FR2769082A1 - PLATES OF A HEAT EXCHANGE PLATE BEAM AND METHODS OF MANUFACTURING SUCH A PLATE - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet une plaque d'un faisceau de plaques d'échange thermique. The present invention relates to a plate of a bundle of heat exchange plates.
La présente invention a également pour objet des procédés de fabrication d'une telle plaque et un faisceau de plaques d'échange thermique. The present invention also relates to methods of manufacturing such a plate and a bundle of heat exchange plates.
Dans certains domaines industriels, comme par exemple dans le domaine du raffinage ou de la pétrochimie, il est nécessaire de réaliser un échanger thermique important entre un fluide chaud et un fluide froid entraînant sur ce fluide froid des variations de températures de l'ordre de 300 à 4000C. In certain industrial fields, such as in the field of refining or petrochemistry, it is necessary to carry out a significant heat exchange between a hot fluid and a cold fluid causing on this cold fluid temperature variations of the order of 300 at 4000C.
Jusqu'à présent, pour pouvoir réaliser de tels échanges thermiques, il est connu d'utiliser des échangeurs thermiques formés de plusieurs faisceaux tubulaires disposés en série. Until now, in order to be able to carry out such heat exchanges, it is known to use heat exchangers formed from several tubular bundles arranged in series.
Selon l'échange thermique à effectuer, le nombre de faisceaux tubulaires est souvent de quatre à six et parfois plus. Depending on the heat exchange to be carried out, the number of tube bundles is often from four to six and sometimes more.
De plus, la composition chimique des fluides peut varier au cours de l'échange thermique compte tenu des variations de températures et il est nécessaire d'adapter les matériaux des tubes des faisceaux tubulaires en fonction de ces changements afin d'éviter notamment des phénomènes de corrosion pouvant se produire aussi bien à basses températures qu'à hautes températures. In addition, the chemical composition of fluids can vary during heat exchange taking into account temperature variations and it is necessary to adapt the materials of the tubes of the tube bundles according to these changes in order to avoid phenomena of corrosion can occur at both low and high temperatures.
Dans ces conditions et en fonction des fluides traités, les faisceaux tubulaires dits "froids" comportent des tubes par exemple en acier au carbone et les faisceaux tubulaires fonctionnant à des températures élevées de l'ordre de 400 à 5000C comportent des tubes par exemple en acier inoxydable. Under these conditions and depending on the fluids treated, the so-called "cold" tubular bundles comprise tubes, for example made of carbon steel, and the tubular bundles operating at high temperatures of the order of 400 to 5000 ° C., comprise tubes, for example of steel stainless.
I1 est également connu d'utiliser des échangeurs thermiques à plaques qui ont pour avantage de présenter un très bon coefficient d'échange thermique et un faible coefficient de frottement. It is also known to use plate heat exchangers which have the advantage of having a very good heat exchange coefficient and a low coefficient of friction.
Ce type d'échangeurs thermiques comprend généralement des faisceaux de plaques formés par un empilement de plaques parallèles les unes aux autres et délimitant entre elles un double circuit de circulation de deux fluides indépendants. This type of heat exchanger generally comprises bundles of plates formed by a stack of plates parallel to each other and delimiting between them a double circulation circuit of two independent fluids.
Chaque plaque est réalisée en un matériau unique qui est déterminée en fonction des conditions d'utilisation les plus sévères de façon à pouvoir résister aux hautes températures. Each plate is made of a single material which is determined according to the most severe conditions of use so as to be able to withstand high temperatures.
C'est pourquoi les plaques des faisceaux de plaques sont généralement en acier inoxydable ce qui pénalise l'utilisation de tels faisceaux de plaques dans certains domaines d'application compte tenu du coût de ce matériau. This is why the plates of the plate bundles are generally made of stainless steel, which penalizes the use of such plate bundles in certain fields of application, given the cost of this material.
Ainsi, les échangeurs thermiques à plaques sont plus coûteux que les échangeurs thermiques à faisceaux de tubes si bien que leur intérêt économique ne se justifie que si l'ensemble des faisceaux de tubes est remplacé par un seul échangeur thermique à plaques. Thus, plate heat exchangers are more expensive than tube bundle heat exchangers so that their economic interest is only justified if all the bundles of tubes are replaced by a single plate heat exchanger.
L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients. The invention aims to avoid these drawbacks.
L'invention a donc pour objet une plaque d'un faisceau de plaques d'échange thermique, du type comprenant une partie centrale munie d'ondulations et des bords à surface lisse, caractérisée en ce qu'elle est formée par au moins deux portions de plaque métallique de compostions métallurgiques différentes, placées bord à bord pour former au moins un plan de joint et reliées entre elles par un cordon de soudure continu et étanche s'étendant sur toute la longueur dudit plan de joint. The subject of the invention is therefore a plate of a bundle of heat exchange plates, of the type comprising a central part provided with corrugations and edges with a smooth surface, characterized in that it is formed by at least two portions of metal plate of different metallurgical compositions, placed edge to edge to form at least one joint plane and connected together by a continuous and sealed weld bead extending over the entire length of said joint plane.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- les ondulations de chaque plaque métallique s'étendent jusqu'au plan de joint pour former des passages continus,
- les portions de plaques métalliques comportent au niveau dudit plan de joint un bord à surface lisse sur lequel est fixé au moins un insert recouvrant ledit plan de joint et comportant des ondulations disposées dans le prolongement des ondulations desdites portions de plaques pour former des passages continus,
- le plan de joint s'étend sur toute la largeur de ladite plaque ou sur toute la longueur de cette plaque,
- le cordon de soudure est de type traversant et est réalisé au moyen d'un faisceau à haute densité d'énergie ou par le procédé TIG avec ou sans métal d'apport ou encore par le procédé MIG ou MAG,
- au moins une portion de plaque métallique est en acier inoxydable dont la teneur en chrome est supérieure à 13%,
- au moins une portion de plaque métallique est en acier allié ou non allié,
- au moins une portion de plaque métallique est en alliage de nickel.According to other features of the invention
- the undulations of each metal plate extend to the joint plane to form continuous passages,
- the portions of metal plates comprise at said joint plane an edge with a smooth surface on which is fixed at least one insert covering said joint plane and comprising corrugations arranged in the extension of the corrugations of said plate portions to form continuous passages ,
the joint plane extends over the entire width of said plate or over the entire length of this plate,
the weld bead is of the through type and is produced by means of a high energy density beam or by the TIG process with or without filler metal or by the MIG or MAG process,
- at least one portion of metal plate is made of stainless steel, the chromium content of which is greater than 13%,
- at least a portion of metal plate is made of alloyed or unalloyed steel,
- At least a portion of metal plate is made of nickel alloy.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle plaque d'un faisceau de plaques d'échange thermique, caractérisé en ce qu'il consiste
- à placer bord à bord au moins deux portions de plaque métallique planes de compositions métallurgiques différentes pour former au moins un plan de joint,
- à réaliser sur toute la longueur dudit plan de joint un cordon de soudure continu et étanche,
- et à former dans la partie centrale de la plaque des ondulations.The invention also relates to a method of manufacturing such a plate from a bundle of heat exchange plates, characterized in that it consists
- placing edge to edge at least two flat metal plate portions of different metallurgical compositions to form at least one joint plane,
to make a continuous and sealed weld bead over the entire length of said joint plane,
- and to form corrugations in the central part of the plate.
Selon une variante, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une telle plaque d'un faisceau de plaques d'échange thermique, caractérisé en ce qu'il consiste
- à former dans la partie centrale d'au moins une première portion de plaque métallique plane des ondulations en ménageant sur les bords de cette première portion de plaque des bords à surface lisse,
- à former dans la partie centrale d'au moins une seconde portion de plaque métallique plane des ondulations en ménageant sur les bords de cette seconde portion de plaque des bords à surface lisse, ladite seconde portion de plaque ayant une composition métallurgique différente de ladite première portion de plaque,
- à placer bord à bord lesdites portions de plaque pour former au moins un plan de joint,
- à réaliser sur toute la longueur dudit plan de joint un cordon de soudure continu et étanche,
- et à fixer au niveau dudit plan de joint au moins un insert comportant des ondulations disposées dans le prolongement des ondulations desdites portions de plaque pour former des passages continus.According to a variant, the subject of the invention is a method of manufacturing such a plate from a bundle of heat exchange plates, characterized in that it consists
to form corrugations in the central part of at least a first portion of a flat metal plate by providing smooth edges on the edges of this first plate portion,
- To form corrugations in the central part of at least a second portion of a flat metal plate by providing smooth edges on the edges of this second plate portion, said second portion of plate having a metallurgical composition different from said first portion of plate,
placing said plate portions edge to edge to form at least one joint plane,
to make a continuous and sealed weld bead over the entire length of said joint plane,
- And to fix at said joint plane at least one insert comprising corrugations arranged in the extension of the corrugations of said plate portions to form continuous passages.
Selon une autre variante, l'invention a pour objet procédé de fabrication d'une telle plaque d'un faisceau de plaques d'échange thermique, caractérisé en ce qu'il consiste:
- à placer bord à bord au moins deux portions de plaque métallique plane de compositions métallurgiques différentes pour former au moins un plan de joint,
- à réaliser sur toute la longueur dudit plan de joint un cordon de soudure continu et étanche,
- à former dans la partie centrale de chaque portion de plaque des ondulations en ménageant sur les bords desdites portions de plaques des bords à surface lisse,
- et à fixer au niveau dudit plan de joint au moins un insert comportant des ondulations disposées dans le prolongement des ondulations desdites portions de plaque pour former des passages continus.According to another variant, the subject of the invention is a method of manufacturing such a plate from a bundle of heat exchange plates, characterized in that it consists:
- placing edge to edge at least two flat metal plate portions of different metallurgical compositions to form at least one joint plane,
to make a continuous and sealed weld bead over the entire length of said joint plane,
to form corrugations in the central part of each plate portion by providing edges with smooth surfaces on the edges of said plate portions,
- And to fix at said joint plane at least one insert comprising corrugations arranged in the extension of the corrugations of said plate portions to form continuous passages.
Enfin, l'invention a pour objet un faisceau de plaques d'échange thermique formé par un empilement de plaques comportant chacune une partie centrale munie d'ondulations et des bords à surface lisse et délimitant entre elles au moins deux circuits de circulation d'au moins deux fluides indépendants, lesdites plaques comprenant, d'une part, une zone d'échange thermique entre les fluides et, d'autre part, au niveau de leurs extrémités libres, une zone d'entrées et de sorties desdits fluides, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une plaque telle que mentionnée ci-dessus. Finally, the subject of the invention is a bundle of heat exchange plates formed by a stack of plates each comprising a central part provided with corrugations and edges with a smooth surface and delimiting between them at least two circulation circuits of at least two independent fluids, said plates comprising, on the one hand, a heat exchange zone between the fluids and, on the other hand, at their free ends, an inlet and outlet area for said fluids, characterized in what it includes at least one plate as mentioned above.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- les zones d'entrées et de sorties des fluides sont formées par les extrémités planes des plaques entre lesquelles sont insérées des plaques indépendantes et munies de reliefs pour assurer la distribution des fluides dans la zone d'échange thermique,
- les plaques indépendantes sont en acier inoxydable dont la teneur en chrome est supérieure à 13%, ou en acier allié ou non allié ou en alliage de nickel.According to other features of the invention
- the fluid inlet and outlet zones are formed by the planar ends of the plates between which independent plates are inserted and provided with reliefs to ensure the distribution of the fluids in the heat exchange zone,
- the independent plates are made of stainless steel with a chromium content of more than 13%, or of alloyed or unalloyed steel or of nickel alloy.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig. 1 est une vue schématique en perspective partiellement arrachée d'un faisceau de plaques selon l'invention,
- la Fig. 2 est une vue schématique de dessus d'un premier mode de réalisation d'une plaque d'échange thermique selon l'invention,
- la Fig. 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 de la Fig.2,
- la Fig. 4 est une vue schématique de dessus d'un second mode de réalisation d'une plaque d'échange thermique selon l'invention,
- la Fig. 5 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la Fig. 4,
- la Fig. 6 est une vue schématique en perspective d'un insert de liaison des portions de plaque composant la plaque représentée à la Fig.4,
- la Fig. 7 est une vue schématique en perspective d'une variante d'une plaque d'échange thermique selon l'invention.The characteristics and advantages of the invention will appear during the description which follows, given by way of example, and made with reference to the accompanying drawings, in which
- Fig. 1 is a schematic perspective view partially cut away of a bundle of plates according to the invention,
- Fig. 2 is a schematic top view of a first embodiment of a heat exchange plate according to the invention,
- Fig. 3 is a cross-sectional view along line 3-3 of FIG. 2,
- Fig. 4 is a schematic top view of a second embodiment of a heat exchange plate according to the invention,
- Fig. 5 is a sectional view along line 4-4 of FIG. 4,
- Fig. 6 is a schematic perspective view of a connecting insert for the plate portions making up the plate shown in FIG. 4,
- Fig. 7 is a schematic perspective view of a variant of a heat exchange plate according to the invention.
Sur la Fig.l, on a représenté schématiquement un faisceau de plaques d'échange thermique, désigné dans son ensemble par la référence 1 et de forme générale parallélépipèdique. In Fig.l, there is shown schematically a bundle of heat exchange plates, designated as a whole by the reference 1 and of generally parallelepiped shape.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la
Fig.l, le faisceau de plaques 1 se compose de trois parties, une partie centrale A et deux parties d'extrémité, respectivement B et C. In the embodiment shown in
Fig.l, the plate bundle 1 consists of three parts, a central part A and two end parts, respectively B and C.
La partie centrale A qui constitue la zone d'échange thermique proprement dite se compose d'un empilement de plaques 10 parallèles les unes aux autres. The central part A which constitutes the actual heat exchange zone consists of a stack of plates 10 parallel to each other.
Chaque plaque 10 est constituée d'une tôle fine et comporte, de manière classique, des bords à surface lisse et, entre ces bords, des ondulations 11 par lesquelles elles sont en contact les unes avec les autres et par lesquelles elles délimitent des circuits de circulation de fluides in aépendants. Each plate 10 consists of a thin sheet and comprises, in a conventional manner, edges with a smooth surface and, between these edges, undulations 11 by which they are in contact with each other and by which they delimit circuits of circulation of in dependent fluids.
La circulation des fluides dans le faisceau de plaques 1 est par exemple cocourante, à contre-courant ou à courant-croisé. The circulation of the fluids in the bundle of plates 1 is for example cocurrent, counter-current or cross-current.
Selon le mode de réalisation représenté à la
Fig. 1, les plaques 10 sont assemblées les unes avec les autres au niveau de leurs bords longitudinaux par des moyens de liaison constitués par exemple par des barrettes 2 s'étendant sur toute la longueur des bords longitudinaux desdites plaques 10 et par une couche de soudure 3 déposée sur toute la longueur et sur toute la hauteur de chaque surface latérale du faisceau de plaques 1 pour former un mur de soudure étanche.According to the embodiment shown in the
Fig. 1, the plates 10 are assembled with each other at their longitudinal edges by connecting means constituted for example by bars 2 extending over the entire length of the longitudinal edges of said plates 10 and by a solder layer 3 deposited over the entire length and over the entire height of each lateral surface of the bundle of plates 1 to form a sealed weld wall.
L'empilement des plaques 10 est placé entre une tôle supérieure 4 et une tôle inférieure 5 s'étendant sur toute la surface des plaques 10 et dont les pourtours sont reliés aux bords desdites plaques 10 par les couches de soudure 3. The stack of plates 10 is placed between an upper plate 4 and a lower plate 5 extending over the entire surface of the plates 10 and the edges of which are connected to the edges of said plates 10 by the layers of solder 3.
Pour diriger les fluides qui circulent dans les circuits correspondant du faisceau de plaques 1, ce faisceau de plaques 1 comporte, à chacune de ses extrémités, une zone d'entrée et une zone de sortie desdits fluides qui constituent les parties d'extrémité B et C dudit faisceau de plaques 1. To direct the fluids which circulate in the corresponding circuits of the bundle of plates 1, this bundle of plates 1 comprises, at each of its ends, an inlet zone and an outlet zone of said fluids which constitute the end parts B and C of said bundle of plates 1.
Pour cela, le faisceau de plaques 1 comporte, au niveau des zones d'entrée et de sortie des fluides, des extrémités fermées 6 et des extrémités ouvertes 7 pour ces fluides circulant dans les circuits correspondants. For this, the bundle of plates 1 comprises, at the inlet and outlet areas of the fluids, closed ends 6 and open ends 7 for these fluids flowing in the corresponding circuits.
Les extrémités fermées 6 sont obturées par des languettes 8 assemblées aux plaques 10 adjacentes. The closed ends 6 are closed by tongues 8 assembled to the adjacent plates 10.
En se reportant maintenant aux Figs. 2 et 3, on va décrire un premier mode de réalisation d'une plaque 10 du faisceau de plaques 1. Referring now to Figs. 2 and 3, a first embodiment of a plate 10 of the bundle of plates 1 will be described.
Ainsi que représenté sur ces figures, la plaque 10 est formée, dans cet exemple de réalisation, par deux portions de plaque métallique, respectivement 12 et 13, de compositions métallurgiques différentes. As shown in these figures, the plate 10 is formed, in this embodiment, by two portions of metal plate, respectively 12 and 13, of different metallurgical compositions.
Ces portions de plaque 12 et 13 sont placées bord à bord pour former un plan de joint 14 et sont reliées entre elles par un cordon de soudure 15 continu et étanche s'étendant sur toute la longueur de ce plan de joint 14. These plate portions 12 and 13 are placed edge to edge to form a joint plane 14 and are interconnected by a continuous and sealed weld bead 15 extending over the entire length of this joint plane 14.
Dans ce mode de réalisation, les ondulations 11 de chaque portion de plaque métallique 12 et 13 s'étendent jusqu'au plan de joint 14 pour former des passages continus pour les fluides correspondants. In this embodiment, the corrugations 11 of each portion of metal plate 12 and 13 extend to the joint plane 14 to form continuous passages for the corresponding fluids.
Le plan de joint 14 s'étend sur toute la largeur de la plaque 10. The joint plane 14 extends over the entire width of the plate 10.
Selon une variante, et plus particulièrement dans le cas d'une circulation des fluides à courant-croisé, le plan de joint 14 peut s'étendre sur toute la longueur de la plaque 10. According to a variant, and more particularly in the case of a circulation of cross-current fluids, the joint plane 14 can extend over the entire length of the plate 10.
Les extrémités de la plaque 10 correspondant aux zones d'entrée et de sortie des fluides sont pourvues de plaques d'extrémité, respectivement 30 et 31, munies de reliefs 30a et 31a qui permettent de canaliser le fluide correspondant dans les circuits du faisceau de plaques 1. The ends of the plate 10 corresponding to the inlet and outlet zones of the fluids are provided with end plates, respectively 30 and 31, provided with reliefs 30a and 31a which make it possible to channel the corresponding fluid in the circuits of the bundle of plates 1.
La fabrication de la plaque 10 est réalisée de la façon suivante. The manufacture of the plate 10 is carried out as follows.
Tout d'abord, on place bord à bord les deux portions de plaque métallique 12 et 13 planes de compositions métallurgiques différentes pour former le plan de joint 14, puis on maintient lesdites portions de plaques 12 et 13 au moyen d'organes de serrage classiques, comme par exemple des vérins hydrauliques ou pneumatiques, et on réalise sur toute la longueur du plan de joint 14 le cordon de soudure 15 continu et étanche. First, the two portions of metal plate 12 and 13 planes of different metallurgical compositions are placed edge to edge to form the joint plane 14, then said portions of plates 12 and 13 are maintained by conventional clamping members. , such as for example hydraulic or pneumatic cylinders, and the weld bead 15 is continuous and sealed over the entire length of the joint plane 14.
Ensuite, on forme dans la partie centrale de la plaque 10 formée par l'assemblage des deux portions de plaques 12 et 13, les ondulations 11 par exemple par formage par explosion. Then, in the central part of the plate 10 formed by the assembly of the two plate portions 12 and 13, the corrugations 11 are formed, for example by explosion forming.
En se reportant maintenant aux Figs. 4 à 6, on va décrire un second mode de réalisation d'une plaque 10 composant le faisceau de plaques 1. Referring now to Figs. 4 to 6, a second embodiment of a plate 10 composing the bundle of plates 1 will be described.
Dans ce mode de réalisation, la plaque 10 est également formée par deux portions de plaque métallique, respectivement 22 et 23, de compositions métallurgiques différentes. In this embodiment, the plate 10 is also formed by two portions of metal plate, respectively 22 and 23, of different metallurgical compositions.
Ces portions de plaque métallique 22 et 23 sont placées bord à bord pour former un plan de joint 14 et sont reliées entre elles par un cordon de soudure 15 continu et étanche s'étendant sur toute la longueur dudit plan de joint. These metal plate portions 22 and 23 are placed edge to edge to form a joint plane 14 and are interconnected by a continuous and sealed weld bead 15 extending over the entire length of said joint plane.
Dans ce mode de réalisation, les portions de plaque métallique 22 et 23 comportent au niveau du plan de joint 14 un bord à surface lisse, respectivement 22a et 22b. In this embodiment, the metal plate portions 22 and 23 comprise at the joint plane 14 an edge with a smooth surface, respectively 22a and 22b.
Le plan de joint 14 s'étend sur toute la largeur de la plaque 10. The joint plane 14 extends over the entire width of the plate 10.
Selon une variante, et plus particulièrement dans le cas d'une circulation des fluides à courant-croisé, le plan de joint 14 peut s'étendre sur toute la longueur de la plaque 10. According to a variant, and more particularly in the case of a circulation of cross-current fluids, the joint plane 14 can extend over the entire length of the plate 10.
Les extrémités de la plaque 10 correspondant aux zones d'entrée et de sortie des fluides sont pourvues de plaques d'extrémité, respectivement 30 et 31, munies de reliefs 30a et 31a qui permettent d'orienter le fluide correspondant dans les circuits du faisceau de plaques 1. The ends of the plate 10 corresponding to the inlet and outlet areas of the fluids are provided with end plates, respectively 30 and 31, provided with reliefs 30a and 31a which make it possible to orient the corresponding fluid in the circuits of the beam of plates 1.
Pour assurer la continuité des ondulations 11 de chaque portion de plaque métallique 22 et 23 au niveau du plan de joint 14, un insert 25 est fixé au niveau de ce plan de joint 14 et sur la face correspondante de la plaque 10 qui comporte les ondulations 11. To ensure the continuity of the corrugations 11 of each portion of metal plate 22 and 23 at the joint plane 14, an insert 25 is fixed at the level of this joint plane 14 and on the corresponding face of the plate 10 which comprises the corrugations 11.
Comme représenté plus particulièrement à la Fig. As shown more particularly in FIG.
6, cet insert 25 comporte des ondulations 26 qui sont disposées dans le prolongement des ondulations 11 des portions de plaques 22 et 23 pour former des passages continus pour le fluide correspondant.6, this insert 25 has corrugations 26 which are arranged in the extension of the corrugations 11 of the plate portions 22 and 23 to form continuous passages for the corresponding fluid.
Cet insert 25 est fixé sur la plaque 10 par tout procédé approprié. This insert 25 is fixed to the plate 10 by any suitable method.
Selon un premier mode de réalisation, la fabrication de la plaque 10 représentée sur les figures 4 et 5 est réalisée de la façon suivante. According to a first embodiment, the manufacture of the plate 10 shown in Figures 4 and 5 is carried out as follows.
Tout d'abord, on forme, par exemple par explosion, dans la partie centrale de la première portion de plaques métallique plane 22, les ondulations 11 en ménageant sur les bords de cette portion de plaque 22 des bords à surface lisse et on forme, par exemple par explosion, dans la partie centrale de la seconde portion de plaque métallique plane 23 des ondulations 11 en ménageant sur les bords de cette seconde portion de plaque 23 des bords à surface lisse. First of all, the corrugations 11 are formed, for example by explosion, in the central part of the first portion of flat metal plates 22, by making edges on the edges of this portion of plate 22 with smooth surfaces, and forming, for example by explosion, in the central part of the second portion of flat metal plate 23 of the corrugations 11 by providing on the edges of this second portion of plate 23 edges with a smooth surface.
Les portions de plaques 22 et 23 ont chacune une composition métallurgique différente. The plate portions 22 and 23 each have a different metallurgical composition.
Ensuite, on place bord à bord les portions de plaque 22 et 23 pour former le plan de joint 14 et on maintient en position ces portions de plaque 22 et 23 à l'aide de moyens de serrage classiques, comme par exemple des vérins hydrauliques ou pneumatiques. Next, the plate portions 22 and 23 are placed edge to edge to form the joint plane 14 and these plate portions 22 and 23 are held in position using conventional clamping means, such as, for example, hydraulic jacks or tires.
On réalise sur toute la longueur de ce plan de joint 14 le cordon de soudure 15 et on fixe au niveau de ce plan de joint au moins un insert 25 en disposant les ondulations 26 dudit insert 25 dans le prolongement des ondulations 11 des portions de plaque 22 et 23 pour former des passages continus. The weld bead 15 is produced over the entire length of this joint plane 14 and at least one insert 25 is fixed at this joint plane by placing the corrugations 26 of said insert 25 in the extension of the corrugations 11 of the plate portions 22 and 23 to form continuous passages.
Selon un autre mode de réalisation, la fabrication de la plaque 10 formée des portions de plaque 22 et 23 est réalisée de la façon suivante. According to another embodiment, the manufacture of the plate 10 formed from the plate portions 22 and 23 is carried out as follows.
Tout d'abord, on place bord à bord les deux portions de plaque métallique planes 22 et 23 de compositions métallurgiques différentes pour former le plan de joint 14, puis on maintient en position les portions de plaque 22 et 23 à l'aide de moyens de serrage classiques, comme par exemple des vérins hydrauliques ou pneumatiques et on réalise sur toute la longueur de ce plan de joint 14 le cordon de soudure 15. First, the two flat metal plate portions 22 and 23 of different metallurgical compositions are placed edge to edge to form the joint plane 14, then the plate portions 22 and 23 are held in position using means conventional clamping devices, such as hydraulic or pneumatic cylinders, and the weld bead 15 is produced over the entire length of this joint plane 14.
Ensuite, on forme, par exemple par explosion, dans la partie centrale de chaque portion de plaque 22 et 23 les ondulations 11 en ménageant sur les bords de ces portions de plaque 22 et 23 des bords à surface lisse. Next, the corrugations 11 are formed, for example by explosion, in the central part of each plate portion 22 and 23 by providing edges with smooth surfaces on the edges of these plate portions 22 and 23.
Après avoir réalisé le cordon de soudure 15, on fixe au niveau du plan de joint 14 et sur la face des portions de plaque 22 et 23 munies des ondulations 11, au moins un insert 25 en disposant les ondulations 26 de cet insert 25 dans le prolongement des ondulations 11 desdites portions de plaque 22 et 23 pour former des passages continus pour le fluide correspondant. After having produced the weld bead 15, at least one insert 25 is fixed at the joint plane 14 and on the face of the plate portions 22 and 23 provided with the corrugations 11, by arranging the corrugations 26 of this insert 25 in the extension of the corrugations 11 of said plate portions 22 and 23 to form continuous passages for the corresponding fluid.
D'une manière générale, le cordon de soudure 15 est du type traversant et est réalisé au moyen d'un faisceau à haute densité d'énergie ou par le procédé TIG avec ou sans métal d'apport ou par le procédé MIG ou MAG. Generally, the weld bead 15 is of the through type and is produced by means of a high energy density beam or by the TIG process with or without filler metal or by the MIG or MAG process.
Les portions de plaque 12, 13 et 22, 23 sont de compositions métallurgiques différentes et, à titre d'exemple, une portion de plaque est en acier inoxydable dont la teneur en chrome est supérieure à 13% tandis que l'autre portion de plaque est en acier allié ou non allié ou en alliage de nickel. The plate portions 12, 13 and 22, 23 are of different metallurgical compositions and, for example, a plate portion is made of stainless steel whose chromium content is greater than 13% while the other plate portion is made of alloyed or unalloyed steel or nickel alloy.
La composition métallurgique des portions de plaque 11, 12 et 22, 23 est déterminée en fonction du coefficient d'échange thermique et/ou en fonction de la température des fluides et/ou de la nature de ces fluides circulant dans le faisceau de plaques 1. The metallurgical composition of the plate portions 11, 12 and 22, 23 is determined as a function of the heat exchange coefficient and / or as a function of the temperature of the fluids and / or of the nature of these fluids circulating in the bundle of plates 1 .
Ainsi, la plaque 10 peut comporter au niveau de la partie froide une portion de plaque en acier allié ou non allié qui présente une bonne tenue à la corrosion et en partie chaude une portion de plaque en acier inoxydable qui présente une bonne tenue mécanique. Thus, the plate 10 may comprise, at the cold part, a portion of plate made of alloyed or unalloyed steel which has good resistance to corrosion and, in the hot part, a portion of plate made of stainless steel which has good mechanical strength.
Dans les exemples de réalisation précédemment décrits, la plaque 10 comporte deux portions de plaques. En fonction de la nature des fluides circulant dans le faisceau de plaques et en fonction du coefficient d'échange thermique à obtenir, la plaque 10 peut comporter plus de deux portions de plaque. In the embodiments previously described, the plate 10 comprises two portions of plates. Depending on the nature of the fluids circulating in the bundle of plates and as a function of the heat exchange coefficient to be obtained, the plate 10 can comprise more than two plate portions.
Dans ce cas, les procédés de fabrication d'une telle plaque s'appliquent également. In this case, the methods of manufacturing such a plate also apply.
Sur la Fig. 7, on a représenté une variante d'une plaque 10 d'échange thermique. In Fig. 7, a variant of a heat exchange plate 10 has been shown.
Comme pour les autres modes de réalisation, la plaque 10 est formée par deux portions de plaque métallique 12 et 13 de compositions métallurgiques différentes, placées bord à bord pour former un plan de joint 14 et reliées entre elles par un cordon de soudure 15 continu et étanche. As for the other embodiments, the plate 10 is formed by two portions of metal plate 12 and 13 of different metallurgical compositions, placed edge to edge to form a joint plane 14 and connected together by a continuous weld bead 15 and waterproof.
Dans ce mode de réalisation, les zones d'entrées et de sorties des fluides sont formées par les extrémités planes des plaques 10 entre lesquelles sont insérées des plaques 35 indépendantes et munies de reliefs pour assurer la distribution des fluides dans la zone d'échange thermique. In this embodiment, the inlet and outlet zones for the fluids are formed by the planar ends of the plates 10 between which are inserted independent plates 35 provided with reliefs to ensure the distribution of the fluids in the heat exchange zone .
Ces plaques indépendantes 35 sont fixées sur la plaque 10 correspondante au moyen d'entretoises 36. These independent plates 35 are fixed to the corresponding plate 10 by means of spacers 36.
Les plaques indépendantes 35 ont la même composition métallurgique que les portions de plaque 12 et 13 ou une composition métallurgique différente. The independent plates 35 have the same metallurgical composition as the plate portions 12 and 13 or a different metallurgical composition.
Par exemple, les plaques indépendantes 35 sont en acier inoxydable dont la teneur en chrome est supérieure à 13% ou en acier allié ou non allié ou encore en alliage de nickel. For example, the independent plates 35 are made of stainless steel whose chromium content is greater than 13% or of alloyed or unalloyed steel or else of nickel alloy.
La composition métallurgique des plaques indépendantes 35 est déterminée en fonction du coefficient d'échange thermique et/ou en fonction de la température des fluides et/ou de la nature des fluides. The metallurgical composition of the independent plates 35 is determined as a function of the heat exchange coefficient and / or as a function of the temperature of the fluids and / or of the nature of the fluids.
Le faisceau de plaques selon l'invention permet de pouvoir réaliser un échange thermique important entre un fluide chaud et un fluide froid dont les variations de température sur ce fluide froid peuvent atteindre 300 à 4000C. The bundle of plates according to the invention makes it possible to be able to carry out a significant heat exchange between a hot fluid and a cold fluid whose temperature variations on this cold fluid can reach 300 to 4000 C.
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