FR2638226A1

FR2638226A1 - PLATE HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: FR2638226A1
Application number: FR8813883A
Authority: FR
Inventors: Philippe Marchal
Original assignee: Packinox SA
Current assignee: Alfa Laval Packinox SAS
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1990-04-27
Anticipated expiration: 2008-10-24
Also published as: WO1990004749A1; JPH04503398A; FR2638226B1

Abstract

The present invention relates to a plate-type heat exchanger comprising a pile of sucessive parallel plates (1) cooperating with frames (9) which are each interleaved between two successive plates (1, 1', 1', 1) in order to define a series of successive chambers alternatingly of even order (20) and odd order (21) and means to organize the circulation of a first heat exchange fluid in the even order chambers (20) and of a second heat exchange fluid in the odd order chambers (21) in counter flow with respect to the first fluid; said circulation means comprise intercalary elements (18) arranged each between two plates about two passage orifices (4, 6, 5, 7) for letting fluid pass from one chamber to the next of the same order, and arranged facing each other respectively in each of said two plates (1) and in that smooth surface areas (8, 10) are provided at least on the contour of the plates (1, 1') in order to form on each of them a sealed bearing frame (8) on the smooth surface cooperating faces of said frames (9) without interpositioning any other seal but optionally a glue layer.

Description

ECHANGEUR A PLAQUES
La présente invention concerne un échangeur thermique du type à plaques.PLATE HEAT EXCHANGER
The present invention relates to a plate type heat exchanger.

Elle s'applique notamment aux échangeurs de grandes dimensions comportant des plaques de l'ordre d'une dizaine de mètres de long.It applies in particular to large exchangers comprising plates of the order of ten meters in length.

Les échangeurs thermiques à plaques connus sont généralement constitués de plaques empilées et serrées dans un bati-presseur entre lesquelles circulent simultanément deux fluides de transfert thermique. Si l'on considère que les plaques définissent entre elles des entreplaques ménageant des chambres successives, un premier fluide circule dans un entreplaque sur deux tandis qu'un second fluide circule, généralement à contre-courant, dans les entreplaques restants. Le bâti-presseur est destiné à reprendre les efforts de pression des fluides et assurer l'étanchéité par écrasement de joints intercalaires. De tels joints sont généralement fabriqués dans des matières plastiques élastiques. Ils sont insérés dans des rainures ménagées dans les tôles embouties constituant les plaques afin de permettre un fonctionnement à des pressions de fluides élevées. Known plate heat exchangers generally consist of plates stacked and clamped in a building presser between which two heat transfer fluids circulate simultaneously. If we consider that the plates define between them the plates providing for successive chambers, a first fluid circulates in one between two plates while a second fluid flows, generally against the current, in the remaining plates. The presser frame is intended to take up the pressure pressures of the fluids and ensure sealing by crushing of intermediate seals. Such seals are generally made from elastic plastics. They are inserted in grooves made in the stamped sheets constituting the plates in order to allow operation at high fluid pressures.

Les joints de ces échangeurs classiques sont comprimés par le bâti et ils assurent d'une part une fonction d'écartement des plaques entre elles de maniere à créer les entreplaques et à permettre te passage des fluides entre les plaques, et d'autre part une fonction d'étanchéité en définissant par leur forme lequel des deux fluides circule dans l'entreplaque concernée. The joints of these conventional exchangers are compressed by the frame and they provide on the one hand a function of spacing the plates between them so as to create the inter-plates and to allow the passage of fluids between the plates, and on the other hand a sealing function by defining by their shape which of the two fluids circulates in the concerned inter-plate.

De tels échangeurs ne peuvent s'adapter a un autre type de fabrication de plaques qu'est le formage par explosion à partir de tôles et d'un contre-moule. Such exchangers cannot be adapted to another type of manufacturing of plates which is explosion forming from sheets and a counter-mold.

En effet, le procédé de formation de plaques par explosion ne permet de réaliser que des rainures approximatives et très ouvertes. II ne permet pas de réaliser des rainures telles que celles qui sont nécessaires pour contenir efficacement les joints intercalaires connus.In fact, the method of plate formation by explosion only allows approximate and very open grooves to be produced. It does not make it possible to produce grooves such as those which are necessary to effectively contain the known intermediate seals.

Les échangeurs actuels qui comportent des plaques obtenues par explosion sont constitués de plaques empilées et soudées. Des intercalaires métalliques assurent la fonction d'écartement des plaques et les soudures assurent la fonction d'étanchéité. De tels échangeurs ne nécessitent plus de bati-presseur et ils permettent l'utilisation de plaques obtenues par formage par explosion, mais ils ne peuvent être démontés, ce qui nuit à leurs possibilités d'entretien et réparation. Current exchangers which include plates obtained by explosion consist of stacked and welded plates. Metal spacers provide the plate spacing function and the welds provide the sealing function. Such exchangers no longer require a pressurizer and they allow the use of plates obtained by explosion forming, but they cannot be dismantled, which affects their possibilities of maintenance and repair.

La présente invention vise un échangeur thermique du type à plaques qui comporte des plaques obtenues par explosion tout en étant démontables et susceptibles d'être assemblées dans un bâti-presseur sans nécessiter de joints élastiques plastiques. The present invention relates to a plate type heat exchanger which comprises plates obtained by explosion while being removable and capable of being assembled in a presser frame without requiring elastic plastic seals.

Selon sa caractéristique principale, I'invention concerne un échangeur thermique à plaques comportant un empilement de plaques parallèles successives coopérant avec des cadres intercalés chacun entre deux plaques successives pour ménager une série de chambres successives alternativement d'ordre pair et d'ordre impair1 et des moyens pour organiser la circulation d'un premier fluide d'échange thermique dans les chambres d'ordre pair et d'un second fluide d'échange thermique dans les chambres d'ordre impair à contrecourant du premier, caractérisé en ce que lesdits moyens de circulation comportent des intercalaires interposés chacun entre deux plaques autour de deux orifices de passage de fluide d'une chambre à la suivante du même ordre, ménagés en regard l'un de l'autre respectivement dans chacune desdites deux plaques, et en ce que des zones à surface lisse sont ménagées au moins sur le pourtour des plaques pour constituer sur chacune un encadrement d'appui étanche sur des faces coopérantes à surface lisse desdits cadres sans interposition d'autre joint qu'une couche de collage éventuelle. According to its main characteristic, the invention relates to a plate heat exchanger comprising a stack of successive parallel plates cooperating with frames each inserted between two successive plates to provide a series of successive chambers alternately of odd and odd order1 and means for organizing the circulation of a first heat exchange fluid in the even-order chambers and of a second heat exchange fluid in the odd-order chambers countercurrent to the first, characterized in that said means of circulation comprise spacers each interposed between two plates around two orifices for passage of fluid from one chamber to the next of the same order, arranged opposite one another respectively in each of said two plates, and in that smooth surface areas are provided at least around the periphery of the plates to form a sealed support frame on each on cooperating faces with a smooth surface of said frames without interposing any other seal than a possible bonding layer.

De préférence, des zones à surface lisse sont également ménagées sur les plaques autour desdits orifices pour constituer sur chacune un encadrement d'appui étanche sur des faces coopérantes à surface lisse desdits intercalaires. Preferably, areas with smooth surfaces are also provided on the plates around said orifices in order to constitute, on each one, a sealed support frame on cooperating faces with smooth surfaces of said spacers.

Par suite, l'invention concerne également une plaque d'échangeur pour un échangeur du type ci-dessus, qui présente des ondulations propres a organiser la circulation de fluides d'échange thermique entre des plaques similaires empilées et qui est caractérisée en ce qu'elle présente sur son pourtour un encadrement a surfaces lisses et en ce qu'elle comporte a chacune de deux extrémités opposées, deux orifices de passage de fluide, chacun entouré par un encadrement à surfaces lisses ménagé dans la plaque. Une telle plaque peut avantageusement être réalisée par formage par explosion, å partir d'une tôle métallique unique. Consequently, the invention also relates to an exchanger plate for an exchanger of the above type, which has corrugations capable of organizing the circulation of heat exchange fluids between similar stacked plates and which is characterized in that it has on its periphery a frame with smooth surfaces and in that it comprises at each of two opposite ends, two fluid passage orifices, each surrounded by a frame with smooth surfaces formed in the plate. Such a plate can advantageously be produced by explosion forming, starting from a single metal sheet.

Par ailleurs, dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, I'échangeur comporte en général un bâti extérieur destiné à maintenir mécaniquement l'ensemble de l'échangeur, comprenant les différentes plaques de l'empilement assemblées avec les cadres et intercalaires coopérants
Les cadres et les intercalaires sont avantageusement métalliques et dans certaines formes de réalisation de l'invention, leurs faces à surfaces lisses coopérant avec les encadrements correspondants des plaques peuvent réaliser avec ceux-ci un joint métal sur métal suffisant a assurer l'étanchéité a l'égard des fluides en circulation entre les plaques, sous une pression mécanique appropriée exercée au moyen du bâti d'assemblage de l'ensemble.Furthermore, in the practical implementation of the invention, the exchanger generally comprises an external frame intended to mechanically hold the whole of the exchanger, comprising the various plates of the stack assembled with the cooperating frames and inserts
The frames and the spacers are advantageously metallic and in certain embodiments of the invention, their faces with smooth surfaces cooperating with the corresponding frames of the plates can make with them a metal-to-metal seal sufficient to ensure watertightness. with regard to the fluids circulating between the plates, under an appropriate mechanical pressure exerted by means of the assembly frame of the assembly.

Cependant on préfère en général faciliter la réalisation de cette étanchéité en dehors même de toute pression mécanique notable, ce pour quoi on pourra prévoir une couche de collage intermédiaire entre les cadres et/ou les intercalaires et les différéntes plaques empilées, au niveau des encadrements coopérants à surfaces lisses correspondants, ainsi qu'entre des zones à surface lisses de deux plaques successives quand elles sont directement accolées, sans intercalaire, là où, autour d'un orifice de passage d'un fluide d'une chambre à la suivante de même ordre1 une chambre d'ordre différent doit être fermée. Une telle couche de collage est efficace dans sa fonction d'étanchéité pour une épaisseur propre qui reste pratiquement négligeable par rapport à celle des cadres et des intercalaires, et faible en regard de celle des plaques elles-mêmes. However, it is generally preferred to facilitate the realization of this seal even outside any significant mechanical pressure, for which we can provide an intermediate bonding layer between the frames and / or the spacers and the various stacked plates, at the cooperating frames with corresponding smooth surfaces, as well as between smooth surface zones of two successive plates when they are directly joined, without interlayer, where, around a orifice for passage of a fluid from one chamber to the next similarly order1 a room of a different order must be closed. Such a bonding layer is effective in its sealing function for its own thickness which remains practically negligible compared to that of the frames and the spacers, and low compared to that of the plates themselves.

Elle peut être constituée par exemple, de résine phénolique, de brai ou de graphite.It can be made, for example, of phenolic resin, pitch or graphite.

Suivant les formes de réalisation et l'importance des pressions hydrauliques et mécaniques mises en jeu, il peut être néanmoins utile d'assurer une mise en pression des couches de collage sous l'effet du bâti de montage de l'ensemble1 ceci å seule fin d'éviter que des efforts de cisaillement trop importants se reportent sur elles. Depending on the embodiments and the importance of the hydraulic and mechanical pressures involved, it may nevertheless be useful to ensure that the bonding layers are pressurized under the effect of the assembly frame of the assembly1 this for the sole purpose to avoid that excessive shearing forces are transferred to them.

Selon d'autres caractéristiques particulièrement avantageuses de l'invention, les ondulations que forme chaque plaque dans l'espace intérieur à l'encadrement à surfaces lisses de son pourtour (de coopération avec les cadres adjacents); présentent, alternativement en retrait ou en saillie, une profondeur par rapport audit encadrement qui est égale à la moitié de l'épaisseur d'un cadre. Autrement dit, I'amplitude des ondulations complètes est sensiblement égale à l'épaisseur du cadre. Ces ondulations sont avantageusement réparties sur au moins sept secteurs, chacun des secteurs se distinguant du ou des secteurs qui lui sont voisins par la position en saillie ou en retrait des crêtes de ses ondulations par rapport audit encadrement et/ou par l'orientation des crêtes de ses ondulations. Cette repartition des ondulations en secteurs et de leur orientation est aventageusement choisie avec des variations appropriées entre les plaques successives, non seulement pour assurer un guidage optimal de la circulation des fluides mais en outre pour faciliter que deux plaques adjacentes portent l'une sur l'autre par les crêtes de leurs ondulations au moins dans certains secteurs et de préférence au moins dans un secteur central. According to other particularly advantageous features of the invention, the undulations that each plate forms in the interior space of the smooth-surface frame around its periphery (in cooperation with the adjacent frames); have, alternately set back or projecting, a depth with respect to said frame which is equal to half the thickness of a frame. In other words, the amplitude of the complete undulations is substantially equal to the thickness of the frame. These undulations are advantageously distributed over at least seven sectors, each of the sectors being distinguished from the neighboring sector or sectors by the projecting position or set back from the ridges of its corrugations with respect to said framing and / or by the orientation of the ridges. of its undulations. This distribution of the corrugations in sectors and of their orientation is advantageously chosen with appropriate variations between the successive plates, not only to ensure optimal guidance of the circulation of fluids but also to facilitate that two adjacent plates bear one on the other by the crests of their undulations at least in certain sectors and preferably at least in a central sector.

Par cette disposition ou par d'autres moyens équivalents, on obtient que dans l'empilement de plaques de l'échangeur monté, les plaques reposent les unes sur les autres par leurs ondulations respectives, chacune portant par des crêtes de ses ondulations sur des crêtes inverses des ondulations des plaques adjacentes. Alors que dans les échangeurs à plaques antérieurs, il était impératif de comprimer les joints élastiques pour fermer les chambres de fluides de manière étanche, et que par suite, ces joints avaient à supporter par eux-memes l'essentiel des efforts de pression, I'invention permet de réserver aux jonctions cadres - pourtours de plaques la seule fonction de l'étanchéité, dans la mesure ou par sa rigidité relative, c'est au niveau de la partie ondulée des plaques que les efforts de pression sont repris et que l'écartement formant les chambres de fluides est maintenu. By this arrangement or by other equivalent means, it is obtained that in the stack of plates of the mounted exchanger, the plates rest on each other by their respective undulations, each bearing by ridges of its undulations on ridges inverses of the undulations of the adjacent plates. Whereas in previous plate exchangers, it was imperative to compress the elastic seals in order to close the fluid chambers in a leaktight manner, and as a result, these seals had to bear most of the pressure forces by themselves, I The invention makes it possible to reserve the only function of sealing at the frame-around-plate junctions, insofar as or by its relative rigidity, it is at the corrugated part of the plates that the pressure forces are taken up and that the The spacing forming the fluid chambers is maintained.

Ces mêmes particularités peuvent etre avantageusement respectées par la réalisation des plaques et de leurs ondulations aux abords des orifices ménagés aux extrémités des plaques. Ces orifices délimitent des conduits de passage de fluide en correspondance avec l'espace interne des intercalaires adjacents, qui sont perces pour conduire le fluide entre une chambre et ledit conduit, et celui-ci fait passer le fluide d'une chambre à la suivante de même ordre à travers l'intercalaire.On donne alors aux intercalaires une épaisseur double de celle d'un cadre de pourtour, et les secteurs ondulés voisins des plaques sont conformés en conséquence, soit par avance à la fabrication des plaques, soit seulement lors d'une compression de l'ensemble monté par un bâti d'assemblage, pour rejoindre les zones à surfaces lisses qui encadrent les orifices en se plaçant deux par deux accolées sur les faces coopérantes des intercalaires, dans une disposition où chaque intercalaire fait communiquer une chambre d'ordre déterminé, tandis que les chambres adjacentes d'ordre différent sont fermées. These same particularities can be advantageously observed by the production of the plates and their corrugations around the orifices provided at the ends of the plates. These orifices delimit fluid passage conduits in correspondence with the internal space of the adjacent spacers, which are drilled to conduct the fluid between a chamber and said conduit, and the latter causes the fluid to pass from one chamber to the next of same order through the interlayer. The dividers are then given a thickness twice that of a perimeter frame, and the corrugated sectors adjacent to the plates are shaped accordingly, either in advance in the manufacture of the plates, or only during '' a compression of the assembly mounted by an assembly frame, to join the areas with smooth surfaces which frame the orifices by placing two by two contiguous on the cooperating faces of the spacers, in an arrangement where each spacer makes a room communicate of a specific order, while the adjacent rooms of a different order are closed.

Dans une réalisation d'échangeur où les deux fluides d'echange thermique circulent à contre-courant l'un de l'autre, ce qui n'est toutefois pas limitatif des applications de l'invention, deux intercalaires jouxtant une plaque déterminée en l'une de ses extrémités sont situés de part et d'autre de ladite plaque, tandis que chacun se trouve du même côté de la plaque que l'intercalaire qui lui est opposé longitudinalement å l'autre extrémité. On aura compris par ailleurs que chacun des encadrements d'orifices à surface lisse est en retrait ou en saillie par rapport a l'encadrement de pourtour d'une distance égale à la moitié de l'épaisseur d'un cadre. In an embodiment of an exchanger where the two heat exchange fluids circulate against the current from one another, which is not however limiting of the applications of the invention, two spacers adjacent to a plate determined in l one of its ends are located on either side of said plate, while each is on the same side of the plate as the interlayer which is opposite it longitudinally at the other end. It will also be understood that each of the frames of orifices with a smooth surface is set back or projecting relative to the surrounding frame by a distance equal to half the thickness of a frame.

Conformément à l'invention, on remplace donc le joint connu par un cadre métallique et deux intercalaires également métalliques, accolés aux plaques avec interposition éventuelle d'une couche de collage. Cette solution ne complique guère le montage de l'échangeur par le besoin d'assembler un plus grand nombre de pièces, car elle supprime les inconvénients liés à la mise en place des joints dans les rainures associées et la nécessité de les comprimer par un bâti presseur. En fait, elle permet de réaliser un échangeur succeptible d'etre démonté, en utilisant des plaques obtenues par la technique du formage par explosion, particulièrement bien adaptée à la construction d'échangeurs de grandes dimensions, comportant par exemple des plaques dont la longueur est comprise entre 5 et 15 mètres. In accordance with the invention, the known joint is therefore replaced by a metallic frame and two also metallic inserts, joined to the plates with possible interposition of a bonding layer. This solution hardly complicates the assembly of the exchanger by the need to assemble a larger number of parts, because it eliminates the drawbacks associated with the placement of seals in the associated grooves and the need to compress them by a frame. presser. In fact, it makes it possible to produce an exchanger capable of being dismantled, using plates obtained by the technique of explosion forming, particularly well suited to the construction of large-sized exchangers, comprising for example plates whose length is between 5 and 15 meters.

On decrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les figures 1 à 4 dans lesquelles:
- La figure I représente une vue de face en élévation d'une plaque d'échangeur selon l'invention.A particular embodiment of the invention will now be described in more detail which will make it better understand the essential characteristics and the advantages, it being understood however that this embodiment is chosen by way of example and that it is not at all limiting. Its description is illustrated by FIGS. 1 to 4 in which:
- Figure I shows a front elevation view of an exchanger plate according to the invention.

- La figure 2 représente une coupe partielle d'un échangeur selon l'invention dans un plan de coupe correspondant a la ligne B-B' de la figure 1. FIG. 2 represents a partial section of an exchanger according to the invention in a section plane corresponding to the line B-B 'of FIG. 1.

- La figure 3 représente une coupe partielle d'un échangeur selon l'invention dans un plan de coupe correspondant à la ligne C-C' de la figure 1. - Figure 3 shows a partial section of an exchanger according to the invention in a section plane corresponding to the line C-C 'of Figure 1.

- La figure 4 représente une vue partielle en perspective éclatée d'un échangeur selon l'invention. - Figure 4 shows a partial exploded perspective view of an exchanger according to the invention.

La plaque 1 représentée à la figure 1 est une tôle dont les déformations ont été obtenues par formage par explosion. Pour fabriquer une telle plaque, on réallse un contre-moule plastique a partir d'une matrice dont la réalisation sera explicitée plus loin, puis on plaque sur ce contre-moule, une tôle qui est déformée par le contre-moule lors de l'explosion. Les déformations que subissent les plaques 1 sont telles que ces dernières présentent des ondulations sur une majeure partie de leur surface. The plate 1 shown in Figure 1 is a sheet whose deformations were obtained by explosion forming. To manufacture such a plate, a plastic counter-mold is reassembled from a matrix, the production of which will be explained below, then a sheet is pressed on this counter-mold which is deformed by the counter-mold during explosion. The deformations undergone by the plates 1 are such that the latter have undulations over a major part of their surface.

La plaque 1 présente par ailleurs, à chacune de ses extrémités 2 et 3, des orifices, respectivement 4, 5 et 7, 6 pour le. passage d'un fluide d'échange thermique. Ces orifices peuvent être circulaires, rectangulaires ou carrés, ou présenter toute autre forme adaptée à des moyens de raccordement à des conduits d'amenée et d'évacuation de deux fluides d'échange thermique à l'échangeur. Ces moyens de raccordement et ces conduits n'ont pas été représentés pour des raisons de clarté. La figure 1 montre dans sa partie supérieure une forme de réalisation comportant des orifices carrés 4, 5 et dans sa partie inférieure, une autre forme de réalisation comportant des orifices circulaires. The plate 1 also has, at each of its ends 2 and 3, orifices, respectively 4, 5 and 7, 6 for the. passage of a heat exchange fluid. These orifices can be circular, rectangular or square, or have any other shape suitable for means of connection to supply and evacuation conduits of two heat exchange fluids at the exchanger. These connection means and these conduits have not been shown for reasons of clarity. FIG. 1 shows in its upper part an embodiment comprising square orifices 4, 5 and in its lower part, another embodiment comprising circular orifices.

Le pourtour de la plaque 1 constitue un encadrement à surfaces lisses 8, formant une zone d'appui étanche sur des faces coopérantes à surface lisse de cadres métalliques 9 (figure 2). On retrouve la même surface lisse d'encadrement sur les deux faces de la plaque, celle-ci coopérant avec deux cadres 9 qui séparent la plaque des deux plaques qui lui sont voisines lors de l'empilement d'un ensemble de plaques pour constituer un échangeur. The periphery of the plate 1 constitutes a frame with smooth surfaces 8, forming a sealed support zone on cooperating faces with a smooth surface of metal frames 9 (FIG. 2). We find the same smooth framing surface on both sides of the plate, the latter cooperating with two frames 9 which separate the plate from the two plates which are adjacent to it when stacking a set of plates to form a exchanger.

Les orifices 4, 5, 6, et 7 sont entourés de zones à surface lisse. Ces zones peuvent consister, comme le montre la figure 1, en des encadrements 10 à sufaces lisses des orifices 4, 5, 6 et 7, chaque encadrement présentant une zone à surface lisse sur chaque face de la plaque ; ou, dans le cas d'orifices rectangulaires 4, 5, consister en une zone à surface lisse entourant partiellement chaque orifice sur ses côtés qui ne sont pas en regard de l'encadrement 8, cette zone rejoignant l'encadrement 8 de maniére à coopérer avec celui-ci pour entourer intégralement chaque orifice. The orifices 4, 5, 6, and 7 are surrounded by areas with a smooth surface. These zones may consist, as shown in FIG. 1, of frames 10 with smooth sufaces of the orifices 4, 5, 6 and 7, each frame having an area with a smooth surface on each face of the plate; or, in the case of rectangular orifices 4, 5, consist of a smooth surface area partially surrounding each orifice on its sides which are not opposite the frame 8, this area joining the frame 8 so as to cooperate with it to completely surround each hole.

Les ondulations que présente la plaque t peuvent etre divisées en sept secteurs qui diffèrent par l'orientation des ondulations dont elles sont constituées. Un secteur central 11 comporte des ondulations longitudinales en zig-zag, quatre secteurs d'extrémités 12, 13, t4 et 15 entourent respectivement les orifices 4, 5, 6 et 7 et deux secteurs intermédiaires 16 et 17 mettent respectivement en liaison, pour te secteur 16, les ondulations d'un des secteurs 12 ou 13 avec celles du secteur central Il et, pour le secteur 17, ces dernières avec les ondulations de l'un des secteurs 14 ou 15.Pour la plaque 1 représentée à la figure 1, les ondulations du secteur d'extrémité 13 qui coopèrent avec celles du secteur 16 ont de préférence une orientation longitudinale rectiligne, alors que celles du secteur 12 ont de préférence une orientation inclinée vers le secteur 13 en partant de l'encadrement 8. Cette orientation se retrouvre pour les secteurs 15 et 14, les ondulations du secteur 15 qui coopérent avec celles du secteur 17 présentant une orientation longitudinale rectiligne. L'orientation des secteurs d'extrémité se trouve de préférence alternée d'une plaque à la suivante, tel que c'est représenté a la figure 4, selon les secteurs d'extrémité que l'on souhaite mettre en liaison avec le secteur central. L'orientation des ondulations peut être différente de celle représentée aux figures, les ondulations peuvent notamment avoir toutes la même orientation longitudinale rectiligne comme celles des secteurs 13 et 15. The corrugations presented by the plate t can be divided into seven sectors which differ in the orientation of the corrugations of which they are made. A central sector 11 comprises longitudinal zigzag undulations, four end sectors 12, 13, t4 and 15 respectively surround the orifices 4, 5, 6 and 7 and two intermediate sectors 16 and 17 respectively connect, to sector 16, the corrugations of one of the sectors 12 or 13 with those of the central sector II and, for sector 17, the latter with the corrugations of one of the sectors 14 or 15. For the plate 1 represented in FIG. 1 , the corrugations of the end sector 13 which cooperate with those of the sector 16 preferably have a rectilinear longitudinal orientation, while those of the sector 12 preferably have an orientation inclined towards the sector 13 starting from the frame 8. This orientation found for sectors 15 and 14, the corrugations of sector 15 which cooperate with those of sector 17 having a rectilinear longitudinal orientation. The orientation of the end sectors is preferably alternated from one plate to the next, as shown in FIG. 4, according to the end sectors which it is desired to link with the central sector. . The orientation of the corrugations can be different from that shown in the figures, the corrugations can in particular all have the same rectilinear longitudinal orientation as those of sectors 13 and 15.

Pour réaliser l'échangeur, un grand nombre de plaques, par-exemple compris entre 50 et 200 sont empilées parallèlement les unes aux autres. Elles reposent les unes sur les autres par la correspondance des crêtes de leurs ondulations, au moins dans le secteur central, avec les crêtes d'ondulations inverses des plaques adjacentes. Dans cet empilement les cadres 9 sont insérées entre les plaques, sur leur pourtour, tandis que des intercalaires 18 que l'on voit apparaître sur la figure 4, sont intercalés avec les plaques autour de chacun des orifices d'extrémité, mais seulement une plaque sur deux, alternativement d'un côté et de l'autre des plaques dans l'empilement.Ces cadres et intercalaires ménagent avec les plaques des chambres successives alternativement d'ordre pair 20 et impair 21. ils sont disposés de.manière à organiser la circulation d'un premier fluide d'échange thermique (flèches en traits interrompus) dans des chambres d'ordre pair 20 et d'un second fluide d'échange thermique (flèches en traits pleins) dans des chambres d'ordre impair 21, à contre-courant du premier fluide. To make the exchanger, a large number of plates, for example between 50 and 200 are stacked parallel to each other. They rest on each other by the correspondence of the crests of their undulations, at least in the central sector, with the crests of reverse undulations of the adjacent plates. In this stack, the frames 9 are inserted between the plates, on their periphery, while spacers 18 that can be seen in FIG. 4, are inserted with the plates around each of the end orifices, but only one plate on two, alternately on one side and on the other of the plates in the stack. These frames and spacers provide with the plates of the successive chambers alternately of even order 20 and odd 21. they are arranged so as to organize the circulation of a first heat exchange fluid (arrows in dashed lines) in even order chambers 20 and of a second heat exchange fluid (arrows in solid lines) in odd order chambers 21, at against the first fluid.

Les plaques t et 1' représentées à la figure 4 sont toutes du type de celles représentées à la figure 1, mais dans le même but d'organiser convenablement la circulation des fluides, certains secteurs de leurs ondulations sont de deux types différents. Une plaque 1 où les ondulations du secteur intermédiaire 16 mettent en liaison les ondulations du secteur d'extrémité 13 avec celles du secteur central 11 et oli les ondulations du secteur 17 mettent en liaison les ondulations du secteur central tl avec celles du secteur d'extrémité 15, est suivie d'une plaque 1', où les ondulations du secteur intermédiaire 16 mettent en liaison les ondulations du secteurd'extrémité 12 avec celles du secteur central 11 et ou les ondulations du secteur 17 mettent en liaison les ondulations du secteur centra; 11 avec celles du secteur d'extrémité 14, une plaque 1' étant elle-meme suivie diune plaque 1, et ainsi de suite. The plates t and 1 'shown in Figure 4 are all of the type of those shown in Figure 1, but for the same purpose of properly organizing the circulation of fluids, some sectors of their corrugations are of two different types. A plate 1 where the corrugations of the intermediate sector 16 connect the corrugations of the end sector 13 with those of the central sector 11 and oli the corrugations of the sector 17 connect the corrugations of the central sector tl with those of the end sector 15, is followed by a plate 1 ′, where the corrugations of the intermediate sector 16 connect the corrugations of the end sector 12 with those of the central sector 11 and or the corrugations of the sector 17 connect the corrugations of the central sector; 11 with those of the end sector 14, a plate 1 'being itself followed by a plate 1, and so on.

Pour pouvoir fermer les différentes chambres de manière étanche, chaque cadre 9 et chaque intercalaire 18 présentent sur ses deux faces en contact avec des plaques 1 ou 1', une sacre coopérante à surface lisse qui est accolée aux encadrements de pourtour 8 et respectivement aux encadrements d'orifices 10 des plaques 1 ou 1'. Par ailleurs, chaque intercalaire 18 est percé de canaux 22 (Fig. 2 et 4), traversant un montant 19 qui constitue son côté faisant face à la chambre de fluide, a l'oppose du bord de l'extrémité de la plaque où il est situé. In order to be able to close the various chambers in a sealed manner, each frame 9 and each interlayer 18 have on its two faces in contact with plates 1 or 1 ′, a co-operating coronation with a smooth surface which is contiguous to the surround frames 8 and respectively to the frames orifices 10 of the plates 1 or 1 '. Furthermore, each insert 18 is pierced with channels 22 (Fig. 2 and 4), passing through an upright 19 which constitutes its side facing the fluid chamber, opposite the edge of the end of the plate where it is located.

On assure ainsi les communications nécessaires entre les différentes chambres et les conduits que définissent a travers l'empilement les intercalaires successifs en correspondance avec les orifices 4, S, 6 ou 7. This ensures the necessary communications between the different chambers and the conduits which are defined through the stack by the successive inserts in correspondence with the orifices 4, S, 6 or 7.

Les intercalaires 18 sont disposés deux à deux dans chaque chambre de manière a ce que les orifices d'ordre pair 4 et 6 communiquent l'un avec l'autre par l'intermédiaire des chambres d'ordre pair 20 et à ce que les orifices d'ordre impair 5 et 7 communiquent entre eux par l'intermédiaire des chambres d'ordre impair 21. Les zones a surface lisse des encadrements 10 entourant les orifices d'ordre pair 4 et 6 sont accolées les unes aux autres pour fermer les chambres d'ordre impair 21 vis à vis du premier fluide, et celles entourant les orifices d'ordre impair 5 et 7 sont accolées les unes aux autres pour fermer les chambres d'ordre pair 20 vis a vis du second fluide, de sorte que les deux fluides ne se mélangent pas. The spacers 18 are arranged two by two in each chamber so that the even-order orifices 4 and 6 communicate with each other via the even-order chambers 20 and so that the orifices odd-order 5 and 7 communicate with each other through odd-order chambers 21. The smooth-surface areas of the frames 10 surrounding the even-order orifices 4 and 6 are joined together to close the chambers of odd order 21 with respect to the first fluid, and those surrounding the odd-order orifices 5 and 7 are placed side by side to close the chambers of even order 20 with respect to the second fluid, so that the two fluids do not mix.

L'étanchéité entre les chambres et l'extérieur de l'échangeur est assurée par une couche de collage 24, entre tous les encadrements de pourtour 8 des plaques 1 ou 1' et les faces à surface lisse des cadres 9 (figure 3). L'étanchéité entre une chambre d'ordre pair 20 et les deux chambres d'ordre impair 27 adjacentes est assurée par une couche de collage entre les zones à surface lisse des encadrements 10 entourant les orifices d'ordre impair 5 et 7, accolées les unes aBx autres, et celles entre une chambre d'ordre impair 21 et les deux chambres d'ordre pair 20 adjacentes, par une couche de collage entre les zones à surface lisse des encadrements 10 qui entourent les orifices d'ordre pair 4 et 6, accolées les unes aux autres. The sealing between the chambers and the outside of the exchanger is ensured by a bonding layer 24, between all the surround frames 8 of the plates 1 or 1 ′ and the smooth-surface faces of the frames 9 (FIG. 3). The seal between an even-order chamber 20 and the two adjacent odd-order chambers 27 is ensured by a bonding layer between the smooth-surface areas of the frames 10 surrounding the odd-order orifices 5 and 7, joined together. one aBx other, and those between an odd-order chamber 21 and the two adjacent even-order chambers 20, by a bonding layer between the smooth-surface areas of the frames 10 which surround the even-order orifices 4 and 6 , joined to each other.

L'ensemble de l'échangeur est maintenu mécaniquement par un bâti 23 (figure 2). Ce dernier est constitué de deux plaques 25 qui enserrent l'ensemble de l'échangeur. Le maintien des plaques 25 est assuré par des tirants 26 traversant celles-ci et bloqués par des boulons 27. Les plaques 25 peuvent être remplacées par des traverses formant un cadre, ou même dans d'autres cas être complètement supprimées, le bâti étant alors réduit à des tirants munis de boulons ou autres moyens analogues. The entire exchanger is mechanically held by a frame 23 (Figure 2). The latter consists of two plates 25 which enclose the entire exchanger. The plates 25 are held in place by tie rods 26 passing through them and blocked by bolts 27. The plates 25 can be replaced by cross-members forming a frame, or even in other cases be completely removed, the frame then being reduced to tie rods fitted with bolts or other similar means.

Dans le cas de pressions de fluide suffisamment faibles, la fonction d'étanchéité peut être directement assurée par les surfaces lisses sans même avoir recours à une couche de collage, un bâti presseur étant alors nécessaire pour comprimer les plaques empilées jusqu'à presser les faces lisses des cadres 9 et des intercalaires 18 sur les encadrements à surfaces lisses correspondants ménagés sur les plaques. Ce bâti est identique au bâti décrit ci-dessus mais il assure en outre la fonction d'étanchéité par la pression qu'il exerce. In the case of sufficiently low fluid pressures, the sealing function can be directly ensured by the smooth surfaces without even having to use a bonding layer, a presser frame then being necessary to compress the stacked plates until pressing the faces frames 9 and spacers 18 on the frames with corresponding smooth surfaces formed on the plates. This frame is identical to the frame described above but it also ensures the sealing function by the pressure it exerts.

On notera par ailleurs que dans certains modes de réalisation, qui peuvent être préférés en fonction d'applications particulières, L'ensemble de l'échangeur peut étre intégré à l'intérieur d'une virole ou de tout type d'enceinte sous pression. La pression régnant dans une telle enceinte peut être supérieure à celle des fluides en circulation entre les plaques de i'échangeur. Ceci permet de répartir les efforts entre une telle enceinte résistant à la pression et un bâti interne à l'enceinte maintenant la relation étanche des cadres et intercalaires avec lesplaquesde l'échangeur. It will also be noted that in certain embodiments, which may be preferred as a function of particular applications, the whole of the exchanger can be integrated inside a shell or any type of pressure vessel. The pressure prevailing in such an enclosure may be greater than that of the fluids circulating between the plates of the exchanger. This makes it possible to distribute the forces between such a pressure-resistant enclosure and a frame internal to the enclosure maintaining the sealed relationship of the frames and spacers with the plates of the exchanger.

Les figures 2 et 3 sont des coupes partielles d'un empilement de plaques constituant un échangeur. Elles font mieux apparaître la forme des plaques dans leur section transversale, montrant ainsi, au centre, les encadrements et zones lisses et les ondulations. Figures 2 and 3 are partial sections of a stack of plates constituting an exchanger. They better show the shape of the plates in their cross section, thus showing, in the center, the framing and smooth areas and undulations.

La figure 2 est une coupe correspondant a une coupe suivant la ligne B-B' de la figure 1. Une plaque 1' alterne avec une plaque 1. Les encadrements de pourtour d'une plaque 1 ou 7' coopèrent avec un cadre 9. Les encadrements d'orifices 10 coopèrent soit avec un intercalaire 18, soit avec un encadrement semblable d'une plaque voisine. Les intercalaires 18 sont coupés suivant une ligne faisant apparaître les orifices 22 de leur montant 19. Figure 2 is a section corresponding to a section along line BB 'of Figure 1. A plate 1' alternates with a plate 1. The surrounds of a plate 1 or 7 'cooperate with a frame 9. The frames orifices 10 cooperate either with an insert 18, or with a similar frame of a neighboring plate. The inserts 18 are cut along a line showing the orifices 22 of their upright 19.

Les ondulations des différents secteurs des plaques n'ont pas été représentées sur cette figure1 mais certaines apparaissent sur la figure 3. Sur cette dernière, on voit le secteur ondulé central de plaques successives empilées, au voisinage des cadres 9, dans une coupe suivant la ligne C < ' de la figure 1. On remarque la position symétrique des ondulations par rapport aux encadrements de pourtour, permettant d'obtenir des chambres de meme volume quel que soit leur ordre et assurant la reprise des efforts mécaniques par le contact qu'ont les crêtes des ondulations de deux plaques successives. The undulations of the different sectors of the plates have not been shown in this figure1 but some appear in FIG. 3. On the latter, we see the central corrugated sector of successive plates stacked, in the vicinity of the frames 9, in a section along the line C <'in Figure 1. We note the symmetrical position of the corrugations with respect to the perimeter surrounds, making it possible to obtain chambers of the same volume whatever their order and ensuring the resumption of the mechanical forces by the contact which have the crests of the undulations of two successive plates.

Pour la fabrication des plaques, on utilise un contre-moule ptastique réalisé à partir d'une matrice. Cette matrice est constituée d'un assemblage de plaques métalliques usinées et de languettes métalliques. Les plaques de la matrice sont usinées pour présenter des ondulations et on utilise au moins une plaque usinée par secteur d'ondulations. Une fois que les plaques usinées ont été assemblées, on complète la matrice par des languettes métalliques ayant des surfaces planes, et ce pour constituer l'encadrement de pourtour ainsi que les zones lisses entourant les orifices. Ces languettes sont usinées de manière précise pour présenter une surface lisse. Les secteurs ondulés nécessitent moins de précision du fait que leur surface n'a aucune fonction d'étanchéité à assurer. For the manufacture of the plates, a ptastic counter-mold made from a matrix is used. This matrix consists of an assembly of machined metal plates and metal tabs. The matrix plates are machined to have corrugations and at least one machined plate is used per corrugation sector. Once the machined plates have been assembled, the matrix is completed by metal tongues having flat surfaces, and this to constitute the perimeter frame as well as the smooth zones surrounding the orifices. These tabs are precisely machined to present a smooth surface. The corrugated sectors require less precision because their surface has no sealing function to ensure.

Dans un exemple de réalisation particulier, les cadres 9 ont une épaisseur de quelques millimètres, une largeur de 1 à 5 centimètres et une longueur de 5 à 15 mètres. Les montants des intercalaires 18 ont une épaisseur égale au double de l'épaisseur des cadres 9 et une largeur de t à 5 cm. Les plaques 1 ou 1' ont une longueur identique à celle des cadres 9, leur encadrement à surface lisse 8 a une largeur Identique à la largeur des cadres 9, et leurs zones à surface lisse 10, ont une largeur identique a celle des montants des intercalaires 18. La couche de collage est réalisée en brai. In a particular embodiment, the frames 9 have a thickness of a few millimeters, a width of 1 to 5 centimeters and a length of 5 to 15 meters. The amounts of the spacers 18 have a thickness equal to twice the thickness of the frames 9 and a width of t to 5 cm. The plates 1 or 1 ′ have a length identical to that of the frames 9, their smooth surface frame 8 has a width identical to the width of the frames 9, and their smooth surface areas 10 have a width identical to that of the uprights of the inserts 18. The bonding layer is produced in pitch.

La distinction entre plaque 1 et plaque 1' peut provenir, soit d'une fabrication différente, soit d'un double retournement par rapport à une ligne transversale puis à une ligne longitudinale, inversant en diagonale la position des extrémités. Dans ce cas, les secteurs d'extrémités peuvent tous présenter les mêmes ondulations. The distinction between plate 1 and plate 1 'can come either from a different manufacture, or from a double reversal with respect to a transverse line then to a longitudinal line, reversing the position of the ends diagonally. In this case, the end sectors can all have the same undulations.

Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et a ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. Naturally, the invention is in no way limited by the features which have been specified in the foregoing or by the details of the particular embodiment chosen to illustrate the invention. All kinds of variants can be made to the particular embodiment which has been described by way of example and to its constituent elements without thereby departing from the scope of the invention. The latter thus includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations.

Claims

1. Plate heat exchanger comprising a stack of successive parallel plates (1) cooperating with frames (9) each interposed between two successive plates (t, 1 '; 1', 1) to provide a series of successive chambers alternately of even order (20) and odd order (21) and means for organizing the circulation of a first heat exchange fluid in the even order chambers (20) and a second heat exchange fluid in the odd-order chambers (21), generally against the current of the first, characterized in that said circulation means comprise spacers (18) each interposed between two plates around two orifices (4, 6; 5, 7) passage of fluid from one chamber to the next of the same order, arranged opposite one another respectively in each of said two plates, and in that zones with smooth surface are formed at least around the periphery of the plates (1, 1 ') to form a frame on each ement (8) of sealing support on cooperating faces with smooth surface of said frames (9); without interposition of any other seal than a possible bonding layer.

2. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that zones with smooth surface are also provided on the plates around said orifices (4, 6, 5, 7) to constitute on each one a support frame (10) sealed on cooperating faces with a smooth surface of said spacers (18).

3. Plate heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that each of said spacers (18) comprises, through an upright (19), channels (22) for communication between said passage orifices, plates attached to the interlayer (18) and the chamber formed between these plates.

4 plate heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a frame (23) which mechanically holds the whole of the exchanger, plates, frames and spacers included.

5 plate heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that said frames (9) and / or said spacers (18) are metallic and in that said plates are made from metal sheets by explosion forming .

6. Plate heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that said spacers (18) have a thickness of twice that of said frames (9).

7. Metal plate constituting a heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, having corrugations capable of organizing the circulation of heat exchange fluids between similar stacked plates, characterized in that it has on its perimeter a frame (8) with smooth surfaces, and in that it comprises at each of two opposite ends (2, 3) two orifices (4, 5 and 7, 6) for passage of fluid, each of said orifices being surrounded by a frame (10) with smooth surfaces formed in the plate.

8. Plate according to claim 7, characterized in that said undulations are distributed over at least seven sectors (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) each of the sectors distinguished from the sector or sectors which are adjacent to it by the projecting position or set back from the crests of its undulations relative to said surround frame (8) and / or by the orientation of its undulations.

9. Plate according to claim 7 or 8, characterized in that it has in at least one central sector (11), undulations whose crests are alternately set back and projecting relative to said surround frame (8) and that each of the orifice frames (10) is set back or projecting relative to the perimeter frame (8) by a distance equal to half the amplitude of said undulations.

10. Plate according to claim 9, characterized in that among the two framings with smooth surfaces (10) of the orifices of each of its ends (2, 3), one is projecting and the other is recessed relative to to said perimeter frame (8), and / or in that among the two smooth surface frames (10) of the orifices aligned longitudinally at opposite ends, one is projecting and the other is recessed with respect to said frame perimeter (8).

11. Plate exchanger according to any one of claims 1 to 6, in which said plates conform to any one of claims 7 to 10, characterized in that said plates are supported one on the other by ridges of their respective undulations at least in a central sector of said plates and in that a bonding layer (24) is applied between said cooperating faces with smooth surface of each frame (9) and the frames (8) of the plates (1, 1 ') which are attached to them, as well as between said cooperating faces with a smooth surface of each interlayer (18) and the smooth-surface areas of the orifice frames (10) of the plates which are attached to them, and in that a similar adhesive layer is applied between the smooth surface areas of the orifice frames (10) of two plates (t, 1 ') which are in contact.