Brevet FR2435687A1 — publié le 19800404

La présente invention concerne un échangeur de chaleur à plaques et, en particulier, un échangeur de chaleur à plaques muni d'une enveloppe, avec un certain nombre de plaques réunies dans une enveloppe pour former des passages pour le fluide fournissant la chaleur et le fluide recevant la chaleur, passages qui alternent les uns avec les autres. La présente invention a pour but de réduire le diamètre de l'enveloppe d'un tel échangeur de chaleur, et d'assurer une grande résistance aux plaques et des caractéristiques d'échange calorifiques améliorées. Dans un tel échangeur de chaleur à plaques, 1 t épaisseur de l'enveloppe depend de la pression interne et du diametre de cette enveloppe. Dans les échangeurs connus, comme les plaques sont de forme rectangulaire pu carrée, le diamètre de l'enveloppe est inutilement grand. Plus particulièrement, cela ressort des figures la et lb, pour recevoir une plaque carrée P d'une surface d'échange de chaleur de 225 m2, il faut que le diamètre intérieur D de l'enveloppe 3 soit égal â 21,2 m ; par contre, si la plaque P est de forme circulaire, le diamètre d de l'enveloppe S est réduit à 16, 9 m.Selon l'art antérieur comme le diamètre de l'enveloppe est plus grand que cela est nécessaire, l'épaisseur du châssis fixe et celle de l'enveloppe sont trop grandes, le coût de ltéchangeur est trop élevé et l'encombrement de celui-ci trop grand pour une certaine surface d'échange de chaleur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un échangeur de chaleur à plaques dans lequel le nombre de plaques circulaires ou quasi circulaires ou encore hémisphériques ou quasi hémisphériques, réunies dans une enveloppe, est tel que les intervalles entre les plaques forment des passages pour le fluide fournissant la chaleur et le fluide recevant la chaleur, passages qui alternent les uns avec les autres. Suivant une caractéristique de l'invention, les plaques de ltéchangeur out une forme circulaire ou quasi circulaire et non pas rectangulaire ou carrée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les plaques de l'échangeur ont une forme circulaire et hémisphérique ou quasi circulaire et quasi hémisphérique pour servir à la place de plaques rectangulaires ou carrées. L'invention sera décrite aux dessins annexés dans lesquels - Les figures la et lb sont des schémas montrant la relation entre la forme d'une plaque et le diamètre de l'enveloppe dans un échangeur de chaleur à plaques. - Les figures 2 et 3 représentent un mode de réalisation de l'invention d1un échangeur de chaleur à plaques. La figure 2 est une vue en coupe selon une ligne à travers le passage de la vapeur. La figure 3 est une vue en plan d'une enveloppe dont une partie a e été arrachée. Les figures 4 à 7 représentent un mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est une vue en plan d'un échangeur de chaleur à plaques dont une partie a e été arrachée. La figure 5 est une vue de face d'un côté d'une plaque tournée vers le passage de l'eau de refroidissement. La figure 6 est une vue de face de l'autre coté de la plaque tournée vers le passage de la vapeur. La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne I-I de la figure 6. Description de divers modes de realisation de l'invention Selon les figures 2 et 3, la référence 1 désigne une enveloppe et la référence 2 un certain nombre de plaques circulaires réunies à l'intérieur de l'enveloppe 1. Les plaques sont fixées entre un châssis mobile 9 et un chassis fixe 10. Les plaques 2 sont réunies par des garnitures de façon que les jeux entre les plaques définissent des passages pour le fluide fournissant la chaleur et le fluide recevant la chaleur, ces passages alternant les uns avec les autres. Ainsi, à titre d'exemple, pour effectuer une condensation, l'orifice 5 correspond à l'entrée de la vapeur et l'orifice 6 à la sortie de la vapeur, l'orifice 7 à l'alimentation en eau de refroidissement et l'orifice 8 à la sortie de lteau-de refroidissement.Des garnitures 3 sont prévues sur les plaques 2 à leur périphérie, pour le jeu des plaques pour l'eau de refroidissement, de façon à définir les bords périphériques des passages d'eau de refroidissement B. Les passages B pour l'eau de refroidissement communiquent avec l'orifice d'entrée 7' et l'orifice de sortie 8' de l'eau de refroidissement. Le jeu entre les plaques pour le passage de la vapeur, c'est-à-dire les passages de vapeur A, sont isoles par rapport aux orifices d'entrée et de sortie d'eau de refroidissement 7' et 8' par des garnitures 8 prévues autour de ceux-ci mais qui débouchent à l'intérieur de l'enveloppe 1. Les plaques 2 sont excentrées par rapport à l'enveloppe 1 et sont décalées dans la direction de l'orifice d'entrée de vapeur 5 et de l'orifice de sortie de vapeur 6. Lorsque de la vapeur pénètre par l'orifice d'alimentation en vapeur S et que de l'eau de refroidissement pénètre par l'orifice d'alimentation en eau de refroidissement 7, l'eau de refroidissement passe des orifices d'entrée-d'eau 7' dans les passages d'eau de refroidissement B puis sort par ltorifice de sortie 8 à travers les orifices de sortie d'eau de refroidissement 8'. La vapeur qui est distribuée entre les divers passages de vapeur A, est refroidie au contact des plaques 2 par l'eau de refroidissement qui traverse les passages adjacents B ; la vapeur se condense et le condensat descend le long de la surface des plaques 2 pour sortir à travers l'orifice de sortie 6 En outre, l'orifice d'entrée d'eau de refroidissement 7 et de sortie d'eau de refroidissement 8 ont ùne forme circulaire dans le mode de realisation représenté ; toutefois, l'invention ntest pas limitee à une telle forme. Les figures 4 à 7 représentent une variante du mode de réalisation décrit ci-dessus. Dans cette variante, les plaques circulaires 2 de ltéchangeur de chaleur des figures 2 et 3 sont remplacées par des plaques hémisphériques 2', les autres éléments de l'échangevr étant identiques à ceux de la figure 3 et les mêmes organes portent les-memes références. Les plaques 2' de forme hémisphérique circulaire, ctest-à-dire en forme de calotte de sphère, ont une plus grande résistance, ce qui permet d'en diminuer l'épaisseur. On réduit ainsi la résistance thermique à la transmission de la chaleur, ce qui augmente les caractéristiques de transmission de chaleur.En outre, l'utilisation d'un matériau à faible inertie thermique tel que des matières synthétiques, est ainsi rendue possible, ce qui réduit le c85t de la fabrication. La forme de l'orifice d'entrée d'eau 7' et de l'orifice de sortie d'eau 8' n'est pas limitée à la forme d'un secteur repr- senté aux figures 5 et 6. Cependant, une telle forme de secteur couplés à la forme hémisphérique des plaques 2', permet d'avoir une distance égale entre les orifices d'entree et de sortie d'eau de refroidissement 7' et 8' pour toutes les positions de sorte que l'on a une forme-et un montage satisfaisant évitant toute deviation et tout court-circuit de lteau de refroidissement. En outre, l'orifice d'entrée d'eau de refroidissement 7' et l'orifice de sortie d'eau de refroidissement 8' sont disposes horizontalement dans le premier et le second modes de réalisation décrits ci-dessus. Toutefois, on peut également les disposer dans la même direction que les orifices d'alimentation et de sortie de vapeur 5, 6, pour arriver a un échange à contre courant ou à courant parallèle. Les plaques 2 ne sont pas nécessairement circulaires. Elles peuvent également etre pseudoTcirculaires ou quasi circulaires -; Il en est de même des plaques 2'qui ne sont pas nécessairement hémisphariquesou en forme de calotte de sphère mais peuvent également être quasi hémisphériques ou en forme de calotte de quasi sphère. Les plaques peuvent être réalisées en matière synthetique ce qui permet la réutilisation du matériau et entraine une économie. REVENDICAION S 10) Echangeur de chaleur à plaques comportant un certain nombre de plaques réunies de façon que le jeu entre les plaques forme des passages alternés pour le fluide fournissant la chaleur et le fluide recevant la chaleur, échangeur caractérisé en ce que les plaques ont une forme circulaire ou pseudo-circulaire. 20) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques sont planes. 30) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérise en ce que les plaques ne sont pas planes et ont une forme de calotte sphérique ou de calotte pseudo-sphérique. 40) Echangeur selon la revendication 3, caractérise en ce que les calottes sont des d-emi-sphères ou des pseudo-demisphères.