WO2007015031A2 - Tubular heat exchanger - Google Patents

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WO2007015031A2
WO2007015031A2 PCT/FR2006/050779 FR2006050779W WO2007015031A2 WO 2007015031 A2 WO2007015031 A2 WO 2007015031A2 FR 2006050779 W FR2006050779 W FR 2006050779W WO 2007015031 A2 WO2007015031 A2 WO 2007015031A2
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Roland Guidat
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Thermi-Consult
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Abstract

The heat exchanger is characterised in comprising two fluid-passage tube bundles curved at each end thereof, said tube bundles being intertwined in the mid-section (lc-2c), parallel to each other without making contact, the ends (1a-1b) (2a- 2b) of the tube bundles being fixed to exchanger plates (3) arranged in pairs in planes inclined with relation to the longitudinal axis of each tube bundle with housing of collectors, with spacer means arranged at different levels for centering and positioning the tube bundles, with a sealing means introduced between the tubes of each tube bundle, shaped and transformed to guarantee a rigid connection between the tubes and to guarantee, after cooling, a triple sealing barrier and providing the assembly with a mechanical resistance.

Description

ECHANGEUR TUBULAIRE DE CHALEUR TUBULAR HEAT EXCHANGER
L'invention se rattache au secteur technique des échangeurs de chaleur et spécifiquement aux échangeurs tubulaires. Ce type d'échangeurs s'est largement développé dans les activités pétrolières, chimiques et l'on considère qu'ils constituent une part importante des investissements dans l'industrie du pétrole de l'ordre de 10 %. Généralement, ces échangeurs sont des échangeurs à tubes et calandres, relevant de technologies bien maîtrisées et codifiées et donc fiables. Dans certaines applications spécifiques, les échangeurs du type précité restent encombrants et peu compatibles pour être adaptés sur des plateformes pétrolières par exemple. Il faut alors s'orienter vers d'autres types d'échangeurs.The invention relates to the technical sector of heat exchangers and specifically to tubular exchangers. This type of heat exchanger has largely developed in oil and chemical activities and is considered to be an important part of investment in the petroleum industry in the order of 10%. Generally, these exchangers are heat exchangers with tubes and calenders, under well-controlled technologies and codified and therefore reliable. In certain specific applications, the exchangers of the aforementioned type remain bulky and not very compatible to be adapted on oil platforms for example. We must then move towards other types of exchangers.
Il y a lieu aussi de considérer que plus le diamètre du tube, ou de chaque tube constituant l'échangeur est faible, plus la longueur nécessaire à l'échange thermique est petite. Aussi une bonne compacité de l'échangeur s'obtient avec des diamètres de tubes faibles. La contrepartie est qu'il faut un nombre de tubes plus élevé, ce qui entraîne d'autres inconvénients dans le nombre de tubes à manipuler, dans le nombre de soudures nécessaires à la réalisation d'un faisceau de tubes. Si on a constaté que les coefficients d'échange sont généralement élevés à l'intérieur des tubes et des pertes de charge faibles, les performances côté extérieur du ou des tubes sont largement moins satisfaisantes.It should also be considered that the smaller the diameter of the tube or of each tube constituting the exchanger, the smaller the length necessary for heat exchange. Also a good compactness of the exchanger is obtained with small tube diameters. The counterpart is that it requires a higher number of tubes, which causes other disadvantages in the number of tubes to handle, in the number of welds necessary for the realization of a bundle of tubes. If it has been found that the exchange coefficients are generally high inside the tubes and the pressure losses are low, the external performance of the tube or tubes are largely less satisfactory.
Un autre problème lié à l'existence de phénomènes vibratoires apparaît en cas d'écoulement de fluides à l'extérieur des tubes, cela étant préjudiciable à la durée de vie des tubes. Ces phénomènes vibratoires sont d'autant plus important que la longueur des tubes est élevée et que leur inertie est faible (faible diamètre et faible épaisseur). Une autre contrainte peut apparaître dans certaines applications où l'environnement est difficile et on voit apparaître des phénomènes de corrosion de type caverneux qui naissent lorsqu'il y a des interstices non clos entre des parties métalliques de tubes et les plaques tubulaires associées. Il faut alors un assemblage particulier entre les tubes et la ou les plaques tubulaires, avec par exemple une expansion mécanique du tube type dudgeonnage. Cela nécessite que la ou les plaques tubulaires soient placées avec précision.Another problem related to the existence of vibratory phenomena appears in case of flow of fluids outside the tubes, this being detrimental to the life of the tubes. These vibratory phenomena are all the more important as the length of the tubes is high and their inertia is low (small diameter and small thickness). Another constraint may occur in some applications where the environment is difficult and cavernous corrosion phenomena occur when there are unclosed interstices between metal parts of tubes and associated tubular plates. It is then necessary a particular connection between the tubes and the tubular plate (s), with for example a mechanical expansion of the tube type dégeonnage. This requires that the tubular plate (s) be placed precisely.
Cependant dans des applications spécifiques à haute pression et haute température, les plaques tubulaires ont une épaisseur relativement importante, de l'ordre d'au moins 100 mm. Dans cette situation le percement de trous destinés à recevoir des tubes, et ce selon des diamètres de quelques millimètres dans ces épaisseurs importantes pose de nombreux problèmes techniques et économiques. On voit donc que les problèmes à résoudre sont nombreux et que généralement toute solution entraîne d'autres contraintes.However, in specific applications at high pressure and high temperature, the tubular plates have a relatively large thickness, of the order of at least 100 mm. In this situation the drilling of holes for receiving tubes, and this in diameters of a few millimeters in these large thicknesses poses many technical and economic problems. So we see that the problems to be solved are numerous and that generally any solution entails other constraints.
Les fabriquants ont tenté de travailler sur ces questions pour mettre en œuvre de nouvelles solutions.Manufacturers have tried to work on these issues to implement new solutions.
On a ainsi proposé la réalisation de plaques d'échanges dans lesquelles des mini canaux sont creusés soit par usinage mécanique soit par action chimique, les plaques étant empilées les unes sur les autres, et le soudage entre elles étant réalisé par diffusion sous vide à haute température. Cette technologie qui est apparue séduisante ne résout pas toutes les contraintes et en particulier l'absence de crevasses au niveau des soudures entre les canaux est loin d'être garantie. Le soudage par diffusion est difficilement contrôlable et la rupture de plusieurs points de zones de liaison est difficilement détectable. L'assurance qualité n'est pas garantie. Les conditions de réparation et d'intervention sont par ailleurs très délicates. On connaît par ailleurs la conception d'échangeurs tubulaires incluant une pluralité de tubes parallèles entre eux, entre lesquels est déposée une structure alvéolaire ou de remplissage facilitant l'échange par exemple DE 10202527, ou US 3306053. On connaît aussi par le brevet EP 941759, la disposition de tubes verticaux parallèles dans une enceinte et maintenus en extrémité par des plaques tubulaires, la circulation du fluide se faisant dans les tubes et extérieurement à ceux-ci, l'ensemble étant dans une enceinte fermée.It has thus been proposed to produce exchange plates in which mini channels are hollowed either by mechanical machining or by chemical action, the plates being stacked on top of each other, and the welding between them being carried out by high vacuum diffusion. temperature. This attractive technology does not solve all the constraints and in particular the absence of cracks in the welds between the channels is far from guaranteed. Diffusion welding is difficult to control and breaking several points of bonding areas is difficult to detect. Quality assurance is not guaranteed. The conditions of repair and intervention are also very delicate. The design of tubular exchangers is also known, including a plurality of tubes parallel to each other, between which is deposited a honeycomb or filling structure facilitating the exchange, for example DE 10202527, or US Pat. No. 3,306,553. EP 941759 is also known. the arrangement of parallel vertical tubes in an enclosure and held at the end by tubular plates, the flow of fluid being in the tubes and externally thereto, the assembly being in a closed chamber.
On connaît aussi par le brevet GB 2361054 des échangeurs de chaleur dans lesquels il est prévu la mise en place d'ensembles de groupes de conduits permettant la circulation de fluides différents, avec un moyen de liaison desdits conduits, et dans lequel les plaques tubulaires sont indépendantes et espacées de la matrice comme exposé, page 3 lignes 26 àPatent GB 2361054 also discloses heat exchangers in which provision is made for sets of groups of ducts for the circulation of different fluids, with a means for connecting said ducts, and in which the tube plates are independent and spaced apart from the matrix as exposed, page 3 lines 26 to
32, cette disposition ne permettant pas d'utiliser l'échangeur dans des applications à haute pression et à haute température. Ensuite, les conduits décrits dans ce brevet GB 2361054 ne sont pas agencés et constitutifs de faisceaux.32, this provision does not allow to use the exchanger in high pressure and high temperature applications. Then, the conduits described in this patent GB 2361054 are not arranged and constituting beams.
On connaît aussi par le brevet US 3926251 un échangeur de chaleur incluant des ensembles de conduits disposés en superposition. La démarche globale du demandeur a donc été de réfléchir à un nouveau concept de réalisation d'échangeurs tubulaires qui tiennent compte de tous les paramètres évoqués précédemment, à savoir : l'encombrement de l'échangeur, le contrôle des phénomènes vibratoires, la qualité de l'échange thermique et de l'étanchéité, le coût de la fabrication.Also known from US patent 3926251 a heat exchanger including sets of conduits arranged in superposition. The overall approach of the applicant was therefore to reflect on a new concept of realization of tubular exchangers that take into account all the parameters mentioned above, namely: the size of the exchanger, the control of vibration phenomena, the quality of heat exchange and sealing, the cost of manufacturing.
Cette démarche a abouti à une solution qui entraîne une modification substantielle dans la conception des échangeurs en répondant aux diverses exigences précitées. Selon une première caractéristique, l'échangeur tubulaire comprenant des tubes solidarisés à des plaques tubulaires est remarquable en ce qu'il comprend au moins deux faisceaux de tubes de passage de fluide cintrés à chacune de leurs extrémités, lesdits faisceaux de tubes étant enchevêtrés dans leurs parties intermédiaires et sans contact les uns aux autres en étant parallèles, en ce que les extrémités de chaque faisceau de tubes sont solidarisés à des plaques tubulaires orientées deux à deux dans des plans d'orientation inclinés par rapport à l'axe longitudinal de chaque faisceau de tubes et autorisant la réception de collecteurs, et ce que des moyens espaceurs sont disposés à des niveaux différents autorisant le centrage et le positionnement des faisceaux des tubes, et en ce que entre les tubes de chaque faisceau de tubes est introduit un moyen de scellement qui est introduit, mis en forme, et transformé pour assurer une liaison fixe entre les tubes et assurer après refroidissement une triple barrière d'étanchéité et assurant à l'ensemble et aux plaques tubulaires une résistance mécanique très importante.This approach has resulted in a solution that involves a substantial change in the design of the exchangers by meeting the various requirements mentioned above. According to a first feature, the tubular exchanger comprising tubes secured to tubular plates is remarkable in that it comprises at least two bundles of fluid passage tubes bent at each of their ends, said bundles of tubes being entangled in their tubes. intermediate and non-contact parts to each other being parallel, in that the ends of each bundle of tubes are secured to tubular plates oriented in pairs in orientation planes inclined relative to the longitudinal axis of each beam of tubes and allowing the reception of collectors, and that spacing means are arranged at different levels allowing the centering and positioning of the tube bundles, and in that between the tubes of each bundle of tubes is introduced a sealing means which is introduced, shaped, and transformed to provide a fixed connection between the tubes and ass ur after cooling a triple sealing barrier and ensuring the assembly and tubular plates very strong mechanical strength.
Selon une autre caractéristique, le procédé de fabrication d'échangeurs tubulaires est remarquable par la mise en œuvre des phases suivantes : - Réalisation de deux faisceaux de tubes présentant de part et d'autres des parties intermédiaires avec des extrémités cintrées, lesdits faisceaux étant enchevêtrés dans leur partie intermédiaire et sans contact, lesdites extrémités étant fixées par soudage laser sur la plaque tubulaire opposée inclinées deux à deux et recevant les collecteurs, les faisceaux définissent deux circuits de fluide,According to another characteristic, the method of manufacturing tubular exchangers is remarkable by the implementation of the following phases: - Realization of two bundles of tubes having on both sides intermediate parts with curved ends, said bundles being entangled in their intermediate part and without contact, said ends being fixed by laser welding on the opposite tubular plate inclined two by two and receiving the collectors, the beams define two fluid circuits,
- Insertion de deux faisceaux de tubes dans un fourreau de protection, et de moyens espaceurs.- Insertion of two bundles of tubes in a protective sheath, and spacers means.
- Insertion d'un moyen de scellement par brasage dans un état poudre. - Insertion de l'ensemble dans un four pour transformation du moyen de scellement en vue d'effectuer la liaison des tubes des faisceaux du tube- Insertion of a solder sealing means in a powder state. - Insertion of the assembly in an oven for transformation of the sealing means in order to effect the connection of the tubes of the bundles of the tube
- Refroidissement de l'ensemble et le cas échéant, enlèvement du fourreau de protection.- Cooling of the assembly and if necessary, removal of the protective sheath.
Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description.These and other characteristics will be apparent from the rest of the description.
Pour fixer l'objet de l'invention, illustrée d'une manière non limitative aux figures des dessins où :For fixing the object of the invention, illustrated in a nonlimiting manner to the figures of the drawings where:
- La figure 1 est une vue à caractère schématique de l'échangeur tubulaire de chaleur selon l'invention.- Figure 1 is a schematic view of the tubular heat exchanger according to the invention.
- La figure 2 est une vue à caractère schématique illustrant les deux faisceaux de tubes en situation séparée avant constitution de l'échangeur.- Figure 2 is a schematic view illustrating the two tube bundles in a separate situation before constitution of the exchanger.
- La figure 3 est une vue de deux faisceaux de tubes intégrés les uns dans les autres.- Figure 3 is a view of two bundles of tubes integrated into each other.
- La figure 4 est une vue partielle en variante illustrant la partie supérieure des faisceaux de tubes avec les collecteurs. - La figure 5 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 3, avec insertion de moyens espaceurs.- Figure 4 is a partial view in a variant illustrating the upper part of the bundles of tubes with the collectors. - Figure 5 is a sectional view along the line A-A of Figure 3, with insertion spacer means.
- La figure 6 est une vue à caractère schématique illustrant en variante la position des faisceaux de tubes.- Figure 6 is a schematic view illustrating alternatively the position of the tube bundles.
- La figure 7 est une vue à caractère schématique illustrant en variante la configuration du ou des moyens espaceurs.- Figure 7 is a schematic view illustrating alternatively the configuration of the spacer means or means.
- La figure 8 est une vue de l'échangeur de chaleur selon l'invention avec utilisation d'un fourreau de protection lors de l'opération de scellement des tubes. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins.- Figure 8 is a view of the heat exchanger according to the invention with use of a protective sleeve during the sealing operation of the tubes. In order to make the object of the invention more concrete, it is now described in a nonlimiting manner illustrated in the figures of the drawings.
L'échangeur de chaleur tubulaire selon l'invention est référencé dans son ensemble par (E) et il comprend deux faisceaux (A, B) de tubes (1) et (2) qui ont un profil spécifique avec des parties d'extrémités (Ia-Ib) (2a- 2b) orientés par rapport à leur partie intermédiaire (Ic, 2c) de grande longueur desdites parties intermédiaires (Ic, 2c) sont verticales, parallèles entre elles et s'imbriquent sans contact de manière à constituer un module. Chaque faisceau peut comprendre un nombre élevé de tubes (une centaine ou plus). Le diamètre intérieur des tubes est de l'ordre de deux millimètres, et la longueur de l'ordre de 1, 50 m. Ces dimensions sont données à titre indicatif et peuvent évoluer en fonction des applications et contraintes technique. La configuration des deux faisceaux de tubes et leur enchevêtrement se présente comme représenté figure 3. Les extrémités (Ia-Ib) (2 a- 2b) sont ainsi courbées en opposition donnant une configuration en S à droite et à gauche, les tubes d'un même faisceau restant toujours parallèles. Ces tubes sont fixés sur des plaques tubulaires (3) qui sont susceptibles de recevoir des collecteurs (4) d'entrée et de sortie de fluides. Les plans (Pl) et (P2) d'orientation des plaques tubulaires et donc des collecteurs par rapport à l'axe longitudinal XX de chaque faisceau sont de l'ordre de 60°. Cela permet ainsi une réduction substantielle d'encombrement de l'échangeur. En variante (figure 4) de la partie supérieure des faisceaux, la partie courbée des extrémités a été réduite avec des plans (Pl) et (P2) disposé selon un angle de 45° et par rapport à l'axe XX.The tubular heat exchanger according to the invention is referenced as a whole by (E) and it comprises two bundles (A, B) of tubes (1) and (2) which have a specific profile with end portions ( Ia-Ib) (2a-2b) oriented with respect to their intermediate portion (Ic, 2c) of great length of said intermediate parts (Ic, 2c) are vertical, parallel to each other and interlock without contact so as to form a module . Each bundle may comprise a large number of tubes (one hundred or more). The inner diameter of the tubes is of the order of two millimeters, and the length of the order of 1.50 m. These dimensions are given as an indication and can evolve depending on the applications and technical constraints. The configuration of the two bundles of tubes and their entanglement is presented as represented in FIG. 3. The ends (Ia-Ib) (2 a-2b) are thus curved in opposition, giving an S configuration to the right and to the left, the tubes of the same beam always remaining parallel. These tubes are fixed on tubular plates (3) which are capable of receiving manifolds (4) fluid inlet and outlet. The planes (P1) and (P2) of orientation of the tubular plates and therefore the collectors with respect to the longitudinal axis XX of each bundle are of the order of 60 °. This thus allows a substantial reduction in the size of the exchanger. As a variant (FIG. 4) of the upper part of the bundles, the curved portion of the ends has been reduced with planes (Pl) and (P2) arranged at an angle of 45 ° and with respect to the axis XX.
En variante de mise en œuvre, les extrémités supérieures et inférieures de chaque tube constitutif des faisceaux (1 et 3) peuvent être orientées du même côté. Le faisceau (A) de tubes (1) autorise la circulation d'un premier fluide, et le faisceau (B) d'un second fluide.As an alternative embodiment, the upper and lower ends of each tube constituting the beams (1 and 3) can be oriented on the same side. The beam (A) of tubes (1) allows the circulation of a first fluid, and the beam (B) of a second fluid.
Comme indiqué précédemment, les faisceaux des tubes n'ont aucun contact entre eux, avec un espace de quelques dixièmes de millimètres ou plus selon la nature du moyen espaceur. Cet espacement entre les tubes est obtenu par un ou des moyens espaceurs (5) disposés à un ou plusieurs niveaux horizontaux le long de l'emplacement des tubes. Ce moyen espaceur peut être simplement réalisé sous forme de grilles, avec une maille adaptée à la section des tubes. Ce moyen peut être établi à partir de tôles minces percées par tous moyens connus, au laser, au jet d'eau, par découpage. Les ouvertures ainsi réalisées pour le passage des tubes sont réalisés unique par tube, ou elles peuvent avoir une forme en haricot (5a) pour le couplage de deux tubes de faisceaux, différents ou non. La mise en place de ces moyens espaceurs est effectuée par montage de toute manière appropriée.As indicated above, the bundles of the tubes have no contact with each other, with a space of a few tenths of a millimeter or more depending on the nature of the spacer means. This spacing between the tubes is obtained by one or more spacing means (5) arranged at one or more horizontal levels along the location of the tubes. This spacer means can simply be made in the form of grids, with a mesh adapted to the section of the tubes. This means can be established from thin sheets pierced by any known means, laser, water jet, by cutting. The openings thus made for the passage of the tubes are made single tube, or they may have a bean form (5a) for the coupling of two tubes of beams, different or not. The establishment of these spacer means is performed by mounting any appropriate manner.
La liaison des tubes sur les plaques tubulaires s'effectue par soudure laser, les extrémités des tubes étant insérées dans les trous (3 a) préétablis de celles-ci. Plus particulièrement, les soudures de tubes sur la plaque tubulaire sont effectuées au moyen d'un faisceau laser sans apport de métal permettant l'obtention de vitesse de soudure très élevée et rendant marginal le coût de l'opération.The tubes are connected to the tube plates by laser welding, the ends of the tubes being inserted into the pre-established holes (3a) thereof. More particularly, tube welds on the tube plate are made by means of a laser beam with no metal input to obtain very high welding speed and making the cost of the operation marginal.
Pour assurer la liaison de l'ensemble, on met en œuvre un moyen de scellement (6) dans les conditions suivantes.To ensure the connection of the assembly, it implements a sealing means (6) under the following conditions.
Préalablement, la structure constituée par au moins deux faisceaux de tubes et du ou des moyens espaceurs, ou par une multiplicité de faisceaux de tubes aménagés dans les conditions de l'invention sont entourés par un fourreau (7) étanche, au besoin solidarisé sur les plaques tubulaires (3) de toute manière appropriée en constituant un ensemble. L'espace entre le fourreau (7) et les tubes (1, 2) et entre les tubes eux-mêmes est alors rempli à un ou plusieurs niveaux par un moyen de scellement. Ce dernier est avantageusement de la poudre de brasage de caractéristiques chimiques et mécaniques compatibles avec la matière constitutive des tubes. On a ainsi représenté cet ensemble figure 8. On a prévu l'agencement du fourreau (7) de protection, la mise en place d'un ou plusieurs orifices (8) permettant l'introduction de la poudre de brasage afin de réaliser le ou les apports nécessaires au remplissage de l'enceinte complète.Beforehand, the structure consisting of at least two bundles of tubes and spacer means, or by a multiplicity of bundles of tubes arranged under the conditions of the invention are surrounded by a sheath (7) sealed, if necessary secured to the tubular plates (3) in any suitable manner constituting an assembly. The space between sheath (7) and the tubes (1, 2) and between the tubes themselves is then filled to one or more levels by a sealing means. The latter is advantageously soldering powder of chemical and mechanical characteristics compatible with the constituent material of the tubes. This assembly has thus been represented in FIG. 8. The arrangement of the protection sleeve (7) is provided, the positioning of one or more orifices (8) allowing the introduction of the soldering powder in order to carry out the the contributions needed to fill the complete enclosure.
L'ensemble ainsi réalisé est placé dans un four (non représenté) qui est monté à température adéquate pour permettre la transformation de la poudre en état liquide puis du refroidissement assure la fonction brasage entre les tubes en constituant un scellement.The assembly thus produced is placed in a furnace (not shown) which is mounted at a suitable temperature to allow the conversion of the powder into a liquid state and then cooling ensures the brazing function between the tubes by constituting a seal.
L'orientation et la disposition des conduits d'introduction de la poudre de brasage sont établies de manière à permettre un remplissage de l'enceinte ainsi constituée régulière et uniforme.The orientation and the arrangement of the introduction ducts of the brazing powder are established so as to allow a filling of the enclosure thus constituted regular and uniform.
Par ailleurs et à titre complémentaire, l'atmosphère du four pourra être contrôlée par mise en légère pression avec un gaz ou mélange de gaz spécifique. Aussi les collecteurs étant soudés sur les plaques tubulaires (3) une régulation de pression peut être assurée par un fluide gazeux utilisé pour mettre en légère pression l'intérieur des tubes (1-2) afin d'éviter toute déformation due à la température nécessaire à l'opération de brasage.Moreover, and in addition, the furnace atmosphere can be controlled by light pressure with a specific gas or gas mixture. Also the manifolds being welded to the tube plates (3) a pressure regulation can be provided by a gaseous fluid used to put light pressure inside the tubes (1-2) to avoid any deformation due to the necessary temperature at the soldering operation.
La solution apportée par l'invention répond à l'ensemble des contraintes initialement identifiées. L'échangeur ainsi réalisé peut comprendre selon les besoins et applications plusieurs centaines de tubes en définissant les deux circuits de fluides. L'échangeur est très compact de part l'arrangement particulier des faisceaux de tubes et des collecteurs.The solution provided by the invention meets all the constraints initially identified. The exchanger thus produced can comprise, according to the needs and applications, several hundred tubes by defining the two fluid circuits. The exchanger is very compact because of the particular arrangement of tube bundles and collectors.
Le phénomène de vibrations des tubes est supprimé, et on obtient une triple barrière d'étanchéité définie par la séparation des tubes et de l'isolant constitué par le moyen de scellement. La brasure utilisée assure un excellent coefficient de transfert thermique, et réalise une jonction mécanique entre les extrémités des tubes notamment en permettant un renforcement des plaques tubulaires et assurant leur résistance mécanique. Par ailleurs, la mise en œuvre de l'échangeur de chaleur selon l'invention permet de supprimer tout risque d'apparition de zones caverneuses, de par la configuration du moyen de scellement.The vibration phenomenon of the tubes is eliminated, and we obtain a triple barrier of sealing defined by the separation of the tubes and the insulation constituted by the sealing means. The solder used provides an excellent coefficient of heat transfer, and provides a mechanical connection between the ends of the tubes including allowing a strengthening of the tubular plates and ensuring their mechanical strength. Moreover, the implementation of the heat exchanger according to the invention makes it possible to eliminate any risk of cavernous zones arising from the configuration of the sealing means.
Un contrôle optique des soudures laser entre la pluralité des tubes et les plaques tubulaires est aussi possible. Par ailleurs, un des intérêts de l'opération de scellement par brasage permet la réalisation de plaques tubulaires (3) épaisses reconstituées en assurant ainsi un renforcement de celle-ci et une résistance mécanique importante.Optical control of the laser welds between the plurality of tubes and the tube plates is also possible. Moreover, one of the interests of the soldering operation allows the realization of thick tubular plates (3) reconstituted thereby ensuring a strengthening thereof and a significant mechanical strength.
La solution de l'invention apparaît donc très avantageuse dans sa mise en œuvre pour toutes applications de l'échangeur. La disposition des faisceaux et tubes dans un quadrillage régulier ou en quinconce, ou autres dispositions relève du choix technique pour l'homme de l'art. The solution of the invention therefore appears very advantageous in its implementation for all applications of the exchanger. The arrangement of beams and tubes in a regular grid or staggered, or other provisions is a technical choice for those skilled in the art.

Claims

R E V E N D I C A T I O N SR E V E N D I C A T IO N S
-1- Echangeur tabulaire comprenant des tubes (1,2) solidarisés à des plaques tubulaires (3) caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux faisceaux (A- B) de tubes de passage de fluide cintrés à chacune de leurs extrémités, lesdits faisceaux de tubes étant enchevêtrés dans leurs parties intermédiaires (lc-2c) et sans contact les uns aux autres en étant parallèles, en ce que les extrémités (Ia-Ib) (2a- 2b) de chaque faisceau de tubes sont solidarisés à des plaques tubulaires (3) orientées deux à deux dans des plans inclinés (P1-P2) par rapport à l'axe longitudinal XX de chaque faisceau de tubes et autorisant la réception de collecteurs, et ce que des moyens espaceurs (5) sont disposés à des niveaux différents autorisant le centrage et le positionnement des faisceaux des tubes, et en ce que entre les tubes de chaque faisceau de tubes est introduit un moyen de scellement (6) sous forme de poudre de brasure qui est introduit, mis en forme, et transformé pour assurer une liaison fixe entre les tubes et assurer après refroidissement une triple barrière d'étanchéité et assurant à l'ensemble et aux plaques tubulaires un renforcement de celles-ci et une résistance mécanique très importante.-1- Tabular exchanger comprising tubes (1,2) secured to tubular plates (3), characterized in that it comprises at least two bundles (A-B) of bent fluid passage tubes at each of their ends, said bundles of tubes being entangled in their intermediate portions (1c-2c) and non-contacting with each other in parallel, in that the ends (Ia-Ib) (2a-2b) of each bundle of tubes are secured to tubular plates (3) oriented in pairs in inclined planes (P1-P2) relative to the longitudinal axis XX of each bundle of tubes and allowing the reception of collectors, and that spacer means (5) are arranged to different levels permitting the centering and positioning of the bundles of the tubes, and in that between the tubes of each bundle of tubes is introduced a sealing means (6) in the form of solder powder which is introduced, shaped, and transformed for ass ur ur a fixed connection between the tubes and ensure after cooling a triple sealing barrier and ensuring the assembly and the tubular plates a strengthening thereof and a very significant mechanical strength.
-2- Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties intermédiaires (Ic, 2c) de grande longueur des tubes (1, 2) sont verticales et parallèles entre elles en se prolongeant par leurs extrémités (Ia-Ib) (2a- 2b) orientées par rapport auxdites parties intermédiaires.-2- exchanger according to claim 1, characterized in that the intermediate portions (Ic, 2c) of great length of the tubes (1, 2) are vertical and parallel to each other by extending at their ends (Ia-Ib) (2a) - 2b) oriented relative to said intermediate portions.
-3- Echangeur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les extrémités (Ia-Ib) (2a- 2b) sont courbées en opposition selon une configuration en S.-3- Exchanger according to claim 2 characterized in that the ends (Ia-Ib) (2a-2b) are curved in opposition in an S configuration.
-4- Echangeur selon la revendication 2 caractérisée en ce que les extrémités (Ia-Ib) (2a- 2b) sont orientées du même côté. -5- Echangeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison des tubes (1,2) dans les plaques tubulaires (3) par le biais de trous (3a) s'effectue par soudure laser.-4- exchanger according to claim 2 characterized in that the ends (Ia-Ib) (2a-2b) are oriented on the same side. -5- Exchanger according to claim 1 characterized in that the connection of the tubes (1,2) in the tube plates (3) through holes (3a) is performed by laser welding.
-6- Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les moyens espaceurs (5) disposé à un ou plusieurs niveaux de l'emplacement des tubes (1,2) sont réalisés sous forme de grilles avec une maille adaptée à la section des tubes.-6- Exchanger according to claim 1, characterized in that the spacer means (5) arranged at one or more levels of the location of the tubes (1,2) are in the form of grids with a mesh adapted to the section of the tubes.
-7- Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les moyens espaceurs (5) ont des ouvertures ayant la forme de haricot (5a) pour le couplage de deux tubes de faisceaux différents.-7- Exchanger according to claim 1, characterized in that the spacer means (5) have apertures in the form of beans (5a) for the coupling of two different bundle tubes.
-8- Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est disposé dans un fourreau étanche (7) solidaire des plaques tubulaires (5) et autorisant l'insertion d'un moyen de scellement (6), ledit fourreau (7) étant agencé pour recevoir un ou plusieurs orifices (8) d'introduction dudit moyen (6).-8- exchanger according to claim 1, characterized in that it is disposed in a sealed sleeve (7) integral with the tubular plates (5) and allowing the insertion of a sealing means (6), said sleeve (7). ) being arranged to receive one or more orifices (8) for introducing said means (6).
-9- Procédé de fabrication d'échangeurs tubulaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par la mise en œuvre des phases successives suivantes :-9- A method of manufacturing tubular exchangers according to any one of claims 1 to 8 characterized by the implementation of the following successive phases:
- Réalisation de deux faisceaux de tubes présentant de part et d'autres des parties intermédiaires avec des extrémités cintrées, lesdits faisceaux étant enchevêtrés dans leur partie intermédiaire et sans contact, lesdites extrémités étant fixées par soudage laser sur la plaque tubulaire opposée inclinées deux à deux et recevant les collecteurs, les faisceaux définissent deux circuits de fluide, - Insertion de deux faisceaux de tubes dans un fourreau de protection, et de moyens espaceurs.- Realization of two bundles of tubes having on both sides intermediate parts with curved ends, said bundles being entangled in their intermediate portion and without contact, said ends being fixed by laser welding on the opposite tubular plate inclined two by two and receiving the collectors, the beams define two fluid circuits, - Insertion of two bundles of tubes in a protective sheath, and spacers means.
- Insertion d'un moyen de scellement par brasage dans un état poudre.- Insertion of a solder sealing means in a powder state.
- Insertion de l'ensemble dans un four pour transformation du moyen de scellement en vue d'effectuer la liaison des tubes des faisceaux du tube- Insertion of the assembly in an oven for transformation of the sealing means in order to effect the connection of the tubes of the bundles of the tube
- Refroidissement de l'ensemble et le cas échéant, enlèvement du fourreau de protection. - Cooling of the assembly and if necessary, removal of the protective sheath.
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