EP2372285B1 - Echangeur thermique à tubes et procédé d'assemblage d'un tel échangeur - Google Patents

Echangeur thermique à tubes et procédé d'assemblage d'un tel échangeur Download PDF

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EP2372285B1
EP2372285B1 EP11158947A EP11158947A EP2372285B1 EP 2372285 B1 EP2372285 B1 EP 2372285B1 EP 11158947 A EP11158947 A EP 11158947A EP 11158947 A EP11158947 A EP 11158947A EP 2372285 B1 EP2372285 B1 EP 2372285B1
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EP
European Patent Office
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tubes
orifices
regulating plate
plate
partition plate
Prior art date
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EP11158947A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP2372285A9 (fr
EP2372285A1 (fr
Inventor
Fabien Couturier
Marc Altazin
Thierry Janel
Christophe Marvillet
Slimane Mohamed Meziani
Jacky Bastard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Industrielle dApplications Thermiques SA CIAT
Original Assignee
Compagnie Industrielle dApplications Thermiques SA CIAT
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Publication date
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Publication of EP2372285A9 publication Critical patent/EP2372285A9/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0229—Double end plates; Single end plates with hollow spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0278—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger comprising tubes for circulating a coolant and a method of assembling such a heat exchanger.
  • An exchanger corresponding to the preamble of claim 1 is known from JP 09061071 . This exchanger is produced by a process corresponding to the preamble of claim 10.
  • FR-A-2,766,914 In the field of heat exchangers, it is known, for example FR-A-2,766,914 to produce a heat exchanger by installing tubes for circulating a heat transfer fluid inside an envelope in which another fluid that is to be treated, that is to say to cool or to heat, circulates, in contact with aforementioned tubes.
  • the tubes are supplied with heat transfer fluid from a distribution chamber formed inside the exchanger and itself fed from a heat transfer fluid supply pipe.
  • the tubes are configured in U, so that the inlet and the outlet of the coolant in the heat exchanger take place on the same side.
  • the invention applies to this type of heat exchanger and to the heat exchangers in which the heat transfer fluid inlet takes place on one side, while its outlet takes place on the other side, so that the heat transfer fluid follows a path rectilinear in the tubes.
  • WO-2007/126619 provides the use of baffles disposed within a cover that defines an inlet box for a tube exchanger, while a base plate is used to hold the tubes in place. Such a solution does not affect the passage section of the coolant towards the tubes.
  • the invention intends to remedy more particularly by proposing a new heat exchanger whose assembly is easy and in which a distribution chamber can be effectively used to supply the heat transfer fluid circulation tubes.
  • the invention relates to a heat exchanger comprising tubes for circulating a heat transfer fluid arranged inside a circulating envelope of a fluid to be treated, this exchanger defining a heat transfer fluid distribution chamber. upstream of the tubes and being provided with a separating plate of the distribution chamber and a circulation volume of the fluid to be treated, while the tubes are engaged in corresponding holes of the separating plate.
  • at least one flow control plate is arranged in abutment against the separating plate, on the side of the distribution chamber, the regulating plate is provided with orifices aligned with at least some holes of the plate. of distribution, inserts each capable of exerting a thrust force of the regulating plate against the separating plate are each engaged in an orifice of the regulating plate and in a tube and these inserts are stuck in the tubes in which they are incurred.
  • the inserts make it possible to effectively fix the flow control plate against the separating plate, providing a sealing support between these plates, without the need for a seal.
  • the orifices of the regulating plate which are not occupied by inserts constitute calibrated orifices for the passage of the coolant with a given flow rate and / or pressure.
  • the heat exchanger 2 shown in the figures comprises a set of tubes 4 which extend in parallel with each other between a chamber 6 for admission of a heat transfer fluid and a heat transfer fluid collection chamber 8 after this It passes through the tubes 4.
  • the exchanger 2 can be used with any type of known heat transfer fluid, for example a fluid type HFC (hydrofluorocarbon), HFO (hydrofluorolefine) or CO 2 .
  • the tubes 4 are metallic and their upstream ends 42 are embedded in a metal separating plate 10, while their downstream ends 44 are embedded in another separation plate 12 which is also metallic.
  • the elements 4, 10 and 12 are arranged inside a cylindrical envelope 14 with a generally circular section, this envelope being closed by an inlet flange 16, on the side of the plate 10 and by an outlet flange 18, on the side of the plate 14.
  • one of the tubes 4 is represented in phantom, which shows the shape of one of the holes 102.
  • a pipe 20 for supplying heat transfer fluid to the exchanger 2 is mounted on the flange 16 and opens into the chamber 6 through a distributor 22 which may be of the known type of FR-A-2,766,914 or another type.
  • a pipe 24 for discharging the heat transfer fluid from the chamber 8 is mounted on the flange 18.
  • X 2 is a longitudinal and central axis of the exchanger 2.
  • the tubes 4 extend parallel to this axis, between the plates 10 and 12.
  • the chambers 6 and 8 can be provided on the same side of the casing 14, the tubes 4 then being bent U-shaped, as in the heat exchanger FR-A-2,766,914 .
  • An inlet pipe 26 and an outlet pipe 28 are connected to the volume V 14 defined inside the shell 14, between the plates 10 and 12. It is thus possible to circulate a fluid to be treated. That is to say to cool or reheat, the tubing 26 to the tubing 28, inside the casing 14, this fluid being in contact with the different tubes 4 with which it exchanges heat.
  • the circulation of this fluid to be treated is represented by the arrows F 1 at the figure 1 .
  • regulation plates 30 are mounted against the partition plate 10 on the side of the face 101 of the plate 10 facing the chamber 6.
  • Each regulating plate is provided with calibrated orifices 302 which are circular and whose diameter is D 302 .
  • the plate 10 As shown in figure 5 , the plate 10, of which only the lower half is shown in this figure, is provided with a plurality of zones Z 1 , Z 2 , ... in which are formed the bores 102 for receiving the tubes 4.
  • the thickness e 10 of the plate 10 measured parallel to the axis X 2 is between 10 and 30 mm, this plate having a function of stiffening the casing 14 and maintaining the position of the tubes 4.
  • the axial thickness e 30 of each plate 30 is much smaller than the thickness e 10 , in particular between 2 and 5 mm.
  • the regulating plate 30 has a substantially fluidic function and is reinforced by the partition plate 10, because of its mounting on this separator plate.
  • the ratio e 30 / e 10 is less than 0.5, preferably 0.2, more preferably of the order of 0.1.
  • each regulating plate 30 on the separating plate 10 is ensured by inserts 40 which are engaged both in dedicated orifices 304 formed in each regulating plate 30 and in the end 42 of a tube 4. place in one of the holes 102.
  • each insert 40 has a rod 402 of generally frustoconical shape whose outer diameter varies between a maximum value D 402M and a minimum value D 402m away from a peripheral flange 404 which constitutes a head for such an insert.
  • the diameter D 304 of an orifice 304 is slightly greater, by a few percent, with the diameter D 402M , which makes it possible to easily insert an insert 40 into each orifice 304.
  • the diameter D 304 is much greater, at least twice as high. at the diameter D 302 .
  • Each insert 40 is pierced with a longitudinal channel 46 with a circular section and whose diameter D 406 is constant.
  • the diameter D 406 is chosen equal to the diameter D 302 , so that the passage section of the orifices 302 is identical to the passage section of the channels 406.
  • the values of the diameters D 402M , D 402m , D 102 and D 42 are chosen so as to allow immobilization by wedging, by shape cooperation, of each insert 40 passing through an orifice 304 inside the end 42 of a tube 4 disposed in a bore 102 aligned with this orifice 304.
  • each regulating plate 30 is provided with a number of orifices 302 and 304 equal to the number of holes 102 of zone Z 1 , or equivalent, of the separating plate 10 on which it must be mounted.
  • the positioning of the orifices 302 and 304 on the plate 30 is determined such that each orifice 302 or 304 is opposite a bore 102.
  • tubes 4 whose ends 42 are received in bores 102 aligned with orifices 302 are fed from the chamber 6 through the orifices 302 whose diameter D 302 makes it possible to regulate the coolant flow of the chamber 6 to the tubes 4, in particular by creating a pressure drop.
  • tubes 4 whose ends 42 are disposed in holes 102 aligned with the orifices 304 are fed through the channels 406 of the inserts 40 which also provide a pressure regulating function.
  • each insert 40 is positioned so that its flange 404 exerts a force E 40 which pushes and firmly holds the regulating plate 30 against the face 101 of the separating plate 10.
  • E 40 force which pushes and firmly holds the regulating plate 30 against the face 101 of the separating plate 10.
  • the orifices of a regulating plate 30 are dedicated to receiving inserts 40 for fixing this plate to the separating plate 10, the majority of the orifices of the plate 30 being of the type of the orifices 302.
  • the orifices 304 are less than 20%, preferably less than 10%, of the number of orifices 302.
  • each plate 30 has more than one hundred fifty orifices 302 and only five orifices 304.
  • the different zones Z 1 and equivalent of the plate 10 in which are formed the holes 102 are separated by solid areas, in the example of the branches substantially rectilinear 106 which are connected to a peripheral band 108 also devoid of holes 102.
  • some of the inserts 40, or all these inserts may be devoid of channel 406. This is however less advantageous insofar as, in this case, the tubes 4 into which the inserts penetrate 40 are not supplied with heat transfer fluid.
  • the number of orifices of a plate 30 may be less than the number of holes in the zone of the separating plate on which it is mounted. In this case, some of the tubes 4 are not supplied with heat transfer fluid.
  • diameters D 302 and D 406 are representative of the heat transfer fluid passage sections, respectively in the orifices 302 and in the channels 406, that is to say the area of the transverse sections of the orifices 302 and channels 406.
  • diameter D 304 is representative of the section of orifices 304.

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Description

  • L'invention concerne un échangeur thermique comprenant des tubes de circulation d'un fluide caloporteur ainsi qu'un procédé d'assemblage d'un tel échangeur. Un échangeur correspondant au préambule de la revendication 1 est connu de JP 09061071 . Cet échangeur est réalisé par un procédé correspondant au préambule de la revendication 10.
  • Dans le domaine des échangeurs thermiques, il est connu, par exemple de FR-A-2 766 914 de réaliser un échangeur thermique en installant des tubes de circulation d'un fluide caloporteur à l'intérieur d'une enveloppe dans laquelle circule un autre fluide qui est à traiter, c'est-à-dire à refroidir ou à réchauffer, au contact des tubes précités. Dans ce type de matériel, les tubes sont alimentés en fluide caloporteur à partir d'une chambre de répartition ménagée à l'intérieur de l'échangeur et elle-même alimentée à partir d'une tubulure d'amenée de fluide caloporteur. Dans l'exemple de FR-A-2 766 914 , les tubes sont configurés en U, de sorte que l'entrée et la sortie du fluide caloporteur dans l'échangeur ont lieu du même côté. L'invention s'applique à ce type d'échangeurs et aux échangeurs dans lesquels l'entrée du fluide caloporteur a lieu par un côté, alors que sa sortie a lieu par l'autre côté, de sorte que le fluide caloporteur suit un parcours rectiligne dans les tubes.
  • Il est connu de WO-A-98/08031 d'utiliser, au sein d'un échangeur thermique à tubes, un distributeur qui constitue une chambre de répartition et qui est pourvu de tubes capillaires s'étendant dans l'embouchure des tubes de circulation de fluide caloporteur. Un tel distributeur est relativement complexe à fabriquer et à installer au sein d'un échangeur. Son positionnement par rapport aux tubes de circulation de fluide caloporteur n'est pas assuré de façon pérenne.
  • Par ailleurs, WO-A-2007/126619 prévoit l'utilisation de déflecteurs disposés à l'intérieur d'un couvercle qui délimite une boîte d'admission pour un échangeur à tubes, alors qu'une plaque de base est utilisée pour maintenir les tubes en place. Une telle solution ne permet pas d'influer sur la section de passage du fluide caloporteur en direction des tubes.
  • C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouvel échangeur thermique dont le montage est aisé et dans lequel une chambre de répartition peut être efficacement utilisée pour alimenter les tubes de circulation de fluides caloporteurs.
  • A cet effet, l'invention concerne un échangeur thermique comprenant des tubes de circulation d'un fluide caloporteur disposés à l'intérieur d'une enveloppe de circulation d'un fluide à traiter, cet échangeur définissant une chambre de répartition de fluide caloporteur en amont des tubes et étant pourvu d'une plaque de séparation de la chambre de répartition et d'un volume de circulation du fluide à traiter, alors que les tubes sont engagés dans des perçages correspondant de la plaque de séparation. Selon l'invention, au moins une plaque de régulation de débit est disposée en appui contre la plaque de séparation, du côté de la chambre de répartition, la plaque de régulation est pourvue d'orifices alignés avec certains au moins des perçages de la plaque de répartition, des inserts aptes à exercer chacun un effort de poussée de la plaque de régulation contre le plaque de séparation sont chacun engagé dans un orifice de la plaque de régulation et dans un tube et ces inserts sont coincés dans les tubes dans lesquels ils sont engagés.
  • Grâce à l'invention, les inserts permettent de fixer efficacement la plaque de régulation de débit contre la plaque de séparation, en assurant un appui étanche entre ces plaques, sans nécessité de joint. Les orifices de la plaque de régulation qui ne sont pas occupés par des inserts constituent des orifices calibrés de passage du fluide caloporteur avec un débit et/ou une pression donnée.
  • Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel échangeur peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • Certains au moins des inserts, de préférence tous les inserts, sont percés d'un canal longitudinal de circulation de fluide caloporteur, de la chambre de répartition vers le volume intérieur d'un tube.
    • La section transversale du canal longitudinal d'un insert a une aire égale à la section transversale d'un orifice de la plaque de séparation dépourvu d'insert.
    • La plaque de régulation est pourvue de premiers orifices dédiés au passage de fluide caloporteur, de la chambre de répartition vers les tubes, et de deuxièmes orifices, adaptés à recevoir une partie d'un insert et de section plus importante que celle des premiers orifices.
    • Les deuxièmes orifices de la plaque de régulation sont en nombre inférieur à 20%, de préférence inférieur à 10%, du nombre des premiers orifices.
    • Le nombre d'orifices de la plaque de régulation est égal au nombre de perçages d'une partie de la plaque de séparation en regard de laquelle est disposée la plaque de régulation.
    • La plaque de régulation est maintenue en appui étanche contre la plaque de séparation, sans interposition de joint, sous l'effet des efforts de poussée exercés par les inserts.
    • Chaque insert a une tige de forme tronconique, apte à être engagée à la fois dans un orifice de la plaque de régulation et dans un tube, ainsi qu'une collerette périphérique s'étendant radialement autour du corps et apte à exercer sur la plaque de régulation un effort de poussée en direction de la plaque de séparation.
      • La plaque de séparation comprend des zones dans lesquelles sont ménagés des perçages de réception des tubes, ces zones étant séparées par des zones dépourvues de tels perçages, alors que la ou chaque plaque de régulation est immobilisée en appui contre et recouvre une zone de la plaque de séparation.
  • L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un échangeur thermique tel que mentionné ci-dessus et, plus précisément, un procédé d'assemblage qui comprend des étapes consistant à :
    1. a) poser, en appui contre une face, la plaque de séparation, au moins une plaque de régulation de débit pourvue d'orifices et
    2. b) immobiliser la plaque de régulation en appui étanche contre la plaque de séparation en engageant des inserts, aptes à exercer un effort de poussée sur la plaque de régulation, dans certains orifices de la plaque de régulation et dans certains tubes et en coinçant ces inserts dans les tubes.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un échangeur thermique et d'un procédé d'assemblage conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un échangeur thermique conforme à l'invention,
    • la figure 2 est une vue partielle de l'échangeur, dans le sens de la flèche Il à la figure 1,
    • la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III à la figure 2,
    • la figure 4 est une vue à plus grande échelle du détail IV à la figure 3
    • la figure 5 est une vue en perspective éclatée des éléments de l'échangeur représentés à la figure 2 et
    • la figure 6 est une coupe longitudinale d'un insert de fixation utilisé dans l'échangeur des figures 1 à 5.
  • L'échangeur thermique 2 représenté sur les figures comprend un ensemble de tubes 4 qui s'étendent en parallèle les uns aux autres entre une chambre 6 d'admission d'un fluide caloporteur et une chambre 8 de collecte de fluide caloporteur après que celui-ci a transité dans les tubes 4. L'échangeur 2 peut être utilisé avec tout type de fluide caloporteur connu, par exemple un fluide de type HFC (hydrofluorocarbure), HFO (hydrofluorolefine) ou CO2.
  • Les tubes 4 sont métalliques et leurs extrémités amont 42 sont enchâssées dans une plaque de séparation 10 métallique, alors que leurs extrémités aval 44 sont enchâssées dans une autre plaque de séparation 12 également métallique. Les éléments 4, 10 et 12 sont disposés à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique 14 à section globalement circulaire, cette enveloppe étant obturée par un flasque d'entrée 16, du côté de la plaque 10 et par un flasque de sortie 18, du côté de la plaque 14.
  • Aux figures 3 et 4, l'un des tubes 4 est représenté en fantôme, ce qui montre la forme de l'un des perçages 102.
  • Une canalisation 20 d'amenée de fluide caloporteur à l'échangeur 2 est montée sur le flasque 16 et débouche dans la chambre 6 à travers un distributeur 22 qui peut être du type connu de FR-A-2 766 914 ou d'un autre type. Une canalisation 24 d'évacuation du fluide caloporteur à partir de la chambre 8 est montée sur le flasque 18.
  • On note X2 un axe longitudinal et central de l'échangeur 2. Les tubes 4 s'étendent parallèlement à cet axe, entre les plaques 10 et 12. Selon une variante non représentée de l'invention, les chambres 6 et 8 peuvent être prévues du même côté de l'enveloppe 14, les tubes 4 étant alors cintrés en U, comme dans l'échangeur de FR-A-2 766 914 .
  • Une tubulure d'entrée 26 et une tubulure de sortie 28 sont raccordées au volume V14 défini à l'intérieur de l'enveloppe 14, entre les plaques 10 et 12. Il est ainsi possible de faire circuler un fluide à traiter, c'est-à-dire à refroidir ou à réchauffer, de la tubulure 26 vers la tubulure 28, à l'intérieur de l'enveloppe 14, ce fluide étant au contact des différents tubes 4 avec lesquels il échange de la chaleur. La circulation de ce fluide à traiter est représentée par les flèches F1 à la figure 1.
  • Afin de créer une perte de charge entre la chambre d'admission 6 et les volumes intérieurs respectifs des tubes 4, des plaques de régulation 30 sont montées contre la plaque de séparation 10 du côté de la face 101 de la plaque 10 tournée vers la chambre 6. Chaque plaque de régulation est pourvue d'orifices calibrés 302 qui sont circulaires et dont on note D302 le diamètre.
  • Par ailleurs, on note 102 un perçage de la plaque 10 dans lequel est engagée l'extrémité amont 42 d'un tube 4 par la face 103 de la plaque 10 opposée à sa face 101. On note D102 le diamètre d'un orifice 102 qui est à section circulaire. On note par ailleurs D42 le diamètre intérieur de l'extrémité 42 d'un tube 4.
  • Comme le montre la figure 5, la plaque 10, dont seul la moitié inférieure est représentée sur cette figure, est pourvue de plusieurs zones Z1, Z2, ... dans lesquelles sont ménagés les perçages 102 de réception des tubes 4.
  • L'épaisseur e10 de la plaque 10 mesurée parallèlement à l'axe X2 est comprise entre 10 et 30 mm, cette plaque ayant une fonction de rigidification de l'enveloppe 14 et de maintien en position des tubes 4. L'épaisseur axiale e30 de chaque plaque 30 est largement plus faible que l'épaisseur e10, notamment comprise entre 2 et 5 mm. En effet, la plaque de régulation 30 a une fonction essentiellement fluidique et elle est renforcée par la plaque de séparation 10, du fait de son montage sur cette plaque de séparation. En pratique, le rapport e30/e10 est inférieur à 0,5, de préférence à 0,2, de préférence encore de l'ordre de 0,1.
  • Le montage de chaque plaque de régulation 30 sur la plaque de séparation 10 est assuré par des inserts 40 qui sont engagés à la fois dans des orifices dédiés 304 ménagés dans chaque plaque de régulation 30 et dans l'extrémité 42 d'un tube 4 en place dans l'un des perçages 102.
  • Comme il ressort plus particulièrement de la figure 6, chaque insert 40 a une tige 402 de forme globalement tronconique dont le diamètre extérieur varie entre une valeur maximum D402M et une valeur minimum D402m en s'éloignant d'une collerette périphérique 404 qui constitue une tête pour un tel insert. Le diamètre D304 d'un orifice 304 est légèrement supérieur, de quelques pourcents, au diamètre D402M, ce qui permet d'introduire facilement un insert 40 dans chaque orifice 304. Le diamètre D304 est très supérieur, au moins deux fois supérieur au diamètre D302.
  • Chaque insert 40 est percé d'un canal longitudinal 46 à section circulaire et dont on note D406 le diamètre qui est constant. En pratique, le diamètre D406 est choisi égal au diamètre D302, de sorte que la section de passage des orifices 302 est identique à la section de passage des canaux 406. Les valeurs des diamètres D402M, D402m, D102 et D42 sont choisies de façon à permettre une immobilisation par coincement, par coopération de forme, de chaque insert 40 traversant un orifice 304 à l'intérieur de l'extrémité 42 d'un tube 4 disposé dans un perçage 102 aligné avec cet orifice 304.
  • En pratique, chaque plaque de régulation 30 est pourvue d'un nombre d'orifices 302 et 304 égal au nombre de perçages 102 de la zone Z1, ou équivalente, de la plaque de séparation 10 sur laquelle elle doit être montée. Le positionnement des orifices 302 et 304 sur la plaque 30 est déterminé de telle sorte que chaque orifice 302 ou 304 est en regard d'un perçage 102.
  • Ainsi, les tubes 4 dont les extrémités 42 sont reçues dans des perçages 102 alignés avec des orifices 302 sont alimentés à partir de la chambre 6 à travers les orifices 302 dont le diamètre D302 permet de réguler l'écoulement de fluide caloporteur de la chambre 6 vers les tubes 4, notamment en créant une perte de charge. Par ailleurs, les tubes 4 dont les extrémités 42 sont disposées dans des perçages 102 alignés avec les orifices 304 sont alimentés à travers les canaux 406 des inserts 40 qui assurent également une fonction de régulation de pression.
  • Une fois emmanché dans l'extrémité 42 d'un tube 4, chaque insert 40 est positionné de telle sorte que sa collerette 404 exerce un effort E40 qui pousse et maintient fermement la plaque de régulation 30 contre la face 101 de la plaque de séparation 10. Ainsi, aucun écoulement de fluide parasite, extérieur aux orifices 302 et aux canaux 406, ne pénètre dans les tubes 4, alors même qu'aucun joint n'est disposé entre les plaques 10 et 30.
  • Il suffit que quelque uns des orifices d'une plaque de régulation 30 soient dédiés à la réception d'inserts 40 de fixation de cette plaque sur la plaque de séparation 10, la majorité des orifices de la plaque 30 étant du type des orifices 302. En pratique, les orifices 304 sont en nombre inférieur à 20%, de préférence inférieur à 10%, du nombre des orifices 302. Dans l'exemple représenté, chaque plaque 30 compte plus de cent cinquante orifices 302 et seulement cinq orifices 304.
  • Les différentes zones Z1 et équivalentes de la plaque 10 dans lesquelles sont ménagés les perçages 102 sont séparées par des zones pleines, dans l'exemple des branches 106 sensiblement rectilignes qui se raccordent à une bande périphérique 108 également dépourvue de perçages 102.
  • Selon une variante non représentée de l'invention, certains des inserts 40, voire tous ces inserts, pourraient être dépourvus de canal 406. Ceci est toutefois moins avantageux dans la mesure où, dans ce cas, les tubes 4 dans lesquels pénètrent les inserts 40 ne sont pas alimentés en fluide caloporteur.
  • L'invention a été décrite dans le cas où les tubes 4 et les différents orifices et perçages sont à section circulaire. Elle s'applique également dans le cas où des sections autre que circulaires sont utilisées.
  • Selon une autre variante non représentée de l'invention, le nombre d'orifices d'une plaque 30 peut être inférieur au nombre de perçages de la zone de la plaque de séparation sur laquelle elle est montée. Dans ce cas, certains des tubes 4 ne sont pas alimentés en fluide caloporteur.
  • Les diamètres D302 et D406 sont représentatifs des sections de passage de fluide caloporteur, respectivement dans les orifices 302 et dans les canaux 406, c'est-à-dire de l'aire des sections transversales des orifices 302 et canaux 406. Le diamètre D304 est représentatif de la section des orifices 304.

Claims (10)

  1. Echangeur thermique (2) comprenant des tubes (4) de circulation d'un fluide caloporteur disposés à l'intérieur d'une enveloppe (14) de circulation (F1) d'un fluide à traiter, cet échangeur définissant une chambre (6) de répartition de fluide caloporteur en amont des tubes et étant pourvu d'une plaque (10) de séparation de la chambre de répartition et d'un volume (V14) de circulation (F1) du fluide à traiter, alors que les tubes sont engagés dans des perçages correspondants (102) de la plaque de séparation,
    au moins une plaque (30) de régulation de débit étant disposée en appui contre une face (101) de la plaque de séparation, du côté de la chambre de répartition (6), la plaque de régulation étant pourvue d'orifices (302, 304) alignés avec certains au moins des perçages (102) de la plaque de séparation (10), caractérisé en ce que des inserts (40) aptes à exercer chacun un effort (E40) de poussée de la plaque de régulation contre la plaque de séparation sont chacun engagés dans un orifice (304) de la plaque de régulation et dans un tube (4) et en ce que les inserts sont coincés dans les tubes dans lesquels ils sont engagés.
  2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que certains au moins des inserts (40), de préférence tous les inserts, sont percés d'un canal longitudinal (406) de circulation de fluide caloporteur, de la chambre de répartition (6) vers le volume intérieur d'un tube (4).
  3. Echangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section transversale (D406) du canal longitudinal (406) d'un insert (40) a une aire égale à la section transversale (D302) d'un orifice (302) de la plaque de séparation (30) dépourvu d'insert.
  4. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de régulation (30) est pourvue de premiers orifices (302) dédiés au passage de fluide caloporteur, de la chambre de répartition (6) vers les tubes (4), et de deuxièmes orifices (304), adaptés à recevoir une partie (402) d'un insert (40) et de section (D304) plus importante que celle (D302) des premiers orifices.
  5. Echangeur selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que les deuxièmes orifices (304) de la plaque de régulation (30) sont en nombre inférieur à 20%, de préférence inférieur à 10%, du nombre des premiers orifices (302).
  6. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre d'orifices (302, 304) de la plaque de régulation (30) est égal au nombre de perçages (102) d'une partie (Z1) de la plaque de séparation (10) en regard de laquelle est disposée la plaque de régulation.
  7. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de régulation (30) est maintenue en appui étanche contre la plaque de séparation (10), sans interposition de joint, sous l'effet des efforts de poussée (E40) exercés par les inserts (40).
  8. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque insert (40) a une tige (402) de forme tronconique, apte à être engagée à la fois dans un orifice (304) de la plaque de régulation (30) et dans un tube (4), ainsi qu'une collerette périphérique (404) s'étendant radialement autour du corps et apte à exercer sur la plaque de régulation un effort (E30) de poussée en direction de la plaque de séparation (10).
  9. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de séparation (10) comprend des zones (Z1) dans lesquelles sont ménagés des perçages (102) de réception des tubes (4), ces zones étant séparées par des zones (106) dépourvues de tels perçages, et en ce que la ou chaque plaque de régulation (10) est immobilisée en appui contre et recouvre une zone (Z1) de la plaque de séparation.
  10. Procédé d'assemblage d'un échangeur thermique (2) comprenant des tubes (4) de circulation de fluide caloporteur disposés à l'intérieur d'une enveloppe (14) de circulation (F1) de fluide à traiter, cet échangeur définissant une chambre (6) de répartition de fluide caloporteur en amont des tubes et étant pourvu d'une plaque (10) de séparation de la chambre de répartition (6) et d'un volume (V14) de circulation du fluide à traiter, alors que les tubes sont engagés dans des perçages correspondants (102) de la plaque de séparation, le procédé comprenant une étape consistant à :
    a) poser, en appui contre une face (101) de la plaque de séparation (10), au moins une plaque de régulation de débit (30) pourvue d'orifices (302, 304) et, le procédé étant caractérisé par une étape consistant à :
    b) immobiliser la plaque de régulation en appui étanche contre la face de la plaque de séparation en engageant des inserts (40), aptes à exercer un effort (E40) de poussée sur la plaque de régulation, dans certains orifices (304) de la plaque de régulation et dans certains tubes (4) et en coinçant ces inserts dans ces tubes.
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