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PERFECTIONNEMENTS AUX ECHANGEURS DE CHALEUR .
Cette invention se rapporte à des appareils échangeurs de chaleur du type à plaques pour liquides ainsi qu'aux plaques à employer dans ces ap- pareils.
On connaît des appareils du type défini ci-dessus dans lesquels, par exemple, comme décrit dans le Mémoire descriptif n 414.181. chacune des surfaces d'échange de chaleur comporte des ondulations qui sont disposées transversalement par rapport à la direction du flux des liquides sur lesdi- tes surfaces et qui épousent les ondulations des surfaces adjacentes pour provoquer une turbulence dans les liquides en occasionnant des changements dans leurs directions et/ou leurs vitesses, et augmenter ainsi le degré d'é- change de la chaleur. Ces ondulations ont encore pour but de renforcer ou de raidir les plaques de telle manière, qu'elles ne seront pas déformées par la différence entre les pressions régnant des deux côtés de chaque pla- que.
Pour produire un degré élevé de transfert de chaleur, ces chan- gements de direction et/ou de vitesse des liquides doivent se produire sou- vent, c'est-à-dire que le pas des ondulations doit être petit, D'autre part, pour que les plaques soient rigides, les ondulations doivent être profondes, c'est-à-dire que leur pas doit être grand.
La présente invention a pour objet de fournir un appareil é- changeur de chaleur du type à plaques pour liquides dans lequel les ondula- tions des plaques sont suffisamment profondes pour assurer le degré requis de rigidité des plaques, mais fournissent cependant le nombre désiré de changements dans la direction et/ou la vitesse des liquides.
Suivant l'invention, les surfaces d'échange de la chaleur soit pourvues d'ondulations majeures et, dans les parois d'au moins certaines desdites ondulations majeures, d'ondulations plus petites, les ondulations majeures ainsi que les ondulations plus petites étant disposées transversa-
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lement par rapport à la direction du flux du liquide.
Cette forme de Construc- tion présente divers avantages, Les ondulations majeures fournissent la so- lidité et la rigidité aux plaques, tandis que les nombreuses ondulations plus petites fournissent un degré beaucoup plus élevé d'échange de chaleur que ne pourraient le faire les ondulations profondes à elles seules, En outre, les surfaces d'échange de chaleur peuvent être plus aisément nettoyées que si les ondulations étaient profondes mais présentaient un petit pas.
Un autre avantage important consiste aussi en ce que pour une rigidité de pla- ques et un degré d'échange de chaleur donnés, l'espace libre minimum à lais- ser entre les plaques pourra être plus grand, si celles-ci sont construites suivant l'invention,que dans le cas où les ondulations offrent toutes une profondeur uniforme, ce qui réduit le risque d'obstruction des passages par des particules volumineuses que peuvent parfois transporter les liquides ou par la tendance qu'ont certains liquides à former un revêtement sur les sur- faces des plaques.
Pour que l'invention puisse être mieux comprise et plus aisé- ment mise à exécution, celle-ci sera décrite ci-dessous de façon plus détail- lée et à l'aide des dessins annexés, où :
La figure 1 montre une plaque suivant l'invention en vue de fa- ce; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figu- re 1; la figure 3 est une coupe partielle à plus grande échelle sui- vant la ligne III-III de la figure 1 montrant deux plaques adjacentes; la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 montrant une variante ; la figure 5 est une vue similaire aux figures 3 et 4 montrant trois plaques construites suivant une forme de construction connue dans la- quelle les ondulations ont une profondeur uniforme; la figure 6 est une vue partielle en perspective montrant en- core une autre forme de construction de plaque suivant l'invention.
Si on se réfère tout d'abord à la figure 5, on y voit une par- tie d'une construction conventionnelle utilisée dans un appareil échangeur de chaleur du type à plaques dans lequel est prévue une série de plaques ondulées 10 de même forme. Les ondulations sont disposées transversalement par rapport à la direction du flux des liquides, ces directions opposées de flux étant indiquées par les flèches x et y, pour fournir une succession d'ondulations profondes ou ondulations majeures sur chaque face de celles- ci, le pas des ondulations étant grand, et la distance qui sépare les flans des ondulations étant inférieure à celle qui sépare les plaques à l'endroit de leurs crêtes.
Lorsque les plaques sont assemblées, c'est-à-dire placées à une certaine distance l'une de l'autre (trois de ces plaques étant mon- trées à la figure), suivant le procédé conventionnel de manière que les ondulations 11 de chaque plaque épousent celles des plaques adjacentes, il est formé une série de passages ondulants ou sinueux tels que 12, au moyen desquels il est donné aux liquides qui les traversent des changements de direction et également de vitesse, en raison de la variation de la distan- ce qui sépare les plaques à leurs flans et à leurs crêtes.
En raison de leur grande profondeur et de leur;grand pas, ces ondulations renforcent ou raidissent les plaques de telle manière que ces dernières ne seront pas déformées par les différences de pression à leurs faces opposées; elles permettent également de nettoyer aisément les plaques. Les liquides pas- sant entre les plaques sont projetés contre les faces des parties de pa- roi relativement inclinées 13, 14, 15,16 d'ondulations successives et en raison des ' changements de direction et de vitesse ainsi que de la tur- bulence provoquée de la sorte dans le liquide, on obtient un degré plus élevé d'échange de chaleur que dans le cas où on se sert de plaques plates.
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Suivant la présente invention, on accroît encore ce degré plus élevé d'échange de chaleur entre les liquides, sans 'réduire aucunement la solidité ou la rigidité des plaques, en formant des ondulations plus petites dans au moins certaines des parois (parois latérales et/ou parois de crê- te) des grandes ondulations ou ondulations majeures 11, lesdites plus pe- tites ondulations s'étendant parallèlement ou pratiquement parallèlement aux grandes ondulations. La figure 3 montre des parties d'une paire de pla- ques adjacentes 10a suivant une forme d'exécution de l'invention, ou on peut voir que dans chaque paroi inclinée de chaque grande ondulation 11 existent des ondulations plus petites 17 qui s'étendent parallèlement aux grandes ondulations.
Dans cette forme de construction, chaque ondulation plus peti- te 17 est formée au moyen de parties de paroi planes, relativement incli- nées 18, 19, qui sont jointes l'une à l'autre à leur sommet par une portion arrondie 20 de crête et à leurs bases par d'autres parties de paroi arron- dies 21 à la partie de paroi adjacente suivante.
Comme le montre le dessin, les ondulations les plus élevées 17 de chaque grande ondulation 11 compren- nent une partie 22 de paroi, courte et plate, et l'ondulation la plus basse 17 de chaque côté de chaque grande ondulation 11 est reliée à l'ondulation la plus basse 17 de l'ondulation adjacente suivante 11 par une partie 23 de paroi, courte et plate, lesdites parties 22 et,23 de paroi étant paral- lèles au plan de la plaque,
La figure 4 montre une forme de construction modifiée de pla- que suivant l'invention.
Dans cette forme d'exécution, les plus petites ondulations 17a sont produites par des parties de paroi successives incur- vées en sens contraire.25, 26, la crête de chaque grande ondulation 11 é- tant formée par une partie de paroi convexe 27, et les grandes ondulations adjacentes étant reliées l'une à l'autre par les parties concaves 28. Dans cette forme d'exécution, il n'existe donc pas de parties de paroi plates parallèles dans la direction du flux des liquides, les passages entre les plaques comportant une succession de parties arquées convergentes-diver- gentes qui fournissent une variation de la distance entre les plaques afin de provoquer un changement de direction et de vitesse ainsi qu'une turbu- lence, lesquels produisent un degré élevé d'échange de chaleur entre les liquides respectifs.
La figure 1 montre un fragment de plaque présentant de grandes et de petites ondulations de l'espèce illustrée à la figure 3. Dans cette figure, 30 et 33 désignent les lumières d'admission et de sortie, tandis que 31 et 32 désignent les lumières de passage. Chaque plaque possède des évidements de montage supérieur et inférieur 34 et 35 ainsi qu'un évidement marginal 36 (voir également la figure 2) destiné à recevoir la garniture de scellement habituelle (non montrée).Des évidements 37 destinés à rece- voir un moyen de scellement sont également prévus autour des lumières et ailleurs comme requis, de la manière habituelle.
Les ondulations profondes lia peuvent, comme montré, avoir un pas .12 (figure 3) supérieur à leur profondeur h. Par exemple, le pas .12 peut être de deux à six fois supérieur à la profondeur h. De même, les plus pe- tites ondulations 17 ou 17a (figure 4) peuvent avoir un pas p' supérieur à leur profondeur h', également comme montré à la figure 3. Le pas p' des on- dulations 17 peut être d'environ un tiers à un huitième du pas p des ondu- lations 11a et la profondeur h' des ondulations 17 peut être d'un quart à un vingtième de la profondeur h des grandes ondulations. La grandeur du pas et la profondeur des ondulations respectives d'une plaque sont de préféren- ce identiques à celles des plaques adjacentes.
Il est intéressant de remarquer que la présence des ondulations plus petites 17 et 17a n'augmente pas matériellement, si augmentation il y a, la rigidité des plaques (à l'égard de la déformation pouvant résulter de la pression des liquides), mais que celles-ci sont uniquement destinées à provoquer un degré plus élevé d'échange de chaleur ou, pour un degré donné d'échange de chaleur,à permettre un écart minimum supérieur entre les pla- ques adjacentes.
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Comme illustré à la figure 2, les extrémités 4-0'des grandes on- dulations 11a sont inclinées vers l'extérieur du côté de l'évidement ou du canal marginal 36, cette inclinaison correspondant de préférence approxi- mativement aux plans des parois latérales desdites ondulations. Dans les agencements illustrés, on a obtenu les plaques en pressant des tôles métal- liques, par exemple,des tôles de cuivre ou d'acier inoxydable et si les grandes ondulations s'étendent jusqu'au bord intérieur du canal 36, la tô- le a tendance à se fissurer pendant l'opération de pressage. Pour éviter ceci, on arrêtera les ondulations 11a à une courte distance du canal 36, comme illustré en 38 à la figure 6.
Toutefois, lorsqu'elles sont construi- tes de cette manière, les plaques assemblées laissent des canaux qui s'é- tendent le long des parties marginales des plaques, parallèlement aux cô- tés de l'évidement 36 du châssis, canaux au moyen desquels le liquide tend à contourner les plaques, réduisant ainsi l'efficacité totale de celles-ci.
Four éliminer ou réduire cette tendance, suivant un autre trait de l'invention, il est prévu une petite ondulation 41 (fig. 6) dans chaque extrémité40 de chaque ondulation Il.5!:, cette ondulation 41 s'éten- dant du bord supérieur de l'ondulation 11a au bord intérieur de l'évidement 36 et le reste de l'extrémité de l'ondulation 11a se terminant peu avant ledit bord de l'évidement 36. Les ondulations 41 peuvent, comme montré, ê- tre les prolongements des petites ondulations 17 ou 17a à la crête de cha- que ondulation 11a ou, dans un autre cas, de l'une quelconque des autres petites ondulations prévues dans les parois latérales des grandes ondula- tions.
Ces petites ondulations 41 d'extrémités produisent un changement dans la direction des liquides qui tendent à contourner les plaques au voi- sinage de l'évidement 36, et réduisent ou éliminent ainsi la perte d'effi- cacité qui en résulte.
Bien que les formes de construction de l'invention décrites et représentées aux dessins montrent des formes de construction appropriées des petites ondulations, il doit être sous-entendu que celles-ci ne doivent pas être considérées comme limitant la portée de l'invention, et qu'il peut être donné à cette dernière d'autres formes que celles qui sont re- présentées. Il doit en outre être sous-entendu que les deux parois d'ex- trémités de l'appareil sont respectivement formées par des dépressions et saillies épousant les grandes et les petites ondulations dans les plaques adjacentes 10a.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil échangeur de chaleur du type à plaques pour liqui- des dans lequel les surfaces d'échange de chaleur sont pourvues d'ondulations majeures et, dans les parois d'au moins certaines de ces ondulations majeu- res, d'ondulations plus petites, les ondulations majeures et les plus peti- tes ondulations étant disposées transversalement par rapport à la direction du flux du liquide.