Brevet FR2480927A1 — publié le 19811023

La présente invention concerne les constructions réalisées sous forme d'ensembles, empilages ou "paquets" de plaques et a notamment pour objet un paquet de plaques avec un canal pour le passage d'un fluide. L'invention est applicable notamment aux filtres et aux échangeurs thermiques de milieux liquides et gazeux dans beaucoup de domaines de la technique tels que les industries chimique, énergétique, métallurgique, alimentaire, etc. L'tinvention est surtout intéressante à utiliser dans les cas o il est nécessaire d'avoir une grande superficie de la surfaco en contact avec un fluide. L'invention peut *tre utilisée avec le plus de succès dans les échangeurs thermiques démontables A plaques. On connalt largement les paquets de plaques avec canal pour fluides. Les éléments principaux constituant les paquets connus de plaques sont des plaques pourvues d'orifices pour fluides et des éléments d'étanchéité élastiques logés dans des rainures. Les plaques sont assemblées en paquets de façon & laisser, entre les plaques, des canaux pour le passage de fluides, ces canaux étant délimités par des éléments d ' étanchéité élastiques. Le paquet est installé sur un cadre entre des plateaux et est ensuite serré au moyen de boulons tendeurs. Pour fixer les éléments d'étanchéité élastiques aux plaques, on utilise soit des colles soit des dispositifs appropriés. Le mode de fixation le plus répandu actuellement est le collage. Cependant, l'emploi de colles limite le champ d'application de pareils paquets de plaques vu leur résistance insuffisante aux températures élevées et en présence de milieux corrosifs. En outre, l'opération de collage d'éléments d'étanchéité élastiques est compliquée et requiert l'emploi de substances toxiques. En employant des procédés de fixation sans colle on doit pratiquer dans les plaques des rainures profondes et d'un profil plus compliqué ou bien y souder des rebords pour obtenir une rainure ayant la forme d'une "queue d'aronde" afin d'éviter que les joints ne s'échappent (voir brevet GrandeBretagne NO 523228). La présente invention vise à mettre au point un ensemble ou paquet de plaques avec un canal pour le passage d'un fluide, dont la construction des éléments d'étanchéité élastiques et des plaques permettrait d'exclure des opérations supplémentaires au cours de la fabrication et d'accroître en m#me temps la fiabilité de l'étanchéité. Ce problème est résolu en ce que l'ensemble de plaques avec un canal pour le passage d'un fluide, compor- tant des plaques ayant des orifices pour le passage d'un fluide et des éléments d'étanchéité élastiques fixés aux- dites plaques et délimitant ledit canal, est caractérisé selon l'invention, en ce qu'il est pourvu d'éléments de fixation servant à assembler aux plaques lesdits éléments d'étanchéité élastiques, et de trous correspondants, lesdits éléments de fixation s'engageant avec serrage dans lesdits trous. Un tel mode de conception du paquet de plaques permet de rendre son confectionnement moins compliqué par rapport aux modèles connus. Il devient également plus simple de démonter le paquet lorsqu'il faut remplacer des éléments d'étanchéité usés ou nettoyer la surface des plaques. Le plus simple est de réaliser les éléments de fixation sous forme de saillies sur les éléments élastiques. Les plaques présentent dans ce cas des trous correspondants dans lesquels lesdites saillies s'engagent avec serrage. Le plus rationnel est de donner aux saillies des éléments élastiques et aux trous correspondants des plaques une forme cylindrique. Pour améliorer la fixation des éléments d'étanchéité élastiques et simplifier leur fabrication, il est avantageux de réaliser les éléments de fixation sous forme de saillies uoles epTnlj un inod teueo un oaAB senbeId ap %anbed ap l.ueu2e.j un 'adnoo ua nA 'seluesgadai. aan2Tçj el - : stanbsal suep sgxauue suTsaep eal.ed spisniiT SjT% 5 -elTmTI uou uoTesTItep ap sapomu sJnaTsnld ap aJATns eA Tnb uoTdTaosep el ap alnqoal el i sTadmoo xnaeTm uoies UOfT -ueAuTat op saeleueAe Ba sanbT4siT9BoeIeo seaaneua eTaqdTJad et ans s*ATA seeqe Sep oeAe se$jTJ2 Ie salajeLnoq se jesOTega ap esa aoeoTjje snid el Oú *eeles9%e seoeaojns sinea Ins se$;$çT ep ae.noq ue sqleaiTnoq ep sTunm uoTeXT; op s.ueuIgtp aplel enueqo ael. %ned senbeld xne senbTqselt ?.Tg9qOUe%1SP sueumgI sep ajUs snId el uoTelXT eal ÀuoOTeOTjqe$ ep sTe.j sel eaTnp. op am.ejd eoTAeaes SZ ep epJnp Jneal 'ITTTquT; anetl oJoou Tnb eo 'saaqmltod 9p eTldmxe jed senbTttllem uou xneTaJem ep 92edmeqse jed sgnbTlqj oeal. %ueAnad uoexç; ep seuem9l sois. ea esenbeld p %enbed np uoTIeudg etl e. SeseuomWp el jeTTtIdmTs ep em:.zed seaqeAelo ep no suo noS ep..zoj OZ snos uoTIexTj op euemglt seo JToAeouoo ep $T4u el senbeld xne seel.eao %e suo noS sqTpsep uo sexTj eaneallTem aun %ueJnsse To-xneo ep e9eui.puem un seu2aoq snoa. op snainod seeAeslao ep no suo noS ep am.zo; ue snbuoo %ueTos UOT.eXT; op s;uempI elt senb %uessea Sl -9%uT %se IT 'senbeld xne senb%.sele %l. Tgqouetlp sEluemplp sep eaUs %e epTIos uojeXTj aun zeansse nnog enbeld el oease aoTd elnes aunp seaTITes sel aedmelsesp teuuoTea qses II senbeld sep eunoeqo ans saAtalae %e sapdnoop se%4anSuel ep O0 emzo; enos senbeld esl ans seeIttes sel aesTIegp Sp.ues -saia5 uT.se IT '5aos snid uoTqexm$ el eapuea anod *uemaleuTpn.T2uol squepuodssaaoo snoq sel s e uoTIexTj Sp seuemlta sel JesodsTp Sp alITfn sa IT 'ITeAe. app splTAeo sep 9%. TgqouepIt Sp 9;TlTqeT$ el aeaoTlpme anoa S enbTipupTIo euuoj aun suepuodsesaoo snol xnme o uoTexTj ep esquemglt sT:pxne Jeuuop ep sse eldTs snId e@ 'eSnbTIsut9 suemgt setl suep squep -uodsai.oo seu2.oq snoax sap aTo Agd Sp %a senbeld sel ans ú 6O8tZ l'invention; - la figure 2 représente une coupe. d'un fragment d'une plaque avec l'élément d'étanchéité élastique qui y est fixé; - la figure 3 représente en coupe un exemple de réalisation de la plaque (fragment), de l'élément d'étanchéité élastique et de l'élément de fixation ayant la forme d'une saillie cylindrique sur l'élément d'étan- chéité élastique, à l'état démonté; - la figure 4 représente, en coupe, un exemple de réalisation de la plaque (fragment), de l'élément d'étan- chéité élastique et de l'élément de fixation ayant la forme d'une saillie cylindrique avec un bourrelet en bout sur l'élément d'étanchéité élastique, à l'état démonté; - la figure 5 montre, en coupe, un exemple de. réalisation de la plaque (fragment), de l'élément d'étanchéité élastique et de l'élément de V'atache ayant la forme d'une saillie cylindrique ou longitudinale sur la pique, à l'état démonté; - la figure 6 représente, en coupe, un exemple de réalisation de l'élément de fixation ayant l'aspect d'une saillie cylindrique ou longitudinale sur la plaque et muni d'un bourrelet en bout; - la figure 7 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation de l'élément de fixation ayant la forme d'une languette découpée et relevée sur la plaque; - la figure 8 est une vue en coupe d'un autre exemple de réalisation de l'élément de fixation ayant la forme d'une languette découpée et relevée sur la plaque et engagée dans l'orifice correspondant pratiqué dans l'élément d'étanchéité élastique; - la figure 9 représente, en coupe, un exemple de réalisation de l'élément de fixation estampé d'une seule pièce avec la plaque; - la figure 10 illustre un autre exemple de réalisa- tion de l'élément de fixation estampé d'une seule pièce avec la plaque; la figure 11 montre, en coupe, un exemple de réalisation de la plaque (fragment), de l'élément d'étan- chéité élastique et de l'élément de fixation ayant la forme d'un gouJon ou d'une clavette possédant un bourrelet avec arête vive sur la périphérie; la figure 12 est une vue en coupe d'un autre exemple de réalisation de l'élément de fixation ayant l'aspect d'un gouJon ou d'une olavette avec un trou borgne; - la figure 13 montre, en coupe, un oxemple de réalisation de la plaque (fragment), de l1èrêent d'étanchéité élastique et de 6l16ment de fixation muni de bourrelets sur ses deux c8tés, à l'état démonté; - la figure 14 montre, en coupe, encore un exemple de réalisation de l'414ment de fixation muEi de griffes sur toute sa hauteur à arftes vives; - la figure 15 mon're, en 0oupu, n autre exemple de réalisation de la plaque (fran) munie d'un élément de fixation longitudinal avec une sellîe t4rrale et l'élément d'étanchéité élastique (fragmenat) avec un trou correspondant, & l'état démonté; - la figure 16 est une vue d'ensemble d'un paquet de plaques assemblé disposé entre des plateaux de serrage et serré avec des boulons tendeurs. L'ensemble, empilage ou "paquet" de plaques avec un canal pour le passage d'un fluide comprend (figure 1) des plaques I avec des orifices 2 pour le passage du fluide, des éléments d'étanchéité élastiques 3 délimitant un canal 4 pour le passage d'un fluide9 et des éléments de fixation 5 servant à assembler aux plaques 1 les éléments d'étanchéité élastiques 3. Lesdits éléments de fixation 5 s'engagent, avec serrage, dans des trous correspondants 6 qui peuvent être pratiqués aussi bien dans la plaque (figures 3, 4, 11, 13) que dans l'élément d'étanchéité élastique 3 (figures 5, 8, 11, 13, 15). On voit sur la figure 2, en coupe, un fragment de la plaque 1 supportant l'élément d'étanchéité élastique 3 qui y est fixé à l'aide de l'élément de fixation 5 qui peut être réalisé comme décrit ci-après. La figure 3 montre un exemple de réalisation de la plaque 1 (fragment), de l'élément d'étanchéité élastique 3 et de l'élément de fixation 5 réalisé sous forme d'une saillie cylindrique sur l'élément d'étanchéité élastique 3. C'est le mode le plus simple de réalisation de l'élément de fixation. La figure 4 représente un exemple de réalisation de la plaque 1 (fragment) , de l'élément d'étanchéité élastique 3 et de l'élément de fixation 5 réalisé sous forme d'une saillie cylindrique sur l'élément d'étanchéité élastique 3 et ayant un bourrelet en bout, à l'état démonté. Ce mode de réalisation permet d'accroître la solidité de la fixation de l'élément d'étanchéité élastique à la plaque 1. La figure 5 représente, en coupe, un exemple de réalisation de la plaque 1 (fragment), de l'élément d'étanchéité élastique 3 et de l'élément de fixation 5 ayant la forme d'une saillie cylindrique ou longitudinale sur la plaque 1,â l'état démonté. Ce mode de réalisation permet d'accroître la stabilité de l'élément d'étanchéité élastique 3 pendant le travail. La figure 6 représente, en coupe, un exemple de réalisation de l'élément dé fixation 5 ayant l'aspect d'une saillie soit cylindrique, soit longitudinale, sur la plaque 1 et muni d'un bourrelet en bout. Ce mode de réalisation permet d'augmenter la solidité et la fiabilité de la fixation de l'élément d'étanchéité élastique 3 à la plaque 1. La figure 7 montre, en coupe, un exemple de réalisation de l'élément de fixation 5 ayant l'aspect d'une languette découpée dans chacune des plaques 1 et relevée. Ce mode de réalisation, outre le fait d'assurer une fixation plus solide et plus sûre des éléments d'étanchéité élasti- ques 3 à la plaque 1 permet de simplifier la fabrication des éléments de fixation 5. La figure 8 montre, en coupe, encore un exemple de réalisation de l'élément de fixation 5 ayant la forme d'une languette découpée dans la plaque 1 et relevée de façon à s'engager dans un trou correspondant de l'élément d'étanchéité élastique 3. Cette variante assure par rapport à celle de la figure 7, une solidité plus grande de la fixation de l'élément d'étanchéité élastique 3 à la plaque 1. La figure 9 montre, en coupe, un exemple de réalisation de l'élément de fixation 5 estampé d'une seule pièce avec la plaque 1. Ce mode de réalisation se distingue par des facilités technologiques de confectionnement des plaques avec les éléments de fixation 5. La figure 10 représente, en coupe, un autre exemple de réalisation de l'élément de fixation 5 estampé d'une seule pièce avec la plaque 1 et muni d'un bourrelet en bout. Ce mode de réalisation accroît la solidité de la fixation de l'élément d'étanchéité élastique d la plaque 1. La figure 11 montre, en coupe, un exemple de réalisa- tion de la plaque (fragment), de l'élément d'étanchéité élastique 3 et de l'élément de fication 5 ayant l'aspect d'un goujon ou d'une clavette avec un bourrelet en bout et une arête vive en périphérie. Ce mode de réalisation se distingue par une haute solidité et la sreté de fixation des éléments d'étanchéité élastiques 3 aux plaques 1. La technologie d'assemblage du paquet de plaques 1 devient plus simple. D'autre part, les éléments de fixation 5 sous forme de goujons ou clavettes peuvent être confection- nés par estampage de matériaux non métalliques, par exemple de polymère, ce qui augmente leur fiabilité, leur durée de vie et rend moins coûteuse leur fabrication, voire celle des paquets de plaques. La figure 12 montre encore un exemple de réalisation de l'élément de fixation 5, ayant l'aspect d'un goujon ou d'une clavette avec un trou borgne 7 sur le côté par lequel il est mis sur la plaque 1. Ce mode de réalisation permet d'accroître la solidité de fixation de ces goujons ou clavettes à la plaque 1 en mandrinant les trous 7. La figure 13 montre, en coupe, un exemple de réalisation de la plaque 1 (fragment), de l'élément d'étanchéité élastique 3 et de l'élément de fixation 5 ayant des bourrelets sur les deux côtés,à l'état démonté. Il est intéressant que l'orifice 6 de la plaque 1 soit moins large que le bourrelet supérieur de l'élément de fixation 5. Ceci permet de démonter facilement le paquet de plaques. Ce mode de réalisation se caractérise par la simplicité de montage et de démontage du paquet de plaques. La figure 14 montre, en coupe, un autre exemple de réalisation de l'élément de fixation 5 muni, sur toute sa hauteur, de griffes à arêtes vives en périphérie. Ce mode de réalisation se distingue par la solidité et la sûreté particulièrement élevées de fixation des éléments d'étan- chéité élastiques 3 aux plaques 1. La figure 15 représente, en coupe, un exemple de réalisation de la plaque 1 (fragment) avec un élément de fixation longitudinal à saillie latérale et de l'élément d'étanchéité élastique 3 (fragment) avec le trou correspon- dant 6, à l'état démonté. Ce mode de réalisation se distingue par une haute solidité et sûreté de fixation des éléments d'étanchéité élastiques 3 aux plaques 1. La figure 16 est une vue d'ensemble du paquet de plaques assemblé installé entre des plateaux de serrage 8 et serré avec des boulons tendeurs 9. On voit sur les platequx 8 une tubulure d'entrée 10 et une tubulure de sortie 11. Un tel paquet de plaques peut servir d'échangeur de chaleur. Le paquet de plaques avec canal pour fluides employé dans un échangeur thermique fonctionne comme suit. On assemble les plaques 1 en un paquet et on place ce dernier entre des plateaux de serrage 8 pour serrer à l'aide de boulons tendeurs 9 (figure 16), Le fluide calo- porteur arrivant par la tubulure d'entrée 10 passe à travers les orifices 2 (figure 4), vers les canaux 4 et sort par la tubulure de sortie 11. En passant à travers les canaux 4 le fluide caloporteur cède sa chaleur aux plaques 1. Le paquet de plaques avec canal pour fluides qui fait l'obJet de la présente invention est, au point de vue conception, plus simple que les modèles connus ou l'élément d'étanchéité élastique est fixé à la plaque sans colle. On bénéficie donc d'une facilité technologique plus grande de fabrication du paquet, ce dernier devenant en outre plus facile à démonter pour changer les éléments d'étanchéit élastiques uses et pour nettoyer la surface des plaques. Le dispositif qui a été décrit ici se distingue par une l10 bonne durée de service et la streté de fixation de l'élément d'étanchéité élastique à la plaque. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leours combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. * sea.:anSueI Sú @p ew.ao ue %Uog se TITs saeTpsal enb eo ue gsTioueuo i UOTeOTPueAeSa T uoles senbBtd ep eTqmesug -'g enbuTld eT oasAe eoqTd elnes eun,p e2udmQ;se sed senueqo %uos seaTITus seaTpseal nb eo ue 9sTjqoejo l UOTIoTpueAea el uolTes senbeld ap elqmesug -'L 0ú ÀxneuTpnT"UOI.uos s.uepuodsaoioo snoi% sel.e saTTITes sa%.Tps anlb ao ue gSTJigovuo 1 uoTIoTpueea eT uolas sanbTeld ep elqwasuT -'9 *senbTpuTIo. uos suepuodseaJoo snol. sel 1.e saTIITse saTpseal enb ao ua osTaoeueo 5Z 1 uOTeOTpuaae e1 uoTas sonbeld op elqwasug -'g * senbTselT suamel set suep sgnbTuid seugioq snol. sep quos s%uepuodseajoo snoa% sTpse enb %.e 'senbeld selt ns saTtIlTeS p ezao snos S9STImpg %uos UOTquXTe Sp sueawlt sel enb ao ue,SIT9%ou..o Z 1 uoTeoTPueAaJ el uoles snb5eTd Sp elqmesu: -' *senbTapuTtlo %uos suepuoduexoo snoa. set %e uoTIuXTj ep squemwlT salt enb ao ua gSTi9%oei UoZ ' we I suoT% -SOTpusa:J sap aunT uolss senbuld ep elqwaesu -'ç *senbeld el sUtmp sgnbTIvd luep9 s:uvpuodsaojoo snol. Sl set '4enbT%.sUî9 9uemWgT sTl ans SaTTITTS op ewazo; snos SpsTiae %Uos uoTeXT3 ep s%:uewlT9 sol anb ao ue 9T:ozo uoTI.oTpuesea ml uoltes senbeuld p eTqmesua -'z **snoal sTPseT suup eGS.aes oSAB %uOueeuueOs UOt1eXT; Sp s%. Uem979 0a1 sTpsal 'senbFTslTp 9%Tgqoue.9p squemplq sçTpsep sonbeld SeTpxnre uoT;eXT; ut B nod su1puodsaexoo snozi ep eTttTUS ue sueamlpp n. Ajnod %sa ITTnb eo ue 6sTaoepo0 'SpTnTU np e2essed ap Ituuo el %ueTTTlpp %e senbuld seTpxne sgxT senbTsuT. 9%TPqour p suepl, sep jed;e ePTnT np eftssud el inod aoT3Tao unp sernznod senbeld sep aed 9niT:suoO eaLX. np 'ePTnUT unp a9e2ssed al anod leuueo un sed,qsjeeA. sanbeuld ep eguîTdme no elqvesua -I 0S t O I D I a N a A I AH ZZ608Z il 9.- Ensemble de plaques selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites languettes sont découpées et relevées sur chacune des plaques. 10.- Ensemble de plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de fixation sont en forme de goujons. Il.- Ensemble de plaques selon la revendication 1,- caractérisé en ce que les éléments de fixation sont en forme de clavettes. 12.- Ensemble de plaques selon l'une des revendica- tions 10 et 11, caractérisé en ce que les éléments de fixation comportent un trou borgne. 13.- Ensemble de plaques selon lune des revendica- tions 1 à 12, caractérisé en ce que les éléments de fixation ont un bourrelet en bout. 14.- Ensemble de plaques selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits bourrelets ont une arête périphérique vive. 15.- Ensemble de plaques selon l'une des revendica- tions l et 4 à 12, caractérisé en ce que les surfaces latérales des éléments de fixation sont pourvues de griffes sur toute leur hauteur. 16.- Ensemble de plaques selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdites griffes ont des arêtes périphériques vives.