FR2584806A1

FR2584806A1 - Heat exchanger with plates which are held apart by strips

Info

Publication number: FR2584806A1
Application number: FR8510657A
Authority: FR
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1987-01-16
Also published as: FR2584806B1

Abstract

Heat exchanger with plates 1 which are held apart by strips 8, 9 delimiting conduits for the flow of two separate fluids, characterised in that the strips 8, 9 are joined together by heads 7, 7a... delimiting, on the one hand, an axial channel 10 and, on the other hand, a notch 11 communicating respectively with openings 2, 3, 4, 5 in the plates so that a fluid delivered through an opening of one plate is led towards the corresponding opening of a second plate via the axial channel of one of the heads, whilst the fluid delivered by another opening of one plate is led into the space separating two plates via the notch 11 of the head.

Description

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur du type à plaques maintenues écartées les unes des autres par des barrettes pour délimiter des conduits de circulation entre les plaques successives. The present invention relates to heat exchangers of the plate type kept apart from one another by bars to define circulation conduits between the successive plates.

Les échangeurs de chaleur de ce type comportent sur deux côtés des boîtiers de distribution pour un premier fluide et sur les deux autres côtés d'autres boîtiers de distribution pour un second fluide. Heat exchangers of this type have distribution boxes on two sides for a first fluid and on the other two sides other distribution boxes for a second fluid.

I1 est nécessaire dans les appareils connus de calculer exactement la hauteur de l'empilage de plaques et de barrettes de même que la dimension desdites p 1 a q u e s et desdites barrettes pour obtenir un échange calorifique déterminé entre les deux fluides et dans chaque cas il est nécessaire de prévoir des boîtiers distributeurs particuliers puisque notamment la hauteur de l'emballage varie. I1 is necessary in known devices to calculate exactly the height of the stack of plates and bars as well as the dimension of said p 1 aques and said bars to obtain a determined heat exchange between the two fluids and in each case it is necessary to provide special dispenser boxes since in particular the height of the packaging varies.

L'invention vise à simplifier la fabrication d'échangeur de caractéristiques très différentes au point de vue thermique en utilisant toujours les mêmes composants, c'està-dire les mêmes plaques et les mêmes organes intermédiaires aux plaques ainsi que les mêmes boîtiers distributeurs, ce qui permet une standardisation très complète des fabrications. De plus, l'invention, par sa mise en oeuvre, permet d'éliminer la nécessité de disposer des bottiers distributeurs sur les quatre faces de l'échangeur ou de disposer l'échangeur dans une enveloppe. I1 en résulte que la mise en oeuvre de l'invention rend possible la réalisation d'appareils particulièrement compacts et bon marché. The invention aims to simplify the manufacture of exchangers with very different characteristics from the thermal point of view by always using the same components, that is to say the same plates and the same intermediate members to the plates as well as the same distributor boxes, this which allows very complete standardization of manufacturing. In addition, the invention, by its implementation, eliminates the need to have distributor booters on the four sides of the exchanger or to have the exchanger in an envelope. It follows that the implementation of the invention makes it possible to produce particularly compact and inexpensive devices.

Conformément à l'invention, l'échangeur de chaleur à plaques maintenues séparées les unes des autres par des barrettes, les plaques et les barrettes délimitant entre elles des conduits pour la circulation de deux fluides distincts, est caractérisé en ce que les barrettes disposées entre deux plaques sont reliées entre elles par des têtes délimitant, d'une part, un canal axial et, d'autre part, une encoche communiquant respectivement avec des lumières des plaques de sorte qi un fluide amené par une lumière d'une plaque est conduit vers la lumière correspondante d'une seconde plaque en passant par le canal axial d'une des têtes tandis que le fluide amené par une autre lumière d'une plaque est conduit dans l'espace séparant deux plaques successives en passant par l'encoche de la tête. According to the invention, the plate heat exchanger kept separated from each other by bars, the plates and the bars delimiting between them conduits for the circulation of two separate fluids, is characterized in that the bars arranged between two plates are connected together by heads delimiting, on the one hand, an axial channel and, on the other hand, a notch communicating respectively with lights of the plates so that a fluid brought by a light of a plate is led towards the corresponding lumen of a second plate passing through the axial channel of one of the heads while the fluid supplied by another light of a plate is led into the space separating two successive plates by passing through the notch of the head.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. Embodiments of the object of the invention are shown, by way of nonlimiting examples, in the accompanying drawing.

La fig. 1 est une perspective partielle éclatée d'un échangeur à plaques réalisé conformément à l'invention. Fig. 1 is a partial exploded perspective of a plate exchanger produced in accordance with the invention.

La fig. 2 est une perspective éclatée des éléments constitutifs de l'échangeur de la fig. 1 et illustrant des caractéristiques particulières. Fig. 2 is an exploded perspective of the constituent elements of the exchanger of FIG. 1 and illustrating particular characteristics.

L'échangeur selon les fig. 1 et 2 du type dit à plaques est destiné à réaliser un échange thermique principalement entre deux fluides liquides, par exemple entre de l'eau et de l'huile. Cet échangeur est constitué par l'empilage d'éléments identiques. L'un des éléments est constitué par une plaque désignée dans son ensemble par 1, cette plaque étant de forme générale rectangulaire et présentant, près de ses petits côtés, des lumières 2, 3, 4 et 5. Toutes les plaques sont identiques. The exchanger according to fig. 1 and 2 of the so-called plate type is intended to produce a heat exchange mainly between two liquid fluids, for example between water and oil. This exchanger is formed by stacking identical elements. One of the elements is constituted by a plate designated as a whole by 1, this plate being of generally rectangular shape and having, near its short sides, slots 2, 3, 4 and 5. All the plates are identical.

Les plaques 1 sont séparées par des cadres 6 comportant chacun deux têtes 7, 7a reliées entre elles par deux barrettes 8, 9. The plates 1 are separated by frames 6 each comprising two heads 7, 7a interconnected by two bars 8, 9.

Comme le montre le dessin, les têtes 7, 7a sont identiques et présentent la forme générale du chiffre 6, c'est-à-dire qu'elles délimitent, d'une part, un canal axial 10 et, d'autre part, une encoche 11 ouvrant dans l'espace délimité par les deux barrettes 8, 9 d'un même cadre 6. As shown in the drawing, the heads 7, 7a are identical and have the general shape of the number 6, that is to say that they delimit, on the one hand, an axial channel 10 and, on the other hand, a notch 11 opening into the space delimited by the two bars 8, 9 of the same frame 6.

Les extrémités des barrettes 8, 9 sont engagées dans des petites fentes 12 pratiquées dans des parties saillantes 13 dans les bords inférieur et supérieur des têtes 7, 7a. Les parties saillantes 13 constituent à l'intérieur des barrettes 9 des butées d'appui pour les extrémités de perturbateurs 14, 14a. The ends of the bars 8, 9 are engaged in small slots 12 formed in projecting parts 13 in the lower and upper edges of the heads 7, 7a. The projecting parts 13 constitute, inside the bars 9, abutments for the ends of the disturbers 14, 14a.

Le dessin montre que l'épaisseur des barrettes 8,9 et des têtes 7, 7a est la même de sorte que les cadres qu'elles constituent peuvent être appliqués contre les plaques 1 et brasés , collés ou autrement fixés, par exemple boulonnés à ces dernières en même temps que les perturbateurs pour constituer un ensemble monobloc. The drawing shows that the thickness of the bars 8, 9 and the heads 7, 7a is the same so that the frames which they constitute can be applied against the plates 1 and brazed, glued or otherwise fixed, for example bolted to these at the same time as the disturbers to form a one-piece assembly.

Le dessin montre que les têtes 7, 7a de chaque cadre 6 sont disposées tête-bêche. Les plaques successives telles que 7, 7a sont, par ailleurs, elles-mêmes disposées tête-bêche, ce qui a pour effet de créer deux circuits indépendants, l'un pour-l'huile en considérant qu'il s'agit du premier fluide et l'autre pour l'eau en considérant qu'il s'agit du second fluide. Cela est illustré au dessin qui montre, par les flèches f, le trajet de l'huile qui entre par la lumière 4 de la plaque 1 et est distribuée entre les barrettes 8, 9 du premier cadre 6 par l'encoche 11 de la tête 7a, de sorte que l'huile parcourt les trajets délimités par le perturbateur 14a pour être ramenée ensuite à l'encoche 11 de la tête 7. The drawing shows that the heads 7, 7a of each frame 6 are arranged head to tail. The successive plates such as 7, 7a are, moreover, themselves arranged head to tail, which has the effect of creating two independent circuits, one for oil considering that it is the first fluid and the other for water considering that it is the second fluid. This is illustrated in the drawing which shows, by the arrows f, the path of the oil which enters through the lumen 4 of the plate 1 and is distributed between the bars 8, 9 of the first frame 6 by the notch 11 of the head 7a, so that the oil travels the paths delimited by the disturber 14a in order to then be brought back to the notch 11 of the head 7.

Si l'échangeur comporte d'autres jeux de plaques et cadres, l'huile passe encore à partir de l'encoche 11 de la tête 7a par la lumière 4 de la seconde plaque 1 puis par le canal axial 10 de la tête 7 du second cadre 6a par la lumière 4 d'une plaque suivante pour être distribuée par une nouvelle encoche 11 de la tête 7a d'un seconbensemble de cadres. If the exchanger has other sets of plates and frames, the oil still passes from the notch 11 of the head 7a through the lumen 4 of the second plate 1 then through the axial channel 10 of the head 7 of the second frame 6a by the light 4 of a next plate to be distributed by a new notch 11 in the head 7a of a second set of frames.

Par ailleurs, l'eau est amenée suivant la flèche f1 pour passer par la lumière 2 de la première plaque 1 par le canal axial 10 de la tête 7 du premier cadre 6 par la lumière 2 de la seconde plaque 1, lumière qui la fait déboucher dans l'encoche il de la tête 7a du second cadre 6a et, par conséquent, liteau est distribuée dans le perturbateur 14. Si d'autres plaques et cadres sont prévus, la circulation se poursuit de même manière, c'est-à-dire que l'eau circule à l'intérieur d'un cadre sur deux de même que l'huile, la circulation desdits deux fluides s'effec S nt à contre-courant, ce qui permet d'obtenir un très bon échange thermique. Furthermore, the water is brought along the arrow f1 to pass through the lumen 2 of the first plate 1 through the axial channel 10 of the head 7 of the first frame 6 through the lumen 2 of the second plate 1, light which makes it lead into the notch 11a of the head 7a of the second frame 6a and, consequently, the strip is distributed in the disturber 14. If other plates and frames are provided, the circulation continues in the same way, that is to say -to say that the water circulates inside a frame out of two as well as the oil, the circulation of said two fluids is effected against the current, which makes it possible to obtain a very good heat exchange .

Dans le mode de réalisation décrit, la face avant de l'échangeur est recouverte par un bottier de distribution 15 et la dernière plaque 1, c'est-à-dire celle désignée par in dans l'exemple illustré est remplacée par une plaque pleine 16 identique à la plaque in mais ne présentant pas les lumières 2 à 5. In the embodiment described, the front face of the exchanger is covered by a distribution casing 15 and the last plate 1, that is to say that designated by in in the illustrated example is replaced by a solid plate 16 identical to the plate in but not having the lights 2 to 5.

Le boîtier de distribution 15 délimite intérieurement des compartiments 1521 153, 1541 155 qui communiquent respectivement avec les lumières 2, 3, 4 et 5 et avec des raccords 172 à 17 pour l'amenée, respectivement la sortie de l'un et l'autre des deux fluides. The distribution box 15 internally delimits compartments 1521 153, 1541 155 which communicate respectively with the lights 2, 3, 4 and 5 and with fittings 172 to 17 for the supply, respectively the outlet of one and the other of the two fluids.

Si, pour une application particulière, le sens de circulation des deux fluides doit être modifié ou encore si l'on souhaite que l'un des fluides entre d'un côté et sorte sur l'autre côté de l'échangeur, la plaque pleine 16 peut être remplacée par un boîtier de distribution, par exemple à deux compartiments, et pouvant être similaire au boîtier 15, ce dernier comportant alors seulement deux compartiments. If, for a particular application, the direction of circulation of the two fluids must be modified or if it is desired that one of the fluids enters on one side and leaves on the other side of the exchanger, the full plate 16 can be replaced by a distribution box, for example with two compartments, and which can be similar to the box 15, the latter then comprising only two compartments.

Dans une réalisation simplifiée, la boîte de distribution 15 peut être constituée par une simple plaque munie des raccords 172 à 175 ou même ces raccords peuvent être directement fixés sur la première plaque 1. La plaque 16 peut aussi être munie de raccords permettant ainsi une réalisation particulièrement compacte. In a simplified embodiment, the distribution box 15 can be constituted by a simple plate provided with the fittings 172 to 175 or even these fittings can be directly fixed on the first plate 1. The plate 16 can also be provided with fittings thus allowing an embodiment particularly compact.

Comme cela ressort de ce qui précède, l'échangeur ne comporte qu'un très petit nombre de pièces, à savoir essentiellement les plaques 1 et les cadres 6, d'une part, puis un boîtier de distribution 15 et une plaque pleine 16 ou deux boîtiers de distribution identiques l'un à l'autre, d'autre part. As is apparent from the above, the exchanger has only a very small number of parts, namely essentially the plates 1 and the frames 6, on the one hand, then a distribution box 15 and a solid plate 16 or two distribution boxes identical to each other, on the other hand.

Pour que le trajet des deux fluides soit convenablement assuré, il importe qu'il ne puisse pas y avoir d'erreur dans la mise en place des cadres 6, 6a, etc., ce problème ne se posant pas pour les plaques 1 qui peuvent être montées indifféremment dans un sens ou dans l'autre. For the path of the two fluids to be properly ensured, it is important that there can be no error in the positioning of the frames 6, 6a, etc., this problem not arising for the plates 1 which can be mounted indifferently in one direction or the other.

Comme le montre la fig. 2, pour assurer une mise en place convenable des cadres par rapport aux plaques, il est prévu dans les têtes 7, dans leur bord externe, des trous alignés 18, 18a, 18b qui sont équidistants. Par ailleurs, les plaques 1 présentent des bossettes 19, 19b dirigées dans le sens des flèches f2 et qui correspondent aux trous 18 et 18b des têtes 7, 7a ... des cadres 6 et des bossettes 19a dirigées dans le sens des flèches f qui correspondent aux trous 18a des têtes 7, 7a, etc. As shown in fig. 2, to ensure proper positioning of the frames relative to the plates, there are provided in the heads 7, in their outer edge, aligned holes 18, 18a, 18b which are equidistant. Furthermore, the plates 1 have bosses 19, 19b directed in the direction of the arrows f2 and which correspond to the holes 18 and 18b of the heads 7, 7a ... of the frames 6 and bosses 19a directed in the direction of the arrows f which correspond to the holes 18a of the heads 7, 7a, etc.

Ces trous et bossettes assurent, par conséquent, le centrage mutuel des plaques par rapport aux têtes des cadres et donc par rapport à ces derniers. De plus, les plaques 1 présentent des saillies 20, 21 dirigées respectivement dans le sens des flèches f3 et f4, ces saillies étant prévues pour correspondre à un point 22 des encoches 11 des têtes 7, 7a, etc... qui se trouve dans le prolongement du côté montant interne bordant le canal axial 10 des têtes 7, 7a, etc. These holes and bosses therefore ensure mutual centering of the plates with respect to the heads of the frames and therefore with respect to the latter. In addition, the plates 1 have projections 20, 21 directed respectively in the direction of the arrows f3 and f4, these projections being provided to correspond to a point 22 of the notches 11 of the heads 7, 7a, etc. which is located in the extension of the internal upright side bordering the axial channel 10 of the heads 7, 7a, etc.

Etant donné que les têtes 7, 7a d'un même cadre sont disposées tête-bêche et que deux cadres successifs doivent avoir leurs têtes alignées axialement également disposées tête-bêche, il s'ensuit que ces cadres ne peuvent être montés que dans une seule position car autrement l'une des saillies 20 viendraient en butée avec une partie pleine des têtes 7 et 7a et il apparaîtrait immédiatement qu'une plaque adjacente à un cadre ne serait pas appliquée contre les têtes et les barrettes de ce cadre. Since the heads 7, 7a of the same frame are arranged head to tail and that two successive frames must have their heads aligned axially also arranged head to tail, it follows that these frames can only be mounted in one position because otherwise one of the projections 20 would come into abutment with a solid part of the heads 7 and 7a and it would immediately appear that a plate adjacent to a frame would not be applied against the heads and the bars of this frame.

Pour assurer une sécurité complémentaire, il est avantageux que des encoches 23 soient prévues dans les parties pleines, des têtes 7, 7a en ouvrant vers l'extérieur. Ces encoches permettent un contrôle visuel après l'assemblage puisque, ainsi que l'illustre la fig. 2 une encoche doit apparaître seulement à partir d'une tête sur deux pour un même côté de l'échangeur. To provide additional security, it is advantageous that notches 23 are provided in the solid parts, heads 7, 7a, opening towards the outside. These notches allow a visual check after assembly since, as illustrated in fig. 2 a notch must appear only from every second head for the same side of the exchanger.

La réalisation décrite rend possible de construire des échangeurs utilisant les mêmes éléments constitutifs c'est-à-dire les mêmes plaques, les mêmes cadres, les mêmes perturbateurs et les mêmes boîtiers de distribution quelle que soit la quantité de chaleur à échanger entre deux fluides puisqu'il suffit de réaliser un empilage plus ou moins important. The embodiment described makes it possible to build exchangers using the same constituent elements, that is to say the same plates, the same frames, the same disturbers and the same distribution boxes whatever the amount of heat to be exchanged between two fluids. since it suffices to carry out a more or less significant stacking.

La fig. 2 montre que des tirants 24 peuvent être passés dans les trous 18, 18a, 18b des têtes 7 à la fois pour assurer le centrage des plaques et des cadres et leur maintien en pression. Dans ce cas, les bossages 19, 19a, 19b sont supprimés et remplacés également par des trous. Les tirants 24 peuvent eux-mêmes servir à la fixation du ou des boîtiers de distribution 15. Fig. 2 shows that tie rods 24 can be passed through the holes 18, 18a, 18b of the heads 7 at the same time to ensure the centering of the plates and the frames and their maintenance in pressure. In this case, the bosses 19, 19a, 19b are removed and also replaced by holes. The tie rods 24 can themselves be used for fixing the distribution box or boxes 15.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail-, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. The invention is not limited to the exemplary embodiments, shown and described in detail, because various modifications can be made thereto without departing from its scope.

Claims

1 - Plate heat exchanger (1) kept separated from each other by bars (8, 9), the plates and bars delimiting between them conduits for the circulation of two distinct fluids, characterized in that the bars ( 8,9) arranged between two plates (1) are interconnected by heads (7, 7a, ...) delimiting, on the one hand, an axial channel (10) and, on the other hand, a notch ( 11) communicating respectively with lights (2, 3, 4, 5) of the plates so that a fluid supplied by a light from a plate is led towards the corresponding light of a second plate by passing through the axial channel d 'one of the heads while the fluid brought by another light from a plate is led into the space separating two successive plates by passing through the notch (11) of the head.

2 - Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heads (7, 7a) connecting the bars (8, 9) arranged between two consecutive plates (1) are arranged head to tail, the consecutive frames formed at each time by two heads and two bars being themselves arranged head to tail.

3 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 and 2, characterized in that the heads (7, 7a) of each frame (6, 6a) have substantially the shape of the number 6 by delimiting one side of the projecting parts (13) in notches (12) of which the bars (8, 9) are engaged.

4 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the projecting parts (13) delimit stops for disturbers (14, 14a).

5 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the disturbers (14, 14a) of successive plates (6, 6a) are of conformation adapted to the fluids flowing in each of the successive frames.

6 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plates (1, la ... 1n) each have four slots (2, 3, 4.5) corresponding respectively to the axial channel (10) and at the notch (11) of the heads (7, 7a) of an adjoining plate.

7 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that a stack of plates (1, la ... in) and frames (6, 6a ...) is covered at its two ends by distribution boxes.

8 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that one of the distribution boxes (16) consists of a solid plate while the other distribution box (15) has four compartments corresponding to the four lights of the adjoining plate.

9 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the plates and heads of the frames have complementary centering parts.

10 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the centering parts are constituted by bosses (19, 19a, 19b) provided in the plates and corresponding to holes (18, 18a , 18b) provided in the heads (7, 7a) of the frames (6, 6a).

11 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that the centering bosses of the plates are directed alternately in one direction or the other.

12 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 11, characterized in that the plates have projections (20) directed in the direction for which said projections must necessarily enter a notch (11) of the heads (7 , 7a) frames (6,6a).

13 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 12, characterized in that the heads (7, 7a) of the frames have on one side a notch (23) opening outwards.

14 - Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 13, characterized in that the plates and heads of the frames have aligned holes for the passage of tie rods (24).