EP0208042A1 - Thermoformed sheet for a gas-gas plate heat exchanger, and resulting heat exchanger - Google Patents
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- EP0208042A1 EP0208042A1 EP85401407A EP85401407A EP0208042A1 EP 0208042 A1 EP0208042 A1 EP 0208042A1 EP 85401407 A EP85401407 A EP 85401407A EP 85401407 A EP85401407 A EP 85401407A EP 0208042 A1 EP0208042 A1 EP 0208042A1
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- F28F2275/02—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
- F28F2275/025—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials by using adhesives
Definitions
- the present invention relates to gas / gas plate heat exchangers and more particularly to a thermoformed sheet making it possible to produce plates for such exchangers.
- Plate heat exchangers are used in particular for reheating the fresh air entering a building by the stale air which is extracted therefrom, and enable heating savings to be made.
- the present invention proposes to allow the production in large quantities and economically of gas / gas plate exchangers to meet the energy saving needs.
- gas / gas plate heat exchangers of the type comprising an enclosure in which are stacked parallel plates, spaced from one another by lateral spacing means, these plates comprising at their ends zones in the shape of a point. provided with elements for alternately closing one of the two sides of the point, the enclosure further comprising walls which are tightly connected to the points of the ends of the plates so as to form separate conduits for supplying or leaving gases which flow against the current in alternating spaces formed by the plates.
- the present invention aims to overcome these drawbacks by providing a simple and economical sheet for producing plates for heat exchangers.
- the sheet according to the present invention is characterized in that it comprises a series of identical rows of elongated patterns with folded edges on one side or the other of the sheet, each pattern comprising two parallel longitudinal edges by which it is connected to the adjacent patterns to form a row and ending in two point ends by which the patterns of one row connect to the patterns of the next row, the intermediate zones existing between these rows projecting alternately from one side and from the other of the sheet.
- the sheet according to the present invention is produced by thermoforming, in particular by continuous thermoforming using a mold of length equal to that of the repeating part. It can also be performed sheet by sheet using a conventional machine with a mold large enough to contain a sufficient number of rows.
- the sheets according to the invention are advantageously made of thermoplastic material and for example of polyvinyl chloride.
- the plates used to make a heat exchanger are obtained by cutting each pattern or a set of patterns inscribed in a rectangle at the level of the connection zones of the patterns in the same row and at the edges of the intermediate zones existing between the rows.
- This cutting can be carried out directly at the outlet of the thermoforming machine.
- the sheet has patterns whose parallel longitudinal edges are folded on the same side of the sheet.
- these patterns or a set of these patterns are stacked by separating them with flat sheets.
- the sheet has patterns, the longitudinal edges of which are folded over on the side of the sheet where the contiguous intermediate zones project.
- the longitudinal edges in a row are alternately folded over on one side and on the other of the sheet in phase with the edges of the intermediate zones.
- thermoforming makes it possible to manufacture sheets having roughness particularly studied to create turbulence in the gases. These turbulences are interesting because they increase the efficiency per square meter of exchange surface.
- the sheet can receive, by thermoforming, bosses intended to maintain the spacing of the sheets despite the pressure difference which may prevail between the two gas circuits.
- Sheet 1 shown in FIG. 1 is a sheet of thermoformed thermoplastic material. It comprises in the longitudinal direction of the sheet a series of identical rows of four patterns 2a, 2b, 2c and 2d.
- Each of the patterns of a row has the shape of a hexagon elongated in the longitudinal direction of the sheet 1 and comprises two longitudinal parallel edges of the same height folded at right angles to the top of the sheet 1, respectively 3a and 4a, 3b and 4b, 3c and 4c, 3d and 4d.
- edges 4a and 3b, 4b and 3c, 4c and 3d are connected by narrow longitudinal zones respectively 5ab, 5bc, 5cd which are parallel to the plane of the sheet 1.
- the lateral longitudinal edges 3a and 4d they are provided with edges respectively 6 and 7 which are parallel to the plane of the sheet.
- Each of these patterns ends in end zones 8a and 9a, 8b and 9b, 8c and 9c, 8d and 9d respectively, which have the shape of an isosceles triangle and which thus give each pattern the shape of a elongated hexagon.
- the patterns of the same row are connected by the tips 10a, 10b, 10c, 10d of the end zones 8a, 8b, 8c, 8d to the identical patterns of the next row.
- Each end zone such as 8a, 8b, 8c, 8d has an edge 11a, 11b, 11c, 11d folded at right angles towards the top of the sheet and an edge 12a, 12b, 12c, 12d folded at right angles towards the below the sheet.
- These edges have the same height as the longitudinal edges such as 3a and 4a.
- the folded edges above and below are arranged so that the folded edges on the same side are adjacent.
- the edges 12a and 12b folded down are adjacent.
- Intermediate zones 13, 14, 15, 16 and 17 are thus obtained between two successive rows which project alternately above and below the sheet.
- the zones 13 and 17 which are at the edge of the sheet have the shape of an isosceles triangle, while the other intermediate zones have the shape of a rhombus.
- FIG. 2 There is shown in FIG. 2 elements making it possible to constitute a stack for producing a heat exchanger according to the invention.
- thermoformed plates 20 obtained from patterns on sheet 1 and on the other hand flat plates 21.
- Each plate 20 is obtained by cutting the sheet 1 longitudinally in the middle of the narrow longitudinal zones such as 5, 6, 7 so as to form ledges 22 and 23 parallel to the plane of the sheet and adjacent respectively to the longitudinal edges 3 and 4 thus that at the end zones 8 and 9 in leaving edges 24 and 25 parallel to the plane of the sheet, of the same width as edges 22 and 23 and respectively adjacent to edges 11 and 12 which are one folded above the sheet and the other folded below of the sheet.
- the flat plates 21 have a shape corresponding in projection to the shape of the plates 20.
- thermoformed plates 20 and the flat plates 21, as shown in FIG. 3 the outward facing parts of the sheet of edges 22, 23 and 24 are coated with glue on a first plate 20, a flat plate 21 is applied, then a second plate 20 is applied, including all the edges 25, 24, 22 and 23 have been glued and the stacking continues.
- glues based on polyvinyl chloride containing organic solvents can be used in particular.
- thermoformed plates it is also possible to heat seal the edges of the thermoformed plates with the flat plates.
- the stack thus obtained is placed, as shown in FIG. 4, in an enclosure 40 in the shape of a rectangular parallelepiped.
- This enclosure 40 includes conduits 41 and 42 for entering and leaving a first gas and conduits 43 and 44 for entering and leaving a second gas. These conduits are connected to the vertical longitudinal faces 45 and 46, in the vicinity of the vertical end faces 47 and 48.
- the sealing of the two gas circuits is ensured by vertical seals 49 and 50 which are arranged between the walls 47 and 48 and the tips 10 of the stacking plates, vertical seals 51 and 52 which are arranged between the wall 46 and the ends of the edges 4, as well as horizontal seals not shown.
- the first gas for example enters via line 41 and passes between a on two of the passages delimited by the plates 20 and 21, namely the passages delimited between a plate 21 and a plate 20 disposed above and exiting through the conduit 42.
- the second gas enters through a conduit 43, passes between the other passages delimited by the plates, namely the passages delimited between a plate 20 and a plate 21 disposed above and exits through the conduit 44.
- the second gas circulates against the current of the first gas which circulates in the other passages.
- the heat exchanger shown in FIG. 5 comprises a stack of a set of patterns of the sheet shown in FIG. 1.
- the sheet is used in its full width and the assembly comprises several rows of patterns, for example three rows of four patterns. It goes without saying that one can also obtain heat exchangers of different sizes by cutting a different number of rows, as well as by cutting the sheet to obtain a smaller number of patterns in a row.
- the sheets cut from the sheet shown in FIG. 1 are assembled as described for stacking a plate comprising a single pattern, that is to say by intercalating between them flat sheets of the same size and by gluing the flanges surrounding the patterns of the thermoformed sheet to the flat sheets .
- All of the stacked sheets are placed in an enclosure 60 in the shape of a rectangular parallelepiped.
- the first gas (path shown in dotted lines) passes through the passages delimited between a flat sheet and a thermoformed sheet 1 disposed above, while the second gas (path shown in solid lines) flows against the current in the passages delimited between a thermoformed sheet 1 and a flat sheet arranged above.
- thermoformed sheet 101 There is shown in FIG. 6 another thermoformed sheet 101 according to the invention.
- sheet 101 comprises in the longitudinal direction a series of identical rows of four patterns respectively 102a, 102b, 102c, 102d.
- Each of the patterns of a row has the shape of a hexagon elongated in the longitudinal direction of the sheet and comprises two longitudinal parallel edges of the same height folded at right angles, one towards the top of the sheet (103a, 103b, 103c, 103d), the other towards the bottom of the sheet (104a, 104b, 104c, 104d).
- edges 104a and 104b, on the one hand, and 104c and 104d, on the other hand, are juxtaposed and are connected by narrow longitudinal zones 105 and 106 respectively which are parallel to the plane of the sheet and below it this.
- edges 103b and 103c are juxtaposed and are connected by a narrow longitudinal zone 107 which is parallel to the plane of the sheet and above it.
- lateral edges 103a and 103d are provided with flanges 108 and 109 respectively.
- Each of the patterns 102a, 102b, 102c, and 102d ends in end zones respectively 110a and 111a, 110b and 111b, 110c and 111c, 110d and 111d similar to the end zones 8a and 9a, 8b and 9b, 8c and 9c, and 8d and 9d of sheet 1 of FIG. 1.
- the patterns of the same row are connected by their points as in the case of sheet 1 of the Fig. 1 by delimiting between them intermediate zones 112, 113, 114, 115 and 116 analogous respectively to intermediate zones 13, 14, 15, 16 and which project alternately above and below the sheet 101.
- FIG. 7 There is shown in FIG. 7 elements making it possible to constitute a stack for another heat exchanger according to the invention.
- thermoformed plates 120 and 121 These elements include a series of identical thermoformed plates 120 and 121, one of which has simply been rotated 180 ° around an axis perpendicular to the plane of the plate. These plates are obtained by cutting the patterns from the sheet 101 similar to cutting the plates 20 from the sheet 1.
- These plates 120 and 121 are provided with a longitudinal edge 122 and two end edges 123 and 124, these edges being respectively adjacent to the edge 103 and to the two end edges 125 and 126 which are folded over the plane. of the sheet, and being themselves parallel to the plane of the sheet.
- the plates 120 and 121 include a longitudinal edge 127 and two end edges 128 and 129, these edges being respectively adjacent to the longitudinal edge 104 and to the end edges 130 and 131, which are folded below the plane. of the sheet, and being themselves parallel to the plane of the sheet.
- the plates 120 and 121 are assembled as shown in FIG. 8 by gluing the outward facing parts of the sheet of flanges 122, 123, 124, 127, 128 and 129.
- these edges can also be heat sealed.
- the stack thus obtained can be placed in an enclosure similar to that shown in FIG. 4 with vertical seals at the points of the plates and seals between flanges 123,122,124 of the upper plate and the enclosure and between the flanges 128,127,129 of the lower plate and the enclosure.
- the heat exchanger shown in FIG. 9 comprises a stack of a set of patterns of the sheet shown in FIG. 6.
- the sheet 101 is used in its full width and the assembly includes several rows of patterns.
- the sets are stacked after gluing and rotation of a set of two by 180 ° around an axis perpendicular to the plane of the sheets.
- the stack obtained is placed in an enclosure 160 provided with gas inlet and outlet conduits as in the case of FIG. 5.
- the stack obtained delimits a succession of passages comprising alternately a first layer with a double passage 130 and two passages 131 and 132 and a second layer with two double passages 133 and 134.
- the first gas passes into the first layer and the second gas in the second layer.
- FIG. 11 There is shown in FIG. 11 a pattern 201 of a thermoformed sheet according to the invention which has embossings on its surface.
- Pattern 201 is analogous to pattern 2 of sheet 1 and includes longitudinal edges 202 and 203, as well as end edges 204 folded over the top of the sheet and end edges 205 folded below the sheet. .
- the edge 205 is thus adjacent to the entrance to the upper passage, while the edge 204 is adjacent to the exit from the lower passage.
- the plate 201 In the vicinity of the exit from the lower passage, the plate 201 has a rib 206 projecting towards the underside of the sheet, substantially in the middle of the end half-half and at an angle of approximately 70 ° relative to the edge 204 in turning from the tip.
- the plate 201 In the vicinity of the entrance to the upper passage, the plate 201 has a rib 207 similar to the rib 206, but projecting towards the top of the sheet.
- These ribs 206 and 207 serve to guide the gas flows by distributing them over the entire surface of the plates.
- the central zone of the plate 201 also comprises a series of zones 208 having a transverse embossing.
- These areas 208 transversely include a succession of bumps 209 and recesses 210 relative to the median plane of the sheet. All of the bumps, hollows and intermediate zones without embossing makes it possible to obtain turbulence favorable to heat exchange.
- the main advantages of the present invention are as follows. - it provides high yields (greater than 70%) as calculated according to AFNOR E 51 702 standard; - a single mold of reduced dimensions, therefore inexpensive, is sufficient to make all the sizes in the range; - It is possible to make the sheets of thermoplastic material, which further reduces the cost of tooling compared to that required for making with metal sheets; - thermoforming also makes it possible to economically produce on the sheet forms of an infinite variety for quite diverse purposes such as, for example: . create turbulence to increase efficiency, . keep the spacing of the sheets constant using bosses, . guide the flows so as to distribute them as uniformly as possible in the passage section.
- the flow guides can have any shape, for example curved, if desired. The only limit is that the sheet can be removed from the mold after thermoforming.
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Abstract
Description
La présente invention concerne les échangeurs de chaleur gaz/gaz à plaques et plus particulièrement une feuille thermoformée permettant de réaliser des plaques pour de tels échangeurs.The present invention relates to gas / gas plate heat exchangers and more particularly to a thermoformed sheet making it possible to produce plates for such exchangers.
Les échangeurs à plaques sont utilisés notamment pour le réchauffage de l'air frais entrant dans un bâtiment par l'air vicié qui en est extrait, et permettent de réaliser des économies de chauffage.Plate heat exchangers are used in particular for reheating the fresh air entering a building by the stale air which is extracted therefrom, and enable heating savings to be made.
La présente invention se propose de permettre la réalisation en grande quantité et de façon économique d'échangeurs gaz/gaz à plaques pour satisfaire les besoins en économie d'énergie.The present invention proposes to allow the production in large quantities and economically of gas / gas plate exchangers to meet the energy saving needs.
On connaît déjà des échangeurs de chaleur gaz/gaz à plaques du type comprenant une enceinte dans laquelle sont empilées des plaques parallèles, espacées les unes des autres par des moyens d'espacement latéraux, ces plaques comprenant à leurs extrémités des zones en forme de pointe munies d'éléments pour fermer alternativement l'un des deux côtés de la pointe, l'enceinte comprenant en outre des parois reliées de façon étanche aux pointes des extrémités des plaques de façon à former des conduits distincts d'amenée ou de sortie des gaz qui circulent à contre-courant dans des espaces alternés formés par les plaques.There are already known gas / gas plate heat exchangers of the type comprising an enclosure in which are stacked parallel plates, spaced from one another by lateral spacing means, these plates comprising at their ends zones in the shape of a point. provided with elements for alternately closing one of the two sides of the point, the enclosure further comprising walls which are tightly connected to the points of the ends of the plates so as to form separate conduits for supplying or leaving gases which flow against the current in alternating spaces formed by the plates.
Des échangeurs de ce type sont décrits notamment dans les brevets FR 1 272 343 et FR 2 315 674. Ces échangeurs utilisent toutefois des plaques de forme complexe dont la fabrication est difficile, ce qui empêche en pratique une production à grande échelle.Exchangers of this type are described in particular in patents FR 1 272 343 and FR 2 315 674. These exchangers however use plates of complex shape whose manufacture is difficult, which in practice prevents large-scale production.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant de façon simple et économique une feuille permettant de réaliser des plaques pour échangeurs de chaleur.The present invention aims to overcome these drawbacks by providing a simple and economical sheet for producing plates for heat exchangers.
La feuille selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une série de rangées identiques de motifs allongés à bords repliés d'un côté ou de l'autre de la feuille, chaque motif comprenant deux bords longitudinaux parallèles par lesquels il se raccorde aux motifs adjacents pour former une rangée et se terminant par deux extrémités en pointes par lesquelles les motifs d'une rangée se raccordent aux motifs de la rangée suivante, les zones intermédiaires existant entre ces rangées faisant saillie alternativement d'un côté et de l'autre de la feuille.The sheet according to the present invention is characterized in that it comprises a series of identical rows of elongated patterns with folded edges on one side or the other of the sheet, each pattern comprising two parallel longitudinal edges by which it is connected to the adjacent patterns to form a row and ending in two point ends by which the patterns of one row connect to the patterns of the next row, the intermediate zones existing between these rows projecting alternately from one side and from the other of the sheet.
La feuille selon la présente invention est réalisée par thermoformage, notamment par thermoformage en continu à l'aide d'un moule de longueur égale à celle de la partie répétitive. Elle peut être réalisée également feuille par feuille à l'aide d'une machine classique avec un moule suffisamment grand pour contenir un nombre suffisant de rangées.The sheet according to the present invention is produced by thermoforming, in particular by continuous thermoforming using a mold of length equal to that of the repeating part. It can also be performed sheet by sheet using a conventional machine with a mold large enough to contain a sufficient number of rows.
Les feuilles selon l'invention sont réalisées avantageusement en matière thermoplastique et par exemple en chlorure de polyvinyle.The sheets according to the invention are advantageously made of thermoplastic material and for example of polyvinyl chloride.
Les plaques utilisées pour réaliser un échangeur de chaleur sont obtenues par découpe de chaque motif ou d'un ensemble de motifs inscrits dans un rectangle au niveau des zones de raccordement des motifs d'une même rangée et au niveau des bords des zones intermédiaires existant entre les rangées.The plates used to make a heat exchanger are obtained by cutting each pattern or a set of patterns inscribed in a rectangle at the level of the connection zones of the patterns in the same row and at the edges of the intermediate zones existing between the rows.
Ainsi, par le choix du découpage, il est possible d'obtenir des plaques d'une taille adaptée à la taille de l'échangeur souhaité et donc de réaliser des échangeurs correspondant à des débits de gaz très variés.Thus, by the choice of cutting, it is possible to obtain plates of a size adapted to the size of the desired exchanger and therefore to produce exchangers corresponding to very varied gas flow rates.
Ce découpage peut être effectué directement à la sortie de la machine de thermoformage.This cutting can be carried out directly at the outlet of the thermoforming machine.
Dans un mode préféré de réalisation de la présente invention, la feuille présente des motifs dont les bords longitudinaux parallèles sont repliés d'un même côté de la feuille. Pour réaliser un échangeur selon l'invention, on empile ces motifs ou un ensemble de ces motifs en les séparant par des feuilles planes.In a preferred embodiment of the present invention, the sheet has patterns whose parallel longitudinal edges are folded on the same side of the sheet. To make an exchanger according to the invention, these patterns or a set of these patterns are stacked by separating them with flat sheets.
Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, la feuille présente des motifs dont les bords longitudinaux sont repliés du côté de la feuille où les zones intermédiaires contigües font saillie. Ainsi, les bords longitudinaux dans une rangée sont alternativement repliés d'un côté et de l'autre de la feuille en phase avec les bords des zones intermédiaires.In another embodiment of the present invention, the sheet has patterns, the longitudinal edges of which are folded over on the side of the sheet where the contiguous intermediate zones project. Thus, the longitudinal edges in a row are alternately folded over on one side and on the other of the sheet in phase with the edges of the intermediate zones.
Par ailleurs, l'utilisation du thermoformage pour réaliser les feuilles selon la présente invention permet de fabriquer des feuilles présentant des aspérités particulièrement étudiées pour créer des turbulences dans les gaz. Ces turbulences sont intéressantes car elles augmentent l'efficacité par mètre carré de surface d'échange.Furthermore, the use of thermoforming to produce the sheets according to the present invention makes it possible to manufacture sheets having roughness particularly studied to create turbulence in the gases. These turbulences are interesting because they increase the efficiency per square meter of exchange surface.
De la même manière, la feuille peut recevoir par thermoformage des bossages destinés à maintenir l'écartement des feuilles malgré la différence de pression qui peut régner entre les deux circuits de gaz.Likewise, the sheet can receive, by thermoforming, bosses intended to maintain the spacing of the sheets despite the pressure difference which may prevail between the two gas circuits.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement des modes d'exécution.The invention is set out below in more detail with the aid of drawings representing only embodiments.
Sur ces dessins :
- la Fig. 1 est une vue de dessus d'une feuille selon l'invention dans laquelle la limite des parties en creux est représentée par des traits pointillés;
- la Fig. 2 est une vue en perspective des éléments d'un empilage comprenant des motifs de la feuille représentée sur la Fig. 1 destiné à constituer un échangeur de chaleur;
- la Fig. 3 est une vue analogue à la Fig. 2 mais après assemblage;
- la Fig. 4 est une vue de dessus en coupe d'un échangeur de chaleur comprenant un empilage selon la Fig. 3;
- la Fig. 5 est une vue de dessus en coupe d'une partie d'un échangeur comprenant un ensemble de motifs de la feuille représentée sur la Fig. 1;
- la Fig. 6 est une vue de dessus d'une autre feuille selon l'invention dans laquelle les limites des parties en creux sont représentées en traits pointillés;
- la Fig. 7 est une vue en perspective des éléments d'un empilage comprenant des motifs de la feuille représentée sur la Fig. 6;
- la Fig. 8 est une vue analogue à la Fig. 7 mais après assemblage;
- la Fig. 9 est une vue de dessus en coupe d'un échangeur de chaleur comprenant un ensemble de motifs de la feuille représentée sur la Fig. 6;
- la Fig. 10 est une vue partielle en coupe suivant 10-10 de la Fig. 9;
- la Fig. 11 est une vue de dessus d'un motif présentant des gaufrages;
- les Fig. 12, 13 et 14 sont des coupes respectivement selon 12-12, 13-13 et 14-14 de la Fig. 11.
- Fig. 1 is a top view of a sheet according to the invention in which the limit of the hollow parts is represented by dotted lines;
- Fig. 2 is a perspective view of the elements of a stack comprising patterns of the sheet shown in FIG. 1 intended to constitute a heat exchanger;
- Fig. 3 is a view similar to FIG. 2 but after assembly;
- Fig. 4 is a top view in section of a heat exchanger comprising a stack according to FIG. 3;
- Fig. 5 is a top view in section of a part of an exchanger comprising a set of patterns of the sheet shown in FIG. 1;
- Fig. 6 is a top view of another sheet according to the invention in which the limits of the hollow parts are shown in dotted lines;
- Fig. 7 is a perspective view of the elements of a stack comprising patterns of the sheet shown in FIG. 6;
- Fig. 8 is a view similar to FIG. 7 but after assembly;
- Fig. 9 is a top view in section of a heat exchanger comprising a set of patterns of the sheet shown in FIG. 6;
- Fig. 10 is a partial sectional view along 10-10 of FIG. 9;
- Fig. 11 is a top view of a pattern having embossings;
- Figs. 12, 13 and 14 are sections respectively according to 12-12, 13-13 and 14-14 of FIG. 11.
La feuille 1 représentée sur la Fig. 1 est une feuille de matière thermoplastique thermoformée. Elle comprend dans le sens longitudinal de la feuille une série de rangées identiques de quatre motifs 2a, 2b, 2c et 2d.Sheet 1 shown in FIG. 1 is a sheet of thermoformed thermoplastic material. It comprises in the longitudinal direction of the sheet a series of identical rows of four
Chacun des motifs d'une rangée a la forme d'un hexagone allongé dans le sens longitudinal de la feuille 1 et comprend deux bords parallèles longitudinaux de même hauteur repliés à angle droit vers le dessus de la feuille 1, respectivement 3a et 4a, 3b et 4b, 3c et 4c, 3d et 4d.Each of the patterns of a row has the shape of a hexagon elongated in the longitudinal direction of the sheet 1 and comprises two longitudinal parallel edges of the same height folded at right angles to the top of the sheet 1, respectively 3a and 4a, 3b and 4b, 3c and 4c, 3d and 4d.
Les bords 4a et 3b, 4b et 3c, 4c et 3d se raccordent par des zones longitudinales étroites respectivement 5ab, 5bc, 5cd qui sont parallèles au plan de la feuille 1. Quant aux bords longitudinaux latéraux 3a et 4d ils sont munis de rebords respectivement 6 et 7 qui sont parallèles au plan de la feuille.The edges 4a and 3b, 4b and 3c, 4c and 3d are connected by narrow longitudinal zones respectively 5ab, 5bc, 5cd which are parallel to the plane of the sheet 1. As for the lateral longitudinal edges 3a and 4d they are provided with edges respectively 6 and 7 which are parallel to the plane of the sheet.
Chacun de ces motifs se termine par des zones d'extrémité respectivement 8a et 9a, 8b et 9b, 8c et 9c, 8d et 9d, qui ont la forme d'un triangle isocèle et qui confèrent ainsi à chaque motif la forme d'un hexagone allongé.Each of these patterns ends in
Les motifs d'une même rangée se raccordent par les pointes 10a, 10b, 10c, 10d des zones d'extrémité 8a, 8b, 8c, 8d aux motifs identiques de la rangée suivante.The patterns of the same row are connected by the
Chaque zone d'extrémité telle que 8a, 8b, 8c, 8d présente un bord 11a, 11b, 11c, 11d replié à angle droit vers le dessus de la feuille et un bord 12a, 12b, 12c, 12d replié à angle droit vers le dessous de la feuille. Ces bords ont la même hauteur que les bords longitudinaux tels que 3a et 4a. Dans une rangée, les bords repliés au-dessus et au-dessous sont disposés de façon à ce que les bords repliés d'un même côté soient adjacents. C'est ainsi que les bords 12a et 12b repliés vers le dessous sont adjacents. On obtient ainsi entre deux rangées successives des zones intermédiaires 13, 14, 15, 16 et 17 qui font alternativement saillie au-dessus et au-dessous de la feuille. Les zones 13 et 17 qui sont au bord de la feuille ont la forme d'un triangle isocèle, tandis que les autres zones intermédiaires ont la forme d'un losange.Each end zone such as 8a, 8b, 8c, 8d has an
On a représenté sur la Fig. 2 des éléments permettant de constituer un empilage pour réaliser un échangeur de chaleur selon l'invention.There is shown in FIG. 2 elements making it possible to constitute a stack for producing a heat exchanger according to the invention.
Ces éléments comprennent d'une part des plaques thermoformées 20 obtenues à partir de motifs de la feuille 1 et d'autre part des plaques planes 21.These elements comprise on the one hand
Chaque plaque 20 est obtenue par découpe de la feuille 1 longitudinalement au milieu des zones longitudinales étroites telles que 5, 6, 7 de façon à former des rebords 22 et 23 parallèles au plan de la feuille et adjacents respectivement aux bords longitudinaux 3 et 4 ainsi qu'au niveau des zones d'extrémités 8 et 9 en laissant des rebords 24 et 25 parallèles au plan de la feuille, de même largeur que les rebords 22 et 23 et respectivement adjacents aux rebords 11 et 12 qui sont l'un replié au-dessus de la feuille et l'autre replié au-dessous de la feuille.Each
Les plaques planes 21 ont une forme correspondant en projection à la forme des plaques 20.The
Pour assembler les plaques thermoformées 20 et les plaques planes 21, comme représenté sur la Fig. 3, on enduit de colle les parties tournées vers l'extérieur de la feuille des rebords 22, 23 et 24 d'une première plaque 20, on applique une plaque plane 21, puis on applique une deuxième plaque 20 dont l'ensemble des rebords 25, 24, 22 et 23 ont été encollées et l'on poursuit l'empilage. Pour coller des feuilles en chlorure de polyvinyle on peut utiliser en particulier des colles à base de chlorure de polyvinyle contenant des solvents organiques.To assemble the
En variante, on peut également effectuer un thermosoudage des rebords des plaques thermoformées avec les plaques planes.As a variant, it is also possible to heat seal the edges of the thermoformed plates with the flat plates.
L'empilage ainsi obtenu est placé, comme représenté sur la Fig. 4, dans une enceinte 40 en forme de parallélépipède rectangle. Cette enceinte 40 comporte des conduits 41 et 42 d'entrée et de sortie d'un premier gaz et des conduits 43 et 44 d'entrée et de sortie d'un second gaz. Ces conduits se raccordent aux faces longitudinales verticales 45 et 46, au voisinage des faces d'extrémité verticale 47 et 48. L'étanchéité des deux circuits de gaz est assurée par des joints d'étanchéité verticaux 49 et 50 qui sont disposés entre respectivement les parois 47et 48 et les pointes 10 des plaques de l'empilage, des joints d'étanchéité verticaux 51 et 52 qui sont disposés entre la paroi 46 et les extrémités des bords 4, ainsi que des joints d'étanchéité horizontaux non représentés.The stack thus obtained is placed, as shown in FIG. 4, in an
Le premier gaz (trajet représenté en pointillés) entre par exemple par le conduit 41 et passe entre un sur deux des passages délimités par les plaques 20 et 21, à savoir les passages délimités entre une plaque 21 et une plaque 20 disposée au-dessus et ressort par le conduit 42.The first gas (path shown in dotted lines) for example enters via
Le deuxième gaz (trajet en trait continu) entre par un conduit 43 , passe entre les autres passages délimités par les plaques, à savoir les passages délimités entre une plaque 20 et une plaque 21 disposée au-dessus et ressort par le conduit 44.The second gas (continuous line path) enters through a
Dans ces passages, le second gaz circule à contre-courant du premier gaz qui circule dans les autres passages.In these passages, the second gas circulates against the current of the first gas which circulates in the other passages.
L'échangeur de chaleur représenté sur la Fig. 5 comprend un empilage d'un ensemble de motifs de la feuille représenté sur la Fig. 1. Dans le cas représenté, la feuille est utilisée dans sa largeur complète et l'ensemble comprend plusieurs rangées de motifs, par example trois rangées de quatre motifs. Il va de soi que l'on peut également obtenir des échangeurs de chaleur de taille différente en découpant un nombre de rangées différent, ainsi qu'en découpant la feuille pour obtenir un nombre plus réduit de motifs dans une rangée.The heat exchanger shown in FIG. 5 comprises a stack of a set of patterns of the sheet shown in FIG. 1. In the case shown, the sheet is used in its full width and the assembly comprises several rows of patterns, for example three rows of four patterns. It goes without saying that one can also obtain heat exchangers of different sizes by cutting a different number of rows, as well as by cutting the sheet to obtain a smaller number of patterns in a row.
Pour réaliser l'échangeur représenté sur la Fig. 5, les feuilles découpées à partir de la feuille représentée sur la Fig. 1 sont assemblées comme décrit pour l'empilage d'une plaque comportant un seul motif, c'est-à-dire en intercalant entre elles des feuilles planes de même dimension et en collant les rebords entourant les motifs de la feuille thermoformée aux feuilles planes.To make the exchanger shown in FIG. 5, the sheets cut from the sheet shown in FIG. 1 are assembled as described for stacking a plate comprising a single pattern, that is to say by intercalating between them flat sheets of the same size and by gluing the flanges surrounding the patterns of the thermoformed sheet to the flat sheets .
L'ensemble des feuilles empilées est disposé dans une enceinte 60 en forme de parallélépipède rectangle.All of the stacked sheets are placed in an
Aux extrémités de l'empilage on dispose des parois verticales 61 reliées de façon étanche aux pointes 10 des motifs terminaux pour former des espaces distincts tels que 62 et 63 respectivement d'amenée d'un premier gaz et de sortie d'un deuxième gaz.At the ends of the stack there are vertical walls 61 connected in leaktight manner to the
Comme dans le cas de la Fig. 4, le premier gaz (trajet représenté en pointillés) passe dans les passages délimités entre une feuille plane et une feuille thermoformée 1 disposée au-dessus, tandis que le second gaz (trajet représenté en trait continu) circule à contre-courant dans les passages délimités entre une feuille thermoformée 1 et une feuille plane disposée au-dessus.As in the case of FIG. 4, the first gas (path shown in dotted lines) passes through the passages delimited between a flat sheet and a thermoformed sheet 1 disposed above, while the second gas (path shown in solid lines) flows against the current in the passages delimited between a thermoformed sheet 1 and a flat sheet arranged above.
On a représenté sur la Fig. 6 une autre feuille thermoformée 101 selon l'invention.There is shown in FIG. 6 another
Comme la feuille 1, la feuille 101 comprend dans le sens longitudinal une série de rangées identiques de quatre motifs respectivement 102a, 102b, 102c, 102d.Like sheet 1,
Chacun des motifs d'une rangée a la forme d'un hexagone allongé dans le sens longitudinal de la feuille et comprend deux bords parallèles longitudinaux de même hauteur repliés à angle droit, l'un vers le dessus de la feuille (103a, 103b, 103c, 103d), l'autre vers le dessous de la feuille (104a, 104b, 104c, 104d).Each of the patterns of a row has the shape of a hexagon elongated in the longitudinal direction of the sheet and comprises two longitudinal parallel edges of the same height folded at right angles, one towards the top of the sheet (103a, 103b, 103c, 103d), the other towards the bottom of the sheet (104a, 104b, 104c, 104d).
Les bords 104a et 104b, d'une part, et 104c et 104d, d'autre part, sont juxtaposés et se raccordent par des zones longitudinales étroites respectivement 105 et 106 qui sont parallèles au plan de la feuille et en-dessous de celle-ci.The edges 104a and 104b, on the one hand, and 104c and 104d, on the other hand, are juxtaposed and are connected by narrow
Les bords 103b et 103c sont juxtaposés et se raccordent par une zone longitudinale étroite 107 qui est parallèle au plan de la feuille et au-dessus de celle-ci.The
Quant aux bords latéraux 103a et 103d, ils sont munis de rebords respectivement 108 et 109.As for the
Chacun des motifs 102a, 102b, 102c, et 102d se termine par des zones d'extrémité respectivement 110a et 111a, 110b et 111b, 110c et 111c, 110d et 111d analogues aux zones d'extrémité 8a et 9a, 8b et 9b, 8c et 9c, et 8d et 9d de la feuille 1 de la Fig. 1.Each of the
Les motifs d'une même rangée se raccordent par leurs pointes comme dans le cas de la feuille 1 de la Fig. 1 en délimitant entre eux des zones intermédiaires 112,113,114,115 et 116 analogues respectivement aux zones intermédiaires 13,14,15,16 et qui font alternativement saillie au-dessus et au-dessous de la feuille 101.The patterns of the same row are connected by their points as in the case of sheet 1 of the Fig. 1 by delimiting between them
On a représenté sur la Fig. 7 des éléments permettant de constituer un empilage pour un autre échangeur de chaleur selon l'invention.There is shown in FIG. 7 elements making it possible to constitute a stack for another heat exchanger according to the invention.
Ces éléments comprennent une série de plaques thermoformées 120 et 121 identiques dont l'une a simplement subi une rotation de 180° autour d'un axe perpendiculaire au plan de la plaque. Ces plaques sont obtenues par un découpage des motifs de la feuille 101 analogue au découpage des plaques 20 à partir de la feuille 1.These elements include a series of identical
Ces plaques 120 et 121 sont munies d'un rebord longitudinal 122 et de deux rebords d'extrémité 123 et 124, ces rebords étant adjacents respectivement au bord 103 et aux deux bords d'extrémité 125 et 126 qui sont repliés au-dessus du plan de la feuille, et étant eux-mêmes parallèles au plan de la feuille.These
De même, les plaques 120 et 121 comprennent un rebord longitudinal 127 et deux rebords d'extrémité 128 et 129, ces rebords étant adjacents respectivement au bord longitudinal 104 et aux bords d'extrémité 130 et 131, qui sont repliés au-dessous du plan de la feuille, et étant eux-mêmes parallèles au plan de la feuille.Similarly, the
Les plaques 120 et 121 sont assemblées comme représenté sur la Fig. 8 par collage des parties tournées vers l'extérieur de la feuille des rebords 122, 123, 124, 127, 128 et 129.The
En variante, on peut également thermosouder ces rebords.Alternatively, these edges can also be heat sealed.
L'empilage ainsi obtenu peut être placé dans une enceinte analogue à celle représentée sur la Fig. 4 avec des joints d'étanchéite verticaux au niveau des pointes des plaques et des joints d'étanchéité entre des rebords 123,122,124 de la plaque supérieure et l'enceinte et entre les rebords 128,127,129 de la plaque inférieure et l'enceinte.The stack thus obtained can be placed in an enclosure similar to that shown in FIG. 4 with vertical seals at the points of the plates and seals between flanges 123,122,124 of the upper plate and the enclosure and between the flanges 128,127,129 of the lower plate and the enclosure.
L'échangeur de chaleur représenté sur la Fig. 9 comprend un empilage d'un ensemble de motifs de la feuille représentée sur la Fig. 6. Dans le cas représenté, la feuille 101 est utilisée dans sa largeur complète et l'ensemble comprend plusieurs rangées de motifs. Les ensembles sont empilés après encollage et rotation d'un ensemble sur deux de 180° autour d'un axe perpendiculaire au plan des feuilles. L'empilage obtenu est disposé dans une enceinte 160 munie de conduits d'entrée et de sortie de gaz comme dans le cas de la Fig. 5.The heat exchanger shown in FIG. 9 comprises a stack of a set of patterns of the sheet shown in FIG. 6. In the case shown, the
Comme représenté sur la Fig. 10 l'empilage obtenu délimite une succession de passages comprenant alternativement une première couche avec un passage double 130 et deux passages 131 et 132 et une deuxième couche avec deux passages doubles 133 et 134. Le premier gaz passe dans la première couche et le second gaz dans la deuxième couche.As shown in Fig. 10 the stack obtained delimits a succession of passages comprising alternately a first layer with a
On a représenté sur la Fig. 11 un motif 201 d'une feuille thermoformée selon l'invention qui comporte à sa surface des gaufrages.There is shown in FIG. 11 a
Le motif 201 est analogue au motif 2 de la feuille 1 et comprend des bords longitudinaux 202 et 203, ainsi que des bords d'extrémité 204 repliés au-dessus de la feuille et des bords d'extrémité 205 repliés au-dessous de la feuille. Le bord 205 est ainsi adjacent à l'entrée du passage supérieur, tandis que le bord 204 est adjacent à la sortie du passage inférieur. Au voisinage de la sortie du passage inférieur la plaque 201 présente une nervure 206 faisant saillie vers le dessous de la feuille, sensiblement au milieu de la demi-moitié d'extrémité et sous un angle d'environ 70° par rapport au bord 204 en tournant à partir de la pointe.
Au voisinage de l'entrée du passage supérieur la plaque 201 présente une nervure 207 analogue à la nervure 206, mais faisant saillie vers le dessus de la feuille.In the vicinity of the entrance to the upper passage, the
Ces nervures 206 et 207 servent à guider les flux de gaz en les répartissant sur toute la surface des plaques.These
La zone centrale de la plaque 201 comprend par ailleurs une série de zones 208 présentant un gaufrage transversal.The central zone of the
Ces zones 208 comprennent transversalement une succession de bosses 209 et de creux 210 par rapport au plan médian de la feuille. L'ensemble des bosses, des creux et des zones intermédiaires sans gaufrage permet l'obtention des turbulences favorables à l'échange thermique.These
Les principaux avantages de la présente invention sont les suivants.
- elle permet d'obtenir des rendements élevés (supérieurs à 70 %) tels que calculés suivant la norme AFNOR E 51 702;
- il suffit d'un seul moule de dimensions réduites,donc peu onéreux,pour réaliser toutes les tailles de la gamme;
- il est possible de réaliser les feuilles en matière thermoplastique, ce qui permet de réduire encore le coût de l'outillage par rapport à celui nécessaire à la réalisation avec des feuilles de métal;
- le thermoformage permet en outre de réaliser économiquement sur la feuille des formes d'une infinie variété dans des buts tout à fait divers comme, par exemple :
. créer des turbulences pour augmenter l'efficacité,
. maintenir constant l'écartement des feuilles à l'aide de bossages,
. guider les flux de manière à les répartir le plus uniformément possible dans la section de passage. Les guides de flux peuvent avoir une forme quelconque, incurvée par exemple,si on le désire. La seule limite est que la feuille puisse être démoulée après thermoformage.The main advantages of the present invention are as follows.
- it provides high yields (greater than 70%) as calculated according to AFNOR E 51 702 standard;
- a single mold of reduced dimensions, therefore inexpensive, is sufficient to make all the sizes in the range;
- It is possible to make the sheets of thermoplastic material, which further reduces the cost of tooling compared to that required for making with metal sheets;
- thermoforming also makes it possible to economically produce on the sheet forms of an infinite variety for quite diverse purposes such as, for example:
. create turbulence to increase efficiency,
. keep the spacing of the sheets constant using bosses,
. guide the flows so as to distribute them as uniformly as possible in the passage section. The flow guides can have any shape, for example curved, if desired. The only limit is that the sheet can be removed from the mold after thermoforming.
Claims (7)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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18W | Application withdrawn |
Withdrawal date: 19880216 |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: BOSNE, GEORGES JACQUES PAUL EUGENE |