Cette invention concerne un échangeur de chaleur du type à plaques parallèles,
Dans la fabrication d'échangeurs de chaleur du type
à plaques parallèles, il est souvent nécessaire, pour une raison ou une autre, de maintenir des éléments ou surfaces adjacentes écartés à la même distance aussi bien pendant leur assemblage que par la suite.
Lorsque des surfaces d'échange de chaleur secondaires du type à bandes ondulées sont utilisées entre des surfaces d' échange de chaleur primaires adjacentes d'un échangeur de chaleur
<EMI ID=1.1> entre deux fluides actifs, elles servent aussi à maintenir les plaques écartées et parallèles lorsque le système est mis sous pression pendant la fabrication de l'échangeur de chaleur.
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chaleur par les surfaces d'échange de chaleur primaires est habituellement bien suffisant et par conséquent, on supprime les surfaces secondaires. Des plaques voisines peuvent donc ne pas reste,' parallèles entre elles pendant la fabrication de l'échangeur de chaleur.
En outre, il est parfois nécessaire de maintenir un écartement entre des sections adjacentes d'éléments de bandes ondulées elles-mêmes, dans le but d'étaler la circulation, en particulier lorsque l'appareil doit être utilisé pour refroidir un liquide duquel'une matière solide peut se séparer et obstruer le passage.
La présente invention vise à fournir un dispositif pour maintenir deux surfaces ou éléments adjacents d'un échangeur de chaleur du type à plaques parallèles à un écartement désiré pendant sa construction et toute sa durée d'existence, qui soit efficace tout en ne faisant guère obstacle à la- circulation inté-' rieure du liquide.
L'invention concerne un échangeur de chaleur du type à plaques parallèles dans lequel des éléments d'écartement en hélice ouverte maintiennent écartées l'une de l'autre au moins certaines surfaces d'échange de chaleur adjacentes. Les éléments d'écartement de l'invention peuvent consister en hélices ouvertes de section transversale circulaire. Toutefois, les éléments d'écartement peuvent différer de la forme hélicoïdale exacte en ce qu'ils peuvent avoir une section transversale non circulaire. Ils peuvent . donc avoir une section transversale par exemple elliptique, carrée, rectangulaire ou octogonale, les éléments qui ont une section trans versale carrée ou rectangulaire étant particulièrement utiles dans un. appareil devant traiter des fluides à des pressions relativement élevées.
Les termes "hélice" et "hélicoïdal" utilisés ici s'appliquent tant aux sections transversales circulaires qu'aux sections non circulaires.
Les piments d'écartement hélicoïdaux peuvent être employés pour maintenir toutes les surfaces d'échange de chaleur pri-
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suivante lorsqu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des surfaces d'échange de chaleur secondaires du type à bandes ondulées.
Lorsqu'il est nécessaire d'employer des surfaces d'éehang de chaleur secondaires du type à bandes ondulées dans une série de passages dans lesquels passe un des deux fluides qui doivent traverser l'échangeur de chaleur, chaque surface d'une paire de surfaces primaires des passages contenant l'autre fluide est écartée de l'autre par des éléments d'écartement en hélice ouverte. En. outre, si chaque surface secondaire est constituée par deux ou plusieurs sections dont chacune est écartée de la suivante, un élément d' écartement en hélice ouverte peut être utilisé pour maintenir les deux sections écartées.
Dans d'autres formes de réalisation de l'invention, un jeu de passages comporte des surfaces secondaires du type ondulé et l'autre jeu de passages comporte des surfaces secondaires constituées par des sections ondulées espacées, une section étant maintenue écartée de la suivante par un élément d'écartement en hélice ouverte, et les deux jeux de passages comportent des surfaces secondaires constituées par des sections ondulées, une sec-
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.ment en hélice ouverte.
Comme c'est indiqué, on peut employer des éléments d'écar-. tement en .hélice ouverte pour- maintenir l'uniformité de l'écarte-
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geur pendant l'opération de brasure. Le système de plaques est assemblé dans un gabarit et habituellement on le met sous pression au moyen de tendeurs placés près des bords. Les hélices sont
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mais sans .que les spires ne chevauchent. Pour éviter le chevauchement, on laisse les hélices s'étendre vers l'extérieur au delà def faces latérales du réseau, les prolongements étant enroulés très serrés de manière que les hélices adjacentes puissent être pressées l'une contre l'autre sans chevaucher. Les prolongements sont coupés ultérieurement.
Suivant une seconde forme de réalisation de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte des éléments en bandes ondulées pour les surfaces secondaires et des intervalles précis sont requis entre des sections adjacentes des ondulations, ces intervalles servant de passages étalant la circulation. Dans certains modèles d'échangeur de chaleur, un fluide est admis dans les passages d'échange de chaleur perpendiculairement la direction principale de circulation de ce fluide dans l'appareil et un dispositif est donc nécessaire dans l'échangeur de chaleur pour faire dévier dans sa direction principale de circulation le fluide entrant.
Pour éviter l'usage d'un joint à onglet entre les deux passages en question, on peut prévoir une zone de distribution dans l'appareil pour recevoir initialement le fluide du réservoir d'admission supérieur, cette zone de distribution contenant cornue surfaces secondaires des bandes ondulées dont les ondulations s'étendent dans le sens du courent d'entrée initial mais qui sont fendues à intervalles longitudinalement pour permettre au fluide de circuler transversalement aux ondulations et dans les passages principaux de circulation. On peut prévoir une zone similaire du côté de la sortie de l'échangeur de chaleur si c'est nécessaire.
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<EMI ID=8.1> chaleur, exige une attention spéciale dans les appareils utilisant
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aussi leur importance, Suivant l'invention, on utilise des élément!
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ondulations de la surface secondaire de la distance voulue et pour
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que les hélices sont ouvertes, l'incorporation des éléments en hé-
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passages d'étalement du courant. Ces passages sont avantageusement
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l'échangeur de chaleur.
Les passages d'étalement du courait peuvent aussi se trouver dans les passages de circulation principaux de l'élément
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circulation.
Dans les échangeurs de chaleur qui doivent être utilisés
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est de maintenir la séparation des sections d'ondulations pendant
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de chaleur destinés à être utilisés avec des fluides à hautes pressions, il est toutefois préférable d'employer une hélice de section carrée ou rectangulaire car, en plus de ce qu'elle sert de dispositi f d' écartèrent pendant les opérations de brasure et autres, elle assure un renforcement des surfaces secondaires dans l'appareil
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On décrira ci-après l'invention plus en détails avec ré-férence aux dessins annexes dans lesquels: <EMI ID=21.1> dans un des passages de circulation d'un des fluides. la figure 2 est une vue de côté partiellement en coupe d'une autre forme d'échangeur de chaleur contenant des enroulement hélicoïdaux séparant les surfaces d'échange de chaleur primaires, et la figure 3 est une coupe d'une partie du réseau suivant la ligne A-A de la figure 2. <EMI ID=22.1> tributeur de l'appareil est pourvue de cinq sections de bande ondulée 1 séparées les unes des autres par des hélices ouvertes en fil métallique 2 ayant une section transversale en substance cir-
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tudinalement de sorte que tandis que la circulation initiale du fluide dans la section du distributeur depuis un collecteur d'entrée supérieur 3 se fait le long des ondulations, une partie du fluide dans chaque section 1 est détournée transversal errent aux
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ondulations perpendiculaires à celles des éléments de la section
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ternpnt avec ceux du premier fluide.
Lorsqu'on utilise l'appareil dans une installation de liquéfaction de gaz, le gaz refroidi au préalable est admis dans l'appareil par le collecteur d'entrée 3 et il circule le long des
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l'appareil sous forme liquide. L'agent de refroidissement liquide est pompé verticalement dans les passages alternants depuis un collecteur d'entrée 9 jusqu'au collecteur de sortie 10 et il quitte le réservoir 10 partiellement vaporisé. En service normal, il y a peu de circulation longitudinale dans les passages contenant les éléments d'écartement hélicoïdaux 2 et 7 mais si une obstruction indésirable des fentes venait à. se produire dans les éléments ondulés 1 et 6, par exemple par séparation de matière solide, une circulation compensatoire substantielle se produirait dans ces passages.
Dans les passages à circulation libre contenant l'élément d'écartement hélicoïdal 5, une circulation compensatoire peut se produire dans toutes les conditions pour empêcher le manque relatif de liquide dans,certaines parties de l'appareil.
Les figures 2 et 3 montrent un échangeur de chaleur à double passage du type bouilleur-évaporateur comprenant un collecteur d'entrée 20 pour l'air et un collecteur de sortie 21 pour celui-ci. L'air chaud circule dans l'échangeur_par des passages 23 comportant les ondulations habituelles 24. Des passages alternants
25 sont destinés à contenir l'eau à évaporer. Les plaques parallèles délimitant les passages pour le liquide sont espacées uni-
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ouvertes 26, les hélices dans chaque passage étant en contacts périphérique avec la. voisine. Le liquide pénètre dans les passages générateurs de vapeur par l'entrée 27 et le collecteur 28 et la vapeur est recueillie dans un collecteur 29 et quitte l'appareil par la sortie 30.
REVENDICATIONS
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maintiennent au moins certaines surfaces adjacentes (l'échange de
chaleur écartées l'une de l'autre.
2.- Echangeur de chaleur du type à plaques parallèles
This invention relates to a heat exchanger of the parallel plate type,
In the manufacture of heat exchangers of the type
With parallel plates, it is often necessary, for one reason or another, to keep adjacent elements or surfaces apart at the same distance both during their assembly and afterwards.
When corrugated strip type secondary heat exchange surfaces are used between adjacent primary heat exchange surfaces of a heat exchanger
<EMI ID = 1.1> between two active fluids, they also serve to keep the plates apart and parallel when the system is pressurized during the manufacture of the heat exchanger.
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heat from the primary heat exchange surfaces is usually sufficient and therefore the secondary surfaces are eliminated. Neighboring plates may therefore not remain parallel to each other during the manufacture of the heat exchanger.
In addition, it is sometimes necessary to maintain a gap between adjacent sections of corrugated strip elements themselves, in order to spread the circulation, particularly when the apparatus is to be used to cool a liquid of which one. solid material can separate and obstruct the passage.
The present invention aims to provide a device for maintaining two adjacent surfaces or elements of a plate-type heat exchanger parallel at a desired spacing during its construction and throughout its life, which is effective while hardly hindering to the internal circulation of the liquid.
A parallel plate type heat exchanger is disclosed in which open helical spacers keep at least some adjacent heat exchange surfaces apart from each other. The spacers of the invention may consist of open helices of circular cross section. However, the spacers may differ from the exact helical shape in that they may have a non-circular cross section. They can . therefore have a cross section for example elliptical, square, rectangular or octagonal, elements which have a square or rectangular cross section being particularly useful in one. apparatus having to treat fluids at relatively high pressures.
The terms "helix" and "helical" used herein apply to both circular cross sections and non-circular sections.
Spiral spacer peppers can be used to keep all heat exchange surfaces primary.
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following when it is not necessary to use secondary heat exchange surfaces of the corrugated strip type.
When it is necessary to employ secondary heat exchanging surfaces of the corrugated strip type in a series of passages through which one of the two fluids which are to pass through the heat exchanger passes, each surface of a pair of surfaces primary passages containing the other fluid is separated from each other by open helical spacers. In. Further, if each secondary surface is made up of two or more sections each of which is spaced from the next, an open helical spacer may be used to keep the two sections apart.
In other embodiments of the invention, one set of passages has secondary surfaces of the corrugated type and the other set of passages has secondary surfaces formed by spaced corrugated sections, one section being kept apart from the next by an open helical spacer, and the two sets of passages have secondary surfaces formed by corrugated sections, a sec-
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.ment in an open helix.
As indicated, we can use spacers. tally open to maintain the uniformity of the
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geur during the soldering operation. The plate system is assembled into a jig and is usually pressurized by tensioners placed near the edges. The propellers are
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but without. that the turns do not overlap. To avoid overlap, the propellers are allowed to extend outwardly beyond the lateral faces of the array, the extensions being coiled very tightly so that the adjacent propellers can be pressed against each other without overlapping. The extensions are cut later.
According to a second embodiment of the invention, the heat exchanger has corrugated strip elements for the secondary surfaces and precise intervals are required between adjacent sections of the corrugations, these intervals serving as passageways spreading the flow. In some models of heat exchanger, a fluid is admitted into the heat exchange passages perpendicular to the main direction of flow of this fluid in the device and a device is therefore necessary in the heat exchanger to deflect in its main direction of flow is the incoming fluid.
To avoid the use of a miter joint between the two passages in question, it is possible to provide a distribution zone in the apparatus to initially receive the fluid from the upper inlet tank, this distribution zone containing retort secondary surfaces of the Corrugated strips the corrugations of which extend in the direction of the initial inlet flow but which are slit at intervals longitudinally to allow fluid to flow transversely to the corrugations and into the main circulation passages. A similar area can be provided on the outlet side of the heat exchanger if necessary.
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<EMI ID = 8.1> heat, requires special attention in devices using
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also their importance, According to the invention, we use elements!
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ripples of the secondary surface of the desired distance and for
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that the helices are open, the incorporation of the elements in he-
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current spreading passages. These passages are advantageously
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the heat exchanger.
The run-spread passages can also be found in the element's main flow passages.
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circulation.
In heat exchangers that are to be used
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is to maintain the separation of the corrugation sections during
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heat intended for use with fluids at high pressures, it is however preferable to use a propeller of square or rectangular section because, in addition to that it serves as a device fd 'spread during soldering and other operations, it reinforces the secondary surfaces in the device
<EMI ID = 20.1>
The invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings in which: <EMI ID = 21.1> in one of the circulation passages of one of the fluids. Figure 2 is a partially sectional side view of another form of heat exchanger containing helical windings separating the primary heat exchange surfaces, and Figure 3 is a sectional view of part of the network along line AA of figure 2. <EMI ID = 22.1> The tributor of the apparatus is provided with five sections of corrugated strip 1 separated from each other by open helices of metal wire 2 having a substantially circular cross section.
<EMI ID = 23.1>
tudinally so that while the initial flow of fluid in the distributor section from an upper inlet manifold 3 is along the corrugations, some of the fluid in each section 1 is diverted transversely to the corrugations.
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corrugations perpendicular to those of the elements of the section
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ternpnt with those of the first fluid.
When the appliance is used in a gas liquefaction plant, the pre-cooled gas is admitted into the appliance through the inlet manifold 3 and it circulates along the
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the device in liquid form. The liquid coolant is pumped vertically in the alternating passages from an inlet manifold 9 to the outlet manifold 10 and leaves the reservoir 10 partially vaporized. In normal service, there is little longitudinal traffic in the passages containing the helical spacers 2 and 7 but if an unwanted obstruction of the slots occurs. occur in the corrugated elements 1 and 6, for example by separation of solid matter, a substantial compensatory circulation would occur in these passages.
In free-flowing passages containing the helical spacer 5, compensating circulation can occur under any conditions to prevent the relative lack of liquid in certain parts of the apparatus.
Figures 2 and 3 show a double-pass heat exchanger of the boiler-evaporator type comprising an inlet manifold 20 for the air and an outlet manifold 21 for the latter. The hot air circulates in the exchanger by passages 23 comprising the usual undulations 24. Alternating passages
25 are intended to contain the water to be evaporated. The parallel plates delimiting the passages for the liquid are spaced evenly apart.
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open 26, the propellers in each passage being in peripheral contact with the. neighbor. The liquid enters the steam generating passages through the inlet 27 and the manifold 28 and the steam is collected in a manifold 29 and leaves the apparatus through the outlet 30.
CLAIMS
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maintain at least some adjacent surfaces (the exchange of
heat separated from each other.
2.- Parallel plate type heat exchanger