EP0571263A1 - Faisceau de plaques pour échangeur thermique et procédé d'assemblage d'un tel faisceau de plaques - Google Patents

Faisceau de plaques pour échangeur thermique et procédé d'assemblage d'un tel faisceau de plaques Download PDF

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EP0571263A1
EP0571263A1 EP93401261A EP93401261A EP0571263A1 EP 0571263 A1 EP0571263 A1 EP 0571263A1 EP 93401261 A EP93401261 A EP 93401261A EP 93401261 A EP93401261 A EP 93401261A EP 0571263 A1 EP0571263 A1 EP 0571263A1
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plate
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Gabriel Merle
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Alfa Laval Packinox SAS
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Packinox SA
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
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    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
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    • Y10S165/356—Plural plates forming a stack providing flow passages therein
    • Y10S165/387—Plural plates forming a stack providing flow passages therein including side-edge seal or edge spacer bar

Definitions

  • the subject of the present invention is a bundle of plates for a heat exchanger and a method of assembling such a bundle of plates.
  • the present invention also relates to a heat exchanger provided with such a bundle of plates.
  • the first type of heat exchanger comprises a bundle of "U" shaped tubes or a bundle of straight tubes, in which a fluid circulates.
  • the second type of heat exchangers comprises a bundle of plates arranged contiguously and parallel to each other.
  • the plates made of thin sheets most often made of stainless steel, have edges with a smooth surface and a central part provided with corrugations by which they are in contact with one another and by which they delimit a double circulation circuit of two independent and counter-current fluids from one end to the other of the exchanger.
  • the assembly of the plates to form the bundle is carried out as follows.
  • the plates are stacked by interposing, between the longitudinal edges of each plate, a tab forming a spacer.
  • the longitudinal edges of the plates being of sufficient width to allow the search for the ideal position of the associated tongue, are leveled so as to produce on each side of the beam a flat and uniform vertical surface in accordance with the requirements of the subsequent welding operation.
  • solder is deposited over the entire height of each lateral surface of the bundle to form a sealed solder wall.
  • the object of the present invention is to avoid the drawbacks mentioned above by proposing a plate beam which is simpler and less costly to produce and whose sealing test is facilitated.
  • the present invention therefore relates to a bundle of plates for a heat exchanger, of the type comprising a stack of plates parallel to each other, each plate having edges with a smooth surface and a central part provided with corrugations to form with the plates.
  • a double circulation circuit of two independent and counter-current fluids said beam being composed of a multitude of superimposed elements and each formed by a pair of plates assembled together, characterized in that the plates of each pair are assembled together by means of connection of the superimposed elements connected to each other by a longitudinal, continuous or discontinuous weld bead.
  • the present invention also relates to a plate heat exchanger comprising an enclosure resistant to internal pressure in which is placed a bundle of plates as defined above.
  • the bundle of plates designated as a whole by the reference 1 consists of a stack of superimposed elements each formed by a pair A of plates 20-30 parallel to each other.
  • Each plate 20 or 30 consists of a thin sheet, most often made of stainless steel or any other sufficiently ductile material.
  • Each pair A of plates consists of an upper plate 20 and a lower plate 30 superimposed.
  • the upper plate 20 shown in FIG. 3 has longitudinal edges 21 and transverse edges 22 with a smooth surface and a central part 23 provided with corrugations.
  • the transverse edges 22 include at least one step 24.
  • the longitudinal edges 21 and the parts of the transverse edges 22 not having recesses 24 define a first plane, while the central part 23 and the upper face 24a of the recess (s) 24 define a second plane parallel to said foreground and in relief by compared to this one.
  • the bottom plate 30 shown in FIG. 4 has longitudinal edges 31 and transverse edges 32 with a smooth surface and a central portion 33 provided with corrugations.
  • the transverse edges 32 have at least one recess 34.
  • the longitudinal edges 31 and the parts of the transverse edges 32 not having recesses 34 as well as the central part 33 define a first plane, while the lower face 34a of the recess (s) 34 defines a second plane, parallel to said foreground and in withdrawal from it.
  • the plates 20 - 30 are superimposed and bear one on the other, on the one hand, by their longitudinal edges 21 - 31 and by at least part of the transverse edges 22 - 32 which are therefore contiguous and, on the other hand, by the crests of the corrugations which forms a first circuit for a heat exchange fluid.
  • each transverse edge 22 - 32 respectively of the upper plate 20 and the lower plate 30 has a recess 24 - 34.
  • the recesses 24 - 34 are located opposite each other and oriented in an opposite direction relative to the plane of joint of the plates 20 - 30 of the pair A of plates.
  • the recesses 24 - 34 are located substantially in the middle of the transverse edges 22 - 32 of the plates 20 - 30.
  • the recesses 24 - 34 define at one end of the bundle 1, an inlet 2, and at the opposite end an outlet for the first heat exchange fluid.
  • pairs A of plates are superimposed and bear on each other in particular by the crests of the corrugations of the adjacent plates 20 - 30 thus forming a second circuit for another heat exchange fluid.
  • the contiguous portions of the transverse edges 22 - 32 of each pair A of plates provide with the contiguous portions of the pairs A of adjacent plates, at one end of the bundle 1, at least one inlet and, at the opposite end of said bundle 1 , at least one outlet 3 for the second heat exchange fluid.
  • the heat exchange fluids circulate longitudinally from one end to the other of the bundle 1 and against the current.
  • connecting means 10 are formed, on the one hand, by at least two longitudinal spacers 11 each arranged below the longitudinal edges 21 - 31 of the pair A of plates and, on the other hand, by four corner tabs 12 each arranged at an angle to said pair of plates.
  • the longitudinal spacers 11 and the corner tabs 12 have a thickness corresponding to the interval between the pairs A of adjacent plates.
  • each spacer 11 has a longitudinal edge 11a delimiting a housing 11b intended to receive the longitudinal edges 21 - 31 of the pair A of associated plates and of depth substantially equal to the thickness of the plates 20 - 30 of said pair of plates.
  • each longitudinal spacer 11 extends over the entire length of said spacer.
  • the outer rim 11a has a height substantially equal to the thickness of the plates 20-30 of the pair A of associated plates to form, with the upper face of the longitudinal edge 21 of the upper plate 20 of said pair A of plates, a continuous flat surface and of support of the lower face of the spacer 11 of the pair of plates located above, as shown in FIG. 2.
  • the width of the housing 11b of each spacer 11 is substantially greater than the width of the longitudinal edges 21 - 31 of the plates 20 - 30 to allow the search for the ideal position of each spacer 11 relative to the plates 20 - 30.
  • each spacer 11 comprises, near the rim 11a, a groove 11c intended to receive any burrs from the plates 20-30.
  • the plates 20 - 30 of each pair A of plates are fixed to the longitudinal spacers 11 by their longitudinal edges 21 - 31, by means of a weld bead 13 continuous and parallel to the direction of circulation of the heat exchange fluids.
  • each longitudinal spacer 11 has a groove 11d extending over the entire length of said spacer for positioning the raised portion of the weld bead 13 of the pair A of plates located below (Figs. 2 and 6 ).
  • each corner cleat 12 is formed by two perpendicular branches and has on its underside an outer rim 12a delimiting a housing 12b intended to receive the angle of the pair A of associated plates and of depth substantially equal to l thickness of the plates 20 - 30 of said pair of plates.
  • the width of the housing 12b of each corner cleat 12 is substantially greater than the width of the edges of the plates 20 - 30 to allow the search for the ideal position of each corner cleat 12 relative to the longitudinal spacers 11 and to the plates 20 - 30 .
  • each corner cleat 12 has a height substantially equal to the thickness of the plates 20-30 of the pair A of plates associated to form with the upper face of the upper plate 20, a flat surface.
  • each corner cleat 12 comprises, near the rim 12a, a groove 12c intended to receive any burrs from the plates 20-30.
  • the plates 20 - 30 of each pair A of plates are fixed to the corner cleats 12 by their angles also by means of the continuous weld bead 13.
  • each corner cleat 12 has a groove 12d (Figs. 7 and 8) for positioning the raised portion of the weld bead 13 of the pair A of plates located below.
  • the contiguous parts of the transverse edges 22 - 32 of the plates 20 - 30 of each pair A of plates are interconnected by a weld bead, not shown, to make a seal between the plates with the weld bead 13 20 - 30 of each pair A of plates.
  • pairs A of plates each provided with the longitudinal spacers 11 and the corner cleats 12 are superimposed and fixed to each other by a continuous or discontinuous weld bead 14 deposited externally and at the joint plane of said spacers and said corner cleats .
  • Each end of the non-contiguous parts formed by the recesses 24 - 34 of the transverse edges 22 - 32 of each pair A of plates is provided with an end stop 15 (Fig. 5) connected to the plates 20 - 30 by a weld bead not shown.
  • each end stop 15 is substantially equal to the height of the gap between the upper face 24a of the recess 24 and the lower face 34a of the recess 34.
  • the longitudinal spacers 11, the corner stops 12 and the end stops 15 are made of a material compatible with the material constituting the plates 20 - 30, such as, for example, stainless steel.
  • the assembly of the bundle of plates 1 according to the present invention is carried out as follows.
  • the pair A of plates thus produced is placed on two longitudinal spacers 11 and on four corner cleats 12 so that the longitudinal edges 21 - 31 and the angles of this pair A of plates are positioned respectively in the housings 11b and 12b.
  • the pair A of plates is fixed on the longitudinal spacers 11 and the corner cleats 12 by the continuous weld bead 13 to produce a mechanical connection at the interface of the plates 20 - 30, the spacers 11 and the corner cleats 12.
  • end tabs 15 are arranged at the ends of the non-contiguous parts of the transverse edges 22 - 32.
  • the contiguous parts of the transverse edges 22 - 32 are welded together and the end tabs 15 are welded to the transverse edges 22 - 32 of the plates 20 - 30.
  • Each pair A of plates is produced in an identical manner.
  • each pair A of plates is subjected to a leakproofness test which facilitates possible interventions in the event of the detection of a leak.
  • pairs A of plates are superimposed and the longitudinal spacers 11 and the corner cleats 12 located one above the other are welded to each other by a weld bead 14 continuous or discontinuous in order to secure the assembly.
  • the bundle of plates thus formed is placed in an enclosure, not shown, resistant to internal pressure to constitute a heat exchanger.
  • This type of heat exchanger can operate for example up to temperatures of 600 ° C and above and for example up to pressures of 200 bar and above.
  • Such a bundle which does not require an operation intended to level the edges of the plates, nor a welding operation of the entire bundle on its lateral edges, therefore has the advantage of being easier to assemble and therefore less expensive, while having a level of quality that meets the highest standards.

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Abstract

L'invention a pour objet un faisceau de plaques (1) pour un échangeur thermique, du type comprenant un empilement de plaques (20 - 30) parallèles les unes aux autres, chaque plaque (20 - 30) comportant des bords (21 - 31 ; 22 - 32) à surface lisse et une partie centrale (23 - 33) munie d'ondulations pour former avec les plaques associées un double circuit de circulation de deux fluides indépendants et à contre-courant, ledit faisceau étant composé d'une multitude d'éléments superposés et formés chacun par un couple A de plaques (20 - 30) assemblées entre elles. Les plaques (20 - 30) de chaque couple (A) sont assemblées entre elles par des moyens de liaison (10) des éléments superposés reliés les uns aux autres par un cordon de soudure (14) longitudinal, continu ou discontinu.
L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage et un échangeur thermique muni d'un tel faisceau de plaques.

Description

  • La présente invention a pour objet un faisceau de plaques pour échangeur thermique et un procédé d'assemblage d'un tel faisceau de plaques.
  • La présente invention a également pour objet un échangeur thermique muni d'un tel faisceau de plaques.
  • Les échangeurs thermiques sont généralement de deux types.
  • Le premier type d'échangeurs thermiques comporte un faisceau de tubes en forme de "U" ou un faisceau de tubes droits, dans lequel circule un fluide.
  • Mais ce type d'échangeurs est d'une conception coûteuse et le rendement thermique est limité compte tenu que le nombre de tubes dépend de la place disponible qui est dans la plupart des cas restreinte.
  • Le second type d'échangeurs thermiques comporte un faisceau de plaques disposées jointivement et parallèlement les unes aux autres.
  • Les plaques constituées de tôles fines, le plus souvent en acier inoxydable, comportent des bords à surface lisse et une partie centrale munie d'ondulations par lesquelles elles sont en contact les unes sur les autres et par lesquelles elles délimitent un double circuit de circulation de deux fluides indépendants et à contre-courant d'une extrémité à l'autre de l'échangeur.
  • L'assemblage des plaques pour former le faisceau est réalisé de la façon suivante.
  • Tout d'abord, les plaques sont empilées en intercalant, entre les bords longitudinaux de chaque plaque, une languette formant entretoise.
  • Les bords longitudinaux des plaques étant d'une largeur suffisante pour permettre la recherche de la position idéale de la languette associée, sont arasés de façon à réaliser de chaque côté du faisceau une surface verticale plane et uniforme conformément aux exigences de l'opération de soudage ultérieure.
  • Ensuite, une couche de soudure est déposée sur toute la hauteur de chaque surface latérale du faisceau pour former un mur de soudure étanche.
  • On voit donc qu'un tel mode de réalisation du faisceau nécessite un temps considérable pour l'exécution de l'opération de soudage et comporte une opération destinée à araser les bords longitudinaux des plaques ce qui entraîne une perte de matière.
  • De plus, cette technique présente un autre inconvénient.
  • En effet, l'épreuve d'étanchéité, avant l'utilisation du faisceau, n'est réalisable qu'après l'assemblage de toutes les plaques.
  • Par conséquent, en cas de fuite, la recherche de l'origine de la fuite est délicate et fastidieuse, compte tenu que cette recherche n'est possible que par élimination de zones.
  • On imagine aisément les difficultés qui en découlent.
  • La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant un faisceau à plaques plus simple et moins coûteux à réaliser et dont l'épreuve d'étanchéité est facilitée.
  • La présente invention a donc pour objet un faisceau de plaques pour un échangeur thermique, du type comprenant un empilement de plaques parallèles les unes aux autres, chaque plaque comportant des bords à surface lisse et une partie centrale munie d'ondulations pour former avec les plaques associées un double circuit de circulation de deux fluides indépendants et à contre-courant, ledit faisceau étant composé d'une multitude d'éléments superposés et formés chacun par un couple de plaques assemblées entre elles, caractérisé en ce que les plaques de chaque couple sont assemblées entre elles par des moyens de liaison des éléments superposés reliés les uns aux autres par un cordon de soudure longitudinal, continu ou discontinu.
  • Selon d'autres caractéristiques préférentielles de l'invention :
    • chaque couple de plaques est formé par une plaque supérieure et une plaque inférieure dont les bords longitudinaux sont jointifs et dont les bords transversaux comportent au moins une partie jointive, au moins une partie non jointive desdits bords transversaux ménageant au moins une entrée et au moins une sortie pour l'un des deux fluides et ladite partie jointive desdits bords transversaux de chaque couple de plaques ménageant avec ladite partie jointive des couples de plaques adjacents au moins une entrée et au moins une sortie pour l'autre des deux fluides,
    • ladite partie non jointive de chaque couple de plaques est formée, d'une part, par au moins un décrochement prévu sur les bords transversaux de la plaque supérieure et, d'autre part, par au moins un décrochement prévu sur les bords transversaux de la plaque inférieure,
    • les moyens de liaison sont formés par au moins une entretoise longitudinale disposée au-dessous de chacun des bords longitudinaux du couple de plaques correspondant et par un taquet de coin disposé aux angles dudit couple de plaques et les bords longitudinaux et les angles sont fixés sur lesdites entretoises et lesdits taquets de coin par un cordon de soudure continu s'étendant parallèlement au sens de circulation des fluides.
  • La présente invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un tel faisceau de plaques, caractérisé en ce que :
    • on superpose deux plaques pour former des couples de plaques dont les bords longitudinaux et au moins une partie des bords transversaux sont jointifs, au moins une partie non jointive desdits bords transversaux ménageant au moins une entrée et au moins une sortie pour l'un des deux fluides,
    • on dispose au moins une entretoise longitudinale sur la face inférieure des bords longitudinaux et un taquet de coin sur la face inférieure des angles de chaque couple de plaques,
    • on soude par un cordon de soudure continu chaque couple de plaques sur les entretoises longitudinales et sur les taquets de coin pour maintenir les plaques,
    • on met en place des taquets de bout au niveau des extrémités des parties non jointives des bords transversaux de chaque couple de plaques,
    • on soude les parties jointives des bords transversaux et les taquets de bout sur lesdits bords transversaux des plaques de chaque couple de plaques,
    • on réalise une épreuve d'étanchéité pour chaque couple de plaques ainsi formé,
    • on superpose les couples de plaques,
    • et on soude les entretoises longitudinales et les taquets de coin superposés par un cordon de soudure continu ou discontinu.
  • La présente invention a encore pour objet un échangeur thermique à plaques comportant une enceinte résistant à la pression interne dans laquelle est placé un faisceau de plaques tel que défini ci-dessus.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une partie d'un faisceau de plaques selon l'invention,
    • la Fig. 2 est une vue partielle en coupe transversale du faisceau de plaques selon l'invention,
    • la Fig. 3 est une vue schématique en perspective d'une plaque supérieure d'un couple de plaques,
    • la Fig. 4 est une vue schématique en perspective d'une plaque inférieure d'un couple de plaques,
    • la Fig. 5 est une vue schématique en perspective des moyens de liaison et des taquets de bout d'un couple de plaques du faisceau,
    • la Fig. 6 est une vue partielle en coupe d'un couple de plaques du faisceau,
    • la Fig. 7 est une vue de côté d'un taquet de coin des moyens de liaison d'un couple de plaques,
    • la Fig. 8 est une vue de dessus d'un taquet de coin.
  • Comme représenté sur les Figs. 1 et 2, le faisceau de plaques désigné dans son ensemble par la référence 1 se compose d'un empilement d'éléments superposés et formés chacun par un couple A de plaques 20-30 parallèles les unes aux autres.
  • Chaque plaque 20 ou 30 est constituée d'une tôle fine, le plus souvent en acier inoxydable ou tout autre matériau suffisamment ductile.
  • Chaque couple A de plaques se compose d'une plaque supérieure 20 et d'une plaque inférieure 30 superposée.
  • La plaque supérieure 20 représentée à la Fig. 3 comporte des bords longitudinaux 21 et transversaux 22 à surface lisse et une partie centrale 23 munie d'ondulations. Les bords transversaux 22 comportent au moins un décrochement 24.
  • Les bords longitudinaux 21 et les parties des bords transversaux 22 ne comportant pas de décrochements 24 définissent un premier plan, tandis que la partie centrale 23 et la face supérieure 24a du ou des décrochements 24 définissent un second plan parallèle audit premier plan et en relief par rapport à celui-ci.
  • La plaque inférieure 30 représentée à la Fig. 4 comporte des bords longitudinaux 31 et transversaux 32 à surface lisse et une partie centrale 33 munie d'ondulations. Les bords transversaux 32 comportent au moins un décrochement 34.
  • Les bords longitudinaux 31 et les parties des bords transversaux 32 ne comportant pas de décrochements 34 ainsi que la partie centrale 33 définissent un premier plan, tandis que la face inférieure 34a du ou des décrochements 34 définit un second plan, parallèle audit premier plan et en retrait par rapport à celui-ci.
  • Pour former chaque couple A de plaques, les plaques 20 - 30 sont superposées et prennent appui les unes sur les autres, d'une part, par leurs bords longitudinaux 21 - 31 et par au moins une partie des bords transversaux 22 - 32 qui sont donc jointifs et, d'autre part, par les crêtes des ondulations ce qui forme un premier circuit pour un fluide d'échange thermique.
  • Selon un mode de réalisation représenté sur les Figs. 1, 3 et 4, chaque bord transversal 22 - 32 respectivement de la plaque supérieure 20 et de la plaque inférieure 30 comporte un décrochement 24 - 34.
  • Les décrochements 24 - 34 sont situés en regard les uns des autres et orientés dans une direction opposée par rapport au plan de joint des plaques 20 - 30 du couple A de plaques.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel, les décrochements 24 - 34 sont situés sensiblement au milieu des bords transversaux 22 - 32 des plaques 20 - 30.
  • Comme représenté sur la Fig. 1, les décrochements 24 - 34 délimitent à une extrémité du faisceau 1, une entrée 2, et à l'extrémité opposée une sortie pour le premier fluide d'échange thermique.
  • Les couples A de plaques sont superposés et prennent appui les uns sur les autres notamment par les crêtes des ondulations des plaques 20 - 30 adjacentes formant ainsi un second circuit pour un autre fluide d'échange thermique.
  • Comme représenté sur la Fig. 1, les parties jointives des bords transversaux 22 - 32 de chaque couple A de plaques ménagent avec les parties jointives des couples A de plaques adjacents, à une extrémité du faisceau 1, au moins une entrée et, à l'extrémité opposée dudit faisceau 1, au moins une sortie 3 pour le second fluide d'échange thermique.
  • Les fluides d'échange thermique circulent longitudinalement d'une extrémité à l'autre du faisceau 1 et à contre-courant.
  • Les plaques 20 - 30 de chaque couple A et les couples A de plaques sont assemblés les uns aux autres par des moyens de liaison 10.
  • Ces moyens de liaison 10, représentés plus en détail sur les Figs. 2 et 5 à 8, sont formés, d'une part, par au moins deux entretoises 11 longitudinales disposées chacune au-dessous des bords longitudinaux 21 - 31 du couple A de plaques et, d'autre part, par quatre taquets de coin 12 disposés chacun à un angle dudit couple de plaques.
  • Les entretoises longitudinales 11 et les taquets de coin 12 ont une épaisseur correspondant à l'intervalle entre les couples A de plaques adjacents.
  • La face supérieure de chaque entretoise longitudinale 11 comporte un rebord extérieur 11a délimitant un logement 11b destiné à recevoir les bords longitudinaux 21 - 31 du couple A de plaques associé et de profondeur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques 20 - 30 dudit couple de plaques.
  • Le rebord 11a et le logement 11b de chaque entretoise longitudinale 11 s'étendent sur toute la longueur de ladite entretoise.
  • Le rebord extérieur 11a a une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques 20 - 30 du couple A de plaques associé pour former avec la face supérieure du bord longitudinal 21 de la plaque supérieure 20 dudit couple A de plaques, une surface plane continue et d'appui de la face inférieure de l'entretoise 11 du couple de plaques situé au dessus, comme représenté sur la Fig. 2.
  • La largeur du logement 11b de chaque entretoise 11 est sensiblement supérieure à la largeur des bords longitudinaux 21 - 31 des plaques 20 - 30 pour permettre la recherche de la position idéale de chaque entretoise 11 par rapport aux plaques 20 - 30.
  • Le logement 11b de chaque entretoise 11 comporte, à proximité du rebord 11a, une gorge 11c destinée à recevoir les bavures éventuelles des plaques 20-30.
  • Les plaques 20 - 30 de chaque couple A de plaques sont fixées sur les entretoises longitudinales 11 par leurs bords longitudinaux 21 - 31, au moyen d'un cordon de soudure 13 continu et parallèle au sens de circulation des fluides d'échange thermique.
  • La face inférieure de chaque entretoise longitudinale 11 comporte une gorge 11d s'étendant sur toute la longueur de ladite entretoise pour le positionnement de la partie en relief du cordon de soudure 13 du couple A de plaques situé au-dessous (Figs. 2 et 6).
  • Comme représenté sur les Figs. 5, 7 et 8, chaque taquet de coin 12 est formé par deux branches perpendiculaires et comporte sur sa face inférieure un rebord extérieur 12a délimitant un logement 12b destiné à recevoir l'angle du couple A de plaques associé et de profondeur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques 20 - 30 dudit couple de plaques.
  • La largeur du logement 12b de chaque taquet de coin 12 est sensiblement supérieure à la largeur des bords des plaques 20 - 30 pour permettre la recherche de la position idéale de chaque taquet de coin 12 par rapport aux entretoises longitudinales 11 et aux plaques 20 - 30.
  • Le rebord extérieur 12a de chaque taquet de coin 12 a une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques 20 - 30 du couple A de plaques associé pour former avec la face supérieure de la plaque supérieure 20, une surface plane.
  • Le logement 12b de chaque taquet de coin 12 comporte, à proximité du rebord 12a, une gorge 12c destinée à recevoir les bavures éventuelles des plaques 20-30.
  • Les plaques 20 - 30 de chaque couple A de plaques sont fixées sur les taquets de coin 12 par leurs angles également au moyen du cordon de soudure continu 13.
  • La face inférieure de chaque taquet de coin 12 comporte une gorge 12d (Figs. 7 et 8) pour le positionnement de la partie en relief du cordon de soudure 13 du couple A de plaques situé au-dessous.
  • Par ailleurs, les parties jointives des bords transversaux 22 - 32 des plaques 20 - 30 de chaque couple A de plaques sont reliées entre elles par un cordon de soudure, non représenté, pour réaliser avec le cordon de soudure 13, une étanchéité entre les plaques 20 - 30 de chaque couple A de plaques.
  • Les couples A de plaques munis chacun des entretoises longitudinales 11 et des taquets de coin 12 sont superposés et fixés les uns aux autres par un cordon de soudure 14 continu ou discontinu déposé extérieurement et au niveau du plan de joint desdites entretoises et desdits taquets de coin.
  • Chaque extrémité des parties non jointives formées par les décrochements 24 - 34 des bords transversaux 22 - 32 de chaque couple A de plaques est pourvue d'un taquet de bout 15 (Fig. 5) relié aux plaques 20 - 30 par un cordon de soudure non représenté.
  • La hauteur de chaque taquet de bout 15 est sensiblement égale à la hauteur de l'intervalle entre la face supérieure 24a du décrochement 24 et la face inférieure 34a du décrochement 34.
  • Les entretoises longitudinales 11, les taquets de coin 12 et les taquets de bout 15 sont en matériau compatible avec le matériau constituant les plaques 20 - 30, comme par exemple en acier inoxydable.
  • L'assemblage du faisceau de plaques 1 selon la présente invention est réalisé de la façon suivante.
  • Tout d'abord, on superpose deux plaques 20 - 30 de telle manière que les bords longitudinaux 21 - 31 et les parties des bords transversaux ne comportant pas de décrochements 24 - 34 soient jointifs.
  • Le couple A de plaques ainsi réalisé est placé sur deux entretoises longitudinales 11 et sur quatre taquets de coin 12 afin que les bords longitudinaux 21 - 31 et les angles de ce couple A de plaques se positionnent respectivement dans les logements 11b et 12b.
  • Le couple A de plaques est fixé sur les entretoises longitudinales 11 et les taquets de coin 12 par le cordon de soudure 13 continu pour réaliser une liaison mécanique au niveau de l'interface des plaques 20 - 30, des entretoises 11 et des taquets de coin 12.
  • Ensuite, les taquets de bout 15 sont disposés au niveau des extrémités des parties non jointives des bords transversaux 22 - 32.
  • Les parties jointives des bords transversaux 22 - 32 sont soudées entre elles et les taquets de bout 15 sont soudés sur les bords transversaux 22 - 32 des plaques 20 - 30.
  • Chaque couple A de plaques est réalisé de manière identique.
  • A la suite de ces différentes opérations, chaque couple A de plaques est soumis à une épreuve d'étanchéité ce qui facilite les interventions éventuelles dans le cas de la détection d'une fuite.
  • Les couples A de plaques sont superposés et les entretoises longitudinales 11 et les taquets de coin 12 situés les uns au-dessus des autres sont soudés les uns aux autres par un cordon de soudure 14 continu ou discontinu afin de solidariser l'ensemble.
  • Le faisceau de plaques ainsi formé est placé dans une enceinte, non représentée, résistant à la pression interne pour constituer un échangeur thermique.
  • Ce type d'échangeur thermique peut fonctionner par exemple jusqu'à des températures de 600°C et au-delà et par exemple jusqu'à des pressions de 200 bars et au-delà.
  • Un tel faisceau qui ne nécessite pas une opération destinée à araser les bords des plaques, ni une opération de soudage de l'ensemble du faisceau sur ses bords latéraux, présente donc l'avantage d'être plus facile à assembler et de ce fait moins onéreux, tout en possédant un niveau de qualité satisfaisant aux normes les plus sévères.

Claims (20)

  1. Faisceau de plaques (1) pour un échangeur thermique, du type comprenant un empilement de plaques (20 - 30) parallèles les unes aux autres, chaque plaque (20 - 30) comportant des bords (21 - 31 ; 22 - 32) à surface lisse et une partie centrale (23 - 33) munie d'ondulations pour former avec les plaques associées un double circuit de circulation de deux fluides indépendants et à contre-courant, ledit faisceau étant composé d'une multitude d'éléments superposés et formés chacun par un couple A de plaques (20 - 30) assemblées entre elles, caractérisé en ce que les plaques (20 - 30) de chaque couple (A) sont assemblées entre elles par des moyens de liaison (10) des éléments superposés reliés les uns aux autres par un cordon de soudure (14) longitudinal, continu ou discontinu.
  2. Faisceau de plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque couple A de plaques est formé par une plaque supérieure (20) et une plaque inférieure (30) dont les bords longitudinaux (21 - 31) sont jointifs et dont les bords transversaux (22 - 32) comportent au moins une partie jointive, au moins une partie non jointive desdits bords transversaux (22 - 32) ménageant au moins une entrée et au moins une sortie pour l'un desdits fluides et ladite partie jointive desdits bords transversaux (22, 32) de chaque couple A de plaque ménageant avec ladite partie jointive des couples A de plaques adjacents au moins une entrée et au moins une sortie pour l'autre des deux fluides.
  3. Faisceau de plaques selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie non jointive de chaque couple de plaques est formée, d'une part, par au moins un décrochement (24) prévu sur les bords transversaux (22) de la plaque supérieure (20) et, d'autre part, par au moins un décrochement (34) prévu sur les bords transversaux (32) de la plaque inférieure (30).
  4. Faisceau de plaques selon la revendication 3, caractérisé en ce que les décrochements (24 - 34) sont situés en regard les uns des autres et orientés dans une direction opposée par rapport au plan de joint des plaques (20 - 30) dudit couple A de plaques.
  5. Faisceau de plaques selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les décrochements (24 - 34) sont situés sensiblement au milieu desdits bords transversaux (22 - 32).
  6. Faisceau de plaques selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les bords longitudinaux (21) et au moins une partie des bords transversaux (22) de la plaque supérieure (20) définissent un premier plan et la partie centrale (23) et la face supérieure (24a) des décrochements (24) de ladite plaque supérieure définissent un second plan parallèle audit premier plan et en relief par rapport à celui-ci.
  7. Faisceau de plaques selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les bords longitudinaux (31), au moins une partie des bords transversaux (31) et la partie centrale (33) de la plaque inférieure (30) définissent un premier plan et la face inférieure (34a) des décrochements (34) de ladite plaque inférieure définit un second plan parallèle audit premier plan et en retrait par rapport à celui-ci.
  8. Faisceau de plaques selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison (10) sont formés par au moins une entretoise longitudinale (11) disposée au-dessous de chacun des bords longitudinaux (21, 31) du couple A de plaques correspondant et par un taquet de coin (12) disposé aux angles dudit couple (A) de plaques, les bords longitudinaux (21 - 31) et les angles étant fixés sur lesdites entretoises (11) et lesdits taquets de coin (12) par un cordon de soudure (13) continu s'étendant parallèlement au sens de circulation des fluides.
  9. Faisceau de plaques selon la revendication 8, caractérisé en ce que les entretoises longitudinales (11) et les taquets de coin (12) ont une épaisseur correspondant à l'intervalle entre deux couples (A) de plaques adjacents.
  10. Faisceau de plaques selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la face supérieure de chaque entretoise longitudinale (11) comporte un rebord extérieur (11a) délimitant un logement (11b) destiné à recevoir les bords longitudinaux (21 - 31) du couple (A) de plaques associé et de profondeur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques (20 - 30) dudit couple (A) de plaques, ledit rebord (11a) et ledit logement (11b) s'étendant sur toute la longueur de l'entretoise (11).
  11. Faisceau de plaques selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bord extérieur (11a) a une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques (20 - 30) du couple (A) de plaques associé pour former avec la face supérieure des bords longitudinaux (21 - 31) dudit couple (A) de plaques, une surface plane.
  12. Faisceau de plaques selon la revendication 10, caractérisé en ce que le logement (11b) de chaque entretoise longitudinale (11) comporte, à proximité du rebord (11a) une gorge (11c) destinée à recevoir les bavures éventuelles des plaques (20 - 30).
  13. Faisceau de plaques selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la face inférieure de chaque entretoise (11) comporte une gorge (11d) s'étendant sur toute la longueur de ladite entretoise (11) pour le positionnement de la partie en relief du cordon de soudure (13) du couple (A) de plaques adjacent.
  14. Faisceau de plaques selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que chaque taquet de coin (12) est formé par deux branches perpendiculaires et comporte sur sa face supérieure un rebord extérieur (12a) délimitant un logement (12b) destiné à recevoir l'angle du couple (A) de plaques associé et de profondeur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques (20 - 30) dudit couple (A) de plaques.
  15. Faisceau de plaques selon la revendication 14, caractérisé en ce que le rebord extérieur (12a) a une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur des plaques (20 - 30) du couple (A) de plaques associé pour former avec la face supérieure des bords longitudinaux (21 - 31), une surface plane.
  16. Faisceau de plaques selon la revendication 14, caractérisé en ce que le logement (12b) de chaque taquet de coin (12) comporte, à proximité du rebord (12a), une gorge (12c) destinée à recevoir les bavures éventuelles des plaques (20 - 30).
  17. Faisceau de plaques selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la face inférieure de chaque taquet de coin (12) comporte une gorge (12d) pour le positionnement de la partie en relief du cordon de soudure (13) du couple (A) de plaques adjacent.
  18. Faisceau de plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque extrémité des parties non jointives des bords transversaux (22 - 32) de chaque couple (A) de plaques est pourvue d'un taquet de bout (15) relié auxdites plaques (30) par un cordon de soudure.
  19. Procédé d'assemblage d'un faisceau de plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que :
    - on superpose deux plaques (20 - 30) pour former des couples (A) de plaques dont les bords longitudinaux (21 - 31) et au moins une partie des bords transversaux (22 - 32) sont jointifs, au moins une partie non jointive des bords transversaux (22 - 32) ménageant au moins une entrée et au moins une sortie pour l'un des deux fluides,
    - on dispose au moins une entretoise longitudinale (11) sur la face inférieure des bords transversaux (21 - 31) et un taquet de coin (12) sur la face inférieure des angles de chaque couple (A) de plaques,
    - on soude par un cordon de soudure (13) continu chaque couple (A) de plaques sur les entretoises (11) et sur les taquets de coin (12) pour maintenir les plaques (20 - 30),
    - on met en place des taquets de bout (15) au niveau des extrémités des parties non jointives des bords transversaux (22, 32) de chaque couple (A) de plaques,
    - on soude les parties jointives des bords transversaux (22 - 32) et les taquets de bout (15) sur lesdits bords transversaux des plaques (20 - 30) de chaque couple (A) de plaques,
    - on réalise une épreuve d'étanchéité pour chaque couple (A) de plaques ainsi formé,
    - on superpose les couples (A) de plaques,
    - et on soude les entretoises longitudinales (11) et les taquets de coin (12) superposés par un cordon de soudure (14) continu ou discontinu.
  20. Echangeur thermique à plaques comportant une enceinte résistant à la pression interne dans laquelle est placé un faisceau de plaques (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.
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