Brevet FR2581449A1 — publié le 19861107

- 1 - ECHANGEUR THERMIQUE A PLAQUES. L'invention a pour objet un échangeur thermique à plaques démontables consistant en une pile de plaques d'échange thermique alignées et de préférence en tôle emboutie, ces plaques possédant, d'une part, une zone de circulation entourée par un joint, d'autre part, des ouvertures de passage pour les deux fluides de transfert thermique, l'espace de circulation du premier fluide comprenant égale- ment les ouvertures de passage de ce fluide, tandis que les ouvertures de passage du deuxième fluide sont situées en dehors de cet espace de circulation et sont entourées par des joints, de manière telle que les deux fluides soient séparés par des joints doubles. En ce qui concerne la plaque voisine, l'espace situé en dessous de ces joints doubles fait partie de l'espace de circulation du deuxième fluide. L'invention a pour objet une forme d'exécution particulière- ment rigide de cette région spécialement critique en ce qui concerne la résistance aux pressions de l'échangeur thermi- que. Les joints des plaques d'échange thermique sont insérés dans des rainures pour éviter un décalage latéral de ceux-ci et obtenir la surface nécessaire pour des pressions de fonc- -2- tionnement élevées. Les joints sont généralement fabriqués dans des matières élastiques. Dans la région du bord des plaques, il est relativement facile d'obtenir la pression nécessaire, puisqu'à ces endroits, tôle et joint viennent alternativement se poser l'un sur l'autre et que les pres- sions de contact sont entièrement transférées d'une plaque à la suivante. Toutefois, dans les zones o l'ouverture de passage est reliée à la zone de circulation, le joint de la plaque voisine appuie sur un endroit creux, ce qui crée un danger de déformation. Etant donné que les plaques d'échange ther- mique sont, de préférence, fabriquées en tôle très mince, on essaie d'éviter un fléchissement dans cette zone par une configuration particulière de la plaque. On prévoit entre autres, les mesures suivantes: application de tétons de support le long de la rainure de joint pour maintenir la distance entre les plaques. Cette construction apporte une amélioration, mais n'a qu'une efficacité limitée. Quoique la rainure généralement en forme de U - qui reçoit le joint possède, de par sa forme, une rigidité considérable, il se produit, entre elle et les tétons de support voisins, des fléchissements qui sont souvent cause de fuites dans la région élastique et lorsque des flexions permanentes se sont établies. Pour cette raison, on a essayé de remplacer les tétons de support par des emboutissages s'étendant, en général, dans une direction sensiblement verticale par rapport à la rainure de joint et aboutissant dans celle-ci. Ceci apporte une meilleure transmission des forces de la zone de support à la rainure, mais affaiblit la rainure elle-même, qui est interrompue à l'endroit o aboutit la proéminence. Cette interruption permet, en outre, au joint de s'écarter latéralement à cet endroit, ce qui est un inconvénient en ce qui concerne la surface de pression nécessaire du joint. Pour éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus, on a procédé, pour les plaques d'échange thermique fonctionnant à 3 - hautes pressions, à la soudure, dans la région de circula- tion des plaques, des éléments de support sur la plaque voisine en dessous de la rainure de joint. Ces éléments d'espacement consistent en des bandes de tôle ondulée ayant sensiblement la largeur du joint et situées en dessous de la rainure de joint, ces bandes étant soudées à la plaque voisine. Cette exécution ne présente pas seulement l'incon- vénient de frais de fabrication sensiblement plus élevés, mais également un facteur d'insécurité, de par les nombreux points de soudure. Les plaques d'échange thermique de ce type d'une certaine taille ont souvent plus de cent de ces points de soudure, qui peuvent nuire à la structure métalli- que. L'invention utilise des plaques d'échange thermique obte- nues uniquement par emboutissage qui, grâce à une forme particulière de rainure de joint dans la zone des ouvertures de passage et de la région de circulation des plaques voisi- nes, correspondent pleinement aux exigences de résistance à la pression. La rainure de joint de l'ouverture de passage est exécutée de manière à se rétrécir vers le haut. Un joint en caout- chouc de forme trapézoïdale y est inséré, dont le plus petit côté est dirigé vers le haut. En dessous de la rainure de joint, la plaque voisine possède également une rainure qui, toutefois, s'élargit vers le haut. De cette façon, il est constitué la fente nécessaire pour la circulation du fluide entre plaques voisines. Les flancs de cette rainure sont munis de plusieurs protubérances de dimensions telles qu'elles entrent en contact avec la plaque voisine dans la région des bords de la rainure de joint ou immédiatement voisine. De cette façon, la rainure de joint est supportée directement. On construit de façon analogue la partie limitant l'espace de circulation et qui est dirigée vers l'ouverture de passa- - 4 - ge. L'exécution des autres parties de la rainure et de son joint ne font pas partie de l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion ci-dessous et à l'examen des figures annexées, o: La figure 1 est la vue d'une plaque d'échange thermi- que selon l'invention; La figure 2 est la coupe dans la région des ouvertures de passage d'une partie du joint de trois plaques superposées; La figure 3 est une vue de dessus d'une partie de la plaque supérieure; La figure 4 est la vue d'une partie similaire avec des éléments de support décalés; La figure 5 illustre une variante de la figure 2; et La figure 6 est la vue de dessus d'une partie de la plaque supérieure. La figure 1 illustre une plaque d'échange thermique avec la zone de circulation 1, les ouvertures de passage 2 situées à l'intérieur de cette zone et les ouvertures de passage 3 situées en dehors de la zone de circulation. La zone de circulation est entourée d'un joint 4, dont la partie 5 avec le joint 11 qui y est inséré, fait partie d'un joint double par rapport à l'ouverture de passage 3 qui est elle-même entourée d'un joint 6. Une rainure 7 est constituée symétri- quement par rapport à la partie de joint 5 par rapport à l'axe longitudinal de la plaque. La rainure 8 est symétrique de la partie du joint 6 faisant face à la zone de circula- tion. Les deux rainures possèdent des protubérances 9. La figure 2 est la coupe par la ligne AB d'une partie de joint de trois plaques superposées. La plaque médiane possè- de des rainures 10 coniquement rétrécies vers le haut pour recevoir les joints 6 et 11 et sur le côté inférieur des- quelles s'appuient les protubérances de la plaque voisine. La figure 3 est une vue de dessus d'une partie de la rainure 7, dans laquelle les protubérances 9 se font face. La figure 4 illustre une variante d'une telle partie o les protubérances sont décalées. La figure 5 est une coupe à travers une partie de joint de trois plaques superposées d'une variante d'exécution dans laquelle les rainures 7 et 8 sont constituées respectivement de deux saillies en forme de toit 12 dans lesquelles sont incorporées les protubérances 9. La figure 6 illustre, en vue de dessus, une partie de la rainure constituée des saillies 12, ainsi que les protubé- rances 9 qui y sont incorporées. - 6 - Revendications de brevet 1. Echangeur thermique à plaques dans lequel, entre deux plaques de pression massives, sont tendues des plaques d'échange thermique, de préférence en tôle emboutie, ces plaques possédant, d'une part, une zone de circulation (1) entourée d'un joint (4), zone qui inclut également les ouvertures (3) destinées au passage du deuxième fluide de transfert thermique, situées en dehors de cette zone de circulation, entourées d'un joint annulaire (6) et séparées de la zone de circulation par un deuxième joint (11), caractérisé en ce qu'au moins l'un des joints (6) et (11) est inséré dans des rainures (10) rétrécies vers le haut et que la plaque voisine présente, en dessous de ces rainures, des rainures (7) et (8) s'étendant parallèlement aux premiè- res et qui s'élargissent vers le haut, et en ce que les bords de ces rainures possèdent plusieurs protubérances (9) qui vont en s'amenuisant et qui s'appuient sur la plaque voisine dans la zone des bords inférieurs des rainures (1) ou près de cette région. 2. Echangeur thermique à plaques selon la revendica- tion 1, dans lequel les rainures (7, 8) situées dans la zone de circulation sont constituées par deux rainures (12) respectives parallèles et faisant saillie par rapport au niveau de la plaque et d'une bande qui les relie et qui est située au niveau de la plaque. 3. Echangeur thermique à plaques selon les revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les protubérances (9) sont mutuelle- ment décalées dans les bords parallèles des rainures (7, 8).