Brevet FR2731784A1 — publié le 19960920

La présente invention a pour objet un échangeur thermique à plaques. Les échangeurs thermiques à plaques sont généralement formés par une enceinte étanche et par un faisceau de plaques disposé dans ladite enceinte étanche et ménageant avec celle-ci un espace libre. Le faisceau de plaques est composé d'un empilement de plaques parallèles les unes aux autres et ménageant entre elles un double circuit de circulation de deux fluides indépendants. Ce type d'échangeurs thermiques comprend également une entrée d'un fluide chaud, par exemple monophasique ou mixte, qui circule dans l'un des circuits du faisceau de plaques et une sortie de ce fluide refroidi après son passage dans ledit faisceau de plaques. Pour refroidir ce fluide chaud, les échangeurs thermiques de ce genre comprennent également une entrée d'un fluide froid qui circule dans l'autre des circuits du faisceau de plaques et une sortie de ce fluide réchauffé après son passage dans ledit faisceau de plaques. La circulation des deux fluides dans le faisceau de plaques provoque un échange thermique entre ces fluides, et le fluide chaud se condense si bien que l'on obtient à la sortie de l'échangeur thermique un fluide refroidi formé de gaz et de gouttelettes de liquide. Le fluide refroidi est, à la sortie de l'échangeur thermique, filtré de façon à séparer le gaz et les gouttelettes de liquide et obtenir un gaz épuré. La filtration de ce fluide refroidi est réalisée en faisant passer ledit fluide à travers un élément filtrant disposé dans une enceinte indépendante de l'échangeur thermique et relié à la sortie dudit fluide refroidi par une tuyauterie de liaison. Cette enceinte comporte aussi une tuyauterie de sortie du liquide récupéré et une tuyauterie de sortie du gaz épuré. Cette disposition nécessite donc une tuyauterie de liaison ce qui augmente les pertes de charge et le coût, le poids ainsi que l'encombrement de l'installation. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients. L'invention a donc pour objet un échangeur thermique à plaques comprenant - une enceinte étanche, - un faisceau de plaques disposé dans ladite enceinte étanche et ménageant avec celle-ci un espace libre, ledit faisceau étant composé d'un empilement de plaques parallèles les unes aux autres et ménageant entre elles un double circuit de circulation de deux fluides indépendants, - une entrée d'un premier fluide circulant dans le premier circuit pour obtenir à la sortie dudit circuit un fluide formé de gaz et de gouttelettes de liquide, - une entrée d'un second fluide circulant dans le second circuit et une sortie de ce second fluide, caractérisé en ce qu'il comporte, à l'intérieur de l'enceinte étanche, des moyens de filtration du premier fluide sortant du faisceau de plaques pour séparer le gaz et les gouttelettes de liquide, une sortie des gouttelettes de liquide récupéré du premier fluide et située à la base de l'enceinte étanche, et une sortie du gaz épuré située en aval des moyens de filtration par rapport au sens de circulation du premier fluide dans ladite enceinte étanche. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - Les moyens de filtration sont disposés dans l'espace libre entre les parois du faisceau de plaques et de l'enceinte étanche, - les moyens de filtration sont disposés à l'une des extrémités du faisceau de plaques, - les moyens de filtration comportent un élément filtrant placé entre deux grilles maintenues par des organes de fixation. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un échangeur thermique à plaques selon l'invention, - La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un échangeur thermique à plaques selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un échangeur thermique à plaques désigné dans son ensemble par la référence 1 et qui comprend, d'une part, une enceinte étanche 2 de forme allongée et disposée par exemple verticalement et, d'autre part, un faisceau de plaques 3 placé dans ladite enceinte 2 et ménageant avec celleci, autour dudit faisceau, un espace libre 4. Le faisceau de plaques 3 de forme générale parallèlépipédique est constitué d'un empilement de plaques, non représentées, parallèles les unes aux autres et ménageant entre elles un double circuit A et B de circulation de deux fluides indépendants et par exemple à contre-courant. Le faisceau de plaques 3 est pressurisé et les plaques de ce faisceau sont placées entre des plaques épaisses 5 reliées entre elles par des tirants non représentés. Le circuit A est relié par un collecteur 6 à une entrée 7 d'un premier fluide par exemple chaud, disposée à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2. Le faisceau de plaques 3 comporte une sortie 8 de ce fluide après son passage dans le circuit A et qui débouche dans l'enceinte 2. Le fluide chaud circule donc dans le faisceau de plaques 3 de haut en bas. Le circuit B est relié par un collecteur 9 à une entrée 10 d'un second fluide par exemple froid disposée à la partie inférieure de l'enceinte étanche 2. Ce circuit B est également relié par un collecteur 11 à une sortie 12 du fluide réchauffé après son passage dans le faisceau de plaques 3, disposée à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2, c'est à dire à l'opposé de l'entrée 10. Le fluide froid circule donc dans le faisceau de plaques 3 de bas en haut. L'échangeur thermique à plaques 1 comprend également des moyens de filtration 20 du fluide refroidi provenant de la sortie 8. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, les moyens de filtration 20 sont disposés dans l'espace libre 4 entre les parois du faisceau de plaques 3 et de l'enceinte étanche 2. De manière classique, les moyens de filtration 20 sont constitués d'un empilement de plaques munies de chicanes pour retenir le liquide et laisser passer le gaz épuré. L'échangeur thermique à plaques 1 comporte aussi une sortie 21 située à la base de l'enceinte étanche 2 et une sortie 22 située en aval des moyens de filtration 20 par rapport au sens de circulation du fluide refroidi dans l'enceinte étanche 2. La circulation des deux fluides dans le faisceau de plaques 3 provoque un échange thermique entre ces fluides et le fluide chaud entrant dans le circuit A par l'entrée 7 se condense dans ledit circuit A et le fluide refroidi évacué au niveau de la sortie 8 se présente sous la forme d'un gaz contenant des gouttelettes de liquide. Ce fluide refroidi a donc tendance à s'élever dans l'espace libre 4 et traverse les moyens de filtration 20. Les moyens de filtration 20 provoquent la séparation des gouttelettes de liquide et du gaz et ces gouttelettes de liquide tombent au fond de l'enceinte étanche 2 et sont évacuées par la sortie 21 alors que le gaz traverse les moyens de filtration 20 et le gaz ainsi épuré est évacué par la sortie 22 située au-dessus desdits moyens de filtration 20. A la figure 2, on a représenté en variante un second mode de réalisation d'un échangeur thermique à plaques 1. Cet échangeur thermique à plaques 1 comporte, comme pour le précédent mode de réalisation, une enceinte étanche 2 de forme allongée et disposée par exemple verticalement et un faisceau de plaques 3 placé dans ladite enceinte étanche 2 et ménageant avec celle-ci un espace libre 4. Dans ce cas, le circuit A est relié par un collecteur 30 à une entrée 31 d'un premier fluide par exemple froid, disposée à la partie inférieure de l'enceinte étanche 2. Le faisceau de plaques 3 comporte une sortie 32 de ce fluide après son passage dans le circuit A et qui débouche dans l'enceinte étanche 2. Le fluide froid circule donc dans le faisceau de plaques 3 de bas en haut. Le circuit B est relié par un collecteur 33 à une entrée 34 d'un second fluide par exemple chaud disposée à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2. Le circuit B est également relié par un collecteur 35 à une sortie 36 du fluide refroidi après son passage dans le faisceau de plaques 3, disposée à la partie inférieure de l'enceinte étanche 2, c'est à dire à l'opposé de l'entrée 34. Le fluide chaud circule donc dans le faisceau de plaques 3 de haut en bas. Dans ce mode de réalisation, les moyens de filtration 20 sont disposés à l'une des extrémités du faisceau de plaques 3, et plus particulièrement à la partie supérieure de l'enceinte étanche 2, au-dessus de la sortie 32 du faisceau de plaques 3. L'échangeur thermique à plaques 1 comporte également une sortie 21 du liquide récupéré du fluide réchauffé et située à la base de l'enceinte étanche 2 ainsi qu'une sortie 22 du gaz épuré, située en aval des moyens de filtration 20 par rapport au sens de circulation du fluide réchauffé dans l'enceinte étanche 2, c'est à dire au-dessus desdits moyens de filtration 20. Le fluide réchauffé sortant du faisceau à plaques 3 par la sortie 32 traverse les moyens 20 de filtration provoquant ainsi la séparation des gouttelettes de liquide et du gaz. Les gouttelettes de liquide tombent dans le fond de l'enceinte étanche 2 et sont évacuées par la sortie 21 tandis que le gaz épuré monte à la partie supérieure de ladite enceinte 2 et est évacué par la sortie 22. Les moyens de filtration 20 comportent un élément filtrant 25 placé entre deux grilles 26 maintenues par des organes de fixation 27 constitués par exemple par des cornières. Dans le premier mode de réalisation représenté à la figure 1, des cornières 27 sont soudées entre les grilles 26 et la paroi de l'enceinte étanche 2 tandis que d'autres cornières 27 sont soudées entre les grilles 26 et les plaques épaisses 5 du faisceau de plaques 3. Dans le second mode de réalisation représenté à la figure 2, les cornières 27 sont soudées entre les grilles 26 et la paroi de l'enceinte étanche 2. L'échangeur thermique à plaques selon l'invention comportant directement à l'intérieur de l'enceinte étanche les moyens de filtration présente l'avantage d'éviter toutes tuyauteries de liaison entre le faisceau de plaques et les moyens de filtration ce qui permet de ce fait de diminuer les pertes de charge ainsi que le poids et l'encombrement de l'installation munie d'un tel échangeur thermique à plaques. REVENDICATIONS 1. Echangeur thermique à plaques comprenant: - une enceinte étanche (2), - un faisceau de plaques (3) disposé dans ladite enceinte étanche (2) et ménageant avec celle-ci un espace libre (4), ledit faisceau de plaques (3) étant composé d'un empilement de plaques parallèles les unes aux autres et ménageant entre elles un double circuit de circulation de deux fluides indépendants, - une entrée (7,21) d'un premier fluide circulant dans le premier circuit pour obtenir à la sortie (8,32) dudit circuit un fluide formé de gaz et de gouttelettes de liquide, - une entrée (10,34) d'un second fluide circulant dans le second circuit et une sortie (12,36) de ce second fluide, caractérisé en ce qu'il comporte, à l'intérieur de l'enceinte étanche (2), des moyens (20) de filtration du premier fluide sortant du faisceau de plaques (3) pour séparer le gaz et les gouttelettes de liquide, une sortie (21) du liquide récupéré du premier fluide et située à la base de l'enceinte étanche (2) et une sortie (22) du gaz épuré, située en aval des moyens de filtration (20) par rapport au sens de circulation du premier fluide dans ladite enceinte étanche (2). 2. Echangeur thermique à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de filtration (20) sont disposés dans l'espace libre (4) entre les parois du faisceau de plaques (3) et de l'enceinte étanche (2). 3. Echangeur thermique à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de filtration (20) sont disposés à l'une des extrémités du faisceau de plaques (3). 4. Echangeur thermique à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de filtration (20) comportent un élément filtrant (25) placé entre deux grilles (26) maintenues par des organes de fixation (27).