Brevet FR2471570A1 — publié le 19810619

247157D Echangeur de chaleur à plaques La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur à plaques dans lequel un intervalle inter- plaques sur deux est séparé de l'atmosphère ambiante le long de la périphérie de plaques adjacentes par des garnitures, par exemple par des garnitures en caoutchouc, tandis que les autres intervalles inter- plaques sont rendus étanches par des joints permanents entre plaques adjacentes, lesdites plaques étant munies de corrugations formées à la presse dans leur surface d'échange de chaleur et de rainures formées à la presse autour de ces surfaces et destinées aux garnitures, les plaques comprenant de plus des ouver- tures d'entrée et de sortie pour deux milieux d'échange thermique. Le brevet SE 402 642 décrit déjà un échangeur de chaleur à plaques du genre ci-dessus défini. Cet échangeur comporte des paires de plaques destinées à être appliquées les unes contre les autres par l'intermé- diaire de garnitures, dans un châssis traditionnel d'échangeur à plaques. Chaque plaque d'une paire formant une cassette, a une forme rectangulaire ou circulaire et sa partie périphérique est munie d'un rebord replié d'un côté de la plaque. Chaque plaque est également munie d'ouvertures dont la moitié ont des bagues du même côté de la plaque que le rebord. Les deux plaques de chaque cassette sont orientées de façon que les rebords et les bagues soient l'un vers l'autre et reliés de façon étroite, par exemple par soudage. Dans chaque plaque de cassette est ménagée une rainure formée par pressage, destinée à une garniture, juste à l'intérieur du rebord latéral. Cette garniture est destinée à former un joint étanche entre la plaque de cassette et l'une des plaques d'une cassette adjacente. L'échangeur de chaleur à plaques décrit dans ce brevet SE 402 642 est difficile et coûteux à fabriquer. 24 'I570 _2- La raison principale en est la précision extrême qu'il est nécessaire de réaliser pour que les rebords repliés des plaques de cassettes correspondantes aient une position bien délimitée permettant un soudage convenable, ce qui exige beaucoup plus qu'une simple opération de pressage. De plus, l'échangeur de chaleur à plaques décrit dans le brevet SE 402 642 présente des inconvénients en ce qui concerne son fonctionnement: en effet, un écoulement de milieu d'échange thermique est admis dans chaque cassette dans la zone o les rebords péri- phériques des plaques de cassettes et les côtés des rai- nures pressées dans les plaques de cassettes (rainures destinées aux garnitures entre cassettes adjacentes). Si le milieu d'échange est extrêmement chaud, le fait d'introduire l'écoulement dans cette zone signifie que les garnitures placées entre les cassettes sont soumises à une très haute température (du fait de la conductibilité thermique des plaques de cassette) par toutes les sur- faces de contact entre garnitures et plaques de cassette ce qui a évidemment une action défavorable sur les garnitures traditionnelles lorsqu'elles sont utilisées dans ce cas. La présente-invention vise notamment à fournir un échangeur de chaleur à plaques du genre ci-dessus défini répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, en particulier en ce qui concerne les inconvénients ci-dessus des échangeurs connus. Dans ce but, l'invention propose un échangeur dans lequel les joints permanents sont formes le long de côtés inférieurs en appui desdites rainures formées par pressage dans les plaques adjacentes correspondantes, de telle façon que les étanchéités formées par les joints perma- nents et les étanchéités formées par les garnitures soient disposéessensiblement en alignement dans le sens transversal à l'échangeur à plaques. _3- Ainsi, les joints permanents des plaques sont réalisés le long des fonds des rainures de garniture correspondantes. On utilise avantageusement un cordon de soudure, mais on peut évidemment utiliser aussi bien d'autres procédés, tels que le collage, la vulcanisation de caoutchouc ou le plastique. On peut également utiliser la brasure. L'invention permet d'obtenir un échangeur de chaleur à plaques du genre défini plus haut, de coût plus faible. De plus, la surface d'échangé de chaleur a les mêmes dimensions de chaque côté de la plaque. Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, l'échangeur de chaleur est constitué de plaques dont les rainures de garniture sont à peu près similaires en ce qui concerne leur emplacement et leur forme. Une plaque sur deux est tournée à 1800 autour d'un axe dans le plan de la plaque, tel que le fond de la rainure de garniture sur l'une des plaques soit en appui sur le fond de la rainure de l'autre plaque. Les deux plaques sont solidarisées par la zone d'appui au fond de la rainure. On obtient la jonction la plus résistante des plaques en les soudant soit à l'aide d'un cordon de soudure, soit par soudure à fusion. Mais on peut aussi relier les plaques par soudage avec métal d'apport, collage, vulcanisation de caoutchouc ou liaison par plastique. Les plaques habituelles des échangeurs de chaleur à plaques ont une rainure de garniture formée de façon à avoir un fond plat relativement large (de l'ordre de 10 mm) tandis que les bords de la rainure forment avec le fond un angle supérieur à 900. Dans l'échangeur de chaleur à plaques proposé, les plaques ont une rainure de garniture dont la partie plane au milieu est plus étroite (de l'ordre de 4 mm), tandis aue le reste du fond forme un angle obtus aussi bien avec la partie plane qu'avec les côtés de la rainure. La soudure de la Flaque se place dans la partie plane, de part et d'autre de la ligne médiane de la rainure. 2471 570 -4- Les outils de presse utilisés pour presser les plaques d'échange sont relativement co teux à fabriquer. Le fait de constituer l'échangeur de chaleur en plaques toutes identiques constitue donc un avantage économique. L'échangeur de chaleur à plaques proposé peut être constitué de plaques identiques, en retournant une plaque sur deux de 1800 autour de sa ligne médiane transversale. Les fonds des rainures s'appliquent l'un contre l'autre, les sommets et les fonds du réseau de corrugation ou d'ondulation se croisent au contraire et des points de support sont obtenus entre les surfaces de transfert de chaleur des plaques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et qui se réfère au dessin qui l'accompagne et montre un mode particulier de réalisation. Sur le dessin - Les figures 1 et 2 montrent une paire de plaques déjà reliées de façon permanente sur la figure 1, à. laquelle une garniture a été ajoutée sur la figure 2; - Les figures 3 et 4 sont respectivement des vues en coupe à grande échelle suivant la ligne III-III de la figure 1 et de la figure 2_; - La figure 5 est une vue en coupe à travers cinq paires de plaques. La figure 1 montre la plaque rectangulaire haute 1 de la paire de plaques, munie d'un réseau de corrugations ou ondulations sur la surface de transfert de chaleur 3. La plaque est également munie d'ouvertures d'entrée et de sortie 4 et 5 pour l'un des fluides d'échange thermique. Ce fluide coule sous la plaque 1, entre les plaques reliées de façon permanente. La plaque 1 est également munie d'ouvertures 6 de traversée. Des rainures ou gorges de joint 7, 8 sont disposées autour des ouvertures et de la surface de transfert thermique. La plaque 1 et l'autre plaque de la même paire sont reliées en permanence par un joint soudé 9 le long des fonds des rainures. Sur la figure, le joint soudé est représenté par une ligne de tirets. On voit que le joint soudé entoure les ouvertures d'entrée 2471 5710 - et-de sortie 4, 5 et la zone de transfert thermique 3. Les ouvertures de traversée 6 sont également entourées par les joints soudés. La figure 2 montre la même paire de plaques que la figure 1, mais cette fois les garnitures 10, 11 destinées à assurer l'étanchéité avec la paire de plaques suivante sont placées dans leur rainure. Les garnitures 10, 11 sont représentées en trait mixte. La garniture 10 entoure les ouvertures de traversée 6 et la surface de transfert thermique. Les ouvertures de traversée 6 agissent maintenant en tant qu'ouvertures d'entrée et de sortie pour le second fluide d'échange thermique qui va balayer la face supérieure de la plaque 1. Les trous d'entrée 4 et de sortie 5 sont tous deux entourés par des garnitures 11 et 12. La figure 3 est une coupe à grande échelle suivant III-III, à travers la paire de plaques montrée en figure 1. On voit sur la figure que le fond de la rainure 8 de garniture est en contact avec le fond de la rainure de garniture de la plaque 13. Le joint soudé 9 qui relie de façon permanente les plaques 1 et 13 étrangle l'espace d'écoulement 14. La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2, à grande échelle. On voit sur cette figure comment la garniture 10 est disposée dans la rainure 8. La figure 5 est une vue en coupe à travers cinq paires de plaques qui constituent une fraction d'un échangeur de chaleur à plaques. Les paires de plaques 15, 16, 17, 18 et 19 sont toutes reliées par des joints soudés 9', 9",...,9'" -.Les espaces d'écoulement créés entre les paires de plaques 15 et 16, 16 et 17 sont rendus étanches par des garnitures 10',10",..., 10''''. -Revendications 1. Echangeur de chaleur à plaques, dans lequel un intervalle interplaque sur deux est séparé de l'atmos- phère ambiante le long de la périphérie des plaques adjacentes par des garnitures (10), par exemple par des garnitures- en caoutchouc, tandis que les autres intervalles interplaques sont rendus étanches par des points permanents (9) entre plaques adjacentes, lesdites plaques étant munies de corrugations ou ondulations formées à la presse (8) dans leur surface d'échange de chaleur (3) et de rainures (8) formées à la presse autour de ces surfaces et destinées aux garnitures (10), les plaques comportant de plus des ouvertures d'entrée et de sortie (4-6) pour deux milieux d'échange thermique, caractérisé en ce que les joints permanents (9) sont formés le long de côtés inférieurs en appui desdites rainures (8) des plaques adjacentes cor- respondantes, de telle façon que les étanchéités formées par les joints permanents (9) et les étanchéités formées par les garnitures soient disposées sensiblement en aligne- ment dans le sens transversal de l'échangeur à plaques. 2. Echangeur de chaleur à plaques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les joints permanents (9) sont constitués par des cordons de soudage le long des fonds des rainures (8). 3. Echangeur de chaleur à plaques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les joints permanents (9) sont formés par collage. 4. Echangeur de chaleur à plaques suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond de la rainure de garniture (8) de chaque plaque a une partie centrale étroite et plane, le long de laruelle on forme le joint permanent (9) et deux parties latérales qui forment un angle obtus d'une part avec la partie centrale et, d'autre part, avec les parois latérales correspondantes de la rainure.