Brevet FR2910607A1 — publié le 20080627

- 1 - ECHANGEUR THERMIQUE A PLAQUES. DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques à plaques entre lesquelles circulent deux fluides portés à des températures différentes et dont l'un reçoit/évacue l'énergie calorifique de l'autre. L'invention vise plus particulièrement des échangeurs à plaques de grandes dimensions, dont le châssis présente à l'intérieur un rail de guidage permettant de guider les plaques parallèlement à l'intérieur du châssis avant de réaliser le serrage des plaques les unes sur les autres pour assurer l'étanchéité entre les deux circuits. ART ANTERIEUR De façon générale, de manière à assurer l'étanchéité entre les différents circuits de fluide, un joint périphérique est positionné sur chacune des plaques de l'échangeur. De telles plaques équipées de joints périphériques d'étanchéité sont notamment décrits dans le document GB-1 592 069. Cependant, lorsque les plaques sont de très grandes dimensions, il peut se produire un décalage entre chacune des plaques lors de leur introduction à l'intérieur du châssis puis lors du serrage des plaques les unes contre les autres. Ce décalage peut notamment être dû à l'utilisation d'un joint d'étanchéité présentant une forme pointue également désigné par le terme de ROOF TOP . En effet, lorsqu'une plaque vient en contact de la pointe du joint d'étanchéité de la plaque adjacente, celle-ci se positionne alors sensiblement en travers et bascule autour de l'arête définie par la pointe du joint d'étanchéité. Ce phénomène est d'autant plus marqué lorsque les plaques présentent une seule découpe de guidage pour faciliter la mise en place des plaques à l'intérieur du châssis. Le but de l'invention est donc de supprimer le décalage qui peut se produire entre les différentes plaques d'un échangeur thermique lors du positionnement des plaques dans le châssis puis du serrage des plaques les unes contre les autres. De plus, cet objectif est atteint sans pour autant dégrader la fonction d'étanchéité réalisée par le joint périphérique. 2910607 -2 DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention concerne donc un échangeur thermique comportant un ensemble de plaques définissant entre elles des circuits de fluide circulant en alternance au moyen de 5 joints d'étanchéité rapportés entre chaque couple de deux plaques adjacentes. Chaque plaque comprend au moins une découpe de guidage ménagée au niveau d'au moins une de ses extrémités et qui permet de guider chaque plaque à l'intérieur d'un châssis. Selon l'invention, l'échangeur thermique se caractérise en ce qu'il comprend 10 également entre chaque couple de deux plaques adjacentes, et à proximité de la découpe de guidage, au moins une entretoise destinée à être comprimée et agencée au contact des deux plaques adjacentes, chaque entretoise présentant, avant compression, une épaisseur au moins égale à celle du joint d'étanchéité. 15 Autrement dit, lorsqu'on positionne les plaques de l'échangeur à l'intérieur du châssis, celles-ci s'orientent parallèlement les unes par rapport aux autres en venant au contact de l'entretoise positionnée sur la plaque adjacente. Par ailleurs, avant de réaliser le serrage des plaques les unes contre les autres, le joint d'étanchéité n'est pas sollicité et par conséquent il ne vient pas au contact de la plaque adjacente. 20 Ainsi, lorsque le serrage des plaques commence, les plaques sont toutes agencées parallèlement les unes par rapport aux autres et aucun décalage ne peut se produire, même lors de la mise en pression du joint d'étanchéité puisque l'entretoise positionnée à proximité de la découpe de guidage empêcher tout basculement d'une plaque par rapport 25 à l'autre. Avantageusement, chaque entretoise peut être insérée dans une gorge ménagée dans l'une des plaques avec laquelle elle vient en contact. 30 En effet, comme le joint d'étanchéité, l'entretoise peut être positionnée, voire collée, à l'intérieur d'une gorge permettant d'éviter le glissement de l'entretoise lors du serrage notamment. 2910607 -3- Ces gorges sont généralement réalisées au moyen d'une presse et d'une estampe lors de l'opération de matriçage des plaques pour générer une pluralité de corrugations et ainsi augmenter la surface de l'échange thermique entre les fluides à l'intérieur de l'échangeur. En pratique, chaque entretoise peut présenter une forme sensiblement parallélépipédique rectangle. De cette manière, il comporte deux faces parallèles, et il présente une section constante compatible avec un procédé de fabrication tel que l'extrusion ou le moulage. Selon un mode de réalisation particulier, chaque entretoise peut présenter une compressibilité supérieure à celle du joint d'étanchéité. Ainsi, lors du serrage des plaques les unes contre les autres, l'entretoise, qui 15 présente une épaisseur supérieure à celle du joint d'étanchéité, est apte à se comprimer sans gêner la compression ultérieure du joint d'étanchéité. Par ailleurs, une telle entretoise peut être réalisée de différentes manières et être ou non solidarisée au joint d'étanchéité. Selon une première variante, chaque entretoise peut être une excroissance du joint d'étanchéité. Ainsi, le joint et l'entretoise forment un ensemble monolithique qui peut être réalisé en une seule opération, notamment par un procédé de moulage. 25 Avantageusement, l'échangeur thermique peut comporter une portion de liaison entre chaque joint d'étanchéité et chaque entretoise. Cette configuration permet de positionner l'entretoise à proximité de la découpe de guidage, sans pour autant modifier la position du joint d'étanchéité sur la plaque. Cette portion de liaison n'a pour fonction que de faciliter la fabrication de l'échangeur en évitant d'augmenter le nombre de pièces le 30 constituant ainsi que la mise en position de l'entretoise sur la plaque. Cette portion de liaison présente une épaisseur inférieure à celle du joint d'étanchéité, et par conséquent à celle de l'entretoise également. 5 10 20 2910607 -4- Selon une seconde variante, chaque entretoise peut être disjointe du joint d'étanchéité. De cette manière, il est possible de réaliser la disposition de chacun des éléments sur une plaque de manière indépendante. Une telle variante permet donc de supprimer la portion de liaison et d'utiliser les joints d'étanchéité existants dans les 5 échangeurs thermiques classiques d'ores et déjà fabriqués. Différents modes de réalisation des joints d'étanchéité et des entretoises peuvent être envisagés et notamment ils peuvent être réalisés dans des matériaux distincts ou non. 10 Ainsi, selon un premier mode de réalisation, les entretoises et les joints d'étanchéité peuvent être réalisés dans un même matériau. Ainsi, ils peuvent être par exemple être moulés dans le même moule et fabriqués simultanément. Selon un second mode de réalisation, les entretoises et les joints d'étanchéité 15 peuvent être réalisés dans deux matériaux distincts. De cette manière, il est notamment possible d'adapter la compressibilité des entretoises pour ne pas modifier localement la compressibilité du joint d'étanchéité. DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES 20 La manière de réaliser l'invention et les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non limitatif, à l'appui des figures dans lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un échangeur thermique conforme à l'invention ; 25 la figure 2 est une vue de face partielle d'une plaque d'échangeur ; les figures 3 et 4 sont des vues en coupe transversale de différentes formes de l'entretoise au niveau de l'interstice entre deux plaques avant de réaliser leur serrage l'une contre l'autre. 30 MANIERE DE DECRIRE L'INVENTION Comme déjà évoqué, l'invention concerne un échangeur thermique (1) tel que représenté à la figure 1. Ce type d'échangeur à plaques (10) comprend ainsi deux circuits de fluide (2,3) dans lesquels deux fluides circulent pour échanger leur énergie calorifique. 2910607 -5 Tel que représenté, ces circuits (2, 3) sont délimités par un joint d'étanchéité (4) définissant la périphérie de la zone d'échange sur chaque plaque. Les plaques (10) sont positionnées à l'intérieur d'un châssis (6) et sont guidées dans ce châssis au moyen d'une 5 découpe de guidage (5) coopérant avec un rail rapporté au niveau du châssis(6). Des entretoises (7) permettent alors de positionner chaque plaque (10) à égale distance l'une de l'autre et parallèlement à proximité de ce rail de guidage. Ainsi, les entretoises (7) permettent d'assurer le positionnement parallèle des plaques les unes par rapport aux autres avant l'opération de serrage visant à comprimer le joint d'étanchéité (4). 10 Dans la variante représentée, les entretoises (7) peuvent former une excroissance du joint d'étanchéité (4). Ce mode de réalisation permet de faciliter les opérations d'assemblage et de fabrication de d'un tel échangeur (1). 15 Tel que représenté par la variante de la figure 2, les entretoises (17) peuvent également être disjointes du joint d'étanchéité (4). Ainsi, il est possible de réaliser des échangeurs thermiques conformes à l'invention en utilisant un joint d'étanchéité classique d'ores et déjà produit. 20 Tel que représenté à la figure 3, l'entretoise (7) est dans ce cas une excroissance du joint d'étanchéité (4) et est liée à celui-ci par l'intermédiaire d'une portion de liaison (9). Par ailleurs, l'épaisseur (E) de l'entretoise (7) est supérieure à l'épaisseur (e) du joint d'étanchéité (4). De cette manière, une face supérieure(27) de l'entretoise (7) vient la première en contact avec la plaque supérieure (11) lors du positionnement des plaques 25 (10,11) l'une en regard de l'autre dans le châssis (6). A titre d'exemple, il peut être utilisé un joint présentant une épaisseur e de 6mm combiné à une entretoise présentant une épaisseur E de 6.2mm. Par ailleurs, une face inférieure (37) de l'entretoise (7) vient coopérer avec une 30 gorge (8) de façon à faciliter la mise en place et la solidarisation de l'entretoise (7) sur la plaque (10). En effet, l'entretoise (7) doit être très précisément positionnée sur la plaque (10) de manière à coopérer avec une surface plane au dos de la plaque (11) en regard. 2910607 -6- Les faces supérieure (27) et inférieure (37) sont, dans la variante représentée, sensiblement planes de manière à former une entretoise (7) de forme sensiblement parallélépipédique rectangle. 5 Selon une autre variante, et tel que représenté à la figure 4, les faces supérieure (27) et inférieure (37) peuvent aussi former une surface gauche de forme concave avant compression. Dans ce cas, lors du serrage, le contact entre l'entretoise (7) et la plaque adjacente (11) est linéique avant de devenir surfacique. Un tel contact linéique à proximité du rail de guidage permet cependant de garantir le positionnement parallèle des 10 plaques les une par rapport aux autres. Il ressort de ce qui précède qu'un échangeur à plaques conforme à l'invention présente de multiples avantages, et notamment : il permet de positionner parallèlement les plaques les unes par rapport 15 aux autres, et ce perpendiculairement par rapport à la direction de poussée exercée lors du serrage des plaques l'une contre l'autre. il permet notamment d'utiliser un seul rail de guidage, facilitant ainsi la mise en place de plaques de très grandes dimensions. REVENDICATIONS 1. Echangeur thermique (1) comportant un ensemble de plaques (10) définissant entre elles des circuits (2,3) de fluide circulant en alternance au moyen de joints d'étanchéité (4) rapportés entre chaque couple de deux plaques adjacentes, chaque plaque comprenant au moins une découpe de guidage (5) ménagée au niveau d'au moins une de ses extrémités et permettant de guider chaque plaque (10) à l'intérieur d'un châssis (6) caractérisé en ce qu'il comprend également entre chaque couple de deux plaques adjacentes, et à proximité de la découpe de guidage (5), au moins une entretoise (7) destinée à être comprimée et agencée au contact des deux plaques adjacentes (10,11), chaque entretoise (7,17) présentant, avant compression, une épaisseur au moins égale à celle du joint d'étanchéité. 2. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque entretoise est insérée dans une gorge (8) ménagée dans l'une des plaques (10) avec laquelle elle vient en contact. 3. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque entretoise (7,17) présente une forme sensiblement parallélépipédique rectangle. 4. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque entretoise (7,17) présente une compressibilité supérieure à celle du joint d'étanchéité (4). 5. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque entretoise (7) est une excroissance du joint d'étanchéité (4). 6. Echangeur thermique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une portion de liaison (9) entre chaque joint d'étanchéité (4) et chaque entretoise (7). 7. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque entretoise (17) est disjointe du joint d'étanchéité. 2910607 -8- 8. Echangeur thermique selon l'une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que les entretoises (7,17) et les joints d'étanchéité (4) sont réalisés dans un même matériau. 9. Echangeur thermique selon l'une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que 5 les entretoises (7,17) et les joints d'étanchéité (4) sont réalisés dans deux matériaux distincts.