ECHANGEUR A PLAQUES

Description

[0001] La présente invention concerne la conception des échangeurs thermiques du type à plaques. Ceux-ci se distinguent d'une manière générale des échangeurs tubulaires par le fait que les fluides en situation d'échange thermique circulent longitudinalement de part et d'autre de plaques ondulées disposées parallèlement les unes aux autres de manière à reposer les unes sur les autres par des crêtes de leurs ondulations respectives.

[0002] La présente invention concerne plus particulièrement un échangeur thermique du type à plaques, comportant un faisceau d'échange thermique constitué par des plaques ondulées reposant les unes sur les autres par des crêtes de leurs ondulations respectives, de telle sorte que lesdites plaques ménagent entre elles des premiers et seconds canaux de passage pour respectivement, un premier et un second fluide d'échange thermique.

[0003] Tels qu'ils sont décrits, par exemple, dans le FR-A-2.471.569 ou 2 638 226, des échangeurs de ce type comportent un faisceau de plaques planes parallèles qui sont constituées de tôles fines, le plus souvent en acier inoxydable, munies d'ondulations par lesquelles elles sont en contact les unes sur les autres et par lesquelles elles organisent la circulation des fluides longitudinalement d'une extrémité à l'autre de l'échangeur (en général à contre-courant l'un de l'autre), en créant des turbulences favorables aux échanges thermiques qui ont lieu entre les fluides à travers chaque plaque. Sur leurs bords longitudinaux, les plaques sont toutes soudées entre elles par l'intermédiaire de languettes ou de cadres formant entretoises qui maintiennent l'écartement entre deux plaques jointives successives. L'empilement de plaques ainsi rigidifié est encadré par deux tôles relativement épaisses, qui reportent le poids du faisceau sur un support.

[0004] Suivant la technique connue, les languettes sont placées continûment sur les bords latéraux plats des plaques de part et d'autre de chaque plaque individuelle, de manière à assurer sa liaison par soudure avec les deux plaques adjacentes qui l'encadrent. Leur épaisseur équilibre celle des ondulations par lesquelles les tôles fines constituant les plaques en appui les unes sur les autres, tout en ménageant des canaux de circulation d'un fluide d'échange entre deux plaques successives, qui sont tous fermés tout le long des bords latéraux des plaques.

[0005] Un tel mode de réalisation du faisceau est particulièrement délicat à mettre en oeuvre. De plus dans la mesure où l'opération de soudage porte sur des épaisseurs de matériaux à souder sensiblement différentes, entre les languettes et les tôles fines, cela conduit à des tensions et des fissures dues aux différences d'inertie thermique.

[0006] La présente invention vise notamment la conception d'un faisceau de réalisation plus aisée qui soit plus léger et qui remédie aux inconvénients ci-dessus. Elle se situe dans un contexte technologique usuel, où ce faisceau est disposé dans une enceinte propre à recevoir et contenir celui des fluides dont la pression est la plus élevée.

[0007] Selon sa caractéristique principale, la présente invention a pour objectif un échangeur thermique du type à plaques, comportant un faisceau d'échange thermique constitué par des plaques ondulées reposant les unes sur les autres par des crêtes de leurs ondulations respectives et ménageant entre elles des premiers et seconds canaux de passage pour respectivement, un premier et un second fluide d'échange thermique, caractérisé en ce que ledit faisceau est formé d'un empilement de couples formés chacun de deux plaques mutuellement en contact par leurs bords latéraux respectifs et soudées l'une à l'autre par ces bords d'une extrémité à l'autre extrémité dudit faisceau, de telle sorte que lesdits canaux sont alternativement fermés et ouverts le long desdits bords latéraux dans une enceinte contenant ledit faisceau, en ce que lesdites plaques sont par ailleurs réunies aux extrémités du faisceau par les languettes intercalaires ménageant des entrées et sorties pour lesdits fluides, et en ce que ledit échangeur comporte au moins une boîte de raccordement qui est soudée sur lesdites languettes à une extrémité du faisceau pour guider la circulation de l'un des fluides d'échange thermique entre lesdits canaux fermés et un conduit interne le guidant à travers ladite enceinte.

[0008] L'invention permet de supprimer les languettes intermédiaires entre plaques sur les bords latéraux, au moins une fois sur deux, ce par quoi on aboutit non seulement à un allégement notable de l'ensemble du faisceau, mais surtout, on évite les conséquences d'opérations de soudage portant sur des épaisseurs de matériaux à souder sensiblement différents, entre les languettes et les tôles fines, d'où des tensions et des fissures dues aux différences d'inertie thermique.

[0009] Conformément à l'invention, on s'attache à fermer hermétiquement un canal sur deux seulement. En pratique, une première étape de soudure consiste à souder deux par deux les bords latéraux des plaques, pressés l'un contre l'autre, de préférence sans métal d'apport. Chaque couple de deux plaques formé ainsi un canal de passage de fluide, longitudinalement d'une extrémité à l'autre du faisceau.

[0010] La présente invention vise également la réalisation d'un échangeur thermique de type à plaques comportant une enceinte de résistance en pression dans laquelle est placé le faisceau de plaques d'échange thermique. L'échangeur suivant l'invention comporte alors avantageusement des moyens d'amenée et d'évacuation des fluides d'échange thermique entre l'extérieur de l'enceinte et les extrémités du faisceau, au niveau de languettes intercalaires qui réunissent les plaques en ménageant des entrées et sorties pour lesdits fluides.

[0011] Comme on le verra par la suite, ces moyens d'amenée et d'évacuation sont de préférence aménagés de sorte que le second fluide circulant dans les canaux de passage ouverts remplisse l'enceinte. Ce second fluide sera de préférence le fluide à plus haute pression, de sorte qu'il ne soit pas nécessaire de prévoir des éléments de reprise des efforts de pression sur le faisceau, la tenue de l'empilement étant assurée par le fluide à plus haute pression emplissant l'enceinte, de préférence en amont de la perte de charge qu'il subit à la traversée du faisceau.

[0012] Une telle réalisation, qui ne nécessite pas d'opération de soudage de l'ensemble du faisceau sur ses bords latéraux, permet également dans une variante de réalisation, d'assurer un meilleur remplissage en volume de l'enceinte, généralement cylindrique, en autorisant la réalisation d'un faisceau de plaques à partir de couples de plaques de largeurs différentes. On obtient donc une meilleure capacité d'échange de l'échangeur pour un encombrement donné.

[0013] Afin, d'une part, de faciliter l'assemblage de l'échangeur et, d'autre part, de guider le second fluide longitudinalement dans le faisceau, ce dernier est avantageusement entouré par un caisson sensiblement parallélépipédique ouvert en ses deux extrémités longitudinales.

[0014] Selon l'invention, ce caisson est de constitution particulièrement simple, dans la mesure où il n'est pas nécessaire qu'il assure une reprise des efforts de pression. Avantageusement, le second fluide à plus haute pression circulant dans les canaux ouverts et dans le volume de l'enceinte permet d'éviter des éléments de reprise de ces efforts.

[0015] Selon une variante de réalisation de l'invention, le caisson est remplacé par deux plaques constituant des jouées latérales de longueur identique à la longueur des plaques et de largeur quelque peu supérieure à la hauteur de l'empilement. Ces jouées assurent le guidage du second fluide dans les canaux ouverts du faisceau, le maintien de l'empilement, avant son assemblage aux moyens d'amenée et d'évacuation, son positionnement dans l'enceinte pouvant être assuré par des moyens de fixation des jouées entre elles les reliant l'une à l'autre en des points de leurs bords latéraux, par exemple par des tirants ou tout autre moyen.

[0016] Selon une autre variante de réalisation où le maintien de l'empilement préalablement à son assemblage aux moyens d'amenée et d'évacuation n'est pas nécessaire, ce qui peut être le cas par exemple d'un faisceau de largeur variable destiné à occuper un plus grand volume en section dans une enceinte cylindrique, le faisceau sera placé directement dans l'enceinte et le maintien de l'empilement sera assuré une fois la mise en pression effectuée par le second fluide à plus haute pression.

[0017] Afin de permettre l'organisation de la circulation des fluides dans le faisceau à partir de ses extrémités, celui-ci comporte avantageusement à ses extrémités longitudinales, des languettes intercalaires qui, pour déterminer des passages d'accès des fluides à l'entrée et à la sortie du faisceau, sont placées de telle sorte que les canaux de passage fermés latéralement sont ouverts aux extrémités dans la partie centrale et les canaux ouverts pour le second fluide entre deux couples accolés de deux plaques soudées latéralement sont au contraire fermés par des languettes dans la même zone centrale. Dans les deux zones latérales de part et d'autre de la zone centrale, on trouve à l'inverse des languettes fermant les canaux de passage fermés alors que les canaux de passage du premier fluide restent ouverts. Il sera souvent utile ici que les languettes destinées à fermer chaque canal de passage fermé dans les zones latérales soient taillées en biseau à leur extrémité en regard des bords latéraux des plaques, afin de permettre leur soudure de raccordement aisée à la soudure étanche du canal correspondant.

[0018] En regardant le faisceau en bout, on voit donc en succession, transversalement à l'empilement, alternativement une languette centrale et deux languettes latérales, avec toutefois avantageusement un recouvrement d'un canal à l'autre sur les bords de la zone centrale, là où, comme on le verra par la suite, un collecteur interne constituant les moyens d'amenée ou d'évacuation du premier fluide viendra se souder sur les languettes par une boîte de raccordement.

[0019] On notera que le soudage à ce niveau ne pose nullement les problèmes que l'on rencontrait dans l'art antérieur avec les languettes latérales. En fait, les languettes relativement épaisses ont avantageusement une longueur beaucoup plus faible le long des tôles fines à souder, et de plus, le soudage fait intervenir les parois du collecteur, qui sont également relativement épaisses par rapport aux tôles fines constituant les plaques.

[0020] Les moyens d'amenée et d'évacuation du premier fluide-entre l'extérieur de l'enceinte et les extrémités du faisceau comportent avantageusement selon l'invention, à chaque extrémité longitudinale du faisceau, un circuit collecteur interne constitué d'une boîte de raccordement interne, soudée par ses bords longitudinaux sur la zone de recouvrement des languettes latérales et centrales et par ses bords transversaux sur les plaques externes de l'empilement, et d'un conduit interne assurant la liaison entre la boîte de raccordement et l'extérieur de l'enceinte en traversant cette dernière.

[0021] Les moyens d'évacuation du second fluide d'échange comportent avantageusement un circuit collecteur externe, constitué d'une boîte de raccordement externe, soudée par ses bords sur l'extrémité du caisson, et d'un conduit externe coaxial au conduit interne du collecteur interne constituant les moyens d'amenée du premier fluide, assurant la liaison entre la boite externe et l'extérieur de l'enceinte.

[0022] Les boîtes de raccordement sont réalisées de préférence sous la forme de demi-cylindres, la boîte d'amenée du premier fluide étant à l'intérieur de la boîte d'évacuation du second fluide.

[0023] Les moyens d'amenée du second fluide peuvent être réalisés de manière semblable à ses moyens d'évacuation, mais ils consistent avantageusement en un simple orifice dans l'enceinte, le second fluide à plus haute pression pénétrant ainsi librement dans le faisceau en même temps qu'il remplit l'enceinte, conçue pour résister à la haute pression.

[0024] L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un échangeur de type à plaques consistant :

• lors d'une première étape de soudage, à souder deux par deux les bords latéraux des plaques, pressés l'un contre l'autre, de préférence sans métal d'apport ;
• à empiler les couples de plaques ainsi réalisés les uns sur les autres, en contact par leurs ondulations respectives extérieures, l'ensemble étant de préférence maintenu dans un caisson parallélépipédique ouvert aux deux extrémités ;
• à mettre en place, à ces deux extrémités, les languettes intercalaires qui déterminent les passages de fluide aux deux extrémités du faisceau ;
• lors d'une deuxième étape de soudage, à souder les languettes d'extrémités et les bords transversaux des plaques, et simultanément les boîtes de raccordement internes sur la zone de recouvrement des languettes ;
• lors d'une troisième étape de soudage, à souder la ou les boîtes de raccordement externes sur les extrémités du caisson entourant le faisceau.

[0025] On décrira maintenant plus en détail des formes de réalisation particulières de l'invention qui en feront mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que ces formes de réalisation sont choisies à titre d'exemples non limitatifs. Leur description est illustrée par les dessins annexés dans lesquels :

• la figure 1 représente en coupe transversale, dans une région où les plaques présentent des ondulations, un faisceau de plaques d'échange thermique selon l'invention ;
• la figure 2 représente en coupe transversale un faisceau de plaques selon l'invention, la coupe étant réalisée dans la région d'une des extrémités longitudinales du faisceau ;
• la figure 3 représente une vue partielle en perspective éclatée d'un échangeur selon l'invention ;
• la figure 4 représente schématiquement une coupe transversale d'une variante de réalisation d'un échangeur selon l'invention ; et
• la figure 5 représente schématiquement et partiellement une vue en perspective d'un échangeur selon l'invention.

[0026] Dans toutes ces figures, et pour des raisons de clarté, les échelles n'ont pas été respectées et les représentations sont schématisées. De plus, et toujours pour des raisons de clarté, les mêmes éléments seront désignés par les mêmes références sur les différentes figures.

[0027] Un faisceau 1 de plaques d'échange thermique selon l'invention tel que représenté aux figures 1 et 2 est constitué d'un empilement de couples 2 de plaques 3, 3'. Chaque couple 2 de plaques 3, 3' est réalisé en superposant deux tôles fines constituant les plaques 3, 3' prenant appui l'une sur l'autre par des crêtes intérieures 4 d'ondulations qù'elles comportent et qui constituent des moyens propres à organiser la circulation des fluides d'échange thermique passant entre deux plaques voisines appartenant à un même couple. Les plaques 3, 3' comportent en outre un encadrement à surface lisse, dépourvu d'ondulations et permettant notamment que deux plaques 3, 3' constitutives d'un couple 2 soient soudées l'une à l'autre par les bords latéraux respectifs 5, 5' des plaques 3, 3' pressés l'un contre l'autre, sans métal d'apport.

[0028] Les couples 2 de plaques 3, 3' ainsi réalisés constituent des canaux de passage fermés 6, longitudinalement d'une extrémité à l'autre du faisceau 1, pour un premier fluide d'échange thermique.

[0029] Les couples 2 de plaques 3, 3' sont ensuite empilés les uns sur les autres et les intervalles entre deux couples de plaques voisins, en contact par des crêtes extérieures 7 des ondulations de leurs plaques, ménagent des canaux de passage ouverts 8 pour un second fluide d'échange thermique.

[0030] L'empilement est ensuite, dans l'exemple décrit, maintenu dans un simple caisson 9 parallélépipédique ouvert aux deux extrémités. Ce caisson 9 a pour but d'une part de canaliser le second fluide d'échange thermique dans les canaux ouverts 8, et d'autre part, accessoirement, de maintenir l'empilement en place jusqu'à sa mise sous pression dans une enceinte 10 (figure 5), conçue quant à elle pour résister à la pression des fluides.

[0031] Dans l'échangeur, le fluide circulant dans les canaux fermés 6 sera préférentiellement le fluide à plus basse pression, ou du moins celui qui ne remplit pas l'enceinte, généralement à virole cyclindrique, contenant le faisceau de plaques. En effet, le fluide à plus haute pression circulant ainsi dans les canaux ouverts 8 en même temps qu'il remplit l'enceinte 10 comme on le verra par la suite, cela permet d'éviter que le caisson 9 ait à reprendre des efforts de pression.

[0032] Aux deux extrémités de l'empilement constitutif du faisceau 1, on met en place des languettes intercalaires 11, 12 (figure 2) qui déterminent les passages du fluide à l'entrée et à la sortie du faisceau, là où les canaux de passage 6, 8 se connectent à des boîtes de raccordement 13, 14 (figure 3), afin de réaliser ensuite le soudage des languettes d'extrémité 11, 12 et des bords transversaux 15, 15' à surface lisse des plaques 3, 3' en même temps que celui de boîtes de raccordement internes 13, 16 (figure 5) pour le premier fluide.

[0033] L'échangeur tel que représenté à la figure 5 est un échangeur où l'ensemble du faisceau 1 est suspendu à l'enceinte 10 à virole cylindrique par un collecteur externe 17 du premier fluide d'échange thermique à basse pression, passant à l'extrémité de fête de l'échangeur à l'intérieur d'un collecteur interné 18 du second fluide d'échange thermique à haute pression, tandis qu'à l'extrémité de pied, le second fluide à haute pression pénètre librement dans le faisceau 1 en même temps qu'il remplit l'enceinte 10, conçue pour résister à la haute pression, et que le premier fluide à basse pression sort du faisceau 1 par un collecteur interne 19.

[0034] Ces collecteurs 17, 18, 19 constituent des moyens d'amenée et d'évacuation des fluides d'échange thermique depuis l'extérieur de l'enceinte 10 vers les extrémités du faisceau.

[0035] Les circuits collecteurs internes 18 et 19 sont constitués chacun d'une boîte de raccordement interne 13, 16 de formé générale demi-cylindrique, et d'un conduit interne 20, 21 assurant la liaison entre la boite de raccordement 18 ou 19 et l'extérieur de l'enceinte 10.

[0036] Le circuit collecteur externe 17 est constitué d'une boîte de raccordement externe 14 de forme généralement demi-cylindrique et d'un conduit externe 22 assurant la liaison entre la boîte de raccordement 17 et l'extérieur de l'enceinte 10, les conduits interne 20 et externe 22 étant coaxiaux.

[0037] Les canaux 6 qui ont été fermés latéralement lors de l'étape de soudage plaque 3 sur plaque 3' sont ouverts aux extrémités dans une zone centrale 23 et sont fermés dans les deux zones latérales 24 et 25 de part et d'autre de la zone centrale 23 par les languettes 11, aussi bien en tête qu'en pied du faisceau. Les canaux ouverts 8 formés pour le second fluide entre deux couples 2 accolés de deux plaques 3, 3' soudées latéralement sont au contraire fermés par des languettes 12 dans la zone centrale 23 afin de ne pas communiquer avec les collecteurs internes 18, 19. Dans les deux zones latérales 24, 25 on trouve des languettes 11 fermant les canaux 6 du premier fluide alors que les canaux 8 du second fluide restent ouverts pour communiquer soit avec le collecteur externe 17 à l'extrémité de tête, soit avec des moyens de guidage analogues, ou directement avec le volume interne de l'enceinte 10 en pied de faisceau.

[0038] Une fois les languettes 11, 12 mises en place, on réalise donc le soudage de ces languettes sur les bords transversaux des plaques en même temps que le soudage des boîtes de raccordement internes 13, 16 sur une zone de recouvrement 30 des languettes 11, 12 aux deux bords de la zone centrale 23 et sur la zone centrale des bords transversaux des deux plaques externes du faisceau 1.

[0039] Enfin, une dernière étape de soudage consiste à souder la boîte de raccordement externe 17 sur l'extrémité du caisson 9 entourant le faisceau.

[0040] La variante de réalisation représentée à la figure 4 montre le meilleur remplissage en volume qui peut être obtenu selon l'invention dans une virole cylindrique 26 constitutive de l'enceinte de l'échangeur. On réalise dans ce cas un faisceau 27 de plaques 28 de largeurs différentes. Une section en gradins du faisceau telle que représentée est rendue possible grâce à la réalisation du faisceau sous forme de couples de plaques empilés entre lesquels les canaux de passage pour le second fluide peuvent rester ouverts.

Revendications

1. Echangeur thermique du type à plaques, comportant un faisceau d'échange thermique constitué par des plaques ondulées reposant les unes sur les autres par des crêtes de leurs ondulations respectives et ménageant entre elles des premiers et seconds canaux de passage (6, 8) pour respectivement, un premier et un second fluide d'échange thermique, caractérisé en ce que ledit faisceau (1) est formé d'un empilement de couples (2) formés chacun de deux plaques (3, 3') mutuellement en contact par leurs bords latéraux respectifs (5, 5') et soudées l'une à l'autre par ces bords d'une extrémité à l'autre extrémité dudit faisceau (1), de telle sorte que lesdits canaux (6, 8) sont alternativement fermés et ouverts le long desdits bords latéraux dans une enceinte (10) contenant ledit faisceau (1), en ce que lesdites plaques sont par ailleurs réunies aux extrémités du faisceau par les languettes intercalaires (11, 12) ménageant des entrées et sorties pour lesdits fluides, et en ce que ledit échangeur comporte au moins une boîte de raccordement qui est soudée sur lesdites languettes à une extrémité du faisceau pour guider la circulation de l'un des fluides d'échange thermique entre lesdits canaux fermés (6) et un conduit interne (20) le guidant à travers ladite enceinte (10).

2. Echangeur thermique de type à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque canal de passage fermé (6) comporte à ses deux extrémités longitudinales deux languettes intercalaires (11) obturant chaque extrémité de part et d'autre d'une zone centrale (23) constituant l'accès au canal de passage fermé (6) et en ce que chaque canal de passage ouvert (8) comporte à ses deux extrémités longitudinales une languette intercalaire (12) obturant chaque extrémité dans ladite zone centrale (23).

3. Echangeur thermique du type à plaques selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur desdites languettes intercalaires (11, 12) est telle qu'elles présentent une fois placées une zone de recouvrement d'un canal à l'autre sur les bords de ladite zone centrale (23).

4. Echangeur thermique du type à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bords latéraux (5, 5') de deux plaques voisines constituant un couple (2) de plaque (3, 3') sont soudés en étant pressés les uns contre les autres, de préférence sans métal d'apport.

5. Echangeur thermique du type à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un caisson (9) ouvert à ses deux extrémités et entourant le faisceau (1), de sorte à canaliser latéralement le second fluide d'échange thermique dans lesdits canaux ouverts (8).

6. Echangeur thermique du type à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le faisceau (27) est constitué de couples de plaques (28) de largeurs différentes autorisant un meilleur remplissage du volume de ladite enceinte (10), celle-ci étant à virole cylindrique (26).

7. Echangeur thermique du type à plaques selon la revendication 4 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte de part et d'autre du faisceau (1), en regard des bords latéraux des plaques, deux jouées de longueur sensiblement égale à la longueur des plaques et de hauteur sensiblement égale à la hauteur de l'empilement, de sorte à canaliser le second fluide d'échange thermique longitudinalement d'une extrémité à l'autre du faisceau.

8. Echangeur thermique du type à plaques selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que ladite boîte de raccordement (13) pour ledit premier fluide d'échange thermique, destiné à circuler dans lesdits canaux fermés (6), est de forme générale demi-cylindrique et soudée sur lesdites languettes (11, 12) dans des zones de recouvrement suivant la revendication 3 ainsi que sur les bords transversaux des plaques limitrophes externes du faisceau (1).

9. Echangeur thermique à plaques suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite boîte de raccordement (13) forme avec ledit conduit (20) un circuit collecteur interne (18) d'amenée dudit premier fluide dans lesdits canaux fermés (6) du faisceau d'échange thermique (1) et en ce qu'un circuit collecteur analogue (19) est prévu à l'extrémité inférieure dudit faisceau pour l'évacuation dudit premier fluide hors de ladite enceinte (10).

10. Echangeur thermique du type à plaques selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que pour l'évacuation d'un second fluide d'échange thermique, destiné à circuler dans lesdits canaux ouverts (8), il comporte un circuit collecteur externe (17) comportant une boîte de raccordement externe (14), de préférence de forme générale demi-cylindrique, soudée sur une extrémité ouverte dudit caisson (9), et un conduit externe (22) assurant la liaison entre ladite boîte de raccordement externe (14) et l'extérieur de l'enceinte (10).

11. Echangeur thermique du type à plaques selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit collecteur interne (18) d'amenée du premier fluide est contenu dans ledit collecteur externe (17) d'évacuation du second fluide, ce dernier étant situé à l'extrémité supérieure du faisceau (1).

12. Echangeur thermique du type à plaques selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que des moyens d'amenée du second fluide s'ouvrent par un simple orifice dans l'enceinte (10), le second fluide pénétrant ainsi librement dans le faisceau (1) en même temps qu'il remplit l'enceinte (10).

13. Procédé de réalisation d'un échangeur thermique selon la revendication 11 ou 12, comportant un faisceau de plaques selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste :

- à souder deux par deux, lors d'une première étape, les bords latéraux (5, 5') des plaques (3, 3'), pressés l'un contre l'autre, de préférence sans métal d'apport ;

- à empiler les couples (2) de plaques (3, 3') ainsi réalisés les uns sur les autres et à placer l'empilement dans un caisson parallélépipédique (9) ouvert aux deux extrémités ;

- à mettre en place aux extrémités des canaux (6, 8) réalisés par l'empilement, des languettes intercalaires (11, 12) propres à déterminer les passages des fluides aux deux extrémités du faisceau ;

- à souder, lors d'une deuxième étape de soudage, les languettes (11, 12) et les bords transversaux (15, 15') des plaques et des boîtes de raccordement internes (13, 16) sur la zone de recouvrement des languettes (11, 12);

- à souder, lors d'une troisième étape de soudage, au moins une boîte de raccordement externe (14) sur une extrémité du caisson (9) entourant le faisceau (1).

Ansprüche

1. Plattenwärmetauscher mit einer Wärmetauschergruppe, die aus gewellten Platten besteht, wobei jede Platte mit den Scheiteln ihrer Wellungen auf denen der Nachbarplatten aufliegt und wobei zwischen

den Platten (3, 3') erste und zweite Strömungskanäle (6, 8) für ein erstes bzw. ein zweites Wärmetauscher-Fluid ausgebildet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Wärmetauschergruppe (1) aus einem Stapel von Plattenpaaren (2) gebildet ist, welche jeweils aus zwei Platten (3, 3') zusammengesetzt sind, die an ihren Längsseitenrändern (5, 5') miteinander in Kontakt stehen und von einer bis zur anderen Stirnseite der Wärmetauschergruppe (1) an diesen Längsseitenrändern so miteinander verschweißt sind, daß die Strömungskanäle (6, 8) wechselweise geschlossen oder offen an den Längsseitenrändern entlang in einem die Wärmeaustauschergruppe (1) einschliessenden Behälter (10) sind,

daß die Platten darüber hinaus an den Stirnseitenenden der Wärmetauschergruppe mit Dichtleisten (11, 12) verbunden sind, wobei Einlaß- und Auslaßöffnungen für die Fluide ausgebildet werden,

und daß der Wärmetauscher mindestens einen Anschlußkasten, welcher zum Leiten des Umlaufs des einen am Wärmeaustausch beteiligten, durch die entsprechenden ersten Kanäle (6) strömenden Fluides an einem Stirnseitenende der Wärmetauschergruppe mit den Leisten verschweißt ist, sowie eine innere Rohrleitung (20) aufweist, die dieses Fluid durch den genannten Behälter (10) leitet.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder geschlossene Strömungskanal (6) an seinen beiden Stirnseiten zwei Dichtleisten (11) aufweist, die beide Stirnseitenenden beiderseits eines den Einlaß in den geschlossenen Strömungskanal (6) bildenden Mittelbereiches (23) abdichten,

und daß jeder offene Strömungskanal (8) an seinen beiden Stirnseiten eine Dichtleiste (12) aufweist, die jedes Stirnseitenende im Mittelbereich (23) abdichtet.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Dichtleisten (11, 12) so bemessen ist, daß sie in montierter Position von Kanal zu Kanal an den Rändern des Mittelbereiches (23) einen Überlappungsbereich aufweisen.

4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseitenränder (5, 5') zweier benachbarter Platten, welche ein Paar (2) von Platten (3, 3') bilden, durch Aufeinanderpressen, vorzugsweise ohne Zugabe von (Schweiß-) Metall, miteinander verschweißt werden.

5. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Kammer (9) enthält, welche an ihren stirnseiten offen ist und die Wärmetauschergruppe (1) so umschließt, daß das zweite am Wärmeaustausch beteiligte Fluid in den offenen Kanälen (8) seitlich kanalisiert wird.

6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Optimierung der Raumausnutzung in dem genannten Behälter (10) die Wärmetauschergruppe (27) aus Plattenpaaren (28) unterschiedlicher Breite zusammengesetzt ist, wobei der Behälter als zylindrischer Mantel (26) ausgebildet ist.

7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Längsseiten der Wärmetauschergruppe (1), den Längsseitenrändern der Platten gegenüberstehend zwei Seitenteile vorgesehen sind, deren Länge in etwa der Plattenlänge und deren Höhe in etwa der Höhe des Stapels entsprechen, so daß das zweite am Wärmeaustausch beteiligte Fluid von einer Stirnseite der Wärmetauschergruppe zur anderen in Längsrichtung kanalisiert wird.

8. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkasten (13) für das erste am Wärmeaustausch beteiligte Fluid, welches zum Strömen durch die geschlossenen Kanäle (6) bestimmt ist, eine im wesentlichen halbzylindrische Form aufweist und in den Überlappungsbereichen gemäß Anspruch 3 sowie an den quer verlaufenden Rändern der Außenplatten der Wärmetauschergruppe (1) an die Leisten (11, 12) angeschweißt ist.

9. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkasten (13) zusammen mit der Rohrleitung (20) eine innere Samelleitung (18) zur Zuführung des ersten Fluids in die geschlossenen Kanäle (6) der Wärmetauschergruppe (1) bildet, und daß zur Entnahme des ersten Fluids aus dem Behälter (10) eine entsprechende Sammelleitung (19) an der unteren Stirnseite der Wärmetauschergruppe vorgesehen ist.

10. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme eines zweiten am Wärmeaustausch beteiligten Fluids, welches zum Strömen durch die offenen Kanäle (8) bestimmt ist, eine äußere Sammelleitung (17), die einen äußeren, vorzugsweise im wesentlichen halbzylindrischen, am offenen Stirnseitenende der Kammer (9) angeschweißten Anschlußkasten (14) aufweist, sowie eine äußere Rohrleitung (22) vorgesehen sind, die für die Verbindung zwischen dem äußeren Anschlußkasten (14) und der außenseite des behälters (10) sorgt.

11. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Sammelleitung (18) zur Zuführung des ersten Fluids in der äußeren Sammelleitung (17) zur Entnahme des zweiten Fluids eingeschlossen ist, wobei letztere an der oberen Stirnseite der Wärmetauschergruppe (1) angeordnet ist.

12. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mittel zur Zuführung des zweiten Fluids über eine einfache Öffnung in den Behälter (10) öffnen, wobei das zweite Fluid auf diese Weise frei die Wärmetauschergruppe (1) durchströmt und gleichzeitig den Behälter (10) füllt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß Anspruch 11 oder 12, mit einer Wärmetauschergruppe aus Platten gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

- In einem ersten Arbeitsgang: das paarweise Verschweißen der Längsseitenränder (5, 5') der Platten (3, 3') durch Aufeinanderpressen, vorzugsweise ohne Zugabe von (Schweiß-)Metall;

- Aufstapeln der auf diese Weise hergestellten Paare (2) von Platten (3, 3') und Anordnen des Stapels in einer quaderförmigen, an beiden Stirnseiten offenen Kammer (9);

- Einsetzen der Dichtleisten (11, 12) an den Stirnseitenenden der durch die Stapelung gebildeten Kanäle (6, 8), welche die Strömungswege der Fluide an beiden Stirnseitenenden der Wärmetauschergruppe festlegen;

- In einem zweiten Schweißarbeitsgang: Verschweißen der Leisten (11, 12) und der quer verlaufenden Ränder (15, 15') der Platten sowie der Anschlußkästen im Überlappungsbereich der Leisten (11, 12);

- In einem dritten Schlweißarbeitsgang: Verschweißen von mindestens einem äußeren Anschlußkasten (14) mit einem Stirnseitenende der die Wärnetauschergruppe (1) einschließenden Kammer (9).

Claims

1. A plate-type heat exchanger comprising a heat-exchange bundle constituted by corrugated plates which rest on each other by means of crests of their respective corrugations thereby forming between them first and second flow passageways (6, 8) respectively for a first and a second heat-exchange fluids, characterized in that said bundle (1) is made up of a stack of pairs (2) each comprising two plates (3, 3') that are mutually in contact on their respective lateral edges (5, 5') and that are welded together along these edges from one end to the other end of said bundle (1), so that said passageways (6, 8) are alternately closed and open along said lateral edges within an outer enclosure (10) which contains said bundle (1), in that said plates are also joined to the ends of the bundle by means of intercalary strips (11, 12) forming inlets and oulets for said fluids, and in that said heat exchanger comprises at least one connecting box which is welded to said strips at an end of the bundle in order to guide the circulation of one of the heat-exchange fluids between said closed passageways (6) and an inner duct (20) which guides said fluid through said outer enclosure (10).

2. A plate-type heat exchanger in accordance with claim 1, characterized in that each closed flow passageway (6) is provided at its two longitudinal ends with two intercalary strips (11) which close-off each end on each side of a central zone (23) constituting the access to the closed flow passageway (6) and that each open flow passageway (8) is provided at its two longitudinal ends with an intercalary strip (12) which closes-off each end in said central zone (23).

3. A plate-type heat exchanger in accordance with claim 2, characterized in that the length of said intercalary strips (11, 12) is such that, when they have been placed in position, they have a zone of overlap from one passageway to another on the edges of said central zone (23).

4. A plate-type heat exchanger in accordance with any one of claims 1 to 3, characterized in that the lateral edges (5, 5') of two adjacent plates constituting a pair (2) of plates (3, 3') are welded through being pressed against each other, preferably without filler metal.

5. A plate-type heat exchanger in accordance with any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a casing (9) which is open at both ends and surrounds the bundle (1) so as to laterally guide the second heat-exchange fluid within said open passageways (8).

6. A plate-type heat exchanger in accordance with any one of claims 1 to 5, characterized in that the stack (27) is made up of pairs of plates (28) having different widths which permit better filling of the volume of the outer enclosure (10), said enclosure being a cylindrical shell (26).

7. A plate-type heat exchanger in accordance with claim 4 or claim 6, characterized in that it comprises on each side of the bundle (1), opposite to the lateral edges of the plates, two sideplates having a length substantially equal to the length of the plates and a height substantially equal to the height of the stack so as to guide the second heat-exchange fluid longtudinally from one end of the bundle to the other.

8. A plate-type heat exchanger in accordance with any one of claims 3 to 7, characterized in that said connecting-box (13) for said first heat-exchange fluid which is intended to circulate within said closed passageways (6) has a generally semi-cylindrical shape and is welded to said strips (11, 12) in overlap zones in accordance with claim 3 as well as to the transverse edges of the external border plates of the stack (1).

9. A plate-type heat exchanger in accordance with any one of claims 1 to 8, characterized in that said connecting-box (13) forms with said duct (20) an inner header circuit (18) for admitting said first fluid into said closed passageways (6) of the heat-exchange bundle (1) and that a similar header circuit (19) is provided at the lower end of said bundle for the discharge of said first fluid out of said enclosure (10).

10. A plate-type heat exchanger in accordance with any one of claims 5 to 9, characterized in that, for the discharge of a second heat-transfer fluid which is intended to circulate within said open passageways (8), said heat exchanger is provided with an outer header circuit (17) comprising an outer connecting-box (14) preferably having a generally semi-cylindrical shape and welded to an open end of said casing (9), and an outer duct (22) providing a connection between said outer connecting-box (14) and the exterior of the enclosure (10).

11. A plate-type heat exchanger in accordance with claim 10, characterized in that said inner header (18) for the admission of the first fluid is contained within said outer header (17) for the discharge of the second fluid, said outer header being located at the upper end of the bundle (1).

12. A plate-type heat exchanger in accordance with any one of claims 9 to 11, characterized in that means for admitting the second fluid open through a simple orifice into the enclosure (10) and the second fluid thus passes freely into the bundle (1) while at the same time filling the enclosure (10).

13. A method of construction of a heat exchanger in accordance with claim 1 or claim 12 and having a bundle of plates in accordance with claim 4, characterized in that it consists :

- in a first step, in welding in pairs the lateral edges (5, 5') of the plates (3, 3') pressed against each other, preferably without addition of filler metal ;

- in stacking the pairs (2) of plates (3, 3') thus formed in superposed relation and in placing the stack within a parallelepipedal casing (9) which is pen at both ends ;

- in positioning at the ends of the passageways (6, 8) formed by the stack intercalary strips (11, 12) designed to establish passages for the fluids at both ends of the bundle ;

- in a second welding step, in welding the strips (11, 12) and the transverse edges (15, 15')of the plates and of the inner connecting-boxes (13, 16) to the zone of overlap of the strips (11, 12) ;

- in a third welding step, in welding at least one outer connecting-box (14) to one end of the casing (9) which surrounds the bundle (1).

Dessins