FR2618889A1 - Plate heat exchangers and new types of plates and gaskets allowing the obtaining of such exchangers - Google Patents
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Abstract
Description
ECHANGEURS DE CHALEUR A PLAQUES ET NOUVEAUX TYPES DE PLA
QUES ET DE JOINTS PERMETTANT L'OBTENTION DE TELS ECHAN
GEURS.PLATE HEAT EXCHANGERS AND NEW TYPES OF PLA
QUESTS AND ATTACHMENTS TO OBTAIN SUCH A SAMPLE
GEURS.
La pressente invention a trait à un nouveau type d'échangeurs à plaques ; elle concerne également les plaques élémentaires et les joints utilisables avec de telles plaques permettant de réaliser ce type d'échangeurs. The present invention relates to a new type of plate heat exchanger; it also relates to the elementary plates and the joints usable with such plates making it possible to produce this type of exchanger.
Les échangeurs de chaleur développés à ce jour peuvent être classés en deux grandes catégories, à savoir les échangeurs tubulaires et les échangeurs à plaques. The heat exchangers developed to date can be classified into two main categories, namely tubular exchangers and plate exchangers.
D'une manière générale, les échangeurs à plaques sont constitués par empilement d'un nombre déterminé de plaques nervures, du même type, qui sont serrées entre deux fonds au moyen de tirants. Les plaques possèdent dans leurs angles des ouvertures qui délimitent dans l'empilement des passages d'entrée et de sortie pour les deux fluides. L'alternance des fluides dans les espaces successifs compris entre les plaques est obtenue grâce à des joints de format approprié. Generally, the plate exchangers are constituted by stacking a determined number of rib plates, of the same type, which are clamped between two bottoms by means of tie rods. The plates have openings in their corners which delimit inlet and outlet passages for the two fluids in the stack. The alternation of fluids in the successive spaces between the plates is obtained by means of seals of appropriate size.
L'un des principaux problèmes qui se pose dans de tels échangeurs est celui de la mise en place, du maintien des joints entre les plaques, joints qui sont en général fixés, par collage, à l'intérieur d'une gorge continue formée sur la plaque et qui est en général obtenue par emboutissage. Si une telle solution de collage permet d'assurer un maintien parfait des joints à l'intérieur des gorges, elle présente cependant un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels on peut citer
- le fait que la mise en place du joint à l'intérieur de la gorge est relativement délicate à réaliser compte-tenu de l'opération de dépôt de colle que cela implique
- la nécessité d'arracher le joint lorsque l'on souhaite le changer, ce qui bien entendu, ne permet pas de le réutiliser et surtout implique un nettoyage parfait de la gorge pour la remise en place d'un nouveau joint.One of the main problems which arises in such exchangers is that of the installation, of the maintenance of the joints between the plates, joints which are generally fixed, by gluing, inside a continuous groove formed on the plate and which is generally obtained by stamping. If such a bonding solution makes it possible to ensure perfect maintenance of the joints inside the grooves, it nevertheless has a certain number of drawbacks among which we can cite
- The fact that the installation of the seal inside the groove is relatively difficult to achieve given the glue deposit operation that this implies
- The need to tear off the seal when you want to change it, which of course does not allow reuse and especially involves perfect cleaning of the throat for the replacement of a new seal.
I1 a été proposé depuis fort longtemps de surmonter ces inconvénients en encastrant en force le joint à l'intérieur de la gorge ou en réalisant des joints comportant sur leur face inférieure des parties en relief destinées à venir s'encastrer à l'intérieur d'ouvertures prévues dans l'épaisseur même de la plaque. Une telle solution qui élimine l'utilisation de colle et facilite le remplacement des joints présente cependant Comme inconvénients dé nécessiter un perçage des plaques et de ne pas maintenir les joints dans l'axe des gorges et plus particulièrement dans la région des ouvertures. It has been proposed for a long time to overcome these drawbacks by forcing the joint into force inside the groove or by making joints comprising on their lower face parts in relief intended to come to be embedded inside. openings provided in the thickness of the plate. Such a solution which eliminates the use of glue and facilitates the replacement of the seals has, however, the disadvantages of requiring drilling of the plates and of not keeping the seals in the axis of the grooves and more particularly in the region of the openings.
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement apporté aux échangeurs de chaleur à plaques qui permet de surmonter ces inconvénients. However, we have found, and this is the subject of the present invention, an improvement made to plate heat exchangers which makes it possible to overcome these drawbacks.
D'une manière générale, l'invention concerne donc un perfectionnement aux échangeurs à plaques constitués par l'empilement d'un nombre déterminé de plaques nervurées, du même type, serrées les unes contre les autres entre deux fonds au moyen de tirants, lesdites plaques possédant dans leurs angles des ouvertures délimitant dans l'empilement des passages d'entrée et de sortie pour les fluides et l'alternance des fluides entre les espaces successifs compris entre les plaques étant obtenue par l'intermédiaire de joints de forme appropriée, disposés à l'intérieur d'une nervure périphérique réalisée en géné ral par emboutissage et il se caractérise en ce que la mise en place et le maintien des joints d'étanchéité à l'intérieur desdites rainures est obtenue par simple encastrement d'une partie mâle, disposée dans la partie centrale de la gorge et dont la hauteur est au plus égale à la profondeur de ladite gorge,à l'intérieur d'une partie femelle correspondante prévue dans l'épaisseur du joint. In general, the invention therefore relates to an improvement to plate exchangers constituted by the stacking of a determined number of ribbed plates, of the same type, clamped against each other between two bottoms by means of tie rods, said said plates having in their angles openings delimiting in the stack inlet and outlet passages for fluids and the alternation of fluids between the successive spaces included between the plates being obtained by means of joints of suitable shape, arranged inside a peripheral rib generally produced by stamping and it is characterized in that the installation and maintenance of the seals inside said grooves is obtained by simple embedding of a male part , arranged in the central part of the groove and whose height is at most equal to the depth of said groove, inside a corresponding female part provided in the thickness of the joi nt.
Selon une forme préférentielle de mise en oeuvre conforme à l'invention, les parties mâles prévues à l'intérieur des gorges de chaque plaque sont constituées par des "boutons" ou "picots" fixés à intervalles réguliers au fond des gorges, les joints comportant, quant à eux, sur leur face inférieure, des parties femelles correspondantes obtenues parexemple directement par moulage. According to a preferred embodiment in accordance with the invention, the male parts provided inside the grooves of each plate consist of "buttons" or "pins" fixed at regular intervals to the bottom of the grooves, the seals comprising , meanwhile, on their underside, corresponding female parts obtained for example directly by molding.
Les parties mâles pourront avoir une hauteur inférieure à l'épaisseur totale du joint, par exemple égale à la moitié de la hauteur desdits joints (et seront dans ce cas-désignés par l'expression "boutons") et seront, dans ce cas, de préférence de forme conique (cone inver sé). The male parts may have a height less than the total thickness of the joint, for example equal to half the height of said joints (and will in this case be designated by the expression "buttons") and will, in this case, preferably conical in shape (cone inver sé).
Selon une autre forme de réalisation, la hauteur desdites parties mâles correspondra à l'épâisseur totale des joints. Dans ce cas, les dites parties mâles seront désignées par l'expression "picots", les joints comportant alors, quant à eux, des perforations s'étendant sur toute leur épaisseur. Les picots ainsi réalisés peuvent avoir une section cylindrique ou toute autre forme, par exemple conique, ovale.. According to another embodiment, the height of said male parts will correspond to the total thickness of the joints. In this case, said male parts will be designated by the expression "spikes", the joints then comprising, for their part, perforations extending over their entire thickness. The pins thus produced can have a cylindrical section or any other shape, for example conical, oval.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux deux exemples de réalisation donnés ci-aprs à titre indicatif mais non limita tif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique de dessus d'une plaque permettant la réalisation d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention, équipé de parties en relief en forme de boutons pour assurer le maintien du joint
- la figure 2 est une coupe selon l'axe AA de la figure 1 montrant la structure d'une telle plaque avant mise en place du joint
- la figure 3 est une coupe similaire à la figure 2, le joint étant mis en place
- la figure 4 est une vue similaire à la figure 1, illustrant une autre forme de réalisation dans laquelle les parties en relief se présentent sous la forme de picots dont la hauteur est égale à la profondeur des gorges, les figures 5 et 6 étant des coupes transversales selon l'axe BB avant mise en place du joint et après mise en place de ce dernier.The invention and the advantages which it brings will however be better understood thanks to the two exemplary embodiments given below by way of indication but not limitation and which are illustrated by the appended diagrams in which
- Figure 1 is a schematic top view of a plate allowing the production of a heat exchanger according to the invention, equipped with raised parts in the form of buttons to maintain the seal
- Figure 2 is a section along the axis AA of Figure 1 showing the structure of such a plate before fitting the seal
- Figure 3 is a section similar to Figure 2, the seal being put in place
- Figure 4 is a view similar to Figure 1, illustrating another embodiment in which the raised parts are in the form of pins whose height is equal to the depth of the grooves, Figures 5 and 6 being cross sections along the BB axis before fitting the seal and after fitting it.
Dans les deux modes de réalisation qui sont indiqués ci-après, les mêmes références seront utilisées pour désigner les mêmes éléments, éventuellement en les affectant d'un indice pour les différencier si cela est nécessaire. In the two embodiments which are indicated below, the same references will be used to designate the same elements, possibly by assigning them an index to differentiate them if necessary.
Ainsi que cela ressort des schémas annexés, et plus particulièrement des figures 1 et 4, l'invention concerne des échangeurs de chaleur constitués par empilement d'un nombre déterminé de plaques nervurées désignées par la référence générale (1), et qui sont serrées entre deux fonds au moyen de tirants. Ainsi que cela ressor tira de la suite de la description, les plaques (1) sont toutes identiques et elles possèdent dans leurs angles des ouvertures (2,3,4,5) qui délimitent dans l'empilement des passages d'entrée et de sortie pour les deux fluides. As is apparent from the appended diagrams, and more particularly from FIGS. 1 and 4, the invention relates to heat exchangers constituted by stacking a determined number of ribbed plates designated by the general reference (1), and which are clamped between two bottoms by means of tie rods. As will be seen from the following description, the plates (1) are all identical and they have in their corners openings (2,3,4,5) which delimit in the stack the inlet passages and outlet for both fluids.
L'alternance des fluides dans les espaces successifs comprisentre les plaques est obtenue grâce à des joints (non représentés aux figures 1 et 2), de format approprié, et qui sont disposés à l'intérieur d'une gorge continue (6), qui aux figures 1 et 4, est simplement schématisée par son axe de symétrie par mesure de simplification.The alternation of the fluids in the successive spaces comprised between the plates is obtained by means of seals (not shown in FIGS. 1 and 2), of suitable format, which are arranged inside a continuous groove (6), which in Figures 1 and 4, is simply shown schematically by its axis of symmetry for simplification.
Cette gorge (6) est obtenue par emboutissage. Sa forme est telle qu'elle permette d'obtenir, à partir d'un seul et même type de plaques, les deux circuits indépendants de circulation de fluide.This groove (6) is obtained by stamping. Its shape is such that it makes it possible to obtain, from a single type of plate, the two independent circuits for the circulation of fluid.
Conformément à l'invention, la mise en place et la fixation des joints (7) à l'intérieur des gorges (5) est obtenue, en prévoyant dans le fond (8) desdites gorges des parties en relief (10) dont la forme et les dimensions sont telles qu'elles puissent venir s'encastrer à l'intérieur de parties en creux (11), de forme correspondante, et qui s'étendent sur au moins une partie de l'épaisseur du joint (7). According to the invention, the establishment and fixing of the seals (7) inside the grooves (5) is obtained, by providing in the bottom (8) of said grooves in raised portions (10) whose shape and the dimensions are such that they can be fitted inside recessed parts (11), of corresponding shape, which extend over at least part of the thickness of the seal (7).
Dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 2 et 3, ces parties en relief (10) sont constituées de "boutons" de forme tronconique et qui sont rapportés, de préférence par soudure (ou toute autre technique donnant le même résultat), selon une position déterminée afin qu'une même plaque puisse être indifféremment utilisée comme élément pair ou impair définissant les deux circuits de fluide. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, ces boutons (10) sont désignés par les indices (a) à (n). In the embodiment illustrated by FIGS. 2 and 3, these raised parts (10) consist of "buttons" of frustoconical shape and which are attached, preferably by welding (or any other technique giving the same result), according to a determined position so that the same plate can be indifferently used as an even or odd element defining the two fluid circuits. In the embodiment illustrated in FIG. 1, these buttons (10) are designated by the indices (a) to (n).
Le joint (7) est obtenu par moulut
La mise en place du joint à l'intérieur des gorges est réalisée en mettant en regard les boutons et les parties en creux et en provoquant l'encastrementde ces deux éléments par une simple pression exercée à la surface du joint (7).The seal (7) is obtained by ground
The installation of the seal inside the grooves is carried out by looking at the buttons and the hollow parts and by causing the embedding of these two elements by a simple pressure exerted on the surface of the seal (7).
Bien entendu, dans un tel mode de réalisation, si l'on peut réaliser un seul et un même type de plaques pour réaliser l'échangeur, il est évident qu'il est nécessaire d'avoir deux types de joints en fonction du circuit de fluide à réaliser. Of course, in such an embodiment, if it is possible to produce one and the same type of plates to produce the exchanger, it is obvious that it is necessary to have two types of seals depending on the circuit of fluid to achieve.
Les figures 4 à 6 illustrent une variante préférée d'un échangeur à plaques conforme à l'invention, variante dans laquelle les parties en-relief (10) se présentent sous la forme de picots dont la hauteur correspond à la profondeur des gorges (8). Ces picots, qui peuvent être de forme cylindrique,mais qui pourraient éventuellement être de forme conique, ovale.., sont, comme précédemment, rapportés dans le fond de la gorge (8) le long de son axe de symétrie (6) et ce, à intervalles réguliers. Figures 4 to 6 illustrate a preferred variant of a plate heat exchanger according to the invention, variant in which the raised portions (10) are in the form of pins whose height corresponds to the depth of the grooves (8 ). These pins, which may be cylindrical in shape, but which could possibly be conical, oval, etc., are, as before, attached to the bottom of the groove (8) along its axis of symmetry (6) and this , at regular intervals.
Dans ce mode de réalisation, les joints (7) comportent quant à eux une partie en creux (11) sous forme d'un conduit continu s'étendant sur toute l'épaisseur desdits joints (7). In this embodiment, the seals (7) have a recessed portion (11) in the form of a continuous conduit extending over the entire thickness of said seals (7).
En répartissant les picots de la manière illustrée à la figure 4, où ils sont référencés (a) à (k), il estpossible, avec le même type de joints, de réaliser aussi bien les plaques paires que les plaques impaires de l'échangeur. Par ailleurs, par rapport à l'exemple de réalisation objet des figures 1 à 3, un tel joint peut être utilisé deux fois étant donné qu'il peut, par simple retournement, venir être adapté sur les picots de maintien. Par ailleurs, dans cette solution, les picots (11) améliorent la tenue de la plaque à la pression par augmentation de la résistance mécanique. By distributing the pins as illustrated in FIG. 4, where they are referenced (a) to (k), it is possible, with the same type of seals, to produce both the even and the odd plates of the exchanger . Furthermore, compared with the embodiment object of Figures 1 to 3, such a seal can be used twice since it can, by simple inversion, come to be adapted on the holding pins. Furthermore, in this solution, the pins (11) improve the resistance of the plate to pressure by increasing the mechanical strength.
Dans les deux modes de réalisation qui précèdent, les boutons picots seront de préférence exécutés dans la même matière que les plaques (acier inox, titane, tantale, aluminium, Monel, matière plastique..). In the two preceding embodiments, the stud buttons will preferably be made of the same material as the plates (stainless steel, titanium, tantalum, aluminum, Monel, plastic, etc.).
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above but it covers all the variants produced in the same spirit.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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ID=9353881
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