FR2692666A1 - Heat exchanger with new plate design - comprises ribbed plates with two metallic sheets and intermediate sheet which is good conductor or form not extending beyond exchanger zone - Google Patents
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Abstract
Description
ECHANGEUR DE CHALEUR A PLAOUES ET NOUVEAU TYPE DE
PLAOUES PERMETTANT L'OBTENTION D'UN TEL ECHANGEUR.PLAWE HEAT EXCHANGER AND NEW TYPE OF
PLAOUES ALLOWING THE OBTAINING OF SUCH AN EXCHANGER.
La présente invention a trait à un nouveau type d'échangeur à plaques; elle concerne également les plaques permettant de réaliser un tel échangeur. The present invention relates to a new type of plate heat exchanger; it also relates to the plates making it possible to produce such an exchanger.
Les échangeurs de chaleur développés à ce jour peuvent être classés dans 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 et joints sont constitués par empilement d'un nombre déterminé de plaques nervurées, du même type, qui sont serrées entre deux fonds au moyen de tirants. Les plaques possèdent en 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 forme appropriée. Generally, the plate and joint exchangers are formed by stacking a determined number of ribbed plates, of the same type, which are clamped between two bottoms by means of tie rods. The plates have openings at their corners which delimit in the stack inlet and outlet passages for the two fluids. The alternation of fluids in the successive spaces between the plates is obtained by means of appropriately shaped seals.
De tels échangeurs présentent de très bonnes - performances thermiques pour un faible encombrement. Such exchangers have very good thermal performance for a small footprint.
Il ressort du FR-A-2 454 075 que pour certaines applications, il est impératif qu'il n'y ait aucun risque de contact accidentel entre le liquide caloporteur et celui à réchauffer. It is clear from FR-A-2 454 075 that for certain applications, it is imperative that there is no risk of accidental contact between the heat transfer liquid and that to be heated.
Pour résoudre ce problème, ainsi que cela ressort du document précité, une solution simple consiste à doubler les parois de chacune des plaques, le doublage étant réalisé de telle sorte qu'il subsiste entre les deux plaques adjacentes un espace qui, bien qu'ayant une section extrêmement réduite, permet d'assurer l'écoulement des liquides de fuites pouvant provenir par exemple de perforations affectant l'un ou l'autre des circuits de fluide. To solve this problem, as is apparent from the aforementioned document, a simple solution consists in lining the walls of each of the plates, the doubling being carried out in such a way that there remains between the two adjacent plates a space which, although having an extremely reduced cross-section makes it possible to ensure the flow of leaking liquids which may come, for example, from perforations affecting one or the other of the fluid circuits.
Un tel doublage des parois de chaque plaque présente cependant un inconvénient majeur, qui est celui d'entraîner un mauvais échange thermique compte tenu de la couche d'air présente entre les plaques élémentaires, le coefficient d'échange étant approximativement réduit dans un rapport de huit par rapport à un échangeur similaire constitué d'une paroi unique. Such a doubling of the walls of each plate however has a major drawback, which is that of causing poor heat exchange taking into account the layer of air present between the elementary plates, the exchange coefficient being approximately reduced in a ratio of eight compared to a similar exchanger consisting of a single wall.
Pour résoudre ce problème, une solution, décrite dans ce document consiste, ainsi que cela ressort de la figure 3, à interposer entre les deux plaques élémentaires un grillage métallique à mailles serrées, voire même à souder les deux plaques élémentaires l'une à l'autre par point. To solve this problem, a solution described in this document consists, as shown in FIG. 3, of interposing between the two elementary plates a metallic mesh with a tight mesh, or even of welding the two elementary plates one by one. 'other by point.
Une telle manière de procéder qui est non seulement complexe et délicate à mettre en oeuvre, ne permet cependant pas de résoudre ce problème de l'échange thermique de manière satisfaisante.Such a procedure which is not only complex and delicate to implement, does not however make it possible to solve this problem of heat exchange in a satisfactory manner.
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 du type faisant l'objet du brevet français précité, qui permet de résoudre un tel problème d'échange thermique, tout en conservant les caractéristiques de sécurité, permettant non seulement d'éliminer tout contact accidentel entre les deux liquides traversant l'échangeur, mais également de détecter immédiatement toute fuite susceptible de se produire dans l'un ou l'autre des circuits. Now we have found, and this is what is the subject of the present invention, an improvement made to plate heat exchangers of the type forming the subject of the aforementioned French patent, which makes it possible to solve such an exchange problem. thermal, while retaining the safety characteristics, making it possible not only to eliminate any accidental contact between the two liquids passing through the exchanger, but also to immediately detect any leak likely to occur in one or the other of the circuits.
D'une manière générale, l'invention concerne donc un perfectionnement aux échangeurs à plaques, constitué par l'empilement d'un nombre déterminé de plaques nervurées de mêmes dimensions, 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. 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 dimensions, of the same type, clamped against each other between two bottoms by means tie rods, 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.
L'échangeur selon l'invention se caractérise en ce que chaque plaque nervurée est obtenue par emboutissage d'un complexe constitué de deux feuillards métalliques (acier inoxydable ou de tout autre matériau emboutissable), emprisonnant entre eux une feuille d'un matériau bon conducteur de la chaleur, présentant des caractéristiques d'étirabilité (ou ductilité) supérieures à celles des feuillards externes, ladite feuille intermédiaire étant positionnée entre les feuillards externes et ayant des dimensions et une forme telles qu'elle soit disposée, après emboutissage, uniquement dans la zone d'échange sans déborder dans les zones où doit être disposé le joint périphérique. The exchanger according to the invention is characterized in that each ribbed plate is obtained by stamping a complex consisting of two metal strips (stainless steel or any other stampable material), trapping between them a sheet of a good conductive material heat, having characteristics of stretchability (or ductility) superior to those of the external strips, said intermediate sheet being positioned between the external strips and having dimensions and a shape such that it is arranged, after stamping, only in the exchange zone without overflowing in the zones where the peripheral seal must be placed.
Comme feuille intercalaire présentant les caractéristiques précitées, on peut citer par exemple des feuilles d'aluminium, de cuivre. As interlayer sheet having the above characteristics, mention may, for example, be made of aluminum, copper sheets.
L'épaisseur du matériau entrant dans la réalisation d'un complexe permettant la réalisation de telles plaques, sera fonction du type d'échangeur à réaliser. A titre illustratif, les feuillards en acier inoxydable ayant une épaisseur de 0,4 à 0,5 mm et une feuille d'aluminium pour constituer la couche intermédiaire ayant une épaisseur de 0,1 mm, conviennent parfaitement.The thickness of the material used in the production of a complex allowing the production of such plates, will depend on the type of exchanger to be produced. By way of illustration, the stainless steel strips having a thickness of 0.4 to 0.5 mm and an aluminum foil to form the intermediate layer having a thickness of 0.1 mm are perfectly suitable.
L'opération d'emboutissage est de préférence réalisée à froid. The stamping operation is preferably carried out cold.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif, mais non limitatif, et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels:
- la figure I est une vue de dessus d'une plaque d'un échangeur réalisé conformément à l'invention;
- la figure 2 est une vue agrandie, schématique, de la zone cerclée de la figure 1, montrant plus en détail la structure de la paroi d'une plaque d'un échangeur réalisé conformément à l'invention.The invention and the advantages which it brings will however be better understood thanks to the example of embodiment given below for information, but not limitation, and which is illustrated by the attached diagrams in which:
- Figure I is a top view of a plate of an exchanger produced in accordance with the invention;
- Figure 2 is an enlarged, schematic view of the circled area of Figure 1, showing in more detail the structure of the wall of a plate of an exchanger made in accordance with the invention.
D'une manière générale, l'échangeur conforme à l'invention et dont une plaque est représentée à la figure 1, a une structure générale similaire à celle faisant l'objet du FR-A-2 618 889 au nom du Demandeur, et est constitué par empilement d'un nombre prédéterminé de plaques nervurées, désignées par la référence générale (1) et qui sont serrées entre deux fonds au moyen de tirants. Ces plaques (1) sont toutes de dimensions identiques et possèdent en leurs angles des ouvertures (2,3,4,5) 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 (6), de forme appropriée, et qui sont disposés à l'intérieur d'une gorge continue, dont la forme est telle qu'elle permet d'obtenir, à partir d'un seul et même type de plaque, les deux circuits indépendants de circulation de fluide. In general, the exchanger according to the invention and a plate of which is shown in FIG. 1, has a general structure similar to that which is the subject of FR-A-2 618 889 in the name of the Applicant, and is formed by stacking a predetermined number of ribbed plates, designated by the general reference (1) and which are clamped between two bottoms by means of tie rods. These plates (1) are all of identical dimensions and have openings (2, 3, 4, 5, 5) which delimit, in the stack, inlet and outlet passages for the two fluids. in the successive spaces between the plates, is obtained by means of seals (6), of suitable shape, which are arranged inside a continuous groove, the shape of which is such that it makes it possible to obtain, from a single type of plate, the two independent fluid circulation circuits.
Afin d'obtenir un échange thermique optimal, tout en évitant tous risques accidentels de contact entre les deux fluides, par suite par exemple de la perforation d'une paroi, chaque plaque élémentaire (1), dont les dimensions et la forme sont fonction du type d'échangeur à réaliser, a une structure telle qu'illustrée à la figure 2 et est obtenue par emboutissage, à froid, d'un matériau complexe préalablement formé et qui est constitué de deux feuillards métalliques (7a,7b), en acier inoxydable par exemple, ou à base de tout autre matériau couramment utilisé pour la fabrication de tels échangeurs, feuillards qui emprisonnent entre eux une couche intermédiaire (8) à base d'un matériau très bon conducteur de la chaleur et présentant des propriétés d'étirabilité supérieures à celles des feuillards externes, et constitué par exemple par une feuille d'aluminium ou de cuivre. I1 convient de noter que dans le complexe ainsi formé, il est impératif, conformément à l'invention, que les différentes couches soient simplement accolées les unes aux autres, et non pas solidarisées entre elles. La couche intermédiaire (8) a, par ailleurs, des dimensions inférieures aux feuillards externes (7a,7b) et est, avant emboutissage, positionnée entre ces éléments de telle sorte qu'elle soit, lorsque l'opération d'emboutissage est réalisée, disposée au niveau de la zone (9) où doit être positionné le joint périphérique (6), et ce sans déborder à l'intérieur de cette zone. In order to obtain an optimal heat exchange, while avoiding any accidental risks of contact between the two fluids, as a result for example of the perforation of a wall, each elementary plate (1), the dimensions and the shape of which depend on the type of exchanger to be produced, has a structure as illustrated in FIG. 2 and is obtained by cold stamping of a complex material previously formed and which consists of two metal strips (7a, 7b), made of steel stainless for example, or based on any other material commonly used for the manufacture of such exchangers, strips which trap between them an intermediate layer (8) based on a material which is very good conductor of heat and which has stretchability properties. superior to those of the external strips, and constituted for example by an aluminum or copper sheet. It should be noted that in the complex thus formed, it is imperative, in accordance with the invention, that the different layers are simply joined to one another, and not joined together. The intermediate layer (8) has, moreover, dimensions smaller than the external strips (7a, 7b) and is, before stamping, positioned between these elements so that it is, when the stamping operation is carried out, disposed at the level of the zone (9) where the peripheral seal (6) is to be positioned, and this without overflowing inside this zone.
I1 a été constaté que les échangeurs réalisés conformément à l'invention présentaient non seulement une sécurité totale d'utilisation, éliminant tous risques de contact accidentels entre les deux fluides, par exemple en cas de la perforation d'une paroi, mais que, par ailleurs, l'échange thermique était également nettement amélioré par rapport aux échangeurs à plaques à double paroi antérieures, tels que ceux décrits dans le FR-A2 454 075, la perte de coefficient d'échange étant de tordre de 1,5 alors qu'elle est de l'ordre de 2 à 4 pour les solutions antérieures, mais que, malgré la présence de la couche intermédiaire (8) emprisonnée entre les deux feuillards (7a,7b), il était toujours possible de détecter immédiatement une fuite accidentelle, car le liquide ne peut s'écouler que vers l'extérieur. I1 was found that the exchangers produced in accordance with the invention presented not only total safety of use, eliminating all risks of accidental contact between the two fluids, for example in the event of the perforation of a wall, but that, by elsewhere, the heat exchange was also markedly improved compared to earlier double-wall plate exchangers, such as those described in FR-A2 454 075, the loss of exchange coefficient being to twist 1.5 while it is of the order of 2 to 4 for the previous solutions, but that, despite the presence of the intermediate layer (8) trapped between the two strips (7a, 7b), it was always possible to immediately detect an accidental leak, because the liquid can only flow outwards.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple qui précède mais elle concerne également toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi, il peut y avoir des plaques avec des dessins différents dans la
zone d'échange dans un même échangeur, et ce pour ajuster les
performances. De même, il peut y avoir des plaques avec un ou plusieurs
coins (2,3,4,5) fermés pour réaliser une circulation dite "multipasse". Of course, the invention is not limited to the above example but it also relates to all the variants produced in the same spirit. So there may be plates with different designs in the
exchange zone in the same exchanger, and this to adjust the
performances. Likewise, there may be plates with one or more
closed corners (2,3,4,5) to achieve a so-called "multi-pass" circulation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9207941A FR2692666B1 (en) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | Plate heat exchanger and new type of plates enabling such an exchanger to be obtained. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9207941A FR2692666B1 (en) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | Plate heat exchanger and new type of plates enabling such an exchanger to be obtained. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2692666A1 true FR2692666A1 (en) | 1993-12-24 |
| FR2692666B1 FR2692666B1 (en) | 1994-08-19 |
Family
ID=9431278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9207941A Expired - Lifetime FR2692666B1 (en) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | Plate heat exchanger and new type of plates enabling such an exchanger to be obtained. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2692666B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007004939A1 (en) * | 2005-07-04 | 2007-01-11 | Alfa Laval Corporate Ab | A heat exchanger plate, a pair of two heat exchanger plates, and plate package for a plate heat exchanger |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2414182A1 (en) * | 1978-01-06 | 1979-08-03 | Ugine Gueugnon Toles Inoxyd Sp | Stainless steel heat exchanger - is coated with copper to prevent corrosion of steel in contact with water |
| WO1986006463A1 (en) * | 1985-04-23 | 1986-11-06 | Alfa-Laval Thermal Ab | Plate heat exchanger |
-
1992
- 1992-06-23 FR FR9207941A patent/FR2692666B1/en not_active Expired - Lifetime
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| FR2414182A1 (en) * | 1978-01-06 | 1979-08-03 | Ugine Gueugnon Toles Inoxyd Sp | Stainless steel heat exchanger - is coated with copper to prevent corrosion of steel in contact with water |
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| WO2007004939A1 (en) * | 2005-07-04 | 2007-01-11 | Alfa Laval Corporate Ab | A heat exchanger plate, a pair of two heat exchanger plates, and plate package for a plate heat exchanger |
| US8746329B2 (en) | 2005-07-04 | 2014-06-10 | Alfa Laval Corporate Ab | Heat exchanger plate, a pair of two heat exchanger plates, and plate package for a plate heat exchanger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2692666B1 (en) | 1994-08-19 |
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