Brevet FR2441144A1 — publié le 19800606

L'invention est relative à un échangeur de chaleur du type comportant une pluralités de plaques disposées parallèlement et définissant entre elles des passages qui ne communiquent pas, pour l'écoulement de deux fluides afin de permettre un transfert de chaleur d'un fluide à l'autre. Une application particulièrement intéressante de ce type d'échan- geur de chaleur consiste à récupérer les calories d'un air vicié qui doit être évacué par exemple d'un bâtiment en utilisant ces calories pour réchauffer l'air frais destiné à remplacer l'air vicié. La circulation des deux écoulements de fluide peut se faire dans le même sens, à contre-courant ou encore dans certaines applications, selon deux directions croisées. Dans des échangeurs à plaques de ce type, on a déjà prévu des moyens de fixation et de solidarisation des diffF- rentes plaques entre elles afin de définir les canaux pour I'écoulement du fluide, ces moyens de solidarisation étant en général disposés au voisinage des bords extrêmes des plaques. La fixation deux à deux de ces plaques peut alors être réalisée par soudure par agrafage ou par tout autre moyen. L'étanchéité de l'écoulement est ultérieurement assurée par l'adjonction d'un matériau formant joint d'étanchéité. La présente invention a pour objet une structure de plaques pour un échangeur de chaleur à plaques de ce type qui permette un montage plus simple grâce à des moyens particuliers de solidarisation des plaques entre elles. L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur muni d'une pluralité de plaques empilées les unes sur les autres et de structure toutes identiques ce qui permet une fabrication moins onéreuse de l'échangeur. L'échangeur de chaleur selon l'invention comporte une pluralité de plaques de forme générale rectangulaire disposées parallèlement et définissant entre elles des passages ne communiquant pas pour l'écoulement de deux fluides. Les plaques sont solidarisées deux à deux au voisinage de leur bord. Selon l'invention deux des.bords parallèles de chaque plaque sont repliés dans un sens les deux autres bords étant repliés dans l'autre sens symétriquement par rapport au plan de la plaque de façon que l'assemblage des plaques puisse se faire par glissement relatif des bords repliés dans un sens d'une plaque sur les bords repliés dans l'autre sens de la plaque adjacente. L'inclinaison des bords repliés peut être choisie pratiquement de marnière quelconque & la condition que les deux bords opposés d'une plaque puissent coopérer convenablement avec les deux bords opposés d'une autre plaque. En général deux bords repliés dans un sens font un angle obtus avec le plan de la plaque, les deux bords repliés dans l'autre sens faisant quant à eux, un angle aigu avec le plan de la plaque. On pourrait également envisager à la limite de replier tous les bords de 900 les uns dans un sens et les autres dans l'autre sens.Pour améliorer les caractéristiques aérodynamiques des plaques et de leur bord d'attaque, il est cependant préféré d'utiliser des bords inclines et en particulier d'adopter pour l'inclinaison des bords un angle de 459 qui est alors le mamie pour tous les bords replie des différentes plaques. Dans un mode de réalisation préféré les différentes plaques présentent, telles que vues en projection sur un plan parallèle au plan de la plaque, une forme générale carrée et sont alors toutes identiques. Pour le montage il suffit de faire subir à une plaque sur deux une rotation de 90 dans son plan par rapport aux autres plaques pour permettre l'engagement des bords repliés les uns dans les autres et l'assemblage par glissement relatif. L'ensemble des plaques empilées les unes sur les autres egt avantageusement maintenu dans un b & i-support réalisé par l'assemblage d'un certain nombre de cornières d'angle sur lesquelles viennent s'appuyer les bords repliés des plaques. Lorsque l'empilement comprend un grand nombre de plaques il peut être utile, afin d'assurer le maintien d'un écarte ment convenable entre deux plaques adjacentes, de prévoir entre ces deux plaques une ou plusieurs entretoises qui sont de préférence réalisées sous la forme de cornières d'angle dont au moins l'une des branches présente une hauteur égale à l'écartement qu'il est nécessaire de maintenir entre les deux plaques. Une telle cornière jouant le rle d'entretoise disposée longitudinalement dans le sens de l'écoulement du fluide améliore en outre l'écoulement en le canalisant et constitue un moyen simple pour assurer l'écartement convenable entre les différentes plaques. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation détaillé décrit à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels la fig. l est une vue schématique en perspective d'une plaque pour un échangeur de chaleur selon l'invention; la fig. 2 représente une vue de côté de deux plaques adjacentes en position montée; la fig. 3 est une vue schématique en élévation partiellement arrachée d'un échangeur de chaleur selon l'invention; et la fig, 4 montre l'ébauche d'une plaque selon l'invention avant le pliage de ses bords. Telle qu'elle se trouve représentée sur la fig. 1 la plaque d'échangeur de chaleur présente une portion centrale plane 1, Les deux bords parallèles opposés 2 et 3 sont repliés vers le haut par rapport à la fig. 1 de façon à présenter une inclinaison d'environ 450 par rapport au plan de la portion centrale l. Le pliage se fait selon une ligne correspondant au coté de la portion centrale 1. En réalité, comme on le voit sur la fig. 1, le pliage des bords 2 et 3 est fait sur un angle de 450 par rapport au plan de la base de la portion 1, ce qui fournit des bords formant un angle obtenus de 1350 avec la face supérieure de la portion 1. Les deux autres bords 4 et 5 de la plaque sont repliés dans l'autre sens c'est- & dire vers le bas par rapport à la fig. 1 en formant également un angle de 459 par rapport au plan de base de la portion centrale 1. La ligne de pliure des bords 4 et 5 correspond aux deux autres côtés de la portion centrale 1. Le pliage des bords 4 et 5 se fait ici sur 135 ce qui fournit des bords formant un angle aigu de 450 avec la face inférieure de la portion 1. Pour réaliser un empilement de plaques parallèles de façon à définir un certain nombre de passages pour l'écoulement de deux fluides dans un échangeur de chaleur on procède à l'assemblage de plaques telles que la plaque représentée sur la fig. lq La fig. 2 montre pour simplifier l'assemblage de deux plaques telles que celle représentée sur la fig. 1. La plaque supérieure 6 de la fig. 2 présente deux de ses bords parallèles repliés vers le haut à 450, seul le bord 7 étant visible sur la fig. 2 et deux autres bords 8 et 9 repliés vers le bas à 45 correspondant aux bords 4 et 5 de la fig. 1. La plaque inférieure 10 de la fig. 2 comporte deux bords 11 et 12 repliés vers le haut à 450 qui viennent coopérer avec les deux bords repliés vers le bas 8 et 9 de la plaque supérieure 6.Les deux bords repliés vers le bas de la plaque inférieure 10 dont seul le bord 13 est visible sur la fig. 2 permettraient le montage d'une plaque disposée ssous la plaque inférieure 10, Pour procéder à l'assemblage des plaques 6 et 10 on enfile les bords 11 et 12 repliés vers le haut à 450 de la plaque inférieure 10 dans la glissière constituée par les bords 8 et 9 repliés vers le bas à 450 de la plaque supérieure 6. Un glissement relatif de ces bords coopérant les uns avec les autres permet donc d'assembler très facilement ces deux plaques les différents bords repliés définissant en quelque sorte un assemblage en queue d'aronde. On procède de la meme manière pour l'empilement de l'ensemble des plaques destinées à constituer l'échangeur de chaleur de l'invention. Comme on peut le voir sur la fig. 2, l'assemblage des deux plaques 6 et 10 définit entre leurs portions centrales planes respectives 14 et 15 un canal délimité par les bords respectifs 11, 12 et 8, 9 permettant l'écoulement d'un fluide qui pourra recevoir ou communiquer de la chaleur a travers les portions centrales 14 et 15 a un autre fluide se déplaçant perpendiculairement au premier et en contact avec les faces externes des portions centrales 14 et 15 par rapport à ce canal. On obtient donc par un assemblage de grande simplicité et au moyen d'une plaque de structure particulière un échangeur de chaleur à plaques à courants croisés qui peut par exemple être adapté à la récupération des calories d'un fluide, en particulier d'un gaz tel que l'air. L'empilement des plaques ainsi assemblées est avantageu sement maintenu en position à l'intérieur d'un b & i-support comprenant des cornières d'angle verticales 16, un chassies inférieur 17 également constitué par un assemblage è; ou par une plaque pleine et un cassis supérieur 18 identique au châssis inférieur 17, Afin de parfaire l'étanchéité des différents canaux d'écoulement, un matériau approprié, par exemple un mastic jouant le rôle d'un joint d'étanchéité est de préférence disposé avant le montage par glissement relatif des différentes plaques les unes par rapport aux autres entre les bords repliés en regarddes différentes plaques. Le même matériau est de plus avantageusement disposé dans les angles des cornières verticales 16 avant le montage de l'empilement des plaques. Par ailleurs, afin d'éviter tout écrasement des plaques et de maintenir un écartement correct entre ces dernières, en particulier dans le cas de plaques de grandes dimensions, il est préférable de disposer entre deux plaques adjacentes des entretoises par exemple sous la forme de cornières 19 disposées longitudinalement selon la direction de l'écoulement dans le canal considéré. En utilisant une cornière dont la branche verticale présente une hauteur égale à l'écartement que l'on désire maintenir entre les deux plaques adjacentes on obtient ainsi un moyen d'entretoisement particulièrement simple et efficace. Les plaques de l'échangeur de chaleur selon l'invention peuvent présenter toute forme appropriée et notamment une forme générale rectangulaire. Dans le cas de plaques dont la forme en projection sur un plan parallèle au plan de la plaque, est rectangulaire, il est cependant nécessaire de prévoir, pour l'empilement de plaques d'un échangeur selon l'invention, deux ensembles de plaques différentes dans leurs dimensicns. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention chaque plaque présente au contraire, telle que vue en projection sur un plan parallèle au plan de base de la plaque, une forme carrée. De cette manière toutes les plaques de l'empilement qui constitue l'échangeur de chaleur sont identiques et il suffit de faire subir à une plaque sur deux de l'empilement une rotation dans son plan de 900 pour permettre l'assemblage au moyen des bords repliés visibles sur la fig. I, La fig. 4 illustre l'ébauche, par exemple métallique, d'une telle plaque. La portion centrale 20 délimitée par des traits mixtes de pliage ne présente pas une forme exactement carrée. Les bords 21 et 22 sont destinés à être repliés le long des lignes droites en traits mixtes 23 et 24 vers le bas par rapport au plan de la figure, et dans l'exemple illustré, d'un angle de 450. Après pliage les bords 21 et 22 forment donc, avec la face inférieure de la portion centrale 20 un angle obtus de 1350. Vus en projection sur un plan parallèle au plan de la portion centrale, les cotés extrêmes des bords repliés 21 et 22 sont représentés par les lignes droites en tirets 25 et 26. Les bords opposés 27 et 28 sont au contraire repliés autour des lignes droites en traits mixtes 29 et 30 vers le haut par rapport au plan de la figure, c'est-à-dire d'un angle de 1350 de façon à faire après pliage, avec la face supérieure de la portion centrale, un angle de 450. Vus en projection sur un plan parallèle au plan de la portion centrale, les bords extrêmes des bords repliés 27 et 28 sont représentés par les lignes droites en tirets 31 et 32. Après les opérations de pliage la plaque terminée telle que vue en projection sur un plan parallèle a son plan de base se trouve donc délimitée d'une part par les lignes droites 25 et 26 représentant les extrémités des bords repliés vers le bas 21 et 22 et d'autre part par les lignes droites 29 et 30 représentant cette fois les lignes de plage des bords repliés vers le haut 27 et 28. On comprendra qu'il est facile de tenir compte des valeurs des angles de pliage pour que la forme délimitée par ces quatre droites en projection, soit un carré comme représenté sur la fig. 4. On obtient alors un échangeur de chaleur ou un récupérateur de calories a plaques toutes identiques au moyen d'un empilement tel que représenté sur la fig. 3. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur comportant une pluralité de plaques de forme générale rectangulaire parallèles définissant entre elles des passages ne communiquant pas pour l'écoulement de deux fluides et solidarisées deux à deux au voisinage de leurs bords, caractérisé par le fait que deux des bords parallèles de chaque plaque sont repliés dans un sens, les deux autres bords étant repliés dans l'autre sens, symétriquement par rapport au plan de la plaque de façon que l'assemblage des plaques puisse se faire par glissement relatif des bords repliés dans un sens d'une plaque sur les bords repliés dans l'autre sens de la plaque adjacente. 2 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'inclinaison des différents bords repliés des plaques est de 450 par rapport au plan de base de la plaque, 3, Echangeur de chaleur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les plaques telles que vues en projection sur un plan parallèle au plan de la plaque, Xsont de forme générale carrée et toutes identiques les plaques subissant pour le montage une rotation de 900 dans leur plan les unes par rapport aux autres. 4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ltensemble des plaques empilées est maintenu dans un bâti comprenant des cornières d'angle sur lesquelles viennent s'appuyer les bords repliés des plaques. 5* Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des reyendicatons précédentes, caractérisé par le fait que des entretoises sont introduites entre les plaques pour maintenir leur écartement. 6, Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les entretoises sont constituées par des- c-ornières d'angle disposées longitudinalement selon la direction de l'écoulement. 7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une matière d'étanchéité est prévue avant le montage entre les bords en regard des différentes plaques.