Brevet FR2128524A1 — publié le 19721020

l'invention concerne des échangeurs de chaleur à plateaux. Ordinairement, les plateaux des échangeurs de chaleur comportent des orifices percés à leurs quatre coins pour permettre le passage de liquides de traitement (média d'échange thermique), 5 mais lorsqu'il y a lieu de disposer les plateaux en plus d'une passe, il est nécessaire de laisser aveugle l'un des orifices de certains plateaux, afin de séparer les passes voisines et de provoquer un changement de direction du courant au point de transition entre deux passes. 10 En conséquence, ce trou aveugle sera soumis à une diffé rence de pression égale à la somme des chutes de pression dans chacune des passes voisines et, en outre, il peut être soumis à des impulsions brusques de pression hydrodynamique lors du démarrage . 15 La tendance actuelle dans les échangeurs de chaleur va vers l'accroissement des orifices afin de traiter les débits élevés requis et il a été constaté que la faiblesse, du trou aveugle, résultant de son diamètre relativement grand et de l'utilisation de matériaux relativement minces, peut donner lieu à une déviation 20 notable avec la différence de pression mise en jeu. le- brevet anglais 1 207 016 au même nom, décrit et revendique un plateau à'échangeur de chaleur qui comporte une zone d'orifice aveugle agencée de manière à être placée dans l'alignement d'orifices perforés dans des plaques similaires en. un empilage, cet-25 te zone de l'orifice aveugle étant entourée par un enfoncement destiné à recevoir un joint d'étanchéité, le fond de cet enfoncement prenant contact avec la surface d'étanchéité d'un joint placé sur la plaque voisine, la zone de l'orifice aveugle- étant munie d'un élément de renfort qui est fixé au plateau et qui présente une zo-30 ne plate destinée à prendre contact avec un plateau voisin. Selon un mode de réalisation pratique de cette invention qui fait l'objet du mémoire précité, un disque ou bague est soudé au plateau pour constituer l'élément de renfort. Or, il a été constaté que si l'on utilise un disque ou 35 bague, cela laisse une zone annulaire entre le disque ou la bague et la paroi de .l'enfoncement destiné à-recevoir le joint d'étanchéité zone qui, étant mi.ncc et non nervurée, constitue une zone de fai- 72 07212 2128524 blesse structurelle. En service, elle a tendance à se comporter comme un diaphragme annulaire qui relie la partie relativement renforcée par l'élément de raidissement et la paroi de l'enfoncement du joint. 5 Conformément à l'invention, la zone comprise entre l'élé ment de renfort et la paroi interne de l'enfoncement'du joint est interrompue par des parties renforcées ou nervurées. La ligne de faiblesse est ainsi morcelée et la zone en question ne peut pas se comporter comme un diaphragme annulaire. 10 ' De préférence, l'élément de renfort et la paroi interne de l'enfoncement du joint sont interrompus par des parties renforcées ou nervurées. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, il est formé, dans la paroi interne de l'enfoncement du joint, une T 15 alternance de zones d'élargissement local, coopérant avec les lobes ou zones à grand diamètre de l'élément de renfort, et de zones à largeur normale qui coopèrent avec des zones à diamètre réduit de l'élément de renfort, avec des nervures de renfort pour consolider l'espace élargi entre l'élément de renfort et la paroi interne 20 de l'enfoncement de joint. En service, les plateaux constituant l'empilage seront disposés de sorte que les zones d'élargissement local soient situées en face de zones de largeur normale dans les plateaux voisins, afin d'assurer un support entre plateaux dans l'empilage. Ce-25 la peut aussi s'appliquer aux plateaux à zones d'orifice perforées. L'invention concerne également un échangeur de chaleur à plateaux comportant un empilage de plateaux avec de telles dispositions de rainures à joint au niveau des zones d'orifice. L'invention va être décrite de façon plus détaillée en 30 référence aux dessins ci-annexés. La figure 1 est une vue en élévation d'une région d'angle d'une forme de réalisation préférée de plateau selon l'invention. La figure 2 est une. coupe à échelle agrandie selon la li-ghe II-II de la figure 1, montrant des parties de trois plateaux 35 voisins. La figure 3 est une rei^résertation schématique d'un empilage de plateaux constituant un échangeur de chaleur à plateaux. 72 07212 ' 2126524 La figure 1 des dessins représente une région d'angle d'un plateau d'échangeur de chaleur, avec une partie d'une surface 1 d'espace de passage du courant, des parties d'une rainure périphérique de joint 2 et une partie d'une zone périphérique 3 du pla-5 teau. La rainure de joint 2 est prolongée par une partie 4 qui s'étend à l'intérieur d'une zone d'orifice aveugle ou masque 6, comportant un organe de renfort 5 fixé par soudure. La figure 2 représente des fractions de trois plateaux, dans deux desquels la zone d'orifice est représentée sous la forme d'un masque d'orifice 6, 10 et dans le troisième desquels la zone d'orifice a été perforée en 7. Il est visible sur la figure 1 que la paroi interne d^la rainure de joint 2, là où elle encercle la zone d'orifice, et celle du prolongement 4 de la rainure de joint qui coopèr/avec 15 cette partie d'angle de la rainure de joint présentent deux profils distincts qui alternent par zones. L'un des profils de zone est réalisé par un élargissement local répété de la rainure de joint, comme au niveau des zones 8 (ce qui est également représenté sur le plateau du milieu sur la figure 2), et l'autre profil a 20 la largeur constante de la rainure de joint et de son prolongement. Dans les zones à largeur constante, il est formé une paire de dépressions 9au voisinage immédiat de la paroi interne de la rainure de joint, comme on l'a représenté en coupe sur les deux plateaux extérieurs de la figure 2. 25 L'élément de renfort 5 a la forme d'un disque à quatre lobes, chacun des lo~:'es 10 correspondant et coopérant avec une zone à élargissement intermittent, tandis que les parties à plus petit diamètre du disque entre les lobes correspondent à des zones de la paroi qui sont munies des dépressions 9-30 II est visible que les zones d'élargissement 8, coopérant avec les lobes 10 de l'élément de renfort 5» ont pour effet de limiter la largeur de la zone de faiblesse entre la paroi du joint et l'élément de renfort, et que les dépressions 9 tombent dans la zone annulaire qui contient cette zone de faiblesse, si bien qu'il 35 n'existe aucune ligne circulaire de faiblesse s'étendant tout autour de l'élément de renfort 5. 72 07212 2128524 Il est visible en outre, notamment sur la figure 2, que l'élargissement intermittent de la rainure à joint en 8 permettent à la paroi interne de la rainure de joint de constituer un support mécanique entre-plateaux dans la zone de la paroi du 5 joint, et que les dépressions 9 coopèrent également avec la surface du plateau voisin pour fournir un tel support entre plateaux. Ce support s'étend d'une extrémité à l'autre de l'empilement et a tendance à s'opposer à une déformation des plateaux dans la région des zones d'orifice. 10 De même que dans le Brevet anglais 1 207 016, l'élément de renfort porte sur le métal du plateau voisin et constitue un renfort pour la zone d'orifice aveugle. la figure 3 représente une forme simple d'empilage de plateaux, en une coupe schématique passant parjles orifices d'alimen-15 tation et d'évacuation du produit. D'après ce qui est représenté, les plateaux 11 sont maintenus entre des éléments de bâti 12. Le produit à traiter est introduit en 13 sous une pression p^, vers un orifice d'alimentation-14 qui se termine par un masque d'orifice 6, supporté par un élément de renfort 5 disposé entre le mas-20 que d'orifice 6 et un masque semblable sur le plateau voisin. Le produit parcourt de haut en bas la passe vers un orifice 15 ou règne une pression p£, puis il retourne de bas en haut pour la passe suivante, vers le prolongement-16 de l'orifice au-delà des masques 6, où règne raie pression d'évacuation p^. Il est visible que 25 la force de pression sur les masques 6 et l'élément 5 est égale à (p-^- Pj) multipliée par l'aire effective de l'orifice. Différentes modifications peuvent être introduites dans le cadre de l'invention. C'est ainsi, selon une variante,, que la rainure de joint 30 pourrait être formée de parties alternativement larges et étroites, de manière que la paroi interne soit ondulée avec par exemple quatre parties larges et quatre parties étroites, et que l'élément de rsnfort pourrait avoir alors la forme d'un disque à quatre lobes, les lobes coopérànt avec les parties étroites de la rai-35 nure de joint. Le nombre de parties élargies pourrait être augmenté jusqu'à la limite des possibilités d'emboutissage du matériau des plateaux et, dans chaque cas, la périphérie d'un élément de ren- 72 07212 2128524 fort pourrait être munie d'une dentelure coopérant avec les élargissements de la rainure de joint. Selon une autre variante, les dépressions 9 pourraient être supprimées par rapport à la forme de réalisation représen-5 tée et l'élément de renfort pourrait être réalisé de sorte que les lobes suivent très étroitement les parties étroites de la rainure de joint, la partie de diamètre inférieur étant suivie immédiatement par les parties élargies par intermittence. Selon une autre variante encore, il pourrait être formé, dans la rainure de 10 joint, des zones alternantes d'élargissement intermittent, certaines de ces zones ayant un degré plus marqué d'élargissement que les zones intermédiaires. Le contour extérieur de l'élément de renfort pourrait alors suivre très exactement les lignes des limites internes d'élargissement. 15 Par ailleurs, -*es disques de renfort additionnels peuvent être fixés aux zones de masque 6. 72 07212 6 2128524 - REVENDICATIONS - 1.- Plateau d'échangeur de chaleur comportant une zone d'orifice aveugle 6 agencée de manière à être placée dans l'alignement d'orifices perforés dans des plaques similaires d'un empilage, cette zone d'orifice aveugle étant entourée par un enfon- 5 cernent destiné à recevoir un joint d'étanchéité 4, le fond de cet enfoncement prenant contact avec la surface d'étanchéité d'un joint placé sur la plaque voisine, la zone de l'orifice aveugle étant munie d'un élément de renfort 5 qui est fixé au plateau et qui présente une zone plate destinée à prendre contact avec un plateau 10 voisin, caractérisé par le fait que la zone comprise entre l'élément de renfort et la paroi interne de l'enfoncement du joint est interrompue par des parties 8,9 renforcées ou nervurées. 2.- Plateau d'échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la zone plate est sensiblement 15 dans le même plan que le fond. 3.- Plateau d'échangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2,. caractérisé par le fait que l^Lément de renfort a la forme d'un disque muni de lobes ou zones à diamètre augmenté. 4.- Plateau d'échangeur de chaleur selon l'une quel- 20 conque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est formé, dans la paroi interne de l'enfoncement de joint, des zones d'élargissement local de l'enfoncement. 5.- Plateau d'échangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque zone d'élargissement lo- 25 cal est constituée par plusieurs petites zones d'élargissement local. 6.- Plateau d'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que les zones d'élargissement local coopèrent avec les régions entre les 30 lobes de l'élément de renfort et sont séparées par des zones de largeur normale qui coopèrent avec les lobes de l'élément de renfort. 72 07212 7 2128524 7.- Plateau d'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que les zones d'élargissement local coopèrent avec les lobes de l'élément de renfort et sont séparées par des zones de largeur normale qui 5 coopèrent avec les régions entre les lobes, des profils de renfort additionnels étant prévus dans les plateaux entre la paroi in terne du renfoncement de joint et les régions comprises entre les lobes de l'élément de renfort. 8.- Echangeur de chaleur selon la revendication 7-, 10 caractérisé par le fait que l'une au moins des zones d'orifice de chacun des plateaux comporte un enfoncement de joint présentant une paroi interne avec des zones d'élargissement local séparées par des zones de largeur normale, des plateaux voisins de l'empilage étant formés de sortejque les zones d'élargissement local 15 soient dans l'alignement de zones de largeur normal dans les plateaux voisins, pour constituer un support entre plateaux. - 9.- Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'aux zones de largeur normal sont associées des nervures de renfort additionnelles pour lejsupport entre 20 plateaux avec des zones d'élargissement local.