WO2023126163A1 - Echangeur à plaques brasées avec compartiments obturés aptes à se déformer localement - Google Patents

Echangeur à plaques brasées avec compartiments obturés aptes à se déformer localement Download PDF

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WO2023126163A1
WO2023126163A1 PCT/EP2022/085326 EP2022085326W WO2023126163A1 WO 2023126163 A1 WO2023126163 A1 WO 2023126163A1 EP 2022085326 W EP2022085326 W EP 2022085326W WO 2023126163 A1 WO2023126163 A1 WO 2023126163A1
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WO
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compartment
heat exchanger
compartments
deformable
fluid
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/085326
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English (en)
Inventor
David Averous
Laurent Claudel
Isabelle Naude
Julien HIRT
Thibault REIGNIER
Original Assignee
Fives Cryo
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Publication date
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    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
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    • F28F9/0236—Header boxes; End plates floating elements
    • F28F9/0239—Header boxes; End plates floating elements floating header boxes

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of heat exchangers.
  • the invention relates more specifically to plate heat exchangers filled with a powder intended to initiate a physico-chemical reaction.
  • Brazed plate heat exchangers are traditionally used in the cryogenic industry for the separation and liquefaction of gases, in the energy and petrochemical fields.
  • brazed plate heat exchangers have to adapt to new industrial-scale processes. This is the case with hydrogen liquefaction processes linked to the development of hydrogen mobility.
  • Hydrogen for example, is more stable at low temperature when it is in the para hydrogen state unlike the ortho hydrogen state. At low temperature, especially that of liquefaction, ortho hydrogen tends to spontaneously transform into para hydrogen, which releases unwanted heat.
  • a first option consists in extracting continuously and gradually the heat released by the conversion of ortho hydrogen into para hydrogen. In practice, this technique turns out to be particularly energy-intensive, and not profitable on an industrial scale.
  • a second option is to remove ortho hydrogen by converting it to para hydrogen.
  • An exothermic catalysis reaction combined with cooling converts most of the ortho hydrogen to para hydrogen. Spontaneous conversions of ortho hydrogen to para hydrogen are then reduced.
  • This second option is one of the frameworks in which the present invention can fit.
  • the distribution heads have particularly large dimensions, which is not without consequence on the heat exchanger.
  • Traditional heat exchangers generally include longitudinal and end bars defining compartments separated from each other by hermetic dividing walls.
  • the end bars do not exist in the compartments containing the catalyst, because they would obstruct the insertion of the catalyst in the form of powder.
  • the general structure of the exchanger is then weakened because the end bars contribute to the mechanical strength of the heat exchanger and to the distribution of the welding stresses.
  • the invention aims to remedy these drawbacks.
  • a heat exchanger comprising: - a body provided with several compartments in which a fluid is able to circulate, and at least one closed compartment, and - partition walls arranged between the compartments and intended to hermetically separate the compartments from each other, - at least one distribution or collection head, intended to distribute a fluid in the compartments or to collect the fluid leaving said compartments, heat exchanger in which the distribution or collection head is fixed to the body by means of a welding operation and in which the said at least one closed compartment is capable of deforming following the application of the welding operation welding.
  • Such a heat exchanger allows the structure of the exchanger to absorb the mechanical stresses inherent in the cooling of the weld. It thus becomes easier to fill it with powder.
  • - the latter comprises an end closure bar arranged inside an end compartment, said end closure bar being capable of blocking the entry of a fluid into the end compartment, exchanger in which the weld is made in an orifice delimited laterally on one side by the dispensing head and on the other side by the end closure bar;
  • - This comprises a compartment that is at least partially deformable, said compartment being adjacent to the end compartment;
  • - the deformable compartment comprises a deformable zone capable of deforming;
  • - the deformable zone extends from the entrance to the body over a minimum distance of 3 centimeters, measured in a longitudinal direction of the body;
  • the body comprises a reinforcement compartment in which a fluid is able to circulate, adjacent to the deformable compartment;
  • - deformable wave plates defining fluid circulation channels are arranged in the deformable zone of the deformable compartment, and reinforcement wave plates defining fluid circulation channels are arranged in the reinforcement compartment , the wave pads of the deformable compartment having a critical buckling
  • a longitudinal axis X extending along a length of the heat exchanger 1 corresponding to its largest dimension is defined.
  • a first transverse axis Y substantially perpendicular to the longitudinal axis X and extending along a width of the heat exchanger 1 is defined.
  • the X and Y axes form the XY plane.
  • a third transverse axis Z is defined substantially perpendicular to the axes X and Y, and extending along a height of the heat exchanger 1 .
  • the Z axis forms with the X axis the ZX plane and with the Y axis the ZY plane.
  • the heat exchanger 1 comprises several longitudinal bars 2 together defining a body 3 provided with compartments 4 in which a fluid is able to circulate.
  • Each compartment 4 is bordered laterally along the Y axis by a longitudinal bar 2.
  • the compartments 4 are adjacent to each other. In other words, the compartments 4 are juxtaposed on top of each other.
  • the heat exchanger 1 comprises partition walls 5. A dividing wall 5 is placed between each compartment 4. Thus, a dividing wall 5 separates the compartments 4 from each other along the Z axis.
  • the latter On either side of the heat exchanger 1 along the Z axis, the latter comprises an end compartment 6 located at the transverse ends 7.
  • a closing wall 8 is arranged on each end compartment 6 thus closing the heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 comprises a fluid distribution head 9 located at an inlet 17 of the heat exchanger 1.
  • the distribution head 9 has a section, in the ZY plane, substantially equal to that of the body 3 of the heat exchanger 1.
  • the fluid thus distributed by the distribution head 9 is distributed in the compartments 4 accessible and arranged along the Z axis.
  • the heat exchanger 1 also includes a collection head, not shown in the drawings, arranged opposite the distribution head 9.
  • the collection head makes it possible to collect the fluid leaving the compartments.
  • the heat exchanger 1 comprises open compartments 10 in which the fluid is able to circulate and compartments 11 closed by a bar 12,13 and in which the fluid cannot, at least in part, not circulate.
  • the compartments 11 are closed off so as to prevent, at least in part, the circulation of the fluid therein.
  • the closure of a closed compartment 11 is carried out by means of a transverse closing bar 12, 13 which extends along the Y axis.
  • the dispensing head 9 is fixed to the body 3 by means of a welding operation. At the end of the welding operation, the cooling of a metal 15 causes mechanical stresses on the body 3. These mechanical stresses are commonly called “shrinkages of material”.
  • At least one of the closed compartments 11 is, at least in part, deformable.
  • the closed deformable compartment 11 thus absorbs the mechanical stresses due to the welding operation.
  • the structure of heat exchanger 1 is not damaged. In what follows, reference is made to the closed deformable compartment 11, by adjacent compartment 16.
  • the heat exchanger 1 comprises an end closure bar 13, which extends along the Y axis, and arranged inside the end compartment 6.
  • the end closure bar 13 is arranged at the entrance 17 of the end compartment 6.
  • the end closing bar 13 thus blocks the entry of fluid into the end compartment 6 .
  • the end closure bar 13 is bevelled on its part facing the head 9 of distribution.
  • the end closure bar 13 defines with the dispensing head 9 an orifice 14.
  • the orifice 14 is delimited laterally by the dispensing head 9 on one side and by the end closure bar 13 on a other side. Welding is performed in hole 14. In other words, weld metal 15 is deposited in hole 14.
  • the body 3 comprises an adjacent compartment 16 which is at least partially deformable.
  • Compartment 16 is closed off and adjacent to end compartment 6 .
  • the adjacent compartment 16 is adjacent, along the Z axis, to the end compartment 6 .
  • the adjacent compartment 16 is deformed.
  • the section of the adjacent compartment 16 is reduced at the end of the welding operation.
  • This deformation of the adjacent compartment 16 advantageously makes it possible to absorb the mechanical stresses due to the shrinkage of material and thus to preserve the integrity of the heat exchanger 1 . In particular, this makes it possible to prevent the weld from deteriorating which would cause an undesirable leak.
  • the adjacent compartment 16 comprises a closure bar 12 intended to block the passage of fluid.
  • the body 3 of the heat exchanger 1 comprises a deformable zone 18.
  • the deformable zone 18 of the adjacent compartment 16 is the part of said adjacent compartment 16 which deforms under the effect of the stresses generated by the welding operation.
  • the deformable zone 18 thus located makes it possible to preserve the integrity of the heat exchanger 1, following the shrinkage of material.
  • the deformable zone 18 extends from the inlet 17 over a distance d measured along the axis X.
  • the distance d is at least 3 centimeters.
  • the body 3 of the heat exchanger 1 comprises a reinforcement compartment 19.
  • the reinforcement compartment 19 is located adjacent to the deformable compartment 16.
  • the reinforcement compartment 19 is open, so the fluid can circulate inside it.
  • the reinforcement compartment 19 makes it possible to stop the deformation of the deformable zone 18 in order to prevent the section of other open compartments 10 from being reduced. At the end of the welding operation, the reinforcement compartment 19 does not deform significantly.
  • the body 3 comprises platelets 20 of waves.
  • the wave plates 20 define flow channels in which the fluid is able to flow.
  • the wave pads 20 are arranged in the open compartments 10 and in the closed compartments 11.
  • the wave plates 20 serve as a guide for the fluid thanks to the channels.
  • the channels are filled with a catalyst agent, generally in powder form. The fluid passes through the channels, and therefore, through the powder acting as a catalyst.
  • the wave plates 20 serve as a "deformable damper". They thus confer a certain resistance to the stresses on these closed compartments 11 to prevent them from deforming too easily, during various operations such as brazing or welding.
  • deformable wave plates 30, defining fluid circulation channels are arranged in the deformable zone 18 of the deformable compartment 16.
  • Pads 40 of reinforcement waves defining channels for the circulation of a fluid, are arranged in a reinforced zone 22 of the reinforcement compartment 19.
  • the wave pads 30 of the deformable compartment 16 have a lower critical buckling load than the wave pads 40 of reinforcement. This makes it possible to locate the deformable zone 18. Thus, it is the deformable zone 18 which will deform at the end of the welding operation while the reinforced zone 22 will not deform significantly. In this way it becomes possible to control the deformation, by focusing it, at a desired location judged to be without risk for the heat exchanger.
  • the deformation is not random. By deformation is meant the fact that the deformable zone 18 deforms elastically and is maintained in a position of elastic deformation thanks to the weld 15. It is therefore not a plastic and irreversible deformation.
  • the reinforced zone 22 extends over a distance r measured along the X axis from the inlet 17.
  • the distance r is at least 3 centimeters.
  • a reinforced zone 22 having these dimensions makes it possible to reinforce the heat exchanger and to prevent the deformation of other open compartments 10 located below the reinforcement compartment 19.

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Abstract

Echangeur (1) de chaleur comprenant : - un corps (3) muni de plusieurs compartiments (10) dans lesquels un fluide est apte à circuler, et au moins un compartiment (11) obturé, et - des parois (5) de séparation disposées entre les compartiments (10, 11) et destinées à séparer hermétiquement les compartiments (10, 11) les uns des autres, - au moins une tête (9) de distribution ou de collecte, destinée à répartir un fluide dans les compartiments (10) ou à collecter le fluide sortant desdits compartiments (10), échangeur (1) de chaleur dans lequel, la tête (9) de distribution ou de collecte est fixée au corps (3) au moyen d'une opération de soudure et dans lequel, ledit au moins un compartiment (11) obturé est apte à se déformer suite à l'application de l'opération de soudure.

Description

Echangeur à plaques brasées avec compartiments obturés aptes à se déformer localement Domaine technique de l'invention
L'invention appartient au domaine technique des échangeurs de chaleur. L’invention concerne plus précisément les échangeurs de chaleur à plaques remplis d’une poudre destinée à initier une réaction physico-chimique.
 Arrière-plan technique
Les échangeurs de chaleur à plaques brasées sont classiquement utilisés dans l’industrie cryogénique pour la séparation et la liquéfaction des gaz, dans le domaine de l’énergie et de la pétrochimie.
Dans le cadre d’une transition énergétique avec des objectifs de réduction majeure des émissions de CO2, de nombreux pays portent un intérêt croissant vers de nouvelles sources d’énergie. Dans ce contexte, les échangeurs de chaleur à plaques brasées sont amenés à s’adapter à de nouveaux procédés de taille industrielle. C’est le cas vis-à-vis des procédés de liquéfaction d’hydrogène liés au développement de la mobilité hydrogène.
L’hydrogène, par exemple, est plus stable à basse température lorsqu’il est à l’état para hydrogène contrairement à l’état ortho hydrogène. A basse température, notamment celle de liquéfaction, l’ortho hydrogène a tendance à se transformer spontanément en para hydrogène ce qui libère de la chaleur indésirable.
Afin de conserver l’hydrogène à l’état liquide, deux options existent. Une première option consiste à extraire en continu et au fur et à mesure la chaleur dégagée par la conversion de l’ortho hydrogène en para hydrogène. En pratique, cette technique s’avère être particulièrement énergivore, et non rentable à échelle industrielle.
Une deuxième option consiste à éliminer l’ortho hydrogène en le convertissant en para hydrogène. Une réaction de catalyse exothermique combinée avec un refroidissement permet de convertir la majeure partie de l’ortho hydrogène en para hydrogène. Les conversions spontanées de l’ortho hydrogène en para hydrogène sont alors réduites.
Cette seconde option est un des cadres dans lequel, peut s’inscrire la présente invention.
En raison de l’utilisation d’un catalyseur, souvent sous forme de poudre insérée dans l’échangeur de chaleur après les opérations de brasage, il s’avère nécessaire d’utiliser des têtes de distribution de l’hydrogène avec de grandes ouvertures de section sensiblement égale à celle dudit échangeur de chaleur. Ceci afin d’assurer une répartition homogène de la poudre dans les compartiments de l’échangeur.
Ainsi les têtes de distribution présentent des dimensions particulièrement importantes, ce qui n’est pas sans conséquence sur l’échangeur de chaleur.
Les échangeurs de chaleur traditionnels comprennent généralement des barres longitudinales et d’extrémités définissant des compartiments séparés les uns des autres par des parois de séparation hermétiques.
Dans le cas de têtes de distribution dont la section est sensiblement égale à la section de l’échangeur de chaleur, les barres d’extrémités sont inexistantes dans les compartiments contenant du catalyseur, car elles feraient obstacle à l’insertion du catalyseur sous forme de poudre. Toutefois, la structure générale de l’échangeur est alors fragilisée car les barres d’extrémités participent à la tenue mécanique de l’échangeur de chaleur et à la distribution des contraintes de soudage.
Lors de l’opération d’assemblage des têtes de distribution sur l’échangeur de chaleur, celles-ci sont soudées sur ledit échangeur de chaleur. Le refroidissement de la soudure, la dilatation des matériaux et contraction des matériaux provoquent des contraintes mécaniques qui peuvent déformer la structure principale de l’échangeur de chaleur ce qui réduit son efficacité. Un autre inconvénient est que ces déformations rendent plus difficiles les opérations de remplissage de l’échangeur de chaleur avec du catalyseur sous forme de poudre et entraînent une maldistribution du catalyseur dommageable à la performance de l’appareil.
L’invention vise à remédier à ces inconvénients.
A cet effet, il est proposé en premier lieu un échangeur de chaleur comprenant :
- un corps muni de plusieurs compartiments dans lesquels un fluide est apte à circuler, et au moins un compartiment obturé, et
- des parois de séparation disposées entre les compartiments et destinées à séparer hermétiquement les compartiments les uns des autres,
- au moins une tête de distribution ou de collecte, destinée à répartir un fluide dans les compartiments ou à collecter le fluide sortant desdits compartiments,
échangeur de chaleur dans lequel, la tête de distribution ou de collecte est fixée au corps au moyen d’une opération de soudure et dans lequel, ledit au moins un compartiment obturé est apte à se déformer suite à l’application de l’opération de soudure.
Un tel échangeur de chaleur permet à la structure de l’échangeur d’absorber les contraintes mécaniques inhérentes au refroidissement de la soudure. Il devient ainsi plus aisé de le remplir avec de la poudre.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison :
- celui-ci comprend une barre de fermeture d’extrémité agencée à l’intérieur d’un compartiment d’extrémité, ladite barre de fermeture d’extrémité étant apte à bloquer l’entrée d’un fluide dans le compartiment d’extrémité, échangeur dans lequel, la soudure est pratiquée dans un orifice délimité latéralement d’un côté par la tête de distribution et d’un autre côté par la barre de fermeture d’extrémité ;
- celui-ci comprend un compartiment au moins en partie déformable, ledit compartiment étant adjacent au compartiment d’extrémité ;
- le compartiment déformable comporte une zone déformable apte à se déformer ;
- la zone déformable s’étend depuis l’entrée du corps sur une distance minimale de 3 centimètres, mesurée selon une direction longitudinale du corps ;
- le corps comprend un compartiment de renforcement dans lequel un fluide est apte à circuler, adjacent au compartiment déformable ;
- des plaquettes d'ondes déformables définissant des canaux de circulation d’un fluide sont agencées dans la zone déformable du compartiment déformable, et des plaquettes d’ondes de renforcement définissant des canaux de circulation d’un fluide sont agencées dans le compartiment de renforcement, les plaquettes d’ondes du compartiment déformable ayant une charge critique de flambage inférieure à la charge critique de flambage des plaquettes d’ondes de renforcement ;
- les plaquettes d’ondes de renforcement sont agencées dans une zone renforcée du compartiment de renforcement, ladite zone renforcée s’étendant sur une distance mesurée depuis l’entrée du corps sur une distance minimale de 3 centimètres, mesurée selon une direction longitudinale du corps ;
- la section de la tête de distribution ou de collecte est sensiblement égale à la section du corps ;
- le corps contient une poudre destinée à initier une réaction physico-chimique ;
- la poudre est agencée dans les compartiments dans lesquels un fluide est apte à circuler.
 Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
La est une représentation schématique en perspective d’une portion d’un échangeur de chaleur selon l’invention.
La est une représentation schématique d’une coupe de l’échangeur de chaleur selon l’invention.
 Description détaillée de l'invention
Sur la est représenté un échangeur 1 de chaleur selon l’invention. On définit en premier lieu, un axe longitudinal X s’étendant selon une longueur de l’échangeur 1 de chaleur correspondant à sa dimension la plus grande. On définit en deuxième lieu, un premier axe transversal Y sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal X et s’étendant selon une largeur de l’échangeur 1 de chaleur. Les axes X et Y forment le plan XY. On définit en dernier lieu, un troisième axe transversal Z sensiblement perpendiculaire aux axes X et Y, et s’étendant selon une hauteur de l’échangeur 1 de chaleur. L’axe Z forme avec l’axe X le plan ZX et avec l’axe Y, le plan ZY.
L’échangeur 1 de chaleur comprend plusieurs barres 2 longitudinales définissant ensemble un corps 3 muni de compartiments 4 dans lesquels un fluide est apte à circuler. Chaque compartiment 4 est bordé latéralement selon l’axe Y par une barre 2 longitudinale. Les compartiments 4 sont adjacents les uns aux autres. En d’autres termes, les compartiments 4 sont juxtaposés les uns sur les autres.
L’échangeur 1 de chaleur comporte des parois 5 de séparation. Une paroi 5 de séparation est disposée entre chaque compartiment 4. Ainsi, une paroi 5 de séparation sépare les compartiments 4 les uns des autres selon l’axe Z.
De part et d’autre de l’échangeur 1 de chaleur selon l’axe Z, celui-ci comporte un compartiment 6 d’extrémité situé aux extrémités 7 transversales. Une paroi 8 de fermeture est agencée sur chaque compartiment 6 d’extrémité fermant ainsi l’échangeur 1 de chaleur.
Ainsi qu’on peut le voir sur la , l’échangeur 1 de chaleur comprend une tête 9 de distribution du fluide située à une entrée 17 de l’échangeur 1 de chaleur. La tête 9 de distribution présente une section, dans le plan ZY, sensiblement égale à celle du corps 3 de l’échangeur 1 de chaleur.
Le fluide ainsi distribué par la tête 9 de distribution est réparti dans les compartiments 4 accessibles et agencés selon l’axe Z.
L’échangeur 1 de chaleur comprend également une tête de collecte, non représentée sur les dessins, agencée à l’opposé de la tête 9 de distribution. La tête de collecte permet de collecter le fluide sortant des compartiments.
En référence à la , l’échangeur 1 de chaleur comprend des compartiments 10 ouverts dans lesquels le fluide est apte à circuler et des compartiments 11 obturés par une barre 12,13 et dans lesquels le fluide ne peut, au moins en partie, pas circuler.
Les compartiments 11 sont obturés de façon à empêcher, au moins en partie, la circulation du fluide dans ceux-ci. Avantageusement l’obturation d’un compartiment 11 obturé est réalisée au moyen d’une barre 12, 13 de fermeture transversale qui s’étend selon l’axe Y.
La tête 9 de distribution est fixée au corps 3 au moyen d’une opération de soudure. A l’issue de l’opération de soudure, le refroidissement d’un métal 15 provoque des contraintes mécaniques sur le corps 3. Ces contraintes mécaniques sont communément appelées « retraits de matière ».
Avantageusement, au moins un des compartiments 11 obturés est, au moins en partie, déformable. Le compartiment 11 obturé déformable absorbe ainsi les contraintes mécaniques dues à l’opération de soudure. La structure de l’échangeur 1 de chaleur n’est pas endommagée. Dans ce qui suit, il est fait référence au compartiment 11 obturé déformable, par compartiment 16 adjacent.
Avantageusement, l’échangeur 1 de chaleur comprend une barre 13 de fermeture d’extrémité, qui s’étend selon l’axe Y, et agencée à l’intérieur du compartiment 6 d’extrémité. La barre 13 de fermeture d’extrémité est agencée à l’entrée 17 du compartiment 6 d’extrémité. La barre 13 de fermeture d’extrémité bloque ainsi l’entrée de fluide dans le compartiment 6 d’extrémité.
Avantageusement, la barre 13 de fermeture d’extrémité est biseautée sur sa partie faisant face à la tête 9 de distribution. Ainsi la barre 13 de fermeture d’extrémité définit avec la tête 9 de distribution un orifice 14. L’orifice 14 est délimité latéralement par la tête 9 de distribution d’un côté et par la barre 13 de fermeture d’extrémité d’un autre côté. La soudure est pratiquée dans l’orifice 14. En d’autres termes, le métal 15 de soudure est déposé dans l’orifice 14.
La barre 13 de fermeture d’extrémité, en plus de servir de support pour le métal 15 de soudure, empêche une déformation significative du compartiment 6 d’extrémité. En effet, une déformation du compartiment 6 d’extrémité aurait tendance à fragiliser la tête 9 de distribution ou la tête de collecte.
Avantageusement le corps 3 comprend un compartiment 16 adjacent au moins en partie déformable. Le compartiment 16 est obturé et adjacent au compartiment 6 d’extrémité. Comme on peut le voir sur la , le compartiment 16 adjacent est voisin, selon l’axe Z, du compartiment 6 d’extrémité. Sous l’effet du retrait de matière, à l’issue de l’opération de soudure, le compartiment 16 adjacent se déforme. En d’autres termes, la section du compartiment 16 adjacent se réduit à l’issue de l’opération de soudure. Cette déformation du compartiment 16 adjacent permet avantageusement d’absorber les contraintes mécaniques dues au retrait de matière et ainsi conserver l’intégrité de l’échangeur 1 de chaleur. En particulier, ceci permet d’éviter que la soudure se détériore ce qui provoquerait une fuite indésirable.
Avantageusement, le compartiment 16 adjacent comporte une barre 12 de fermeture destinée à bloquer le passage du fluide.
Le corps 3 de l’échangeur 1 de chaleur comprend une zone 18 déformable. La zone 18 déformable du compartiment 16 adjacent est la partie dudit compartiment 16 adjacent qui se déforme sous l’effet des contraintes engendrées par l’opération de soudage.
La zone 18 déformable ainsi localisée permet de conserver l’intégrité de l’échangeur 1 de chaleur, suite au retrait de matière.
La zone 18 déformable s’étend depuis l’entrée 17 sur une distance d mesurée selon l’axe X. Avantageusement, la distance d est au minimum de 3 centimètres.
Avantageusement, le corps 3 de l’échangeur 1 de chaleur comprend un compartiment 19 de renforcement. Le compartiment 19 de renforcement se situe adjacent au compartiment 16 déformable. Le compartiment 19 de renforcement est ouvert, ainsi le fluide peut circuler à l’intérieur de celui-ci. Le compartiment 19 de renforcement permet d’arrêter la déformation de la zone 18 déformable afin d’éviter que la section d’autres compartiments 10 ouverts soit réduite. A l’issue de l’opération de soudure, le compartiment 19 de renforcement ne se déforme pas de façon significative.
Avantageusement le corps 3 comprend des plaquettes 20 d’ondes. Les plaquettes 20 d’ondes définissent des canaux de circulation dans lesquels le fluide est apte à circuler. Les plaquettes 20 d’ondes sont agencées dans les compartiments 10 ouverts et dans les compartiments 11 obturés.
Dans les compartiments 10 ouverts, les plaquettes 20 d’ondes servent de guide au fluide grâce aux canaux. Dans le cas d’échangeurs 1 de chaleur avec catalyseur, les canaux sont remplis d’un agent catalyseur, en général sous forme de poudre. Le fluide passe par les canaux, et par conséquent, au travers de la poudre agissant comme catalyseur.
Dans les compartiments 11 obturés, les plaquettes 20 d’ondes servent « d’amortisseur déformable ». Elles confèrent ainsi une certaine résistance aux contraintes à ces compartiments 11 obturés pour éviter qu’ils ne se déforment trop facilement, lors de diverses opérations comme le brasage ou les soudures.
Avantageusement des plaquettes 30 d'ondes déformables, définissant des canaux de circulation d’un fluide sont agencées dans la zone 18 déformable du compartiment 16 déformable. Des plaquettes 40 d’ondes de renforcement, définissant des canaux de circulation d’un fluide, sont agencées dans une zone 22 renforcée du compartiment 19 de renforcement. Les plaquettes 30 d’ondes du compartiment 16 déformable ont une charge critique de flambage inférieure à celle des plaquettes 40 d’ondes de renforcement. Ceci permet de localiser la zone 18 déformable. Ainsi, c’est la zone 18 déformable qui se déformera à l’issue de l’opération de soudure tandis que la zone 22 renforcée ne se déformera pas de façon significative. De cette façon il devient possible de maîtriser la déformation, en la focalisant, à un endroit souhaité jugé sans risque pour l’échangeur de chaleur. La déformation ne se fait pas de façon aléatoire. Par déformation, on entend le fait que la zone 18 déformable, se déforme de façon élastique et est maintenue dans une position de déformation élastique grâce à la soudure 15. Il ne s’agit donc pas d’une déformation plastique et irréversible.
Avantageusement, la zone 22 renforcée s’étend sur une distance r mesurée selon l’axe X depuis l’entrée 17. La distance r est au minimum de 3 centimètres. Une zone 22 renforcée ayant ces dimensions permet de renforcer l’échangeur de chaleur et d’empêcher la déformation d’autres compartiments 10 ouverts situés en dessous du compartiment 19 de renforcement.

Claims (11)

  1. Echangeur (1) de chaleur comprenant :
    - un corps (3) muni de plusieurs compartiments (10) dans lesquels un fluide est apte à circuler, et au moins un compartiment (11) obturé, et
    - des parois (5) de séparation disposées entre les compartiments (10,11) et destinées à séparer hermétiquement les compartiments (10,11) les uns des autres,
    - au moins une tête (9) de distribution ou de collecte, destinée à répartir un fluide dans les compartiments (10) ou à collecter le fluide sortant desdits compartiments (10),
    échangeur (1) de chaleur dans lequel, la tête (9) de distribution ou de collecte est fixée au corps (3) au moyen d’une opération de soudure et dans lequel, ledit au moins un compartiment (11) obturé est apte à se déformer suite à l’application de l’opération de soudure.
  2. Echangeur (1) de chaleur selon la revendication 1 dans lequel, celui-ci comprend une barre (13) de fermeture d’extrémité agencée à l’intérieur d’un compartiment (6) d’extrémité, ladite barre (13) de fermeture d’extrémité étant apte à bloquer l’entrée d’un fluide dans le compartiment (6) d’extrémité, échangeur (1) dans lequel, la soudure est pratiquée dans un orifice (14) délimité latéralement d’un côté par la tête (9) de distribution et d’un autre côté par la barre (13) de fermeture d’extrémité.
  3. Echangeur (1) de chaleur selon la revendication 2 dans lequel, celui-ci comprend un compartiment (16) au moins en partie déformable, ledit compartiment (16) étant adjacent au compartiment (6) d’extrémité.
  4. Echangeur (1) de chaleur selon la revendication 3 dans lequel, le compartiment (16) déformable comporte une zone (18) déformable apte à se déformer.
  5. Echangeur (1) de chaleur selon la revendication 4 dans lequel la zone (18) déformable s’étend depuis l’entrée (17) du corps (3) sur une distance (d) minimale de 3 centimètres, mesurée selon une direction longitudinale du corps (3).
  6. Echangeur (1) de chaleur selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 dans lequel, le corps (3) comprend un compartiment (19) de renforcement dans lequel un fluide est apte à circuler, adjacent au compartiment (16) déformable.
  7. Echangeur (1) de chaleur selon la revendication 6 dans lequel, des plaquettes (30) d'ondes déformables définissant des canaux de circulation d’un fluide sont agencées dans la zone (18) déformable du compartiment (16) déformable, et des plaquettes (40) d’ondes de renforcement définissant des canaux de circulation d’un fluide sont agencées dans le compartiment (19) de renforcement, les plaquettes (30) d’ondes du compartiment (16) déformable ayant une charge critique de flambage inférieure à la charge critique de flambage des plaquettes (40) d’ondes de renforcement.
  8. Echangeur (1) de chaleur selon la revendication 7 dans lequel, les plaquettes (40) d’ondes de renforcement sont agencées dans une zone (22) renforcée du compartiment (19) de renforcement, ladite zone (22) renforcée s’étendant sur une distance (r) mesurée depuis l’entrée (17) du corps (3) sur une distance minimale de 3 centimètres, mesurée selon une direction longitudinale du corps (3).
  9. Echangeur (1) de chaleur selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, la section de la tête (9) de distribution ou de collecte est sensiblement égale à la section du corps (3).
  10. Echangeur (1) de chaleur selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le corps (3) contient une poudre destinée à initier une réaction physico-chimique.
  11. Echangeur (1) de chaleur selon la revendication 10 dans lequel, la poudre est agencée dans les compartiments (10) dans lesquels un fluide est apte à circuler.
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