FR3083597A1 - Plaque pour echangeur thermique et echangeur thermique incluant la plaque - Google Patents

Plaque pour echangeur thermique et echangeur thermique incluant la plaque Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une plaque (20A) pour un échangeur thermique, destinée à être disposée dans un empilement de plaques, la plaque (20A) comprenant : - un panneau principal (60) présentant un premier bord transversal (67) et un deuxième bord transversal (68), opposé au premier bord transversal (67), et - au moins une première nervure (63) s'étendant en saillie du panneau principal (60) et propre à délimiter avec le panneau principal (60) et une plaque adjacente un chemin de circulation de fluide, dans laquelle la première nervure (63) s'étend depuis le premier bord transversal (67) du panneau principal (60) vers le deuxième bord transversal (68), sans s'étendre jusqu'au deuxième bord transversal (68), de sorte à ménager un premier passage de fluide entre une extrémité de la première nervure (63) et le deuxième bord transversal (68) où le chemin de circulation de fluide forme une première chicane.

Description

DOMAINE DE L’INVENTION
L’invention concerne une plaque pour un échangeur thermique, et un échangeur thermique incluant une telle plaque.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les échangeurs thermiques ont pour fonction de mettre en œuvre un échange de chaleur entre plusieurs fluides sans pour autant les mélanger.
Les échangeurs thermiques dits « à plaques soudées » sont couramment utilisés dans l’industrie car ils présentent de bonnes performances thermiques grâce à leur grande surface d’échange tout en étant compacts.
Ces échangeurs thermiques comprennent généralement un empilement (ou paquet) de plaques superposées, définissant entre elles deux circuits séparés de circulation de fluide, et un bâti formant une enceinte destinée à loger le paquet de plaques.
Ces échangeurs comprennent également des collecteurs fixés sur le bâti. Ces collecteurs sont reliés à des conduits permettant d’amener les fluides vers l’échangeur et à des conduits permettant d’évacuer les fluides de l’échangeur une fois que ceux-ci ont circulé dans l’échangeur.
Dans ces échangeurs, un fluide chaud et un fluide froid circulent respectivement dans les deux circuits de circulation formés entre les plaques, selon deux directions orthogonales.
Ces échangeurs peuvent être utilisés pour traiter des fluides de différentes natures, pouvant parfois contenir des particules solides. Ces échangeurs nécessitent donc d’être nettoyés régulièrement afin d’éviter leur encrassement et de garantir de bonnes performances de fonctionnement.
Cependant, le nettoyage des échangeurs thermiques à plaques soudées peut constituer une opération longue et complexe. En effet, cette opération nécessite soit de démonter les collecteurs fixés sur le bâti afin de pouvoir accéder au paquet de plaques pour procéder à un nettoyage mécanique, soit de faire circuler dans l’échangeur thermique un agent chimique de nettoyage, tel qu’un détergent ou un désinfectant.
Le nettoyage d’un échangeur thermique nécessite en outre un arrêt de l’usine.
RESUME DE L’INVENTION
Un but de l’invention est de proposer une solution garantissant une bonne efficacité de l’échangeur thermique tout en facilitant son nettoyage.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une plaque pour un échangeur thermique, destinée à être disposée dans un empilement de plaques, la plaque comprenant :
- un panneau principal présentant un premier bord transversal et un deuxième bord transversal, opposé au premier bord transversal, et
- au moins une première nervure longitudinale s’étendant en saillie du panneau principal et propre à délimiter avec le panneau principal et une plaque adjacente un chemin de circulation de fluide, dans laquelle la première nervure s’étend depuis le premier bord transversal du panneau principal vers le deuxième bord transversal, sans s’étendre jusqu’au deuxième bord transversal, de sorte à ménager un premier passage de fluide entre une extrémité de la première nervure et le deuxième bord transversal où le chemin de circulation de fluide forme une première chicane.
Avec une telle plaque, il est possible de réaliser un échangeur thermique à plaques soudées, dans lequel le chemin de circulation de l’un des fluides le long d’une même plaque forme une ou plusieurs chicane(s). La ou les chicane(s) augmente(nt) la turbulence dans le fluide et occasionne(nt) des changements de vitesse, diminuant de ce fait l'encrassement de l’échangeur thermique.
En outre, la plaque peut être conçue de sorte que le nettoyage de l’échangeur puisse être réalisé en accédant au paquet de plaques par l’une des faces du paquet de plaques s’étendant transversalement aux nervures longitudinales des plaques. Du fait de l’orientation de la nervure, l’accès à cette face du paquet de plaques permet de nettoyer l’ensemble du canal de circulation de fluide. L’échangeur thermique peut en outre être conçu de sorte qu’aucun collecteur ne soit fixé sur cette face du paquet de plaques. Ainsi, il n’est pas nécessaire de démonter le collecteur pour procéder à un nettoyage mécanique de l’échangeur.
La plaque peut avantageusement présenter l’une des caractéristiques suivantes :
- la plaque comprend au moins une deuxième nervure s’étendant en saillie du panneau principal, parallèlement à la première nervure, depuis le deuxième bord transversal du panneau principal vers le premier bord transversal, sans s’étendre jusqu’au premier bord transversal, de sorte à ménager un passage de fluide entre une extrémité de la deuxième nervure et le premier bord transversal où le chemin de circulation de fluide forme une deuxième chicane ;
- la plaque comprend une pluralité de premières nervures et une pluralité de deuxièmes nervures disposées en alternance avec les premières nervures ;
- le panneau principal présente un premier bord longitudinal et un deuxième bord longitudinal, opposé au premier bord longitudinal, et la plaque comprend un premier panneau de jonction s’étendant à partir du premier bord longitudinal, le premier panneau de jonction présentant une ouverture d’entrée de fluide permettant une entrée du fluide vers le chemin de circulation ;
- la plaque comprend un deuxième panneau de jonction s’étendant à partir du deuxième bord longitudinal, le deuxième panneau de jonction présentant une ouverture de sortie de fluide permettant une sortie du fluide en provenance du chemin de circulation ;
- la plaque est dépourvue de nervure transversale délimitant le chemin de circulation de fluide.
L’invention concerne en outre un échangeur thermique comprenant :
- un paquet de plaques comprenant un empilement de plaques soudées entre elles, chaque plaque étant tel que défini précédemment, le paquet de plaques comprenant une première face latérale définie par des bords transversaux des plaques de l’empilement, et une deuxième face latérale définie par des bords transversaux opposés des plaques de l’empilement, et - une première porte mobile en rotation par rapport au paquet de plaques, entre une position fermée dans laquelle la première porte recouvre la première face latérale de l’empilement, et une position ouverte dans laquelle la première porte ne recouvre pas la première face latérale de l’empilement et autorise un accès à des espaces définis entre les plaques.
L’échangeur thermique proposé peut avantageusement présenter l’une des caractéristiques suivantes :
- l’échangeur thermique comprend en outre un premier collecteur d’entrée de fluide et un premier collecteur de sortie de fluide, chacun des premiers collecteurs étant fixé sur une face de l’empilement orthogonale aux faces latérales et définie par des bords longitudinaux des plaques de l’empilement ;
- chaque premier collecteur comprend une première paroi de collecteur s’étendant depuis la face de l’empilement orthogonale aux faces latérales jusqu’à la première porte, de sorte que lorsque la première porte est en position ouverte, la première porte autorise un accès à un espace interne du premier collecteur ;
- l’échangeur thermique comprend en outre un premier joint propre à être disposé contre la première face latérale de l’empilement, en contact avec chacun des bords transversaux formant la première face latérale ;
- l’échangeur thermique comprend en outre une deuxième porte mobile en rotation par rapport au paquet de plaques, entre une position fermée dans laquelle la deuxième porte recouvre la deuxième face latérale de l’empilement, et une position ouverte dans laquelle la deuxième porte ne recouvre pas la deuxième face latérale de l’empilement et autorise un accès à des espaces définis entre les plaques ;
- l’échangeur thermique comprend en outre un deuxième collecteur d’entrée de fluide et un deuxième collecteur de sortie de fluide, chacun des deuxièmes collecteurs étant fixé sur une face de l’empilement orthogonale aux faces latérales et définie par des bords longitudinaux des plaques de l’empilement ;
- chaque deuxième collecteur comprend une deuxième paroi de collecteur s’étendant depuis la face de l’empilement orthogonale aux faces latérales jusqu’à la deuxième porte, de sorte que lorsque la deuxième porte est en position ouverte, la deuxième porte autorise un accès à un espace interne du deuxième collecteur ;
- l’échangeur thermique comprend un deuxième joint propre à être disposé contre la deuxième face latérale, en contact avec chacun des bords transversaux formant la deuxième face latérale.
PRESENTATION DES DESSINS
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative te non limitative te doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 représente de manière schématique, en perspective, un échangeur thermique conforme à un mode de réalisation de l’invention,
- la figure 2 représente de manière schématique l’échangeur thermique, en vue de face,
- la figure 3 représente de manière schématique l’échangeur thermique, en vue de côté,
- la figure 4 représente de manière schématique l’échangeur thermique, en vue de dessus,
- la figure 5 est une vue en coupe, selon le plan de coupe transversal A-A, de l’échangeur thermique,
- la figure 6 est une vue en coupe, selon le plan de coupe longitudinal B-B, de l’échangeur thermique,
- la figure 7 est une vue éclatée de l’échangeur thermique des figures 1 à 6,
- les figures 8A et 8B représentent de manière schématique des plaques d’échangeur destinées à être empilée avec d’autres plaques identiques dans l’échangeur thermique,
- la figure 9 représente de manière schématique un premier chemin de circulation d’un premier fluide dans l’échangeur thermique,
- la figure 10 représente de manière schématique un deuxième chemin de circulation d’un deuxième fluide dans l’échangeur thermique,
- la figure 11 représente de manière schématique une nervure longitudinale conforme à un premier mode de réalisation de l’invention,
- la figure 12 représente de manière schématique une nervure longitudinale conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 13 représente de manière schématique une nervure longitudinale conforme à un quatrième mode de réalisation de l’invention,
- les figures 14 et 15 représentent de manière schématique une nervure longitudinale conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 16 représente de manière schématique un exemple de panneau principal présentant des reliefs,
- la figure 17 représente de manière schématique un exemple de panneau principal muni de pions,
- la figure 18 représente de manière schématique l’échangeur thermique, dont les portes sont en position ouverte.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION
Sur les figures 1 à 7, l’échangeur thermique 1 représenté comprend deux pieds de support 2 et 3, un paquet de plaques d’échangeur 4, quatre collecteurs de fluide 5 à 8, deux plaques de compression 9 et 10, deux séries de tirants 11 et 12, deux cadres de support 13 et 14, deux joints 15 et 16 et deux portes latérales 17 et 18.
Le paquet de plaques d’échangeur 4 comprend une pluralité de plaques d’échangeur 20 empilées les unes avec les autres et soudées entre elles.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 7, les plaques 20 de l’empilement sont identiques entre elles, à l’exception d’une plaque d’extrémité 21.
Lorsque les plaques d’échangeur 20 sont empilées, le paquet de plaques 4 présente une face avant 22, une face arrière 23, opposée à la face avant 22, une première face latérale 24, une deuxième face latérale
25, opposée à la première face latérale 24, une face supérieure 26 et une face inférieure 27, opposée à la face supérieure 26.
Les plaques d’échangeur 20 du paquet de plaques 4 délimitent entre elles des canaux de circulation de fluide. Plus précisément, les plaques d’échangeur délimitent entre elles deux canaux distincts de circulation dans lesquels peuvent circuler respectivement un premier fluide et un deuxième fluide, sans se mélanger.
Les deux plaques de compression 9 et 10 incluent une première plaque de compression 9 et une deuxième plaque de compression 10. Le paquet de plaques 4 est disposé entre les deux plaques de compression 9 et 10. Les plaques d’échangeur 20 du paquet de plaques 4 sont maintenues en compression les unes contre les autres par les plaques de compression 9 et 10. Plus précisément, la première plaque de compression 9 est disposée contre la face avant 22 du paquet de plaques 4 et la deuxième plaque de compression 10 est disposée contre la face arrière 23 du paquet de plaques 4. Une première série de tirants 11 s’étend le long de la face supérieure 26 et une deuxième série de tirants 12 s’étend le long de la face inférieure 27. Les tirants 11 et 12 relient la première plaque de compression 9 et la deuxième plaque de compression 10 entre elles, de manière à s’opposer aux efforts de dilatation pouvant être générés par les fluides circulant entre les plaques d’échangeur 20 et 21 du paquet de plaques 4. Chacune des extrémités des tirants est fixé à l’une des plaques de compression et les tirants 11, 12 peuvent être maintenus en tension au moyen d’écrous de serrage. De cette manière, les plaques de compression 9 et 10 exercent sur le paquet de plaque un effort de compression permanent tendant à maintenir les plaques d’échangeur 20, 21 en appui les unes contre les autres et à s’opposer à leur écartement.
Chaque pied de support 2, 3 est propre à supporter les plaques de compression 9, 10 pour maintenir l’échangeur thermique 1 au-dessus du sol.
Les cadres de support 13, 14 incluent un premier cadre de support 13 et un deuxième cadre de support 14. Chacun du premier cadre de support 13 et du deuxième cadre de support 14 est fixé sur le paquet de plaques 4 ou sur les plaques de compression 9, 10, par exemple par soudage. Le premier cadre de support 13 est propre à entourer l’ensemble formé du paquet de plaques 4 et des deux plaques de compression 9, 10. Le premier cadre de support 13 s’étend autour de la première face latérale 24 du paquet de plaques 4. Le deuxième cadre de support 14 est propre à entourer l’ensemble formé du paquet de plaques 4 et des deux plaques de compression. Le deuxième cadre de support 14 s’étend autour de la deuxième face latérale 25 du paquet de plaques 4.
Les portes latérales 17, 18 incluent une première porte 17 montée rotative sur le premier cadre de support 13 et une deuxième porte 18 montée rotative sur le deuxième cadre de support 14. La première porte 17 peut être montée rotative sur le premier cadre de support 13 par le biais de premières charnières 31. La première porte 17 est mobile entre une position fermée, dans laquelle la première porte 17 recouvre la première face latérale 24 de l’empilement de plaques 4 et masque celle-ci, et une position ouverte, dans laquelle la première porte 17 ne recouvre pas la première face latérale 24 de l’empilement de plaques 4 et autorise un accès à celleci.
De même, la deuxième porte 18 peut être montée rotative sur le deuxième cadre 14 par le biais de deuxièmes charnières 32. La deuxième porte 18 est mobile entre une position fermée, dans laquelle la deuxième porte 18 recouvre la deuxième face latérale 25 de l’empilement de plaques 4 et masque celle-ci, et une position ouverte, dans laquelle la deuxième porte 18 ne recouvre pas la deuxième face latérale 25 de l’empilement de plaques 4 et autorise un accès à celle-ci.
La première porte 17 peut être verrouillée en position fermée, par le biais de vis 33, les vis 33 servant à visser la première porte 17 sur le premier cadre 13. De même, la deuxième porte 18 peut être verrouillée en position fermée, par le biais de vis 34, les vis 34 servant à visser la deuxième porte 18 sur le deuxième cadre 14.
Les joints 15 et 16 incluent un premier joint 15 propre à être disposé entre la première porte 17 et la première face latérale 24 de l’empilement 4 et un deuxième joint 16 propre à être disposé entre la deuxième porte 18 et la deuxième face latérale 25 de l’empilement 4. Chaque joint 15, 16 peut être formé d’une feuille en matériau polymère. Le matériau polymère peut être un élastomère, par exemple un caoutchouc nitrile (acrylonitrilebutadiène), un caoutchouc EPDM (éthylène-propylène-diène monomère) ou un élastomère fluorocarboné. Les joints 15, 16 assurent une étanchéité périphérique de chaque plaque d’échangeur 20 et interdisent un écoulement des fluides d’un canal de circulation de fluide à l’autre.
Les collecteurs 5 à 8 incluent un premier collecteur d’entrée 5, un premier collecteur de sortie 6, un deuxième collecteur d’entrée 7 et un deuxième collecteur de sortie 8.
Le premier collecteur d’entrée 5 et le premier collecteur de sortie 6 sont propres à guider un premier fluide (par exemple un fluide froid) pour que le premier fluide circule à l’intérieur du paquet de plaques 4 dans un premier canal de circulation de fluide.
De même, le deuxième collecteur d’entrée 7 et le deuxième collecteur de sortie 8 sont propres à guider un deuxième fluide (par exemple un fluide chaud) pour que le deuxième fluide circule à l’intérieur du paquet de plaques 4 dans un deuxième canal de circulation de fluide, distinct du premier canal de circulation de fluide.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 à 7, le premier collecteur d’entrée 5 est fixé sur la face inférieure 27 du paquet de plaques 4 et le premier collecteur de sortie 6 est fixé sur la face supérieure 26 du paquet de plaques 4. Le deuxième collecteur d’entrée 7 est fixé sur la face supérieure 26 du paquet de plaques 4 et le deuxième collecteur de sortie 8 est fixé sur la face inférieure 27 du paquet de plaques 4.
Le premier collecteur d’entrée 5 comprend une première tubulure d’entrée 35 propre à être raccordée à un premier conduit d’amenée du premier fluide et une première paroi 45 de collecteur d’entrée, présentant par exemple une forme générale en quart de cylindre de révolution, et une série de cloisons internes 55 s’étendant transversalement à l’axe du cylindre.
Le premier collecteur de sortie 6 comprend une première tubulure de sortie 36 propre à être raccordée à un premier conduit d’extraction du premier fluide, une première paroi de collecteur de sortie 46, présentant par exemple une forme générale en quart de cylindre de révolution, et une série de cloisons internes 56 s’étendant transversalement à l’axe du cylindre.
Chaque cloison interne 55 du premier collecteur d’entrée 5 et chaque cloison interne 56 du premier collecteur de sortie 6 présente un bord libre s’étendant dans le même plan que la face latérale 24. Chaque bord libre est en contact avec le premier joint 16. De cette manière, les cloisons internes 55, 56 définissent avec le premier joint 15 des compartiments permettant de guider le premier fluide s’écoulant dans un espace entre deux plaques d’échangeur 20 vers un autre espace entre deux autres plaques d’échangeur.
De même, le deuxième collecteur d’entrée 7 comprend une deuxième tubulure d’entrée 37 propre à être raccordée à un deuxième conduit d’amenée du deuxième fluide, une deuxième paroi de collecteur d’entrée 47, présentant par exemple une forme générale en quart de cylindre de révolution, et une série de cloisons internes 57 s’étendant transversalement à l’axe du cylindre.
Le deuxième collecteur de sortie 8 comprend une deuxième tubulure de sortie 38 propre à être raccordée à un deuxième conduit d’extraction du deuxième fluide, une deuxième paroi de collecteur de sortie 48, présentant par exemple une forme générale en quart de cylindre de révolution, et une série de cloisons internes 58 s’étendant transversalement à l’axe du cylindre.
Chaque cloison interne 57 du deuxième collecteur d’entrée 7 et chaque cloison interne 58 du deuxième collecteur de sortie 58 présente un bord libre s’étendant dans le même plan que la face latérale 24. Chaque bord libre est en contact avec le deuxième joint 16. De cette manière, les cloisons internes 57, 58 définissent avec le deuxième joint 16 des compartiments permettant de guider le deuxième fluide s’écoulant dans un espace entre deux plaques d’échangeur 20 vers un autres espace entre deux autres plaques d’échangeur.
Les plaques d’échangeur 20 incluent des premières plaques d’échangeur 20A et des deuxièmes plaques d’échangeurs 20B illustrées de manière schématique sur les figures 8A et 8B.
La figure 8A représente de manière schématique une première plaque d’échangeur 20A destinée à guider le premier fluide.
La première plaque d’échangeur 20A peut être formée en métal, par exemple en titane ou en acier inoxydable, tel qu’un acier inoxydable contenant du chrome et du molybdène qui augmentent la résistance à la corrosion, en nickel ou en un alliage contenant du Nickel et du Cuivre. Le choix du matériau de la plaque 20A dépend de la nature des fluides à traiter et de leur état (température, pression).
La première plaque d’échangeur 20A comprend un panneau principal 60, deux panneaux de jonction 61, 62 et des nervures 63, 64 s’étendant en saillie du panneau principal 60 et délimitant un chemin de circulation pour le fluide.
Le panneau principal 60 présente une forme générale de rectangle. Le panneau principal 60 comprend une première face 65 et une deuxième face 66, opposée à la première face 65. La première face 65 et/ou la deuxième face 66 du panneau principal 60 peu(ven)t être lisse(s) ou présenter des reliefs favorisant la génération de turbulences dans le fluide. Le panneau principal 60 peut par exemple être formée à partir d’une tôle larmée ou striée.
Le panneau principal 60 présente un premier bord transversal 67, un deuxième bord transversal 68, opposé au premier bord transversal 67, un premier bord longitudinal 69 et un deuxième bord longitudinal 70, opposé au premier bord longitudinal 69.
Les panneaux de jonction 61, 62 incluent un premier panneau de jonction 61 s’étendant à partir du premier bord longitudinal 69 du panneau principal 60 et un deuxième panneau de jonction 62 s’étendant à partir du deuxième bord longitudinal 70 du panneau principal 60. Le premier panneau de jonction 61 et le deuxième panneau de jonction 62 peuvent être reliés au panneau principal 60 respectivement par une première ligne de pliure et par une deuxième ligne de pliure.
Le premier panneau de jonction 61 présente une première ouverture 71 (ou ouverture d’entrée de fluide) permettant une entrée du fluide vers le chemin de circulation. Le deuxième panneau de jonction 62 présente une deuxième ouverture 72 (ou ouverture de sortie de fluide) permettant une sortie du fluide en provenance du chemin de circulation.
La plaque d’échangeur 20A ne comprend pas de panneaux de jonction s’étendant à partir des bords transversaux 67 et 68 du panneau principal. Ainsi, les bords 67 et 68 du panneau principal 60 sont libres.
Les nervures 63, 64 s’étendent en saillie, à partir de la première face 65 du panneau principal 60. Les nervures 63, 64 constituent des entretoises permettant de maintenir un écartement entre deux panneaux principaux 60 de deux plaques d’échangeur adjacentes 20A et 20B et de résister aux efforts de compression pouvant s’exercer sur le paquet de plaques 4. A cet effet, chaque nervure 63, 64 est dimensionnée pour être en contact avec une deuxième face 66 d’un panneau principal 60 d’une plaque d’échangeur adjacente 20B dans l’empilement.
Toutes les nervures 63, 64 s’étendent parallèlement les unes aux autres. Dans l’exemple illustré sur la figure 8, les nervures 63, 64 s’étendent parallèlement aux bords longitudinaux 69, 70 du panneau principal 60. La première plaque 20A ne comprend pas de nervures s’étendant parallèlement aux bords transversaux 67, 68.
Dans l’exemple illustré sur la figure 20A, les nervures 63, 64 incluent une pluralité de premières nervures 63 et une pluralité de deuxièmes nervures 64, les deuxièmes nervures 64 étant disposées en alternance avec les premières nervures.
Chaque première nervure 63 s’étend depuis le premier bord transversal 67 du panneau principal 60 vers le deuxième bord transversal 68, sans toutefois s’étendre jusqu’au deuxième bord transversal 68. Chaque première nervure 63 ménage ainsi un premier passage de fluide entre une extrémité de la première nervure 63 et le deuxième bord transversal 68. A cet endroit, le chemin de circulation de fluide forme une première chicane.
Chaque deuxième nervure 64 s’étend depuis le deuxième bord transversal 68 du panneau principal 60 vers le premier bord transversal 67, sans toutefois s’étendre jusqu’au premier bord transversal 67. Chaque deuxième nervure 64 ménage ainsi un deuxième passage de fluide entre une extrémité de la deuxième nervure 64 et le premier bord transversal 67. A cet endroit, le chemin de circulation de fluide forme une deuxième chicane.
La première plaque d’échangeur comprend n+1 première nervures (n étant un entier supérieur ou égal à 0, de préférence supérieur ou égal à 1) et n deuxièmes nervures. Dans l’exemple illustré sur la figure 8, la plaque d’échangeur comprend 3 premières nervures 63 (n=2) et 2 deuxièmes nervures 64, chaque deuxième nervure 64 étant intercalée entre deux premières nervures 63.
La première ouverture 71 et la deuxième ouverture 72 sont agencées à proximité du premier bord transversal 67. La deuxième ouverture 72 est disposée en face de la première ouverture 71. Les deux ouvertures 71, 72 sont alignées l’une avec l’autre le long du premier bord transversal 67.
La figure 8B représente de manière schématique une deuxième plaque d’échangeur 20B destinée à guider un deuxième fluide. Dans le paquet de plaques 4, la deuxième plaque d’échangeur 20B est empilée avec la première plaque d’échangeur 20A de la figure 8A. La deuxième plaque d’échangeur 20B constitue une plaque d’échangeur adjacente à la première plaque d’échangeur 20A dans l’empilement 4.
Dans l’exemple illustré sur les figures 8A et 8B, la deuxième plaque d’échangeur 20B est identique à la première plaque d’échangeur 20A. Cependant, dans l’empilement 4, la deuxième plaque d’échangeur 20B est orientée en étant tournée à 180° par rapport à la première plaque d’échangeur 20A, dans le plan de son panneau principal 60.
Le paquet de plaques 4 est obtenu en empilant une série de plaques incluant une pluralité de premières plaques 20A et une pluralité de deuxièmes plaques 20B, disposées en alternance avec les premières plaques 20A.
Dans l’empilement, les premiers bords transversaux 67 des premières plaques 20A sont disposés en registre avec les deuxièmes bords transversaux 68 des deuxièmes plaques 20B. Les premiers bords transversaux 67 des premières plaques 20A et les deuxièmes bords transversaux 68 des deuxièmes plaques 20B définissent ainsi la première face latérale 24 du paquet de plaques 4.
De même, les deuxièmes bords transversaux 68 des premières plaques 20A sont disposés en registre avec les premiers bords transversaux 67 des deuxièmes plaques 20B. Les deuxièmes bords transversaux 68 des premières plaques 20A et les premiers bords transversaux 67 des deuxièmes plaques 20B définissent ainsi la deuxième face latérale 25 du paquet de plaques 4.
Dans l’empilement, les premiers bords longitudinaux 69 des premières plaques 20A sont disposés en registre avec les deuxième bords longitudinaux 70 des deuxièmes plaques 20B. Les premiers bords longitudinaux 69 des premières plaques 20A et les deuxièmes bords longitudinaux 70 des deuxièmes plaques 20B définissent ainsi la face inférieure 27 du paquet de plaques 4.
De même, les deuxièmes bords longitudinaux 70 des premières plaques 20A sont disposés en registre avec les premiers bords longitudinaux 69 des deuxièmes plaques 20B. Les deuxièmes bords longitudinaux 70 des premières plaques 20A et les premiers bords longitudinaux 69 des deuxièmes plaques 20B définissent ainsi la face supérieure 26 du paquet de plaques 4.
La figure 9 illustre un premier chemin de circulation du premier fluide dans l’échangeur 1. Le premier fluide circule entre la première face 65 d’une première plaque d’échangeur 20A et la deuxième face 66 d’une deuxième plaque d’échangeur 20B.
Le premier fluide est injecté dans le premier chemin de circulation de fluide via le premier collecteur d’entrée 5. Le premier fluide circule depuis la première ouverture 71 jusqu’à la deuxième ouverture 72 entre les premières nervures 63 et les deuxièmes nervures 64 de la première plaque d’échangeur 20A, en contournant les extrémités des nervures 63, 64. Plus précisément, le premier fluide circule en alternance dans un premier sens (flèche A), selon une direction longitudinale du panneau principal 60, puis selon un deuxième sens (flèche B), opposé au premier sens, selon la direction longitudinale. Le premier chemin de circulation de fluide présente une succession de premières chicanes (flèche C) et de deuxièmes chicanes (flèche D), ce qui permet d’allonger le chemin d’écoulement du premier fluide le long de la première plaque d’échangeur 20A en évitant de créer des zones mortes et ainsi de favoriser des échanges de chaleur avec le deuxième fluide. Le premier fluide s’échappe via la deuxième ouverture 72 vers le premier collecteur de sortie 6. Le premier collecteur de sortie 6 guide le premier fluide pour l’injecter à nouveau entre deux plaques d’échangeur 20A et 20B.
La figure 10 illustre un deuxième chemin de circulation du deuxième fluide dans l’échangeur. Le deuxième fluide circule entre la première face 65 d’une deuxième plaque d’échangeur 20B et la deuxième face 66 d’une première plaque d’échangeur 20A. Dans l’exemple illustré sur la figure 10, le deuxième fluide circule à contre-courant par rapport au premier fluide.
Le deuxième fluide est injecté dans le deuxième chemin de circulation de fluide via le deuxième collecteur d’entrée 7. Le deuxième fluide circule depuis la première ouverture 71 jusqu’à la deuxième ouverture 72 entre les premières nervures 63 et les deuxièmes nervures 64 de la deuxième plaque d’échangeur 20B, en contournant les extrémités des nervures 63, 64. Plus précisément, le deuxième fluide circule en alternance dans le deuxième sens (flèche B), selon une direction longitudinale, puis selon le premier sens (flèche A), opposé au deuxième sens, selon la direction longitudinale. Le deuxième chemin de circulation de fluide présente une succession de premières chicanes (flèche E) et de deuxièmes chicanes (flèche F), ce qui permet d’allonger le chemin d’écoulement du deuxième fluide le long de la plaque d’échangeur 20B en évitant de créer des zones mortes et de favoriser des échanges de chaleur avec le premier fluide. Le deuxième fluide s’échappe via la deuxième ouverture 72 vers le deuxième collecteur de sortie 8. Le deuxième collecteur de sortie 8 guide le deuxième fluide pour l’injecter à nouveau entre deux plaques d’échangeur 20B et 20A.
Les figures 11 à 15 illustrent plusieurs exemples de nervures 63 ou 64.
Selon un premier exemple illustré sur la figure 11, la nervure 63 présente une section transversale rectangulaire. La nervure 63 est fixée au panneau principal 60 via deux lignes de soudures 73 formées de part et d’autre de la nervure. Plus précisément, la nervure 63 est soudée à la première face 65 du panneau principal 60.
Selon un deuxième exemple illustré sur la figure 12, la nervure 63 présente une section transversale en I comprenant une âme centrale 74 et deux semelles 75, 76. La première semelle 75 est fixée au panneau principal 60 de la plaque d’échangeur 20 par deux lignes de soudure 73. Plus précisément, la première semelle 75 est fixée sur la première face 65 du panneau principal 60 de la plaque d’échangeur 20 et la deuxième semelle 76 est propre à être fixée sur la deuxième face 66 d’un panneau principal 60 d’une plaque d’échangeur adjacente.
Selon un troisième exemple illustré sur la figure 13, la nervure 63 présente une section transversale en forme de x. La nervure 63 est formée de deux profilés 77, 78 présentant chacun une section transversale en forme de C, les deux profilés étant disposés l’un contre l’autre de manière symétrique. La nervure 63 est fixée au panneau principal 60 via une ligne de soudures 73 formée entre la première face 65 du panneau principal 60 et les deux profilés en C. Plus précisément, la nervure 63 est soudée à la première face 65 du panneau principal 60.
Dans les trois exemples qui précèdent, la nervure 63 est formée par un profilé séparé rapporté sur le panneau principal 60 de la plaque d’échangeur 20.
Selon un quatrième exemple illustré sur les figures 14 et 15, la nervure 63 est formée par emboutissage de la plaque d’échangeur 20. Le panneau principal 60 et les nervures 63, 64 sont ainsi formés en une seule pièce de matériau. La nervure 63 est propre à être jointe à la deuxième face 66 d’un panneau principal 60 d’une plaque d’échangeur adjacente, par exemple par une ligne de soudage s’étendant le long du sommet de la nervure 63.
La figure 16 représente de manière schématique un exemple de panneau principal 60 présentant des reliefs favorisant la génération de turbulences dans le fluide. Dans cet exemple, les reliefs comprennent des ondulations. Les ondulations comprennent des creux et des bosses s’étendant selon une direction générale parallèle aux nervures 63 et 64.
La figure 17 représente de manière schématique un exemple dans lequel l’échangeur thermique 1 comprend, en plus des nervures longitudinales 63, 64, des pions 79 s’étendant en saillie du panneau principal 60 et formant des entretoises supplémentaires permettant au paquet de plaques 4 de supporter des efforts de compression.
Sur la figure 18, l’échangeur thermique 1 est représenté avec la première porte 17 et la deuxième porte 18 chacune en position ouverte.
Comme cela est visible sur cette figure, une fois les portes 17 et 18 ouvertes, l’échangeur thermique 1 peut être facilement nettoyé. En effet, l’opérateur a accès directement aux espaces ménagés entres les plaques d’échangeur 20. Comme les nervures 63, 64 s’étendent parallèlement les unes aux autres, dans une direction orthogonale aux faces latérales 24, 25 du paquet de plaques 4, il est possible d’introduire un outil de nettoyage et/ou de faire passer un jet d’eau sous pression entre les plaques 20 depuis les faces latérales 24, 25, parallèlement aux nervures.
En outre, comme cela est visibles sur la figure 15, le nettoyage de l’échangeur 1 peut être réalisé sans démonter les collecteurs 5 à 8.
Dans le mode de réalisation qui vient d’être décrit, chacune des premières plaques 20A et des deuxièmes plaques 20B comprend des nervures longitudinales 63, 64. Toutefois, il serait également possible de concevoir un empilement de plaques 4, dans lequel seules les premières plaques 20A comprennent des nervures longitudinales tandis que les deuxièmes plaques 20B sont dépourvues de nervures. Alternativement, il serait également possible de réaliser un empilement de plaques 4, dans lequel les premières plaques 20A comprennent uniquement des nervures longitudinales et les deuxièmes plaques 20B comprennent uniquement des nervures transversales, de sorte que les deux fluides s’écoulent selon des directions orthogonales à l’intérieur de l’échangeur thermique.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Plaque (20) pour un échangeur thermique, destinée à être disposée dans un empilement de plaques (4), la plaque (20) comprenant :
    - un panneau principal (60) présentant un premier bord transversal (67) et un deuxième bord transversal (68), opposé au premier bord transversal (67), et
    - au moins une première nervure (63) s’étendant en saillie du panneau principal (60) et propre à délimiter avec le panneau principal (60) et une plaque adjacente un chemin de circulation de fluide, dans laquelle la première nervure (63) s’étend depuis le premier bord transversal (67) du panneau principal (60) vers le deuxième bord transversal (68), sans s’étendre jusqu’au deuxième bord transversal (68), de sorte à ménager un premier passage de fluide entre une extrémité de la première nervure (63) et le deuxième bord transversal (68) où le chemin de circulation de fluide forme une première chicane (C).
  2. 2. Plaque selon la revendication 1, comprenant au moins une deuxième nervure (64) s’étendant en saillie du panneau principal (60), parallèlement à la première nervure (63), depuis le deuxième bord transversal (68) du panneau principal (60) vers le premier bord transversal (67), sans s’étendre jusqu’au premier bord transversal (67), de sorte à ménager un passage de fluide entre une extrémité de la deuxième nervure (64) et le premier bord transversal (67) où le chemin de circulation de fluide forme une deuxième chicane (D).
  3. 3. Plaque selon la revendication 2, comprenant une pluralité de premières nervures (63) et une pluralité de deuxièmes nervures (64) disposées en alternance avec les premières nervures (63).
  4. 4. Plaque selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le panneau principal (60) présente un premier bord longitudinal (69) et un deuxième bord longitudinal (70), opposé au premier bord longitudinal (69), et comprenant un premier panneau de jonction (61) s’étendant à partir du premier bord longitudinal (69), le premier panneau de jonction (61) présentant une ouverture d’entrée de fluide (71) permettant une entrée du fluide vers le chemin de circulation.
  5. 5. Plaque selon la revendication 4, comprenant un deuxième panneau de jonction (62) s’étendant à partir du deuxième bord longitudinal (70), le deuxième panneau de jonction (62) présentant une ouverture de sortie de fluide (72) permettant une sortie du fluide en provenance du chemin de circulation.
  6. 6. Plaque selon l’une des revendications 1 à 5, la plaque (20) étant dépourvue de nervure transversale délimitant le chemin de circulation de fluide.
  7. 7. Echangeur thermique (1) comprenant :
    - un paquet de plaques (4) comprenant un empilement de plaques (20) soudées entre elles, chaque plaque (20) étant conforme à l’une des revendications 1 à 6, le paquet de plaques (4) comprenant une première face latérale (24) définie par des bords transversaux (67, 68) des plaques (20) de l’empilement, et une deuxième face latérale (25) définie par des bords transversaux (67, 68) opposés des plaques de l’empilement, et
    - une première porte (17) mobile en rotation par rapport au paquet de plaques (4), entre une position fermée dans laquelle la première porte (17) recouvre la première face latérale (24) de l’empilement (4), et une position ouverte dans laquelle la première porte (17) ne recouvre pas la première face latérale (4) de l’empilement et autorise un accès à des espaces définis entre les plaques (20).
  8. 8. Echangeur thermique selon la revendication 7, comprenant en outre un premier collecteur d’entrée de fluide (5) et un premier collecteur de sortie de fluide (6), chacun des premiers collecteurs (5, 6) étant fixé sur une face de l’empilement (26, 27) orthogonale aux faces latérales (24, 25) et définie par des bords longitudinaux (69, 70) des plaques de l’empilement (4).
  9. 9. Echangeur thermique selon la revendication 8, dans lequel chaque premier collecteur (5, 6) comprend une première paroi de collecteur (45, 46) s’étendant depuis la face de l’empilement (26, 27) orthogonale aux faces latérales (24, 25) jusqu’à la première porte (17), de sorte que lorsque la première porte (17) est en position ouverte, la première porte (17) autorise un accès à un espace interne du premier collecteur (5, 6).
  10. 10. Echangeur thermique selon l’une des revendications 7 à 9, comprenant en outre un premier joint (15) propre à être disposé contre la première face latérale (24) de l’empilement (4), en contact avec chacun des bords transversaux (67, 68) formant la première face latérale (24).
  11. 11. Echangeur thermique selon l’une des revendications 7 à 10, comprenant en outre une deuxième porte (18) mobile en rotation par rapport au paquet de plaques (4), entre une position fermée dans laquelle la deuxième porte (18) recouvre la deuxième face latérale (25) de l’empilement (4), et une position ouverte dans laquelle la deuxième porte (18) ne recouvre pas la deuxième face latérale (25) de l’empilement et autorise un accès à des espaces définis entre les plaques (20).
  12. 12. Echangeur thermique selon l’une des revendications 7 à 11, comprenant en outre un deuxième collecteur d’entrée de fluide (7) et un deuxième collecteur de sortie de fluide (8), chacun des deuxièmes collecteurs (7, 8) étant fixé sur une face de l’empilement (27) orthogonale aux faces latérales (24, 25) et définie par des bords longitudinaux (69, 70) des plaques (20) de l’empilement (4).
  13. 13. Echangeur thermique selon les revendications 11 et 12, dans lequel chaque deuxième collecteur (7, 8) comprend une deuxième paroi de collecteur (47, 48) s’étendant depuis la face de l’empilement (26, 27) orthogonale aux faces latérales (24, 25) jusqu’à la deuxième porte (18), de sorte que lorsque la deuxième porte (18) est en position ouverte, la deuxième porte (18) autorise un accès à un espace interne du deuxième collecteur (7, 8).
  14. 14. Echangeur thermique selon l’une des revendications 7 à 13, comprenant un deuxième joint (16) propre à être disposé contre la deuxième face latérale (25), en contact avec chacun des bords transversaux (67, 68) formant la deuxième face latérale (25).
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