Plaque pour un appareil du genre dans lequel des plaques sont maintenues parallèlemW
l'une près de l'autre avec des joints entre elles pour former un espace de
circulation étanche entre deux plaques voisines.
La présente invention concerne une plaque destinée, par exemple, à un échangeur de chaleur à plaques, un filtre-presse ou un appareil similaire, dans lequel des plaques sont maintenues parallèlement l'une près de l'autre, des joints étant montés entre elles pour former un espace de circulation étanche entre deux plaques voisines, chacune de ces plaques présentant quatre ouvertures disposées près de ses bords marginaux pour établir la com- munieation entre les côtés opposés de la plaque.
L'une des principales difficultés que lon rencontre dans la construction des plaques pour les appareils à plaques du type mentionné est relative aux orifices d'admission et d'évacuation d'un fluide, dont la forme et la position dans la plaque doivent être telles qu'elles assurent une répartition correcte du fluide sur la totalité de la surface de la plaque, leur position devant être telle qu'elle permette le renversement de la plaque bout pour bout et l'insertion, au 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 svmétrique des passages de circulation pour le fluide, avec une configuration appropriée.
La présente invention vise à éliminer cette difficulté. La plaque qui en fait l'objet est caractérisée en ce qu'elle est sensiblement rectangulaire et que les ouvertures, situées près des angles de la plaque, ont sensiblement la forme d'un triangle irrégulier dont la base s'étend obliquement sur sensiblement la moitié de la largeur de la plaque, tandis que l'un des autres côtés plus court du triangle s'étend sensiblement parallèlement au bord longitudinal adjacent de la plaque, et en ce qu'une rainure continue sans fin, destinée à recevoir un joint, s'étend autour des quatre ouvertures, tandis qu'une rainure additionnelle s'étend à proximité de la base de chaque ouverture triangulaire, parallèlement à celleci et communique à ses extrémités avec ladite rainure continue,
de sorte qu'un joint sans fin s'étendant autour de deux ouvertures diaméralement opposées et le long de la base des deux autres ouvertures, entoure un espace de circulation affectant sensiblement la forme d'un losange renfermant lesdites deux ouvertures et la partie centrale de la plaque.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution appliquée à un échangeur de chaleur à plaques du type couramment utilisé dans l'industrie laitière pour le traitement thermique du lait et d'autres produits alimentaires, et des variantes de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation d'une plaque.
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. 1.
La fig. 4 est une coupe suivant 44 de la fig. 1.
La fig. 5 est une coupe suivant 5-5 de la fig. 1.
La fig. 6 est une coupe suivant 6-6 de la fig. 1.
La fig. 7 est une coupe suivant 7-7 de la fig. 1.
La fig. 8 est une coupe suivant 8-8 de la fig. 1.
La fig. 9 est une vue en plan d'un détail de la fig. 1.
La fig. 10 est une coupe suivant 10-10 de la fig. 9.
La fig. 11 est une coupe suivant 11-11 de la fig. 9.
La fig. 12 est une vue en plan d'une variante du détail de la fig. 9.
La fig. 13 est une coupe suivant 13-13 de la fig. 12.
La fig. 14 est une coupe suivant 1444 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'un autre détail de la fig. 1.
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 de plaque 'constituant la forme d'exécution préférée 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 ex- terne et sont juxtaposées dans une presse ou un bâti-support, la eompression des plaques assurant l'assemblage 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 étant rendues étanches grâce aux joints.
Dans 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 surface, de rangées de protubérances (ou bossages) 99 repoussées, de forme semi-sphérique et disposées en quinconce.
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 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 encoche légèrement incurvée 94 pratiquée dans ses bords supérieur et inférieur; ces encoches sont situées de part et d'autre de l'axe longitudinal des plaques 42, comme représenté à la fig. 1. Les encoches 94 sont orientées obliquement par rapport à l'axe vertical de la plaque 42, de manière à converger vers cet axe, et leur largeur permet le déplacement d'une tige de support auxiliaire, non représentée, à travers ces encoches.
La a partie de la plaque 42, comprise entre les encoches 93 et 94, présente la forme générale d'un crochet.
Chacune des plaques 42 présente à chacun de ses quatre angles une ouverture 95, la forme de ces ouvertures est sensiblement triangulaire; le côté le plus long (ou la base) clu triangle est tourné vers le centre de la plaque 42 et il est parallèle à la base de l'ou verture triangulaire diagonalement opposée; sa direction fait un angle aigu avec l'axe vertical de la plaque. Vue rainure continue 96, entourant ces ouvertures 95, est pratiquée dans la plaque pour le logement d'un joint; cette rainure est repoussée dans l'endroit de la plaque et forme un bourrelet sur l'envers.
Des rainures additionnelles 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, son t disposées parallèlement à la base des ouvertures triangulaires 9fui; ces rainures se raccordent chacune par leurs deux extrémités à la rainure continue 96. Les rainures 96, 97 et 98 servant de logement aux joints sont toutes reliées entre elles et continues, ce qui permet d'utiliser, sur toutes les plaques de l'échangeur, un joint 99 unique ou des tronçons de joint.
Comme le montre clairement la fig. 1, l'espace dont la section comprend les ouvertures 95 gauche inférieure et droite supé meure, ainsi que la partie bosselée de la plaque 42, et qui est compris entre deux plaques vosines, est entièrement fermé latéralement par un joint entourant lesdites deux ouvertures et la partie bosselée, et logé dans la rainure 96.
Ainsi, comme le montrent la fig. 1 et la fig. 9, les orifices d'entrée et de sortie du fluide sont constitués 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 l'ouverture 95 inférieure droite.
Comme le montre également la fig. 1, tous les orifices de circulation 95 affectent une forme générale triangulaire, le sommet extérieur du triangle constituant ainsi l'angle aigu de l'espace de circulation dont la section est en forme de losange. La base de l'ouverture triangulaire est constituée par une ligne droite à peu près perpendiculaire à deux des côtés parallèles du losange; grâce à cette construction, les bases des passages triangulaires 95 formant les ouvertures d'entrée et de sortie sont parallèles entre elles.
Comme le montre la fig. 1, la base des ouvertures triangulaires s'étend sensiblement jusqu'à l'axe longitudinal de la plaque.
L'examen de la fig. 1, ainsi que des coupes de détail de la fig. 3 montrent aussi que, dans chaque cas, la plaque présente des nervures adjacentes à la base des ouvertures, ces nervures correspondant aux rainures 97 et 98.
Ces nervures ont la même profondeur et la même largeur que les rainures des joints.
On voit, à la fig. 1, que les ouvertures 95 en haut à gauche et en bas à droite sont com- plètement entourées d'un joint. Si une plaque est appliquée contre la face visible de la plaque, il est clair que du liquide pourra circuler entre les orifices 95 indiqués et ceux correspondants de la plaque adjacente sans qu'il s'écoule vers la partie centrale des plaques. En supposant que les orifices correspondants de toutes les plaques de la pile sont entourés d'un joint, la pile de plaques présentera deux conduits de dérivation s'étendant tout le long de la pile.
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 et rainures 97 et 98 situées en regard les unes des autres dans deux plaques voisines, constituent une chicane dans l'espace de circulation correspondant, ayant pour effet de répartir uniformément le courant liquide entrant par l'orifice d'admission sur la plus grande partie possible de l'espace de circulation à section en forme de losange, compris entre deux plaques voisines. La plaque 42 est entourée par un rebord 100 dont la hauteur est supérieure à la profondeur des rainures 96, 97 et 98.
La hauteur du rebord 100 est telle que lorsque les joints 99 sont eomprimés entre les plaques 42, les rebords 101) 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 dans les fig. 2 à 8.
Pour obtenir les différentes combinaisons possibles de joints on peut utiliser un joint complet, e'est-à-dire remplissant toutes les rainures des plaques, et retrancher en les coupant les parties de ce joint complet correspondant aux rainures qui doivent rester vides. Ainsi, la disposition représentée à la fig. 1 pourra être obtenue en retranchant du joint complet les parties correspondant aux rainures 97 et 98 des ouvertures 95 en haut à droite et en bas à gauche; toutefois, à la différence du joint de la fig. 1, le joint obtenu sera en une pièce.
Il ressort, d'autre part, des diverses vues en coupe telles que les fig. 2, 4 et 14, que le joint 99 est muni d'épaulements destinés à recouvrir les parois perpendiculaires au plan de la plaque, des rainures 96, 97 et 98, ainsi que les parties plates de la plaque 42 immédiatement adjacentes. Le joint 99 présente une embase de section généralement rectangulaire et s'ajustant étroitement dans les rainures 96, 97, 98, et une partie extérieure à la rainure disposée symé triquement par rapport à l'embase et t plus large qu'elle. La partie extérieure présente un bourrelet médian et deux bourrelets latéraux destinés à recouvrir les parties de la plaque 42 adjacentes à la rainure.
La forme générale du joint avec sa surface supérieure à courbure complexe assure la transmissionversles plaques 42 de l'effort. de compression appliqué contre les joints 99 situés entre deux plaques 49 adjacentes, de telle manière que la tendance à la déformation ou à la dilatation des rainures 96, 97 et 98 soit réduite an minium 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 ainsi le contact étanche entre la partie plate de la plaque 42 et les parties du joint 99 qui recouvrent ces parties plates.
Il est. évident que, lorsque certains tron- c,ons des joints 99 sont enlevés, par exemple lorsqu'on enlève les troncons destinés à être placés dans les rainures 97 et 98 (pour permettre au liquide provenant de l'ouverture 95 correspondante de s'écouler sur la partie centrale bosselée des plaques 42), le tronçoll du joint 99 qui est destiné à être logé dans la rainure 96, n'est plus soutenu aux endroits où lesdites rainures 97, 98 débouchent dans la rainure 96, car à ces endroits la paroi de la rainure 96 est interrompue. Ces parties de joint non supportées se trouvent donc à la jonction des rainures, telles que les rainures 96, d'une part, et les rainures 97 et 98, d'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 des parties de support constituées par des élargissements des épaulements du joint, de la manière clairement représentée dans les fig. 10, 11, 13, 14, 15 et 18; ceci est particulièrement visible dans la fig. 15, où le profil du joint est représenté hachuré et où la partie de support n'est pas hachurée; dans les autres figures, les parties de support sont délimitées par un trait pointillé. Les parties do support s'engagent évidemment dans l'ex trémité des rainures débouchant dans la rainure renfermant le joint.
Lorsque le joint est préparé par enlèvement du joint complet des parties correspondant aux rainures devant rester vides, il suffit d'effectuer le découpage en laissant des parties de support.
Comme on le voit dans les fig. 10 et 11, il est avantageux de prévoir des parties de support s'étendant au-dessous de la base du joint.
Ainsi, lorsque la base du joint est cimentée dans les rainures le long du fond plat de celles-ci, ces parties de support placées le long des bords non soutenus du joint, à l'endroit des interruptions dans les parois des rainures, appuyeront contre le fond de l'extrémité des rainures dans lesquelles elles s'engagent, puisque à l'état libre ces parties viennent au-dessous de la base du joint.
Dans certains cas, il peut être avantageux, dans l'utilisation de l'appareil pour le chauffage, de prévoir des plaques dites s 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 surface de la plaque et sort par l'ouverture 95 diagonale ment opposée à l'ouverture d'entrée. Dans une plaque à double circulation, le liquide pé nètre par une ouverture 95 et sort par l'ouverture 95 immédiatement voisine de la pre- mière 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 toute la surface centrale de la plaque en prévoyant un joint longitudinal central 101 (fig. 12), qui part de la jonction de deux rainures 97 et se dirige vers l'autre extrémité de la plaque en laissant un intervalle entre son extrémité libre et l intelseetion des deux rainures 97 opposées, qui est à peu près égal à la largeur de l'es pace compris entre le bord du joint 96 et son tronçon 101. En général, le tronçon de joint 101 que l'on prévoit au centre de la plaque 42 ainsi modifiée, est logé dans une rainure 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.
Cette rainure destinée à recevoir le joint 101 et qui n'est pas représentée à la fig. 1, est évidemment située de façon à correspondre au troncon 101.