FR3075335B1 - HEAT EXCHANGER WITH SUPERIOR INTERCONNECTED ELEMENTS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasées comprenant une pluralité de plaques 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, au moins un passage (33) étant formé entre une première plaque (6) et une deuxième plaque (7) successives et comprenant au moins un premier élément intercalaire (221) s'étendant en regard de la première plaque (6) et définissant, au sein du passage (33), un premier ensemble de canaux (26) pour l'écoulement du premier fluide, au moins un deuxième élément intercalaire (222) s'étendant en regard de la deuxième plaque (7) et définissant, au sein du passage (33), un deuxième ensemble de canaux (27) pour l'écoulement du premier fluide, lesdits premier et deuxième éléments intercalaires (221, 222) étant superposés dans la hauteur (H) du passage (33), mesurée perpendiculairement aux plaques (6, 7). Selon l'invention, les canaux (26) du premier ensemble s'étendent globalement parallèlement à une première direction (z1) parallèle aux première et deuxième plaques (6, 7) et les canaux (27) du deuxième ensemble s'étendent globalement parallèlement à une deuxième direction (z2) parallèle aux première et deuxième plaques (6, 7), la première direction (z1) formant, en section dans un plan parallèle aux première et deuxième plaques (6, 7), un angle aigu (A) avec la deuxième direction (z2).The invention relates to a heat exchanger of the brazed plate and fin type comprising a plurality of plates arranged parallel to one another so as to define a series of passages (33) for the flow of a first fluid to be connected to each other. heat exchange with at least one second fluid, at least one passage (33) being formed between a first plate (6) and a second plate (7) successive and comprising at least a first intermediate element (221) extending opposite the first plate (6) and defining, within the passage (33), a first set of channels (26) for the flow of the first fluid, at least a second intermediate element (222) extending opposite the second plate (7) and defining, within the passage (33), a second set of channels (27) for the flow of the first fluid, said first and second intermediate elements (221, 222) being superimposed in the height (H) of the passage (33) , measured perpendicular to the plates (6, 7). According to the invention, the channels (26) of the first set extend generally parallel to a first direction (z1) parallel to the first and second plates (6, 7) and the channels (27) of the second set extend generally parallel. at a second direction (z2) parallel to the first and second plates (6, 7), the first direction (z1) forming, in section in a plane parallel to the first and second plates (6, 7), an acute angle (A) with the second direction (z2).
Description
La présente invention concerne un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes ainsi qu’un élément intercalaire adapté à un tel échangeur.The present invention relates to a heat exchanger of the plate and fin type and an intermediate element adapted to such an exchanger.
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.The present invention finds particular application in the field of gas separation by cryogenics, in particular the separation of air by cryogenics (known by the acronym "ASU" for air separation unit) exploited for the production of oxygen gas under pressure. In particular, the present invention can be applied to a heat exchanger which vaporizes a liquid flow, for example liquid oxygen, nitrogen and / or argon by heat exchange with a caloric gas, by example air or nitrogen.
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.If the heat exchanger is in the tank of a distillation column, it can constitute a vaporizer operating as a thermosiphon for which the exchanger is immersed in a bath of liquid descending the column or a vaporizer operating in vaporization with a film fed directly by the liquid falling from the column and / or by a recirculation pump.
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.The present invention can also be applied to a heat exchanger which vaporises at least one liquid-gas mixture flow rate, in particular a multi-component mixing flow rate, for example a mixture of hydrocarbons, by heat exchange with at least one another fluid, for example natural gas.
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.The technology commonly used for a heat exchanger is that of plate and finned aluminum exchangers or brazed waves, which allow to obtain very compact devices with a large exchange surface.
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.These exchangers comprise separating plates between which are inserted heat exchange structures, generally corrugated structures or waves, formed of a succession of fins or wave legs, thus constituting a stack of passages for the different fluids to be put in heat exchange relationship.
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.The performance of an exchanger is related to the heat exchange coefficient of the heat exchange structures in contact with the fluids. The heat exchange coefficient of a structure depends in particular on the nature of the material constituting it, the porosity of this material, its roughness and the flow regime of the fluids.
Il est possible de modifier le coefficient d’échange thermique d’une structure d’échange en modifiant la géométrie ou les propriétés physicochimiques 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.It is possible to modify the heat exchange coefficient of an exchange structure by modifying the geometry or the physicochemical properties of its surface. This makes it possible to increase the effective surface of exchange and / or to modify the interactions between the fluid and the surface, by changing the properties of the surface considered as its wettability or its capacity to intensify the boiling of a fluid. We then speak of intensified surfaces.
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.For example, surface deposits of porous or relief-forming coatings may be made on the surface of structures, or else such surface conditions may be created by mechanical treatments or chemical etching.
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.Document WO-A-2005/075920 discloses various techniques for depositing porous coatings or reliefs on the surface of a wave for a heat exchanger.
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.WO-A-2004/109211 discloses a method of depositing a porous coating on the surface of a separator plate of a heat exchanger.
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.A problem that arises with the use of intensified surfaces by texturing in brazed aluminum exchangers concerns the assembly of elements comprising such surfaces during the manufacture of the exchanger.
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.Indeed, the connection of the constituent elements of the exchanger is carried out by brazing with use of a filler metal, called solder or brazing agent, the assembly being obtained by melting and diffusion of the brazing agent within parts to be brazed, without melting them.
Or, la présence d’un revêtement poreux ou de reliefs au niveau de la zone de liaison entre les pièces à assembler pose problème, 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.However, the presence of a porous coating or reliefs at the connection zone between the parts to be assembled is problematic, since the clearance between the parts to be assembled, is added the open porosity of the coating or cavities on textured surfaces. When it melts, the filler metal fills these pores or cavities before the clearance between the parts, which can cause defects in the brazed joint, such as porosity, lack of solder, or lack of joint. This affects the mechanical and / or thermal properties of the seal, and therefore those of the exchanger which are directly related to the quality of the brazed joint.
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.In an attempt to overcome these disadvantages, one solution is to effect the texturing of the heat exchange structures after soldering of these structures in the exchanger has been achieved.
Toutefois, il est difficile d’accéder aux canaux formés par les structures d’échange dans les passages de l’échangeur. Il devient alors 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.However, it is difficult to access the channels formed by the exchange structures in the passages of the exchanger. It then becomes impossible to use mechanical texturing techniques or thermal spray coating techniques. Other surface treatment techniques are difficult to implement. For example, for the techniques involving prior stages of heat treatment or deposition of an impregnating layer to ensure the adhesion of the coating, it is the entire exchanger that must be treated. There is a risk of clogging the channels, debrushing parts of the exchanger or creating weak metallurgical phases and damaging the brazed matrix.
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. Elles contribuent à la rigidité des passages de l’échangeur et à leur résistance à la compression lors du brasage sous vide de l’échangeur. 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.Moreover, it has been proposed to carry out surface texturations on the separating plates before brazing. But in this case, there is no heat exchange structure brazed to the plates and it is necessary to anneal the plates. However, the exchange structures also have a role of spacers. They contribute to the rigidity of the exchanger passages and to their compressive strength during vacuum brazing of the exchanger. In addition, the annealed plates lose their mechanical strength. It is then necessary to arrange additional reinforcing bars in the passages and to double the thickness of the plates.
Une autre solution est de ne pas réaliser de texturation sur l’élément sur les portions de surface au niveau desquelles le joint brasé doit être formé. Toutefois, cela implique de modifier localement l’état de surface des pièces, ce qui complexifie le procédé de fabrication. On peut par exemple masquer les zones où le brasage doit avoir lieu ou retirer le revêtement de ces zones. Mais ces étapes supplémentaires entraînent une complexification et des difficultés de mise en œuvre.Another solution is not to perform texturing on the element on the surface portions at which the brazed joint must be formed. However, this involves locally modifying the surface condition of the parts, which complicates the manufacturing process. For example, it is possible to hide the areas where soldering is to take place or to remove the coating from these areas. But these additional steps lead to complexification and difficulties of implementation.
Un problème plus général concerne la tenue mécanique de l’échangeur lors de sa fabrication. En effet, les passages de l’échangeur sont soumis à des forces de compression importantes lors de l’opération de brasage sous vide. Dans certaines configurations, notamment lorsqu’on utilise des structures à faible densité d’ailettes, la rigidité des structures d’échange thermique agencées dans les passages peut s’avérer insuffisante pour garantir leur résistance à la compression.A more general problem relates to the mechanical strength of the exchanger during its manufacture. Indeed, the passages of the exchanger are subjected to significant compressive forces during the vacuum brazing operation. In certain configurations, especially when using structures with low density of fins, the rigidity of the heat exchange structures arranged in the passages may be insufficient to ensure their compressive strength.
La présente invention a pour but de résoudre en tout ou partie les problèmes mentionnés ci-avant, notamment d’améliorer la résistance mécanique d’un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasés et d’améliorer la fabrication d’un tel échangeur lorsqu’il présente des structures d’échanges à propriétés thermiques améliorées.The present invention aims to solve all or part of the problems mentioned above, in particular to improve the mechanical strength of a heat exchanger type brazed plates and fins and improve the manufacture of such a heat exchanger when it presents exchange structures with improved thermal properties.
La solution selon l’invention est alors un échangeur de chaleur du type à plaques et ailettes brasées 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, au moins un passage étant formé entre une première plaque et une deuxième plaque successives et comprenant :The solution according to the invention is then a heat exchanger of the type with brazed plates and fins comprising a plurality of plates arranged parallel to each other so as to define a series of passages for the flow of a first fluid to be connected to heat exchange with at least one second fluid, at least one passage being formed between a first plate and a second plate and comprising:
- au moins un premier élément intercalaire s’étendant en regard de la première plaque et définissant, au sein du passage, un premier ensemble de canaux pour l’écoulement du premier fluide,at least one first intermediate element extending facing the first plate and defining, within the passage, a first set of channels for the flow of the first fluid,
- au moins un deuxième élément intercalaire s’étendant en regard de la deuxième plaque et définissant, au sein du passage, un deuxième ensemble de canaux pour l’écoulement du premier fluide, lesdits premier et deuxième éléments intercalaires étant superposés dans la hauteur H du passage, mesurée perpendiculairement aux plaques, caractérisé en ce que les canaux du premier ensemble s’étendent globalement parallèlement à une première direction z1 parallèle aux première et deuxième plaques et les canaux du deuxième ensemble s’étendent globalement parallèlement à une deuxième direction z2 parallèle aux première et deuxième plaques, la première direction z1 formant, en section dans un plan parallèle aux première et deuxième plaques, un angle aigu A avec la deuxième direction z2.at least one second intermediate element extending facing the second plate and defining, within the passageway, a second set of channels for the flow of the first fluid, said first and second intermediate elements being superimposed in the height H of the second passage, measured perpendicular to the plates, characterized in that the channels of the first set extend generally parallel to a first direction z1 parallel to the first and second plates and the channels of the second set extend generally parallel to a second direction z2 parallel to first and second plates, the first direction z1 forming, in section in a plane parallel to the first and second plates, an acute angle A with the second direction z2.
Selon le cas, l’échangeur selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :Depending on the case, the exchanger according to the invention may comprise one or more of the following technical characteristics:
- l’angle aigu A est inférieur ou égal à 30°, de préférence inférieur ou égal à 20°.the acute angle A is less than or equal to 30 °, preferably less than or equal to 20 °.
- les passages s’étendent sur une longueur L, mesurée suivant une direction longitudinale z, de préférence verticale lors du fonctionnement de l’échangeur, la première direction z1 formant un premier angle β avec la direction longitudinale z et/ou la deuxième direction z2 formant un deuxième angle a avec la direction longitudinale z, les premier et deuxième angles β, a étant inférieurs ou égaux à 15 °, de préférence compris entre 1 et 10 °.the passages extend over a length L, measured in a longitudinal direction z, preferably vertical during the operation of the exchanger, the first direction z1 forming a first angle β with the longitudinal direction z and / or the second direction z2 forming a second angle α with the longitudinal direction z, the first and second angles β, a being less than or equal to 15 °, preferably between 1 and 10 °.
- le premier élément intercalaire comprend un premier ensemble d’ailettes ou jambes d’onde délimitant le premier ensemble de canaux et le deuxième élément intercalaire comprend un deuxième ensemble d’ailettes ou jambes d’onde délimitant le deuxième ensemble de canaux, les ailettes ou jambes d’onde du premier ensemble se succédant suivant une première direction latérale x1 parallèle aux première et deuxième plaques et orthogonale à la première direction z1 et les ailettes ou jambes d’onde du deuxième ensemble se succédant suivant une deuxième direction latérale parallèle aux première et deuxième plaques et orthogonale à la deuxième direction.the first intermediate element comprises a first set of fins or legs of wave delimiting the first set of channels and the second intermediate element comprises a second set of fins or legs of wave delimiting the second set of channels, the fins or wavelength legs of the first set succeeding in a first lateral direction x1 parallel to the first and second plates and orthogonal to the first direction z1 and the fins or legs of the second wave succeeding in a second lateral direction parallel to the first and second plates and orthogonal to the second direction.
- les canaux du premier ensemble et les canaux du deuxième éléments intercalaires présentent respectivement une première hauteur h1 et une deuxième hauteur h2, mesurées suivant une direction d’empilement y qui est perpendiculaire aux plaques, telles que h1+h2=H.- The channels of the first set and the channels of the second intermediate elements respectively have a first height h1 and a second height h2, measured in a stacking direction y which is perpendicular to the plates, such that h1 + h2 = H.
- chaque canal du premier ensemble croise au moins un canal du deuxième ensemble en un point d’intersection.each channel of the first set intersects at least one channel of the second set at a point of intersection.
- le passage comprend plusieurs superpositions de premiers et deuxièmes éléments intercalaires se succédant suivant la direction longitudinale.the passage comprises several superimpositions of first and second intermediate elements succeeding one another along the longitudinal direction.
- le premier et le deuxième éléments intercalaires comprenant au moins une texturation de surface sous la forme d’une structure poreuse ou de reliefs formés sur des surfaces du premier et du deuxième éléments intercalaires,the first and second intermediate elements comprising at least one surface texturization in the form of a porous structure or of reliefs formed on surfaces of the first and second intermediate elements,
- le premier élément intercalaire comprend au moins une première portion d’assemblage positionnée contre 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, et le deuxième élément intercalaire comprenant au moins une deuxième portion d’assemblage positionnée contre 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.the first intermediate element comprises at least one first assembly portion positioned against the first plate and comprising a first pair of opposite surfaces, one of the surfaces of the first pair being oriented towards the first plate and the other one of the surfaces of the first pair being oriented towards the first plate; surfaces of the first pair being oriented on the side of the second plate, and the second intermediate element comprising at least a second assembly portion positioned against the second plate and comprising a second pair of opposite surfaces, one of the surfaces of the second pair being oriented on the side of the first plate and the other of the surfaces of the second pair being oriented on the side of the second plate.
- la première portion d’assemblage est exempte de texturation de surface sur au moins celle des surfaces de la première paire orientée du côté de la première plaque,the first assembly portion is free of surface texturing on at least that of the surfaces of the first pair oriented on the side of the first plate,
- la deuxième portion d’assemblage étant exempte de texturation de surface sur au moins l’autre des surfaces de la deuxième paire orientée du côté de la deuxième plaque.the second assembly portion being free of surface texturing on at least the other of the surfaces of the second pair oriented on the side of the second plate.
- la première portion d’assemblage présente la texturation de surface sur la surface de la première paire orientée du côté de la deuxième plaque.the first assembly portion has the surface texturing on the surface of the first pair oriented on the side of the second plate.
- la deuxième portion d’assemblage présente la texturation de surface sur la surface de la deuxième paire orientée du côté de la première plaque.the second assembly portion has the surface texturing on the surface of the second pair oriented on the side of the first plate.
- la texturation de surface est sous la forme d’une structure poreuse ayant une porosité ouverte comprise entre 15 et 60 % en volume, 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 des premier et deuxième éléments intercalaires.the surface texturing is in the form of a porous structure having an open porosity of between 15 and 60% by volume, preferably an open porosity of between 20 and 45% by volume or in the form of reliefs defining, in section transverse, cavities open on the surface of the first and second intermediate elements.
- les premier et deuxième éléments intercalaires sont sous la forme respectivement d’un premier et d’un deuxième produits ondulés comprenant chacun une succession de jambes d’onde reliées alternativement par des sommets d’onde et des bases d’onde, le premier produit ondulé comprenant un premier ensemble de jambes d’onde délimitant le premier ensemble de canaux et le deuxième produit ondulé comprenant un deuxième ensemble de jambes d’onde délimitant le deuxième ensemble de canaux.the first and second intermediate elements are in the form of a first and a second corrugated product, each comprising a succession of wave legs alternately connected by wave-points and wave-bases, the first product being corrugated device comprising a first set of wave legs delimiting the first set of channels and the second corrugated product comprising a second set of wave legs delimiting the second set of channels.
- les sommets d’onde du premier produit ondulé sont positionnés contre la première plaque.the waves of the first corrugated product are positioned against the first plate.
- les sommets d’onde du deuxième produit ondulé sont positionnés contre la deuxième plaque.the wavelets of the second corrugated product are positioned against the second plate.
- au moins une base d’onde du premier produit ondulé présente au moins une zone de contact ou quasi-contact avec au moins une base d’onde du deuxième produit ondulé.- At least one wave base of the first corrugated product has at least one contact zone or quasi-contact with at least one wave base of the second corrugated product.
- au moins un sommet d’onde des premier et deuxième produits ondulés présente deux extrémités reliées à des jambes d’onde respectives séparées par une première largeur L1, mesurée suivant la direction latérale x, et chaque base d’onde des premier et deuxième produits ondulés présente une deuxième largeur, mesurée suivant la direction latérale x, le rapport L2/L1 entre la deuxième largeur et la première largeur étant inférieur à 1, de préférence compris entre 0,1 et 0,4, de préférence encore compris entre 0,1 et 0,35.at least one wave vertex of the first and second corrugated products has two ends connected to respective wave legs separated by a first width L1, measured along the lateral direction x, and each wavefront of the first and second products corrugated material has a second width, measured in the lateral direction x, the ratio L2 / L1 between the second width and the first width being less than 1, preferably between 0.1 and 0.4, more preferably between 0, 1 and 0.35.
- au moins une base d’onde du premier produit ondulé comprend une troisième paire de surfaces opposées dont l’une orientée du côté de la première plaque est exempte de texturation de surface et l’autre orientée du côté de la deuxième plaque présente la texturation de surface.at least one wave base of the first corrugated product comprises a third pair of opposed surfaces, one of which is oriented on the side of the first plate, is free of surface texturing and the other oriented on the side of the second plate has texturing. of surface.
- au moins une base d’onde du deuxième produit ondulé comprend une quatrième paire de surfaces opposées dont l’une orientée du côté de la première plaque présente la texturation de surface et l’autre orientée du côté de la deuxième plaque est exempte de texturation de surface.at least one wave base of the second corrugated product comprises a fourth pair of opposite surfaces, one of which is oriented on the side of the first plate has surface texturing and the other oriented on the side of the second plate is free of texturing. of surface.
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 :The present invention will now be better understood from the description which follows, given solely by way of nonlimiting example and with reference to the attached drawings, among which:
la Figure 1 illustre un exemple d’échangeur de chaleur selon l’invention ;Figure 1 illustrates an example of a heat exchanger according to the invention;
la Figure 2 est une vue schématique partielle d’un exemple de configuration de brasage dans un échangeur selon l’invention ;Figure 2 is a partial schematic view of an exemplary solder configuration in an exchanger according to the invention;
la Figure 3 montre deux vues en coupe transversale d’un assemblage d’éléments intercalaires dans un passage d’un échangeur selon un mode de réalisation de l’invention ;Figure 3 shows two cross-sectional views of an assembly of spacers in a passage of an exchanger according to one embodiment of the invention;
la Figure 4 montre une vue en coupe longitudinale d’éléments intercalaires selon un mode de réalisation de l’invention ;Figure 4 shows a longitudinal sectional view of intermediate elements according to one embodiment of the invention;
les Figures 5 et 6 illustrent d’autres modes de réalisation de l’invention ;Figures 5 and 6 illustrate further embodiments of the invention;
les Figures 7 et 8 illustrent des éléments intercalaires selon un mode de réalisation de l’invention, la Figure 9 illustre des éléments intercalaires selon un mode de réalisation de l’invention.Figures 7 and 8 illustrate spacers elements according to one embodiment of the invention, Figure 9 illustrates spacers elements according to one embodiment of the 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.In a manner known per se, a heat exchanger comprises a stack of plates arranged parallel to one above the other with spacing and thus forming several series of parallelepipedal and flat shaped passages for the flow of a first fluid. and at least one second fluid to be in indirect heat exchange relationship via the plates. Preferably, the first fluid comprises a refrigerant to be vaporized at least partially.
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.Figure 1 schematically illustrates an example of passage 33 of a exchanger 1 of the evaporator-condenser type fed with liquid oxygen. This vaporizer-condenser vaporizes the liquid oxygen OL under low pressure (typically slightly higher than the atmospheric pressure) collected at the bottom of a column, by medium pressure nitrogen condensation (typically from 5 to 6 bars absolute) circulating in passages adjacent passages 33 (not shown) dedicated to the circulation of oxygen. The medium pressure nitrogen is most often taken in the gaseous state at the head of a medium pressure air distillation column to which the low pressure column mentioned above is connected. After passing and at least partial condensation in the vaporizer-condenser, this nitrogen is returned to the medium pressure column.
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.It is more specifically in the context of this application that the invention will be described later, it being understood that its application can be envisaged in other contexts, in particular with fluids of another nature. Thus, the exchanger 1 can vaporize at least one liquid-gas mixture flow rate, in particular a multi-component mixing flow rate, for example a hydrocarbon mixture, by heat exchange with at least one other fluid, for example natural gas.
En particulier, l’invention peut concerner un procédé d’échange de chaleur entre un premier fluide et au moins un deuxième fluide dans un échangeur de chaleur selon l’invention, ledit premier fluide s’écoulant dans le passage 33 à une pression inférieure ou égale à 5 bar, de préférence une pression comprise entre 1 et 2 bar.In particular, the invention may relate to a method of heat exchange between a first fluid and at least a second fluid in a heat exchanger according to the invention, said first fluid flowing in the passage 33 at a lower pressure or equal to 5 bar, preferably a pressure of between 1 and 2 bar.
Tout ou partie des passages de vaporisation 33 de l’échangeur 1 sont pourvus d’éléments intercalaires 221 définissant, au sein des passages 33, des canaux 26 pour la circulation de l’oxygène liquide et pouvant revêtir différentes formes.All or part of the vaporization passages 33 of the exchanger 1 are provided with intermediate elements 221 defining, within the passages 33, channels 26 for the circulation of liquid oxygen and can take different forms.
Les éléments intercalaires 221 peuvent avoir des formes ondulées, comme montré sur la Figure 7, 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.The intermediate elements 221 may have corrugated shapes, as shown in FIG. 7, and comprise wave legs 123 alternatively connected by wave-peaks 121 and wave bases 122. In this case, the term "fins The wave legs that connect the vertices and the successive bases of the wave.
Les éléments intercalaires 221 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.The spacer elements 221 may take on other particular shapes defined according to the desired fluid flow characteristics. More generally, the term "fins" covers blades or other secondary surfaces of heat exchange, which extend between the primary surfaces of heat exchange, that is to say the plates of the heat exchanger, in the passages of the exchanger.
Les éléments intercalaires 221 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.The spacer elements 221 are soldered to the separator plates of the exchanger. Advantageously, the bonding is carried out by vacuum brazing using a filler metal 30, referred to as solder or brazing agent, the assembly being obtained by melting and diffusion of brazing agent 30 in the parts to be soldered, that is to say in the base metal, without melting them.
La Figure 2 est une vue partielle d’un premier élément intercalaire 221 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.FIG. 2 is a partial view of a first intermediate element 221 assembled to a first plate 6 adapted to define, in association with another second parallel plate 7 (not shown), a passage 33 of the exchanger 1.
Le premier élément intercalaire 221 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 221,6 est le plus faible, typiquement les portions au niveau desquelles les pièces 221, 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, un jeu faible est compris entre 0 et 0,1 mm, de préférence encore compris entre 0 et 0,05 mm.The first intermediate element 221 and the plate 6 respectively comprise assembly portions 121, 60 intended to be brazed with each other. The assembly portions 121, 60 are positioned against each other, preferably with a small gap between them in order to interpose therein the brazing agent 30. Typically the assembly portions 121, 60 may be those where the clearance between the parts 221,6 is the smallest, typically the portions at which the parts 221, 6 are in contact with one another or in quasi-contact, that is to say with a very weak game existing between all or part of said portions, one with the other. Preferably, a small clearance is between 0 and 0.1 mm, more preferably between 0 and 0.05 mm.
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.Preferably, the plates 6, 7 of the exchanger are rolled plates comprising a central sheet 40, each face of which is coated with a layer 30. According to another embodiment, the brazing agent 30 may take the form of The coating layer 30 may be deposited by spraying or by brushing the brazing agent 30 in the form of a powder suspension containing the powder, a dispersing agent or a coating agent. , a binder, additives to control the viscosity.
De préférence, l’agent de brasage 30 a une épaisseur e comprise entre 50 et 300 pm, de préférence comprise entre 100 et 250 pm.Preferably, the brazing agent 30 has a thickness e of between 50 and 300 μm, preferably between 100 and 250 μm.
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, 221. Les pièces 6, 221 et 30 sont de préférence formées d’alliage d’aluminium. Les plaques et les éléments intercalaires 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.The brazing agent 30 is preferably formed of a metallic material having a lower melting temperature than the constituent materials of the parts 6, 221. The parts 6, 221 and 30 are preferably formed of aluminum alloy. The plates and the intercalary elements of the exchanger are advantageously formed of a first aluminum alloy of the 3XXX family, preferably of the 3003 type (ASME SB-2019 SECTION 2-B). The brazing agent 30 is formed of a second aluminum alloy, preferably an alloy of the 4XXX type (ASME SB-2019 SECTION 2-B), in particular of the 4004 type.
Comme on le voit en coupe transversale sur la Figure 3, l’échangeur selon l’invention comprend un premier élément intercalaire 221 et un deuxième élément intercalaire 222 superposés dans la hauteur H d’un passage 33 pour le premier fluide. Le premier élément intercalaire 221 s’étend en regard de la première plaque 6 et le deuxième élément intercalaire 222 s’étend en regard de la deuxième plaque 7. De préférence, la superposition des premier et deuxième éléments intercalaires forme un ensemble de forme globalement parallélépipédique.As seen in cross section in FIG. 3, the exchanger according to the invention comprises a first intermediate element 221 and a second intermediate element 222 superimposed in the height H of a passage 33 for the first fluid. The first intermediate element 221 extends facing the first plate 6 and the second intermediate element 222 extends opposite the second plate 7. Preferably, the superposition of the first and second spacer elements forms a set of generally parallelepipedic shape .
Selon l’invention, le premier élément intercalaire 221 définit un premier ensemble de canaux 26 s’étendant parallèlement à une première direction z1 et le deuxième élément intercalaire 222 définit un deuxième ensemble de canaux 27 s’étendant parallèlement à une deuxième direction z2. Les première et deuxième directions z1, z2 sont parallèles aux plaques 6, 7 et forment entre elles, en section dans un plan parallèle aux première et deuxième plaques 6, 7, un angle aigu A avec la deuxième direction z2.According to the invention, the first intermediate element 221 defines a first set of channels 26 extending parallel to a first direction z1 and the second intermediate element 222 defines a second set of channels 27 extending parallel to a second direction z2. The first and second directions z1, z2 are parallel to the plates 6, 7 and form between them, in section in a plane parallel to the first and second plates 6, 7, an acute angle A with the second direction z2.
La Figure 3 montre ainsi un exemple d’agencement selon l’invention suivant deux plans de coupe transversale P1 et P2 agencés à des positions différentes suivant la direction longitudinale z, c’est-à-dire dans la longueur L du passage 33. Cet agencement est également schématisé en coupe longitudinale dans un plan parallèle aux plaques 6, 7 sur la Figure 4.FIG. 3 thus shows an exemplary arrangement according to the invention according to two cross-sectional planes P1 and P2 arranged at different positions along the longitudinal direction z, that is to say in the length L of the passage 33. This The arrangement is also shown schematically in longitudinal section in a plane parallel to the plates 6, 7 in FIG. 4.
L’agencement d’éléments intercalaires selon l’invention favorise la résistance à la compression des passages lors du brasage sous vide de l’échangeur. De plus, cela permet d’utiliser des éléments intercalaires de hauteurs réduites, ce qui est intéressant lorsque l’on souhaite travailler avec des densités d’ailettes plus importantes. De plus, des canaux de hauteur réduite sont plus accessibles, ce qui facilite la réalisation de texturations de surface lorsque cela est souhaitable.The arrangement of intermediate elements according to the invention promotes the compressive strength of the passages during vacuum brazing of the exchanger. In addition, it allows the use of spacers of reduced heights, which is interesting when it is desired to work with higher fin densities. In addition, channels of reduced height are more accessible, which facilitates the realization of surface textures when desirable.
En outre, le fait de disposer deux éléments intercalaires 221, 222 distincts dans le passage 33 de l’échangeur, l’un s’étendant en regard de la première plaque 6, et l’autre s’étendant en regard de la deuxième plaque 7, est particulièrement intéressant lorsque l’on souhaite utiliser des éléments intercalaires à texturation de surface. On dispose en effet d’un plus grand degré de liberté quant aux surfaces des éléments qui peuvent présenter la texturation de surface 23. En particulier, les surfaces de chaque élément qui sont situées à l’opposé de la plaque à laquelle cet élément doit être assemblé peuvent, en tout ou partie, présenter une texturation de surface.In addition, having two spacers 221, 222 separate in the passage 33 of the exchanger, one extending opposite the first plate 6, and the other extending opposite the second plate 7, is particularly interesting when it is desired to use surface texturizing insert elements. There is indeed a greater degree of freedom as to the surfaces of the elements that may have surface texturing 23. In particular, the surfaces of each element which are located opposite the plate to which this element must be assembled, may, in whole or in part, have surface texturing.
Cela permet de maximiser la part de surface interne des canaux 26, 27 formés au sein du passage 33 qui peut présenter une texturation de surface, tout en continuant d’utiliser les procédés traditionnels de fabrication d’échangeurs à plaques et ailettes brasés puisque les joints de brasage peuvent être réalisés au niveau de surfaces sans texturation.This makes it possible to maximize the internal surface portion of the channels 26, 27 formed within the passage 33 which may have surface texturing, while continuing to use the traditional methods of manufacturing soldered plate and fin heat exchangers since the joints brazing can be performed at surfaces without texturing.
De préférence, l’angle aigu A est inférieur ou égal à 30 °, de préférence encore inférieur ou égal à 20 °.Preferably, the acute angle A is less than or equal to 30 °, more preferably less than or equal to 20 °.
Selon un mode de réalisation illustré sur la Figure 4, l’écoulement du premier fluide a lieu globalement suivant la direction longitudinale z, qui est de préférence verticale lors du fonctionnement de l’échangeur. La première direction z1 forme un premier angle β avec la direction longitudinale z et/ou la deuxième direction z2 formant un deuxième angle a avec la direction longitudinale z, les premier et deuxième angles β, a étant inférieurs ou égaux à 15 °, de préférence compris entre 1 et 10 °. Etant précisé que les premier et deuxième angles ne sont pas nécessairement égaux.According to an embodiment illustrated in FIG. 4, the flow of the first fluid takes place generally along the longitudinal direction z, which is preferably vertical during the operation of the exchanger. The first direction z1 forms a first angle β with the longitudinal direction z and / or the second direction z2 forming a second angle α with the longitudinal direction z, the first and second angles β, a being less than or equal to 15 °, preferably between 1 and 10 °. Being specified that the first and second angles are not necessarily equal.
En utilisant des angles d’inclinaison relativement faibles, on améliore la résistance mécanique du passage 33 tout en limitant, voire en évitant, le risque de perturber l’écoulement du premier fluide ou de créer des zones mortes au sein du passage, c’est-à-dire des zones de stagnation de fluide.By using relatively low angles of inclination, the mechanical strength of the passage 33 is improved while limiting, or even avoiding, the risk of disturbing the flow of the first fluid or creating dead zones within the passage; that is, areas of fluid stagnation.
Selon une variante illustrée sur la Figure 5, l’un des éléments intercalaires, le premier 221 sur la Figure 5, comprend des canaux 26 qui s’étendent parallèlement à une première direction z1 qui est parallèle à la direction longitudinale z. Dans ce cas, le premier angle a est égal à 0°.According to a variant illustrated in FIG. 5, one of the intermediate elements, the first one 221 in FIG. 5, comprises channels 26 which extend parallel to a first direction z1 which is parallel to the longitudinal direction z. In this case, the first angle a is equal to 0 °.
Comme illustré sur la Figure 4, le premier élément intercalaire 221 peut comprendre un premier ensemble d’ailettes ou jambes d’onde 123 délimitant le premier ensemble de canaux 26 et le deuxième élément intercalaire 222 peut comprendre un deuxième ensemble d’ailettes ou jambes d’onde 223 délimitant le deuxième ensemble de canaux 27.As illustrated in FIG. 4, the first intermediate element 221 may comprise a first set of fins or wave legs 123 delimiting the first set of channels 26 and the second intermediate element 222 may comprise a second set of fins or legs. wave 223 delimiting the second set of channels 27.
Les ailettes ou jambes d’onde 123, 223 forment les parois latérales des canaux 26, 27 et s’étendent globalement selon les première et deuxième directions z1, z2. Les ailettes ou jambes d’onde 223 du premier ensemble se succédant suivant une première direction latérale x1 parallèle aux plaques 6, 7 et orthogonale à la première direction z1 et les ailettes ou jambes d’onde 223 du deuxième ensemble se succédant suivant une deuxième direction latérale x2 parallèle aux plaques 6, 7 et orthogonale à la deuxième direction z2.The fins or wave legs 123, 223 form the side walls of the channels 26, 27 and extend generally along the first and second directions z1, z2. The fins or wave legs 223 of the first set succeeding one another in a first lateral direction x1 parallel to the plates 6, 7 and orthogonal to the first direction z1 and the fins or legs 223 wave of the second set succeeding in a second direction lateral x2 parallel to the plates 6, 7 and orthogonal to the second direction z2.
De préférence, les canaux 26 du premier ensemble et les canaux 27 du deuxième ensemble sont agencés de sorte que chaque canal 26 du premier ensemble croise au moins un canal 27 du deuxième ensemble en un point d’intersection i, comme illustré sur la Figure 3.Preferably, the channels 26 of the first set and the channels 27 of the second set are arranged so that each channel 26 of the first set intersects at least one channel 27 of the second set at a point of intersection i, as illustrated in FIG. .
Comme on le voit sur la Figure 3, les canaux 26, 27 des premier et deuxième ensembles peuvent présenter respectivement une première hauteur h1 et une deuxième hauteur h2, mesurées suivant la direction d’empilement y perpendiculaire aux plaques 6, 7, telles que h1+h2=H. Ainsi, la structure d’échange formée par la superposition des premier et deuxième éléments intercalaires 221, 222 s’étend globalement de la première plaque 6 à la deuxième plaque 7, les premier et deuxième éléments intercalaires venant au moins en partie s’appuyer l’un sur l’autre, de manière à rigidifier le passage 33. De préférence, les premier et deuxième éléments présentent la même hauteur h1=h2=H/2.As can be seen in FIG. 3, the channels 26, 27 of the first and second assemblies may respectively have a first height h1 and a second height h2, measured in the stacking direction y perpendicular to the plates 6, 7, such as h1 + h2 = H. Thus, the exchange structure formed by the superposition of the first and second intermediate elements 221, 222 extends globally from the first plate 6 to the second plate 7, the first and second intermediate elements coming at least partly to bear the pressure. one on the other, so as to stiffen the passage 33. Preferably, the first and second elements have the same height h1 = h2 = H / 2.
Selon un mode de réalisation illustré sur la Figure 6, le passage 33 comprend plusieurs superpositions de premiers et deuxièmes éléments intercalaires 221, 222 se succédant, de préférence en juxtaposition, suivant la direction longitudinale z. En disposant plusieurs blocs de premiers et deuxièmes éléments intercalaires dans la longueur du passage, on homogénéise sa résistance à la compression.According to an embodiment illustrated in FIG. 6, the passage 33 comprises several superimpositions of first and second intermediate elements 221, 222 succeeding one another, preferably in juxtaposition, in the longitudinal direction z. By arranging several blocks of first and second intermediate elements in the length of the passage, it homogenizes its compressive strength.
Les première et deuxième directions z1, z2 peuvent éventuellement varier selon la superposition 221,222 considérée. La Figure 6 illustre le cas où les première et deuxième directions z1, z2 sont les mêmes pour chaque superposition.The first and second directions z1, z2 may possibly vary according to the superimposition 221,222 considered. Figure 6 illustrates the case where the first and second directions z1, z2 are the same for each superposition.
Avantageusement, le premier élément intercalaire 221 est destiné à être assemblé par brasage à la première plaque 6 et le deuxième élément intercalaire 222 est destiné à être assemblé par brasage à la deuxième plaque 7.Advantageously, the first intermediate element 221 is intended to be assembled by soldering to the first plate 6 and the second intermediate element 222 is intended to be assembled by brazing to the second plate 7.
Comme on le voit sur la Figure 7, le premier élément 221 comprend de préférence au moins une première portion d’assemblage 121 positionnée contre la première plaque 6 (non illustrée sur la Figure 4). La première portion d’assemblage 121 comprend une première paire de surfaces 121a, 121b opposées, l’une 121a orientée du côté de la première plaque 6 et l’autre 121b orientée du côté de la deuxième plaque 7.As seen in Figure 7, the first member 221 preferably includes at least a first assembly portion 121 positioned against the first plate 6 (not shown in Figure 4). The first assembly portion 121 comprises a first pair of opposed surfaces 121a, 121b, one 121a oriented on the side of the first plate 6 and the other 121b oriented on the side of the second plate 7.
La Figure 8 montre un deuxième élément intercalaire 222 comprenant au moins une deuxième portion d’assemblage 321 positionnée contre la deuxième plaque 7. La deuxième portion 321 comprend une deuxième paire de surfaces 321a, 321b opposées, l’une 321a étant orientée du côté de la première plaque 6 et l’autre 321b étant orientée du côté de la deuxième plaque 7.FIG. 8 shows a second intermediate element 222 comprising at least a second assembly portion 321 positioned against the second plate 7. The second portion 321 comprises a second pair of opposed surfaces 321a, 321b, one 321a being oriented towards the second the first plate 6 and the other 321b being oriented towards the second plate 7.
Notons que les termes « positionnée contre », s’entendent d’une portion d’assemblage juxtaposée à une plaque, avec ou sans jeu existant entre tout ou partie de la portion et la plaque.Note that the terms "positioned against" means an assembly portion juxtaposed to a plate, with or without clearance existing between all or part of the portion and the plate.
Optionnellement, le premier et le deuxième éléments intercalaires 221, 222 comprennent au moins une texturation de surface 23 sous la forme d’une structure poreuse ou de reliefs formés sur des surfaces du premier et du deuxième éléments intercalaires 221,222.Optionally, the first and second intermediate members 221, 222 comprise at least one surface texturing 23 in the form of a porous structure or reliefs formed on surfaces of the first and second intermediate members 221, 222.
Il est à noter que les éléments intercalaires peuvent 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 les surface du matériau constitutif des éléments intercalaires qu’y être déposée, c’est-à-dire résulter d’un apport de matière supplémentaire sur les surfaces des éléments intercalaires.It should be noted that the intermediate elements may have one or more predetermined forms of surface texturization distributed over different zones of its surface, it being understood that surface texturing may as well be carried out in the surfaces of the constituent material of the interleaved elements. to be deposited there, that is to say to result from a contribution of additional material on the surfaces of the intermediate elements.
De préférence, les éléments intercalaires 221,222 comprennent chacun un substrat massif, en particulier un substrat non-poreux, sur lequel la texturation 23 est formée. Selon les structures des éléments intercalaires, les substrats peuvent comprendre une ou plusieurs premières et/ou deuxièmes portions d’assemblage, les ailettes ou jambes d’onde.Preferably, the spacer elements 221, 222 each comprise a solid substrate, in particular a non-porous substrate, on which texturing 23 is formed. Depending on the structures of the intermediate elements, the substrates may comprise one or more first and / or second assembly portions, the fins or wave legs.
A noter que chaque élément intercalaire est de préférence monobloc, c’est-à-dire formé d’une seule pièce.Note that each intermediate element is preferably monobloc, that is to say formed of a single piece.
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.In the context of the invention, the surface texturing 23 may result from a surface coating deposited on the element or a modification of the surface state of said element parts.
En particulier, la texturation de surface 23 peut résulter d’un revêtement de surface déposé sur les substrats des éléments intercalaires, en particulier un revêtement 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 Deposition ou CVD) ou dépôt physique en phase vapeur (en anglais Physical Vapor Deposition ou CVD), ou par projection thermique, en particulier par flamme ou par plasma.In particular, the surface texturing 23 may result from a surface coating deposited on the substrates of the spacer elements, in particular a coating deposited by a liquid route, in particular by dipping, spraying or electrolytically, by the dry route, in particular by deposition. Chemical Vapor Deposition (CVD) or physical vapor deposition (CVD), or by thermal spraying, in particular by flame or plasma.
La modification de l’état de surface desdites pièces pourra être obtenu par un traitement chimique ou par un traitement mécanique, par exemple par sablage, rainurage....The modification of the surface state of said parts may be obtained by a chemical treatment or by a mechanical treatment, for example by sandblasting, grooving ....
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.Preferably, the surface texturing is formed from aluminum or an aluminum alloy comprising, for 100% of its mass, at least 80% by weight of aluminum, preferably at least 90%, more preferably at least 80% by weight. less than 99% aluminum.
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.According to a preferred embodiment, the surface texturing 23 is in the form of a porous structure, preferably a porous layer. The porous structure may for example be formed of a deposition of slightly sintered aluminum particles, entangled aluminum filaments, semi-fused aluminum particles bonded to each other, such as aluminum particles which are obtained after projection that is obtained by flame thermal projection.
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 l’élément intercalaire considéré, et le volume total de la structure poreuse.Preferably, the surface texturing 23 has before brazing an open porosity of between 15 and 60%, preferably between 20 and 45%, more preferably an initial open porosity of between 25 and 35% (% by volume). It should be noted that the open porosity is defined as the ratio between the volume of the open pores, that is to say the pores communicating fluidly with the external environment in which the intermediate element in question is situated, and the total volume of the porous structure.
Les pores de la structure poreuse 23 ont de préférence un diamètre compris entre 1 et 200 pm, 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, ...The pores of the porous structure 23 preferably have a diameter of between 1 and 200 μm, preferably between 5 and 100 μm. Noting that the pores are not necessarily circular in section but may have irregular shapes. The term "diameter" therefore also covers an equivalent hydraulic diameter which can be calculated from the measurement of the pressure drop experienced by a gas flow through the porous structure and by assuming that the pores have a regular shape, in particular a spherical shape, cylindrical, ...
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 pm3. 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.We can also characterize the size of the pores by their volume. Preferably, the pores of the porous structure 23 have a volume of between 1000 and 1000 000 pm 3 . The pore volume may for example be determined by tomography or image analysis of polished sections of samples taken in a multitude of directions in space.
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 du substrat d’un élément intercalaire. De préférence, ces reliefs définissent, en coupe transversale, des cavités ouvertes à la surface de l’élément. 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 considéré. En particulier, les reliefs formant la texturation de surface 23 peuvent être réalisés par usinage laser ou mécanique et/ou chimique.Alternatively, the surface texturing 23 may be in the form of reliefs, or patterns, printed or made in or on the material constituting the substrate of a spacer element. Preferably, these reliefs define, in cross section, cavities open on the surface of the element. For example, micro-reliefs or different size or morphology, such as grooves, discrete or uninterrupted, streaks, protuberances, ... may be formed or deposited on the surface of the element. In particular, the reliefs forming the surface texturing 23 may be made by laser or mechanical and / or chemical machining.
Avantageusement, on pourra agencer des éléments intercalaires 221, 222 à texturation de surface dans une zone 3 d’un passage 33 de l’échangeur dans laquelle pénètre l’oxygène montant, les éléments présentant ainsi en surface des porosités ou reliefs multipliant les sites d’amorçage pour la formation du bulles d’oxygène gazeux OG.Advantageously, it will be possible to arrange interlayers 221, 222 with surface texturing in a zone 3 of a passage 33 of the exchanger into which the ascending oxygen penetrates, the elements thus having on the surface porosities or reliefs multiplying the priming for the formation of the oxygen gas bubble OG.
De préférence, au moins une ailette ou jambe d’onde 123 du premier ensemble et au moins une ailette ou jambe d’onde 223 du deuxième ensemble présentant ladite texturation de surface 23, la première portion d’assemblage 121 étant exempte de texturation 23 au moins sur sa surface 121a orientée du côté de la première plaque 6 et ladite deuxième portion d’assemblage 321 étant exempte de texturation 23 au moins sur sa surface 321b orientée du côté de la deuxième plaque 7.Preferably, at least one fin or wave leg 123 of the first assembly and at least one fin or wave leg 223 of the second assembly having said surface texturing 23, the first assembly portion 121 being free of texturing 23 at less on its surface 121a oriented on the side of the first plate 6 and said second assembly portion 321 being free of texturing 23 at least on its surface 321b oriented towards the second plate 7.
Ainsi, on préserve la mouillabilité et la bonne brasabilité des surfaces des premier et deuxième éléments intercalaires destinées à être positionnées contre les plaques adjacentes pour y être assemblées 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.Thus, it preserves the wettability and good solderability of the surfaces of the first and second intermediate elements intended to be positioned against the adjacent plates to be assembled by soldering. During brazing, the distribution of solder at the joint can be controlled, resulting in a seal having good mechanical and thermal properties.
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.Preferably, the surfaces 6a, 6b, and 7a, 7b of the plates 6, 7 are free of surface texturing. This preserves the quality of solder joints formed with the plates.
Avantageusement, la première portion d’assemblage 121 présente la texturation de surface 23 sur sa surface 121b orientée du côté de la deuxième plaque 7, de préférence sur la totalité ou la quasi-totalité de ladite surface 121 b, et la deuxième portion d’assemblage 221 présente la texturation de surface 23 sur sa surface 321a orientée du côté de la première plaque 6, de préférence sur la totalité ou la quasi-totalité de ladite surface 321a.Advantageously, the first assembly portion 121 has the surface texturing 23 on its surface 121b oriented on the side of the second plate 7, preferably on all or almost all of said surface 121b, and the second portion of assembly 221 has the surface texturing 23 on its surface 321a oriented on the side of the first plate 6, preferably on all or almost all of said surface 321a.
De préférence, la première portion d’assemblage 121 du premier élément intercalaire 221 est agencée entre deux ailettes ou jambes d’ondes 123 successives du premier ensemble, la surface 121b orientée du côté de la deuxième plaque 7 ayant deux extrémités reliées chacune à une surface de liaison 123a de chacune des deux ailettes ou jambes d’ondes 123. La surface 121 b de la première paire et lesdites surfaces de liaison 123a, 123a présentant la texturation de surface 23, de préférence sur leur totalité ou quasi-totalité.Preferably, the first assembly portion 121 of the first intermediate element 221 is arranged between two successive fins or legs 123 of the first assembly, the surface 121b oriented on the side of the second plate 7 having two ends each connected to a surface 123b of the first pair and said connecting surfaces 123a, 123a having the surface texturing 23, preferably all or substantially all of them.
Ainsi, les ailettes ou jambes d’onde 123 délimitent entre elles un canal dont le fond, formé par la première portion d’assemblage, et les parois latérales, formées par les deux ailettes 123, présente des surfaces internes à coefficient d’échange thermique amélioré.Thus, the fins or wave legs 123 delimit between them a channel whose bottom, formed by the first assembly portion, and the side walls, formed by the two fins 123, has internal surfaces with a heat exchange coefficient improved.
De même, la deuxième portion d’assemblage 321 du deuxième élément intercalaire 222 peut être agencée entre deux ailettes ou jambes d’ondes 223 du deuxième ensemble, la surface 321a de la deuxième paire orientée du côté de la première plaque 6 ayant deux extrémités reliées chacune à une surface de liaison 223a, 223b de chacune des deux ailettes ou jambes d’ondes 223, ladite surface 321a de la deuxième paire et lesdites surfaces de liaison 223a présentant la texturation de surface 23, de préférence sur leur totalité ou quasitotalité.Similarly, the second assembly portion 321 of the second spacer element 222 may be arranged between two fins or legs 223 of the second assembly, the surface 321a of the second pair oriented on the side of the first plate 6 having two ends connected. each at a connecting surface 223a, 223b of each of the two wings or legs 223, said surface 321a of the second pair and said connecting surfaces 223a having the surface texturing 23, preferably all or substantially all of them.
Ainsi, les ailettes ou jambes d’onde 223 délimitent entre elles un canal dont le fond, formé par la première portion d’assemblage 121, et les parois latérales, formées par les deux ailettes 223, présente des surfaces internes à coefficient d’échange thermique amélioré.Thus, the fins or wave legs 223 delimit between them a channel whose bottom, formed by the first assembly portion 121, and the side walls, formed by the two fins 223, has internal surfaces with an exchange coefficient. improved thermal.
De préférence, les surfaces 123b, 223b opposées auxdites surfaces de liaison 123a, 223a sont exemptes de texturation de surface 23.Preferably, the surfaces 123b, 223b opposite to said connecting surfaces 123a, 223a are free of surface texturing 23.
A noter que dans la cadre de la présente invention, la quasi-totalité d’une surface, d’une face 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 face ou de la superficie totale de cet élément.Note that in the context of the present invention, almost all of a surface, a face or an element means a portion representing at least 90%, preferably at least 95%, of preferably at least 98% of the area of this surface or face or the total area of this element.
Selon un mode de réalisation particulier, les premier et deuxième éléments intercalaires 221, 222 sont des produits ondulés comprenant chacun une succession de jambes d’onde 123, 223 reliées alternativement par des sommets d’onde 121, 321 et des bases d’onde 122, 322.According to a particular embodiment, the first and second intermediate elements 221, 222 are corrugated products each comprising a succession of wave legs 123, 223 alternatively connected by wave peaks 121, 321 and wave bases 122 , 322.
Les explications qui suivent sont faites en référence aux Figures 7 et 8, étant entendu que les éléments intercalaires 221,222 peuvent revêtir toute autre forme adéquate et n’incluent pas nécessairement toutes les caractéristiques détaillées ci-après.The following explanations are made with reference to Figures 7 and 8, it being understood that the spacers 221,222 may take any other suitable form and do not necessarily include all the features detailed below.
Les Figures 7 et 8 montrent des vues en coupe transversale de produits ondulés 221, 222. Chacun des produits ondulés 221, 222 comprennent plusieurs jambes d’onde 123, 223 de forme longiligne qui s’étendent parallèlement entre elles et globalement suivant une direction 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, 321 et des bases d’onde 122, 322.Figures 7 and 8 show cross-sectional views of corrugated products 221, 222. Each of the corrugated products 221, 222 comprise a plurality of elongate wave-shaped legs 123, 223 that extend parallel to each other and generally in a longitudinal direction. z. The wave legs follow one another in a lateral direction x, which is perpendicular to the longitudinal direction z, and are alternately connected by wave vertices 121, 321 and wave bases 122, 322.
Selon l’exemple illustré sur les Figures 7 et 8, les sommets et les bases d’onde des premier et deuxième produits ondulés sont de forme plane et s’étendent parallèlement entre eux et perpendiculairement aux jambes d’onde 123, 223. Les canaux 26, 27 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 successives de chaque produit ondulé, présentent ainsi des sections transversales de forme générale rectangulaire.According to the example illustrated in Figures 7 and 8, the vertices and the wave bases of the first and second corrugated products are of planar shape and extend parallel to each other and perpendicular to the wave legs 123, 223. The channels 26, 27 for the first fluid, which are formed between two successive wave legs and a top or a base arranged between said successive wave legs of each corrugated product, thus have cross sections of generally rectangular shape.
Les Figures 7 et 8 illustrent des ondes droites présentant des jambes d’onde 123, 223 à surfaces planes. D’autre configurations d’éléments intercalaires 221, 222 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).Figures 7 and 8 illustrate straight waves having wavelength legs 123, 223 with flat surfaces. Other configurations of intermediate elements 221, 222 are of course conceivable, including configurations of the type perforated straight wave, partial offset wave, wave wave or herringbone ("herringbone" in English).
Les premier et deuxième produits ondulés 221, 222 selon les Figures 7 et 8 sont visibles sur la Figure 3 à l’état monté, c’est-à-dire montés entre une première et une deuxième plaque 6, 7 directement voisines formant un passage 33 d’échangeur. Le passage 33 est de forme globalement parallélépipédique et configuré pour canaliser le premier fluide parallèlement à la direction longitudinale z.The first and second corrugated products 221, 222 according to Figures 7 and 8 are visible in Figure 3 in the assembled state, that is to say mounted between a first and a second plate 6, 7 directly adjacent forming a passage 33 exchanger. The passage 33 is of generally parallelepipedal shape and configured to channel the first fluid parallel to the longitudinal direction 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, 223 délimitent, au sein du passage 33, une pluralité de canaux 26, 27 qui s’étendent parallèlement à la direction longitudinale z.In operation, the first fluid flows over the width of the passage 33, measured along the lateral direction x, between an inlet and an outlet of the passage 33 situated at two opposite ends along the length of the passage 33, measured along the longitudinal direction z . The wave legs 123, 223 delimit, within the passage 33, a plurality of channels 26, 27 which extend parallel to the longitudinal direction z.
De préférence, les produits ondulés 221, 222 sont disposés en configuration dite « easyway » dans le passage 33, c’est-à-dire que les jambes d’onde 123, 223 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.Preferably, the corrugated products 221, 222 are arranged in so-called "easyway" configuration in the passage 33, that is to say that the wave legs 123, 223 extend generally in the direction of flow of the first In operation, the direction of flow of the first fluid is preferably vertical, the direction of flow being ascending or descending.
Le premier produit ondulé 221 s’étend globalement parallèlement à la première plaque 6 et présente des sommets d’onde 121 positionnés contre la première plaque 6 pour y être assemblés. Le deuxième produit ondulé 222 s’étend globalement parallèlement à la deuxième plaque 7 et présente des sommets d’onde 321 positionnés contre la deuxième plaque 7 pour y être assemblés.The first corrugated product 221 extends generally parallel to the first plate 6 and has wave peaks 121 positioned against the first plate 6 to be assembled. The second corrugated product 222 extends generally parallel to the second plate 7 and has wave peaks 321 positioned against the second plate 7 to be assembled.
Pour chaque produit ondulé 221,222, plusieurs paires de jambes d’onde 123, 223 s’étendent depuis deux sommets d’onde 121, 321 adjacents et sont reliées entre elles par des bases d’onde 122, 322.For each corrugated product 221, 222, several pairs of wave legs 123, 223 extend from two adjacent wave vertices 121, 321 and are interconnected by wave bases 122, 322.
Dans les exemples des Figures 7 et 8, les premier et deuxième produits ondulés 221, 222 sont exempts de texturation de surface.In the examples of Figures 7 and 8, the first and second corrugated products 221, 222 are free of surface texturing.
Avantageusement, les premier et deuxième produits ondulés 221, 222 peuvent présenter au moins une texturation de surface 23 sur tout ou partie de leurs surfaces.Advantageously, the first and second corrugated products 221, 222 may have at least one surface texturing 23 on all or part of their surfaces.
Dans le cas illustré sur la Figure 3, les sommets d’onde 121 du premier produit ondulé 221 sont exempts de texturation de surface 23 sur leur surface 121a orientée du côté de la première plaque 6, ce qui permet de les braser solidement à une portion d’assemblage réciproque sur la première plaque 6 lors de la fabrication de l’échangeur, mais présentent la texturation de surface 23 sur leur surface 121b orientée du côté de la deuxième plaque 7, ce qui favorise les performances thermiques de l’échangeur.In the case illustrated in FIG. 3, the wave peaks 121 of the first corrugated product 221 are free of surface texturing 23 on their surface 121a oriented on the side of the first plate 6, which makes it possible to braze them solidly to a portion reciprocating assembly on the first plate 6 during the manufacture of the exchanger, but have the surface texturing 23 on their surface 121b oriented side of the second plate 7, which promotes the thermal performance of the exchanger.
Les sommets d’onde 321 du deuxième produit ondulé 222 sont exempts de texturation de surface 23 sur leur surface 321b orientée du côté de la deuxième plaque 7, ce qui permet de les braser solidement à une portion d’assemblage réciproque sur la deuxième plaque 7 lors de la fabrication de l’échangeur, mais présentent la texturation de surface 23 sur la surface 321a de la deuxième paire orientée du côté de la première plaque 6, ce qui favorise les performances thermiques de l’échangeur.The wave peaks 321 of the second corrugated product 222 are free of surface texturing 23 on their surface 321b oriented on the side of the second plate 7, which makes it possible to braze them solidly to a reciprocal assembly portion on the second plate 7 during the manufacture of the exchanger, but have the surface texturing 23 on the surface 321a of the second pair oriented on the side of the first plate 6, which promotes the thermal performance of the exchanger.
Comme visible plus distinctement sur les Figures 4 et 5, les produits ondulés 221, 222 comprennent des bases d’onde 122, 322 présentant chacune des surfaces opposées 122a, 122b, 322a, 322b.As seen more clearly in Figures 4 and 5, the corrugated products 221, 222 include wave bases 122, 322 each having opposed surfaces 122a, 122b, 322a, 322b.
Selon le mode de réalisation illustré sur la Figure 3, chaque produit ondulé 221, 222 est assemblé seulement à l’une des première et deuxième plaques 6, 7 par ses sommets d’onde 121, 122 respectifs.According to the embodiment illustrated in FIG. 3, each corrugated product 221, 222 is assembled only to one of the first and second plates 6, 7 by its respective wave peaks 121, 122.
Ainsi, les bases d’onde 122, 322 des premier et deuxième produits ondulés 221, 222 ne sont pas destinées à être brasées avec les plaques 6, 7 et peuvent présenter avantageusement une texturation de surface 23 sur leurs surfaces 122b orientées du côté de la deuxième plaque 7 en ce qui concerne le premier produit ondulé 221, et sur leurs surfaces orientées 322a orientées du côté de la première plaque 6 en ce qui concerne le deuxième produit ondulé 222. Cela permet de maximiser la superficie des surfaces à texturation de surface 23 présente dans le passage 23 et donc de maximiser l’efficacité de transfert thermique au sein dudit passage 33.Thus, the wave bases 122, 322 of the first and second corrugated products 221, 222 are not intended to be brazed with the plates 6, 7 and may advantageously have a surface texturing 23 on their surfaces 122b oriented on the side of the surface. second plate 7 with respect to the first corrugated product 221, and on their oriented surfaces 322a oriented on the side of the first plate 6 with respect to the second corrugated product 222. This makes it possible to maximize the surface area of the surface texturizing surfaces 23 present in the passage 23 and thus maximize the heat transfer efficiency within said passage 33.
Selon un mode de réalisation illustré sur la Figure 9, les premier et deuxième produits ondulés 221, 222 peuvent chacun être formé à partir d’un produit plat. Avant sa mise en forme, le produit plat comprend deux faces opposées 221a, 221b ou 222a, 222b. La texturation de surface 23 est d’abord formée sur le produit plat, puis le produit plat est mis en forme, généralement par emboutissage. De préférence le produit plat, par exemple une tôle ou feuillard, a une épaisseur d’au moins 0,15 mm, de préférence comprise entre 0,2 et 0,5 mm.According to an embodiment illustrated in FIG. 9, the first and second corrugated products 221, 222 can each be formed from a flat product. Before shaping, the flat product comprises two opposite faces 221a, 221b or 222a, 222b. The surface texturing 23 is first formed on the flat product, and then the flat product is shaped, usually by stamping. Preferably the flat product, for example a sheet or strip, has a thickness of at least 0.15 mm, preferably between 0.2 and 0.5 mm.
Avantageusement, on forme au moins une texturation de surface 23 sur l’une seulement desdites faces opposées 221a, 221b ou 222a, 222b. De préférence, les faces opposées 221b, 222a sur lesquelles la texturation de surface 23 est formée présentent ladite texturation, sur leur totalité ou leur quasi-totalité. La face 221b sur laquelle la texturation est formée donne lieu, après mise en forme, aux surfaces 123a, 121 b, 122b du premier produit ondulé identifiées ci-dessus. La face 222a sur laquelle la texturation est formée donne lieu, après mise en forme, aux surfaces 123a, 321a, 322a du deuxième produit ondulé identifiées ci-dessus.Advantageously, at least one surface texturing 23 is formed on only one of said opposite faces 221a, 221b or 222a, 222b. Preferably, the opposite faces 221b, 222a on which the surface texturing 23 is formed have said texturing, in whole or almost all. The face 221b on which the texturing is formed gives rise, after shaping, to the surfaces 123a, 121b, 122b of the first corrugated product identified above. The face 222a on which the texturing is formed gives rise, after shaping, to the surfaces 123a, 321a, 322a of the second corrugated product identified above.
Selon ce mode de réalisation, toutes les surfaces du premier produitAccording to this embodiment, all the surfaces of the first product
221 situées, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque 7 présentent donc une texturation de surface 23 et toutes les surfaces du premier produit 221 situées, à l’état monté, du côté de la première plaque 6 sont exemptes de texturation de surface 23. De même, toutes les surfaces du deuxième produit ondulé 222 situées, à l’état monté, du côté de la première plaque 6 présentent une texturation de surface 23 et toutes les surfaces du deuxième produit ondulé221 located, in the mounted state, on the side of the second plate 7 thus have a surface texturing 23 and all the surfaces of the first product 221 located, in the mounted state, on the side of the first plate 6 are free of texturing 23. Similarly, all the surfaces of the second corrugated product 222 located, in the mounted state, on the side of the first plate 6 have surface texturing 23 and all the surfaces of the second corrugated product.
222 situées, à l’état monté, du côté de la deuxième plaque 7 sont exemptes de texturation de surface 23.222 located, in the mounted state, on the side of the second plate 7 are free of surface texturing 23.
Ainsi, on simplifie le procédé de fabrication puisque la texturation de surface peut être formée ou déposée sur une face entière des produits ondulés sans nécessiter d’étape supplémentaire de masquage ou de post-traitement visant à éliminer la texturation de surface des portions à assembler puisque cette face n’est pas destinée à former des portions d’assemblage avec une plaque. Aucune texturation n’est réalisée sur l’autre face des produits ondulés de manière à préserver la qualité des joints de brasage des produits ondulés avec les plaques.Thus, the manufacturing process is simplified since the surface texturing may be formed or deposited on an entire face of the corrugated products without requiring an additional step of masking or post-treatment to eliminate the surface texturing of the portions to be assembled since this face is not intended to form assembly portions with a plate. No texturing is performed on the other side of the corrugated products so as to preserve the quality of the solder joints of the corrugated products with the plates.
Il n’est pas nécessaire de réaliser de texturation de surface après montage des éléments intercalaires 221, 222 dans l’échangeur puisque ceuxci présentent 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.It is not necessary to perform surface texturing after mounting the intermediate elements 221, 222 in the exchanger since they already have texturing on the desired areas of the fins. It is thus possible to incorporate an intensified surface heat exchange structure in the exchanger while preserving the structural integrity of the matrix of the exchanger and of its internal channels.
De préférence, les premier et deuxième produits ondulés 221,222 ont des densités, définies 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 des éléments intercalaires qui ne sont pas nécessairement des produits ondulés, 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.Preferably, the first and second corrugated products 221, 222 have densities, defined as the number of wave legs per unit length measured along the lateral direction x, less than 18 legs per 2.54 centimeters, preferably less than 10 legs per 2.54 centimeters, more preferably less than or equal to 5 legs per 2.54 centimeters. Advantageously, the density can be between 1 and 5 legs per 2.54 centimeters. It should be noted that these density values are applicable to intermediate elements which are not necessarily corrugated products, the fins succeeding one another in the lateral direction x and the density then being defined as the number of fins per unit length, measured according to the lateral direction 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’éléments intercalaires de densité plus faible facilite l’élimination des bulles créées au niveau de la texturation de surface.The use of a relatively low density facilitates the deposition phase of the surface texturing on the fins or legs of wave, their surface being more accessible. In addition, the use of lower density spacer elements facilitates the removal of bubbles created in the surface texturing.
De préférence, chaque base d’onde 122 du premier produit ondulé 221 présente au moins une zone de contact ou quasi-contact avec au moins une base d’onde 322 du deuxième produit ondulé 222. On améliore ainsi la rigidité du passage 33, tout en ayant la possibilité d’utiliser des produits ondulés de densité relativement faible. De telles zones de contact ou quasi-contact sont visibles sur la Figure 3 dans le plan de coupe transversale P1.Preferably, each wave base 122 of the first corrugated product 221 has at least one zone of contact or quasi-contact with at least one wave base 322 of the second corrugated product 222. This improves the rigidity of the passage 33, while with the possibility of using corrugated products of relatively low density. Such contact areas or quasi-contact are visible in Figure 3 in the cross-sectional plane P1.
Par « quasi-contact », on entend qu’il existe un jeu très faible entre tout ou partie desdites bases d’onde, de préférence un jeu compris entre 0 et 0,1 mm, de préférence encore compris entre 0 et 0,05 mm.By "quasi-contact" is meant that there is a very small clearance between all or part of said wave bases, preferably a gap of between 0 and 0.1 mm, more preferably between 0 and 0.05. mm.
Etant noté que les bases peuvent seulement être mises en contact sans nécessiter de brasage entre elles. Cela est possible notamment lorsqu’en fonctionnement, les canaux 26, 27 canalisent un premier fluide dont la pression est relativement faible, typiquement inférieure ou égale à 5 bar, de préférence une pression comprise entre 1 et 2 bar, comme c’est le cas dans les passages pour l’oxygène du vaporiseur-condenseur précédemment décrit.Being noted that the bases can only be brought into contact without requiring brazing between them. This is possible especially when in operation, the channels 26, 27 channel a first fluid whose pressure is relatively low, typically less than or equal to 5 bar, preferably a pressure of between 1 and 2 bar, as is the case. in the oxygen passages of the vaporizer-condenser previously described.
Selon un mode de réalisation, pour chacun des premier et deuxième produits ondulés 221,222, au moins un sommet d’onde 121, 321, de préférence chaque sommet d’onde 121,321, présente deux extrémités reliées à des jambes d’onde 123, 223 respectives séparées par une première largeur L1, mesurée suivant la direction latérale x. Au moins une base d’onde 122, 322, de préférence chaque base d’onde 122, 322, présente deux extrémités reliées à des jambes d’onde 123, 223 respectives séparées par une deuxième largeur L2, mesurée suivant la direction latérale x. Etant noté que les largeurs L1, L2 correspondent à l’écartement entre deux jambes d’onde successives, mesuré suivant la direction latérale x, typiquement en section dans un plan médian de l’onde qui est parallèle aux plaquesAccording to one embodiment, for each of the first and second corrugated products 221, 222, at least one wave vertex 121, 321, preferably each wave vertex 121, 321, has two ends connected to respective wave legs 123, 223. separated by a first width L1, measured along the lateral direction x. At least one wave base 122, 322, preferably each wave base 122, 322, has two ends connected to respective wave legs 123, 223 separated by a second width L2, measured along the lateral direction x. It being noted that the widths L1, L2 correspond to the spacing between two successive wave legs, measured in the lateral direction x, typically in section in a median plane of the wave which is parallel to the plates
De préférence, on configure les premier et deuxième produits ondulés de sorte que le rapport L2/L1 soit strictement inférieur à 1, de préférence compris entre 0,1 et 0,4, de préférence encore entre 0,1 et 0,35.Preferably, the first and second corrugated products are configured so that the ratio L 2 / L 1 is strictly less than 1, preferably between 0.1 and 0.4, more preferably between 0.1 and 0.35.
Il est aussi possible que les largeurs L1, L2 soient égales entre elles.It is also possible that the widths L1, L2 are equal to each other.
Ainsi, le premier ensemble de jambes d’onde 123 et le deuxième ensemble de jambes d’onde 223 comprennent chacun un agencement périodique de paires de jambes d’onde, la période de cet agencement correspondant à la distance L1+L2.Thus, the first set of wave legs 123 and the second set of wave legs 223 each comprise a periodic arrangement of pairs of legs of wave, the period of this arrangement corresponding to the distance L1 + L2.
De préférence, la première largeur L1 est comprise entre 3 et 20 mm, de préférence entre 5 et 15 mm, et la deuxième largeur L2 est comprise entre 1,2 et 7 mm, de préférence entre 2 et 5 mm.Preferably, the first width L1 is between 3 and 20 mm, preferably between 5 and 15 mm, and the second width L2 is between 1.2 and 7 mm, preferably between 2 and 5 mm.
Etant précisé que le premier produit ondulé peut présenter des largeurs et/ou des hauteurs identiques à celles du deuxième produit ondulé, mais pas nécessairement.It being specified that the first corrugated product may have widths and / or heights identical to those of the second corrugated product, but not necessarily.
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