Brevet FR2412805A1 — publié le 19790720

La présente invention est relative aux échangeurs de chaleur à plaques. De tels échangeurs sont constitués par un bloc d'échange thermique formé par un ensemble de plaques de conduction ou d'échange espacées entre elles et au travers desquelles s'effectuent les transferts thermiques entre des fluides circulant généralement à contre-courant de part et d'autre d'une même plaque. Les plaques des échangeurs connus, présentent le plus souvent à leur surface des protubérances et plus particulièrement des rangées d'ondulations, des bosses ou des entretoises périphériques qui permattent ainsi lorsque lesdites plaques sont assemblées de les maintenir à une distance déterminée 1 'une de 1 'autre. I1 est nécessaire pour réaliser de tels blocs d'échange thermique, de préformer lesdites plaques pour obtenir les susdites ondulations ou bosses. On observe ainsi que le volume des échangeurs d'une telle conception est notablement important pour des surfaces d'échange très réduites. En effet, la présence de nombreuses protubérances qui apparaissent sur les plaques d'échange, limite leur surface utile de conduction. L'invention décrite dans le présent mémoire a pour but de remédier azce genre d'inconvénients. L'échangeur qu'elle propose permet d'assurer un transfertde calories par dissipation totale au travers de plaques de très faible épaisseur dont la surface est rigou creusement plane et ce, si nécessaire, entre de nombreux fluides. Cet échangeur particulièrement performant, notamment par le rapport existant entre son. volume très réduit et la grande surface d'échange qu'il permet d'obtenir, est réalisé grace à un procédé qui se révèle notoirement économique et relativement simple à mettre en oeuvre. L'échangeur suivant l'invention est remarquable par le fait que les plaques d'échange sont entretoisées par des plaques planes dont les contours ont été découpés de manière à ce qu'elles forment entre elles lorsqu'elles sont assemblées selon des combinaisons déterminées, des réseaux plus oumoins sinueux de circulation de fluides. Ainsi, selon les découpes opérées on peut multiplier les circuits de fluides et éventuellement augmenter la longueur du trajet desdite fluides au travers de l'échangeur. On peut également en effectuant certaines découpes des plaques intercalées entre deux plaques de conduction, créer des circuits différentiels permettant d'obtenir par exemple, des températures de sortie différentes pour un meme fluide. De plus, les contours des plaques entretoisant de part et et d'autre une même plaque de conduction, peuvent être découpés selon des tracés différents, ce qui permet par exemple, d'assurer un échange plus efficace entre deux fluides de nature différente. Ainsi, dans le cas où on souhaite opérer un échange entre un gaz et un liquide présentant un fort degré de viscosité. Ces plaques d'entretoisement peuvent être confectionnées soit dans un matériau conducteur et par exemple de meme nature que celui des plaques d'échange, soit de préférence dans un matériau isolant afin d'éviter dans certains cas les pertes de charge calorifique. L'échangeur de l'invention est réalisé selon un procédé permettant pour un volume donné et qui peut être très faible, d'assembler un nombre important de plaques de conduction et d'entretoisement. Ce procédé consiste - d'une part, à disposer de préférence par trempage, sur les plaques d'entretoisement, un enduit liant thermodurcissable adéquat aux matériaux utilisés t - d'autre part, à appliquer pendant un temps déterminé, une pression sur l'ensemble constitué par les plaques de conduction et d'entretoisement, tout en soumettant cet ensemble à une température propice au durcissement dudit enduit. Les caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description ci-après, donnant à titre d' exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, un mode de réalisation d'un échangeur conforme à l'invention. Sures dessins - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un tel échangeur s - la figure 2 est une vue en coupe d'un autre échangeur dans lequel deux fluides circulent entre deux plaques d' échange ;- - la figure 3 est également une vue en coupe d'un troisième échangeur comportant des circuits différentiels. L'échangeur représenté à la figure 1 est constitué par un bloc d'échange thermique formé de plaques d'échange 2 découpées dans un matériau conducteur et de plaques d'entretoisement 1 découpées dans un matériau isolant.Les plaques 2 servent de support aux plaques 1 qui par leurs contours forment entre elles des réseaux d'écoulement pour les fluides circulant dans l'échangeur entre les plaques 2. Ainsi, un fluide suivra le trajet matérialisé par les flèches F et cèdera ou récupèrera au travers des plaques d'échange 2 les calories véhiculées par un fluide circulant à contre-courant selon un trajet matérialisé par les flèches G. L'ensemble des réseaux F et G est interconnecté par des collecteurs d'entrée 3a et 3b et par des collecteurs de sortie 4a et 4b qui permettent respectivement de distribuer et de recueillir les fluides circulant dans le bloc d'échange thermique. On observera que des plaques de garde 5a et 5b, découpées de préférence dans un matériau isolant, sont disposées à chaque extrémité du bloc d'échange thermique, ceci afin d'éviter la déperdition de calories dans l'air ambiant. A cet effet, il est possible également d'emprisonner l'ensemble de l'échangeur dans une enceinte calorifugée. Comme on peut le voir à la figure 2, plusieurs fluides peuvent circuler en même temps à un même niveau du bloc d'échange thermique. Ainsi, pour permettre à deux fluides de circuler entre deux plaques de conduction, il suffit de former avec les plaques d'entretoisement 1, deux conduites F' et G'. On notera que la largeur de ces conduites de meme que l'épaisseur des plaques d'entretoisement peuvent être modifiées selon la nature des fluides qui les empruntent et notamment en fonction de leur plus ou moins grande résistance à 1 'écoulement. I1 est possible également, en adoptant une autre disposition des plaques d'entretoisement, d'obtenir pour le passage d'un meme fluide au travers de l'échangeur, plusieurs sorties de ce fluide à des températures et/ou à des pressions différentes. Ainsi, on a montré à la figure 3, un réseau de circulation d'un fluide entre deux plaques d'échange avec trois sorties F1 , F2 , et F3 ; ce réseau étant formé par quatre plaques d'entretoisement 1. L'invention qui vient d'être décrite possède un vaste domai- ne d'applications. L'échangeur qu'elle propose peut être en effet utilisé soit comme évaporateur, soit comme condenseur. De plus, on peut pour réaliser un tel appareil, utiliser les matériaux les plus divers. Ainsi, on pourra aussi bien employer du papier pour un échangeur AIR/AIR que du cuivre pour un échangeur EAU/FREON. REVENDICATIONS I - Echangeur de chaleur constitué par un bloc d'échange thermique formé par un ensemble de plaques de conduction associées à des collecteurs de fluides, lesdits fluides circulant entre elles, CARACTERISE PAR LE FAIT que lesdites plaques de conduction sont entretoisées par des plaques dont les contours ont été découpés de manière à ce qu'elles définissent entre elles lorsqu'elles sont combinées, des réseaux plus ou moins sinueux d'écoulement desdits fluides. 2 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que les contours des plaques entretoisant de part et d'autre une même plaque de conduction, sont découpés selon des tracés différents. 3 - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT que les plaques d'entretoisement sont confectionnées dans un matériau conducteur. 4 - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT que les plaques d'entretoisement sont confectionnées dans un matériau isolant. 5 - Procédé de réalisation dtun échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 et l'une quelconque des revendications 3 et 4, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il consiste, - d'une part, à disposer sur les plaques d'entretoisement, un enduit liant thermodurcissable adéquat aux matériaux utilisés : - d'autre part, à appliquer- pendant un temps déterminé, une pression sur l'ensemble constitué par les plaques de conduction et les plaques d'entretoisement, tout en soumettant cet ensemble a' une température propice au durcissement dudit enduit. 6 - Procédé selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT que l'enduit liant est disposé sur les plaques d'entretoisement par trempage.