EP3577407A1 - Plaque d'échange pour échangeur de chaleur à plaques et échangeur de chaleur à plaques correspondant - Google Patents

Plaque d'échange pour échangeur de chaleur à plaques et échangeur de chaleur à plaques correspondant

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EP3577407A1
EP3577407A1 EP18705698.1A EP18705698A EP3577407A1 EP 3577407 A1 EP3577407 A1 EP 3577407A1 EP 18705698 A EP18705698 A EP 18705698A EP 3577407 A1 EP3577407 A1 EP 3577407A1
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EP
European Patent Office
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plate
exchange
patterns
heat exchanger
face
Prior art date
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Application number
EP18705698.1A
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German (de)
English (en)
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EP3577407B1 (fr
Inventor
Kamel Azzouz
Issiaka Traore
Michael LISSNER
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels

Definitions

  • the invention relates to an exchange plate for a plate heat exchanger and more particularly to an exchange plate, the stack of which makes it possible to form circulation circuits for heat transfer fluids.
  • the present invention also relates to a plate heat exchanger comprising such exchange plates.
  • the plate heat exchangers comprise a stack of exchange plates comprising corrugations. These corrugations allow, within the stack, the formation of circuits for circulating separate heat transfer fluids between fluid inlets and outlets.
  • the corrugations of the exchange plates are generally regular, which allows in particular the formation of a first and a second fluid circulation circuit symmetrical and the same volume. This symmetry of the two fluid circulation circuits may not be optimal at the level of heat exchange, especially when the two fluids are different and circulate at different flow rates.
  • a known solution to this technical problem is to provide asymmetric fluid flow circuits.
  • Such a solution is described in US6237679B1 where the exchange plates are sinusoidal with flats between each sinusoid and on which the contact between two exchange plates is made.
  • this solution is not optimal because at these flats, the surface on which a heat transfer fluid is in thermal contact with the same heat transfer fluid but flowing on the other side of the two exchange plates is important. This decreases the thermal efficiency of the heat exchanger.
  • An object of the present invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to provide an improved exchange plate and the corresponding heat exchanger.
  • the present invention therefore relates to an exchange plate for plate heat exchanger, said exchange plate comprising corrugations so that when said exchange plate is in contact on both sides with another plate, said corrugations form:
  • corrugations having periodic patterns of contiguous reliefs, the periodicity between the patterns being made along two axes perpendicular to each other.
  • the patterns have an ellipsoid portion shape whose large diameter is parallel to the plane of the exchange plate, so as to form a recess on the first face and a boss on the second face of the exchange plate.
  • the ellipsoid of the ellipsoid portions is a flattened ellipsoid.
  • the ellipsoid portions are half-ellipsoids truncated on four sides perpendicular to each other and perpendicular to the plane of the exchange plate.
  • the four truncated sides of the patterns are of the same length.
  • the portions of ellipsoid portions comprise on their periphery a half-groove on the second face of the exchange plate so as to form a circulation groove of a second heat transfer fluid between two patterns, said groove forming a stop on the first face of the exchange plate, said groove having a semi-elliptical shaped section.
  • the large diameter of the ellipsoid portion of the patterns is greater than the width of the groove.
  • the present invention also relates to a plate heat exchanger comprising a stack of exchange plates as previously described, said exchange plates being stacked so that:
  • the first surfaces are opposite to each other to form a first fluid flow path
  • the second sides are opposite to each other to form a second fluid circulation circuit.
  • the points of contact between the exchange plates on their first faces are made at the corners of the corners of the patterns so that the patterns form relief pincushions.
  • the second faces of the exchange plates are in contact with each other at the vertices of the patterns so as to form a second circulation circuit of a second heat transfer fluid between said exchange plates.
  • the stack of exchange plates is arranged between two flat end plates.
  • FIG. 1 shows a schematic representation in plan view of a stack of two exchange plates
  • FIG. 2 shows an exploded schematic representation in perspective of a portion of the corrugated zone of two exchange plates according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation in perspective of a portion of the corrugated zone of the two exchange plates of FIG. 2 attached
  • FIG. 4 shows a schematic representation in perspective of a portion of the corrugated zone of four exchange plates of FIG. 2 attached
  • FIG. 5 shows a schematic representation in perspective and in section of a portion of the corrugated zone of the four exchange plates attached in FIG. 4
  • FIG. 6 shows a schematic representation in section of a portion of the corrugated zone of an exchange plate according to a second embodiment
  • FIGS. 8a and 8b show diagrammatic representations in section of a portion of the corrugated zone of a heat exchanger comprising exchange plates of FIG. 6.
  • a second fluid circulation circuit B (visible in Figures 4 and 5) on a second side 10b, opposite the first face 10a, exchange plates 10 and wherein a second heat transfer fluid is intended to flow.
  • the circulation of the first and second heat transfer fluids takes place in particular between a fluid inlet 2a and a fluid outlet 2b. As illustrated in FIG. 1, the circulation within the first A and second B fluid circulation circuits may especially be countercurrent to maximize heat exchanges between the first and second heat transfer fluids.
  • the corrugations 3 comprise periodic patterns of contiguous reliefs.
  • the periodicity between the patterns 20 is made along two axes X, Y perpendicular to each other.
  • the patterns 20 are contiguous and extend along two axes X, Y perpendicular to each other, makes it possible to limit the area of the contact zone between the exchange plates 10 and thus increases the area of the area where the two heat transfer fluids can exchange heat with each other.
  • Such an exchange plate 10 is generally made of metal and the corrugation patterns 3 are obtained by stamping. More particularly, the patterns 20 may have an ellipsoid portion shape whose large diameter D20 (visible in FIG. 6) is parallel to the plane of the exchange plate 10. This ellipsoid portion configuration of the patterns 20 that the first face 10a of the exchange plate 10 has a recess for each pattern 20 and the second face 10b has a boss for each pattern 20.
  • the ellipsoid of the ellipsoid portions may in particular be a flattened ellipsoid, that is to say that its small diameter d20 (visible in FIG. 6) is its diameter of revolution.
  • the ellipsoid portions may be half-ellipsoids truncated on four sides perpendicular to each other and perpendicular to the plane of the exchange plate 10. More particularly, the four truncated sides of the patterns 20 are of the same length, so that the patterns 20 have a square shape when the exchange plate 10 is viewed from a point of view perpendicular to its XY plane.
  • the contact points 25 between these plates exchanges 10 on their first faces 10a are made at the corner junctions of the patterns 20.
  • the patterns 20 form reliefs cushion.
  • These pads are open on their four sides because of the truncations and form the first circulation circuit A of the first heat transfer fluid.
  • the first heat transfer fluid can thus flow from one pattern 20 to another as well along the X axis as along the Y axis because of the truncations.
  • the exchange plates 10 when two exchange plates 10 are contiguous to each other with their second faces 10a facing one another, the exchange plates 10 are in contact with each other. each other at the vertices of the patterns 20. Due to the ellipsoid portion shape, the exchange plates 10 form the second circulation circuit B of the second heat transfer fluid.
  • the second heat transfer fluid can thus flow from one pattern 20 to another both along the X axis and along the Y axis because of the ellipsoid portion shape.
  • this ellipsoid-shaped shape of the patterns makes it possible to have first and second asymmetric circulation circuits, that is to say the hydraulic diameter of which is different. This is particularly advantageous when the first and second heat transfer fluids are of different nature and / or circulate at different flow rates.
  • the ellipsoid portion units 20 may also comprise on their periphery a half-groove on the second face 10b of the exchange plate 10 so as to form a groove 27 of circulation of a second coolant between two patterns 20.
  • the groove 27 forms a stop on the first face 10a of the exchange plate 10.
  • the groove 27 may also have a semi-elliptical shaped section and therefore have a first diameter D27 and a second diameter d27.
  • the second diameter d27 of the groove 27 corresponds to its width, that is to say that the second diameter d27 of the groove 27 is parallel to the large diameter D20 of the ellipsoid portion of the pattern 20.
  • the second diameter d27 corresponds more exactly to the small diameter of the ellipse.
  • the first diameter D27 is greater than the second diameter d27. It is however quite possible to imagine a case where the second diameter d27 corresponds to the large diameter of the ellipse. In this case, the first diameter D27 will be smaller than the second diameter d27.
  • the large diameter D20 of the ellipsoid portion of the patterns 20 is preferably greater than the width of the groove 27.
  • each pattern 20 and thus the groove 27 follows the edge of the ellipsoid portion of the patterns 20.
  • the hydraulic diameter ratio between the first fluid circulation circuit A and the second fluid circulation circuit B is between 1 and 3.
  • FIG. 7 shows in particular a graph of the evolution of the hydraulic diameter ratio between the first fluid circulation circuit A and the second fluid circulation circuit B as a function of the large diameter D20 of the ellipsoid portion of the patterns 20 and the second diameter d27 of the groove 27, ie its width.
  • the first diameter D27 of the groove 27 and the small diameter d20 of the ellipsoid portion are 1 mm.
  • the large diameter D20 of the ellipsoid portion of the patterns 20 may for example vary between 1 and 5 mm while the second diameter d27 of the groove 27 may for example vary between 1 and 4 mm.
  • Figures 8a and 8b show schematic sectional representations of a heat exchanger 1 at different locations.
  • the stack of plates forming the heat exchanger 1 here comprises four exchange plates 10 and two flat plates 11 of termination.
  • the stack of exchange plates 10 is disposed between the two flat plates 11 of termination.
  • the exchange plates 10 are stacked so that:
  • FIG. 8b is a section taken along one of the X or Y axes on the plane formed by the contact points 25 between the exchange plates 10 on their first faces 10a (in the same way as the section of FIGS. 2, 3 and 4 ).
  • the edges of the grooves 27 are in contact with each other.
  • the vertices of the ellipsoid portions of the patterns 20 are not in contact with one another due to the ellipsoid portion of the patterns 20.

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Abstract

La présente invention concerne une plaque d'échange (10) pour échangeur de chaleur à plaques, ladite plaque d'échange (10) comportant des corrugations (3) de sorte que lorsque ladite plaque d'échange (10) est en contact su ses deux faces (10a, 10b) avec une autre plaque (10, 11), lesdites corrugations (3) forment : ◦ un premier circuit de circulation de fluide (A) sur une première face (10a) dans lequel un premier fluide caloporteur est destiné à circuler, et ◦ un deuxième circuit de circulation de fluide (B) sur une deuxième face (10b), opposée à la première face (10a), dans lequel un deuxième fluide caloporteur est destiné à circuler, les corrugations (3) comportent (20) des motifs périodiques de reliefs contigus, la périodicité entre les motifs (20) étant réalisée selon deux axes (X, Y) perpendiculaires l'un de l'autre.

Description

Plaque d'échange pour échangeur de chaleur à plaques et échangeur de chaleur à plaques correspondant
L'invention concerne une plaque d'échange pour échangeur de chaleur à plaques et plus particulièrement une plaque d'échange dont l'empilement permet de former des circuits de circulation de fluides caloporteurs. La présente invention concerne également un échangeur de chaleur à plaques comportant de telles plaques d'échange. De manière générale, les échangeurs de chaleur à plaques comportent un empilement de plaques d'échange comportant des corrugations. Ces corrugations permettent, au sein de l'empilement, la formation de circuits de circulation de fluides caloporteurs distincts entre des entrées et des sorties de fluides. Les corrugations des plaques d'échanges sont généralement régulières ce qui permet notamment la formation d'un premier et d'un deuxième circuit de circulation de fluide symétriques et de même volume. Cette symétrie des deux circuits de circulation de fluides peut ne pas être optimal au niveau des échanges de chaleurs, notamment lorsque les deux fluides sont différents et circulent à des débits différents. Une solution connue pour répondre à ce problème technique est de proposer des circuits de circulation de fluides asymétriques. Une telle solution est décrite dans le document US6237679B1 où les plaques d'échanges sont sinusoïdales avec des méplats entre chaque sinusoïde et sur lesquels le contact entre deux plaques d'échange est effectué. Cependant cette solution n'est pas optimale car au niveau de ces méplats, la surface sur laquelle un fluide caloporteur est en contact thermique avec le même fluide caloporteur mais circulant de l'autre côté des deux plaques d'échange est importante. Cela diminue l'efficacité thermique de l'échangeur de chaleur. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer une plaque d'échange améliorée ainsi que l'échangeur de chaleur correspondant.
La présente invention concerne donc une plaque d'échange pour échangeur de chaleur à plaques, ladite plaque d'échange comportant des corrugations de sorte que lorsque ladite plaque d'échange est en contact su ses deux faces avec une autre plaque, lesdites corrugations forment :
0 un premier circuit de circulation de fluide sur une première face dans lequel un premier fluide caloporteur est destiné à circuler, et
0 un deuxième circuit de circulation de fluide sur une deuxième face, opposée à la première face, dans lequel un deuxième fluide caloporteur est destiné à circuler,
les corrugations comportant des motifs périodiques de reliefs contigus, la périodicité entre les motifs étant réalisée selon deux axes perpendiculaires l'un de l'autre.
Le fait que les motifs soient contigus et s'étendent selon deux axes perpendiculaires l'un de l'autre, permet de limiter la superficie de la zone de contact entre les plaques d'échange et ainsi augmente la superficie de la zone où les deux fluides caloporteurs peuvent échanger de la chaleur l'un avec l'autre.
Selon un aspect de l'invention, les motifs ont une forme de portion d'ellipsoïde dont le grand diamètre est parallèle au plan de la plaque d'échange, de sorte à former un creux sur la première face et une bosse sur la deuxième face de la plaque d'échange.
Selon un autre aspect de l'invention, l'ellipsoïde des portions d'ellipsoïdes est un ellipsoïde aplati. Selon un autre aspect de l'invention, les portions d'ellipsoïde sont des demi- ellipsoïdes tronqués sur quatre cotés perpendiculaires entre eux et perpendiculairement au plan de la plaque d'échange.
Selon un autre aspect de l'invention, les quatre côtés tronqués des motifs sont de même longueur.
Selon un autre aspect de l'invention, les motifs en portion d'ellipsoïde comprennent sur leur périphérie une demi-gorge sur la deuxième face de la plaque d'échange de sorte à former une gorge de circulation d'un deuxième fluide caloporteur entre deux motifs, ladite gorge formant une arrête sur la première face de la plaque d'échange, ladite gorge ayant une section de forme semi-elliptique. Selon un autre aspect de l'invention, le grand diamètre de la portion d'ellipsoïde des motifs est supérieur à la largeur de la gorge.
La présente invention concerne également un échangeur de chaleur à plaque comportant un empilement de plaques d'échange telles que décrient précédemment, lesdites plaques d'échange étant empilées de sorte que :
0 les premières faces sont en regard l'une de l'autre afin de former un premier circuit de circulation de fluide, et
0 les deuxièmes faces sont en regard l'une de l'autre afin de former un deuxième circuit de circulation de fluide.
Selon un aspect de l'échangeur selon l'invention, les points de contacts entre les plaques d'échanges sur leurs premières faces sont réalisés au niveau des jonctions des coins des motifs de sorte que les motifs forment des reliefs en coussinet. Selon un autre aspect de l'échangeur selon l'invention, les deuxièmes faces des plaques d'échange sont en contact les unes des autres au niveau des sommets des motifs de sorte à former un deuxième circuit de circulation d'un deuxième fluide caloporteur entre lesdites plaques d'échanges.
Selon un aspect de l'échangeur selon l'invention, l'empilement de plaques d'échange est disposé entre deux plaques planes de terminaison.
Selon un aspect de l'échangeur selon l'invention, le ratio de diamètre hydraulique entre le premier circuit de circulation de fluide et le deuxième circuit de circulation de fluide est compris entre 1 et 3.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
• la figure 1 montre une représentation schématique en vue de dessus d'un empilement de deux plaques d'échange,
• la figure 2 montre une représentation schématique éclatée et en perspective d'une portion de la zone corruguée de deux plaques d'échange selon un premier mode de réalisation,
• la figure 3 montre une représentation schématique en perspective d'une portion de la zone corruguée des deux plaques d'échange de la figure 2 jointes,
• la figure 4 montre une représentation schématique en perspective d'une portion de la zone corruguée de quatre plaques d'échange de la figure 2 jointes,
• la figure 5 montre une représentation schématique en perspective et en coupe d'une portion de la zone corruguée des quatre plaques d'échange jointes de la figure 4, • la figure 6 montre une représentation schématique en coupe d'une portion de la zone corruguée d'une plaque d'échange selon un deuxième mode de réalisation,
• la figure 7 montre un graphique de l'évolution du ratio du diamètre hydraulique entre un premier et un deuxième circuit de circulation de fluide,
· les figures 8a et 8b montrent des représentations schématiques en coupe d'une portion de la zone corruguée d'un échangeur de chaleur comportant des plaques d'échange de la figure 6.
Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et deuxième paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tels ou tels critères. Comme le montre la figure 1, un échangeur de chaleur à plaques 1 comporte un empilement de plaques d'échange 10. Ces plaques d'échange 10 comportent notamment une zone centrale comportant des corrugations 3. Lorsque les plaques d'échange 10 sont empilées, lesdites corrugations 3 forment :
0 un premier circuit de circulation de fluide A (visible sur les figures 3 à 5) sur une première face 10a des plaques d'échange 10 et dans lequel un premier fluide caloporteur est destiné à circuler, et
0 un deuxième circuit de circulation de fluide B (visible sur les figures 4 et 5) sur une deuxième face 10b, opposée à la première face 10a, des plaques d'échange 10 et dans lequel un deuxième fluide caloporteur est destiné à circuler.
La circulation des premier et deuxième fluides caloporteurs s'effectue notamment entre une entrée de fluide 2a et une sortie de fluide 2b. Comme illustré à la figure 1, la circulation au sein des premier A et deuxième B circuits de circulation de fluides peut notamment être à contre-courant pour maximiser les échanges de chaleur entre les premier et deuxième fluides caloporteurs.
Comme le montrent notamment les figures 2 et 3, les corrugations 3 comportent des motifs 20 périodiques de reliefs contigus. La périodicité entre les motifs 20 est réalisée selon deux axes X, Y perpendiculaires l'un de l'autre.
Le fait que les motifs 20 soient contigus et s'étendent selon deux axes X, Y perpendiculaires l'un de l'autre, permet de limiter la superficie de la zone de contact entre les plaques d'échange 10 et ainsi augmente la superficie de la zone où les deux fluides caloporteurs peuvent échanger de la chaleur l'un avec l'autre.
Un telle plaque d'échange 10 est généralement réalisée en métal et les motifs 20 des corrugations 3 sont obtenus par emboutissage. Plus particulièrement, les motifs 20 peuvent avoir une forme de portion d'ellipsoïde dont le grand diamètre D20 (visible sur la figure 6) est parallèle au plan de la plaque d'échange 10. Cette configuration en portion d'ellipsoïde des motifs 20 fait que la première face 10a de la plaque d'échange 10 comporte un creux pour chaque motif 20 et que la deuxième face 10b comporte une bosse pour chaque motif 20.
L'ellipsoïde des portions d'ellipsoïdes peut notamment être un ellipsoïde aplatie, c'est-à-dire que son petit diamètre d20 (visible sur la figure 6) est son diamètre de révolution. Comme le montrent les figures 2 à 5, les portions d'ellipsoïde peuvent être des demi-ellipsoïdes tronqués sur quatre cotés perpendiculaires entre eux et perpendiculairement au plan de la plaque d'échange 10. Plus particulièrement, les quatre côtés tronqués des motifs 20 sont de même longueur, ce qui fait que les motifs 20 ont une forme carrée lorsque la plaque d'échange 10 est regardée d'un point de vue perpendiculaire à son plan XY.
Comme le montrent les figures 2 et 3, lorsque deux plaques d'échange 10 sont accolées l'une à l'autre avec leurs premières faces 10a en regard l'une de l'autre, les points de contacts 25 entre ces plaques d'échanges 10 sur leurs premières faces 10a sont réalisés au niveau des jonctions des coins des motifs 20. De cette façon, les motifs 20 forment des reliefs en coussinet. Ces coussinets sont ouverts sur leurs quatre cotés du fait des troncatures et forment le premier circuit de circulation A du premier fluide caloporteur. Le premier fluide caloporteur peut ainsi circuler d'un motif 20 à un autre aussi bien selon l'axe X que selon l'axe Y du fait des troncatures.
Comme le montrent les figures 4 et 5, lorsque deux plaques d'échange 10 sont accolées l'une à l'autre avec leurs deuxièmes faces 10a en regard l'une de l'autre, les plaques d'échange 10 sont en contact les unes des autres au niveau des sommets des motifs 20. Du fait de la forme en portion d'ellipsoïde les plaques d'échanges 10 forment le deuxième circuit de circulation B du deuxième fluide caloporteur. Le deuxième fluide caloporteur peut ainsi circuler d'un motif 20 à un autre aussi bien selon l'axe X que selon l'axe Y du fait de la forme en portion d'ellipsoïde. Le fait que ce contact se fait au niveau des sommets des motifs 20, qui ont notamment une forme en portion d'ellipsoïde, permet de limiter la surface sur laquelle le premier fluide caloporteur circulant entre deux plaques d'échange 10 est en contact avec le premier fluide caloporteur circulant entre deux autres plaques d'échange 10.
De plus, cette forme en portion d'ellipsoïde des motifs 20 permet d'avoir des premier A et deuxième B circuit de circulation asymétriques, c'est-à-dire dont le diamètre hydraulique est différent. Cela est particulièrement avantageux lorsque les premier et deuxième fluides caloporteurs sont de nature différentes et/ou circulent à des débits différents.
Selon le type d'échangeur de chaleur et surtout les fluides caloporteurs qui seront amenés à circuler dans les premier A et deuxième B circuit de circulation de fluide, il est possible, en choisissant un grand diamètre D20 des motifs 20 en portion d'ellipsoïde adapté, de définir le diamètre hydraulique des différents circuits afin qu'ils soient optimaux. Selon un mode de réalisation particulier, illustré notamment à la figure 6, les motifs 20 en portion d'ellipsoïde peuvent également comprendre sur leur périphérie une demi-gorge sur la deuxième face 10b de la plaque d'échange 10 de sorte à former une gorge 27 de circulation d'un deuxième fluide caloporteur entre deux motifs 20. La gorge 27 forme une arrête sur la première face 10a de la plaque d'échange 10.
Comme le montre la figure 6, la gorge 27 peut également avoir une section de forme semi-elliptique et donc comporter un premier diamètre D27 et un deuxième diamètre d27. Le deuxième diamètre d27 de la gorge 27 correspond à sa largeur, c'est à dire que le deuxième diamètre d27 de la gorge 27 est parallèle au grand diamètre D20 de la portion d'ellipsoïde du motif 20. Sur la figure 6, le deuxième diamètre d27 correspond plus exactement au petit diamètre de l'ellipse. Dans ce cas, le premier diamètre D27 est supérieur au deuxième diamètre d27. Il est cependant tout à fait possible d'imaginer un cas où le deuxième diamètre d27 correspond au grand diamètre de l'ellipse. Dans ce cas, le premier diamètre D27 sera inférieur au deuxième diamètre d27.
Afin que la gorge 27 soit bien marquée, le grand diamètre D20 de la portion d'ellipsoïde des motifs 20 est de préférence supérieur à la largeur de la gorge 27.
La demi-gorge de chaque motif 20 et donc la gorge 27 suit le bord de la portion d'ellipsoïde des motifs 20.
De même que précédemment, selon le type d'échangeur de chaleur 1 et surtout selon les fluides caloporteurs qui seront amenés à circuler dans les premier A et deuxième B circuits de circulation de fluide, il est possible, en choisissant un grand diamètre D20 des motifs 20 en portion d'ellipsoïde et une largeur de la gorge 27 adaptés, de définir le diamètre hydraulique des différents circuits afin qu'ils soient optimaux.
De préférence, le ratio de diamètre hydraulique entre le premier circuit de circulation de fluide A et le deuxième circuit de circulation de fluide B est compris entre 1 et 3.
La figure 7 montre notamment un graphique de l'évolution du ratio de diamètre hydraulique entre le premier circuit de circulation de fluide A et le deuxième circuit de circulation de fluide B en fonction du grand diamètre D20 de la portion d'ellipsoïde des motifs 20 et du deuxième diamètre d27 de la gorge 27, soit sa largeur. Sur ce graphique, le premier diamètre D27 de la gorge 27 et le petit diamètre d20 de la portion d'ellipsoïde sont de 1mm. Le grand diamètre D20 de la portion d'ellipsoïde des motifs 20 peut ainsi par exemple varier entre 1 et 5 mm alors que le deuxième diamètre d27 de la gorge 27 peut quant à lui par exemple varier entre 1 et 4 mm. Les figures 8a et 8b montrent des représentations schématiques en coupe d'un échangeur de chaleur 1 à différents endroits. L'empilement de plaques formant l'échangeur de chaleur 1 comporte ici quatre plaques d'échange 10 ainsi que deux plaques planes 11 de terminaison. L'empilement de plaques d'échange 10 est disposé entre les deux plaques planes 11 de terminaison.
Les plaques d'échange 10 sont empilées de sorte que :
0 les premières faces 10a sont en regard l'une de l'autre afin de former le premier circuit de circulation de fluide A, et
0 les deuxièmes faces 10b sont en regard l'une de l'autre afin de former le deuxième circuit de circulation de fluide B.
De plus, aux extrémités de l'empilement des plaques d'échanges 10, les plaques planes 11 sont en regards des premières faces 10a des plaques d'échanges 10 extrémales. La figure 8a est une coupe réalisée selon un des axes X ou Y sur le plan formé par les petits diamètres d20 des portions d'ellipsoïde des motifs 20 (au même titre que la coupe de la figure 5). Sur cette figure 8a, sur les deuxièmes faces 10b des plaques d'échange 10, les sommets des portions d'ellipsoïde des motifs 20 sont en contact les uns des autres. Sur les premières faces 10a, les arrêtes des gorges 27 ne sont pas en contact les unes des autres du fait de la forme en portion d'ellipsoïde des motifs 20.
La figure 8b est une coupe réalisée selon un des axes X ou Y sur le plan formé par les points de contacts 25 entre les plaques d'échanges 10 sur leurs premières faces 10a (au même titre que la coupe des figures 2, 3 et 4). Sur cette figure 8b, sur les premières faces 10a, les arêtes des gorges 27 sont en contact les unes des autres. Sur les deuxièmes faces 10b des plaques d'échange 10, les sommets des portions d'ellipsoïde des motifs 20 ne sont pas en contact les un des autres du fait de la forme en portion d'ellipsoïde des motifs 20. Ainsi, on voit bien que la plaque d'échange 10 selon l'invention permet de part sa forme particulière de diminuer la superficie des zones de contact où un fluide caloporteur est en contact thermique avec le même fluide caloporteur circulant entre deux autres plaques d'échange 10. Du fait que cette superficie est diminuée, la surface de contact entre deux fluides caloporteurs distincts est augmentée ce qui améliore les performances de l'échangeur de chaleur 1.

Claims

REVENDICATIONS
Plaque d'échange (10) pour échangeur de chaleur à plaques, ladite plaque d'échange (10) comportant des corrugations (3) de sorte que lorsque ladite plaque d'échange (10) est en contact su ses deux faces (10a, 10b) avec une autre plaque (10, 11), lesdites corrugations (3) forment :
0 un premier circuit de circulation de fluide (A) sur une première face (10a) dans lequel un premier fluide caloporteur est destiné à circuler, et
0 un deuxième circuit de circulation de fluide (B) sur une deuxième face (10b), opposée à la première face (10a), dans lequel un deuxième fluide caloporteur est destiné à circuler,
caractérisée en ce que les corrugations (3) comportent (20) des motifs périodiques de reliefs contigus, la périodicité entre les motifs (20) étant réalisée selon deux axes (X, Y) perpendiculaires l'un de l'autre.
Plaque d'échange (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les motifs (20) ont une forme de portion d'ellipsoïde dont le grand diamètre est parallèle au plan de la plaque d'échange (10), de sorte à former un creux sur la première face (10a) et une bosse sur la deuxième face (10b) de la plaque d'échange (10).
Plaque d'échange (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'ellipsoïde des portions d'ellipsoïdes est un ellipsoïde aplati.
Plaque d'échange (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les portions d'ellipsoïde sont des demi-ellipsoïdes tronqués sur quatre cotés perpendiculaires entre eux et perpendiculairement au plan de la plaque d'échange (10).
Plaque d'échange (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que les quatre côtés tronqués des motifs (20) sont de même longueur.
Plaque d'échange (10) selon l'une des revendication 2 à 5, caractérisée en ce que les motifs (20) en portion d'ellipsoïde comprennent sur leur périphérie une demi-gorge sur la deuxième face (10b) de la plaque d'échange (10) de sorte à former une gorge (27) de circulation d'un deuxième fluide caloporteur entre deux motifs (20), ladite gorge (27) formant une arrête sur la première face (10a) de la plaque d'échange (10), ladite gorge (27) ayant une section de forme semi- elliptique.
Plaque d'échange (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le grand diamètre (D20) de la portion d'ellipsoïde des motifs (20) est supérieur à la largeur de la gorge (27).
Échangeur de chaleur (1) à plaque comportant un empilement de plaques d'échange (10) selon l'une des revendications 1 à 7, lesdites plaques d'échange (10) étant empilées de sorte que :
0 les premières faces (10a) sont en regard l'une de l'autre afin de former un premier circuit de circulation de fluide (A), et
0 les deuxièmes faces (10b) sont en regard l'une de l'autre afin de former un deuxième circuit de circulation de fluide (B).
Échangeur de chaleur (1) à plaque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les plaques d'échanges (10) sont selon l'une des revendications 4 ou 5 et que les points de contacts (25) entre les plaques d'échanges (10) sur leurs premières faces (10a) sont réalisés au niveau des jonctions des coins des motifs (20) de sorte que les motifs (20) forment des reliefs en coussinet.
10. Échangeur de chaleur (1) à plaque selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les deuxièmes faces (10b) des plaques d'échange (10) sont en contact les unes des autres au niveau des sommets des motifs (20) de sorte à former un deuxième circuit de circulation (B) d'un deuxième fluide caloporteur entre lesdites plaques d'échanges (1).
11. Échangeur de chaleur à plaque selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'empilement de plaques d'échange (10) est disposé entre deux plaques planes (11) de terminaison.
12. Échangeur de chaleur à plaque selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le ratio de diamètre hydraulique entre le premier circuit de circulation de fluide (A) et le deuxième circuit de circulation de fluide (B) est compris entre 1 et 3.
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