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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2514880A1
Family ID 1948896
Probable Assignee Schmidt W Gmbh Co Kg
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ECHANGEUR THERMIQUE A PLAQUES
Abstract
_________________________________________________________________
L'ECHANGEUR EST CONSTITUE D'UN PAQUET DE PLAQUES 33 PORTANT CHACUNE
SUR UNE DE LEUR FACE UN JOINT 32 POUR L'ETANCHEITE AVEC LA PLAQUE
VOISINE. CHAQUE PLAQUE PRESENTE DES OUVERTURES 31B D'ARRIVEE OU DEPART
DE FLUIDE, ALIGNEES AVEC LES OUVERTURES HOMOLOGUES 31A, 31C DES AUTRES
PLAQUES.
UN COL 29A, 29B, 29C EST FORME AU BORD DE L'OUVERTURE LE LONG DE L'ARC
ADJACENT AU JOINT 32. CHAQUE COL 29B EST EMBOITE DANS LE COL 29C DE
L'UNE DES PLAQUES VOISINES ET RECOIT EN EMBOITEMENT LE COL 29A DE
L'AUTRE PLAQUE VOISINE.
UTILISATION POUR EMPECHER LE DESALIGNEMENT DES PLAQUES PENDANT LEUR
SERRAGE AU MONTAGE.
Description
_________________________________________________________________
14880
La presente invention concerne un echangeur thermique a plaques
constitue de plaques echangeuses de chaleur en tole emboutie alignees
les unes avec les autres par des moyens de guidage et au meme niveau
serrees face contre face en une pile formee entre une plaque de base
et une plaque couvercle Entre ces plaques sont reserves des
interstices fermes par des joints peripheriques amenages sur l'une des
faces de chaque plaque Ces interstices peuvent etre alimentes en
milieux prenant part a l'echange thermique, par des ouvertures
d'entree et de sortie ali- gnees formees par les plaques L'amenagement
des joints est de nature a mettra l'un des milieux au contact de l'une
des faces et l'autre milieu au contact de l'autre face de chaque
plaque.
D'une facon generale, on connait de tels echangeurs thermiques a
plaques dans lesquels les joints peripheriques se presentent
habituellement sous forme de joints plats ou profiles et sont
installes dans des gorges peripheriques matricees des plaques En
presence de pressions et de temperatures elevees, ils posent le
probleme que du fait des forces de serrage elevees necessaires a
l'assemblage etanche du paquet de plaques, certaines plaques tendent a
s'echapper ou s'echappent effectivement de l'assemblage en alignement
La cause de ce phenomene doit etre d'abord recherchee dans le fait que
les tolerances de fabrication inevitables aussi bien du chassis que
des plaques ainsi que des joints amenages entre ces plaques empechent
d'obtenir une force de serrage reguliere sur toute la peripherie des
plaques C'est ainsi que peuvent naitre sur certaines plaques, des
forces perpendiculaires au sens de serrage qui, lorsque les forces de
pre-contrainte sont elevees, risquent d'atteindre des valeurs telles
que les plaques s'echappent lateralement en deteriorant ou detruisant
leur guidage amenage sur les barres de guidage du chassis Le probleme
est encore aggrave du fait que les
14880 forces de reaction transmises aux plaques par les barres de
guidage et s'opposant aux forces transversales, provo- quent a leur
tour des forces de frottement qui agissent entre les differentes
plaques et les barres de guidage et s'opposent au deplacement des
plaques sur les barres de guidage au cours de l'assemblage par
pression du paquet de plaques Au cours de l'assemblage des plaques par
pression, ces forces de frottement s'opposant a la force de serrage,
s'additionnent sur toute la longueur du paquet de plaques Elles
augmentent ainsi les forces de serrage effectivement necessaires et
augmentent donc le risque que certaines plaques se desalignent On
notera enfin que la surface des joints et les surfaces d'etancheite
sont sou- vent badigeonnees avec un agent de separation destine a
eviter le collage des joints et a reduire le frottement entre le joint
et la surface d'etancheite Ceci favorise le desalignement de certaines
plaques surtout lorsque d'importantes forces de serrage sont
appliquees au paquet de plaques pour resister a des pressions et
temperatures elevees.
Pour remedier aux problemes decrits ci-dessus, on sait deja d'apres la
demande de brevet allemand OS 27 13 977 munir les plaques, dans la
zone de fuite pres des ouver- tures d'entree et de sortie, de nervures
en relief, en forme de moulures, qui engrenent par cooperation de
forme dans les evidements concaves correspondants des plaques voisines
dans le but d'interdire un deplacement lateral reciproque des plaques
voisines.
Cette construction a cependant l'inconvenient que les nervures et les
evidements engrenant les uns dans les autres ne peuvent avoir que des
dimensions relativement limitees compte tenu de la place disponible
pour les amenager, de sorte que leur efficacite est egalement limitee
D'autre part, le bati doit egalement comporter des evidements
correspondant aux nervures en relief ce qui rencherit la construction.
La presente invention a pour but, sur un echangeur thermique a plaques
du type decrit ci-dessus, de realiser des plaques concues de telle
sorte qu'elles forment un ensemble rendu solidaire par cooperation de
forme, et capable de supporter efficacement les forces transversales
sans exiger une depense supplementaire de materiel ou de construction.
Partant de l'echangeur thermique a plaques decrit ci-dessus, la
presente invention resout ce probleme en ce que sur une serie au moins
d'ouvertures d'ecoulement d'entre ou de sortie mutuellement alignees,
formees par les plaques, le bord d'ouverture est muni sur une partie
de sa peri- pherie, d'au moins un col courbe faconne d'une seule
piece, rectiligne ou etage, legerement incline par rapport a la
perpendiculaire a la surface des plaques et en ce que le contour
exterieur de ce col est en prise par coopera- tion de forme avec le
contour interieur du col de la plaque suivant immediatement dans sa
direction.
Il est preferable que le col s'etende essentielle- ment sur la partie
du bord d'ouverture opposee a l'inter- valle entre les plaques Dans ce
cas, le col se trouve entre le joint peripherique et l'ouverture de
telle sorte qu'il ne gene pas l'ecoulement du milieu utilise passant
de l'ouverture a l'interstice entre les plaques et ne fait donc pas du
tout obstacle a cet ecoulement.
Les dispositions prises selon la presente invention permettent, dans
des conditions extremement simples et economiques, de verrouiller
reciproquement les plaques voisines par cooperation de forme sans
occasionner de depense supplementaire en materiel et en construction.
En effet, le col conforme a la presente invention peut etre tres
simplement realise en meme temps que les plaques, par matricage d'une
plaque de tole a l'aide d'un outil de forme appropriee Du fait de la
dimension des ouvertures d'entree et de sortie dans les plaques, les
surfaces des cols des plaques de l'echangeur thermique voisines
solidairement en prise les unes avec les autres sont beaucoup plus
grandes que les surfaces de guidage des plaques reposant sur les
barres de guidage Ainsi, elles repartissent sur plusieurs plaques les
forces transver- sales meme elevees agissant sur certaines plaques,
tout en evitant les pressions elevees et, de ce fait, elles peuvent
interdire le desalignement de certaines plaques.
D'autre part, l'utilisation du col selon la presente invention
provoque un agrandissement du diametre d'ouverture sans nuire a la
stabilite du- bord d'ouverture qui est generalement renforcee par des
ondulations ou des moulures. De plus, les cols des plaques de
l'echangeur thermique et les raccords de branchement amenages dans le
bati peuvent etre concus sans difficulte pour que le ou les cols de la
plaque d'echange thermique reposant directement sur la plaque de bati
ou sur la plaque d'appui puissent depasser a l'interieur des raccords
de branchement ce qui evite l'amenagement d'evidements supplementaires
dans le bati.
On notera enfin que l'utilisation du col selon la presente invention
ne peut nuire a l'etancheite des plaques voisines puisque le col ne
couvre pas toute la peripherie du bord d'ouverture et dispose ainsi
d'une elasticite lui permettant de legerement flechir si necessaire.
Il est egalement preferable, lorsque plusieurs series d'ouvertures
sont equipees de cols, d'amenager ces series d'ouvertures soit
symetriquement par rapport a un axe de symetrie des plaques soit
symetriquement par rapport au centre des plaques On etablit ainsi une
certaine symetrie des forces de maintien qui s'opposent aux forces
transversales, ce qui interdit la distorsion unilaterale du paquet de
plaques.
Le bord des cols peut enfin comporter des excrois- sances ouvertes par
rapport au centre de l'ouverture Selon cette conception, les cols des
plaques voisines ne se touchent que dans la zone comprise entre les
excroissances alors que les excroissances definissent des canaux
reliant les ouvertures et les cavites existant entre le col et le
joint adjacent Ces canaux de raccordement assurent en permanence une
circulation turbulente du milieu dans les cavites qui ainsi ne sont
pas sujettes a l'encrasse- ment ou autres.
D'autres particularites et avantages de la presente invention
ressortiront encore de la description ci-apres de differents modes de
realisation donnes a titre d'exemples non limitatifs Aux dessins
annexes la figure 1 est une vue eclatee d'un echangeur thermique a
plaques classique; la figure 2 est une vue partielle d'une plaques
d'echange thermique classique; la figure 3 est une vue en coupe selon
la ligne III-
III de la figure 2; la figure 4 est une vue partielle analogue a la
figure 2, mais montrant une plaque d'echange thermique conforme a la
presente invention; la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne
V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue partielle analogue a la-
figure 2, mais montrant un autre mode de realisation d'une plaque
d'echange thermique conforme a la presente inven- tion; et la figure 7
est une vue en coupe selon la ligne VII-
VII de la figure 6.
Comme le montre la figurel,un echangeur thermique a plaques classique
est compose d'un chassis comprenant une plaque de base 1 et un support
2 qui sont relies longitudinalement en haut et en bas par des barres
de guidage 3 ou 4 et par des ecrous 5 Entre les barres de guidage 3 et
4 sont montees des plaques d'echange thermique 6 qui sont serrees
ensemble sous forme de paquet par une plaque couvercle 7 quand
l'echangeur thermique a plaques est entierement monte, ce qui est
partiellement represente avec la reference 8 Pour le serrage, on
utilise des tiges filetees 9 avec des ecrous 10 qui sont montees dans
des ouvertures 11 de la plaque de base 1 et dans des ouvertures 12 de
la plaque couvercle 7, et se trouvent a cote des plaques d'echange
thermique.
Dans l'exemple represente, la plaque de base 1 comporte quatre
raccords de branchement 13 qui sont en regard d'ouvertures d'entree et
de sortie d'ecoulement correspon- dantes des plaques d'echange
thermique 6, tandis que les joints 14 sont amenages alternativement de
telle sorte qu'un milieu entre dans l'echangeur thermique par
l'intermediaire d'un canal 15, puis parcourt selon la fleche 16 les
inter- stices qui lui sont affectes entre les plaques pour ressor- tir
enfin par l'intermediaire du canal 17, tandis que l'autre milieu
arrive par le canal 18, parcourt selon la fleche 19 les interstices
qui lui sont affectes entre les plaques, pour ressortir enfin par le
canal 20.
La figure 2 montre l'une des plaques 6 de la figure 1 et plus
particulierement son extremite superieure droite sous forme de
representation partielle agrandie Avec cette plaque d'echange
thermique classique, l'ouverture 21 qui sert a guider l'ecoulement du
milieu, est entouree exterieu- rement par le joiht peripherique 22 de
telle sorte que le milieu entrant et sortant par cette ouverture dans
le sens de la fleche 23 a acces a l'interstice entre les plaques situe
en bas a gauche de l'ouverture Le bord de l'ouverture
21 est renforce par les profils 24 d'une maniere connue.
Il est inutile de preciser davantage les autres formes ou matricages
de la plaque qui sont d'ores et deja connues.
On rappellera seulement qu'en 25 on voit partiellement l'evidement
avec lequel la plaque de la figure 2 est prise par cooperation de
formes avec la barre de guidage 3 selon la figure 1.
La figure 3 montre une vue en coupe selon la ligne III-III de la
figure 2 On voit comment sont amenagees cote a cote plusieurs plaques
6 et comment les interstices entre les plaques 26 sont obtures ou
bouches vers l'exte- rieur par les joints peripheriques 22 loges dans
les gorges des plaques 27.
Les figures 4 et 5 montrent, selon le principe represente sur les
figures 2 et 3, une plaque d'echange thermique 33, selon un premier
mode de realisation conforme a la presente invention, dont les details
coincidant avec la plaque d'echange thermique classique ne seront pas
decrits.
La plaque des figures 4 et 5 se distingue cependant de la plaque
classique du fait que sur l'ouverture 28, on a forme par matricage ou
estampage, lors de la fabrication de la plaque, un col 29 qui s'etend
en majeure partie sur l'arc de l'ouverture 28 oppose a l'interstice
entre les plaques En outre, comme on le voit surtout a la figure 5, le
col 29 est conforme en gradins et legerement incline par rapport a la
perpendiculaire a la plaque, de telle sorte que les cols 29 a et 29 c
des plaques adjacentes s'emboitent l'un dans l'autre par cooperation
de forme du fait que leurs contours exterieur 30 a a 30 c viennent
appuyer sur le contour interieur 31 a et 31 c du collier voisin En 32,
on voit a nouveau le joint peripherique auquel rien n'a ete change par
rapport au modele connu.
Comme le montre plus particulierement la figure 4, on voit que par
rapport a la plaque classique de la figure 2, le col 29 a ete forme
sans avoir recours a de la matiere supplementaire, mais en utilisant
la matiere utilisee par ailleurs pour realiser le profile 24 renfor-
cant le bord d'ouverture Ainsi, d'une part, on augmente le diametre
d'ecoulement dans l'ouverture 28 et, d'autre part, la rigidite du bord
d'ouverture n'a absolument pas a en souffrir.
Les figures 6 et 7 montrent une plaque d'echange thermique 34 modifiee
par rapport aux figures 4 et 5 Dans ce cas, le col 35 est garni de
moulures 37 qui font saillie dans l'ouverture 36, ce qui forme des
canaux 38 par l'inter- mediaire desquels les cavites 39 situees entre
les plaques 34 et les joints 40, peuvent etre parcourues par le
milieu, ce qui supprime toute possibilite de sedimentation.
Comme le montrent plus particulierement les figures 5 et 7, la
position inclinee des cols doit etre comprise comme une position
inclinee etagee ou comme une courbure ondulee L'essentiel est de
pouvoir emboiter par cooperation de formes les cols adjacents sans
empecher sa constitution de l'etancheite entre des plaques d'echange
thermique voisines. Il va sans dire egalement que les cols decrits en
relation avec une ouverture de plaque correspondant aux figures 2 a 7,
peuvent egalement etre prevus sur toutes ouvertures alignees de
plaques ou sur plusieurs d'entre elles, auquel cas, il est cependant
recommande de choisir un amenagement symetrique par rapport a l'axe de
symetrie ou par rapport au centre des plaques d'echange thermique.
Ceci est evidemment valable quelle que soit la forme des plaques
representees dans les exemples et quelle que soit la position des
ouvertures car l'objet de la presente invention s'applique egalement a
des plaques d'echange thermique de conception differente dans
lesquelles les ouvertures pour l'entree et la sortie des milieux sont
positionnees differemment.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Echangeur thermique a plaques constitue de plaques echangeuses de
chaleur (33,34) en tole emboutie, alignees les unes avec les autres
par des moyens de guidage, et serrees face contre face en une pile (8)
formee entre une plaque de base (1) et une plaque couvercle (7),
tandis qu'entre ces plaques (33, 34) sont reserves des interstices
fermes par des joints peripheriques (32,40) amenages sur l'une des
facesde chaque plaque (33,34), que ces interstices peuvent etre
alimentes en milieux prenant part a l'echange thermique par des
ouvertures d'entree et de sortie alignees formees par les plaques, et
que l'amenagement des joints est de nature a mettre l'un des milieux
au contact de l'une des faces et l'autre milieu au contact de l'autre
face de chaque plaque, caracterise en ce que sur une serie au moins
d'ouvertures d'entree ou de sortie (28, 36) mutuellement alignees
formees par les plaques (33, 34) le bord de l'ouverture est muni sur
une partie de sa peripherie d'au moins un col courbe (29, 35)
rectiligne ou etage, forme d'une seule piece, et incline legerement
par rapport a la perpendiculaire a la surface de la plaque et en ce
que contour exterieur de ce col est en prise par cooperation de formes
avec le contour interieur du col de la plaque suivant immediatement
dans sa direction.
2 Echangeur thermique a plaques selon la revendica- tion 1,
caracterise en ce que le col (29, 35) s'etend essentiellement sur la
partie du bord d'ouverture opposee a l'intervalle entre les plaques.
3 Echangeur thermique a plaques selon l'une des revendications
precedentes, caracterise en ce que lorsque plusieurs series
d'ouvertures sont munies de cols, ces series d'ouvertures sont
disposees soit symetriquement par rapport a un axe de symetrie des
plaques ou symetriquement par rapport au centre des plaques.
4 Echangeur thermique a plaques selon l'une des revendications
precedentes, caracterise en ce que les cols(35) comportent sur leurs
bords des excroissances moulurees (37), ouvertes, dirigees vers le
milieu de l'ouverture (36).
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