<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements aux plaques ou plateaux pour échangeurs de chaleur".
La présente invention vise des perfectionnements aux appareils tels que leséchangeurs de chaleur à plaques, les filtres-presse ou les ensembles d'éléments similaires eomportant un certain nombre d'éléments en forme de plaque, d'éléments d'entretoises et d'éléments presseurs montés sur un bâti ou dans une presse en juxtaposition serrée.
L'invention est plus particulièrement relative à certains perfectionnements apportés aux éléments en forme de plaque, convenant tout spécialement aux échangeurs de chaleur. Les caractéristiques sanitaires de la forme de l'invention, dans son mode de réalisation préféré, la rendent tout particulièrement applicable à une machine du type à plaques pour le traitement du lait ou d'autres produits alimentaires.
On va, par conséquent, procès
<Desc/Clms Page number 2>
der à la description du mode de réalisation préféré de l'inven- tion dans le cas d'un échangeur de chaleur à plaques du type couramment utilisé dans l'industrie laitière pour le traitement thermique du lait et d'autres produits alimenta ires, étant bien entendu, toutefois, aue l'invention ne se limite pas à ce genre d'applications.
L'une des principales difficultés que l'on rencontre dans vis la construction des plaques pour le:: appareils plaques du type/ est relative aux orifices d'admission et d'évacuation de fluide, dont la forme et la. position dans la plaoue doivent assurer une répartition correcte du fluide à traiter sur la totalité de la surface ce la plaque, avec une disposition telle qu'elle permet- te le renversement de la plaque bout pour bout et l'insertion, a.u choix, d'un ou de deux passages de circulation, afin de pouvoir choisir entre plusieurs types de circulation du fluide, par exemple une circulation en parallèle ou en série, etc....
De même, il est nécessaire de prévoir, lors du dessin des plaques, une disposition, symétrique des passages de circulation pour le flui- de, avec une configuration appropriée.
La présente invention est relative avant tout à un clément, en forme de plaque perfectionné, destiné à un appareil à plaques du type défini ci-dessus et caractérisé par un ou plusieurs des points suivants: la plaque est munie d'espaces de circulation affectant généralement une forme en losange; les orifices d'entrée et rie sortie du fluide sont percés dans des angles correspondants mais diamétralement, opposés de l'espace de circulation en losange;
ces orifices d'entrée et de sortie présentent une section sensi- blement rectangulaire, le sommet du passage de circulation trian- gulaire correspondant à l'un des angles aigus de l'espace d: cir- culation en losange et la base de l'espace de circulation trian- gulaire pour le orifices ,' admission et d'évacuation étant paral- lèle et sensiblement perpendiculaire, respectivement aux deux côtés de l'espace en losange; le bord d'évacuation de l'orifice
<Desc/Clms Page number 3>
d'admission s'étend à peu près sur la moitié de la largeur de la plaque et le bord correspondant de l'orifice d'évacuation ou de sortie s'étend à peu près sur la moitié restante de la largeur de la plaque ;
le"pont" distributeur du fluide est recti- ligne et est flanqué de part et d'autre de rainures déflectrices chargées de distribuer la circulation du fluide, rainures paralè lèles au bord d'admission de l'orifice d'entrée du fluide et situées vers l'intérieur par rapport à ce bord d'admission.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et qui sera faite en de référant/au dessin annexé sur lequel:
La fig.l est une vue en élévation d'une plaque perfectionnée pour un échangeur de chaleur perfectionné à plaques ou appareil équivalent.
La fig.2 est une coupe suivant 2-2 de la fig.1;
La fig.3 est une coupe suivant 3-3 de la fig.l.
La fig.4 est une coupe suivant 4-4 de la fig.l.
La fig.5 est une coupe suivant 5-5 de la fig.l.
La fig.6 est une coupe suivant 6-6 de la fig.l.
La f ig.7 est une coupe suivant 7-7 de la fig.l.
La fig.8 est une coupe suivant 8-8 de la fig.l.
La fig.9 est une vue en plan d'un joint perfectionné convenant à une plaque du type à circulation unique comme celle représentée sur la fig.l.
La fig.10 est une coupe suivant 10-10 de la fig.9.
La fig.ll est une coupe suivant 11-11 de la fig.9.
La fig.12 est une vue en plan d'une variante de joint convenant à un échangeur à plaques perfectionné comportant une double circulation de fluide.
La fig.13 est une coupe suivant 13-13 de la fig.12.
La fig.14 est une coupe suivant 14-16 de la fig.12.
La fig.15 est une¯ coupe suivant 15-15 'de la fig.12.
La fig.16 est une vue en plan d'une autre partie de joint
<Desc/Clms Page number 4>
convenant à la plaque perfectionnée de la fig.1
La fig.17 est une coupe suivant 17-17 (le la fig.16. la fig.18 est une coupe suivant 18-18 de la fig.16.
Le type perfectionné de plaque constituant le mode de réalisation préféré de l'invention est un type couramment utilisé dans les échangeurs de chaleur, dans lesquels les plaques sont munies de joints le long de leur périphérie externe et sont juxtaposées dans une presse ou un bâti support, la compression des plaques assurant l'interaction des joints et des plaques adjacentes pout former des espaces de circulation '.'tanches entre les plaques adjacentes et les liaisons en o érivatien formant "by-pass" rendues étanches grâce aux joints.
Sur les différentes figures du dessin, les mêmes nombres de référence désignent les éléments correspondants. Les plaques 42 sont constituées par des tôles métalliques estampées, relativement minces, de forme générale rectangulaire,et munies, sur la plus grande partie centrale de leur suface, de rangées de protu- bérances( ou bossages) repoussées de forme semi-sphérique, disposées en quinconce, Les bossages sont répartis en diverses rangées décalées et ils sont disposés excentriquement ou latéralement par rapport à l'axe vertical central des plaques 42.
Lors de l'assemblage des plaques 42 dans une presse, les bossages sur l'endroit de l'une des plaques butent contre l'envers d'une plaque voisine entre les creux hémisphériques, ménagés dans l'envers de cette derrière. Grâce à cette disposition, les bossages limitent le degré de compression maximum des joints sur l'endroit des facesdes plaques 42,Au milieu des bords supérieur et inférieur de la plaque 42 on pratique des découpures 93.
Leur profondeur est suffisante pour' permettre l'assemblage vertical des plaques 42 dans le bâti de support ou la presse au moyen de tiges de support, non représentées, traversant les ouvertures 93 dont la largeur est légèrement supérieure au diamètre des tiges. Chacune des plaques 42 est, d'autre part, munie d'une fente légèrement incurvée'94 pratiquée dans ses bords supérieur et
<Desc/Clms Page number 5>
inférieur; ces fentes sont légèrement décalées dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport aux ouvertures 93 lorsqu'on regarde l'endroit des plaques 42 comme représentésur la fig.l.
Les fentes 94 sont orientées obliquement par rapport à l'axe vertical de la plaque 42 et leur largeur permet le déplacement d'une tige de support auxiliaire, non représentée, à travers cea fentes.
La partie de la plaque 42, comprise entre les fentes 93 et 94. présente la forme générale d'un crochet;
Chacune des plaques 42 est pourvue, dans ses quatre angles, d'ouvertures 95 ; forme est sensiblement triangulaire-le'cote le plus long( ou la base) du triangle est tourné vers le centre de la plaque 42 et est parallèle à la face correspondante de l'ouverture triangulaire diagonalement opposée ; il fait un angle aigu avec l'axe vertical de la plaque. La plus grande partie de la plaque 42, y compris les ouvertures 95, est entourée d'une gorge ininterrompue 96 pour le logement du joint, gorge repoussée dans l'endroit de la plaque et formant un bourrelet sur l'envers.
Des gorges ou rainures d'embranchement 97 et 98 pout le logement de joints, également repoussées dans la face avant de la plaque et formant de même des bourrelets sur l'envers, sont disposées symétriquement entre la partie centrale de la plaque 42 et chacune des ouvertures 95, et sont parallèles à la base des ouvertures triangulaires 95; ces gorges se raccordent chacune par leur deux extrémités à la rainure principale ou continue 96 Les rainures servant de logement aux joints 96,97 et 98 sont toutes reliées entre elles et continues, ce qui permet d'utiliser , sur toutes les plaques de l'échangeur perfectionné, objet de l'invention, un joint 99 unique ou des tronçons de joint.
L'enlèvement de certaines parties de quelques-uns des joints 99 logés dans les rainures 97 et 98 au l'enlèvement de certaines parties du joint 99,logé dans la rainure 96, entre les- rainures 97 et 98. permet l'établissement de joints formant des espaces de circulation et de joints de dérivation, pour assurer ainsi la
<Desc/Clms Page number 6>
circulation de liquide à partir de n'importe laquelle des ouver- -sures 95, jusqu'aux passades de circulation en forme de losange ménagés entre les deux plaques voisines, ou pour établir une circulation en dérivation dans n'importe laquelle des ouvertures 95 a',
'ielà des passages de circulation en forme de losange ménagés entre deux plaques voisines quelconques 42. Un .joint ainsi modifié est clairement représenté sur la fig.9. La partie du joint 99 qui reste autour desduex ouvertures de circulation 95 et qui n'est pas à l'intérieur de l'espace étanche délimitant le passage offert à la circulation de la pellicule fluide comme le montre la fig.9, a pour effet d'établir des dérivations étanches pour la circulation de? fluides conformément au mode de réalisation décrit dans les brevets américains n 2.039.216 et 1.972.379.
Comme le montre clairement :La fig.l, l'espace en forme de 10sange compris entre deux plaques voisines du mode de réalisation perfectionné représenté sur le dessin, se trouve entièrement entouré par un joint logé dans une rainure, délimitant ainsi la ¯ orme extérieur en losange des espaces de circulation. Comme le montre la fi.l,les orifices d'entrée et de sortie du fluide sont constitués par l'ouverture 95 inférieure gauche et l'ouverture 95 supérieure aoite. Les ouvertures de circulation en dérivation comprennent l'ouverture 95 supérieure gauche et l'ouverture 95 inférieur droite.
Comme le montre également la fig.1 tous les orifices de circulation 95 affectent une forme généraletriangulaire, le sommet du triangle constituant l'angle aigu de l'espace de circulation en forme de losange compris à l'intérieur de la partie ininterrompue du joint de l'espace de circulation. La base de l'ouverture triangulaire est constitnée par une ligne droite à peu près perpendiculaire à deux des côtés parallèles du losange; grâce à cette construc tion, les bases des passages triangulaires 95 dormant les ouvertures d'entrée et de sortie, sont parallèles entre elles.
<Desc/Clms Page number 7>
Comme le montre la fig.1.la de base de l'orifice trangulaire d'entrée ou et sortie est toujours égale à peu près à la moitié de la largeur de l'espace de circulation en losange, la base de l'une des ouvertures s'étendant sur une moitié de cet espace lesla base de l'autre ouverture s'étendant sur l'autre moitié de examen pace de circulation.
Un fig.1 approfondi de la s'étend ainsi que des coupes de détail de la fig.3, montre aussi que, dans chaque cas, la base de l'espace de circulation triangulaire est parallèle à une section ondulée de la plaque, section qui 98 parallèlement à la base de l'ouverture triangulaire entre cette ouverture et la surface interne bosselée des espaces de circulation. Les ondulations 97 et fig.1 ont la même profondeur et la même largeur que les rainures des joints, et, dans certains cas, elles sont destinées à recevoir des partiels ou tronçons de joints,, comme représenté sur la lorsqu'un orifice donné constitue un orifice de dérivation, tel que l'orifice supérieur gauche ou inférieur droit.
Par contre, lorsqu'un orifice 95 donné sert d'orifiee d'admission ou d'évacuation pour un espace de circulation déterminé, les rainures 97 et 98 ne sont pas munies de jointd et les ondulations ou rainures 97 et 98 alignées dans les deux plaques voisines et se raccordant à la partie intermédiaire formant pont, constituent un organe de perturbation de la circulation et de la distribution du fluide dans les espaces de circulation, ayant pour effet de répartir uniformément et de diriger le courant liquide entrant par un orifice d'admission sur la plus grande partie possible de l'espace de circulation délimité à l'intérieur du losange étanche compris entre deux plaques voisines.
La plaque 42 est entourée par un rebord 100 dont la largeur est supérieure à la profondeur des rainures de joints 96,97,98. La largeur du rebord 100 est telle que, lorsque les joints 99 sont comprimés entre les plaques 42, les rebords 100 adjacents constituent une fermeture pour l'ensemble tout entier dès plaques 42. Les proportions générales
<Desc/Clms Page number 8>
des bossages, des joints et des rainures de joints @@nt endiguées
EMI8.1
su les fig,2 -11.?'1:;7¯ qu'on .ta signalé plus haut, pour adapter les joints 9'? aux plaques 42, il est possible d'utiliser un joint rr'ou1é unique dans n'importe Quelle partie des rainures de joints 96.97,98 continues et communiquant entre elles, ou dans leur totalité.
Il res@qrt, d'autre part, des diverses vues en coupe telles que les
EMI8.2
fig. 3,4 et 14 que le joint de type perfectionné 99 est inuzif d'épaulements destinés à recouvrir les parois sensiblement verti-
EMI8.3
cales des rainures de joints G5,n7,08 ainsi que les parties plates de la plaque 42 immédiatement adjacentes. Le joint 99 comporte une embase de section 6r'ré1(;:r'!ent rectangulaire et s'ajustant étroitement dans les rainures 96,S7,S2 -t une tête disposée ëymétriquenent sur l'embase et plus 12l',:;e qu'elle.
La tête comporte une double surface extérieure convexe et des surfaces inférieures aplaties qui recouvrent les parties adjacentes de la plaque 42, Un bourrelet ( ou couronne) de compression convexe, faisant corps avec le reste du joint, est disposé le Ion;.' de la partie supérieure centrale de la surface principale convexe extérieure !'Le la tête du joint.
La forme générale du joint avec sa surface supé- rievre courbure complexe, assure la transmission, vers les pla 'lues 42, de l'effort de compression appliqué contre les joints 99 situés entre deux plaques 42 adjacentes, de telle manière que
EMI8.4
la enriQ1Ce la déformation ou a la dilatation des rainures (à, 97.98 soit réduite au minimum et que tout déplacement des joints sous l'effet de la pression hydraulique dans le passade ou espace de circulation de la pellicule fluide soit empêché, assurant aussi
EMI8.5
le contact étanc11e entre la partie plate de le plaque 42 et les parties du joint 99 qui recouvrent ces parties plates.
Il est évident que, lorsque certains tronçons des joints 99 sont enlevés, par exemple lorsqu'on enlevé les joints placés dans les rainures 96 et 97 pour permettre au liquide provenant de
EMI8.6
l'ouverture 95 correspondants de s'écoule?" sur 1.'1 partie centrale
<Desc/Clms Page number 9>
bosselée des plaques 42, ces tronçons du joint 99( dont on a sec- tionné Impartie normalement logée dans les rainures 97 et 98) ne sont pas normalement soutenus sur toute la longueur pour ruelle il n'existe pas de paroi interne de support dans la rainure 96 et. ils sont normalement supporters par l'extrémité du joint correspondant qui se trouve dans les rainures 97 et 98.
Ces tronçons de joint non supportés se trouvent évidemment à la jonction des rainures, telles que les rainures 96 d'une part et les rainures 97 et 98 ri'autre part. Pour assurer un soutien adéquat des joints aux points de jonction où les parois des rainures de joints sont interrompues, il est possible de mouler initialement le joint en prévoyant la suppression de certains éléments ainsi que le moulage de parties de support en matière de joint, en dessous des épaulements de l'élément principal 9 du joint, de la manière clairement réprésentée sur les figs. 10.11,13,14,15,17 et 18;
ou bien les joints "en parallèle" normalement encastrés dans les rainures 97 et 98, peuvent être découpés de manière à retenir les tronçons ou éléments de support du joint principal, comme on l'a représenté sur les figures mentionnées. Comme le montrent les figures 10 et 11, il est avantageux de prévoir de légers excédents de matière de support du joint de t-elle sorte qu'après cimentage du joint dans les rainurés, le long du fond plat de celles-ci, cet excédent de matière placée le long des bords non soutenus du joint, à l'endroit des interruptions dans les parois des rainures, se trouve légèrement précomprimée, avant assemblage et compresion des plaques de l'échangeur ou du filtre dans le bâti ou dans la presse.
Dans certains cas, il peut être avantageux, dans l'utilisation d'un dispositif de chauffage à plaques du type visé par l'inven- tion, de prévoir des plaques dites à double circulation.
Dans le cas normal d'une plaque à simple circulation de fluide, celui/ci pénètre par une ouverture 95, circule dur la surface de la .'plaque et sort par l'ouverture 95 diagonalement opposée à l'ouverture d'entrée. Dans une plaque à double circulation, le liquide pénètre par une ouverture 95 et sort par l'ouverture 95 im-
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
médiateclent voisine de la p 'emiere et si tuée a la fr'êc18 extrémi- té ce la pladue, après avoir parcouru deux Cois la longueur de la 'claque. On assure la circulation du liquide sur toute la surface centrale de la plaque en prévoyant un joint longitudinal central
EMI10.2
ICI, qui part rie la jontion des ('(,;;
LX rajllU1f'S 97 sécantes et se dirige vers l'autre nxt-. .. J '..= }-,"","1 e jusqu'à une distance 00 l'intersection des deux rainures 97 opposées, à peu près éga- le 3. la largeur de l'espace compris entre le joint 96, situé le long des lignes de la plaque 42 et le joint ICI.
En général, le
EMI10.3
tronçon de joint ICI que l'on prévoit au centre de la plaque .').2 ainsi nodifiée, est loge' dais une rainure semblable à la rainure 96 prévue e 7¯a périphérie extérieure de la plaque lE et sa Porne en section droite est a peu près la l'lên;e que celle du joint prin- cipal 99.La rainure destinée à recevoir le joint ICI s'étend lE? long de l'axe de la plaque sur une distance suffisante pour rece-
EMI10.4
voir ce joint.
Il faut noter que les rainures joints, Ç.F>,97, 11 sont disposées de telle ort8/:Jv8 la rainure 96, qui court le long de la parbie principale du cô-.é de la plaque h2 et le long des petits cotés extérieurs correspondants des deux ouvertures ti"iangulaires 93 voisines de ce côté de la plaque, soit reCt.lll"nP et (111 \es rainures (le joints restantes, \e courte longueur, s'étenont autour de cette partie triangulaire, soient alignées avec une rainure 9 située vers l'intérieur par rapport (è la rainure 97 formant la darse rie l'ouverture triangulaire 95 voisine, ii la iJ18me 8Ytré,'ité de la plaque.
11 ressort clairement de tout ce Qui précède que l'invention vise des perfectionnements nouveaux apportés Hune plaque desti-
EMI10.5
née à un 4cliargr=:Ji" &-. j;>la.qimes, z un filtre presse ou. i. un appareil équivalent, plaque dans laouelle la disposition des passages de circulation et de dérivation, et leur co=1Ci,<<iira.iJn par rapport è celle ,..11:'- l'ouverture d'écoulement, SOI11: telles que l'on obtient une répartition et une uniformité optir;:3 de l'écoulement du flui- de d'échange thermique ou du fluide équivalent, à travers kes pas-
<Desc/Clms Page number 11>
sages de circulation augmentant ainsi considérablement le rende- ment de l'appreil.
Il est évident également que, grâce à la dis- position des rainures à joints réprésentées et décrites, il de- vient facile de disposer sur une plaque un joint du type unique de telle sorte que, en découpant ou en enlevant de petits frag- ments de joint, on puisse réaliser rapidement divers types de circulation de fluide grâce à une association correcte entre les plaques, après découpage ou tronçonnage des joints d'une manière appropriée déterminée à l'avance.
De même, l'utilisation, dans certains cas, de certaines ondulations, à titre de rainures pour joints le long de la base des orifices de circulation triangu- @ 7.aires lorsque.ceux-ci servent à créer une dérivation du fluide, ou encore l'utilisation des mêmes rainures pour joints en tant qu'agent créant la turbulence et la répartition du fluide lorsque l'orifice de passage triangulaire sert d'orifice d'admission ou de sortie, présentent de nombreux avantages dans l'établissement d'un échangeur de chaleur à plaques. bien
Il doit être entendu que diverses modifications pourront être apportées à un dispositif conforme à l'invention sans s'écarter de l'esprit de celle-ci. fi E 8. U 1"1 E.
La présente invention a pour objet un appareil à plaques tel qu'un échangeur de chaleur ou un filtre-presse par exemple,carac- térisé par les points suivants, pris isolément ou en tute combi- naison :
1. L'espace entre deux plaques juxtaposées est scellé le long de sa périphérie par un dispositif de joint formant un es- pace de circulation étanche entre ces plaques; des passages d'en- trée et de sortie ménagés dans les plaques communiquent avec cet espace de circulation ;
cedispositif est caractérise par le pré- sence d'une rainure continue ménagée dans les plaques pour le lo- gernent dudit joint, rainure qui délimite et entoure la périphé- rie d'une zone de circulation affectant sensiblement la forme
<Desc/Clms Page number 12>
d'un losange, sur la face de l'une des plaques, entre les pla- ques juxtaposées. et
2. Les passades d'entrée/de sortie sont situés respectivement aux angles aigus diamétralement opposés rie ]'espace en forme de losange.
3. Les passages sont constitues par dec orifices sensible- ment triangulaires dont la base est plus longue que l'un quel- conque des deux autres côtés, e l'angle au sommet aigu de ces orifices étaut sensiblement confondu avec le sommet de l'angle aigu correspondant del'espace en losange.
4. Les bases des orifices triangulaires sont parallèles entre elles et sensiblement perpendiculaires a deux des côtés de l'es- pace en forme de losange, et sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal du losange.
5. La base de l'un c es orifices triangulaires s'étend trans- versalement, sur la moitié environ de la largeur de l'espace en losange et la hase de l'autre orifice s'étend bransversalement sensiblement sur la moitié restante de l'espace en losange.
6. Des rainures espacées assurant la répartition et la dé- flection du fluide er circulation sont pratiquées dans la face rainurée de la plaque parallèlement à la base de l'orifice rian- guialre et plue près que celui-ci du centre rie l'espace en losan- ge
7,Les rainures mentionnées en 6 ainsi que les rainures ce logement, de Joint scnt sensiblement rectangulaires en section droite et présentent les mêmes dimensions.
Les rainures mentionnées on 6 peuvent également servir au logement du ;oint.
9. Ces orifices de dérivation ou by-pass de forme sensible- ment triangulaire et diamétralement opposés entre eux, sont pra- tiqués dans les plaques à l'extérieur de l'espace de circulation étanche .en forme :le losange, ces orifices de dérivation ayant le mène cpntour que les orifices d'entrée et de sortie, leurs bases
<Desc/Clms Page number 13>
étant parallèles entre elles et parallèles à deux ctés opposés de l'espace en forme de losange( et à une certaine distance de ceux-ci) et en outre perpendiculaires aux bases des orifices d'entrée et de sortie situés dans l'espace en forme de losange.
10. Les orifices de dérivation situés en dehors de l'espace de circulation en losange ainsi que les orifices d'entrée et de sortie à l'intérieur de cet espace, sont disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de l'espace en forme de losange.
11. La rainure déflectrice et de répartition du fluide qui est située le plus'à l'intérieur et qui est associée à l'un des orifices d'entrée ou de sortie, est alignée avec un prolongement de la rainure,de logement du joint qui constitue l'un des côtés courts de l'orifice de dérivation triangulaire situé à côté dudit orifiee d'en-crée ou de sortie.
12. La base d'un orifice de dérivation triangulaire, est situé par rapport au bord parallèle voisin de l'espace de circulation en losange, à une distance égale à celle qui sépare lesdites rainures déflectrices et répartitrices parallèles à la base d'un orifice d'entrée ou de sortie.
13. Un évidement servant au logement d'un joint auxiliaire ou de dérivation est pratiqué dans l'endroit de la plaque rainurée, cet évidement s'étendant le long de l'axe central de la plaque sur la plus grande longueur de l'espace de circulation enfor me de losange entouré par ladite rainure continue servant au logement du joint, et un joint est disposé dans ladite rainure servant au logement du joint auxiliaire ou de dérivation.
<Desc / Clms Page number 1>
"Improvements to plates or trays for heat exchangers".
The present invention is aimed at improvements in apparatus such as plate heat exchangers, filter presses or sets of similar elements comprising a number of plate-shaped elements, strut elements and pressing elements. mounted on a frame or in a press in close juxtaposition.
The invention relates more particularly to certain improvements made to the elements in the form of a plate, particularly suitable for heat exchangers. The sanitary features of the form of the invention, in its preferred embodiment, make it particularly applicable to a plate type machine for processing milk or other food products.
We will, therefore, trial
<Desc / Clms Page number 2>
der to the description of the preferred embodiment of the invention in the case of a plate heat exchanger of the type commonly used in the dairy industry for the heat treatment of milk and other food products, being of course, however, aue the invention is not limited to this type of application.
One of the main difficulties encountered in the construction of plates for the :: plate apparatus of the type / relates to the fluid inlet and outlet ports, the shape and size of which. position in the plate must ensure a correct distribution of the fluid to be treated over the entire surface of the plate, with an arrangement such as to allow the plate to be overturned end to end and the insertion, as desired, of '' one or two circulation passages, in order to be able to choose between several types of circulation of the fluid, for example a circulation in parallel or in series, etc ....
Likewise, it is necessary to provide, when drawing the plates, a symmetrical arrangement of the circulation passages for the fluid, with an appropriate configuration.
The present invention relates above all to a clement, in the form of an improved plate, intended for a plate apparatus of the type defined above and characterized by one or more of the following points: the plate is provided with circulation spaces generally affecting a diamond shape; the fluid inlet and outlet orifices are drilled in corresponding angles but diametrically opposed to the diamond-shaped circulation space;
these inlet and outlet openings have a substantially rectangular section, the top of the triangular circulation passage corresponding to one of the acute angles of the diamond circulation space and the base of the the triangular circulation space for the orifices, the inlet and outlet being parallel and substantially perpendicular, respectively to both sides of the diamond-shaped space; the discharge edge of the orifice
<Desc / Clms Page number 3>
inlet extends approximately half the width of the plate and the corresponding edge of the discharge or outlet port extends approximately the remaining half of the width of the plate;
the fluid distributor "bridge" is rectilinear and is flanked on either side by deflector grooves responsible for distributing the circulation of the fluid, grooves parallel to the inlet edge of the fluid inlet orifice and located inwardly relative to this intake edge.
Other characteristics of the invention will emerge from the description which will follow and which will be given with reference to the appended drawing in which:
Fig.l is an elevational view of an improved plate for an improved plate heat exchanger or equivalent apparatus.
Fig.2 is a section on 2-2 of fig.1;
Fig.3 is a section on 3-3 of fig.l.
Fig.4 is a section on 4-4 of fig.l.
Fig.5 is a section on 5-5 of fig.l.
Fig.6 is a section on 6-6 of fig.l.
Fig. 7 is a section on 7-7 of fig.l.
Fig.8 is a section on 8-8 of fig.l.
Fig. 9 is a plan view of an improved gasket suitable for a single flow type plate like that shown in Fig. 1.
Fig.10 is a section on 10-10 of Fig.9.
The fig.ll is a section on 11-11 of fig.9.
Fig. 12 is a plan view of an alternative seal suitable for an improved plate heat exchanger with dual fluid circulation.
Fig.13 is a section on 13-13 of Fig.12.
Fig. 14 is a section on 14-16 of fig.12.
Fig.15 is a section along 15-15 'of fig.12.
Fig. 16 is a plan view of another part of the seal
<Desc / Clms Page number 4>
suitable for the improved plate in fig. 1
Fig. 17 is a section on 17-17 (fig.16. Fig.18 is a section on 18-18 of fig.16.
The improved type of plate constituting the preferred embodiment of the invention is a type commonly used in heat exchangers, in which the plates are provided with gaskets along their outer periphery and are juxtaposed in a press or support frame. , the compression of the plates ensuring the interaction of the joints and the adjacent plates to form circulation spaces between the adjacent plates and the "by-pass" o erivatien connections made watertight thanks to the joints.
In the various figures of the drawing, the same reference numbers designate the corresponding elements. The plates 42 are formed by stamped metal sheets, relatively thin, of generally rectangular shape, and provided, on the greater central part of their surface, with rows of protuberances (or bosses) pushed back of semi-spherical shape, arranged staggered, the bosses are distributed in various offset rows and they are arranged eccentrically or laterally with respect to the central vertical axis of the plates 42.
During the assembly of the plates 42 in a press, the bosses on the face of one of the plates abut against the back of a neighboring plate between the hemispherical recesses, formed in the back of this back. Thanks to this arrangement, the bosses limit the maximum degree of compression of the joints on the location of the faces of the plates 42. In the middle of the upper and lower edges of the plate 42, cutouts 93 are made.
Their depth is sufficient to allow the vertical assembly of the plates 42 in the support frame or the press by means of support rods, not shown, passing through the openings 93 whose width is slightly greater than the diameter of the rods. Each of the plates 42 is, on the other hand, provided with a slightly curved slit'94 made in its upper edges and
<Desc / Clms Page number 5>
inferior; these slits are slightly offset counterclockwise from the openings 93 when looking at the location of the plates 42 as shown in fig.l.
The slots 94 are oriented obliquely with respect to the vertical axis of the plate 42 and their width allows the movement of an auxiliary support rod, not shown, through these slots.
The part of the plate 42, included between the slots 93 and 94, has the general shape of a hook;
Each of the plates 42 is provided, in its four corners, with openings 95; shape is substantially triangular - the longest side (or base) of the triangle is facing the center of plate 42 and is parallel to the corresponding face of the diagonally opposite triangular opening; it makes an acute angle with the vertical axis of the plate. Most of the plate 42, including the openings 95, is surrounded by an unbroken groove 96 for housing the seal, the groove pushed into the location of the plate and forming a bead on the reverse.
Branching grooves or grooves 97 and 98 for the housing of the seals, also pushed back into the front face of the plate and likewise forming beads on the reverse side, are arranged symmetrically between the central part of the plate 42 and each of the openings 95, and are parallel to the base of the triangular openings 95; these grooves are each connected by their two ends to the main or continuous groove 96 The grooves serving as housing for the seals 96, 97 and 98 are all connected together and continuous, which makes it possible to use, on all the plates of the improved exchanger, object of the invention, a single seal 99 or seal sections.
The removal of parts of some of the seals 99 housed in the grooves 97 and 98 and the removal of parts of the gasket 99, housed in the groove 96, between the grooves 97 and 98. joints forming circulation spaces and bypass joints, thus ensuring the
<Desc / Clms Page number 6>
circulation of liquid from any of the openings 95, to the diamond-shaped passageways formed between the two neighboring plates, or to establish a bypass circulation in any of the openings 95a ',
'ielà diamond-shaped circulation passages formed between any two neighboring plates 42. A joint thus modified is clearly shown in fig.9. The part of the seal 99 which remains around the two circulation openings 95 and which is not inside the sealed space delimiting the passage offered to the circulation of the fluid film as shown in FIG. 9, has the effect of to establish watertight bypasses for the circulation of? fluids in accordance with the embodiment described in US Patents 2,039,216 and 1,972,379.
As clearly shown: Fig. 1, the space in the form of an angel between two neighboring plates of the improved embodiment shown in the drawing, is entirely surrounded by a seal housed in a groove, thus delimiting the outer elm diamond-shaped circulation spaces. As shown in the fi.l, the fluid inlet and outlet ports are formed by the lower left opening 95 and the upper left opening 95. The bypass circulation openings include the upper left opening 95 and the lower right opening 95.
As also shown in Fig. 1 all the circulation ports 95 have a general triangular shape, the apex of the triangle constituting the acute angle of the diamond-shaped circulation space included within the uninterrupted part of the gasket. circulation space. The base of the triangular opening is formed by a straight line approximately perpendicular to two of the parallel sides of the rhombus; thanks to this construction, the bases of the triangular passages 95 forming the entry and exit openings are mutually parallel.
<Desc / Clms Page number 7>
As shown in fig. 1. the base of the trangular inlet or outlet is always equal to approximately half the width of the diamond circulation space, the base of one of the openings extending over one half of this space the base of the other opening extending over the other half of the circulation space.
An in-depth fig. 1 of the extends as well as of the detail sections of fig. 3, also shows that in each case the base of the triangular circulation space is parallel to a corrugated section of the plate, section which 98 parallel to the base of the triangular opening between this opening and the embossed internal surface of the circulation spaces. The corrugations 97 and fig. 1 have the same depth and the same width as the grooves of the joints, and, in certain cases, they are intended to receive partials or sections of joints, as shown in when a given orifice constitutes a bypass port, such as the upper left or lower right port.
On the other hand, when a given orifice 95 is used as an inlet or outlet for a determined circulation space, the grooves 97 and 98 are not provided with joint and the corrugations or grooves 97 and 98 aligned in the two neighboring plates and connecting to the intermediate part forming a bridge, constitute a device for disturbing the circulation and distribution of the fluid in the circulation spaces, having the effect of uniformly distributing and directing the liquid stream entering through an orifice of admission to the largest possible part of the circulation space delimited inside the sealed rhombus between two neighboring plates.
The plate 42 is surrounded by a flange 100 whose width is greater than the depth of the joint grooves 96,97,98. The width of the rim 100 is such that, when the joints 99 are compressed between the plates 42, the adjacent rims 100 constitute a closure for the entire assembly of the plates 42. The general proportions
<Desc / Clms Page number 8>
bosses, gaskets and gasket grooves @@ nt dammed
EMI8.1
on fig, 2 -11.?'1:;7¯ that we mentioned above, to adapt the joints 9 '? At the plates 42, it is possible to use a single rr'ou1é joint in any part of the joint grooves 96.97.98 which are continuous and communicating with each other, or in their entirety.
It res @ qrt, on the other hand, various sectional views such as the
EMI8.2
fig. 3, 4 and 14 that the improved type seal 99 is inuzif of shoulders intended to cover the substantially vertical walls.
EMI8.3
shims of the joint grooves G5, n7,08 as well as the flat parts of the plate 42 immediately adjacent. The seal 99 comprises a base of section 6r'ré1 (;: r '! Ent rectangular and fitting closely in the grooves 96, S7, S2 -t a head disposed ëymétriquenent on the base and more 12l',:; e what.
The head has a double convex outer surface and flattened lower surfaces which cover the adjacent portions of the plate 42. A convex compression bead (or crown), integral with the rest of the seal, is arranged. from the upper central part of the outer convex main surface! 'The head of the seal.
The general shape of the seal, with its upper surface having a complex curvature, ensures the transmission, towards the plates 42, of the compressive force applied against the seals 99 situated between two adjacent plates 42, in such a way that
EMI8.4
EnriQ1Ce the deformation or expansion of the grooves (to, 97.98 is reduced to a minimum and that any displacement of the joints under the effect of the hydraulic pressure in the passage or circulation space of the fluid film is prevented, also ensuring
EMI8.5
the tight contact between the flat part of the plate 42 and the parts of the gasket 99 which cover these flat parts.
It is evident that when certain sections of the seals 99 are removed, for example when removing the seals placed in the grooves 96 and 97 to allow the liquid from
EMI8.6
the corresponding 95 opening of flows? "on 1.'1 central part
<Desc / Clms Page number 9>
dented plates 42, these sections of joint 99 (which has been sectioned off normally housed in grooves 97 and 98) are not normally supported along the entire length for lane there is no internal support wall in the groove 96 and. they are normally supported by the end of the corresponding joint which is located in the grooves 97 and 98.
These unsupported joint sections are obviously located at the junction of the grooves, such as the grooves 96 on the one hand and the grooves 97 and 98 on the other hand. To ensure adequate support of the joints at the junction points where the walls of the joint grooves are interrupted, it is possible to initially mold the joint by providing for the removal of certain elements as well as the molding of supporting parts of the joint material, by below the shoulders of the main element 9 of the seal, as clearly shown in figs. 10.11,13,14,15,17 and 18;
or else the joints "in parallel" normally embedded in the grooves 97 and 98, can be cut so as to retain the sections or support elements of the main joint, as shown in the figures mentioned. As shown in Figures 10 and 11, it is advantageous to provide slight excess material for supporting the seal so that after cementing the seal in the grooves along the flat bottom thereof, this excess of material placed along the unsupported edges of the seal, at the location of the interruptions in the walls of the grooves, is slightly precompressed, before assembly and compression of the exchanger or filter plates in the frame or in the press.
In certain cases, it may be advantageous, in the use of a plate heating device of the type targeted by the invention, to provide so-called dual circulation plates.
In the normal case of a plate with simple circulation of fluid, the fluid enters through an opening 95, circulates through the surface of the plate and leaves through the opening 95 diagonally opposite the inlet opening. In a dual circulation plate, the liquid enters through an opening 95 and leaves through the opening 95 im-
<Desc / Clms Page number 10>
EMI10.1
media close to the first and if killed at the fr'êc18 extremity of this pladue, after having traveled two months the length of the slap. The liquid is circulated over the entire central surface of the plate by providing a central longitudinal seal
EMI10.2
HERE, which starts at the jontion of ('(, ;;
LX rajllU1f'S 97 secants and goes towards the other nxt-. .. J '.. =} -, "", "1 e up to a distance 00 the intersection of the two opposite grooves 97, roughly equal to 3. the width of the space between the joint 96 , located along the lines of plate 42 and the seal HERE.
In general, the
EMI10.3
joint section ICI which is provided in the center of the plate. '). 2 thus nodified, is housed in a groove similar to the groove 96 provided for the outer periphery of the plate lE and its Porne in cross section is about the l'lên; e than that of the main seal 99. The groove intended to receive the seal ICI extends lE? along the axis of the plate for a sufficient distance to receive
EMI10.4
see this seal.
It should be noted that the joint grooves, Ç.F>, 97, 11 are arranged such ort8 /: Jv8 the groove 96, which runs along the main parbie of the side of the plate h2 and along the small corresponding outer sides of the two adjacent angular openings 93 on this side of the plate, namely reCt.lll "nP and (111 \ es grooves (the remaining joints, \ e short length, extend around this triangular part, or aligned with a groove 9 located inwardly relative to (è the groove 97 forming the dock rie the triangular opening 95 adjacent, ii the iJ18me 8Ytré, 'ity of the plate.
It is clear from all of the foregoing that the invention relates to new improvements made to a plate intended for
EMI10.5
born to a 4cliargr =: Ji "& -. j;> la.qimes, z a filter press or. i. an equivalent device, plate in the ouelle the arrangement of the circulation and bypass passages, and their co = 1Ci, < <iira.iJn compared to that, .. 11: '- the flow opening, SOI11: such that one obtains an optimal distribution and uniformity;: 3 of the flow of the exchange fluid thermal or equivalent fluid, through its pas-
<Desc / Clms Page number 11>
traffic flow thus considerably increasing the efficiency of the device.
It is also evident that, thanks to the arrangement of the joint grooves shown and described, it becomes easy to arrange on a plate a joint of the single type such that, by cutting or removing small fragments various types of fluid circulation can be achieved rapidly by means of a correct association between the plates, after cutting or cutting of the joints in a suitable manner determined in advance.
Likewise, the use, in some cases, of certain corrugations as joint grooves along the base of the triangular flow holes when these serve to create a bypass of the fluid, or again the use of the same seal grooves as the agent creating the turbulence and the distribution of the fluid when the triangular passage orifice serves as an inlet or outlet, have many advantages in the establishment of a plate heat exchanger. well
It should be understood that various modifications could be made to a device in accordance with the invention without departing from the spirit thereof. fi E 8. U 1 "1 E.
The present invention relates to a plate apparatus such as a heat exchanger or a filter press, for example, characterized by the following points, taken individually or in combination:
1. The space between two juxtaposed plates is sealed along its periphery by a seal device forming a sealed circulation space between these plates; entry and exit passages formed in the plates communicate with this circulation space;
This device is characterized by the presence of a continuous groove formed in the plates for locating said seal, a groove which delimits and surrounds the periphery of a circulation zone substantially affecting the shape.
<Desc / Clms Page number 12>
of a diamond, on the face of one of the plates, between the juxtaposed plates. and
2. The entry / exit passages are located respectively at the diametrically opposed acute angles of the diamond-shaped space.
3. The passages are formed by substantially triangular orifices, the base of which is longer than any of the other two sides, and the acute apex angle of these orifices is substantially coincident with the apex of the corresponding acute angle of the diamond-shaped space.
4. The bases of the triangular holes are parallel to each other and substantially perpendicular to two of the sides of the diamond-shaped space, and are inclined relative to the longitudinal axis of the diamond.
5. The base of one of these triangular holes extends transversely over about half the width of the diamond space and the base of the other hole extends transversely over substantially the remaining half of the hole. diamond-shaped space.
6. Spaced grooves ensuring the distribution and deflection of the fluid and circulation are made in the grooved face of the plate parallel to the base of the rectangular orifice and closer to the center of the space. diamond
7, The grooves mentioned at 6 as well as the grooves in this housing, of Joint scnt substantially rectangular in cross section and have the same dimensions.
The grooves mentioned on 6 can also be used for housing the; anointed.
9. These bypass or bypass openings of substantially triangular shape and diametrically opposed to each other, are made in the plates outside the sealed circulation space. In the shape: the diamond, these orifices of bypass having the lead around the inlet and outlet ports, their bases
<Desc / Clms Page number 13>
being parallel to each other and parallel to two opposite sides of the diamond-shaped space (and at a distance from them) and further perpendicular to the bases of the inlet and outlet ports in the shaped space rhombus.
10. The bypass orifices located outside the diamond-shaped circulation space as well as the inlet and outlet orifices inside this space are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the space in diamond shape.
11. The innermost deflector and fluid distribution groove which is associated with one of the inlet or outlet ports is aligned with an extension of the groove, housing the seal. which constitutes one of the short sides of the triangular bypass opening located next to said in-created or outlet opening.
12. The base of a triangular bypass orifice is located relative to the adjacent parallel edge of the diamond-shaped circulation space, at a distance equal to that which separates said deflecting and distributing grooves parallel to the base of an orifice. input or output.
13. A recess serving to accommodate an auxiliary or bypass seal is made in the location of the grooved plate, this recess extending along the central axis of the plate over the greatest length of the space. circulation in the form of a diamond surrounded by said continuous groove for housing the seal, and a seal is disposed in said groove for housing the auxiliary or bypass seal.