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FR3108714A1 - Echangeur de chaleur à plaques - Google Patents

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FR3108714A1
FR3108714A1 FR2002999A FR2002999A FR3108714A1 FR 3108714 A1 FR3108714 A1 FR 3108714A1 FR 2002999 A FR2002999 A FR 2002999A FR 2002999 A FR2002999 A FR 2002999A FR 3108714 A1 FR3108714 A1 FR 3108714A1
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FR2002999A
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FR3108714B1 (fr
Inventor
Henricus Neefs
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Axens SA
Original Assignee
Axens SA
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=70614280&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FR3108714(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Axens SA filed Critical Axens SA
Priority to FR2002999A priority Critical patent/FR3108714B1/fr
Priority to EP21707758.5A priority patent/EP4127589A1/fr
Priority to PCT/EP2021/055206 priority patent/WO2021190879A1/fr
Priority to US17/914,079 priority patent/US20230117804A1/en
Priority to KR1020227033074A priority patent/KR20220158722A/ko
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    • 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
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning

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Abstract

La présente invention concerne une paire de plaques (A,B) d'échangeur de chaleur (AB) comprenant une première plaque (A) et une deuxième plaque (B) d'échangeur de chaleur, disposées en vis-à-vis et espacées l’une de l’autre de manière à définir un volume interne apte à former un canal pour l’écoulement d’un premier fluide (F1), et comprenant chacune un panneau central (A0, B0). Lesdits panneaux centraux sont quadrilatéraux ou quadrilatéraux avec éventuellement des bords tronqués, coupés ou arrondis, et sont plans et parallèles entre eux. Deux côtés opposés du panneau central (A0) de la première plaque (A) sont inclinés par rapport audit panneau central (A0) en direction de la deuxième plaque (B) et forment des premiers panneaux de jonction (P1,P2) venant en contact avec les deux bords opposés correspondants plans du panneau central (B0 ) de la deuxième plaque (B). Figure pour l’abrégé : Fig 1a

Description

Echangeur de chaleur à plaques
L'invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur à plaques, utilisés notamment pour l'échange de chaleur entre deux gaz, mais également entre deux liquides ou entre un liquide et un gaz.
Les échangeurs de chaleur particulièrement intéressants pour l'invention sont les échangeurs gaz-gaz qui fonctionnent avec de grands ou de petits volumes d'écoulement à des pressions relativement basses, par exemple de 0,01 à 1,5 MPa. Ils peuvent être utilisés par exemple sous forme de préchauffeurs d'air pour des fours ou peuvent faire partie d'installations de réduction des NOx (dispositifs « DeNOx »).
Les échangeurs de chaleur ont pour fonction de mettre en œuvre un échange thermique entre un fluide à haute température et un fluide à basse température sans les mélanger. Les échangeurs de chaleur à plaques ont de bonnes performances thermiques grâce à leur grande surface d'échange, tout en étant compacts.
Les échangeurs de chaleur à plaques récupèrent la chaleur en disposant une pluralité de plaques empilées parallèlement les unes aux autres à intervalles prédéterminés. Lesdites plaques sont espacées de telle sorte que l'espace entre deux plaques adjacentes forme un canal à travers lequel peut s'écouler un fluide. Un fluide à haute température et un fluide à basse température sont fournis en alternance aux canaux successifs de manière à effectuer un transfert thermique entre le fluide à haute température et le fluide à basse température par le biais de chaque plaque.
Le brevet EP165179B1 décrit un échangeur de chaleur à plaques dont les canaux sont définis par l'espace inclus entre des plaques quadrilatérales pressées. Lesdites plaques pressées comprennent deux paires de bords opposés recourbés à 90° dans des directions opposées : une paire vers le haut et une paire vers le bas si l'on considère les plaques dans un plan horizontal. Les plaques pressées sont montées symétriquement et sont associées les unes aux autres par soudage de leurs bords verticaux. Dans un tel échangeur de chaleur, l'entrée et la sortie de chaque canal sont identiques.
La demande de brevet US2010/0006274A1 décrit un échangeur de chaleur à plaques constitué de plaques quadrilatérales ayant au moins deux bords opposées recourbées par rapport à la surface de transfert thermique. Les canaux de fluide sont définis par l'espace entre une paire de plaques identiques qui sont positionnées en étant une image en miroir l'une par rapport à l'autre. Par conséquent, les deux bords recourbés d'une plaque sont en contact avec les deux bords recourbés de la plaque symétrique. Ainsi, les plaques sont recourbées sur au moins deux bords opposées.
On connait aussi de la demande de brevet FR 2 806 469 des échangeurs à plaques, où chacune des plaques présente des rebords sur chacun de ses quatre côtés : si on considère une de ces plaques selon un plan horizontal, deux de ses rebords opposés s’étendant vers le haut permettant la jonction de la plaque avec une plaque supérieure, et les deux autres rebords opposés s’étendant vers le bas permettant la jonction de ladite plaque avec une plaque inférieure. Les jonctions entre plaques adjacentes se font par soudure entre leurs rebords respectifs.
L'invention a pour objet de fournir un échangeur de chaleur à plaques amélioré, notamment avec une conception de plaques garantissant un nombre réduit d'opérations de fabrication et/ou un temps de fabrication réduit, et notamment, de plus, sans affecter la performance du transfert thermique opéré par l’échangeur ou sa robustesse.
L’invention a tout d’abord pour objet une paire de plaques d'échangeur de chaleur comprenant une première plaque et une deuxième plaque d'échangeur de chaleur, disposées en vis-à-vis et espacées l’une de l’autre de manière à définir un volume interne apte à former un canal pour l’écoulement d’un premier fluide, et comprenant chacune un panneau central. Lesdits panneaux centraux sont plans et parallèles entre eux. Deux côtés opposés du panneau central de la première plaque sont inclinés par rapport audit panneau central en direction de la deuxième plaque (vers l’intérieur de la paire de plaques une fois els deux plaques assemblées en paire) et forment des premiers panneaux de jonction venant en contact avec les deux bords opposés correspondants plans du panneau central de la deuxième plaque. Avantageusement, au moins un des panneaux centraux, notamment tous les, panneaux centraux, sont quadrilatéraux ou quadrilatéraux avec des bords tronqués, coupés ou arrondis.
On précise qu’un bord « plan » au sens de l’invention est à comprendre avec son acception habituelle, à savoir que le bord est entièrement plan, d’une extrémité à l’autre du côté de la plaque en question, et il ne comprend donc pas de portion qui ne le serait pas, et, qui, par exemple serait inclinée.
On vient donc assembler en paires, selon l’invention, deux types de plaques différentes, l’une portant sur deux de ses bords opposés des panneaux de jonction dont les bords correspondants de l’autre plaque sont dépourvus. Par rapport à des paires de plaques déjà connues, celles selon l’invention sont produites avec un nombre réduit d’opérations, dans la mesure où on peut obtenir, par pliage notamment, les premiers panneaux de jonction sur une des plaques en une ou deux opérations seulement, et qu’on peut ensuite directement faire l’assemblage avec l’autre plaque qui peut être utilisée telle quelle et rester plane, sans nécessiter donc aucune étape préalable de conformation/pliage.
De préférence, les premiers panneaux de jonction sont symétriques l’un de l’autre par rapport à un axe contenu dans le plan du panneau central et passant par les milieux des deux autres côtés non pourvus de ces premiers panneaux de jonctions, appelé par la suite « premier axe médian ».
Lesdits premiers panneaux de jonction permettent de relier la première plaque à la deuxième plaque, en les solidarisant l’une à l’autre, par exemple par soudure.
L'espace entre la première et la deuxième plaque d'échangeur de chaleur forme un premier canal pour recevoir un premier fluide.
A noter que la fabrication/conformation des plaques peut aussi comporter une étape de découpe/pliage des coins desdites plaques.
La paire de plaques selon l’invention présente des performances de transfert thermique de même niveau que des paires de plaques conventionnelles, où les bords des plaques destinés à être assemblés sont tous les deux conformés/pliés pour être soudés/solidarisés mécaniquement. A noter que leur robustesse mécanique est également maintenue au même niveau.
Selon un mode de réalisation, au moins un des, notamment tous les, premiers panneaux de jonction du panneau central de la première plaque comprend une première partie s’étendant depuis le panneau central et une deuxième partie s'étendant depuis ladite première partie, ladite première partie formant un angle α avec le panneau central et ladite deuxième partie étant parallèle audit panneau central. C’est une configuration très avantageuse, car on peut ainsi fixer la deuxième partie du panneau, une surface plane, à un bord également plan et qui lui est parallèle, de l’autre plaque : une fixation du type soudure s’en trouve notamment facilitée.
A noter que les panneaux de jonction, en particulier les deux parties de ces panneaux de jonction, peuvent être obtenu(e)s par pliage(s) de la plaque, et que l’inclinaison du panneau de jonction, notamment de la première partie quand il comporte deux parties, ne signifie pas nécessairement un angle parfait au niveau du pliage : l’intersection entre le plan du panneau central et celui du panneau de jonction peut former un angle arrondi / une zone de transition courbe. Il en est de même entre la première partie et la deuxième partie du panneau de jonction quand celui-ci en comporte deux : la deuxième partie peut prolonger la première avec une zone de transition courbe entre l’une et l’autre.
Avantageusement, l’angle α entre la première partie du premier panneau de jonction et le panneau central est d’au moins 45°, préférablement d’au moins 60°, notamment compris entre 80 et 110°, de préférence au voisinage de 90°.
De fait, la largeur de la première partie du panneau de jonction et son angle d’inclinaison (α) par rapport au panneau central définissent l’espacement entre les deux plaques (A,B) : par exemple, pour un même angle, plus la première partie du panneau de jonction sera large, et plus l’espace entre les deux plaques sera important. Le panneau de jonction vient ainsi, de par son dimensionnement et son positionnement par rapport au panneau central, déterminer seul la hauteur du volume dans lequel un des fluides va s’écouler, une fois l’échangeur constitué d’une ou plusieurs de ces paires, à taille de plaque donnée.
Selon une première variante, les deux autres côtés opposés du panneau central de la première plaque (ceux qui ne sont pas munis des premiers panneaux de jonction) sont inclinés par rapport audit panneau central dans la direction opposée aux premiers panneaux de jonction (s’étendant vers l’extérieur de l’ensemble constitué de la paire de plaques donc) et forment des deuxièmes panneaux de jonction, notamment afin de venir en contact avec les bords opposés plans correspondants du panneau central d’une troisième plaque. Ici, la troisième plaque peut faire partie d’une autre paire de plaques destinée à être assemblée à la paire de plaques déjà décrite, afin de constituer un échangeur comprenant un empilement de plusieurs paires de plaques. Dans ce cas, cette troisième plaque peut être de conformation identique à la deuxième plaque, et, notamment, être comme elle plane, dépourvue de panneaux de jonction sur ses bords : les deuxièmes panneaux de jonction viennent se fixer, par exemple par soudure, à deux bords plans de cette troisième plaque.
De préférence, lesdits deuxièmes panneaux de jonction du deuxième panneau central sont symétriques l’un de l’autre par rapport à un axe contenu dans le plan de leur panneau central et passant par les milieux des deux autres côtés, appelé par la suite « deuxième axe médian »
Avantageusement, au moins un, notamment tous les, deuxièmes panneaux de jonction du panneau central de la première plaque comprend une première partie s’étendant depuis le panneau central et une deuxième partie s'étendant depuis ladite première partie, ladite première partie formant un angle β avec le panneau central et ladite deuxième partie étant parallèle audit panneau central.
Ces deuxièmes panneaux de jonction peuvent donc être de conformation analogue aux premiers panneaux de jonction, en une ou deux parties donc. Ils vont permettre, sur le même principe, de par leur dimensionnement et leur inclinaison par rapport au panneau central, de définir un espacement donné entre la première plaque et la troisième plaque, et définir donc seul la hauteur du volume dans lequel un autre fluide va s’écouler (généralement de composition et/ou de caractéristiques type température différentes), une fois l’échangeur constitué de plusieurs de ces paires, à taille de plaque donnée.
De préférence, le dimensionnement et/ou l’inclinaison des premiers et deuxièmes panneaux de jonction est effectivement choisi différent, le volume dédié à l’écoulement des deux fluides étant différent.
Avantageusement, l’angle β entre la première partie des deuxièmes panneaux de jonction et le panneau central est d’au moins 45°, préférablement d’au moins 60°, notamment compris entre 80 et 110°.
Selon une deuxième variante, les deux autres côtés opposés du panneau central de la deuxième plaque sont inclinés par rapport audit panneau central dans la même direction que les premiers panneaux de jonction (orientés donc vers l’extérieur de l’ensemble constitué par la paire de plaques considérée donc) et forment des troisièmes panneaux de jonction, notamment en vue de venir en contact avec les bords opposés correspondants du panneau central d’une quatrième plaque. Dans cette configuration, la deuxième plaque de la première paire de plaques assure la jonction avec une autre paire de plaques comprenant cette quatrième plaque et qui lui est adjacente une fois l’échangeur assemblé. Ladite quatrième plaque en question présente des bords correspondant (ceux qui sont destinés à assurer la jonction avec les troisièmes panneaux de jonction) de préférence plans, et elle peut être totalement plane, comme la troisième plaque précédente.
De préférence, lesdits troisièmes panneaux de jonction du deuxième panneau central sont symétriques l’un de l’autre par rapport à un axe contenu dans le plan de leur panneau central et passant par les milieux des deux autres côtés, appelé par la suite « troisième axe «médian ».
De préférence un des, notamment tous les, troisièmes panneaux de jonction du panneau central de la deuxième plaque comprend une première partie s’étendant depuis le panneau central et une deuxième partie s'étendant depuis ladite première partie, ladite première partie formant un angle θ avec le panneau central et ladite deuxième partie étant parallèle audit panneau central.
Avantageusement, l’angle θ entre la première partie des troisièmes panneaux de jonction et le panneau central est d’au moins 45°, notamment compris entre 80 et 110°.
De préférence, le dimensionnement et l’inclinaison de ces troisièmes panneaux de jonction sont analogues ou identiques à ceux des deuxièmes panneaux de jonction, car ils déterminent, comme pour les deuxièmes panneaux, l’espacement entre deux paires de plaques conditionnement le volume de l’espace où va s’écouler un autre fluide, une fois l’échangeur assemblé, à taille de plaque donnée. On peut ainsi avoir des valeurs pour l’angle β identiques aux valeurs précédentes pour l’angle θ.
Selon un exemple de réalisation, les deuxièmes et/ou troisièmes panneaux de jonction sont différents des premiers panneaux de jonction, notamment en largeur et/ou en inclinaison par rapport à leurs panneaux centraux respectifs. En effet, les premiers vont déterminer, comme déjà vu, une hauteur donnée de volume pour l’écoulement d’un premier fluide d’échange thermique, et les deuxièmes/troisièmes une autre hauteur donnée de volume pour l’écoulement d’un autre fluide d’échange thermique (ou d’un fluide identique au premier dans sa composition/température …).
Les premiers et/ou deuxièmes et/ou troisièmes panneaux de jonction, quand ils sont en deux parties, peuvent avoir leurs premières et leurs secondes parties approximativement sous forme d’un Z, avec la seconde partie s’étendant depuis la première en s’éloignant du panneau central. Alternativement, ils peuvent être approximativement en forme de C inversé, avec la seconde partie se repliant au contraire en direction du panneau central.
En termes de procédé de fabrication, de préférence les premiers et/ou deuxièmes et/ou troisièmes panneaux de jonction sont obtenus par pliage des bords des panneaux centraux des plaques. Pour chaque plaque, il peut s’agir d’une seule opération de pliage, ou de plusieurs opérations de pliage, notamment deux.
L’invention a ainsi également pour objet une paire de plaques telle que décrite plus haut, où les premiers et/ou deuxièmes et/ou troisièmes panneaux de jonction sont obtenus par pliage des bords des panneaux centraux des plaques.
Toujours en termes de procédé, de préférence, les plaques sont assemblées l’une à l’autre par soudure entre un bord plan de l’une des plaques et une partie plane d’un panneau de jonction de l’autre plaque, une fois mis en contact, que ce soit dans une seule paire de plaques, ou entre deux plaques de deux paires de plaques adjacentes.
L’invention a également pour objet un empilement de paires de plaques (A,B) d'échangeur de chaleur comprenant au moins deux paires de plaques successives espacées comme décrit plus haut, désignées par première paire de plaques d'échangeur de chaleur et deuxième paire de plaques d'échangeur de chaleur, dans lequel :
- ladite première paire et ladite deuxième paire sont disposées parallèlement l'une à l'autre et en regard l’une de l’autre, l’espace entre les plaques de chaque paire formant un canal pour recevoir un premier écoulement de fluide (F1),
- l'espace entre la première et la deuxième paire de plaques d'échangeur de chaleur forme un canal pour recevoir un deuxième écoulement de fluide (F2), ladite deuxième paire étant préférentiellement identique à ladite première paire ou étant une image en miroir de ladite première paire.
Selon un mode de réalisation, l’empilement de paires de plaques d'échangeur de chaleur (A, B) comporte deux paires espacées successives qui sont reliées latéralement par des moyens de fermeture, qui comprennent de préférence un barreau latéral, ou une plaque de recouvrement avec un profil en C ou en U, ou une plaque de recouvrement appropriée, plane, par exemple de forme hexagonale ou pentagonale.
Selon un mode de réalisation, alternatif ou cumulatif, l’empilement de paires de plaques d'échangeur de chaleur (A, B) comporte deux paires espacées successives qui sont reliées latéralement par des deuxièmes ou des troisièmes panneaux de jonction.
L’invention a également pour objet un échangeur de chaleur à plaques comprenant des paires de plaques d'échangeur de chaleur ou des empilements de paires de plaques d'échangeur de chaleur telles que décrites plus haut, lesdites paires ou empilement de paires étant disposées dans un châssis.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un empilement d’au moins deux paires de plaques d'échangeur de chaleur telles que décrites plus haut, ledit procédé comprenant les étapes suivantes:
- préparer au moins quatre plaques comportant chacune un panneau central à quatre côtés,
- d’une part, pour au moins deux desdits panneaux centraux, plier un premier et un deuxième côté opposés de manière à former des premiers panneaux de jonction, lesdits premiers panneaux de jonction comprenant chacun une première partie inclinée par rapport au panneau central, lesdits panneaux de jonction étant de préférence symétriques l’un de l’autre par rapport à un premier axe médian du panneau central ;
- d’autre part, optionnellement, soit plier lesdits troisième et quatrième côtés des au moins deux panneaux centraux dans le sens opposé aux premiers et deuxième panneaux de jonction de manière à former des deuxièmes panneaux de jonction, lesdits deuxièmes panneaux de jonction comprenant une première partie, inclinée par rapport au panneau central, lesdits panneaux de jonction étant de préférence symétriques l’un de l’autre par rapport à un premier axe médian du panneau central ; soit plier lesdits premier et deuxième côtés d’au moins deux des autres panneaux centraux, de manière à former des troisièmes panneaux de jonction, lesdits troisièmes panneaux de jonction comprenant une première partie, inclinée par rapport à ces deux panneaux centraux, lesdits deuxièmes ou troisièmes panneaux de jonction étant de préférence symétriques l’un de l’autre par rapport à un deuxième axe médian du panneau central ;
- disposer les plaques d’échangeur de chaleur en deux piles, à savoir une première pile de plaques identiques entre elles, et une deuxième pile de plaques identiques entre elles et différentes des plaques de la première pile,
- constituer au moins deux paires de plaques, à partir d’une plaque provenant de la première pile et d’une autre plaque provenant de la deuxième pile, en fixant les premiers panneaux de jonction d’une des plaques aux bords plans correspondant de l’autre plaque, notamment par soudure, l'espace entre les deux plaques de chaque paire formant un premier canal de fluide,
- assembler entre elles au moins deux paires de plaques ainsi constituées, l'espace entre les paires de plaques d'échangeur de chaleur formant un deuxième canal de fluide, notamment par fixation, par exemple par soudure, des deuxièmes ou troisièmes panneaux de jonction d’une plaque d’une paire aux bords plans d’une plaque d’une paire adjacente ou latéralement par des moyens de fermeture.
Dans la description précédente et dans la suite, des modes de réalisation particuliers et/ou préférés de l’invention sont décrits. Ils pourront être mis en œuvre séparément ou combinés entre eux, sans limitation de combinaison lorsque c’est techniquement réalisable.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante fournie à titre purement illustratif et non limitatif, qui doit être lue en référence aux figures annexées :
Liste des figures
La figure 1a représente deux plaques d'échangeur de chaleur A et B selon un mode de réalisation d’une variante «à une paire de panneaux de jonction».
La figure 1b représente la paire de plaques correspondante selon l'invention lorsque lesdites plaques A et B sont assemblées.
Les figures 2a, 2b représentent deux plaques A et B selon un mode de réalisation d’une variante «à deux paires de panneaux de jonction».
La figure 2b représente la paire de plaques selon la figure 2a lorsque lesdites plaques A et B sont assemblées.
La figure 2c représente deux paires de plaques selon la figure 2b, assemblées l’une à l’autre.
La figure 3a représente deux plaques A et B d’une paire de plaques d'échangeur de chaleur selon l’invention dans un autre mode de réalisation de la variante «à deux paires de panneaux de jonction».
La figure 3b représente la paire de plaques de la figure 3a lorsque lesdites plaques A et B sont assemblées.
Pour des raisons de clarté, les figures ne représentent pas nécessairement les plaques dans la position spatiale dans laquelle elles peuvent être assemblées, puis selon leur position d’utilisation. Les plaques sont en effet dans l’ensemble des figures, représentées toutes selon un plan vertical. Les figures restent des représentations schématiques, l’ensemble des composants représentés n’est pas forcément à l’échelle, et ont été simplifiés pour en faciliter la lecture.
Dans l'ensemble du présent texte, les termes « alimentation » ou « entrée » et « sortie » ou « évacuation » et « dans » ou « hors de » sont utilisés en référence au sens d'écoulement des fluides.
Dans l'ensemble du présent texte, le terme « côté » ou » bord » du panneau central est utilisé en référence à la périphérie du panneau central, sur une certaine largeur, par exemple jusqu'à 5 ou 10% de la largeur de la plaque.
Dans l’ensemble du présent texte, le terme « image en miroir » signifie une symétrie par rapport à un plan situé au milieu de l’espace séparant l’objet de son image.
Dans l’ensemble du présent texte, la « face interne » d’une plaque désigne la face tournée en direction de l’autre plaque avec laquelle elle est assemblée en paire, et la « face externe » de cette plaque est la face tournée en direction opposée à l’autre plaque de la paire en question.
L'invention peut être utilisée par exemple pour des échangeurs de chaleur à plaques fonctionnant selon le principe à écoulement croisé (« cross-flow exchanger » selon la terminologie anglo-saxonne) dans lequel les fluides s'écoulant sur les deux faces de chaque plaque sont dirigés sensiblement perpendiculairement l'un à l'autre. L'invention peut également être utilisée pour des échangeurs de chaleur à plaques fonctionnant selon un principe à contre-courant, dans lequel les fluides s'écoulant sur les deux faces de chaque plaque sont dirigés sensiblement dans des directions opposées (« counter-current exchanger » selon la terminologie anglo-saxonne). L'invention peut également être utilisée pour des échangeurs de chaleur à plaques fonctionnant selon un principe d'écoulement en co-courant dans lequel les fluides s'écoulant sur les deux faces de chaque plaque sont dirigés sensiblement dans la même direction. L'invention peut également être utilisée pour des échangeurs de chaleur de type à plaques fonctionnant selon d'autres principes d'écoulement.
La direction d’écoulement des fluides est déterminée par la conception des plaques et la façon dont elles sont reliées via les panneaux de jonction. Elle peut être modifiées par des chicanes (« baffles » en anglais) disposées dans certains des canaux d’écoulement du fluide, notamment un canal sur deux. Les chicanes débutent en aval des zones d’admission de fluide entre les plaques, et s’étendent jusqu’à la sortie de fluide. Par exemple, pour un échangeur à co-courant, les baffles permettent, en aval de la zone d’admission du fluide, de modifier une première fois la direction d’écoulement du fluide à sensiblement 90° pour que le fluide s’écoule dans la même direction que le fluide du canal suivant, puis les baffles permettent une deuxième modification de la direction d’écoulement du fluide à 90° pour que le fluide s’écoule dans la direction de la zone de sortie du canal.
L'invention est particulièrement adaptée pour l'échange thermique entre deux fluides, notamment deux gaz, mais peut également être utilisée pour échanger de la chaleur entre deux liquides, ou entre un liquide et un gaz.
L'invention est plus particulièrement adaptée pour l'échange entre deux gaz, notamment des flux de gaz à l’entrée et à la sortie d’un équipement unique, comme par exemple l'air devant être acheminé à un four et les fumées du même four ou, de manière similaire, le courant chaud provenant d'un système de réduction des NOx et le courant froid allant au même système de réduction des NOx.
Un échangeur de chaleur à plaques selon l'invention peut être utilisé pour des fluides fonctionnant à une pression allant de la pression de vide total jusqu'à 1,5 MPa, de préférence de 0,01 à 1,0 MPa, plus préférablement de 0,01 à 0,6 MPa.
Un échangeur de chaleur à plaques selon l'invention peut être constitué soit de canaux de hauteur uniforme, soit de canaux de hauteurs différentes sur chaque circuit. De manière correspondante, la hauteur du premier panneau de jonction et les hauteurs du deuxième et du troisième panneau de jonction, le cas échéant, peuvent être similaires ou différentes.
La hauteur des canaux (l'espacement entre deux plaques consécutives) peut être déterminée en fonction des conditions de service. Typiquement, elle peut être de 5 à 30 mm, notamment de 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 30 mm ou toute hauteur appropriée quelconque.
La largeur de la plaque d'échangeur de chaleur selon l'invention peut être typiquement comprise entre 1 000 mm et 2 000 mm, de préférence entre 1 300 mm et 1 700 mm. La longueur de la plaque d'échangeur de chaleur selon l'invention peut être typiquement comprise entre 1 000 mm et 7 500 mm, de préférence entre 1 500 mm et 7 000 mm.
L'épaisseur de la plaque peut être comprise entre 0,6 mm et 6 mm, de préférence entre 1,5 mm et 2,0 mm.
Le panneau central de la plaque d'échangeur de chaleur selon l'invention peut avoir une forme quelconque appropriée, par exemple trapézoïdale, hexagonale ou quadrilatérale. Le panneau central est le plus préférablement quadrilatéral, notamment rectangulaire ou carré, éventuellement avec des coins tronqués.
Le panneau central comprend une première face (ou face inférieure) et une deuxième face (ou face supérieure) opposée à la première face. Les termes « inférieur » et « supérieur » se rapportent donc, par convention, à un panneau disposé selon un plan horizontal.
La première et la deuxième face peuvent être planes mais peuvent également comporter localement des reliefs, des cannelures ou des excroissances.
Avantageusement, des excroissances (« dimples » selon la terminologie anglo-saxonne) peuvent être ajoutées ou pressées dans le panneau central des plaques. Des excroissances peuvent être mises en œuvre sur une face de la plaque ou sur les deux faces de la plaque avec plusieurs agencements en fonction des caractéristiques de la plaque et de l’utilisation desdits excroissances. Les excroissances peuvent être utilisées en tant qu'éléments d'espacement et sont prévues pour minimiser les déformations des plaques lorsqu'elles sont empilées les unes sur les autres. Des excroissances simples ou doubles sont typiquement réparties sur la surface du panneau central des plaques d’échangeur de chaleur.
Éventuellement, des ailettes en épingle ou en picot (« pin fins » selon la terminologie anglo-saxonne) peuvent également être soudées sur le panneau central de la plaque d'échangeur de chaleur selon l'invention en utilisant le soudage par résistance.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'échangeur de chaleur selon l'invention comprend un premier canal destiné à recevoir un premier fluide situé entre les deux plaques d'échangeur de chaleur d'une seule paire de plaques selon l'invention. Lesdites deux plaques sont reliées mécaniquement par les deux premiers panneaux de jonction de la première plaque.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'échangeur de chaleur selon l'invention comprend un deuxième canal destiné à recevoir un deuxième fluide situé entre deux paires de plaques consécutives.
Avantageusement, des moyens de fermeture peuvent être utilisés le cas échéant pour fermer les côtés latéraux du deuxième canal et assurer l'étanchéité du canal. Avantageusement, lesdits moyens de fermeture peuvent être reliés mécaniquement aux plaques par n'importe quel moyen connu de l'homme du métier, par exemple par soudage, notamment par soudage à molette (« seam welding » selon la terminologie anglo-saxonne) ou par boulonnage.
Dans la réalisation où chaque paire de plaques ne comprend qu’une paire de panneaux de jonction, sur une des plaques seulement de la paire donc, le deuxième canal peut avantageusement être pourvu de moyens pour fermer son côté latéral entre deux paires de plaques successives. Ces moyens de fermeture peuvent être des barreaux latéraux (« edge bars » selon la terminologie anglo-saxonne) ou des plaques de recouvrement dédiées (« cover parts » dans la terminologie anglo-saxonne) ou tout autre moyen équivalent. Les plaques de recouvrement peuvent être fabriquées en une ou plusieurs pièces, certaines ayant une forme en C, ou une forme en U ou un profil quelconque permettant d'assembler la deuxième plaque de la première paire et la première plaque de la deuxième paire.
En ce qui concerne la réalisation de l’invention où chaque paire de plaque comprend deux paires de panneaux de jonction, c’est-à-dire où une des plaques comprend une paire de panneaux de jonction, à savoir les premiers panneaux de jonctions tels que décrits précédemment, et où la même plaque ou l’autre plaque comprend une autre paire de panneaux de jonction, à savoir les deuxièmes ou troisièmes panneaux de jonction tels que décrits précédemment : dans ce cas, chaque paire est assemblée à l’autre par les deuxièmes ou troisièmes paires de panneaux de jonction. Et des moyens de fermeture peuvent être, avantageusement, disposés longitudinalement suivant la direction d'écoulement du deuxième fluide (celui circulant entre deux paires de plaques assemblées) au niveau de l'entrée et au niveau de la sortie du deuxième canal. Ces moyens de fermeture peuvent être une plaque de recouvrement polygonale ayant une forme adaptée.
Par ailleurs, les premier et deuxième canaux destinés à recevoir le(s) fluide(s) soit peuvent être complètement vides (canal « libre »), soit peuvent comprendre des moyens de renforcement mécaniques, tels que des barreaux de connexion (« connecting bars » selon la terminologie anglo-saxonne).
Avantageusement, des éléments d'espacement (« spacers » selon la terminologie anglo-saxonne) fabriqués par exemple à partir de bandes (« strips » selon la terminologie anglo-saxonne), profilés, excroissances ou ailettes à épingle, peuvent être insérés dans au moins un/chaque canal afin de garantir l'espacement entre les plaques. Ils peuvent être lâches ou peuvent être soudés par points, ou encore être maintenus en place en utilisant des pinces (« clamps » dans la terminologie anglo-saxonne) profilées en U au niveau de l’alimentation et de l’évacuation.
Avantageusement, chacun des panneaux de jonction, comprend une partie, notamment une partie unique, ou comprend plusieurs parties se prolongeant successivement depuis le panneau central de la plaque, et cette ou ces parties sont de préférences toutes planes ou sensiblement planes (avec des arrondis possibles dans les zones de transition/de pliage entre le panneau central et la partie ou la première partie, et entre deux parties successives quand le panneau en comprend plusieurs. Dans ce dernier cas, la dernière partie, la plus éloignée du panneau central, est plane et parallèle aux plans des panneaux centraux, pour maximiser les surfaces en contact faisant la jonction entre deux plaques, donc faciliter leur fixation l’une à l’autre, leur solidarisation mécanique.
Les panneaux de jonction sont de préférence obtenus par des opérations de pliage des plaques, mais peuvent être obtenus différemment, et même être rapportés sur les panneaux centraux par différents moyens de fixation conventionnels.
Selon un mode de réalisation de l'invention, chacun des panneaux de jonction peuvent être fixés mécaniquement au panneau central de la plaque adjacente par toute technique conventionnelle, typiquement par soudure.
Avantageusement, la deuxième partie de chacun des panneaux de jonction peut être suffisamment grande pour permettre une fixation mécanique de la deuxième partie au panneau central de la plaque adjacente par un moyen conventionnel, connu de l'homme du métier.
Selon une première variante, les deuxièmes panneaux de jonction peuvent être orientés par rapport au plan du panneau central, avec un angle β compris entre 10° et 90°, de préférence entre 20° et 60°, et plus préférablement entre 30° et 50°, ou avec un angle β compris entre 60° et 120°, de préférence entre 70° et 110°, et plus préférablement entre 80° et 100°.
De préférence, la deuxième partie de chaque panneau de jonction, quand il comprend deux parties, peut s'étendre depuis la première partie du panneau de jonction parallèlement au plan du panneau central, ladite deuxième partie étant soit orientée soit vers l'intérieur de l’espace entre deux plaques d’une paire (qui servira de canal d’écoulement d’un fluide) du canal, soit vers l’extérieur, de l’autre côté de cet espace.
Chacun des panneaux de jonction peut de préférence être formé en une seule étape, par déformation/pliage. La déformation peut être obtenue par formage à la presse et/ou par cintrage. Une série d’étape de déformation de la tôle métallique plate peut être requise pour former une série de panneaux de jonction latérale sur une même plaque (une ou deux paires de panneaux).
Dans un mode de réalisation de l'invention, différentes zones du panneau central des plaques de l’échangeur de chaleur peuvent être pourvues d'une couche d'isolation, comportant une partie de plaque métallique parallèle au panneau central, avec de l'air entre la partie de plaque métallique et le panneau central. Ladite couche d'isolation peut permettre de modifier localement la température de la paroi de la plaque d'échangeur de chaleur et peut typiquement être mise en œuvre dans les zones les plus froides du canal froid. Un exemple en est décrit dans la demande de brevet CZ298773.
Selon un autre mode de réalisation de la paire de deux plaques d'échangeur de chaleur selon l'invention, un embout (« ferrule » selon la terminologie anglo-saxonne) peut être monté par-dessus les bords des deux plaques adjacentes soudées ensemble, servant de bouclier protégeant la jonction. L’embout est typiquement fabriqué à partir d'une pièce de tôle métallique cintrée de manière à pouvoir recouvrir le joint de soudure. L’embout peut être soudé sur chacune des deux plaques.
La plaque d’échangeur de chaleur selon l'invention peut être formée d'une seule pièce, habituellement par déformation en une étape d'une tôle métallique plate constituée d'un matériau soudable, par exemple une plaque en acier, par exemple en acier inoxydable.
A noter que la (ou des/toutes les) ) plaque d’échangeur de chaleur selon l’invention peut également être fabriquée en assemblant plusieurs pièces de plaque indépendantes, par des moyens d’assemblage conventionnels.
Description des figures
Les références représentées sur les figures sont indiqués ci-dessous en rapport avec les composants auxquelles elles se réfèrent :
A - Plaque d'échangeur de chaleur A
B - Plaque d'échangeur de chaleur B
A0- Panneau central de la plaque A
B0- Panneau central de la plaque B
A1, A2, A3, A4– côtés du panneau central
A0B1, B2, B3, B4– côtés du panneau central B0
P1- premier panneau de jonction de A sur le côté A1
P2- deuxième panneau de jonction de A sur le côté A2
P3- troisième panneau de jonction de A sur le côté A3
P4- quatrième panneau de jonction de A sur le côté A4
R3- troisième panneau de jonction sur B sur le côté B3
R4- quatrième panneau de jonction sur B sur le côté B4
P1A- première partie du premier panneau de jonction P1
P1B- deuxième partie du premier panneau de jonction P1
P2A- première partie du deuxième panneau de jonction P2
P2B- deuxième partie du deuxième panneau de jonction P2
P4A- première partie du quatrième panneau de jonction P4
P4B- deuxième partie du quatrième panneau de jonction P4
R3A- première partie du troisième panneau de jonction R3
R3B- deuxième partie du troisième panneau de jonction R3
R4A- première partie du quatrième panneau de jonction R4
R4B- deuxième partie du quatrième panneau de jonction R4
Les références sont conservées d’une figure à l’autre pour désigner les mêmes composants.
La figure 1a représente deux plaques d'échangeur de chaleur A et B selon un mode de réalisation d’une variante «à une paire de panneaux de jonction», dans laquelle la plaque B est plane, c’est-à-dire dépourvue de panneau de jonction. Elle représente en éclaté les deux plaques en vis-à-vis et orientées l’une par rapport à l’autre de la façon dont elles le seront une fois assemblées comme représenté en figure 1b.
Le panneau central A0est de forme rectangulaire et présente 4 côtés numérotés, A1, A2, A3et A4. A1et A2sont deux côtés opposés. A3et A4sont deux autres côtés opposés. Toutes les parties de la plaque B sont numérotées de la même manière, avec B0le panneau central et B1,B2,B3,B4ses quatre côtés.
Le panneau central A0est pourvu d’une (première) paire de panneaux de jonction, à savoir deux panneaux de jonction, respectivement P1sur le côté A1et P2sur le côté opposé A2, qui sont symétriques l’un de l’autre par rapport à un premier axe médian x du panneau central A0. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 1a, chacun des panneaux de jonction P1et P2est formé de deux parties, une première partie, respectivement P1Aet P2A, formant un angle α avec le panneau central A0et une deuxième partie, respectivement P1Bet P2B, qui est parallèle au panneau central A0. Chaque panneau de jonction est connecté par une ligne de pliure au panneau central A0, mais il pourrait également avoir été fourni en tant que deuxième composant et avoir été fixé à /rapporté sur le panneau central. Chaque panneau de jonction en deux parties est de préférence formé en une seule passe, par déformation de la plaque A. Le premier et le deuxième panneaux de jonction P1et P2sont orientés suivant un angle d'environ 75° par rapport au plan du panneau central A0.
La plaque d'échangeur de chaleur B est dépourvue de panneau de jonction et est sensiblement plane. Les deux panneaux centraux A0et B0se font face.
La figure 1b illustre une vue en perspective schématique des deux plaques A et B de la figure 1a telles qu’elles se trouvent disposées l’une par rapport à l’autre une fois assemblées et reliées mécaniquement au niveau de la première paire de panneaux de jonction P1et P2de la plaque A pour former une paire de plaques d'échangeur de chaleur selon un mode de réalisation de l'invention.
Les deux plaques de la figure 1a ont été superposées de manière à pouvoir être reliées mécaniquement. La « face interne» de la plaque A fait face à la « face interne » de la plaque B. Le premier panneau de jonction P1de la plaque A est soudé au niveau de sa deuxième partie P1Bà la plaque B sur le bord plan du côté B1du panneau central B0. De manière similaire, le deuxième panneau de jonction P2de la plaque A est soudé au niveau de sa deuxième partie P2Bà la plaque B sur le bord plan du côté plan opposé B2du panneau central B0.
L’espace ainsi formé entre la plaque A et la plaque B constitue un premier canal de l'échangeur de chaleur constitué de la paire de plaques selon l'invention, dans lequel un premier fluide F1peut s'écouler. Le premier canal présente une section transversale d'écoulement trapézoïdale et ladite section transversale est ici la même sur toute la longueur du canal.
Les figures 2a et 2b représentent une vue en perspective de deux plaques A et B, respectivement séparément puis assemblées, selon un premier mode de réalisation d’une variante «à deux paires de panneaux de jonction», dans lequel la plaque d’échangeur A est pourvue de deux paires de panneaux de jonction, inclinés dans des directions opposées dans lequel et la plaque d’échangeur B est dépourvue de panneau de jonction.
Dans la figure 2a, le panneau central A0de la plaque A est pourvu de deux paires de panneaux de jonction :
- d’une part, les premiers panneaux de jonction P1sur le côté A1et P2sur le côté opposé A2, qui sont symétriques l’un de l’autre par rapport à l’axe médian x du panneau central A0, et qui sont orientées du côté de la face interne de la plaque A (de façon analogue aux panneaux de jonction des figures 1a,1b) ;
- d’autre part, les deuxièmes panneaux de jonction P3sur le côté A3et P4sur le côté opposé A4, qui sont symétriques l’un de l’autre par rapport au deuxième axe médian y, et qui sont orientées du côté de la face externe de la plaque A. Les axes médians x et y sont perpendiculaires entre eux.
Les premiers panneaux de jonction P1et P2sont constitués de deux parties, une première partie, respectivement P1Aet P2A, formant un angle α avec le panneau central A0, et une deuxième partie, respectivement P1Bet P2B, qui est parallèle au panneau central, et qui s’étend vers l’extérieur du panneau.
De même, les deuxièmes panneaux de jonction P3 et P4 sont constitués de deux parties, une première partie, respectivement P3Aet P4A, formant un angle β avec le panneau central et une deuxième partie, respectivement P3Bet P4B, qui est parallèle à la plaque de panneau central mais qui s’étend vers l’intérieur du panneau. Les premiers panneaux de jonction P1et P2sont orientés vers la face interne de la plaque B suivant un angle d'environ 75° par rapport au plan du panneau central A0. Les deuxièmes panneaux de jonction P3et P4sont orientés du côté de la face externe de la plaque A suivant un angle β d'environ 90° par rapport au plan du panneau central A0. Les panneaux de jonction sont de préférence formés en une seule passe, par déformation. La déformation peut être obtenue par formage à la presse et/ou par cintrage, après découpage des coins.
La plaque d'échangeur de chaleur B est dépourvue de panneau de jonction et est sensiblement plane. Les deux panneaux centraux A0et B0se font face.
La figure 2b illustre une vue en perspective schématique des deux plaques A et B de la figure 2a une fois assemblées et reliées mécaniquement au niveau des premiers panneaux de jonction P1et P2de la plaque A pour former une paire de plaques d'échangeur de chaleur.
Les deux plaques ont été superposées de manière à pouvoir être reliées mécaniquement. La « face interne » de la plaque A fait face à la « face interne » de la plaque B. Le panneau de jonction P1de la plaque A est soudé au niveau de sa deuxième partie P1Bà la plaque B sur le côté plan B1du panneau central B0. De manière similaire, le panneau de jonction P2de la plaque A est soudé au niveau de sa deuxième partie P2Bà la plaque B sur le côté plan opposé B2du panneau central B0.
Le canal formé entre la plaque A et la plaque B constitue un premier canal de l'échangeur de chaleur constitué de la paire de plaques selon l'invention, dans lequel un premier fluide F1 peut s'écouler. Le premier canal présente une section transversale d'écoulement trapézoïdale et ladite section transversale est la même sur toute la longueur du canal.
Comme représenté en figure 2c, les deuxièmes panneaux de jonction P3 et P4 de la plaque A permettent d’associer la plaque A avec une troisième plaque d’échangeur, de préférence identique à la plaque B, qui serait positionnée en regard de la face externe de la plaque A, afin de créer, entre la troisième plaque et la plaque A, un deuxième espace définissant un canal dans lequel un deuxième fluide F2peut s'écouler. Le deuxième canal présente, dans ce mode de réalisation, une section transversale d'écoulement rectangulaire. La figure 2c représente des plaques qui présentent à leur surface des « dimples » ou excroissances déjà évoquées plus haut, ainsi que, en pointillés, des espaceurs destinés à garantir un écartement constant entre les deux panneaux centraux, ici sous forme de profilés. Ces éléments restent optionnels, mais peuvent s’avérer utiles notamment avec des plaques de grandes dimensions.
La figure 3a représente deux plaques A et B d’une paire de plaques d'échangeur de chaleur selon l’invention dans un autre mode de réalisation de la variante « à deux paires de panneaux de jonction», dans lequel la plaque d’échangeur A est pourvue d’une (première) paire de panneaux de jonction, et dans lequel la plaque d’échangeur B est, elle aussi, pourvue d’une (troisième) paire de panneaux de jonction. La figure 3b représente la paire de plaques lorsque lesdites plaques A et B sont assemblées.
Le panneau central A0de la plaque A est pourvu d’une première paire de panneaux de jonction : P1sur le côté A1et P2sur le côté opposé A2, qui sont symétriques l’un de l’autre par rapport à l’axe médian x du panneau central A0, et qui sont orientés vers la face interne de la plaque B, comme dans les figures 1a-1b précédentes.
Le panneau central B0de la plaque B est pourvu d’une troisième paire de panneaux de jonction : les panneaux de jonction R3sur le côté B3et R4sur le côté opposé B4, qui sont symétriques l’un de l’autre par rapport à l’axe médian y’ du panneau central B0, et qui sont orientés du côté de la face externe de la plaque B. Comme à la figure 2a précédente, les axes médians x et y’ sont perpendiculaires l’un à l’autre, à la différence qu’ici, ils se matérialisent sur deux plaques différentes parallèles entre elles, et pas sur une même plaque. Dans ce mode de réalisation, les premiers panneaux de jonction P1et P2sont constitués de deux parties, une première partie, respectivement P1Aet P2A, formant un angle α avec le panneau central et une deuxième partie, respectivement P1Bet P2B, qui est parallèle à la plaque de panneau central A0, et s’étendent du côté de la face interne de ladite plaque.
De même, les troisièmes panneaux de jonction R3et R4sont constitués de deux parties, une première partie, respectivement R3Aet R4A, formant un angle θ avec le panneau central B0 et une deuxième partie, respectivement R3Bet R4B, qui est parallèle à la plaque de panneau central B0, mais qui est orientée du côté de la face externe de la plaque B. Les premiers panneaux de jonction P1et P2sont orientés vers le bas suivant un angle d'environ 90° par rapport au plan du panneau central A0. Les troisièmes panneaux de jonction R3et R4sont orientés suivant un angle θ d'environ 90° par rapport au plan du panneau central B0. Les panneaux de jonction sont de préférence formés en une seule passe, par déformation. La déformation peut être obtenue par formage à la presse et/ou par cintrage, après découpage des coins.
La figure 3b illustre une vue en perspective schématique de la manière suivant laquelle les deux plaques A et B de la figure 3a sont assemblées et reliées mécaniquement au niveau du premier et deuxième panneau de jonction P1et P2de la plaque A pour former une paire de plaques d'échangeur de chaleur : Les deux plaques ont été associées et soudées via les panneaux de jonction P1et P2sur les côtés B1et B2de la plaque B de manière similaire à la figure 2b. Le canal formé entre la plaque A et la plaque B constitue un premier canal de l'échangeur de chaleur, dans lequel un premier fluide F1peut s'écouler. Le premier canal présente une section transversale d'écoulement rectangulaire.
Les troisièmes panneaux de jonction R3et R4de la plaque B permettent dans cette configuration d’associer la plaque B avec une quatrième plaque d’échangeur, de préférence identique à la plaque A, qui serait positionnée en regard de la face externe de la plaque B, afin de créer, entre la plaque B et la quatrième plaque (non représentée), un deuxième canal dans lequel un deuxième fluide F2peut s'écouler, notamment de manière croisée. La hauteur des paires de panneaux de jonction est choisie selon le débit de fluide voulu.
La figure 3b représente un fonctionnement d’échangeur en courants croisés des écoulements des fluides F1et F2, des écoulements perpendiculaires entre eux donc, que l’on obtient à l’aide de baffles internes (non représentés) qui changent la direction du fluide F2, une fois la zone d’admission passée.
Les échangeurs comportent donc plusieurs paires de plaques selon l’invention montées dans un châssis, avec des alternances de plaques de chacun des deux types, par exemple (ABAB) n fois sans exclure des empilements de type (ABBA) n fois, avec une jonction entre deux paires qui se fait par des panneaux de jonction intégrés aux plaques selon l’invention ou par des composants supplémentaires ajoutés, comme vu plus haut.

Claims (15)

  1. Paire de plaques (A,B) d'échangeur de chaleur (AB) comprenant une première plaque (A) et une deuxième plaque (B) d'échangeur de chaleur, disposées en vis-à-vis et espacées l’une de l’autre de manière à définir un volume interne apte à former un canal pour l’écoulement d’un premier fluide (F1), et comprenant chacune un panneau central (A0, B0), lesdits panneaux centraux étant quadrilatéraux ou quadrilatéraux avec éventuellement des bords tronqués, coupés ou arrondis, et étant plans et parallèles entre eux, caractérisée en ce que deux côtés opposés du panneau central (A0) de la première plaque (A) sont inclinés par rapport audit panneau central (A0) en direction de la deuxième plaque (B) et forment des premiers panneaux de jonction (P1,P2) venant en contact avec les deux bords opposés correspondants plans du panneau central (B0) de la deuxième plaque (B).
  2. Paire de plaques (A,B) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que lesdits premiers panneaux de jonction (P1,P2) sont symétriques l’un de l’autre par rapport à un premier axe médian (x) du panneau central (A0).
  3. Paire de plaques (A,B) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins un des, notamment tous les, premiers panneaux de jonction (P1,P2) du panneau central (A0) de la première plaque (A) comprend une première partie (P1A;P2A) s’étendant depuis le panneau central et une deuxième partie (P1B;P2B) s'étendant depuis ladite première partie, ladite première partie formant un angle (α) avec le panneau central (A0) et ladite deuxième partie étant parallèle audit panneau central (A0).
  4. Paire de plaques (A,B) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’angle (α) entre la première partie du premier panneau de jonction (P1A;P2A) et le panneau central A0) est d’au moins 45°, notamment compris entre 80 et 110°.
  5. Paire de plaques (A,B) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux autres côtés opposés du panneau central (A0) de la première plaque (A) sont inclinés par rapport audit panneau central (A0) dans la direction opposée aux premiers panneaux de jonction et forment des deuxièmes panneaux de jonction (P3; P4), notamment afin de venir en contact avec les bords opposés correspondants du panneau central d’une troisième plaque.
  6. Paire de plaques (A,B) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’un des, notamment tous les, deuxièmes panneaux de jonction (P3;P4) du panneau central de la première plaque (A) comprend une première partie (P3A;P4A) s’étendant depuis le panneau central (A0) et une deuxième partie (P3B;P4B) s'étendant depuis ladite première partie, ladite première partie formant un angle (β) avec le panneau central (A0) et ladite deuxième partie étant parallèle audit panneau central (A0).
  7. Paire de plaques (A,B) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’angle (β) entre la première partie des deuxièmes panneaux de jonction (P3A;P4A) et le panneau central (A0) est d’au moins 45°, notamment compris entre 80 et 110°.
  8. Paire de plaques (A,B) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux autres côtés opposés du panneau central (B0) de la deuxième plaque (B) sont inclinés par rapport audit panneau central (B0) dans la même direction que les premiers panneaux de jonction (P1,P2) et forment des troisièmes panneaux de jonction (R3;R4), notamment en vue de venir en contact avec les bords opposés correspondants du panneau central d’une quatrième plaque.
  9. Paire de plaques (A,B) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’un des, notamment tous les, troisièmes panneaux de jonction (R3;R4) du panneau central (B0) de la deuxième plaque (B) comprend une première partie (R3A;R4A) s’étendant depuis le panneau central (B0) et une deuxième partie (R3B;R4B) s'étendant depuis ladite première partie, ladite première partie formant un angle (θ) avec le panneau central (B0) et ladite deuxième partie étant parallèle audit panneau central (B0).
  10. Paire de plaques (A,B) selon l’une des revendications 6 ou 9, caractérisée en ce que les deuxièmes (P3;P4) et/ou troisièmes (R3; R4) panneaux de jonction sont différents des premiers panneaux de jonction (P1;P2), notamment en largeur et/ou en inclinaison par rapport à leurs panneaux centraux respectifs.
  11. Paire de plaques (A,B) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les plaques sont assemblées l’une à l’autre par soudure entre un bord plan de l’une des plaques (B) et une partie plane d’un panneau de jonction (P1,P2) de l’autre plaque (A).
  12. Empilement de paires de plaques (A,B) d'échangeur de chaleur comprenant au moins deux paires de plaques successives espacées selon l’une des revendications précédentes, désignées par première paire de plaques d'échangeur de chaleur et deuxième paire de plaques d'échangeur de chaleur, dans lequel :
    - ladite première paire et ladite deuxième paire sont disposées parallèlement l'une à l'autre et en regard l’une de l’autre, l’espace entre les plaques de chaque paire formant un canal pour recevoir un premier écoulement de fluide (F1),
    - l'espace entre la première et la deuxième paire de plaques d'échangeur de chaleur forme un canal pour recevoir un deuxième écoulement de fluide (F2), ladite deuxième paire étant préférentiellement identique à ladite première paire ou étant une image en miroir de ladite première paire.
  13. Empilement de paires de plaques d'échangeur de chaleur (A,B) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que deux paires espacées successives sont reliées latéralement par des moyens de fermeture, lesdits moyens de fermeture comprenant de préférence un barreau latéral, une plaque de recouvrement avec un profil en C ou en U, ou une plaque de recouvrement plane adaptée.
  14. Échangeur de chaleur à plaques comprenant des paires (A,B) de plaques d'échangeur de chaleur ou des empilements de paires de plaques d'échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, lesdites paires ou empilements de paires étant disposés dans un châssis.
  15. Procédé de fabrication d'un empilement d’au moins deux paires (A,B) de plaques d'échangeur de chaleur selon l’une des revendications 1 à 11, ledit procédé comprenant les étapes suivantes:
    - préparer au moins quatre plaques comportant chacune un panneau central (A0,B0) à quatre côtés,
    - d’une part, pour au moins (A0) deux desdits panneaux centraux, plier un premier et un deuxième côté opposés de manière à former des premiers panneaux (P1;P2) de jonction, lesdits premiers panneaux de jonction comprenant chacun une première partie inclinée par rapport au panneau central, lesdits premiers panneaux de jonction étant de préférence symétriques l’un de l’autre par rapport à un axe médian (x) du panneau central (A0);
    - d’autre part, optionnellement soit plier lesdits troisième et quatrième côtés des au moins deux panneaux centraux dans le sens opposé aux premiers et deuxième panneaux de jonction de manière à former des deuxièmes panneaux de jonction (P3;P4), lesdits deuxièmes panneaux de jonction comprenant une première partie, inclinée par rapport au panneau central, lesdits panneaux de jonction étant de préférence symétriques l’un de l’autre par rapport à un axe médian (y) du panneau central ; soit plier lesdits premier et deuxième côtés d’au moins deux des autres panneaux centraux, de manière à former des troisièmes panneaux de jonction (R3;R4), lesdits troisièmes panneaux de jonction comprenant une première partie, inclinée par rapport à ces deux panneaux centraux, lesdits deuxièmes ou troisièmes paires de panneaux de jonction étant de préférence symétriques l’un de l’autre par rapport au deuxième axe médian (y,y’) du panneau central concerné ;
    - disposer les plaques d’échangeur de chaleur en deux piles, à savoir une première pile de plaques identiques entre elles, et une deuxième pile de plaques identiques entre elles et de préférence différentes des plaques de la première pile,
    - constituer au moins deux paires de plaques, chaque paire étant assemblée à partir d’une plaque provenant de la première pile et d’une autre plaque provenant de la deuxième pile, en fixant les premiers panneaux de jonction d’une des plaques aux bords plans correspondant de l’autre plaque, l'espace entre les deux plaques de chaque paire formant un premier canal de fluide,
    - assembler entre elles au moins deux paires de plaques ainsi constituée, l'espace entre les paires de plaques d'échangeur de chaleur formant un deuxième canal de fluide, par fixation des deuxièmes (P3;P4), ou troisièmes panneaux de jonction (R3;R4) d’une plaque d’une paire aux bords plans d’une plaque d’une paire adjacente ou latéralement par des moyens de fermeture.
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