Brevet FR2298781A1 — publié le 19760820

B'invention concerne des échangeurs de chaleur à plaques du type comprenant un empilementcde plaques sépara= bles et munies de garnitures d'étanchéités disposées face à face et à distance les unes des autres de manière'à délimiter des intervalles d'écoulement pour des fluides d'échange thermique entre les plaques voisines, des séries de trous alignés d'une extrémité à l'autre de l'empilement étant formées dans les plaques pour constituer des orifices d'admission et d'évacuation pour les fluides, tandis que sont prévues des garnitures périphériques prévues pour définir les bords des intervalles d'écoulement et des garnitures d'orifices pour contrtler la communncation entre les orifices et les intervalles d'écoulement. On comprendra aisément que, pour que l'appareil fonctionne en tant qu'échangeur de chaleur, il faut que les orifices dradmis- sion et d'évacuation pour l'un des fluides d'échange thermique communiquent avec un intervalle d'écoulement sur deux et que ceux qui sont destinés à l'autre fluide s'ouvrent dans les intervalles d'écoulement intermédiaires. La garniture d'étanchéité adjointe aux orifices qui doivent être isolés d'un intervalle dlécoulement comprend ordinairement un joint d'orifice qui isole l'orifice d'une zone de pont comprise entre l'intervalle d'écoulement et l'orifice et un joint de pont qui isole l'intervalle d'écoulement de la zone de pont. Les plaques sont maintenues par l'ensemble usuel de barres porteuses supérieures et de barres de guidage inférieures, mais elles ont la latitude d'un certain déplacement vertical et horizontal en conséquence de tolérances de fabrication entre plaque et barre, déplacement qui peut à son tour donner lieu à un certain degré de défaut d'alignement entre les joints de plaques voisines, avec le risque de fuite qui en résulte. tes tolérances de fabrication sont d'autant plus importantes que la plaque est grande, de sorte qu'il est logique et normal d'augmenter la largeur du joint en fonction de la dimension de la plaque, afin de remédier à cet inconvénient et d'assurer une étanchéité efficace. Toutefois, la partie la plus critique de la garniture, au point de vue de l'étanchéité, est la région de la zone de pont. Ce la provient du fait que les joints d'orifice et de pont respectivement ne sont passoutenus en raison de la présence de l'intervalle de pénétration du courant dans la plaque voisine, si bien qu'une éventuelle déformation de la gorge prévue pour le joint à ce niveau, due à la sollicitation du joint, constituera une source possible de fuite. Pour remédier à cela , il est possible d'augmenter l'épais se-ur des plaques, mais cette disposition n'est en général pas acceptable, car elle augmente le cott et le poids des plaques et diminue le rendement d'échange thermique. D'après la présente-invention, la garniture au niveau des zones d'entrée des orifices et des ponts a une largeur réduite en comparaison de la garniture périphérique. L'invention a pour objet les plaques qui comprennent la garez niture modifiée et I l'échangeur de chaleur qui contient de sembla- bles plaques. Cette réduction relative de largeur a pour effet de diminuer de manière correspondante la portée non soutenue qui est soumise aux sollicitations des joints. L'étroitesse de la gorge du joint est limitée dans la pratique par le risque que le matériau de la plaque se fende lors du pressage. Ainsi, l'invention est basée sur un joint de deux largeurs, la largeur le long de la périphérie étant choisie en fonction de la dimension totale des plaques de façon à assurer l'étanchéité en dépit de tolérances extrêmes de fabrication, tandis que la largeur au niveau des zones d'entrée des orifices et des ponts est choisie aussi étroite que possible pour réduire la déformation sous l'effet des sollicitations du joint, ce qui réduit à un minimum le risque de fuite, cette largeur étant en même temps compatible avec les possibilités pratiques de pressage. Eu égard au fait que, pour une poutre soumise à une charge uniforme, la déformation varie comme la puissance quatrième de la portée, une réduction de 7% de la largeur moyenne de la gorge du joint représente une réduction de déformation de 25% environ, ce qui constitue une amélioration de rigidité qui en vaut la peine. Itinvention est ci-après décrite de façon plus détaillée en-référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en élévation d'une plaque typique d'échangeur de chaleur à laquelle l'invention peut être appliquée. ta figure 2 est une coupe passant par les zones des joints d'orifices de trois plaques successives. La figure 7 est une coupe passant par les zones des joints périphériques de trois plaques successives. La figure 1 représente une plaque qui comprend une zone 1 correspondant à l'intervalle d'écoulement, avec un dessin de striures. Une paire d'orifices 2 est en communication avec la zone 1 et une paire d'orifices 3 en est isolée par des joints d'orifice 4 et des joints de pont 5 qui délimitent entre eux une zone de pont 6, isolée à la fois de l'orifIce 3 et de la zone 1. D'après ce qui est représenté, un joint périphérique 7 est plus large que le joint 4, lequel a pratiquement la même largeur que le joint 5. ta figure 2 représente une coupe passant par la zone d'entrée d'orifice de trois plaques voisines : il est visible qu'en raison de la forme de la rainure d'écoulement 8 qui relie l'orifice 2 et la zone de pont 6, son côté inférieur plan est plus large que celui de la gorge du joint d'étanchéité 4 qui est appliqué contre lui, contrairement aux gorges des joints périphériques représentées sur la figure 3, si bien qu'on peut tolérer à cet endroit un joint 4 plus étroit, sans courir le risque de fuite dA à un défaut d'alignement qui s'applique à un joint périphérique 7. Des considérations semblables s'appliquent au joint 5. Différentes modifications peuvent être introduites dans le cadre de l'invention. - REVENDICATIONS - i. - Echangeur de chaleur à plaques du type comprenant un empilement de plaques séparables et munies de garnitures d'étanchéité, disposées face à face et àdistance les unes des autres de manière à délimiter des intervalles d'écoulement pour des fluides d'échange thermique entre les plaques voisines, des séries de trous alignés d'une extrémité à l'autre de l'empilement étant formées dans les plaques pour constituer des orifices d'admission et d'évacuation pour les fluides, tandis que sont prévues des garnitures périphériques pour définir les bords des intervalles d'écoulement et-des garnitures d'orifices pour contrEler la communication entre les orifices et les intervalles d'écoulement, caractérisé en ce que la garniture dans la région des orifices a une largeur réduite en comparaison de la garniture périphérique. 2.- échangeur de chaleur à plaques selon la revendication 1, dans lequel la garniture adjointe aux orifices qui doivent être isolés de l'intervalle d'écoulement comprend un joint d'orifice qui isole l'orifice d'une zone de pont comprise entre.l'inter- valle d'écoulement et l'orifice, et un joint de pont qui isole l'intervalle d'écoulement de la zone de pont,caractérisé en ce que le joint d'orifice et le joint de pont ont tous deux une largeur réduite en comparaison. de la garniture périphérique. 3.- Plaque d'échangeur de chaleur comportant une série de trous qui constituent des orifices, une zone correspondant à l'intervalle d'écoulement et des supports pour une garniture comprenant un joint périphérique destiné à définir les bords de la zone correspondant à l'intervalle d'écoulement et un joint d'orifice pour contrôler la communication entre les trous et la zone cor respondant à l'intervalle d'écoulement, caractérisée en ce que le support pour le joint dans la région des orifices est conçu pour recevoir une garniture plus étroite que le support pour le joint périphérique. 4.- Plaque d'échangeur de chaleur selon la revendication 3, comprenant des zones de pont entre deux des trous et la zone correspondant à l'intervalle d'écoulement, des dispositions étant prises pour que les zones de pont soient isolées des orifices par des joints d'orifice et isolées de la zone correspondant à l'intervalle d'écoulement par des joints de pont, caractérisée en ce que les supports pour le joint d'orifice comme pour les joints de pont sont conçus pour recevoir des joints plus étroits que les supports pour les joints périphériques. 5.- Plaque d'échangeur de chaleur selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les supports pour les joints sont des cavités.