Brevet FR2461224A1 — publié le 19810130

ECHANGEUR THERMIQUE A PLAQUES PERFECTIONNE. La présente invention concerne les échangeurs de chaleur à plaques et les évaporateurs à plaques. Comme ce terme est généralement compris, un échan- geur thermique à plaques ou un évaporateur à plaques consiste en un paquet de plaques séparables pour le transfert thermi- que, disposées face à face et espacées les unes des autres afin de définir entre elles des espaces pour la circulation d'un fluide. Les limites des espaces pour la circulation d'un fluide sont définks et fermée par des garnitures normalement situées dans des logements périphériques des plaques. Les plaques sont normalement suspendues à un rail ou une barre porteuse supérieure, s'étendant entre une tête et une colonne support, et le paquet des plaques est comprimé entre la tête et un poussoir mobile également monté sur la barre porteuse, au moyen de tirants ou de tout autre dispositif. L'entretien des échangeurs thermiques à plaques et des évaporateurs à plaques impose, entre autre chose, un examen périodique et éventuellement le remplacement des joints d'étanchéité, l'un d'entre eux étant fixé sur chaque plaque. Il est de pratique courante d'effectuer ces travaux en débranchant ou en isolant l'échangeur thermique ou l'éva- porateur, des flux liquides de traitement et de service, puis en ouvrant le chassis récepteur pour libérer le paquet de plaques, de façon que les opérations d'examen et d'entretien puissent être exécutées sur les différentes plaques. Cette méthode d'entretien, pour laquelle les réalisations existan- tes conviennent, impose que l'échangeur thermique soit arrê- té, c'est-à-dire hors service pendant un temps considérable ce qui, dans certaines conditions d'opération de traitement exige qu'un second échangeur thermique de secours soit disponible. En outre, ce type d'entretien impose que le person- nel travaille dans l'environnement dans lequel est situé l'échangeur ou l'évaporateur. Il existe certains processus dans lesquels cet environnement peut être dangereux pour le personnel. Un cas particulier est l'industrie nucléaire, o toute perturbation à l'intérieur des canalisations doit être absolument évitée et o le temps de travail possible dans le 24'61 224 voisinage de l'échangeur peut être mesuré en minutes plutôt qu'en heures. L'invention concerne donc un échangeur thermique à plaques dans lequel la barre porteuse peut être séparée du chassis de façon que la totalité du paquet de plaques puisse être enlevée avec elle du chassis. Un remplacement peut alors se faire en un temps court, ce qui réduit le temps d'arrêt, évite les perturbations des canalisations de branchement et permet l'entretien des pla- ques dans un environnement sûr à distance de l'installation. De préférence, le poussoir peut être libéré de la barre porteuse et peut être supporté momentanément sur la colonne support quand la barre porteuse est enlevée. De plus, des dispositions peuvent être prises pour empêcher momentanément un mouvement - autre qu'un mouvement limité - des plaques le long de la barre porteuse, pendant le transport de cette dernière avec les plaques. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: - la figure 1 est une vue en élévation d'un échangeur thermique ou d'un évaporateur à plaques fermé, - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, montrant l'équipement ouvert pour l'entretien, - la figure 3 est une vue similaire à celles des fi- gures 1 et 2 montrant l'équipement démonté pour permettre l'enlèvement de la totalité du paquet des plaques, la figure 4 est une coupe de la barre porteuse de plaques selon A-A de la figure 3, - les figures 5a et 5b sont des coupes d'un détail dans le cercle V de la figure 3, et montrent deux versions de ce détail, - les figures 6a et 6b sont des vues de détail à grande échelle à l'intérieur du cercle VI de la figure 2, avec les pièces dans deux positions différentes, et - la figure 7 montre une modification des détails des figures 6a et 6b. La figure 1 montre donc un paquet de plaques 1, sus- 2 2461224 pendu à une barre porteuse 2, et serré entre une tête fixe 3 et un poussoir mobile 4, le poussoir mobile 4 est suspendu à la barre porteuse 2 par un galet 5, et le paquet de plaques est comprimé entre la tête et le poussoir par des tirants 6 bien que d'autres moyens bien connus de serrage du paquet puissent être également utilisés. La barre supérieure 2 est fixée à une extrémité sur la tête 3 et l'autre extrémité sur une colonne de support 7. Le desserrage et l'enlèvement des tirants 6 permet de faire rouler le poussoir 4 en arrière jusqu'à une position voisine de la colonne 7 pour permettre l'examen et l'entretien des différentes plaques du paquet 10 Jusqu'ici, la description s'applique aux conceptions connues et courantes. Selon l'invention, on prévoit que la barre porteuse 2 puisse être aisément enlevée de la tête 3 et de la colonne 7 pour permettre l'enlèvement rapide du paquet de plaques, avec la barre porteuse 2, pour l'entretien en un point éloi- gné. Un autre paquet de plaques peut alors être introduit. Pour que cela puisse se faire sans enlever le poussoir 4 du chassis, ce poussoir doit trouver une position momentanée de repos et son galet 5 doit être dégagé de la barre porteuse 2. A cet effet, un dispositif de serrage 10 est prévu pour supporter le poussoir 4 sur la colonne 7, tout en lui permet- tant un certain mouvement de coulissement. Le poussoir com- porte également une ou deux cames de levage 9 (voir figures 6a et 6b) qui se trouvent légèrement au-dessus de la base 8 de la colonne 7. Sous l'effet de la rotation d'un levier 9a, la came ou chaque came s'appuie contre la base 8 et soulève le poussoir vers le haut comme l'indique la flèche 9b sur la figure 6b, de sorte que le galet 5 se soulève légèrement au- dessus de la barre porteuse 2. Le galet 5, qui est monté au moyen d'une goupille ou d'un axe à dégagement rapide, peut donc être facilement et rapidement enlevé. La barre porteuse 2 comporte des moyens pour recevoir des étriers de levage 11, par exemple de simples trous 12 comme le montre la figure 1. La barre porteuse supérieure 2 est solidarisée avec la tête 3 au moyen de boulons de fixation 13 traversant horizontalement la tête 3 et s'engageant dans la barre porteuse 2. L'autre extrémité de la barre porteuse supérieure 2 s'appuie sur la colonne 7 et y est fixée au moyen de boulons de fixation 13 disposés verticalement et s'engageant dans la barre porteuse 2 et la colonne 7. Quand la barre porteuse supérieure et le paquet des plaques sont supportés par les étriers et une grue appropriée ou tout autre mécanisme de levage, les boulons 13 assurant la fixation de la barre 2 sur la tête 3 et la colonne 7 peuvent être enlevés, ce qui libère la barre supérieure et les plaques de la tête 3, du poussoir 4 et de la colonne d'ex- trémité 7, de sorte que la barre porteuse 2 et le paquet de plaques 1 peuvent être enlevés pour leur entretien. Une barre de remplacement et un autre paquet de plaques peuvent ensuite être mis en place facilement et rapidement par le processus inverse, permettant ainsi de remettre en service l'équipement en un temps très court et permettant aussi de démonter le paquet de plaques pour son entretien en un point éloigné. La tête 3 comporte un logement supportant mécanique- ment la barre porteuse 2, en plus de la fixation par les bou- lons 13. Comme cela est bien connu, les plaques 18 (figure 4) sont destinées à être enlevées individuellement du chassis récepteur et à cet effet, elles restent suspendues à la barre porteuse 2 quand le chassis est ouvert mais en possédant une liberté de mouvement permettant leur dégagement. Afin d'éviter la nécessité de centrer le paquet de plaques pour le levage, les trous 12 pour les crochets de levage sont disposés égale- ment autour du centre de gravité combiné de la barre ocr-teuse 2 et du paquet 1, après l'enlèvement du poussoir 4. Dans le but de stabiliser la position du paquet 1 sur la barre por- teuse 2, on prévoit des plaques de butée. Une páque de butée - fixe 21 est prévue à-l'extrémité de la barre porteuse, du c8té de la tête et elle est reçue dans un logemennt de ct;.a tête qui assure ainsi le support mécanique de la barre 2. La figure 5a montre une petite plaque 'e buitée 14 amovible fixée sur une plaque de serrage maintenu- pau ux vis 15 près de l'extrémité du paquet de plaques, à l'extré- mité poussoir, comme le montre la figure 3. L'ensemble de la plaque de butée 14 et de la plaque de serrage 22 peut être disposé à volonté le long-de la barre porteuse 2 en appliquant et en serrant une bande porteuse 19. La figure 5b montre une variante dans laquelle une plaque de butée 14 est boulonnée directement sur la bande porteuse, par un boulon 15 reçu dans un trou percé à l'avance. L'ouverture en haut de chaque plaque 17, comme le montre la figure 4, est normalement prévue avec un jeu maximal par rapport à la barre supérieure pour permettre l'enlèvement latéral des plaques individuelles et éviter ainsi le démonta- ge du chassis. Mais, dans ce cas, l'inverse s'applique. La barre porteuse 2, est munie d'une bande porteuse 19 dont la forme épouse celle de l'ouverture 17 ménagée dans chaque pla- que en laissant un jeu minimal entre les flèches "X"-"X". Par ce moyen, le paquet de plaques 1 peut être transporté avec la barre porteuse 2, sans aucun risque que les plaques ne se dégagent alors qu'en même temps, lorsque le paquet de plaques a été enlevé et transporté en un point plus approprié aux travaux d'entretien, la plaque de butée 14 peut être démontée de la barre porteuse et les plaques peuvent être enlevées en les faisant glisser le long de la barre l'une après l'autre. En variante, il est possible d'enlever des parties intérieures de la barre porteuse 2, à certains intervalles, comme cela est décrit dans le brevet anglais 1 129 924. Différentes modifications peuvent être apportées dans le cadre de l'invention. A titre d'exemple, la figure 7 montre une variante des cames de levage des figures 6a et 6b. La base 8 de la colonne 7 comporte deux rampes 8a et une pai- re de galets 9 est montée sur le poussoir 4. En fonctionnement quand le poussoir se déplace le long de la barre porteuse dans la direction de la colonne 7, les galets 9 montent sur les rampes 8a, soulevant ainsi et supportant le poussoir de sorte que le galet 5 se dégage de la barre supérieure. Dans cette position, le dispositif d'attache 10 est utilisé pour fixer le poussoir 4 sur la colonne 7. Egalement avec des formes de plaques d'échangeur plus petites et plus légères, les boulons 13 de l'extrémité de colonne peuvent traverser la colonne 7 et s'engager dans la barre porteuse 2. En outre, le paquet 1 peut être centré sur la barre porteuse 2 pour son levage au moyen de disposi- tifs de maintien ou d'attaches amovibles. 2 2461224 Revendications 1 - Echangeur thermique à plaques, comprenant un paquet de plaques suspendu à un rail supérieur s'étendant entre une tête et une colonne support, le paquet étant com- primé entre la tête et un poussoir mobile monté sur le rail supérieur, caractérisé par le fait que le rail supérieur (2) peut être facilement démonté de la tête (3) et de la colonne support (7) de façon que le paquet de plaques (1) puisse être enlevé en même temps que le rail supérieur de la tête et de la colonne support (7). 2 - Echangeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le poussoir (4) peut être dégagé du rail supérieur (2) et est agencé de façon à pouvoir être disposé momentanément sur la colonne support (7) quand le rail su- périeur (2) est enlevé. 3 - Echangeur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif à came (8,9) pour soulever légèrement le poussoir (4) par rapport à la colonne support (7), afin de dégager le poussoir (4) du rail supé- rieur (2) des moyens d'attache (10) étant prévus pour fixer le poussoir (4) sur la colonne support (7), avec une liberté pour le mouvement de levage nécessaire. 4 - Echangeur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des rampes (8a) prévues pour sou- lever légèrement le poussoir afin de le dégager-du rail su- périeur (2) lorsqu'il s'approche de la colonne support (7). - 5 - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le rail supérieur (2) comporte des moyens (12) pour l'accrochage des étriers de levage (11). 6 - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que des moyens (21,14) sont prévus pour bloquer le mouvement des plaques du paquet le long du rail supérieur (2) pendant le transport du paquet et du rail précités. 7 - Echangeur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le rail supérieur comporte une plaque de bu- tée fixe (21) à son extrémité qui est située du côté de la tête (3) et une plaque de butée amovible (14) pouvant être fixée à l'extrémité du paquet qui est située du côté du pous- soir (4) ou au voisinage de ce dernier. 8 - Echangeur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la plaque de butée amovible (14) peut être serrée sur le rail supérieur (2) dans toute position désirée, 9 - Echangeur selon la revendication 7, caractérisé. par le fait que la plaque de butée amovible (14) peut être fixée dans un trou préformé pratiqué dans le rail supérieur (2) O10 - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les plaques du paquet (1) lO coulissent sur le rail supérieur (2) avec un jeu minimal de façon à ne pouvoir être pratiquement déplacer que longitudi- talement sur ledit rail. l - Chassis d'échangeur thermique à plaques, com- prenant une tête, une colonne support et un rail supérieur s'étendant entre la tête et la colonne support, et supportant un poussoir mobile, caractérisé par le fait que le rail su- périeur (2) peut être facilement enlevé de la tête (3) et de la colonne support (7). 12 - Chassis selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le poussoir (4) peut être dégagé du rail supérieur (2), et est agencé pour Stre disposé momentanément sur la colonne support quand le rail supérieur (2) est enlevé. 13 - Chassis selon la revendication 12, ca-ractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif à cames (8,9) pour soulever légèrement le poussoir (4) par rapport à la colonne support (7) afin de le dégager du rail supérieur (2), des moyens d'attache (O10) étant prévus pour fixer le poussoir (4) sur la colonne support (7), avec une liberté pour le mouvement de levage nécessaire. 14 - Chassis selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comporte des rampes (8a) pour soulever é16- gèrement le poussoir (4) afin de le dégager du rail supérieur (2) lorsqu'il s'approche de la colonne support (7), des moyens d'attache étant prévus pour fixer le poussoir (4) sur la colonne support (7). - Chassis selon l'une des revendications Il à 14, caractérisé en ce que le rail supérieur (2) comporte des mo- yens (12) pour l'accrochage des étriers de levage (11)o