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L'invention est relative à des échangeurs de chaleur du genre de ceux comportant un empilage de plaques écartées les unes des autres de manière à former plusieurs passages,en forme de gaufre, panai lesquels un premier groupe comprend des passages alternés communiquant avec des conduits d'entrée et de sortie primaires pour un fluide primaire et parmi lesquels un deuxième groupe comprend un ou plusieurs passages intercalés entre ceux du premier groupe et communiquant avec des conduits d'entrée et de sortie secondaires pour un fluide secondaire.
L'emplacement des conduits et/ou la forme interne des passages peuven être tels que les fluides primaire et secon- daire traversent l'échangeur de chaleur en contre-courant pour assurer l'échange de chaleur depuis un desdits fluides à l'autre '.
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Pour des volumes doués des deux fluides: qui se tr ou- vent dans les passages de l'échangeur de chaleur, la vites@e. de la chaleur maximum du transfert/d'un, fluide à l'autre est obtenue quand on.rend ces passages aussi étroits et, par conséquent, aussi nombreux que possible (de manière à donner aux plaques ou cloi- sons,qui séparent les passages et par lesquelles la conduction. de la chaleur peut se faire, une étendue aussi grande que possible).
Toutefois, la résistance à l'écoulement dé chaque fluide augmente à mesura que les passages sont rendus plus étroits, de sorte que, pour une différence de pression donnée pour les fluides entre les conduits d'entrée et de sortie, pour des conditions de température (et par conséquent des vis- cosités) et pour des matériaux constructifs donnés, il existe une largeur optimum des passages pour laquelle on obtient le transfert maximum de chaleur d'un fluide à l'autre.
Dans plusieurs cas ces.conditions . permettent d'adopter une largeur optimum très réduite pour les passages, une va- leur typique étant de 1,25 mm. Par ailleurs, les plaques,uti- lisées pour la construction de l'échangeur de chaleur, doivent être aussi minces que possible mais avoir la résistance néces- saire pour éviter la déformation permanente par l'effet des pressions de travail des fluides, de manière à réduire autant que possible la résistance thermique au transfert de la chaleur, à faire des économies de matériaux et à diminuer l'encombre- ment de l'échangeur.
La fabrication d'un échangeur de chaleur satiefaisant, en tenant compte de ces considérations, est difficile pour plusieurs raisons,
Par-exemple, on a proposé d'adopter une disposition dans laquelle les plaques alternées sont soudées ensemble direc-
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tement et d'une manière continue le long de leurs périphéries de manière à former un groupe de passages, l'autre groupe de passages étant constitué par les intervalles existant entre les plaques qui ne sont pas soudées entre elles périphérique- ment.
Pour cette disposition, l'accès à l'intérieur du premier groupe de passages est obtenu en ménageant au préalable, dans les plaques en question, des trous qui traversent celles-ci et se trouvent dans les parties surélevées de ces plaques, c'est-à-dire dans les parties en retrait quand elles sont vues depuis l'intérieur desdits passages.
L'assemblage et la fixation des plaques les unes aux autres, dans cette disposition, sont obtenus en soudant dos à dos les parties surélevées, dans lesquelles sont ménagés les trous, de sorte que l'ensemble des trous se trouvant en re- gard les uns des autres forme. des conduits collecteurs ou distributeurs constituant les conduits d'entrée et de sortie du fluide qui doit traverser le premier groupe de passages.
Ensuite, ces pièces soudées sont assemblées dans les positions qu'elles sont obligées d'occuper dans l'échangeur de chaleur et le soudage périphérique est effectué pour les plaques qui doivent être réunies de cette manière.
Un inconvénient de cette disposition est qu'elle né- cessite la présence de joints soudés à l'intérieur des conduits d'entrée et de sortie, de sorte qu'une fuite existant ou s'a- grandissant après .la fabrication serait très difficile, voire impossible,à détecter ou à réparer.
Une autre difficulté est que le soudage, à effectuer aux périphéries des plaques, est rendu malaisé, les intervalles entre les plaques étant très petits, de sorte qu'il est diffi- cile d'introduire des outils à souder dans.ces intervalles.
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L'invention a pour but de réaliser une construction nouvelle et perfectionnée d'un échangeur de chaleur et un pro- cédé de fabrication de celui-ci par lesquels une ou plusieurs de ces difficultés sont écartées ou diminuées.
Selon un aspect de l'invention, celle-ci a pour objet un échangeur de chaleur du genre spécifié dans lequel les pa- rois,délimitant latéralement les passages, .sont formées cha- cune par un ou plusieurs organes d'écartement qui s'étendent le long du périmètre du passage et forment un joint étanche par rapport aux plaques opposées dudit passage en étant soli- daires de celles-ci ou en étant maintenus en contact serré avec celles-ci, ce ou ces organes d'écartement comprenant, en des endroits nécessaires de leur longueur, des trous ou ou- vertures établissant la communication entre ce passage et les conduits d'entrée et de sortie de celui-ci.
Pour faciliter la description donnée ci-dessous, on va admettre qu'un seul organe d'écartement est établi entre chaque paire adjacente de plaques , mais il est bien entendu que, pour n'importe quel mode de réalisation ou pour n'importe quel procédé de fabrication décrit ci-après, on peut utiliser plusieurs organes d'écartement au lieu d'un seul, ces organes étant écartés les uns des autres ou reliés entre eux suivant que l'on désire laisser subsister un intervalle entre eux ou former une délimitation continuellement étanche à l'endroit où le joint est formé.
Sans sortir des limites de protection de l'invention, on peut constituer l'organe d'écartement, adjoint à une paire particulière de plaques, par une partie du pourtour d'une des plaques, cette partie étant pliée ou façonnée autrement de ma- nière à faire saillie dans une direction perpendiculaire ou à
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peu près, au plan de la plaque dont elle est solidaire afin qu'elle puisse remplir sa fonction d'organe d'écartement.
Par exemple, on peut plier ou déformer autrement une des plaques de chaque paire à sa périphérie pour former une bride qui se trouve dans un plan perpendiculaire ou à peu près au plan de la plaque, le bord libre de cette bride étant plié.à son tour de manière à être parallèle ou à peu près au plan de la plaque tout en formant une surface qui .peut être mise en contact avec la partie marginale ou périphérique de l'autre plaque de la paire susdite à laquelle ledit bord libre peut alors être relié d'une manière étanche, de la façon susindiquée.
Suivant une variante, les deux plaques d'une paire peuvent comporter des 'organes d'écartement qui en sont solidaires et ont, en substance, la forme décrite plus haut, ces organes faisant saillie sur les plaques dans des directions telles qu'ils puissent coopérer avec entre eux ou/la partie marginale de l'autre plaque de ladite paire pour former un joint étanche.
Selon un mode de réalisation préféré d'un échangeur de chaleur du genre spécifié établi selon l'invention, les plaques sont reliées à des organes d'écartement structurelle- . ment séparés et intercalés entre les parties marginales ou opposées périphériques/desdites plaques, ces organes d'écartement com- prenant des trous ou des ouvertures aux endroits nécessaires de leur longueur, ces trous ou ouvertures étant formés en en- levant des parties des organes d'écartement, après que ceux-ci ont été rendus solidaires des plaques, pour établir la commu- nication entre chacun des passages et les conduits d'entrée et de sortie adjoints à ce passage.
La liaison entre les plaques et les organes d'écarte- ment peut se faire à l'aide d'une substance adhésive intermé-
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diaire, come, par exemple, dans le cas ou les températures auxquelles l'échangeur de chaleur doit fonctionner sont suf- fisamment basses pour que les propriétés collantes de la substan.. ce adhésive ne soient pas diminuées. De préférence, ces plaques sont reliées entre elles par fusion. Le procédé de fusion peut nécessiter l'intervention d'un métal séparé, par exemple pour le soudage, le brasage et un autre genre de soudure,ou la fu- sion peut se faire directement entre les plaques et les or- ganes d'écartement eux-mêmes.
Pour un échangeur de chaleur dans lequel des fluides primaire et secondaire sont obligés de s'écouler en contre- courant, le conduit d'entrée primaire et le conduit de sortie secondaire peuvent être établis à une extrémité de l'ensemble des plaques et le conduit de sortie primaire ainsi que le con- duit d'entrée secondaire peuvent être placés à l'autre extré- mité de cet ensemble.
Sous un autre aspect, l'invention a pour objet un procédé pour fabriquer un échangeur de chaleur du genre spé- cifié, ce procédé consistant à empiler les plaques faisant par- tie de cet échangeur, des organes d'écartement, placée le long de la périphérie de l'empilage, délimitant latéralement les passages formés entre les plaques; à relier les plaques aux organes d'écartement; et à enlever des parties de chaque or- gane d'écartement pour former des trous ou des ouvertures don- nant accès à l'intérieur de chaque passage..
Comme indiqué plus haut, la liaison entre les plaques et les organes d'écartement peut être effectuée à l'aide d'une substance adhésive ou par fusion.
Les plaques et les organes d'écartement peuvent être serrés temporairement les uns contre les autres pendant que le
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soudage a lieu le long des fissures formées entre les parties marginales des plaques et les faces des organes d'écartement adjacentes à ces plaques. Les organes d'écartement peuvent être assemblés de manière telle que les bords des plaques fassent nettement saillie sur les faces extrêmes des organes d'écartement adjacents pour fournir ainsi une quantité de mé- tal en excès servant à former le joint soudé.
Le soudage peut se faire par le procédé de soudure connu de l'arc à l'argon sans faire intervenir de métal d'apport séparé.
Suivant une variante, la liaison entre les organes d'écartement et les plaques peut se faire en plaçant l'ensem- ble dans un four après que les faces contigües des organes d'écartement et/ou des plaques ont été recouvertes d'un métal qui se liquéfie à la température du four, afin que la liaison nécessaire soit obtenue,
Selon une variante ou en supplément, ce métal peut être appliqué, à l'état liquide, sur les fissures susdites de manière à pouvoir être amené aux endroits voulus par l'ef- fet des forces capillaires.
De préférence et.conformément à l'invention, l'enlè- vement d'une partie de la matière formant les organes d'écar- tement, pour constituer les trous ou les ouvertures, a lieu en agissant sur la matière à l'aide de moyens ne produisant pas, par. eux--mêmes; un effort résultant tendant à déplacer l'ensemble. L'enlèvement de la matière peut, conformément à l'invention, ae faire à l'aide d'une scie, d'une fraise ou d'un autre outil abrasif, ce qui oblige à maintenir l'ensemble dans une sorte d'étau ou autre dispositif de retenue, de sorte que, nécessairement, un certain .effort est transmis, par l'in-
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termédiaire de l'ensemble, depuis l'endroit où l'outil agit jusqu'aux endroits où l'étau ou le dispositif de retenue est en contact avec ledit ensemble.
Cet effort peut produire des sollicitations concentrées particulièrement élevées, plus spé- cialement à proximité de l'endroit où la matière doit être en- levée.
Une méthode particulièrement avantageuse d'enlèvement. de cette manière, de la matière des organes d'écartement est l'usinage avec production d'étincelles en présence d'un fluide propre à refroidie la zone dans laquelle la matière est enle- vée et pour entraîner la matière enlevée à partir de cette zone. L'usinage avec production d'étincelles est, d'une maniè- re générale, une méthode connue, mais son application à l'ob- jet de l'invention est nouvelle.
Un autre but de l'invention est de réaliser un échan- geur de chaleur du genre spécifié, dans lequel les risques dA déformation permanente des plaques, en des points se trouvant à l'intérieur de l'échangeur, sont réduits au minimum.
Conformément à l'invention, les plaques ou des plaquai alternées d'un échangeur de chaleur du genre spécifié compor- tent des organes d'écartement s'étendant entre les plaques adjacentes aux n@@uds d'un treillis à mailles triangulaires.
Le treillis peut être formé par des triangles équi- latéraux ou des triangles pour lesquels le rapport entre le plus grand et le petit côté ne dépasse pas 2:1, la forme pré- férée étant celle d'un triangle équilatéral.
Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a pour objet un échangeur de chaleur du genre spécifié dans le- quel les plaques comportent plusieurs rangées d'organes d'écar- tement s'étendant chacune en travers de la hauteur des passages
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entre des parties correspondantes opposées des plaques, les rangées étant parallèles ou à peu près à la direction générale de l'écoulement du fluide au travers des passages et les orga- nes d'écartèrent de chaque rangée étant, dans leur ensemble, décalés longitudinalement par rapport aux éléments correspon- dants de la ou des rangées adjacentes.
L'écartement, dans le sens latéral, entre les rangées supérieur à deux fois et peut ne pas être/inférieur à la moitié de l'écartement (ou de l'écartement moyen) entre les organes d'écartement faisant partie de chacune des rangées considérées.
Les organes d'écartement entre chaque paire de plaques peuvent être reliés à une des plaques. Ils peuvent être consti- tués par des parties localement déformées de la plaque dont ils sont solidaires.
Afin que la portée de l'invention puisse être nette- ment définie, les longueurs des côtés des triangles équilaté- raux ou sensiblement équilatéraux, dont question plus haut, ainsi que l'intervalle entre les organes d'écartement faisait partie d'une rangée de ceux-ci doivent être considérés comme désignant la distance comprise entre les axes de ces organes d'écartement (s'ils ont une section transversale circulaire) ou la distance comprise entre les lignes centrales de ces élé- ments (s'ils sont autres que circulaires mais ont une section transversale symétrique) ou la distance comprise entre les li- gnes passant par le centre de gravité des sections transversa- les des éléments (s'ils ont une section transversale non symé- trique). Pour faciliter la description, ces lignes sont dési- gnées ci-après comme étant des "lignes centrales".
De même, pour que la portée de l'invention puisse être clairement définie, l'écartement, dans le sens latéral, entre
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les rangées adjacentes des organes d'écartement doit être considéré comme désignant l'écartement latéral entre les lignes passant par les centres de ces éléments (si les lignes centra- les sont colinéaires dans chaque rangée) ou l'écartement entre les lignes longitudinales de symétrie pour les rangées considé- rées (si les lignes centralesdes organes sont décalées, c'est- à-dire si certaines se trouvent d'un côté d'une telle ligne et certaines de l'autre côté de celle-ci) .
Les organes d'écartement peuvent être creux. Quand ils sont obtenus par déformation d'une des plaques, ils peuvent avoir une forme tronconique et toute autre.forme à section décroissan- te, leur section transversale dont la dimension est plus grande se trouvant à l'endroit où l'organe d'écartement est lié à la partie principale de la plaque considérée. Une conicité., ' satisfaisante des organes d'écartement tronconiques)ou de ceux ayant une autre forme à section décroissante, est d'en- viron 60 .
Tout en étant solidaires d'une des plaques, les orga- nes d'écartement n'ont pas besoin d'être fixés, d'une manière quelconque, à l'autre plaque se trouvant au côté opposé du passage au travers duquel ces organes s'étendent car on a consta- té qu'un raidissement satisfaisant,des zones des plaques loca- lisées dans les espaces triangulaires délimités par les lignes reliant les centres des organes d'écartement, est obtenu quand l'autre desdites plaques est simplement en contact avec les extrémités libres des organes d'écartement ou repose sur celles - oi.
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Les organes d'écartement peuvent être prévus sur les deux faces de chaque plaque (excepté, le cas échéant, pour les plaques externes de l'ensemble) dont ils sont solidaires,
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les organes d'écartement établis sur les faces opposées des plaques adjacentes et orientés les uns vers les autres se trouvant en des endroits en regard, de sorte que les extré- mités libres de ces organes d'écartement sont en contact les unes avec les autres.
Si les organes d'écartement doivent intervenir à un degré important pour faciliter le transfert de la chaleur du fluide primaire au fluide secondaire, ils peuvent avoir une section transversale pleine ou l'épaisseur de la paroi peut être plus grande que celle de la partie principale de la pla- que dont ils sont solidaires, En adoptant cette disposition, qui peut être utilisée dans les cas où les fluides eux-mêmes ont une conductibilité thermique faible, une fraction impor- tante de la chaleur peut être transférée par les organes d'é- cartement eux-mêmes .
On a découvert, en pratique, que la distance entre les centres des organes d'écartement est avantageusement de l'or- dre de huit à douze fois-le rayon de ces organes dans le cas où ceux-ci ont une section transversale circulaire, le rayon étant mesuré à l'endroit où l'organe d'écartement en question est lié à la plaque ou à proximité de cet endroit.
Quand les organes d'écartement ont une section autre que circulaire, on croit qu'on peut adopter une valeur analo- gue pour la distance susdite mais, dans ce cas, la valeur moyenne du vecteur radial tracé depuis le centre de la section . transversale de l'organe d'écartement jusqu'à la périphérie de celui-ci doit être utilisée à la place du rayon susdit.
Une valeur préférée pour le rapport entre ladite dis- tance et ledit rayon ou vecteur radial est égale à 10 ou environ 10.
L'absence de joints soudés, à l'intérieur de l'échan-
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geur de chaleur, entre les organes d'écartement faisant res- pectivement partie de plaques adjacentes ou entre les organes d'écartement d'une plaque et une autre plaque, écarte ou ré- duit les risques de fuites par ces joints soudés, au cas où ceux-ci seraient formés d'une manière imparfaite, tout en sim- plifiant notablement et en réduisant considérablement les frais de fabrication de l'échangeur de chaleur.
On a constaté en pratique que l'établissement des organes d'écartement aux endroits des noeuds d'un treillis à mailles triangulaires, plus spécialement quand celles-ci sont ' formées par des triangles équilatéraux ou par des triangles ayant la forme décrite plus haut, procure une résistance beau- coup plus grande à la déformation des parties intermédiaires des plaques, par l'effet d'une pression interne donnée, que dans le cas où les plaques comportent des nervures continues écartées les unes des autres d'une distance correspondante (égale à 0,866 de la distance comprise entre les centres d'une maille triangulaire équilatérale).
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en plan (parties en coupe), un échan- geur de chaleur établi selon un mode de réalisation de l'in- vention.
La fig. 2 montre, à plus grande échelle et en coupe suivant 2-2 fig. 1, ce même échangeur.
La fig. 3 montre, semblablement mais en coupe suivant
3-3 fig. 1; ce même échangeur. la fig. 3 montrant également des phases pour le soudage de certains des organes d'écartement aux plaques de l'échangeur de chaleur (les conduits établis à cette extrémité 'de l'échangeur ne sont pas montrés) .
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La fig. 4 montre, semblablement à la fig. 3, une va- d'un groupe riante suivant laquelle seulement les plaques elternées/com- portent des organes d'écartement solidaires de celles-ci,'alors que les plaques alternées de l'autre groupe ont une"forme plane.
La fig. 5 montre, semblablement à là fig. 3, une autre variante pour laquelle on utilise des organes.d'écartement, ayant une section transversale pleine, .,ces organes étant soudés aux'plaques correspondantes.
L'échangeur de chaleur, montré sur le dessin, est cons- titué par plusieurs tôles métalliques 10 écartées les unes des ' autres de manière à former plusieurs passages étroits 11,12.
A titre illustratif, on a admis que l'échangeur de chaleur montré comporte quatre passages, mais il est bien entendu qu'en pratique le nombre de ces passages peut être beaucoup plus grand, un échangeur de chaleur typique pouvant comporter, par exemple, de quarante à cinquante passages.
De plus, pour rendre le dessin plus clair, on a exagéré fortement la hauteur'de ces passages.par rapport à l'épaisseur des tôles, cette épaisseur pouvant être de l'ordre de 0,3 mm alors qu'une hauteur typique pour ces passages est de 1;25 mm.
L'ensemble des plaques 10 est intercalé entre une paroi d'enveloppe supérieure 8 et.-une paroi d'enveloppe inférieure 9, ces parois ayant une épaisseur notablement plus grande que les plaques 10.
Les plaques 10 ont une forme allongée, c'est-à-dire que leur longueur est plus grande que leur largeur, et.elles ont des bords longitudinaux rectilignes et parallèles 13, alors que les périphéries de leurs parties terminales ont une forme curviligne, avantageusement semi-circulaire, comme montré en 14.
Chacune des plaques 10 est déformée par emboutissage
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(à la presse) de manière à comporter un gradin le long de son pourtour, la partie marginale 15 de la plaque étant rac- cordée à sa partie interne principale par une partie intermé- diaire 16 1 qui en section transversale, -forme un angle obtus avec la partie marginale 15 et avec la partie interne princi- pale de la plaque, cet angle ayant une valeur d'environ 120 , Oe gradin a une double fonction. En premier lieu, il permet que la partie interne principale de la plaque subisse une di- latation superficielle par l'effet des variations de tempéra- ture sans que les joints soudés, existant à la périphérie des plaques et décrits ci-après, subissent des sollicitations ex- cessivement élevées.
En deuxième lieu, il facilite le logement des organes d'écartement, placés latéralement et intercalés entre les plaques comme décrit plus loin.
Pour conserver l'écartement entre les parties internes principales des plaques, ces plaqués sont déformées de manière à former les organes d'écartement 17.
Les organes d'écartement 17 ont une forme tronconique avec une conicité d'environ 60 . Ils font saillie sur la face de la plaque, dont il sont solidaires, sur une hauteur dépen - dant de l'écartement que l'on veut ob'-enir entre les plaques successives. Pour la disposition décrite, la hauteur de ces organes d'écartement peut être de 0,625 mm, mais la hauteur est déterminée par celle que l'on veut donner au passage.
Les organes d'écartement sont constitués de manière à faire saillie sur les deux faces de chaque plaque et leurs extrémités libres, ayant la section la plus petite, sont en contact avec les extrémités libres des organes d'écartement corre.spondants des plaques adjacentes.
Les organes d'écartement, faisant saillie sur chaque
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face d'une plaque, occupent des emplacements tels qu'ils se trouvent aux endroits où sont formés les noeuds d'un treillis à mailles triangulaires, la forme de chaque maille étant, de préférence, celle'd'un triangle équilatéral ouà peu près.
Pour obtenir des résultats optima en ce qui concerne le raidissement des plaques pour empêcher les déformations locales produites par la pression interne sans qu'il en résulta une résistance excessive à l'écoulement du fluide le long des passages formés entre les plaques, on donne aux diamètres des saillies, mesurés à l'endroit où celles-ci sont reliées à la partie interne principale des plaques, une valeur correspondant à environ 1/5 de la longueur du côté du triangle équilatéral formant la maille.
Quand les plaques sont assemblées, comme visible sur la fig, 2, les extrémités libres des organes d'écartement des plaques adjacentes sont en contact mais ne sont pas soudées les unes aus autres.
On a constaté qu'un simple contact entre les extrémités libres des organes d'écartement raidit suffisamment les plaques et empêche les déformations locales des parties des plaques constituées par les éléments triangulaires du treillis.
De plus, la présence des organes d'écartement indivi- duels dans les .passages 11 et 12 provoque des déviations mul- tiples dans la direction d'écoulement du liquide introduit dans ces passages depuis les conduits d'entrée primaire 23 et secon- daire 25, de sorte qu'on obtient un débit uniforme du liquide dans le sens de la longueur des passages sur toute la section trravsversale de ceux-ci, à une distance réduite des conduits d'entrée.
Au lieu de prévoir des organes d'écartement 17 sur
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chaque plaque, ils peuvent se trouver seulement sur des plaques alternées, les plaques alternées de l'autre groupe ayant une forme plane.
Pour la yariante de la fig. 4, sur laquelle les élé- ments correspondant à ceux des fig. 1 à 3 sont indiqués par les mêmes chiffres de référence, on utilise des plaques de deux genres différents.Les plaques 30 d'un groupe comportent des parties centrales principales qui ont une forme plane, alors que les plaques 31 de l'autre groupe sont intercalées entre les plaques 30 et comportent dés organes d'écartement 32 qui font partie intégrante de ces plaques, lesquels ont une forme tronconique tout en faisant saillie sur les deux faces de cha- que plaque 31.
Ces organes sont disposés d'une manière analo- gue à celle prévue pour les plaques 10 avec cette différence que les organes d'écartement 32 ont une hauteur deux fois plus grande que celle des organes d'écartement 17 (dans le cas où l'on veut donner la même hauteur au passage 11).
Pour la variante de la fig. 5 les parties constitutives correspondant à celles de la disposition montrée sur les fig.
1 à 3, sont désignées par les mêmes chiffres de réference mais les plaques 33 comportent .des organes d'écartement 34 ayant une section transversale pleine, en ayant par exemple une forme cylindrique pleine, ces organes étant soudés ou fixés de toute autre manière appropriée aux deux faces de chaque plaque .\ Les organes d'écartement 34 peuvent être disposés de la même manière que les organes 17 mais procurent un chemin conducteur plus efficace pour le transfert de la chaleur au cprps principal de la plaque correspondante 33 que dans le cas des organes d'écartement 17 en ce qui concerne les plaques correspondantes 10 .
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Au lieu de donner aux organes d'écartement 34 une section transversale pleine, ils,,peuvent être à section annu- laire, l'épaisseur de leur paroi étant plus grande que celle des plaques 33. Dans l'un ou l'autre cas, les organes d'écar- tement 34 sont fixés sur les plaques 33 avant que celles-ci soient superposées ou empilées et les liaisons peuvent être soumises à un essai avant l'assemblage des plaques, afin que des défauts ou fuites puissent être aisément décelés.
Ces essais peuvent également être prévus pour la dis- position montrée sur les fig. 1 à 3 pour laquelle les organes d'écartement 17 sont obtenus par des déformations locales des plaques 10, chaque plaque étant soumise individuellement à un essai, en ce qui concerne les fuites, avant l'assemblage.
Il est à noter que les passages n'ont pas nécessai- rement'besoin d'avoir la même hauteur . Par exemple, un grou- pe de passages,reliés aux conduits d'entrée 23 et de sortie 24 primaires, peuvent avoir une hauteur plus grande que celle de l'autre groupe de passages secondaires reliés aux conduits d'entrée 26 et de sortie 27. Dans ce cas, les organes d'écar- tement prévus sur une face d'une plaque, qui sépare des pas- sages. ayant des hauteurs différentes, ont une hauteur plus grande d'un côté de la plaque que ceux qui se trouvent de l'au-' tre cote de celle-ci.
Entre les parties marginales 15 de chaque paire de plaques-est établi un organe d'écartement supplémentaire 18 qui peut être constitué par une lamelle ou baguette ayant une section transversale carrée ou rectangulaire, alors que sa largeur est égale à celle de ces parties marginales 15 ou lé- gèrement inférieure, la partie de liaison oblique 16 formant une butée d'arrêt convenable pour permettre la mise en place
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des organes d'écartement 18 dans des positions convenables. Il est à noter que les organes 18 peuvent avoir des sections trans- versales de forme différente, par exemple annulaires ou en forme de U et, dans ce dernier cas, la partie ouverte de l'U est orientée vers l'intérieur du passage.
Les organes 18 peuvent également être formés par des fils ou tiges ajant une section circulaire.
Les organes d'écartement 18 et les plaques 10 peuvent être constitués par des matières capables d'être liées l'une à l'autre par fusion.
On préfère utiliser des matières pouvant être liées entre elles sans intervention d'une matière d'apport, mais ceci n'est pas essentiel car une matière d'apport de ce genre peut être utilisée.
Pour l'exemple spécifique, décrit ci-dessous, on pro- tous )pose d'utiliser de l'acier inoxydable pour les plaques 10 et/ les organes d'écartement, cet acier ayant la composition usuel- le connue comprenant 73% de fer, 18% de chrome et 8% de nickel.
Cet acier est soumis à une stabilisation de la manière connue (afin qu'il ne devienne pas friable aux .joints soudés) et contient une quantit@ réglée de ferrite de l'ordre de 4 à 6%.
Les t8les peuvent avoir une épaisseur de 0,3 mm.
Il'est à noter que les plaques 10 ont toutes la même Pormo nais, lorsqu'elles sont assemblées de manière telle qu'el- les se trouvent dans les positions qu'elles occupent définiti- vement dans l'échangeur de chaleur, les plaques alternées sont déplacées de 1809 dans leur plan pour que les organes d'écar- tement 17, prévus sur la face supérieure d'une plaque particu- lière, soient en contact bout à bout avec les organes d'écar- tement 17 'qui se '-trouvent sur la face inférieure de la plaque
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posée sur la première.
Il est évident que, même si la confi- guration du pourtour des plaques n'est pas symétrique par rapport à un axe perpendiculaire à leur longueur et passant à égale distance de leurs extrémités, il n'est pas nécessaire de fabriquer plus de deux genres de plaques pour pouvoir les assembler de la manière susindiquée, les organes d'écartement étant en contact bout à bout. Ce résultat peut également être atteint quand on utilise deux genres de plaques et quand on forme seulement les organes d'écartement 17 sur des plaques d'un groupe alternées/, alors que les plaques de l'autre groupe ont une forme plane excepté à l'endroit où se trouve le gradin péri- phérique.
Pour relier les organes d'écartement 18 aux plaques, ceux-ci sont placés dans les positions qu'ils occupent dans l'échangeur de chaleur terminé et tout gabarit ou dispositif de retenue approprié, tel qu'une pince ou un étau, est utilisé pour exercer une pression sur les deux parois externes de l'ensemble dans une direction perpendiculaire à leurs plans.
Cette pression peut être exercée le long de la partie margi- nale, étant entendu que l'on ne désire pas relier les organes d'écartement 17 faisant respectivement partie de plaques adja- centes..
Comme visible sur.la fig. 3, les plaques 10 et les organes d'écartement 18 sont assemblés de manière telle que les bords des plaques, comme montré en 20, fassent saillie la- téralement sur les faces externes des organes d'écartement 18, la largeur de la partie dépassante étant très réduite, par exemple d'environ 0,1 mm pour un échangeur de chaleur ayant les dimensions spécifiques susindiquées.
Les organes d'écartement 18 et les plaques 10 sont
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ensuite reliées par fusion de toute manière appropriée. Un moyen particulièrement avantageux et efficace, pour exécuter cette opération, consiste à avoir recours à la méthode connue du soudage à l'arc à l'argon pour laquelle un arc est formé entre les bords dépassants des plaques et une électrode en tungstène pendant que la zone dans laquelle l'arc se forme est protégée par un gaz inerte. De cette manière, on obtient la liquéfaction des bords dépassants des tôles et la formation d'une masse de métal fondu. De même les arêtes adjacentes des organes d'espacement 18 sont également liquéfiées, ce qui aug- mente la masse de métal fondu, cette masse étant finalement solidifiée en formant un ensemble dont la section transversale est montrée en 21 sur la fig. 3.
A moins que les parties marginales des plaques 10 ne soient supportées continuellement, sur toute leur longueur, par les organes d'écartement 18, il n'est pas possible d'obtenir une liaison soudée satisfaisante entre les plaques 10 et les organes 18. Par exemple, si les organes d'écartement 18 sont agencés de manière telle qu'ils comportent un intervalle en un ou plusieurs endroits de leur longueur, toute tentative pour souder la partie d'une plaque, qui se trouve au bord supérieur ou inférieur de cet intervalle, à l'organe d'écartement adja- cent qui délimite le passage établi au-dessus @@ au-dessous dudit intervalle, a pour effet que le métal de la plaque fond et coule vers l'intérieur au lieu de former un joint fondu sa- tisfaisant avec l'un ou l'autre des organes d'écartement dont question en dernier lieu.
Une variante possible de la méthode pour relier les organes d'écartement 18 et les plaques 10 par fusion consiste à recouvrir les faces 22 de ces organes d'un métal d'apport
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tel quutilisé pour des procédés de brasage connus, les faces contiguës des parties marginales 15 des plaques 10 étant éga- lement revêtues d'un métal analogue avant que les parties constitutives de l'échangeur soient serrées les unes contre les autres par un dispositif de retenue, un étau ou une pince.
L'ensemble peut alors être placé dans un four appro- prié dont la température est suffisante pour provoquer la li- quéfaction du métal d'apport et la formation d'un joint brasé entre les faces contigùës 22 des organes d'écarte ent 18 et celles des parties marginales 15.
L'opération suivante est la formation de trous ou d'ouvertures dans les organes d'écartement 18 en des endroits appropriés, pour établir la communication entre un groupe de passages (le groupe de passages primaires 11) et les conduits d'entrée 23 et de sortie 24 primaires et pour faire communi- quer, d'une manière analogue, le groupe de passages secondai- res 12 et les conduits d'entrée 25 et de sortie 26 secondaires.
A cet effet, on enlève de la matière aux organes d'écartement 18 en des endroits appropriés. De préférence, l'enlèvement de la matière se fait par la méthode connue de l'usinage avec production d'étincelles, les organes 18 étant connectés au pôle négatif d'une source de courant continu et une étincelle étant formée entre l'organe 18 traité et une électrode reliée au pôle positif de la source, cette étincelle exerçant un effet d'arrachement sur la matière constituant l'organe 18, de sorte qu'au début il se forme, dans la face externe de cet organe, une cavité qui augmente progressivement jusqu'à ce que l'organe 18 soit percé sur toute son épaisseur.
Le refroidissement de l'organe d'écartement 18, de l'électrode et des parties adjacentes de l'ensemble ainsi que
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l'évacuation de la matière arrachée par l'étincelle à la sur- face dudit organe ont lieu en immergeant la zone où se forme l'étincelle dans un liquide approprié, généralement une mile de paraffine.
Les dimensions du trou ainsi formé sont détermi- nées, entre des limites raisonnablement rapprochées, par la for- me de la section transversale de l'électrode et, pour l'applica- tion en question, on se sert d'une électrode carrée ou rectan- gulaire afin qu'elle puisse enlever la totalité, ou pratiquement la totalité, de la matière d'un organe d'écartement 18 aux en- droits où l'entrée ou la sortie du fluide est nécessaire pour ' le passage correspondant,
Avantageusement, on donne à l'électrode des dimensions telles qu'elle permette l'enlèvement de la totalité de la matière d'un organe d'écartement pour former dans celui-ci l'ouverture nécessaire par laquelle on établit la communication avec le conduit de sortie correspondant,
cette opération étant effectuée par une seule passe de l'électrode d'usinage sur toute la lar- geur de l'organe d'écartement. Il est, toutefois, également possible d'utiliser une électrode dont la section transversale a des dimensions moindres et de la faire avancer, plusieurs fois de suite, sur toute la largeur de cet organe en des points très rapprochés, de manière à former une fente ou une ouverture con- tinue ou en des points écartés les uns des autres de manière à former des trous individuels s'étendant sur toute la largeur de ,1'organe d'écartement.
Il est à noter que les parties terminales des plaques ainsi que les parties des organes d'écartement 18 intercalées entre elles en ces endroits ont une forme semi-circulaire.
Pour les conduits d'entrée 23 et de.sortie 24 primai- res, la matière formant les organes d'écartement 18 est enlevée,
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comme montré en 27 sur une partie telle de leur longueur que la section transversale totale des trous ou des ouvertures 27, ainsi formés', soit égale ou sensiblement égale à la section totale des passages primaires 11 considérée dans un. plan. per- pendiculaire à la longueur de ces passages. Il en est de même en ce qui concerne les trous ou les ouvertures ménagés=dans les organes 18 pour établir la communication entre les conduits 25, 26 et les passages adjoints respectivement à ceux-ci.
Il est à noter que ceci est rendu possible parce que , les ouvertures 27 ainsi formées et considérées dans leur ensem- le, se trouvent dans un plan perpendiculaire aux plans des et oblique par rapport aux longueurs claques/de celles-ci, de sorte que les ouvertures 27 ne peuvent
14 être établies sur plus de la moitié de la périphérie/de la par- tie terminale des plaques. Un effet analogue pourrait être obtenu en donnant aux parties terminales des plaques une forme triangulaire, le sommet du triangle se trouvant sur,la ligne centrale longitudinale et, dans ce cas, les ouvertures 27 ainsi que les ouvertures analogues prévues pour les autres conduits, seraient formées dans des parties rectilignes des organes d'écartement, ces parties étant obliques par rapport à la longueur des plaques.
La présence des organes d'écartement 17 dans les pas- sages 11 et 12 provoque de nombreuses déviations locales dans le sens de l'écoulement du liquide dans les passages et il en résulte, malgré la pénétration oblique du liquide par rapport à la longueur du passage considéré, quellon obtient un débit uniforme suivant une direction qui suit, d'une manière générale, la longueur dudit passage sur toute la section transversale de celui-ci, à partir d'une distance réduite du conduit d'entrée correspondant.
Pour cette raison, on croit que des résultats
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satisfaisants pourraient être obtenus si les ouvertures 27 se trouvaient dans les parties longitudinales deorganes 18 adjacentes aux extrémités de l'ensemble, mais l'emplacement oblique des ouvertures 27, comme celui montré sur le dessin, est considéré comme étant une forme constructive préférée, en ce sens qu'elle facilite l'obtention d'un débit uniforme du liquide sur toute la section transversale du passage considéré à une distance un peu plus rapprochée du conduit d'entrée, avec cet autre avantage que l'on peut placer le conduit d'en- trée des passages primaires et le conduit de sortie des passa- ges secondaires à la même extrémité de l'ensemble en question.
Les conduits 23 à 26 peuvent avoir toute forme appro- priée, en étant vus en plan. On a montré des conduits ayant la forme d'une partie d'un cylindre. Les conduits peuvent être fixés par soudage aux parois supérieure 8 et inférieure 9 de l'enveloppe dans le cas où ces parois sont elles-mêmes soudées respectivement à la plaque supérieure 10 de l'ensemble et à l'organe d'écartement inférieur 18. Les parties des parois 8 et 9 auxquelles aboutissent les conduits 23 à 26, comportent des gorges ou rainures, désignées par 6 et 7, à proximité de leurs' extrémités de manière à former des bridas verticales 4 et 5 auxquelles les brides des conduits 23 à 26 peuvent être soudées.
Si les parois 8 et 9 de l'enveloppe ne sont pas soudées à l'ensemble des plaques 10 et des organes d'écartement 18, mais sont sollicitées l'une vers l'autre par des organes de traction, de manière telle que l'ensemble des plaques 10 et des organes d'écartement 18 soit serré entre elles, les brides des conduits 23 à 26 peuvent être fixées aux brides 4 et 5 autre d'une/manière appropriée, par exemple par des boulons traversant
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les deux brides Dans ce cas, les trous ménagés dans les brides 4 et 5 peuvent présenter un certain jeu par rapport aux tiges des boulons pour tenir compte du fait que l'écartement entre les parois 8 et 9 de l'enveloppe peut subir de légères variations dues aux variations de la pression de serrage.
Un échangeur de chaleur, constitué comme décrit ci- dessus à l'aide des matières spécifiées, convient pour un échan- ge de chaleur entre des fluides gazeux, entre un fluide gazeux et un liquide , ou entre des liquides, tels qu'un métal liqué- fié comme le sodium.
Il est à noter qu'il est aisément possible de faire varier la heuteur de l'un ou l'autre groupe de passages selon les viscosités, les températures et les conductibilités ther- miques des fluides qui circulent dans ces passages de manière à obtenir un échange de chaleur optimum entre les deux fluides.
Suivant une variante, les organes d'écartement 18 et les plaques ne sont pas liés entre eux par fusion mais sont sollicités uniquement par les organes de serrage qui exercent un effort de compression par les parties marginales des plaques et des organes d'écartement perpendiculairement, ou à peu près, aux plans des plaques.
Suivant un mode de réalisation approprié, les organes de serrage comprennent des anneaux de serrage en contact avec les faces externes des parois de l'enveloppe, ces anneaux étant constitués en une matière appropriée, telle qu'un métal ayant la résistance nécessaire tout en ayant une épaisseur telle, me- surée perpendiculairement aux plans des parois de l'enveloppe, qu'ils aient une rigidité élevée propre à empêcher leur gauchis- sement ou toute autre déformation dans une direction perpendi- culaire aux plans des plaques.
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Ces anneaux peuvent comporter des oreilles latérales ou un rebord continu, faisant partie intégrante de ces anneaux dans lesquels sont ménagés des trous propres à recevoir des deux tirants, établis entre les/anneaux, perpendiculairement aux plans des plaques, en des points qui se trouvent en dehors du pourtour de celles-ci. Les tirants sont établis en des points ayant des écarts angulaires convenablement- rapprochés, ces points étant répartis le long du pourtour des anneaux.
Les rebords ou oreilles s'étendent, au besoin, latéralement aux endroits où ils sont adjacents aux conduits d'entrée et de sortie, de manière telle que l'écartement entre deux tirants consécutifs, en ces endroits, ne soit pas augmenté d'une ma- nière o@@@osive par la nécessité'de devoir éviter toute gêne mécanique entre les tirants et les conduits en question. Ceci permet d'établir les tirants très près des parties externes des conduits qui sont plus étroites que les parties internes de ceux-ci, en étant vues en'plan, de sorte que les tirants consécutifs peuvent.avoir un plus petit écartement entre eux.
Les anneaux de serrage peuvent, si on le désire, faire partie intégrante des parois de l'enveloppe et , en vue d'aug- menter la rigidité de ces anneaux , lesdites parois peuvent, si on le désire, comporter des nervures ou des membrures qui s'étendent transversalement et longitudinalement par rapport à ces parois afin que celles-ci puissent résister aux efforts de flexion agissant'sur cas parois lors du serrage des tirants:
Il est à noter qu'en ayant recours à cette disposition. il n'est pas nécessaire d'enlever de la matière des-organes d'écartement après que ceux-ci ont été intercalés entre les plaques.
Ces organes peuvent être munis préalablement des ou- vertures nécessaires ou l'on peut établir entre chaque paire
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de plaques 10 au moins deux organes d'écartement placés bout à bout et entre les extrémités adjacentes desquels on laisse subsister les intervalles nécessaires pour l'entrée ou la sortie du fluide dans le passage formé entre les plaques ou hors dudit passage.
Si la liaison entre les organes d'écartement et les plaques a lieu à l'aide d'une substance adhésive, celle-ci doit être choisie de manière telle qu'elle ait une adhérence suffisante pour les conditions de pression existant dans les passages et qu'elle conserve ses propriétés adhésives et sa résistance aux températures qui se produisent au cours de l'usage de l'appareil. Une résine synthétique appropriée, qui peut être utilisée, est par exemple une résine Araldite.