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Perfectionnements apportés aux appareils échangeurs de chaleur.
L'invention concerne des perfectionnements apportés aux appareils échangeurs de chaleur, pour chauffer ou refroi- dir des fluides ; a pour objet d'établir un échangeur de chaleur pour fluides,- liquides et gazeux.,- dans lequel deux fluides s'écoulent en couches relativement minces,, plates et parallèles, soit dans le même sens, soit en sens opposé, sé- parés par de minces cloisons plates.
Un échangeur de chaleur conforme à l'invention comprend deux séries de canaux relativement profonds, étroits et longs, ou de canaux peu profonds, larges et longs, disposés
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de façon que les canaux de l'une des séries alternent avec les canaux de l'autre. Une admission est prévue à une extré- mité de chaque série de canaux, ainsi qu'un échappement à l'autre extrémité des canaux de chaque série, de façon que les fluides s'écoulent et traversent longitudinalement les canaux, en couches minces.
Les admissions des canaux des deux séries peuvent être prévues à la même extrémité de l'ap- pareil échangeur, en sorte que les fluides s'écoulent en courants parallèles de même direction ou, au contraire, ces orifices d'entrée peuvent se trouver aux extrémités opposées de l'appareil, et alors les fluides s'écoulent en courants parallèles de directions opposées.
Ces canaux peuvent être constitués en creusant sur les faces ou surfaces opposées d'une plaque métallique un certain nombre de rainures, l'une des séries de canaux étant formée sur l'une des surfaces de la plaque, tandis que l'autre série est formée sur la surface opposée de ladite plaque, de façon que les canaux alternent entre eux sur les surfaces op- posées.
Sur les dessins annexés qui représentent plusieurs formes d'exécution de l'invention, la figure 1 est une vue en coupe verticale et la figure 2 une vue en élévation, à angle droit de la figure 1, d'une forme d'exécution de l'échangeur de cha- leur conforme à l'invention.
La figure 3 est une vue de face, la figure 4 une vue en coupe à angle droit de la figure 3 et la figure 5 une vue en plan avec coupe de la plaque rainurée représentée sur les figures 1 et 2.
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Les figures 6, 7 et 8 sont des vues analogues à celles des figures 3, 4 et 5 d'une variante de construction.
La figure 9 est une vue de face et les figures 10 et 11 des vues en coupe, respecti- vement suivant les plans 10-10 et 11-11 de la figure 9 de la plaque extérieure, utilisée dans la variante des figures 6 à 8.
La figure 12 est une vue en élévation, partie en coupe et la figure 13 une vue en plan, également avec coupe partielle, d'une autre forme d'exécution.
Les figures 14 et 15 sont des vues en coupe verti- cale partielle de constructions modifiées de la plaque rai- nurée et la figure 16 est une vue en coupe montrant une va- riante de la formation des rainures dans la plaque rainurée.
En se reportant à l'appareil des figures 1 à 5, par- ticulièrement adapté au chauffage de l'huile, on voit qu'un certain nombre de rainures, relativement profondes et étroi- tes 1, 2, sont formées sur chaque face d'une plaque métallique 3, de préférence disposée de manière que les rainures soient verticales. Les rainures 1 creusées sur l'une des faces de la plaque 3 alternent avec les rainures 2 creusées sur l'au- tre face et les cloisons 4 qui séparent les rainures 1 et 2 sont relativement minces. La plaque rainurée 3 est placée en sandwich entre deux plaques extérieures 5 et 6 qui peu- vent être recouvertes d'une matière 7 mauvaise conductrice de la chaleur; les trois plaques 5, 3 et 6 sont assemblées entre elles par des boulons.
De préférence, les rainures 1 et 2 ne s'étendent pas jusqu'aux bords supérieur et inférieur n @
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de la plaque 3 et sont recouvertes par les plaques extérieures 5 et 6.
A l'extrémité supérieure de la plaque 6 est prévue une entrée de vapeur 8 et la partie inférieure présente un ori- fice 9 de sortie de vapeur ou de purge. Une admission d'huile 10 est prévue à la partie inférieure de la plaque 5 dont l'ex- trémité supérieure comporte une sortie d'huile 11. La vapeur s'écoule bers le bas en pinces courants parallèles tout le long des rainures 2 de la plaque 3 et l'huile coule vers le haut, éga- lement en minces courants parallèles, tout lelong des rainures 1 de ladite plaque 3, les courants de vapeur alternant avec les courants d'huiler de préférence, les courants extrêmes sont constitués par des courants de vapeur.
Suivant une variante de construction, les rainures au lieu d'être recouvertes par les plaques extérieures, peuvent être fermées par des baguettes ou lamelles soudées ou adaptées autrement sur les rainures.
L'un des fluides ou tous les deux peuvent traverser l'appareil une ou plusieurs fois.
Comme il est représenté sur les figures 6 à 11, les rainures 2 sont recouvertes sur la majeure partie de leur lon- gueur, par des languettes ou lamelles de fermeture 12, soudées ou adaptées autrement sur les rainures. Un bloc 13 divisé en deux compartiments 14 et 15 par une cloison 16, peut être soudé ou fixé autrement à la plaque 3 de façon à couvrir une extrémité des rainures 2 et une autre pièces 17 présentant une chambre 18 peut être soudée ou fixée autrement à la plaque 3 de façon à couvrir l'autre extrémité desdites rainures 2.
Le compartiment 14 comporte une tubulure d'admission de vapeur 19 et communique avec une moitié des rainures 2, en même temps que le compar- timent 15 présente un échappement de vapeur 20 et
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communique avec l'autre moitié des rainures 2; la chambre
18 communique avec toutes lea rainures.
Dans cette forme de construction, la vapeur (ou autre fluide) pénètre dans le compartiment 14 par la tubulure d'admission 19, s'écoule par une moitié des rainures 2 jus- qu'à la chambre 18, puis passe de ladite chambre 18 à travers l'autre moitié des rainures 2 dans le compartiment 15 d'où elle s'échappe finalement par la tubulure de sortie 20; la vapeur ou autre fluide traverse ainsi'deux fois l'appareil.
L'huile (ou autre fluide) peut traverser plusieurs fois les rainures 1 dans la plaque 3. Comme il est représenté sur la figure 9, la plaque 5 présente, à une extrémité, un certain nombre de cavités 21 et 22 et, à l'autre extrémité, un certain nombre d'autres cavités 23 et 24.
Dansle type de construction représenté, la cavité
21 s'étend sur les extrémités de trois rainures 1 de façon que l'huile passe de la tubulure d'entrée 10 par les trois premières rainures 1, en parallèle, jusqu'à la cavité 23 qui s'étend sur quatre rainures. L'huile traverse ensuite les au- tres rainures 1 en série, les cavités ou poches 22 et 24 s'étendant chacune sur deux rainures 1 jusqu'à la tubulure de sortie 11.
Suivant la variante représentée par les figures 12 et 13 qui est particulièrement utilisable comme appareil re- froidisseur d'huile, deux plaques 3 présentant chacune des rainures alternées suivant les figures 5 et 8, sont disposées à certaine distance l'une de l'autre et comprennent une piè- ce moulée 25 entre elles. La partie centrale de cette pièce moulée 25 couvre la majeure partie des rainures 1 dont les extrémités communiquent avec les chambres 26 et 27 formées à @
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chaque extrémité de la pièce moulée 25. La chambre 26 comporte une tubulure d'entrée 28 et la chambre 27 est munie d'une tubulure de sortie 29; les extrémités de la piè- ce moulée 25 sont construites de façon semblable.
L'eau ou autre fluide refroidisseur (ou réchauf- feur) entre dans la chambre 26 par la tubulure 28 et s'écoule par les rainures 1 dans la chambre 27 d'où il s'échappe par la tubulure 29.
Sur les côtés extérieurs des plaques 3 sont dis- posées des pièces moulées 30 et 31, boulonnées ensemble avec les plaques 3 et la pièce moulée 25. Les parties centrales des pièces moulées 30 et 31 couvrent la majeure partie des rainures 2 dans les plaques 3. A une extrémité, la pièce moulée 30 comporte une chambre 32 communiquent avec les ex- trémités de toutes les rainures 2 de la plaque adjacente 3 et l'autre extrémité de la pièce moulée 30 présente deux com- partiments 33 et 34 séparés l'un de l'autre par une cloison intermédiaire 35. Le compartiment inférieur 33 est prévu avec une tubulure d'entrée 36 et le compartiment supérieur 34 présente une tubulure de sortie 37.
La pièce fondue 31 est semblable à la pièce 30; le compartiment inférieur, qui correspond au compartiment 33, présente une ouverture d'é- chappement 38 et le compartiment supérieur, qui correspond au compartiment 34, comporte un branchement d'admission 39 qui est relié à la tubulure de sortie 37 par un tuyau 40 indiqué en traits discontinus (fig. 13) et formant pont au- dessus de l'appareil. ,
L'huile entre dans le compartiment 33 par la tubu- lure d'admission 36, s'écoule par les rainures inférieures 2 de la plaque adjacente 3 jusqu'à la chambre 32 et passe de là, par les rainures supérieures 2-de ladite plaque 3,
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dans le compartiment 34.
A partir dudit compartiment 34, l'hui- le coule par la tubulure de sortie 37,le tuyau 40 et le bran- chement d'entrée 39 et arrive au compartiment supérieur de la pièce moulée 31 correspomndantau compartiment 34 de la pièce moulée 30, puis traverse les rainures supérieures 2 de la plaque 3 assemblée avec la pièce moulée 31, jusqu'à la cham- bre extrême de la pièce moulée 31, passe par les rainures in- férieures 2 au compartiment inférieur de la pièce moulée 31 et s'échappe par la tubulure de sortie 38
Dans le cas où la profondeur des rainures 1,2 est telle qu'il convienne de raidir ou de renforcer les cloisons latérales 4 des rainures, on peut prévoir un tube ou soutien 41 (Fig.
14) passant à travers ces parois et dudgeonné dans les cavités tubulaires formées dans les parois, ou bien, comme il est montré sur la figure 15, une partie des rainures alter- nées peut être creusée d'un coté de la plaque, la partie res- tante desdites rainures étant creusée de l'autre côté de la plaque, de façon à laisser, dans la partie médiane des rai- nures, une partie non creusée 42, formant renforcement. Cette partie médiane peut être percée, comme il est indiqué en traits interrompus 43' pour laisser un passage au fluide d'une par- tie de la rainure à l'autre et les rainures peuvent être closes par des pièces de fermeture 12 soudées sur elles ou fixées d'u- ne autre façon.
Si on le désire, des ralentisseurs en dents de scies, par exemple, peùvent être placés dans les rainures de l'une des séries ou des deux séries. Ces ralentisseurs peuvent agir comme renforçateurs des cloisons des rainures, lesquelles rai- nures peuvent être de différentes dimensions.
Suivant la variante représentée par la figure 16, les rainures 1 et 2 présentent approximativement la forme en V.
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ces rainures sont fermées sur une face de la plaque 3 par des pièces 12 qui s'étendent sur la majeure partie des rai- nures entre leurs extrémités.
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Improvements made to heat exchanger devices.
The invention relates to improvements made to heat exchange apparatus for heating or cooling fluids; aims to establish a heat exchanger for fluids, - liquids and gases., - in which two fluids flow in relatively thin, flat, parallel layers, either in the same direction or in opposite directions, se- trimmed by thin flat partitions.
A heat exchanger according to the invention comprises two series of relatively deep, narrow and long channels, or of shallow, wide and long channels, arranged
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so that the channels of one of the series alternate with the channels of the other. An inlet is provided at one end of each series of channels, as well as an exhaust at the other end of the channels of each series, so that fluids flow and pass longitudinally through the channels in thin layers.
The inlets of the channels of the two series can be provided at the same end of the exchanger apparatus, so that the fluids flow in parallel currents in the same direction or, on the contrary, these inlet openings can be located at opposite ends of the device, and then the fluids flow in parallel streams in opposite directions.
These channels can be formed by hollowing out on the opposite faces or surfaces of a metal plate a number of grooves, one of the series of channels being formed on one of the surfaces of the plate, while the other series is formed on the opposite surface of said plate, so that the channels alternate with each other on the opposite surfaces.
In the accompanying drawings which show several embodiments of the invention, Figure 1 is a vertical sectional view and Figure 2 an elevational view, at right angles to Figure 1, of an embodiment of the heat exchanger according to the invention.
Figure 3 is a front view, Figure 4 is a right-angled sectional view of Figure 3 and Figure 5 is a sectional plan view of the grooved plate shown in Figures 1 and 2.
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Figures 6, 7 and 8 are views similar to those of Figures 3, 4 and 5 of a construction variant.
Figure 9 is a front view and Figures 10 and 11 are sectional views, respectively along planes 10-10 and 11-11 of Figure 9 of the outer plate, used in the variant of Figures 6 to 8 .
FIG. 12 is an elevational view, partly in section, and FIG. 13 is a plan view, also partially in section, of another embodiment.
Figures 14 and 15 are partial vertical sectional views of modified constructions of the grooved plate and Figure 16 is a sectional view showing a variation of the formation of the grooves in the grooved plate.
Referring to the apparatus of Figures 1 to 5, particularly suitable for heating oil, it can be seen that a number of relatively deep and narrow grooves 1, 2 are formed on each face of the oil. 'a metal plate 3, preferably arranged so that the grooves are vertical. The grooves 1 cut out on one side of the plate 3 alternate with the grooves 2 cut out on the other side and the partitions 4 which separate the grooves 1 and 2 are relatively thin. The grooved plate 3 is sandwiched between two outer plates 5 and 6 which may be covered with a material 7 which is a poor conductor of heat; the three plates 5, 3 and 6 are assembled together by bolts.
Preferably, the grooves 1 and 2 do not extend to the upper and lower edges n @
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of the plate 3 and are covered by the outer plates 5 and 6.
At the upper end of the plate 6 is provided a steam inlet 8 and the lower part has a steam outlet or purge port 9. An oil inlet 10 is provided at the lower part of the plate 5, the upper end of which has an oil outlet 11. The steam flows downwards in parallel running grippers all along the grooves 2 of plate 3 and the oil flows upwards, also in thin parallel currents, all along the grooves 1 of said plate 3, the vapor currents alternating with the oil currents preferably, the extreme currents are constituted by steam currents.
According to an alternative construction, the grooves instead of being covered by the outer plates, can be closed by rods or strips welded or otherwise adapted to the grooves.
One or both of the fluids may pass through the apparatus one or more times.
As shown in Figures 6 to 11, the grooves 2 are covered over the major part of their length by closing tongues or strips 12, welded or otherwise adapted to the grooves. A block 13 divided into two compartments 14 and 15 by a partition 16, can be welded or otherwise fixed to the plate 3 so as to cover one end of the grooves 2 and another part 17 having a chamber 18 can be welded or otherwise fixed to the plate 3 so as to cover the other end of said grooves 2.
Compartment 14 has a steam inlet pipe 19 and communicates with one half of the grooves 2, at the same time as compartment 15 has a steam outlet 20 and
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communicates with the other half of the grooves 2; bedroom
18 communicates with all grooves.
In this form of construction, the vapor (or other fluid) enters the compartment 14 through the inlet pipe 19, flows through one half of the grooves 2 to the chamber 18, then passes from said chamber 18. through the other half of the grooves 2 in the compartment 15 from where it finally escapes through the outlet pipe 20; the vapor or other fluid thus passes through the apparatus twice.
The oil (or other fluid) can pass several times through the grooves 1 in the plate 3. As shown in Figure 9, the plate 5 has, at one end, a number of cavities 21 and 22 and, at the end. 'other end, a number of other cavities 23 and 24.
In the type of construction shown, the cavity
21 extends over the ends of three grooves 1 so that the oil passes from the inlet pipe 10 through the first three grooves 1, in parallel, to the cavity 23 which extends over four grooves. The oil then passes through the other grooves 1 in series, the cavities or pockets 22 and 24 each extending over two grooves 1 to the outlet pipe 11.
According to the variant shown in Figures 12 and 13 which is particularly useful as an oil cooler, two plates 3 each having alternating grooves according to Figures 5 and 8, are arranged at a certain distance from each other. and include a molded part 25 between them. The central part of this molded part 25 covers the major part of the grooves 1, the ends of which communicate with the chambers 26 and 27 formed at @
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each end of the molded part 25. The chamber 26 comprises an inlet pipe 28 and the chamber 27 is provided with an outlet pipe 29; the ends of the molded part 25 are constructed in a similar fashion.
The water or other cooling fluid (or heater) enters the chamber 26 through the pipe 28 and flows through the grooves 1 into the chamber 27 from where it escapes through the pipe 29.
On the outer sides of the plates 3 are arranged the castings 30 and 31, bolted together with the plates 3 and the casting 25. The central parts of the castings 30 and 31 cover most of the grooves 2 in the plates 3. At one end, the molded part 30 has a chamber 32 communicating with the ends of all the grooves 2 of the adjacent plate 3 and the other end of the molded part 30 has two separate compartments 33 and 34. one from the other by an intermediate partition 35. The lower compartment 33 is provided with an inlet pipe 36 and the upper compartment 34 has an outlet pipe 37.
The molten piece 31 is similar to the piece 30; the lower compartment, which corresponds to compartment 33, has an exhaust opening 38 and the upper compartment, which corresponds to compartment 34, has an inlet connection 39 which is connected to the outlet pipe 37 by a pipe 40 indicated in broken lines (fig. 13) and forming a bridge above the appliance. ,
The oil enters the compartment 33 through the intake pipe 36, flows through the lower grooves 2 of the adjacent plate 3 to the chamber 32 and passes from there through the upper grooves 2 of said. plate 3,
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in compartment 34.
From said compartment 34, the oil flows through the outlet pipe 37, the pipe 40 and the inlet connection 39 and arrives at the upper compartment of the molded part 31 corresponding to the compartment 34 of the molded part 30, then passes through the upper grooves 2 of the plate 3 assembled with the molded part 31, up to the end chamber of the molded part 31, passes through the lower grooves 2 in the lower compartment of the molded part 31 and s' escapes through the outlet pipe 38
In the case where the depth of the grooves 1, 2 is such that it is appropriate to stiffen or reinforce the lateral partitions 4 of the grooves, a tube or support 41 can be provided (Fig.
14) passing through these walls and expanding into the tubular cavities formed in the walls, or else, as shown in figure 15, part of the alternating grooves can be hollowed out on one side of the plate, the part the remainder of said grooves being hollowed out on the other side of the plate, so as to leave, in the median part of the grooves, an uncut part 42, forming a reinforcement. This middle part can be drilled, as indicated by dashed lines 43 'to allow a passage for the fluid from one part of the groove to the other and the grooves can be closed by closure pieces 12 welded to them. or fixed in some other way.
If desired, sawtooth retarders, for example, can be placed in the grooves of one or both series. These retarders can act as reinforcers for the partitions of the grooves, which grooves can be of different dimensions.
According to the variant shown in Figure 16, the grooves 1 and 2 have approximately the shape of V.
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these grooves are closed on one face of the plate 3 by parts 12 which extend over the major part of the grooves between their ends.