Brevet FR2461223A1 — publié le 19810130

Echanceur de chaleur comportant un empilement de plaques. La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur comprenant plusieurs plaques serrées dans un châssis et associées à des joints périphériques assurant l'étanché- ité entre les plaques, les plaques délimitant entre elles des passages d'échange thermique destinés à être parcourus par des fluides d'échange thermique, ayant une forme sensi- blement rectangulaire et présentant dans chacun de leurs anales une ouverture qui coopère avec des ouvertures corres- pondantes des plaques adjacentes pour constituer un premier collecteur pour un fluide d'échange thermique. Dans les échangeurs de chaleur classiques du genre ci- dessus défini, les fluides d'échange thermique sont amenés à l'échangeur et en sont évacués par des tubes ménagés dans au moins un des deux plateaux reliés pardes tirants qui enserrent les plaques d'échange thermique. Dans certains cas, on frac- tionne l'échangeur de chaleur en plusieurs sections qui fonctionnent en tant qu'unités d'échange thermique différentes, tout en étant maintenues dans un châssis commun. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser des plaques dites de con- nexion entre les sections. Ces plaques sont munies de tubes de raccordement qui amènent les fluides d'échange thermique aux sections intermédiaires de l'échangeur de chaleur et les évacuent. On utilise en particulier de tels échangeurs de chaleur dans l'industrie alimentaire. La disposition qui vient d'être décrite a notamment l'inconvénient que les plaques de connexion sont très cou- teuses. De plus, ces plaques occupent une fraction notable de l'espace délimité par le châssis, fraction qui ne peut donc être utilisée pour l'échange thermique. La présente invention vise à fournir un échangeur de chaleur à plaques répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce que l'inconvénient ci-dessus est éliminé; de façon plus pré- cise, l'invention vise à fournir un échangeur de chaleur dans lequel les plaques de connexion utilisées antérieure- ment peuvent être omises, de sorte que le coût et l'encom- brement de l'échangeur sont réduits. Dans ce but, l'invention propose un échangeur de cha- leur du genre ci-dessus défini, caractérisé en ce qu'il com- prend plusieurs plaques adjacentes, comportant, dans au moins un angle, un évidement correspondant à ladite ouverture des autres plaques, une- pièce de raccordement étant enserrée de façon étanche dans l'espace délimité par les dits évidements et étant reliée audit collecteur, toutes les plaques munies d'une ouverture supplémentaire constituant un second collec- teur par l'intermédiaire duquel le premier collecteur est relié aux dits passages d'échange thermique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution, don- nés à titre d'exemples non limitatifs. La description se ré- fère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en plan d'un premier mode d'exécution de plaques d'échange thermique utilisables dans un échangeur conforme à l'invention, - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en plan d'un détail de plaques d'échange thermique constituant une va- riante de réalisation, - la figure 5 est une vue schématique en coupe d'une frac- tion d'un échangeur de chaleur constituant un mode de réa- lisation de-l'invention. La plaque 1 montrée en figure 1 peut être qualifiée de normale.-Elle diffère d'une plaque classique en ce que les ouvertures dans les angles de la plaque comportent une ouverture externe 2 et une ouverture interne 3. Chaque ou- verture est en forme de segment de cercle. La plaque est munie d'un joint d'étanchéité 4, par exemple en caoutchouc, et d'ondulations suivant un dessin créant des turbulences, comme indiqué en 5. La figure 2 montre une plaque 6 utilisable en coopé- ration avec la plaque 1. La plaque 6 se différencie de la plaque 1 en ce que les angles sont omis, jusque et y-com- pris les ouvertures externes,>et en ce que la plaque est mu- nie d'un joint 7 de forme différente de celle du joint 4. Pour le surplus, les plaques 1 et 6 sont identiquesde sor- -te que la plaque 6 peut être facilement fabriquée en abat- 2 4 6 12 23 tant les angles de la plaque 1. La figure 3 montre une pleque d'échange thermique 10 dont chaque angle est muni d'une ouverture externe circu- laire 11 et de deux ouvertures internes triangulaires 12 et 13. L'emplacement des ouvertures 12 et 13 a été choisi pour parvenir à une-utilisation optimale de la tôle et à une ré- partition satisfaisante de l'écoulement. La plaque 10 est encore munie d'un joint 14. La plaque 15 montrée en figure 4 se différencie de la plaque 10 en ce que les angles, y compris les ouvertures 11, ont été découpés. La plaque est encore munie d'un joint 16 de forme adaptée à celle de la plaque. La figure 5 montre une fraction d'échangeur suivant l'invention située dans un dièdre, en coupe longitudinale. L'échangeur de chaleur comprend deux plateaux de pression , 21 dont l'un porte un tube de raccordement 22. Les pla- teaux sont appliqués par des tirants filetés (non représen- tés) contre un empilement de plaques d'échange thermique. Pour plus de simplicité, on supposera que ces plaques cor- respondent au mode d'exécution montré en figures 1 et 2. L'empilement de plaques comprend deux jeux de plaques nor- males (figure 1) dans chaque partie terminale de l'échan- geur, et un jeu de plaques 6 suivant la figure 2 placées entre les deux jeux précédents. Une pièce de raccordement 23 serrée dans l'empilement en même temps que les plaques 1 et 6 est disposée de façon à être alignée avec les ouver- tures 2. La pièce de raccordement 23 est munie d'une ouver- ture 24 dont la forme correspond à celle des ouvertures ex- ternes 2 des plaques 1. L'étanchéité entre la pièce 23 et les plaques adjacentes est assurée par des joints. La figure 5 montre que l'échangeur de chaleur est di- visé en deux sections par une cloisonI5 démunie d'ouverture. L'écoulement s'effectue alors comme indiqué par des flèches. Un fluide d'échange thermique A est admis à travers la pièce de raccordement 23 et pénètre par l'ouverture 24 dans le collecteur constitué par les ouvertures externes 2 des pla- ques 1. Le fluide s'écoule alors vers -le collecteur cons- titué par les ouvertures internes 3, d'o il se répartit dans tous les passages d'échange thermique de la section droite de l'échangeur de chaleur. Le fluide sort de l'échan- geur de chaleur par l'intermédiaire d'une pièce de raccor- dement supplémentaire (non représentée) située à la partie basse de l'échangeur. Un second fluide d'échange thermique B circule à tra- vers la section gauche de l'échangeur et s'échappe par le tube de raccordement classique 22. On constate que, grâce à la mise en oeuvre de l'inven- tion, le fluide A peut passer par les ouvertures 3 aux passa- ges délimités par les plaques 6, et qu'en conséquence la to- talité de l'espace entre les plateaux de pression 20, 21 est utilisée pour l'échange thermique, la pièce de raccor- dement 23 ne provoquant pas une réduction de la surface ef- fective d'échange thermique de l'appareil. On voit immédiatement qu'on peut apporter de nombreuses modifications à l'appareil qui a été décrit tout en restant dans le cadre de l'invention. Ainsi on peut constituer l'é- changeur de chaleur en un nombre quelconque de sections ayant chacune des pièces de raccordement 23 par lesquelles les fluides sont amenés au passage d'échange de chaleur et évacués. On peut omettre le tube de connexion classique 22, les fluides d'échange thermique étant amenés à l'appareil et en étant évacués exclusivement par des pièces' de raccco>- dement 23. Ces dernières peuvent également être munies de deux ouvertures débouchant dans des directions opposées. On a supposé que l'échangeur de chaleur décrit en fai-- sant référence à la figure 5 est muni de plaques de genre montré en figures 1 et 2. Cet échangeur peut être aussi bic'n équipé de plaques suivant les figures 3 et 4. Ces pl7ques fonctionnent de la même façon, la différence étant que les ouvertures triangulaires 12, 13 constituent deux collec- teurs internes. Pour des raisons constructives, on donne avantageuse- ment aux plaques 6 et 15 une forme symétrique, c'est-à-dire qu'on abat les quatre angles. Lorsqu'il n'est pas souhai- 2 4 6 1 2 2 3 table d'utiliser les quatre angles pour relier des conduites, on peut placer une pièce de remplissage à l'emplacement pré- vu pour la pièce de raccordement 23. Cette pièce de remplis- sage est alors en contact étanche avec les plaques adjacen- S tes et ferme l'ouverture 2 ou 11. De plus elle supporte les forces de pression nécessaires pour obtenir une étanchéité satisfaisante entre les plaques d'échange thermique dans les angles. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur comprenant plusieurs plaques (1,10) serrées dans un châssis et associées à des joints pé- riphériques (7,14) assurant l'étanchéité entre les plaques, les plaques délimitant entre elles des passages d'échange thermique destinés à être parcourus par des fluides d'échan- ge thermique, ayant une forme sensiblement rectangulaire et présentant dans chacun de leurs angles une ouverture (2,11) qui coopère avec des ouvertures correspondantes des plaques adjacentes pour constituer un premier collecteur pour un fluide d'échange thermique, échangeur caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs plaques supplémentaires (6,15) adjacentes l'une à l'autre, comportant dans au moins un angle un évide- ment correspondant à ladite ouverture (2,11) des autres pla- ques, une pièce de raccordement étant enserrée de façon étan- che dans l'espace délimité par les dits évidements et étant reliée au dit collecteur, toutes les plaques étant munies d'une ouverture supplémentaire (3,12,13) pour constituer un second collecteur par l'intermédiaire duquel le premier col- lecteur est relié aux dits passages d'échange thermique. 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les plaques supplémentaires (6,15) dans lesquelles sont pratiqués des évidements sont rendues symé- triques, c'est-à-dire ont des évidements identiques dans cha- cun de leurs auatre angles. ___ - -__ - -.-- __ -z-