Echangeur de chaleur. L'invention a pour objet un échangeur de chaleur dont les particularités constructives ont pour but de permettre de faciliter la pro duction industrielle de ces appareils.
A cet effet, l'échangeur de chaleur selon l'invention est caractérisé par au moins un assemblage de plaques en matière perméable à la chaleur, présentant chacune sur une face plusieurs rainures ayant une direction géné rale commune et dans lesquelles circule un premier fluide, et sur l'autre face plusieurs rainures semblables dont la direction géné rale commune fait un angle avec celle des rainures de la première face et dans lesquelles circule un second fluide, les plaques étant assemblées de manière que les jeux de rai nures sur les faces en regard d'une paire de plaques adjacentes s'étendent dans la même direction, en ce que chaque rainure d'une plaque relie entre eux deux évidements distincts ménagés dans cette plaque,
les évi dements relatifs aux rainures d'une face de la plaque étant séparés des évidements relatifs aux rainures de l'autre face de la plaque, en ce que les évidements correspondants des pla ques sont alignés de faon à former des ca naux, dont les uns conduisent les fluides dans les rainures et les autres les reçoivent quand ils en sortent et en ce que des pièces de tête sont disposées à chaque extrémité de l'échan geur, chaque pièce de tête présentant au moins deux compartiments séparés dont cha cun sert au passage de l'un des deux fluides et est muni d'une ouverture alignée avec l'un des canaux de l'assemblage de plaques.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'échangeur de cha leur selon l'invention.
La fig 1 est une vue de face de cette forme d'exécution, tandis que la fig. 2 en est une vue de dos.
La fig. 3 est une vue latérale de cette forme d'exécution avec plusieurs plaques en levées.
La fig. 4 est une vue de face d'une des plaques de cette forme d'exécution.
La fig. 5 en est une coupe transversale par 5-5 de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe agrandie d'une partie d'un ensemble formé par quatre des plaques de l'échangeur de chaleur représenté par les fig. 1, 2 et 3.
L'échangeur de chaleur représenté aux fig. 1 à 3 comprend des pièces de tête 11 et 12, entre lesquelles est disposé un ensemble d'un nombre voulu de plaques 13 en matière perméable à la chaleur. Les pièces de tête 11 et 12 et les plaques 13 sont assemblées à l'aide de boulons 14 qui les traversent.
La pièce de tête 11 est divisée diagonale- ment par une cloison 15 en deux comparti ments séparés 16 et 17. Le compartiment 16 est pourvu de deux ouvertures 18 et 19, ména gées sur sa face intérieure, et d'un raccord de tuyau 20, sur sa face extérieure, tandis que, d'une manière analogue, le compartiment 17 est pourvu de deux ouvertures 21 et 22 et d'un raccord de tuyau 23.
La pièce de tête 12, (fig. 2), est faite de la même manière que la pièce de tête 11, mais dans son cas, des ouvertures 24 et 25, ménagées dans cette pièce de tête 12 et com muniquant avec les ouvertures 18 et 19 au travers des plaques 13, comme on l'expliquera plus loin, sont disposées au bas de la pièce de tête 12, tandis que des ouvertures 26 et 27, qui communiquent de la même manière avec les ouvertures 21 et 22 de la pièce de tête 11, sont disposées sur le côté droit de la pièce de tête 12.
Une cloison 28 divise la pièce de tête 12 diagonalement en deux compartiments séparés 29 et 30, le compartiment 29 étant muni des ouvertures 26 et 27 et le comparti ment 30 étant muni des ouvertures 24 et 25. Le compartiment 29 est pourvu d'un raccord de tuyau 31 et le compartiment 30 d'un rac cord de tuyau 32.
Les plaques 13 ont un contour extérieur correspondant à celui des pièces de - tête 11 et 12, étant de forme carrée avec des coins arrondis. Chacune des plaques 13 porte sur une face des rainures sinueuses 33 (fig. 4 à 6) ayant une direction générale commune et sur l'autre face des rainures semblables 34 ayant également une direction générale commune, les directions générales respectives des rai nures 33 et 34 étant à angle droit l'une de l'autre.
Certaines des rainures 33 relient entre elles deux ouvertures 35 et 37 ménagées dans la plaque 13, tandis que les autres relient entre elles deux autres ouvertures 36 et 38 de la plaque. Certaines des rainures 34 (fig. 5) de l'autre face de la plaque relient entre elles deux ouvertures 39 et 41 de cette plaque, tandis que les autres relient entre elles deux ouvertures 40 et 42 .de la plaque 13. Les pla ques 13 sont pourvues de trous 43 pour les boulons 14 qui assemblent les pièces de tête 11 et 12 et les plaques 13.
Des rainures 44 (fig. 5 et 6) sont ménagées tout autour de chaque face des plaques 13, afin de rendre étanches les joints formés par ces faces. Des garnitures de joints 45 sont intercalées entre les faces en regard des plaques adjacentes 13 et entre les plaques extrêmes et les pièces de tête 11 et 12, afin de garantir l'étanchéité pour le fluide des joints existant entre celles-ci.
Les plaques 13 étant identiques entre elles sont par conséquent interchangeables.
Les plaques 13 sont assemblées de faon que les jeux de rainures sur les faces en re gard de deux plaques adjacentes quelconques s'étendent dans la même direction. Ainsi, les rainures 33 des faces en regard des plaques adjacentes 46 et 47 (fig. 6) par exemple, s'étendent dans la même direction et il en est de même pour les rainures 34 des faces en regard des plaques adjacentes 46 et 48 ou 47 et 49. Des paires de jeux de rainures hori zontales 33 alternent ainsi avec des paires de jeux de rainures verticales 34 tout le long de l'échangeur.
Les ouvertures 35, 36 et 37, 38 de toutes les plaques de l'assemblage sont respective ment alignées les unes sur les autres et for ment quatre canaux au travers de cet assem blage. Les ouvertures 35, 36 forment ainsi deux canaux voisins des côtés gauches des plaques assemblées 13 et les ouvertures 37, 38 en forment deux autres qui sont voisins des côtés droits des plaques. De plus, deux canaux sont formés de la même manière dans les pla ques assemblées 13, près de leur sommet, par les ouvertures 39, 40 et deux autres près de leur bord inférieur par les ouvertures 41., 42.
Les canaux formés par les ouvertures 35, 36 sont en communication avec les extrémités de gauche des rainures respectives 33 de toutes les plaques, tandis que les canaux for més par les ouvertures 37, 38 sont en com munication avec les extrémités de droite de ces rainures 33. D'une manière analogue, les canaux formés par les ouvertures 39, 40 sont en- communication avec les extrémités supé rieures des rainures respectives 34 de toutes les plaques 13, tandis que les canaux formés par les ouvertures 41, 42 sont en communica tion avec les extrémités inférieures de ces rainures 34.
Les canaux formés par les ouvertures des plaques - sont donc reliés deux à deux en pa- rallèle par les rainures correspondantes. Les ouvertures 21, 22 du compartiment 17 de la pièce de tête 11 et le raccord de tuyau 23 de cette pièce de tête sont en communication avec les canaux formés par les ouvertures 35, 36 des plaques 13, tandis que les ouvertures 26 et 27 du compartiment 29 de la pièce de tête 12 sont en communication avec les canaux formés par les ouvertures 37, 38.
Un fluide peut ainsi couler par le raccord de tuyau 23 vers le compartiment 17 et de ce comparti ment, par les ouvertures 21 et 22 de la pièce de tête 11. et les canaux formés par les ouver tures 35, 36 vers les rainures 33 et par ces rainures vers les canaux formés par les ouver tures 37, 38 et de là, par les ouvertures 26 et 27 de la pièce de tête 12, vers le compar timent 29 ménagé dans cette pièce et de ce compartiment vers le raccord de tuyau 31 ou vice versa.
Les ouvertures 18 et 1.9 du compartiment 16 de la pièce de tête 11 et le raccord de tuyau 20 de cette pièce de tête sont en com munication avec les canaux formés par les ouvertures 39, 40 des plaques 13, tandis que le raccord de tuyau 32 et les ouvertures 24 et 25 du compartiment 30 de la pièce de tête 12 sont en communication avec les canaux formés par les ouvertures 41, 42 des plaques 13. Un fluide peut ainsi couler par le rac cord de tuyau 32, le compartiment 30 et les ouvertures 24 et 25 de la pièce de tête 12 et de là, par les canaux formés par les ouver tures 41, 42 et en montant par les rainures 34, vers les canaux formés par les ouvertures 39, 40 et après cela, par les ouvertures 18 et 19 de la pièce de tête 11, dans le comparti ment 16 de celle-ci et de ce compartiment, vers le raccord de tuyau 20 ou vice versa.
Un fluide réfrigérant, par exemple, peut ainsi entrer dans l'échangeur de chaleur par le raccord de tuyau 23 de la pièce de tête 11 et, après avoir circulé de la manière indiquée plus haut, quitter l'échangeur de chaleur par le raccord de tuyau 31 de la pièce de tête 12, tandis qu'un fluide devant être refroidi peut entrer dans la pièce de tête 12 par le raccord de tuyau 32 et, après avoir circulé vers la pièce de tête 11, quitter cette dernière par le raccord de tuyau 20.
Dans une autre forme d'exécution, non représentée, l'échangeur pourrait comprendre deux assemblages de plaques 13 identiques à l'assemblage de plaques de l'échangeur des fig. 1 à 3. Ces assemblages seraient intercalés l'un entre la pièce de tête 11 et un bloc de distribution intermédiaire et l'autre entre ce bloc et la pièce de tête 12.
Ce bloc de distri bution pourrait, par exemple, être pourvu d'ouvertures, de cloisons et de raccords de tuyaux de faon que l'on puisse travailler avec trois fluides, par exemple dans le cas d'une installation de machine à 'vapeur marine, en faisant circuler de la façon décrite ci-dessus de l'eau de mer, agissant comme moyen de refroidissement, dans l'un des circuits de chaque assemblage et dans les autres circuits de ces assemblages la vapeur sortant de la ma chine et de l'huile de graissage respective ment. Cet échangeur de chaleur est ainsi par tagé en deux sections et il pourrait être dis posé verticalement.
Dans ce cas, l'eau de mer peut, par exemple, entrer par la pièce de tête supérieure et couler en descendant par un jeu de rainures des plaques de la section supé rieure de l'échangeur vers un compartiment du bloc de distribution et ensuite, de ce com partiment et en descendant par le jeu de rainures correspondant des plaques de la sec tion inférieure de l'échangeur jusqu'à la pièce de tête inférieure, d'où elle s'échappe. La va peur épuisée devant être condensée entre dans un second compartiment du bloc de distri bution et s'écoule en montant par le second jeu de rainures de la section supérieure de l'échangeur jusqu'à la pièce de tête supé rieure d'où elle s'échappe condensée.
L'huile de graissage devant être refroidie peut entrer par la pièce de tête inférieure et s'écouler par le second jeu de rainures des plaques de la section inférieure de l'échangeur jusqu'à un troisième compartiment du bloc de distri bution, d'où elle s'échappe refroidie.
On pourrait aussi faire entrer l'eau de mer par le bloc de distribution et la faire couler dans les deux sens par des rainures correspondantes des plaques de la section su périeure et de la section inférieure de l'échan- geur jusqu'aux pièces de tête supérieure et inférieure, tandis que la vapeur sortant de la machine entre par la pièce de tête supé rieure et s'écoule en descendant par le second jeu de rainures des plaques de la section su périeure jusqu'au bloc de distribution, d'où elle s'échappe,
et que l'huile de- graissage entre par la pièce de tête inférieure et s'écoule en montant par le second jeu de rainures des plaques de la section inférieure de l'échangeur jusqu'au bloc de distribution, d'où elle s'échappe.
On pourrait aussi faire comprendre à l'échangeur plus de deux assemblages de pla ques séparés les uns des autres par des blocs de distribution, afin de pouvoir refroidir ou chauffer -un plus grand nombre de fluides.
Pour le cas où il s'agirait, par exemple, de refroidir Lm liquide destiné à la consomma tion humaine, on pourrait utiliser une va riante de l'échangeur des fig. 1 à 3, compre nant un nombre pair de plaques, et dans la quelle les plaques sont, en outre, assemblées amoviblement deux à deux, au moyen de bou lons par exemple, de façon que l'assemblage soit constitué par une série d'éléments formés chacun de deux plaques assemblées amovible ment l'une avec l'autre, le fluide réfrigérant s'écoulant par les rainures des faces en regard des deux plaques formant chaque élément.
Les éléments formés de paires de plaques se raient assemblés, comme précédemment, au moyen de boulons traversant tout l'assem blage, ce qui permettrait de séparer rapide ment ces éléments les uns des autres.
Quand, dans cette variante, on désire net toyer les rainures des plaques dans lesquelles est conduit le liquide devant être refroidi, on desserre et on enlève les boulons traversant tout l'assemblage, puis on sépare les éléments formés chacun d'une paire de plaques les uns des autres, mais sans toucher aux boulons qui fixent l'Lme à l'autre les plaques de chaque paire, de sorte que les faces extérieures des paires sont accessibles à l'inspection et au nettoyage. Ce sont ces faces qui portent les rainures dans lesquelles est conduit le liquide devant être refroidi.
Dans certains cas, au lieu de conduire un réfrigérant par les canaux des faces en re gard des paires de plaques, on pourrait y faire passer un fluide de chauffage.
On se rend compte que, dans cette va riante, comme il n'est pas nécessaire de dé faire les joints entre les plaques de chaque paire, le démontage de l'échangeur de chaleur pour le nettoyer et son remontage sont nota blement accélérés.
Au lieu de boulonner ensemble les plaques de chaque paire, on pourrait aussi les fixer l'une à l'autre en les soudant, en les brasant ou en les cimentant, par exemple.
La fixation aux plaques adjacentes des pièces de tête et du ou des blocs de distribu tion mentionnés ci-dessus pourrait aussi avoir lieu par, soudure, brasage ou au moyen de ciment.
Le nombre de plaques servant à l'échange de chaleur dépend évidemment de la quantité de chaleur qui doit être apportée ou absorbée. Le cas échéant, plusieurs échangeurs de cha leur tels que ceux qui ont été décrits plus haut pourraient être reliés en série.
En outre, on pourrait donner aux rainures une forme autre que sinueuse, ou faire ces rainures droites. De plus, les directions com munes des rainures des faces opposées des plaques peuvent être inclinées les unes par rapport aux autres d'un angle autre qu'un angle droit.
Les échangeurs de chaleur décrits plus haut peuvent être employés en liaison avec des gaz, des vapeurs ou des mélanges de ceux-ci ou avec des liquides. L'un des fluides peut être un liquide et le ou les autres un gaz, une vapeur ou un mélange de gaz et de vapeur.
On peut donner aux plaques un contour différent de celui qui a été décrit plus haut; on pourrait leur donner, par exemple, un con tour rond, elliptique ou oblong. Les pièces de tête et les blocs de distribution décrits au raient alors un contour correspondant, Les blocs de distribution décrits peuvent être faits de matière isolante au point de vue thermique.