Le rôle des connexions de goujons dans les échangeurs de chaleur à plaques

Les échangeurs de chaleur en plaque (PHEs) sont des composants essentiels dans diverses applications industrielles, commerciales et résidentielles en raison de leur efficacité thermique élevée, de leur conception compacte et de leur flexibilité.Un élément clé pour assurer l'intégrité structurelleLe système de fixation, principalement mis en œuvre par des connexions de broches, est le système de fixation le plus fiable pour la sécurité, l'étanchéité aux fuites et la fiabilité opérationnelle d'un PHE.et signification opérationnelle des connexions de broche dans les échangeurs de chaleur à plaques jointes.

Un PHE avec joints est constitué de plusieurs plaques métalliques ondulées compressées entre deux plaques de cadre: une tête fixe et une plaque de pression mobile.Le paquet de plaques est maintenu ensemble par un ensemble de barres d'attache longitudinales, qui sont fixés à l'aide d'embouts, de noix et de rondelles.assurer une bonne étanchéité et une bonne stabilité mécanique.

Le rôle principal des tiges et des écrous associés est de générer et de maintenir une charge de compression spécifique sur la plaque.

• Pour l'étanchéité:Il comprime les joints élastomériques installés dans les rainures de chaque plaque, créant des joints étanches qui empêchent le mélange de fluides et les fuites externes.La compression correcte garantit que les joints remplissent entièrement les trous d'étanchéité sans être surcompressés, ce qui pourrait entraîner des dommages aux joints ou une extrusion.
• Les points de contact:Il assure que les points de contact entre les plaques adjacentes restent bien pressés.sont essentiels pour maintenir la stabilité structurelle de l'emballage des plaques et résister à la pression interne des fluides.

Pendant le fonctionnement, les fluides à l'intérieur des canaux PHE sont sous pression. Cette pression crée une force de séparation qui tente de pousser la plaque de pression loin du cadre fixe.Les connexions de broche sont sous tension de traction et sont conçus pour contrer cette forceIls agissent comme des tendons de haute résistance qui maintiennent l'ensemble de l'assemblage intact contre la pression de fonctionnement, empêchant l'emballage de la plaque de se briser.

Un avantage important des EPH garnis de joints est leur facilité d'utilisation.

• Démontage:En relâchant les écrous sur les broches, la force de compression est libérée.ou remplacement de plaques et joints.
• Réassemblage:Le processus de remontage consiste à resserrer les écrous dans une séquence spécifique et à un couple ou une tension prédéterminés.une force de compression contrôlée sur l'emballage de la plaque, rétablissant son étanchéité et son intégrité structurelle.

Le nombre, le diamètre et le positionnement des boutons sont soigneusement conçus pour répartir uniformément la charge de compression sur toute la surface du paquet de plaques.Une charge inégale peut entraîner une surcompression localisée (endommagement des joints et des plaques) ou une sous-compression (causant des fuites)Les grands PHEs modernes utilisent souvent un grand nombre de broches (par exemple, 10 ou plus) positionnées autour du périmètre pour atteindre cette uniformité et gérer des pressions de conception très élevées.

Les poteaux sont généralement fabriqués à partir d'acier au carbone ou d'acier allié de haute résistance (par exemple, ASTM A193 B7) et sont souvent revêtus ou plaqués (par exemple, zinc ou chrome) pour améliorer la résistance à la corrosion.Pour les environnements hautement corrosifs, en acier inoxydable (par exemple, ASTM A193 B8M) ou encore en alliages plus exotiques.Le matériau doit avoir une résistance à la traction élevée et une bonne résistance à la fatigue pour supporter les charges cycliques lors de l'expansion et de la contraction thermiques..

La tension initiale appliquée aux bornes, appelée prétraitement, est primordiale: elle doit être suffisante pour maintenir l'emballage de la plaque scellée à la pression et à la température de fonctionnement maximales,compte tenu du relâchement des joints au fil du temps.

• Le couple contre la tension:Traditionnellement, les écrous étaient serrés à l'aide d'une clé à couple. Cependant, le couple est une mesure indirecte et souvent inexacte de la précharge de traction réelle dans le bouton en raison des variations de frottement.
• Méthodes avancées:Pour les applications critiques, des méthodes plus précises telles que la tension hydraulique sont utilisées.Il s'agit d'utiliser des outils hydrauliques pour étirer les boutons avec précision à une allongement prédéterminé avant de serrer l'écrouCette méthode assure une précharge très précise et uniforme sur tous les joints, ce qui est essentiel pour les grands échangeurs.

Les plaques de cadre, les boutons et le pack de plaques sont souvent fabriqués à partir de matériaux avec différents coefficients d'expansion thermique (par exemple, plaques de titane contre cadre en acier au carbone).ou transitoires de température, ces composantes se développent et se contractent à des vitesses différentes.Le système de raccordement des broches doit être conçu de manière à pouvoir accueillir ces mouvements différentiels sans perdre la force de serrage critique ou provoquer une contrainte excessive susceptible de provoquer une défaillance des broches..

Les épingles sont soumises à des contraintes cycliques dues à des pressions pulsantes, des vibrations et des cycles thermiques.La conception technique doit garantir que l'amplitude de contrainte dans les broches reste inférieure à la limite de résistance du matériau pour éviter une défaillance par fatigue pendant la durée de vie prévue de l'échangeur..

Pendant l'assemblage, les écrous des boutons doivent être serrés dans une séquence transversale spécifique, un peu comme les écrous d'une roue de voiture.Cette pratique est non négociable pour obtenir une compression uniforme de la plaque et éviter la distorsion de la plaque de pression, ce qui pourrait entraîner des fuites.

Après l'assemblage initial et à la température de fonctionnement, il est souvent nécessaire de vérifier à nouveau la tension des joints, car le glissement des joints et le dépôt thermique peuvent entraîner une légère perte de précharge.Un resserrement ultérieur après le premier cycle de chaleur est une bonne pratique standard pour assurer l'intégrité à long terme..

L'inspection régulière des boutons et des écrous fait partie de l'entretien préventif. Les techniciens doivent rechercher des signes de corrosion, de dommages au fil, d'étirement ou de fissuration de la surface.Les éléments de fixation endommagés doivent être remplacés par des composants conformes aux spécifications du fabricant de l'équipement d'origine pour maintenir l'intégrité de la conception..

En résumé, les connexions de broche dans les échangeurs de chaleur à plaques sont loin d'être de simples boulons.permettant la maintenanceLeur conception, la sélection des matériaux, l'installation et l'entretien sont essentiels à la sécurité, à l'efficacité et à la longévité de l'ensemble du système d'échangeur de chaleur.La négligence de l'importance de ces liens peut mener à des échecs catastrophiques., y compris les fuites, les performances thermiques réduites, et même la panne mécanique.une compréhension approfondie et une attention méticuleuse au système de connexion des broches sont indispensables pour les ingénieurs et les techniciens travaillant avec cette classe d'équipements de transfert de chaleur hautement efficaces.