des structures ondulées ou ondes, formées d’une succession d’ailettes ou jambes d’onde, constituant ainsi un empilement de passages pour les différents fluides à mettre en relation d’échange thermique.

Les performances d’un échangeur sont liées au coefficient d’échange thermique des structures d’échange thermique se trouvant en contact avec les fluides. Le coefficient d’échange thermique d’une structure dépend notamment de la nature du matériau la constituant, de la porosité de ce matériau, de sa rugosité et du régime d’écoulement des fluides.

On connaît par exemple des documents US 2005/0121181 A, US 2016/0305720 A1 ou US 5 514 248 A différentes configurations de structures d’échange, notamment des structures ondulées présentant des déformations sous forme de bossages, des perforations ou des ouvertures du type Persiennes.

Il est possible de modifier le coefficient d’échange thermique d’une structure d’échange en modifiant la géométrie ou les propriétés physico- chimiques de sa surface. Ceci permet d’augmenter la surface effective d’échange et/ou de modifier les interactions entre le fluide et la surface, en changeant des propriétés de la surface considérée comme sa mouillabilité ou sa capacité à intensifier l’ébullition d’un fluide. On parle alors de surfaces intensifiées. De telles surfaces sont décrites notamment dans l’article « Heat transfer enhancement - A review of techniques and their possible impact on energy efficiency in the U. K. », D. A. Reay, Heat recovery Systems & CHP, Vol. 11 , No. 1 , pp. 1 -40, 1991.

Par exemple, on peut réaliser des dépôts de surface de revêtements poreux ou formant des reliefs à la surface des structures, ou bien créer de tels états de surfaces par des traitements mécaniques ou par attaque chimique.

On connaît du document WO-A-2005/075920 différentes techniques de dépôt de revêtements poreux ou de reliefs à la surface d’une onde pour échangeur de chaleur.

Le document WO-A-2004/109211 décrit un procédé de dépôt d’un revêtement poreux à la surface d’une plaque séparatrice d’un échangeur de chaleur. Un problème qui se pose avec l’utilisation de surfaces intensifiées par texturation dans des échangeurs en aluminium brasés concerne l’assemblage d’éléments comportant de telles surfaces lors de la fabrication de l’échangeur.

En effet, la liaison des éléments constitutifs de l’échangeur est réalisée par brasage avec utilisation d’un métal d’apport, appelé brasure ou agent de brasage, l’assemblage étant obtenu par fusion et diffusion de l’agent de brasage au sein des pièces à braser, sans fusion de celles-ci.

Or, la présence d’un revêtement poreux ou de reliefs au niveau de la zone de liaison entre les pièces à assembler, puisqu’au jeu existant entre les pièces à assembler, s’ajoute la porosité ouverte du revêtement ou les cavités ménagées sur les surfaces texturées. Lors de sa fusion, le métal d’apport comble ces porosités ou cavités avant le jeu entre les pièces, ce qui peut engendrer des défauts dans le joint brasé, tels des porosités, un manque de brasure, voire une absence de joint. Ceci affecte les propriétés mécaniques et/ou thermiques du joint, et donc celles de l’échangeur qui sont directement liées à la qualité du joint brasé.

Pour tenter de remédier à ces inconvénients, une solution est de réaliser la texturation des structures d’échange thermique après que le brasage de ces structures dans l’échangeur a été réalisé.

Toutefois, il est alors difficile d’accéder aux canaux formés par les structures d’échange dans les passages de l’échangeur et il est impossible d’utiliser des techniques de texturation mécanique ou de revêtement par projection thermique. D’autres techniques de traitement de surface sont difficiles à mettre en œuvre. Par exemple, pour les techniques impliquant des étapes préalables de traitement thermique ou de dépôt d’une couche d’imprégnation pour assurer l’adhésion du revêtement, c’est l’échangeur entier qu’il faut traiter. Il y a alors des risques de boucher les canaux, de débraser des pièces de l’échangeur ou de créer des phases métallurgiques fragiles et d’endommager la matrice brasée.

Par ailleurs, il a été proposé de réaliser des texturations de surface sur les plaques séparatrices avant brasage. Mais dans ce cas, il n’y a pas de structure d’échange thermique brasée aux plaques et il est nécessaire de procéder à un recuit des plaques. Or, les structures d’échange ont aussi un rôle d’entretoises et contribuent à la rigidité de l’assemblage. De plus, les plaques recuites perdent de leur résistance mécanique. Il est alors nécessaire d’agencer des barres de renfort supplémentaires dans les passages et de doubler l’épaisseur des plaques.

La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des problèmes mentionnés ci-avant, notamment d’améliorer la fabrication d’un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés présentant des structures d’échanges à propriétés thermiques améliorées.

La solution selon l’invention est alors un élément intercalaire pour échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés, destiné à être monté entre une première plaque et une deuxième plaque de l’échangeur, ledit élément intercalaire comprenant :

- au moins une première portion d’assemblage configurée pour être assemblée avec la première plaque et comprenant une première paire de surfaces opposées, l’une des surfaces de la première paire étant orientée du côté de la première plaque et l’autre des surfaces de la première paire étant orientée du côté de la deuxième plaque lorsque l’élément intercalaire est à l’état monté,

- plusieurs ailettes ou jambes d’onde s’étendant depuis ladite première portion d’assemblage de façon à délimiter, lorsque l’élément intercalaire est à l’état monté, une pluralité de canaux pour l’écoulement d’un premier fluide, et

- au moins une texturation de surface sous la forme d’une structure poreuse ou de reliefs formés sur une surface de l’élément intercalaire, au moins une ailette ou jambe d’onde présentant ladite texturation de surface,

caractérisé en ce la première portion d’assemblage est exempte de texturation de surface sur la surface de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque.

Selon le cas, l’élément de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :

- l’élément intercalaire comprend un substrat massif ou plein, la texturation de surface étant formée ou déposée sur une surface du substrat. - au moins une ailette ou jambe d’onde comprend une troisième paire de surfaces opposées, l’une et/ou l’autre des surfaces de la troisième paire présentant ladite texturation de surface.

- la totalité ou la quasi-totalité de l’une et l’autre des surfaces de la troisième paire présente ladite texturation de surface.

- la première portion d’assemblage présente la texturation de surface sur la surface de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque.

- la première portion d’assemblage est agencée entre deux ailettes ou jambes d’ondes successives, la surface de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque ayant deux extrémités reliées chacune à une surface respective de chacune des deux ailettes ou jambes d’ondes, la surface de la première paire et lesdites surfaces respectives des ailettes présentant la texturation de surface.

- l’élément comprend au moins une deuxième portion d’assemblage configurée pour être assemblée avec la deuxième plaque et comprenant une deuxième paire de surfaces opposées, l’une des surfaces de la deuxième paire étant orientée du côté de la première plaque et l’autre des surfaces de la deuxième paire étant orientée du côté de la deuxième plaque lorsque l’élément intercalaire est à l’état monté, ladite deuxième portion d’assemblage étant exempte de texturation de surface sur au moins la surface de la deuxième paire orientée, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque.

- la deuxième portion d’assemblage présente la texturation de surface sur la surface de la deuxième paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque.

- la deuxième portion d’assemblage est agencée entre deux ailettes ou jambes d’ondes successives, la surface de la deuxième paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque ayant deux extrémités reliées chacune à une surface respective de chacune des deux ailettes ou jambes d’ondes, ladite surface de la deuxième paire et lesdites surfaces respectives des ailettes présentant la texturation de surface.

- la première portion d’assemblage et/ou la deuxième portion d’assemblage sont agencées, à l’état monté, parallèlement aux première et deuxième plaques, les ailettes ou jambes d’onde se succédant suivant une direction latérale et délimitant, à l’état monté, une pluralité de canaux configurés pour canaliser le premier fluide suivant une direction longitudinale parallèle aux première et deuxième plaques et orthogonale à la direction latérale.

- ladite au moins une ailette ou jambe d’ondes s’étendent dans un plan parallèle à la direction longitudinale et forment un angle a par rapport à la première portion d’assemblage et/ou la deuxième portion d’assemblage, l’angle a étant inférieur ou égal à 90°.

- la texturation de surface est sous la forme d’une structure poreuse ayant une porosité ouverte comprise entre 15 et 60 %, de préférence une porosité ouverte comprise entre 20 et 45 % (% en volume), ou sous la forme de reliefs définissant, en coupe transversale, des cavités ouvertes à la surface de l’élément intercalaire.

- l’élément est sous la forme d’un produit ondulé comprenant une succession de jambes d’onde reliées alternativement par des sommets d’onde et des bases d’onde, au moins un sommet d’onde comprenant ladite première portion d’assemblage et/ou au moins une base d’onde comprenant ladite deuxième portion d’assemblage.

- les jambes d’onde se succèdent selon une direction latérale, le produit ondulé ayant une densité, définie comme le nombre de jambes d’onde par unité de longueur mesuré le long de la direction latérale, inférieure à 18 jambes par 2,54 centimètres, de préférence inférieure à 10 jambes par 2,54 centimètres, de préférence encore inférieure ou égale à 5 jambes par 2,54 centimètres.

- le produit ondulé est formé à partir d’un produit plat ayant une épaisseur d’au moins 0,15 mm, de préférence comprise entre 0,2 et 0,4 mm.

L’invention concerne en outre un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés comprenant une pluralité de plaques agencées parallèlement entre elles de façon à définir une série de passages pour l’écoulement d’un premier fluide à mettre en relation d’échange thermique avec au moins un deuxième fluide, et au moins un élément intercalaire monté entre deux plaques successives définissant un passage de façon à former, au sein du passage, plusieurs canaux pour l’écoulement dudit premier fluide, caractérisé en ce que l’élément intercalaire est conforme à l’invention. Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un élément intercalaire pour échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :

a) mise en forme de l’élément intercalaire de sorte qu’il présente des ailettes ou jambes d’onde délimitant, lorsque l’élément intercalaire est monté entre une première plaque et une deuxième plaque de l’échangeur, une pluralité de canaux pour l’écoulement d’un premier fluide, et au moins une première portion d’assemblage configurée pour être assemblée avec une première plaque et comprenant une première paire de surfaces opposées dont l’une est orientée du côté de la première plaque et l’autre est orientée du côté de la deuxième plaque lorsque l’élément intercalaire est à l’état monté,

c) formation d’une texturation de surface sous la forme d’une structure poreuse ou de reliefs sur la totalité ou la quasi-totalité de l’élément intercalaire, d) retrait sélectif d’au moins une portion de ladite texturation de surface s’étendant sur celle des surfaces de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque.

Le procédé selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- le procédé comprend, préalablement à l’étape c), une étape b) de dépôt d’un revêtement fusible sur celle des surfaces de la première paire orientée à l’état monté, du côté de la première plaque, l’étape d) comprenant un traitement thermique de l’élément intercalaire de manière à retirer le revêtement fusible et la portion de texturation de surface formée sur ledit revêtement fusible.

- le procédé comprend, préalablement à l’étape c), l’application d’un masque sur celle des surfaces de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque, l’étape d) étant réalisée par retrait du masque.

- l’étape d) est réalisée mécaniquement, de préférence par brossage ou ponçage.

La présente invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux schémas ci-annexés, parmi lesquels :

la Figure 1 illustre un exemple d’échangeur de chaleur comportant un élément intercalaire selon l’invention ; la Figure 2 illustre un exemple d’assemblage d’un élément intercalaire selon l’invention brasé à une plaque d’échangeur ;

les Figures 3 à 6 montrent différentes vues d’un élément intercalaire selon un mode de réalisation de l’invention ;

la Figure 7 illustre différents modes de réalisation d’un élément intercalaire assemblé entre deux plaques d’échangeur ;

la Figure 8 illustre des étapes d’un procédé de fabrication d’un élément intercalaire selon un mode de réalisation de l’invention.

De façon connue en soi, un échangeur de chaleur comprend un empilement de plaques disposées parallèlement l’une au-dessus de l’autre avec espacement et formant ainsi plusieurs séries de passages de forme parallélépipédique et plate pour l’écoulement d’un premier fluide et d’au moins un deuxième fluide à mettre en relation d’échange de chaleur indirect via les plaques. De préférence, le premier fluide comprend un liquide frigorigène à vaporiser au moins partiellement.

La Figure 1 illustre de façon schématique un exemple de passage 33 d’un échangeur 1 du type vaporiseur-condenseur alimenté en oxygène liquide. Ce vaporiseur-condenseur vaporise l'oxygène liquide OL sous basse pression (typiquement légèrement supérieure à la pression atmosphérique) recueilli en bas d'une colonne, par condensation d'azote moyenne pression (typiquement de 5 à 6 bars absolus) circulant dans des passages adjacents des passages 33 (non illustrés) dédiés à la circulation d'oxygène. L'azote moyenne pression est le plus souvent prélevé à l'état gazeux en tête d'une colonne de distillation d'air à moyenne pression à laquelle la colonne basse pression citée ci-dessus est connectée. Après son passage et sa condensation au moins partielle dans le vaporiseur-condenseur, cet azote est renvoyé dans la colonne moyenne pression.

C'est plus spécifiquement dans le cadre de cette application que l'invention sera décrite par la suite, étant entendu que son application peut être envisagée dans d'autres contextes, notamment avec des fluides d’une autre nature. Ainsi, l’échangeur 1 peut vaporiser au moins un débit de mélange liquide-gaz, en particulier un débit de mélange à plusieurs constituants, par exemple un mélange d’hydrocarbures, par échange de chaleur avec au moins un autre fluide, par exemple du gaz naturel.

Tout ou partie des passages de vaporisation 33 de l’échangeur 1 sont pourvus d’éléments intercalaires 22 définissant, au sein des passages 33, des canaux 26 pour la circulation de l’oxygène liquide et pouvant revêtir différentes formes.

Les éléments intercalaires 22 peuvent avoir des formes ondulées, comme montré sur la Figure 3, et comprendre des jambes d’onde 123 reliées alternativement par des sommets d’onde 121 et des bases d’onde 122. Dans ce cas, on appelle « ailettes » les jambes d’onde qui relient les sommets et les bases successifs de l’onde.

Les éléments intercalaires 22 peuvent revêtir d’autres formes particulières définies selon les caractéristiques d’écoulement de fluide souhaitées. De manière plus générale, le terme « ailettes » couvre des lames ou autres surfaces secondaires d’échange thermique, qui s’étendent entre les surfaces primaires d’échange thermique, c’est-à-dire les plaques de l’échangeur, dans les passages de l’échangeur.

Les éléments intercalaires 22 sont liés par brasage aux plaques séparatrices de l’échangeur. Avantageusement, la liaison est réalisée par brasage sous vide avec utilisation d’un métal d’apport 30, appelé brasure ou agent de brasage, l’assemblage étant obtenu par fusion et diffusion d’agent de brasage 30 au sein des pièces à braser, c’est-à-dire dans le métal de base, sans fusion de celles-ci.

La Figure 2 est une vue partielle d’un élément intercalaire 22 assemblé à une première plaque 6 adaptée pour définir, en association avec une autre deuxième plaque 7 parallèle (non illustrée), un passage 33 de l’échangeur 1 .

L’élément intercalaire 22 et la plaque 6 comportent respectivement des portions d’assemblage 121 , 60 destinées à être brasées l’une avec l’autre. Les portions d’assemblage 121 , 60 sont positionnées l’une contre l’autre, de préférence avec un faible jeu entre elles afin d’y interposer l’agent de brasage 30. Typiquement les portions d’assemblage 121 , 60 peuvent être celles où le jeu entre les pièces 22, 6 est le plus faible, typiquement les portions au niveau desquelles les pièces 22, 6 sont en contact l’une avec l’autre ou en quasi- contact, c’est-à-dire avec un jeu très faible existant entre tout ou partie desdites portions, l’une avec l’autre.

De préférence, les plaques 6, 7 de l’échangeur sont des plaques colaminées comprenant une feuille centrale 40 dont chaque face est revêtue d’une couche 30. Selon un autre mode de réalisation, l’agent de brasage 30 peut prendre la forme d’un feuillard ou d’une couche de revêtement de surface 30. La couche de revêtement 30 peut être déposée par pulvérisation ou par application au pinceau de l’agent de brasage 30 sous forme d’une suspension de poudre contenant la poudre, un dispersant, un liant, des additifs pour contrôler la viscosité.

De préférence, l’agent de brasage 30 a une épaisseur e comprise entre 50 et 300 miti, de préférence comprise entre 100 et 250 pm.

L’agent de brasage 30 est de préférence formé d’un matériau métallique ayant une température de fusion inférieure à celle des matériaux constitutifs des pièces 6, 22. Les pièces 6, 22 et 30 sont de préférence formées d’alliage d’aluminium. Les plaques 6 et les éléments 22 de l’échangeur sont avantageusement formées d’un premier alliage d’aluminium de la famille 3XXX, de préférence du type 3003 (norme ASME SB-2019 SECTION 2-B). L’agent de brasage 30 est formé d’un deuxième alliage d’aluminium, de préférence un alliage du type 4XXX (norme ASME SB-2019 SECTION 2-B), en particulier du type 4004.

Comme on le voit en coupe transversale sur la Figure 4, l’élément intercalaire 22 comprend plusieurs ailettes ou jambes d’onde 123 configurées pour délimiter, lorsque l’élément 22 est monté entre une première plaque 6 et une deuxième plaque 7 de l’échangeur, une pluralité de canaux 26 pour l’écoulement du premier fluide.

L’élément 22 comprend en outre au moins une première portion d’assemblage 121 configurée pour être assemblée avec la première plaque 6 et comprenant une première paire de surfaces 121 a, 121 b opposées, l’une 121 a des surfaces de la première paire étant orientée du côté de la première plaque 6 et l’autre 121 b des surfaces de la première paire étant orientée du côté de la deuxième plaque 7 lorsque l’élément intercalaire 22 est à l’état monté. L’élément intercalaire 22 comprend en outre au moins une texturation de surface 23 sous la forme d’une structure poreuse ou de reliefs formés sur une surface de l’élément intercalaire 22.

Dans le cadre de l’invention, au moins une texturation de surface est présente sur une surface d’au moins une ailette ou jambe d’onde 123 de l’élément intercalaire 22. Il est à noter que l’élément intercalaire peut présenter une ou plusieurs formes prédéterminées de texturation de surface réparties sur différentes zones de sa surface, étant entendu qu’une texturation de surface peut aussi bien être réalisée dans la surface du matériau constitutif de l’élément intercalaire qu’y être déposée, c’est-à-dire résulter d’un apport de matière supplémentaire sur la surface de l’élément intercalaire.

Selon l’invention, la première portion d’assemblage 121 est exempte de texturation de surface 23 sur sa surface 121 a qui est orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque 6.

Ainsi, on préserve la mouillabilité et la bonne brasabilité de la surface de l’élément intercalaire destinée à être positionnée contre une plaque adjacente pour y être assemblée par brasage. Au cours du brasage, la répartition de l’agent de brasage au niveau du joint peut être contrôlée, ce qui conduit à un joint ayant de bonnes propriétés mécaniques et thermiques. Il est ainsi possible d’utiliser les procédés traditionnels de fabrication d’échangeurs à plaques et ailettes brasés.

De plus, il n’est pas nécessaire de réaliser une texturation de surface après montage de l’élément intercalaire 22 puique celui-ci présente déjà la texturation sur les zones souhaitées des ailettes. On peut ainsi incorporer une structure d’échange thermique à surface intensifiée dans l’échangeur tout en préservant l’intégrité structurelle de la matrice de l’échangeur et de ses canaux internes.

L’absence de texturation de surface sur la surface située du côté de la première plaque permet également un meilleur contrôle de la hauteur de l’élément intercalaire. Or, la hauteur de l’élément intercalaire est un paramètre important qui conditionne, en étant adaptée avec précision à l’écart entre la première et la deuxième plaques 6, 7 de l’échangeur, la qualité et donc les propriétés du joint brasé. Selon un mode de réalisation avantageux, l’élément intercalaire 22 est un produit ondulé comprenant une succession de jambes d’onde 123 reliées alternativement par des sommets d’onde 121 et des bases d’onde 122. Au moins un sommet d’onde 121 comprend une première portion d’assemblage 121 selon l’invention.

Les explications qui suivent sont faites en référence aux Figures 4 à 7, étant entendu que l’élément intercalaire 22 peut revêtir toute autre forme adéquate et n’inclut pas nécessairement toutes les caractéristiques détaillées ci- après.

La Figure 4 montre une vue en coupe transversale d’une structure d’échange thermique ondulée 22. Plusieurs jambes d’onde 123 de forme longiligne s’étendent parallèlement entre elles et globalement suivant une direction dite longitudinale z. Les jambes d’onde se succèdent suivant une direction latérale x, qui est perpendiculaire à la direction longitudinale z, et sont reliées alternativement par des sommets d’onde 121 et des bases d’onde 122.

Selon l’exemple illustré sur la Figure 3, les sommets d’onde 121 et des bases d’onde 122 sont de forme plane et s’étendent parallèlement entre eux et perpendiculairement aux jambes d’onde 123. Les canaux 26 pour le premier fluide, qui sont formés entre deux jambes d’onde successives et un sommet ou une base agencé entre lesdites jambes d’onde successive, présentent ainsi une section transversale de forme générale rectangulaire.

La Figure 4 illustre une onde droite présentant des jambes d’onde 123 à surface plane. D’autre configurations d’élément intercalaire 22 sont bien sûr envisageables, notamment des configurations du type onde droite perforée, onde à décalage partiel, onde à vagues ou à arête de hareng (« herringbone » en anglais).

Un élément 22 selon la Figure 4 est visible sur la Figure 7(a) à l’état monté, c’est-à-dire monté entre une première et une deuxième plaque 6, 7 directement voisines formant un passage 33. Le passage 33 est de forme globalement parallélépipédique et configuré pour canaliser le premier fluide parallèlement à la direction longitudinale z.

En fonctionnement, le premier fluide s’écoule sur la largeur du passage 33, mesurée suivant la direction latérale x, entre une entrée et une sortie du passage 33 situées à deux extrémités opposées suivant la longueur du passage 33, mesurée suivant la direction longitudinale z. Les jambes d’onde 123 délimitent au sein du passage 33 une pluralité de canaux 26 qui s’étendent parallèlement à la direction longitudinale z.

Comme on le voit sur la Figure 7(a), l’élément 22 s’étend de préférence sur la quasi-totalité, voire la totalité, de la hauteur des passages, mesurée suivant une direction verticale y perpendiculaire aux plaques 6, 7, de manière à être en contact ou quasi-contact avec les plaques 6, 7. Les sommets d’onde 121 et les bases d’onde 122 sont agencés parallèlement aux plaques 6, 7.

Selon un mode de réalisation particulier, on peut adapter la hauteur de l’élément 22 à la hauteur du passage 33 de sorte qu’il existe un jeu d’une valeur prédéterminée, tel qu’indiqué par la référence « d » sur la Figure 8(e), entre les sommets d’onde 121 et la première plaque 6 et entre les bases d’onde 122 et la deuxième plaque 7. Ceci permet d’empêcher des remontées capillaires d’agent de brasage en dehors de la zone du joint brasé durant l’étape de brasage sous vide, ce qui peut être préjudiciable aux performances de l’échangeur puisqu’en s’écoulant, la brasure peut modifier la microstructure de la texturation de surface en comblant les porosités ou cavités présents en surface.

De préférence, le jeu d est compris entre 0 et 0,1 mm, de préférence encore compris entre 0 et 0,05 mm.

De préférence, l’élément intercalaire 22 est disposé en configuration dite « easyway » dans le passage 33, c’est-à-dire que les jambes d’onde 123 s’étendent globalement suivant la direction d’écoulement du premier fluide dans le passage 33. A noter qu’en service, la direction d’écoulement du premier fluide est de préférence verticale, le sens d’écoulement pouvant être ascendant ou descendant.

Avantageusement, on pourra agencer un élément intercalaire 22 selon l’invention dans une zone 3 d’un passage 33 de l’échangeur dans laquelle pénètre l’oxygène montant, l’élément intercalaire présentant ainsi en surface des porosités ou reliefs multipliant les sites d’amorçage pour la formation du bulles d’oxygène gazeux OG.

De préférence, chaque sommet d’onde 121 comprend une première portion d’assemblage 121 selon l’invention. La surface 121 a du sommet d’onde positionnée contre la première plaque 6 est ainsi exempte de texturation de surface 23, ce qui permet de la braser solidement à une portion d’assemblage réciproque sur la première plaque 6 lors de la fabrication de l’échangeur.

Avantageusement, chaque base d’onde 122 comprend une deuxième portion d’assemblage 122 configurée pour être assemblée, à l’état monté, avec la deuxième plaque 7.

Comme illustré sur la Figure 4, ladite deuxième portion d’assemblage comprend une deuxième paire de surfaces 122a, 122b opposées, celle 122b des surfaces de la deuxième paire orientée du côté de la deuxième plaque 7 étant exempte de texturation de surface 23.

On peut ainsi braser solidement une autre portion de l’élément intercalaire 22 à une portion d’assemblage réciproque sur la première plaque 7 lors de la fabrication de l’échangeur, ce qui améliore encore la solidité et la rigidité du passage 33.

De préférence, lesdites premières portions d’assemblage 121 , les ailettes ou jambes d’onde 123, et lesdites deuxièmes portions d’assemblage 122 si présentes, sont monobloc, i. e. formées d’une seule pièce.

De préférence, chaque jambe d’onde 123 comprend une troisième paire de surfaces 123a, 123b opposées, l’une et/ou l’autre des surfaces 123a, 123b de la troisième présentant ladite texturation de surface 23, de préférence sur sa totalité ou sa quasi-totalité.

A noter que dans la cadre de la présente invention, la quasi-totalité d’une surface ou d’un élément s’entend d’une portion représentant au moins 90%, de préférence au moins 95%, de préférence encore au moins 98% de la superficie de cette surface ou de la superficie totale de cet élément.

La Figure 5 illustre un exemple où toutes les jambes d’onde 123 présentent au moins une texturation de surface sur leur deux surfaces 123a, 123b. Chaque canal 26 présente ainsi deux parois latérales 123a, 123b dont les surfaces internes sont intensifiées.

De préférence, la première portion d’assemblage 121 présente également la texturation de surface 23 sur la surface 121 b de la première paire orientée, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque 7, de préférence sur la totalité ou la quasi-totalité de ladite surface 121 b. La deuxième portion d’assemblage 122 peut aussi présenter la texturation de surface 23 sur la surface 122a de la deuxième paire orientée, à l’état monté, du côté de la première plaque 6, de préférence sur la totalité ou la quasi-totalité de ladite surface 122a. Cela permet de maximiser la superficie de texturation de surface 23 présente sur l’élément intercalaire 22 et donc de maximiser l’efficacité de transfert thermique au sein des canaux 26 délimités par l’élément intercalaire.

Une telle configuration est illustrée sur les Figures 6 et 7(a). En fait, chaque canal 26 a une surface interne formée, à l’état monté, alternativement par la surface 122a d’une base d’onde 122 orientée vers la première plaque 6, la surface 6b de la première plaque 6 orientée vers la base d’onde 122 et les surfaces respectives 123a, 123b des deux jambes d’onde 123 reliées aux extrémités de ladite base d’onde 122, et par la surface 121 b d’un sommet d’onde 121 orientée vers la deuxième plaque 7, la surface 7a de la deuxième plaque 7 orientée vers le sommet d’onde 121 et les surfaces respectives 123a, 123b des deux jambes d’onde 123 reliées aux extrémités dudit sommet d’onde 121 .

En agençant au moins une texturation de surface 23 sur le fond des canaux 26, formé alternativement par un sommet 121 ou une base d’onde 122, on intensifie l’échange thermique sur une plus grande partie des surfaces de l’élément 22 qui forment, à l’état monté, la surface interne des canaux 26.

De préférence, les surfaces 6a, 6b, et 7a, 7b des plaques 6, 7 sont exemptes de texturation de surface. On préserve ainsi la qualité des joints de brasage formés avec les plaques.

La Figure 7(a) illustre une configuration dans laquelle les jambes d’onde 123 d’étendent parallèlement à la direction longitudinale z et perpendiculairement aux sommets d’onde 121 et aux bases d’onde 122 de l’élément 22.

Selon une variante de réalisation, illustrée sur les Figures 7(b) et 7(c), les jambes d’ondes 123 s’étendent dans un plan qui est parallèle à la direction longitudinale z et qui forme un angle a inférieur à 90° avec la première portion d’assemblage 121 d’une part et avec la deuxième portion d’assemblage 122 d’autre part. En formant un angle aigu entre les jambes d’onde 123 et les sommets ou bases d’onde 121 , 122, on maximise la portion de surface interne des canaux 26 qui peut présenter une texturation de surface et on minimise la portion de surface interne des canaux 26 qui ne peut généralement pas présenter de texturation, cette portion étant formée, selon le canal considéré, par la surface 6b de la première plaque 6 orientée vers la base d’onde 122 ou par la surface 7a de la deuxième plaque 7 orientée vers le sommet d’onde 121 .

De préférence, l’angle a est compris entre 60 et 90°, de préférence encore l’angle a est compris entre 70 et 85°. Ainsi, on préserve l’accessibilité aux surfaces sur lesquelles la texturation de surface doit être formée tout en augmentant la surface de canal intensifiée.

Dans le cadre de l’invention, le produit ondulé 22 est formé de préférence à partir d’un produit plat, tel une tôle ou feuillard, ayant une épaisseur d’au moins 0,15 mm, de préférence comprise entre 0,2 et 0,4 mm. Cette épaisseur est indiquée par la lettre « t » sur la Figure 3. La mise en œuvre d’une texturation de surface 23 nécessite des flux thermiques importants, en particulier lorsque la fonction de la texturation de surface 23 est d’intensifier l’ébullition du premier fluide. Il est donc avantageux d’utiliser un élément intercalaire relativement épais, afin de conserver un coefficient d’ailette le plus important possible, c’est-à-dire une meilleure aptitude des ailettes à transmettre la chaleur.

Il est également avantageux de travailler avec un élément intercalaire plus épais lorsque, du fait de l’intensification des échanges thermique obtenue grâce à la texturation de surface, on souhaite réduire la densité d’ailettes de l’élément intercalaire afin de réduire les pertes de charges qu’il génère. On préserve alors le coefficient d’échange thermique de l’élément intercalaire en augmentant son épaisseur.

Etant noté que le coefficient d’ailette est un nombre typiquement compris compris entre 0 et 1 , celui-ci étant égal à 1 au point de contact avec une plaque adjacente et diminuant sur l’ailette lorsqu’on s’éloigne de la plaque. Le point situé au milieu de l’ailette est le point où le coefficient d’ailette est le plus faible. Travailler avec des ailettes plus épaisses permet de réduire la conduction thermique à travers l’ailette, de la plaque vers le point du milieu de l’ailette, ce qui augmente le coefficient d’ailette. De préférence, le produit ondulé 22 a une densité, définie comme le nombre de jambes d’onde par unité de longueur mesuré le long de la direction latérale x, inférieure à 18 jambes par 2,54 centimètres, de préférence inférieure à 10 jambes d’onde par 2,54 centimètres, de préférence encore inférieure ou égale à 5 jambes par 2,54 centimètre. Avantageusement, la densité peut être comprise entre 1 et 5 jambes par 2,54 centimètres. A noter que ces valeurs de densités sont applicables à un élément intercalaire qui n’est pas nécessairement un produit ondulé, les ailettes se succédant selon la direction latérale x et la densité étant alors définie comme le nombre d’ailettes par unité de longueur, mesuré suivant la direction latérale x.

L’utilisation d’une densité relativement faible permet de faciliter la phase de dépôt de la texturation de surface sur les ailettes ou jambes d’onde, leur surface étant plus accessible. En outre, l’utilisation d’un élément intercalaire de densité plus faible facilite l’élimination des bulles créées au niveau de la texturation de surface.

De préférence, l’élément intercalaire 22 comprend un substrat massif, ou dit autrement un substrat plein, en particulier un substrat non-poreux, sur lequel la texturation 23 est formée. Le substrat est visible en noir sur la figure 7 par exemple. Selon la structure de l’élément intercalaire, le substrat peut comprendre une ou plusieurs premières et/ou deuxièmes portions d’assemblage, les ailettes ou jambes d’onde.

A noter que l’élément intercalaire est de préférence monobloc, c’est-à- dire formé d’une seule pièce.

Dans le cadre de l’invention, la texturation de surface 23 peut résulter d’un revêtement de surface déposé sur l’élément ou bien d’une modification de l’état de surface dudit élément pièces obtenu par un traitement chimique, mécanique ou équivalent, par exemple par sablage, rainurage....

En particulier le revêtement de surface peut être déposé sur le substrat déposé par voie liquide, notamment par trempage, pulvérisation ou par voie électrolytique, par voie sèche, notamment par dépôt chimique en phase vapeur (en anglais Chemical Vapor Déposition ou CVD) ou dépôt physique en phase vapeur (en anglais Physical Vapor Déposition ou CVD), ou par projection thermique, en particulier par flamme ou par plasma. Etant précisé que la texturation 23 vise à modifier l’état de surface de l’élément intercalaire et non à déformer en tout ou partie l’élément intercalaire.

De préférence, la texturation de surface est formée d’aluminium ou d’un alliage d’aluminium comprenant, pour 100% de sa masse, au moins 80% en masse d’aluminium, de préférence au moins 90%, de préférence encore au moins 99% d’aluminium.

Selon un mode préféré de réalisation, la texturation de surface 23 est sous la forme d’une structure poreuse, de préférence une couche poreuse. La structure poreuse peut par exemple être formé d’un dépôt de particules d’aluminium légèrement frittées, de filaments d’aluminium enchevêtrés, de particules d’aluminium semi fondues collées les unes aux autres, telles les particules d’aluminium qui sont obtenues après projection que l’on obtient en projection thermique par flamme.

De préférence, la texturation de surface 23 présente avant brasage une porosité ouverte comprise entre 15 et 60%, de préférence entre 20 et 45%, de préférence encore une porosité ouverte initiale comprise entre 25 et 35% (% en volume). A noter que la porosité ouverte est définie comme le rapport entre le volume des pores ouverts, c’est-à-dire les pores communiquant fluidiquement avec l’environnement extérieur dans lequel se situe la pièce 22, et le volume total de la structure poreuse.

Les pores de la structure poreuse 23 ont de préférence un diamètre compris entre 1 et 200 miti, de préférence compris entre 5 et 100 pm. Etant noté que les pores ne sont pas nécessairement de section circulaire mais peuvent présenter des formes irrégulières. Le terme « diamètre », couvre donc également un diamètre hydraulique équivalent qui peut être calculé à partir de mesure de la perte de charge subit par un écoulement gazeux à travers la structure poreuse et en supposant que les pores ont une forme régulière, notamment sphérique, cylindrique, ...

On pourra également caractériser la dimension des pores par leur volume. De préférence, les pores de la structure poreuse 23 ont un volume compris entre 1000 et 1 000 000 pm 3 . Le volume des pores pourra par exemple être déterminé par tomographie ou par analyse d’images de sections polies d’échantillons prises dans une multitude de directions dans l’espace. De façon alternative, la texturation de surface 23 peut être sous la forme de reliefs, ou motifs, imprimés ou réalisés dans ou sur le matériau constitutif de l’élément intercalaire 22. De préférence, ces reliefs définissent, en coupe transversale, des cavités ouvertes à la surface de l’élément 22. Par exemple, des micro-reliefs ou taille ou morphologie diverses, tels des gorges, discrètes ou ininterrompues, des stries, des protubérances, ... pourront être formés ou déposés à la surface de l’élément 22. En particulier, les reliefs formant la texturation de surface 23 peuvent être réalisés par usinage laser ou mécanique et/ou chimique.

Par micro-reliefs, on entend des reliefs qui ont au moins une dimension caractéristique faible par rapport à une dimension de l’élément, en particulier des reliefs qui s’étendent une hauteur, mesurée suivant une direction perpendiculaire à la surface de l’élément intercalaire présentant la texturation, et /ou une largeur, mesurée suivant une direction perpendiculaire à la surface de l’élément intercalaire présentant la texturation, de l’ordre de quelques micromètres et plusieurs centaines de micromètres.

La Figure 8 illustre les principales étapes d’un procédé de fabrication pouvant être utilisé pour fabriquer un élément intercalaire 22, dans le cas où celui-ci est sous la forme d’un produit ondulé destiné à être agencé entre une première plaque 6 et une deuxième plaque 7. Bien entendu, le procédé de fabrication décrit ci-après peut s’appliquer à d’autres formes d’éléments intercalaires.

L’élément intercalaire 22 est tout d’abord mis en forme, typiquement par emboutissage, puis découpé en largeur et en longueur pour former un tapis ondulé 22 du format souhaité et dégraissé. Comme on le voit en coupe transversale sur la Figure 8(a), l’élément 22 présente, après mise en forme, une succession de sommets et de bases d’onde constituant des premières et deuxièmes portions d’assemblage destinées à être brasées sous vide respectivement avec des plaques 6, 7 adjacentes de l’échangeur.

Selon l’invention, le procédé comprend une étape c) au cours de laquelle au moins une texturation de surface 23 est formée sur la totalité ou la quasi- totalité de l’élément intercalaire 22. En d’autres termes, une texturation de surface est appliquée au niveau de toutes les surfaces de l’élément intercalaire, y compris les paires de surfaces opposées situées au niveaux des sommets et des bases. Par exemple, la texturation 23 peut être formée par dépôt d’un revêtement du type suspension. Dans ce cas, on met en suspension dans un liant le matériau constitutif de la texturation et des additifs tels que des éléments épaississants, porogènes,... Cette technique permet de réaliser des revêtements sur des ondes de plus grande densité, qu’il est difficile de traiter par projection thermique à cause de la mauvaise accessibilité aux surfaces.

On procède ensuite à un retrait sélectif d’au moins les portions de texturation de surface 23 qui s’étendent sur les surfaces des premières portions d’assemblage orientées, à l’état monté, du côté de la première plaque 6. Si l’élément intercalaire comprend une ou plusieurs deuxièmes portions d’assemblage destinées à être assemblée avec la deuxième plaque 7, on procède aussi à un retrait sélectif de la texturation 23 au niveau des surfaces des desxième portions d’assemblage orientées, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque 7.

Différentes solutions peuvent être utilisées pour retirer sélectivement la texturation de surface 23. Une première solution, illustrée sur la Figure 8(c), est de déposer, avant de former la texturation 23, un revêtement fusible 25 sur les surfaces de l’élément 22 que l’on souhaite voir, à l’issue du procédé de fabrication, exemptes de texturation de surface 23. On réalise ensuite un traitement thermique de l’élément 22 de manière à retirer le revêtement fusible 25, et avec lui les portions de surface 23.

De façon alternative, on peut apposer un masque 25 sur ces surfaces avant de réaliser la texturation de surface. Un fois la texturation de surface formée sur l’ensemble de l’élément 22, le masque est retiré.

Le masque peut être réalisé à partir d’une tôle présentant des ouvertures. De préférence, le masque est plaqué le plus près possible des surfaces à masquer de l’élément 22 afin d’y éviter tout dépôt. Les ouvertures sont positionnées en regard des surfaces de l’élément 22 sur lesquelles la texturation 23 doit être formée.

Le masque peut être formé d’un acier allié ou d’un alliage de nickel, de préférence un alliage nickel-fer-chrome, en particulier un alliage du type 800H, qui offre une bonne résistance à haute température. Une autre solution est de retirer la texturation de surface dans les zones souhaitées au moyen d’un procédé mécanique, par exemple par brossage ou ponçage des surfaces de l’élément 22.

L’élément intercalaire 22 ainsi fabriqué est ensuite monté entre une première plaque 6 et une deuxième plaque 7 de l’échangeur, puis brasé auxdites plaques, comme illustré sur la Figure 8(e).

Exemple

Des essais de dépôt d’une structure poreuse ont été réalisés sur un produit ondulé ayant une densité de 6 jambes d’onde par 2,54 centimètres et une hauteur de 5 mm. Le produit ondulé était formé à partir d’un feuillard d’une épaisseur de 0,5 mm. Un masque formé d’une tôle en allliage du type 800H était apposé sur le produit ondulé. Il présentait une série de fentes d’une largeur de 4,2 mm découpées au laser. Les parties pleines du masque étaient agencées au niveau des sommets d’onde du produit ondulé.

Le dépôt a été réalisé par projection thermique à la flamme à partir d’un fil d’aluminium comprenant, pour 100% de sa masse, 99,5% d’aluminium. Ces essais ont permis de déposer sélectivement sur les jambes d’onde du produit ondulé une texturation de surface sous la forme d’une couche poreuse d’une épaisseur de 200 à 300 pm et d’une porosité ouverte de l’ordre de 30%. La couche poreuse présentait de bonnes caractéristiques d’adhésion sur la surface du produit ondulé.