FR2581449A1

FR2581449A1 - PLATE HEAT EXCHANGER

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Publication number: FR2581449A1
Application number: FR8506716A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1985-05-03
Publication date: 1986-11-07
Also published as: GB2174187A; GB2174187B; GB8510704D0; FR2581449B1

Abstract

ECHANGEUR THERMIQUE A PLAQUES, DANS LEQUEL UNE PLURALITE DE PLAQUES D'ECHANGE THERMIQUE SONT TENDUES ENTRE DEUX PLAQUES DE PRESSION MASSIVES. CES PLAQUES, D'UNE PART, PRESENTENT UNE ZONE DE CIRCULATION 1 ENTOUREE D'UN JOINT 4 QUI INCLUT EGALEMENT LES OUVERTURES DE PASSAGE 2 ET, D'AUTRE PART, LES OUVERTURES 3 DESTINEES AU PASSAGE DU DEUXIEME FLUIDE DE TRANSFERT THERMIQUE, SITUEES EN DEHORS DE LADITE ZONE DE CIRCULATION, ENTOUREES D'UN JOINT ANNULAIRE 6 ET SEPAREES DE LA ZONE DE CIRCULATION PAR UN DEUXIEME JOINT 11. AU MOINS L'UN DES JOINTS 6, 11 EST INSERE DANS LES RAINURES DONT LE HAUT EST DE PLUS FAIBLE LARGEUR. LA PLAQUE VOISINE PRESENTE, EN DESSOUS DE CES RAINURES, DES RAINURES 7, 8 PARALLELES AUX PREMIERES, QUI S'ELARGISSENT VERS LE HAUT ET POSSEDENT PLUSIEURS PROTUBERANCES 9 QUI LES RETRECISSENT ET QUI S'APPUIENT SUR LA PLAQUE VOISINE DANS LA REGION DES BORDS INFERIEURS DES RAINURES OU PRES DE CETTE ZONE.PLATE HEAT EXCHANGER, IN WHICH A PLURALITY OF HEAT EXCHANGE PLATES ARE TENSIONED BETWEEN TWO MASSIVE PRESSURE PLATES. THESE PLATES, ON THE ONE HAND, PRESENT A CIRCULATION ZONE 1 SURROUNDED BY A JOINT 4 WHICH ALSO INCLUDES THE PASSAGE OPENINGS 2 AND, ON THE OTHER HAND, THE OPENINGS 3 INTENDED FOR THE PASSAGE OF THE SECOND THERMAL TRANSFER FLUID, LOCATED IN OUTSIDE THE SAID TRAFFIC ZONE, SURROUNDED BY AN ANNULAR JOINT 6 AND SEPARATED FROM THE TRAFFIC ZONE BY A SECOND JOINT 11. AT LEAST ONE OF THE JOINTS 6, 11 IS INSERTED IN THE GROOVES OF WHICH THE TOP IS LESS WIDTH . THE NEIGHBORING PLATE SHOWS, BELOW THESE GROOVES, GROOVES 7, 8 PARALLEL TO THE FIRST, WHICH WIDER UPWARDS AND HAVE SEVERAL PROTUBERANCES 9 WHICH SHRINK THEM AND WHICH RELY ON THE NEIGHBORING PLATE IN THE NEIGHBORHOOD REGION GROOVES OR NEAR THIS AREA.

Description

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ECHANGEUR THERMIQUE A PLAQUES.PLATE HEAT EXCHANGER.

L'invention a pour objet un échangeur thermique à plaques démontables consistant en une pile de plaques d'échange thermique alignées et de préférence en tôle emboutie, ces plaques possédant, d'une part, une zone de circulation entourée par un joint, d'autre part, des ouvertures de passage pour les deux fluides de transfert thermique, The subject of the invention is a heat exchanger with removable plates consisting of a stack of aligned heat exchange plates and preferably of stamped sheet metal, these plates having, on the one hand, a circulation zone surrounded by a gasket, on the other hand, passage openings for the two heat transfer fluids,

l'espace de circulation du premier fluide comprenant égale- the circulation space of the first fluid also comprising

ment les ouvertures de passage de ce fluide, tandis que les ouvertures de passage du deuxième fluide sont situées en dehors de cet espace de circulation et sont entourées par des joints, de manière telle que les deux fluides soient the openings for the passage of this fluid, while the openings for the passage of the second fluid are located outside this circulation space and are surrounded by seals, so that the two fluids are

séparés par des joints doubles.separated by double seals.

En ce qui concerne la plaque voisine, l'espace situé en dessous de ces joints doubles fait partie de l'espace de With regard to the adjacent plate, the space below these double seals is part of the space of

circulation du deuxième fluide.circulation of the second fluid.

L'invention a pour objet une forme d'exécution particulière- The subject of the invention is a particular embodiment -

ment rigide de cette région spécialement critique en ce qui rigid of this region especially critical in what

concerne la résistance aux pressions de l'échangeur thermi- concerns the resistance to pressures of the heat exchanger

que. Les joints des plaques d'échange thermique sont insérés dans des rainures pour éviter un décalage latéral de ceux-ci et than. The joints of the heat exchange plates are inserted in grooves to avoid a lateral offset of these and

obtenir la surface nécessaire pour des pressions de fonc- obtain the necessary surface for operating pressures

-2- tionnement élevées. Les joints sont généralement fabriqués dans des matières élastiques. Dans la région du bord des plaques, il est relativement facile d'obtenir la pression nécessaire, puisqu'à ces endroits, tôle et joint viennent alternativement se poser l'un sur l'autre et que les pres- sions de contact sont entièrement transférées d'une plaque à -2- high operation. The seals are generally made of elastic materials. In the region of the edge of the plates, it is relatively easy to obtain the necessary pressure, since at these places, sheet and seal come alternately to rest one on the other and the contact pressures are fully transferred from plate to

la suivante.the next one.

Toutefois, dans les zones o l'ouverture de passage est reliée à la zone de circulation, le joint de la plaque voisine appuie sur un endroit creux, ce qui crée un danger However, in areas where the passage opening is connected to the circulation area, the seal of the adjacent plate presses on a hollow place, which creates a danger

de déformation. Etant donné que les plaques d'échange ther- deformation. Since the heat exchange plates

mique sont, de préférence, fabriquées en tôle très mince, on essaie d'éviter un fléchissement dans cette zone par une configuration particulière de la plaque. On prévoit entre autres, les mesures suivantes: application de tétons de support le long de la rainure de joint pour maintenir la distance entre les plaques. Cette construction apporte une amélioration, mais n'a qu'une efficacité limitée. Quoique la rainure généralement en forme de U - qui reçoit le joint possède, de par sa forme, une rigidité considérable, il se produit, entre elle et les tétons de support voisins, des fléchissements qui sont souvent cause de fuites dans la région élastique et lorsque des flexions permanentes se sont établies. Pour cette raison, on a essayé de remplacer les tétons de support par des emboutissages s'étendant, en général, dans une direction sensiblement verticale par mique are preferably made of very thin sheet metal, we try to avoid bending in this area by a particular configuration of the plate. Among others, the following measures are planned: application of support pins along the joint groove to maintain the distance between the plates. This construction provides an improvement, but has only limited effectiveness. Although the generally U-shaped groove - which receives the joint has, by its shape, considerable rigidity, there occurs, between it and the neighboring support pins, bends which are often cause of leaks in the elastic region and when permanent flexions are established. For this reason, an attempt has been made to replace the support pins by deep-drawing extending generally in a substantially vertical direction by

rapport à la rainure de joint et aboutissant dans celle-ci. relative to the seal groove and terminating therein.

Ceci apporte une meilleure transmission des forces de la zone de support à la rainure, mais affaiblit la rainure elle-même, qui est interrompue à l'endroit o aboutit la proéminence. Cette interruption permet, en outre, au joint de s'écarter latéralement à cet endroit, ce qui est un inconvénient en ce qui concerne la surface de pression This provides better transmission of forces from the support area to the groove, but weakens the groove itself, which is interrupted where the prominence ends. This interruption also allows the seal to move laterally at this point, which is a drawback with regard to the pressure surface.

nécessaire du joint.seal necessary.

Pour éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus, on a procédé, pour les plaques d'échange thermique fonctionnant à 3 - To avoid the drawbacks mentioned above, we proceeded, for the heat exchange plates operating at 3 -

hautes pressions, à la soudure, dans la région de circula- high pressures, at the welding, in the region of circulation

tion des plaques, des éléments de support sur la plaque voisine en dessous de la rainure de joint. Ces éléments d'espacement consistent en des bandes de tôle ondulée ayant sensiblement la largeur du joint et situées en dessous de la rainure de joint, ces bandes étant soudées à la plaque tion of the plates, support elements on the adjacent plate below the joint groove. These spacers consist of strips of corrugated sheet having substantially the width of the joint and located below the joint groove, these bands being welded to the plate.

voisine. Cette exécution ne présente pas seulement l'incon- neighbor. This execution does not only present the incon-

vénient de frais de fabrication sensiblement plus élevés, mais également un facteur d'insécurité, de par les nombreux points de soudure. Les plaques d'échange thermique de ce type d'une certaine taille ont souvent plus de cent de ces comes from significantly higher manufacturing costs, but also a factor of insecurity, due to the many welding points. Heat exchange plates of this type of a certain size often have more than a hundred of these

points de soudure, qui peuvent nuire à la structure métalli- welding spots, which can harm the metal structure

que.than.

L'invention utilise des plaques d'échange thermique obte- The invention uses heat exchange plates obtained

nues uniquement par emboutissage qui, grâce à une forme particulière de rainure de joint dans la zone des ouvertures bare only by stamping which, thanks to a particular form of joint groove in the area of the openings

de passage et de la région de circulation des plaques voisi- of passage and the region of circulation of the neighboring plates

nes, correspondent pleinement aux exigences de résistance à nes, fully meet the requirements for resistance to

la pression.pressure.

La rainure de joint de l'ouverture de passage est exécutée The seal groove of the passage opening is executed

de manière à se rétrécir vers le haut. Un joint en caout- so as to narrow upwards. A rubber seal

chouc de forme trapézoïdale y est inséré, dont le plus petit côté est dirigé vers le haut. En dessous de la rainure de joint, la plaque voisine possède également une rainure qui, toutefois, s'élargit vers le haut. De cette façon, il est constitué la fente nécessaire pour la circulation du fluide entre plaques voisines. Les flancs de cette rainure sont munis de plusieurs protubérances de dimensions telles qu'elles entrent en contact avec la plaque voisine dans la région des bords de la rainure de joint ou immédiatement voisine. De cette façon, la rainure de joint est supportée directement. On construit de façon analogue la partie limitant l'espace a trapezoidal head is inserted into it, the smallest side of which is directed upwards. Below the joint groove, the adjacent plate also has a groove which, however, widens upwards. In this way, the necessary slot is formed for the circulation of the fluid between neighboring plates. The sides of this groove are provided with several protrusions of dimensions such that they come into contact with the adjacent plate in the region of the edges of the joint groove or immediately adjacent. In this way, the joint groove is supported directly. We build in a similar way the part limiting the space

de circulation et qui est dirigée vers l'ouverture de passa- of traffic and which is directed towards the opening of passa-

- 4 - ge. L'exécution des autres parties de la rainure et de son - 4 - ge. The execution of the other parts of the groove and its

joint ne font pas partie de l'invention. seal are not part of the invention.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- The invention will be better understood on reading the description.

tion ci-dessous et à l'examen des figures annexées, o: tion below and on examining the appended figures, o:

La figure 1 est la vue d'une plaque d'échange thermi- Figure 1 is the view of a heat exchange plate

que selon l'invention; La figure 2 est la coupe dans la région des ouvertures de passage d'une partie du joint de trois plaques superposées; La figure 3 est une vue de dessus d'une partie de la plaque supérieure; La figure 4 est la vue d'une partie similaire avec des éléments de support décalés; La figure 5 illustre une variante de la figure 2; et La figure 6 est la vue de dessus d'une partie de la that according to the invention; Figure 2 is the section in the region of the passage openings of a portion of the joint of three superimposed plates; Figure 3 is a top view of part of the upper plate; Figure 4 is the view of a similar part with offset support elements; Figure 5 illustrates a variant of Figure 2; and Figure 6 is the top view of part of the

plaque supérieure.top plate.

La figure 1 illustre une plaque d'échange thermique avec la zone de circulation 1, les ouvertures de passage 2 situées à l'intérieur de cette zone et les ouvertures de passage 3 situées en dehors de la zone de circulation. La zone de circulation est entourée d'un joint 4, dont la partie 5 avec le joint 11 qui y est inséré, fait partie d'un joint double par rapport à l'ouverture de passage 3 qui est elle-même FIG. 1 illustrates a heat exchange plate with the circulation zone 1, the passage openings 2 situated inside this zone and the passage openings 3 situated outside the circulation zone. The circulation area is surrounded by a seal 4, of which the part 5 with the seal 11 inserted therein, is part of a double seal with respect to the passage opening 3 which is itself

entourée d'un joint 6. Une rainure 7 est constituée symétri- surrounded by a seal 6. A groove 7 is formed symmetrically

quement par rapport à la partie de joint 5 par rapport à l'axe longitudinal de la plaque. La rainure 8 est symétrique only relative to the joint part 5 relative to the longitudinal axis of the plate. The groove 8 is symmetrical

de la partie du joint 6 faisant face à la zone de circula- of the part of the seal 6 facing the circulation area

tion. Les deux rainures possèdent des protubérances 9. tion. The two grooves have protrusions 9.

La figure 2 est la coupe par la ligne AB d'une partie de Figure 2 is the section through line AB of part of

joint de trois plaques superposées. La plaque médiane possè- joint of three superimposed plates. The middle plate has-

de des rainures 10 coniquement rétrécies vers le haut pour of conically narrowed grooves 10 upwards to

recevoir les joints 6 et 11 et sur le côté inférieur des- receive the seals 6 and 11 and on the lower side of the

quelles s'appuient les protubérances de la plaque voisine. La figure 3 est une vue de dessus d'une partie de la rainure which are supported by the protuberances of the neighboring plate. Figure 3 is a top view of part of the groove

7, dans laquelle les protubérances 9 se font face. 7, in which the protrusions 9 face each other.

La figure 4 illustre une variante d'une telle partie o les Figure 4 illustrates a variant of such a part where the

protubérances sont décalées.protrusions are offset.

La figure 5 est une coupe à travers une partie de joint de trois plaques superposées d'une variante d'exécution dans laquelle les rainures 7 et 8 sont constituées respectivement de deux saillies en forme de toit 12 dans lesquelles sont FIG. 5 is a section through a joint part of three superimposed plates of an alternative embodiment in which the grooves 7 and 8 consist respectively of two roof-shaped projections 12 in which are

incorporées les protubérances 9.incorporated protrusions 9.

La figure 6 illustre, en vue de dessus, une partie de la Figure 6 illustrates, in top view, part of the

rainure constituée des saillies 12, ainsi que les protubé- groove consisting of the projections 12, as well as the protrusions

rances 9 qui y sont incorporées.rancid 9 incorporated therein.

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Claims

Patent claims

1. Plate heat exchanger in which, between two massive pressure plates, are stretched heat exchange plates, preferably of stamped sheet metal, these plates having, on the one hand, a circulation zone (1) surrounded by a seal (4), a zone which also includes the openings (3) intended for the passage of the second heat transfer fluid, situated outside this circulation zone, surrounded by an annular seal (6) and separated from the circulation zone by a second seal (11), characterized in that at least one of the seals (6) and (11) is inserted in grooves (10) narrowed upwards and that the adjacent plate has, below these grooves,

grooves (7) and (8) extending parallel to the first

res and which widen upwards, and in that the edges of these grooves have several protrusions (9) which decrease and which rest on the adjacent plate in the region of the lower edges of the grooves (1 )

or near this region.

2. Plate heat exchanger according to the claim

tion 1, in which the grooves (7, 8) located in the circulation area consist of two respective grooves (12) parallel and projecting from the level of the plate and of a strip which connects them and which is

located at the level of the plate.

3. Plate heat exchanger according to the claims

1 and 2,

characterized in that the protrusions (9) are mutual-

offset in the parallel edges of the grooves (7, 8).