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ou plateau "Joints perfectionnés pour plaque/d'échangeur de chaleur".
La présente invention est ,relative à des perfectionnements apportés aux appareils tels que les échangeurs de chaleur à plaques, les filtres presse, et les assemblages similaires comportant plusieurs organes en forme de plaque et des éléments d'entretoisement et de compression montés sur un bâti pu dans une presse en juxtaposition serrée.
L'invention vise plus particulièrement certains perfectionnements nouveaux et utiles apportés aux éléments de joints compressibles élastiques utilisés sur les plaques plus particulièrement dans les échangeurs, les filtres presse, etc..Les qualités sanitaires du mode de réalisation préféré dans lequel est prévue l'utilisation d'une matière élastique de joint appropriée telle que le caoutchouc synthétique, matière moulée sur une plaque de matière appropriée, sensiblement inerte telle que l'acier inoxydable, rendent l'invention particulièrement appropriée aux
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éfhangeurs du genre couramment employé dans l'industrie laitière et autres installations de traitement des produits alimentaires.
En conséquence, on va décrire la forme préférée de l'inventiàn, dans le cas d'un échangeur de chaleur à plaques perfectionné du type utilisé dans les laiteries, en vue du traitement thermique des produits alimentaires lactés et autres. Il sera entendu néanmoins que cette application n'est nullement restrictive quant à la portée de l'invention.
L'invention vise essentiellement un joint perfectionné élastique et compressible, destiné à assurer l'étanchéité des passages offerts à la circula.tion des liquides entraxes plaques comprimées voisines faisant partie d'un appareil à plaques ; ce joint est logé dans une gorge pratiquée dans la surface de la plaque et il est muni d'éléments assurant l'étanchéité et le contact, éléments recouvrant les parties de la surface plane de la plaque qui se trouvent au voisinage immédiat de la gorge servant de logement au joint, de part et d'autre de cette gorge;
la partie du joint qui s'étend à l'extérieur de la gorge est munie d'une partie s'étendant vers l'extérieur, partie composite et convexe, symétrique de la base du joint qui s'étend dans sa gorge de logement pratiquée dans la plaque, de telle sorte que lors de l'appli- cation de la pression à la partie convexe externe du joint, perpendiculairement au plan de la plaque, la base du joint se trouve refoulée dans la gorge et que les parties du joint qui recouvrent les parties adjacentes de la surface plane de la plaque soient amenées en contact étroit et étanche avec les parties sousjacentes de la plaque.
Suivant une autre caractéristique, le joint est conçu de telle sorte que l'effort de compression, qui tend à. comprimer le joint entre deux plaques voisines, soit dans une grande mesure absorbé entre la partie convexe externe du joint et la partie de la plaque associée qui se trouve recouverte par les parties du joint sortant latéralement de la gorge de logement. Enfin, suivant une autre caractéristique, les parties du
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@ joint qui ne sont pas soutenues par les parois latérales de la gorge de logement sont supportées de haut en bas au contact de la surface voisine de la plaque, entre les parties latérales en recouvrement du joint et les parties de la plaque.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description que l'on va faire en se référant au des- sin annexe sur lequel:
La fig.l est une vue en élévation d'une plaque perfectionnée pour un echangeur de chaleur perfectionné à plaques ou appareil équivalent.
La fig.2 est une coupe suivant 2-2 de la fig..;
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.1;
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 fig. 7 est une coupe suivant 7-7 de la fig.l;
La fig.8 est une coupe quivant 8-8 de la fig.l;
La îig.9 est une vue en plan d'un joint perfectionné conve- nant à une plaque du type à circulation unique comme celle re- présentée sur la fig.l;
La fig.10 est une coupe qui vaut 10-10 de la fig.9;
La fig.ll est une coupe suivant 11-11 de la fig.9;
La fig12 est une vue en plan d'une variante de joint conve- nant 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 14-14 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 convenant à la plaque perfectionnée de la fig.l;
La fig.17 est une coupe suivant 17-17 de 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 réali-
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sation 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'inten ction des joints et des plaques adjacentes pour former des espaces de circulation étanches entre les plaques adjacentes et les liaisons en dérivation 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 ieur surface, de rangées de protubérances (ou bossages) repoussées de forme semi-sphérique, disposées en quinconce. Les bossages sont repartis 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 dernière. Grâce à cette disposition, les bossages limitent le degré de compression maximum des joints sur l'endroit des faces des plaques 42 Au milieu des bords supérieur et inférieur de la plaque 42 on pratique des découpures 93. Leur profondeur est suffisante peur permettre 1'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 24 pratiquée dans ses bords supérieur et 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 représenté sur la fig.l. Les fentes 94 sont orientées obliquement par rapport
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à l'axe vertical de la plaque 42 et leur largeur permet le déplacement d'une tige de support auxiliaire, non représentée, à travers ces fentes.
La partie de la plaque 42, comprise entre les fentes 93 et 94, présente la forme générale d'un crocheta
Chacune des plaques 42 est pourvue, dans ses quatre angles, d'ouvertures 95; leub forme est sensiblement triangulaire ; lecoté 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 logment 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 pour 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 ou 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 circulation de liquide à partie de n'importe laquelle des ouvertures 95, jusqu'aux passages 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 au.-delà
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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 des deux ouvertures de circulation 95 et qui n'est pas l'intérieur de l'espace étancbe délimitant le passa- ge offert à la circulation de la pellicule fluide comme le mon- tre la fig.9, a pour effet d'établir des dérivations étanches pour la circulation des fluides conformément au mode de réalisa- tion 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 losange compris entre deux plaques voisines du mode de réalisa- tion perfectionné représenté sur le dessin, se trouve entière- ment entouré par un joint logé dans une rainure, délimitant ain- si la forme extérieure an lodange des espaces de circulation.
Comme le montre la fig.1,les orifices d'entrée et de sortie du fluide sont constituées par l'ouverture 95 inférieure gauche et l'ouverture 95 supérieure droite. Les ouvertures de circulation en dérivation comprennent l'ouverture 95 supérieure gauche et
95 l'ouverture/inférieure droite.
Comme le montre également la fig.l, tous les orifices de cir- culation 95 affectent une forme générale triangulaire, le sommet du triangle constituant l'angle aigu de l'espace de circulation en forme de losange compris à l'intérieur de la partie ininter- rompue du joint de l'espace de circulation. La base de l'ouver- ture triangulaire est cons tuée par une ligne droite à peu près perpendiculaire à deux des côtés 'parallèles du losange; grâce à cet'ce construction, les bases àes passages triangulaires 95,òr- mant les ouvertures d'entrée et de sortie, sont parallèles entre elles.
Gomme le montre la fig.1,la base de l'orifice triangulaire d'entrée ou de sortie est toujours égale peu près à la moitié de la largeur de l'espace de circulation en losange, la base de
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l'une des ouvertures s'étendant sur une moitié de cet espace et la base de l'autre ouverture s'étendant sur l'autre moitié de l'es pace de circulation.
Un examen approfondi de la fig.1, ainsi que des coupes de détail de la fig. 3, montre que, dans chaque cas, la base de l'espace de circulation triangulaire est parallèle à une section ondulée de la plaque, section qui s'étend parallèlement à la base de l'ouverture triangulaire entre cette ouverture et la surface interne bosselée des espaces de circulation. Les ondulations 97 et 98 ont la même profondeur et la même largeur que les rainures des joints, et, dans certains cas, elles sont destinées.à recevoir des parties ou tronçons de joints comme représenté sur la fig.l 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'orifice d'admission ou d'évacuation pour un espace de circulation déterminé,-les rainures 97 et 98 ne sont pas munies de joints 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 96,97,980 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 des plaques 42. Les proportions générales des bossages, des joints et des rainures de joints sont indiquées sur les fig. 2 à 8.
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Ainsi qu'on l'a signalé plus haut, pour adapter les joints 99 aux plaques 42, il est possible d'utiliser un joint moulé unique dans n'importe quelle partie des rainures de joints 96.
97.98 continues et communiquant entre elles, ou dans leur totalité. Il ressort, d'autre part, des diverses vues en coupe telles que les fig,3,4 et 14, que le joint de type perfectionné 99 est muni d'épaulements destinés . recouvrir les parois sensiblement verticales des rainures de joints 96.97,98 ainsi que les parties plates de la plaque 42 immédiatement adjacentes. Le joint 99 comporte uneembase de section généralement rectangulaire et s'ajustantétroitement dans les rainures 96.97.98 et une tête disposée symétriquement sur l'embase et pls large 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 dis- posé le long de la partie supérieure centrale de la surface principale convexe extérieure de la ôte du joint. La forme générale du joint avec sa surface supérieure à courbure complexe, assure la transmission, vers les plaques 42, de l'effort de compression appliqué contre les joints 99 situés entre deux plaques 42 adjacentes, de telle manière que la tendance à la déformation ou à la dilatation des rainures 96,97,98 soit réduite au minimum et que tout déplacement des joints sous l'effet de la pression hydraulique dans le passage ou espace de circulation de la pellicule fluide soit empêché,
assurant aussi le contact étanche entre la partie plate de la plaque 42 et les parties du joint 89 qui recouvrent ces parties plates.
Il est évident que, lorsque certains tronçons des joints 99 sont enlevés, par exemple lorsqu'on enlève les joints placés dans les rainures 96 et 97 pour permettre au liquide provenant de l'ouverure 95 correspondante de s'écouler sur la partie centrale bosselée des plaques 42. ces tronçons du joint 99(dont on
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a sectionné la partie normalement logée dans les rainures 97 et 98) ne sont pas normalement soutenus sur toute la longueur pour laquelle il n'existe pas de paroi interne de support dans la rainure 96 et elles sont normalement supportées 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 diautre 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 99 du joint, de la manière clairement représentée 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 telle sorte qu'après cimentage du joint dans les rainures, 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 compression des plaques de l'échangeur ou du filtre dans le bâti ou dans le presse.
Dans certains cas, il peut être avantageux, dans l'ubili- sation d'un dispositif de chauffageà plaques du type visé par l'invention, de prévoir les 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 sur la
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surface de la. plaque et sortpar l' ouverture 5 diagonalement opposée à l'ouverture d'entrée. Dans une plaque à double circu- lation, le liquide pénètre par une ouverture 95 et sort par l'ou- verture 95 immédiatement voisine de la première et située à la même extrémité de la plaque, après avoir parcouru deux fois la longueur de la plaque.
On assure la circulation du liquide sur tute la surface centrale de la plaque en prévoyant un joint longitudinal central 101, qui part de la jonction de deux rainu- res 97 sécantes et se dirige vers l'autre extrémité de la pla- que jusqu'à une distance de l'intersection des deux rainures 97 opposées, à peu près égale à. la largeur de l'espace compris en- tre le joint 96, situé le long des lignes de la plaque 42 et le joint 101. En général, le tronçon de joint 101 que l'on prévoit au centre de la plaque 42 ainsi modifiée, est logé dans une rai- nure semblable à la rainure 96 prévue à la périphérie extérieure de la plaque 42 et sa forme en section droite est à peu près la même que celle du joint principal 99.
La rainure destinée à re- cevoir le joint 101 s'étend le long de l'axe de la plaque sur une distance suffisante pour recevoir ce joint. Il faut noter que les rainures à joints,96,97,0,8 sont disposées de telle sorte que la rainure 96, qui court le long de la partie principale du côe de la plaque 42 et le long des petits côtés extérieurscorrespondants des deux ouvertures triangulaires 95 voisines de ce côté de la plaque, soit rectiligne et que les rainures de joints restantes, de courte longueur, s'étendant autour de cette partie triangulaire, soient alignées avec une rainure 98 située vers l'intérieur par rapport à la rainure 97 formant la base de l'ouverture triangulaire 95 voisine,
à la même extrémité de la plaè que
Il ressort clairement de tout ce qui précède que l'invention vise des perfectionnements nouveaux apportés à une plaque destinée à un échangeur à plaques, un filtre presse ou à un appareil équivalent, plaque dans laquelle la disposition des passages de
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circulation et de dérivation, et leur configuration par rapport à celle de l'ouverture d'écoulement, sont telles que l'on obtient une répartition et une uniformité optima de l'écoulement du flui- de d'échange thermique ou du fluide équivalent, à travers les pas- sages de circulation augmentant ainsi considérablement le rende- ment de l'appareil.
Il est évident également que, grâce à la dis- position des rainures à joints représentées et décrites, il de- vient facile de disposer sur une plaque un joint de 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 ma- nière appropriée déterminée à l'avance.
De même, l'utilisation, dans certains ces, de certaines ondulations, à titre de rainures pour joints le long de la base des orifices de circulation tri- angulaires 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'admis- sion ou de sortie, présente de nombreux avantages dans l'éta- bli.ssement 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 c elle-ci.