ÉCHANGEUR THERMIQUE A PLAQUES SOUDÉES

Description

Domaine technique de l'invention.

[0001] L'invention a pour objet un échangeur thermique à plaques soudées. Elle concerne également une plaque destinée à être utilisée dans cet échangeur.

[0002] L'invention concerne le domaine technique des échangeurs thermiques réalises par la juxtaposition de plaques soudées entre elles et définissant des circuits de fluide froid et chaud s'interpénétrant, selon le prémbule de la revendication 1. WO93/22608 décrit un tel échangeur thermique.

État de la technique.

[0003] Les échangeurs thermiques à plaques sont bien connus de l'homme du métier. Ces échangeurs assurent généralement le transfert de frigories ou de calories entre un fluide froid et un fluide chaud, sans que lesdits fluides rentrent en contact. Par exemple, ces échangeurs peuvent servir à assurer la condensation de vapeur par une mise en contact avec une source froide. De tels échangeurs sont par exemple divulgués dans les documents brevets WO 93/22608 (FERNANDEZ) et FR 2.562.997 (VICARB).

[0004] L'échangeur décrit dans le document WO 93/22608 (FERNANDEZ) comporte (les références entre parenthèses s'appliquent à ce document) une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle sont agencées des plaques (1, 18, 19) soudées nervurées définissant entre elles des circuits indépendants s'interpénétrant dans lesquels sont destinés à circuler des fluides. Les plaques (1, 18, 19) sont soudées par deux sous forme de cassette. Les parois latérales (39) délimitant l'enceinte, sont fixées sur des longerons verticaux (10) s'insérant dans des gouttières (16). Dans un premier mode de réalisation, les plaques (1) sont directement soudées sur une face des gouttières (16). Dans un second mode de réalisation, les plaques (18, 19) sont soudées sur des lumières (25) réalisées sur une paroi verticale (24) réunissant deux gouttières (16).

[0005] La méthode de fixation des plaques (1, 18, 19) décrite dans le document WO 93/22608 (FERNANDEZ) comporte un certain nombre d'inconvénients. Dans le premier mode de réalisation, il y a d'importantes contraintes de montage car les plaques (1, 18, 19) doivent être parfaitement positionnées sur les gouttières (16) et être soudées avec une grande précision. En outre, les soudures encaissent toutes les contraintes mécaniques et des dilatations thermiques importantes, de sorte que ces soudures peuvent rapidement rompre et générer des problèmes d'étanchéité (et donc une baisse du rendement de l'échangeur) entre les deux circuits de fluides. En outre, ces soudures sont directement exposées aux fluides circulant dans l'appareil. Dans le second mode de réalisation, l'utilisation des parois verticales (24) augmente inutilement l'encombrement de l'enceinte.

[0006] Le document FR 2.562.997 (VICARB) décrit un échangeur (les références entre parenthèses s'appliquent à ce document) constitué de plaques (20) nervurées empilées à l'intérieur d'une enceinte close. Ces plaques (20) sont maintenues juxtaposées l'une au-dessus de l'autre par soudage et rigidifié par l'intermédiaire de quatre longerons (3) longitudinaux rigides supportant les parois latérales (5, 6, 7, 8) de l'enceinte. Ces parois latérales forment (5, 6, 7, 8), en association avec les longerons (3), des chambres indépendantes pour chacun des fluides. Chaque plaque (20) comporte des nervures configurées de manière à former, lors de leur empilement, des conduits indépendants et s'interpénétrant, dans lesquels circulent les fluides chaud et froid. Les plaques (20) comportent dans chaque angle, une arête verticale (25, 26, 27, 28) permettant de les fixer, par soudage, sur les longerons (3).

[0007] La méthode de fixation des plaques (20) décrite dans le document FR 2.562.997 (VICARB) comporte également de nombreux inconvénients. Le premier est que la formation des arêtes verticales (25, 26, 27, 28) nécessite un emboutissage spécifique des plaques (20) réalisé de manière à ce que les bords soient retournés alternativement en sens inverse de 90° pour former lesdites arêtes. Cette forme particulière rend complexe le soudage des plaques (20) entre elles. Un second inconvénient réside dans le fait que les plaques (20) doivent avoir des surfaces limitées (en pratique au mieux 75 cm x 75 cm) de manière à ce que lesdites plaques et les parois latérales (5, 6, 7, 8) de l'enceinte ne subissent pas une pression trop importante qui risquerait de dégrader la rigidité et la résistance mécanique de l'échangeur. Un autre inconvénient majeur réside dans le fait que la liaison entre les arêtes verticales (25, 26, 27, 28) et les longerons (3) est soumise à des contraintes mécaniques et des dilatations thermiques importantes, de sorte que ces liaisons peuvent rapidement rompre et générer des problèmes d'étanchéité (et donc une baisse du rendement de l'échangeur) entre les deux circuits de fluides.

[0008] Face à cet état des choses, le problème technique principal que vise à résoudre l'invention est d'améliorer l'assemblage et le maintien des plaques à l'intérieur de l'enceinte.

[0009] Un autre objectif de l'invention est de proposer un échangeur thermique rendant la conception plus simple que celle des échangeurs connus de l'art antérieur.

[0010] Encore un autre objectif de l'invention est de proposer un échangeur pouvant avoir une surface d'échange supérieure à celle de l'échangeur décrit dans le document brevet FR 2.562.997 (VICARB), tout en assurant la rigidité des plaques et la résistance mécanique de l'ensemble.

Divulgation de l'invention.

[0011] La solution proposée par l'invention est un échangeur thermique comportant une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle sont agencées des plaques soudées nervurées définissant entre elles des circuits indépendants s'interpénétrant dans lesquels sont destines à circuler des fluides ; les parois latérales délimitant ladite enceinte étant fixées sur des longerons verticaux, ces derniers étant insérés dans lesdites cornières. L'échangeur objet de l'invention est remarquable en ce que les plaques comportent dans chaque angle une arête venant s'emboîter dans des lumières réalisées sur des cornières d'angles verticales,

[0012] L'utilisation de cornières d'angle adaptées pour recevoir les arêtes des plaques permet d'améliorer l'assemblage et le maintien desdites plaques entre-elles. En effet, la mise en place des plaques dans les lumières des cornières d'angle, qui sont indépendantes des longerons, est plus simple que le soudage desdites plaques directement sur lesdits longerons. De plus, il y a moins de contraintes de montage puisque dans l'art antérieur, les longerons doivent recevoir non seulement les plaques, mais également les parois latérales formant l'enceinte. Ce sont désormais les cornières d'angle, et non plus les longerons, qui assurent la séparation des fluides entre les deux circuits. En outre, les contraintes thermiques et mécaniques sont maintenant appliquées au niveau des lumières des cornières d'angle qui peuvent absorber des dilatations et des pressions importantes, sans nuire à l'étanchéité de l'ensemble. Un autre avantage résultant de l'invention est que les cornières d'angle assurent maintenant le gainage et la protection des longerons, ce qui facilite la conception et améliore la rigidité et la résistance mécanique de l'échangeur.

[0013] Un autre aspect de l'invention concerne des plaques destinées à être utilisées dans l'échangeur conforme aux caractéristiques décrites précédemment.

Description des figures.

[0014] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :

• la figure 1a est une vue schématique en perspective de deux plaques conformes à l'invention et destinées à être juxtaposées l'une sur l'autre,
• la figure 1b est une vue schématique en perspective de deux plaques conformes à l'invention dans une variante de réalisation et destinées à être juxtaposées l'une sur l'autre,
• la figure 2 est une vue schématique en perspective montrant de manière éclatée l'agencement de différents éléments constitutifs d'un échangeur conforme a l'invention,
• la figure 3 est une vue en coupe horizontale d'un échangeur conforme à l'invention,
• la figure 4 est une vue en coupe horizontale d'un échangeur conforme à l'invention, dans une variante de réalisation ou des plaques de grandes dimensions sont utilisées,
• la figure 5a est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'une cornière d'angle,
• la figure 5b est une vue schématique en perspective d'un second mode de réalisation d'une cornière d'angle,
• la figure 5c est une vue schématique en perspective d'un troisième mode de réalisation d'une cornière d'angle,
• la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation d'une cornière destinée à s'agencer au niveau des bords de plaques de grandes dimensions,
• la figure 7 est une vue en coupe selon A-A de l'échangeur de la figure 4,
• la figure 8 est une vue en coupe selon B-B de l'échangeur de la figure 4,
• les figures 9a à 9d sont des vues de haut de différents modes de réalisation de plaques pouvant être utilisées dans l'échangeur objet de l'invention.

Modes de réalisation de l'invention.

[0015] L'échangeur thermique objet de l'invention est du type comportant une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle sont agencées des plaques nervurées définissant entre elles des circuits indépendants s'interpénétrant dans lesquels sont destines à circuler des fluides, les parois latérales délimitant ladite enceinte étant fixées sur des longerons verticaux. Ce type d'échangeur est du type connu de l'homme du métier.

[0016] En se rapportant aux figures annexées et en particulier aux figures 2, 3, 4, 7 et 8, l'échangeur a la forme générale d'un parallélépipède dont les dimensions dépendent essentiellement du nombre de plaques empilées et des dimensions de ces dernières. En se rapportant à la figure 2, cet échangeur comporte un (ou plusieurs) module(s) 1 de plaques 40 juxtaposées de forme sensiblement parallélépipédique, incéré(s) sur quatre longerons verticaux 10 disposés aux quatre angles. Le nombre de modules 1 utilisé est dépendant du débit des fluides à traiter. Les longerons 10se présentent sous la forme de poteaux métalliques, creux ou pleins, de section sensiblement rectangulaire dont les dimensions sont variables suivant la pression de service, par exemple d'environ 10 cm x 10 cm. Leur longueur correspond sensiblement à la hauteur du ou des module(s) 1.

[0017] Des parois latérales 20, 21, 22, 23 sont fixées sur les longerons verticaux 10 de manière à former une enceinte autour du module 1. Ces parois latérales 20, 21, 22, 23 sont préférentiellement des panneaux métalliques de quelques millimètres à plusieurs centimètres d'épaisseur selon les pressions des fluides circulant dans l'échangeur. Comme schématisée sur les figures 3 et 4, la fixation des parois 20, 21, 22, 23 sur les longerons 10 se fait avantageusement au moyen de vis 200, de boulons ou de toute autre manière convenant à l'homme du métier. En se rapportant à la figure 3, les parois latérales 20, 21, 22, 23 forment, en association avec les longerons 10 et le module 1, des chambres latérales indépendantes, respectivement 202, 212, 222, 232, dans lesquelles circulent les fluides. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, un premier fluide circulera au travers du module 1, entre la chambre 202 et la chambre 222 et le second fluide circulera au travers du module 1, entre la chambre 212 et la chambre 232. Toutefois, d'autres sens de circulation convenant à l'homme du métier pourront être envisagés selon les fluides à traiter.

[0018] En se rapportant aux figures 2, 3, 4, 7 et 8, chacune des parois 20, 21, 22, 23, est pourvue d'un orifice, respectivement 201, 211, 221, 231, destiné au passage d'une conduite de raccordement de l'entrée et de la sortie de chacun ; des fluides circulant dans l'échangeur. Dans une variante de réalisation non représentée, il est possible qu'une paroi soit pourvue à la fois de l'entrée et de la sortie d'un premier fluide et qu'une autre paroi soit pourvue de l'entrée et de la sortie du second fluide, les autres parois n'ayant aucun orifice.

[0019] L'enceinte de l'échangeur est pourvue d'un couvercle supérieur 30 et d'un fond inférieur 31 coopérant de manière étanche avec les parois latérales 20, 21, 22, 23, pour fermer ladite enceinte. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le couvercle 30 est équipé d'orifices 300 pour la purge d'air et le fond 31 est équipé d'orifices 310 pour la purge des fluides. En pratique, les orifices 300 du couvercle 30 sont positionnés en vis-à-vis des chambres latérales 202, 212, 222, 232 de manière à ce que l'air puisse être correctement expulsé de ces dernières lors du remplissage de l'échangeur. De même, les orifices 301 du fond 31 sont également positionnés en vis-à-vis des chambres latérales 202, 212, 222, 232 de manière à ce que les fluides puissent s'écouler totalement hors de ces dernières lors de la purge de l'échangeur.

[0020] D'une manière bien connue de l'homme du métier, le module 1 est réalisé par l'intermédiaire de plaques 40 nervurées montées par superposition et alternées, à la manière d'un millefeuille. En se rapportant aux figures 1a et 1b, 1, chaque plaque 40 comporte des nervures 400 configurées de manière à former, lors de l'empilement des plaques, des conduits indépendants et s'interpénétrant, dans lesquels circulent les fluides chaud et froid. La géométrie des nervures 400 est bien connue de l'homme du métier et ne sera pas détaillée plus en détail dans la présente description. Les plaques 40 sont de forme générale rectangulaire ou carré. Leur nombre est fonction des conditions de service et leurs dimensions varient de 20 cm x 20 cm à 2 m x 2 m, voire plus. Pour des débits importants et des puissances calorifiques importantes, plusieurs modules 1 de plaques 40 seront disposés en parallèle. En pratique, les plaques 40 sont réalisées à partir de métaux emboutissables tels que : acier inoxydable, Titane, Nickel, Hastellogs®, etc. Elles sont soudées alternativement de manière à former alternativement des faces ouvertes et des faces fermées.

[0021] Conformément à l'invention et en se rapportant aux figures 1a et 9a a 9d, les plaques 40 comportent dans chaque angle une arête 41, préférentiellement horizontale. Cette arête horizontale 41 peut avoir la forme d'une équerre (par exemple en forme de L ou de V) orientée vers l'intérieur de la plaque 40 (figures 9a et 9d), avoir une forme en biseau (figure 9b) ou avoir une forme circulaire orientée vers l'intérieur de ladite plaque (figure 9c), ou toute autre forme convenant à l'homme du métier. Leur largeur varie, en pratique, de quelques millimètres à quelques centimètres, leur épaisseur étant celle des plaques 40. Les arêtes 41 peuvent être facilement obtenues lors de l'emboutissage des plaques 40. Ces arêtes 41 peuvent être localisées uniquement au niveau des angles des plaques 40 ou se prolonger sur des bords opposés desdites plaques, voire être présentes sur toute leur périphérie.

[0022] En se rapportant à une variante de réalisation représentée sur la figure 1b, les arrêtes 41 ont leur bords décalés dans l'espace, c'est-à-dire que les bords sont dans deux plans différents mais parallèles. Par exemple, en se référant à la plaque 40 du haut de la figure 1b un premier bord des arêtes 41 se trouve dans un premier plan P1 situé en-dessous des nervures 400 et le second bord, perpendiculaire audit premier bord, se trouve dans un second plan P2 situé au-dessus desdites nervures.

[0023] En se rapportant aux figures 3 à 7, les arêtes horizontales 41 sont destinées à venir s'emboîter dans des lumières horizontales 600 réalisées sur des cornières d'angles verticales 60. Les longerons verticaux 10 sont ensuite insérés dans ces cornières 60. En se référant plus particulièrement aux figures 5a, 5b et 5c, ces dernières se présentent sous la forme de profilés métalliques monoblocs, par exemple obtenues par pliage ou emboutissage, et ayant une partie centrale dont la forme correspond sensiblement à la forme générale des arêtes 41, c'est-à-dire ayant une forme d'équerre, en biseau, circulaire ou autre. Les lumières horizontales 600 sont réalisées au niveau de la partie centrale anguleuse (ou biseautée ou circulaire) des cornières 60, lesdites lumières étant parallèles entre-elles et disposées les unes au-dessus des autres.

[0024] En se rapportant aux figures 5a et 5b, chaque lumière 600 se prolonge de part et d'autre de la partie centrale des cornières 60. Ce type de lumière 600 est particulièrement destiné à recevoir des plaques 40 telles que représentées sur la figure 1a. Dans une variante de réalisation représentée sur la figure 5c, chaque lumière 600 ne se prolonge que d'un côté de la partie centrale des cornières 60, lesdites lumières étant en quinconce c'est-à-dire présentent de manière alternée d'un côté ou de l'autre de ladite partie centrale. Ce type de lumière 600 est particulièrement destinée à recevoir des plaques 40 telles que représentées sur la figure 1 b. On peut toutefois noter que les plaques 40 représentées sur la figure 1b peuvent également être positionnées dans les cornières 60 représentées sur les figures 5a et 5b. Dans ce dernier cas, les bords des arrêtes 41 étant décalés dans l'espace, ils s'emboîteront de manière alternée dans les lumières 600, mais uniquement d'un côté ou de l'autre de la partie centrale des cornières 60. La portion des lumières 600 qui ne recevra pas les bords des arêtes 41 sera alors obturée, par exemple par soudage.

[0025] Chaque lumière 600 est en fait destinée à recevoir deux arêtes 41 qui sont superposées suite à la juxtaposition de deux plaques 40 (figure 7). Les lumières 600 ont donc, en principe, une épaisseur égale à l'épaisseur de deux arêtes 41 superposées, voire légèrement supérieure, pour faciliter l'emboîtage. En pratique, les lumières 600 sont dimensionnées de manière à recevoir exactement les arêtes 41, un jeu étant préférentiellement prévu pour faciliter l'emboîtement.

[0026] Lorsque les arêtes 41 sont positionnées dans les lumières 600, l'extrémité desdites arêtes est à l'arase de la surface interne des cornières 60. Les extrémités des arêtes peuvent ainsi être facilement soudées dans les lumières 600. En se rapportant à la figure 3, des cordons de soudure 70 sont donc réalisés au droit des lumières 600. Ces soudures 70 assurent non seulement l'étanchéité des plaques 40 au niveau de ses angles, mais également la liaison mécanique entre lesdites plaques et les cornières d'angle 60 de manière à réaliser un module 1 rigide.

[0027] En se rapportant aux figures 3 et 7, on peut réaliser un cordon de soudure vertical 71 le long d'au moins un des bords externes de chaque cornière d'angle, au niveau des plaques 40, de manière à assurer une étanchéité entre les circuits de fluides, c'est-à-dire entre les différentes chambres 202, 212, 222, 232.

[0028] Dans une variante de réalisation, on peut réaliser le cordon de soudure vertical à l'intérieur des cornières d'angle 60, le long de leur partie centrale anguleuse (ou biseautée ou circulaire). Pour ce faire, on utilisera préférentiellement des cornières d'angle 60 telles que représentées sur les figures 5b et 5c, c'est-à-dire comportant une lumière longitudinale 601 dans leur partie centrale anguleuse (ou biseautée ou circulaire). Le cordon de soudure vertical assurant l'étanchéité entre les circuits de fluide sera réalisé dans cette lumière longitudinale 601, à l'extérieur desdits circuits de fluides. Les soudures n'étant pas en contact direct avec les fluides, cette solution est particulièrement avantageuse dans le cas où les fluides sont agressifs. En outre, il est fréquent que les opérations de soudages engendrent des projections susceptibles d'affecter la matière des plaques 40 et générer des amorces de corrosion dans la zone d'échange. La solution consistant à réaliser les soudures à l'extérieur des circuits de fluides permet de remédier à cet état des choses en protégeant les plaques 40 et en préservant la zone d'échange.

[0029] Ce sont donc maintenant les cornières d'angle 60 qui assurent la séparation entre les deux circuits de fluides contrairement à l'échangeur décrit dans le document brevet FR 2.562.997 (VICARB) où ce sont les longerons qui assurent cette fonction.

[0030] Comme mentionné précédemment, les cornières d'angle verticales 60 sont destinées à recevoir les longerons verticaux 10. Les cornières 60 ont donc en pratique un profil complémentaire de celui des longerons 10. Il peut être avantageux de munir les côtés des cornières 60 d'ailettes verticales 6000 (figures 5a, 5b et 5c) configurées pour maintenir les longerons 10 à l'intérieur desdites cornières. En se rapportant aux figures 3 et 7, un joint 80, en PTFE ou graphite, est disposé entre les parois latérales 20, 21, 22, 23 de l'enceinte et la partie des cornières 60 en vis-à-vis desdites parois. De cette manière, lorsque les parois latérales 20, 21, 22, 23 sont fixées sur les longerons 10, les joints 80 sont écrasés et assurent l'étanchéité des chambres 20, 21, 22, 23. Les ailettes verticales 6000 définissent également la portée des joints 80.

[0031] Pour des plaques 40 de grandes dimensions, telles que celles représentées sur les figures 4 et 9d, les bords desdites plaques sont préférentiellement pourvus d'une ou plusieurs arêtes horizontales 42 supplémentaires. En pratique, seuls les bords ayant une longueur supérieure à une valeur déterminée par l'homme du métier, par exemple supérieure à 1 m, pourront être pourvus de ces arêtes 42 supplémentaires en leur milieu. Selon la longueur des bords de la plaque 40, il est possible de prévoir plusieurs arêtes horizontales supplémentaires 42. Par exemple pour des plaques ayant une longueur de 2 m, deux arêtes supplémentaires 42 pourront être prévues sur chaque bord. Ces arêtes horizontales 42 supplémentaires peuvent avoir la forme d'un U orienté vers l'intérieur de la plaque 40 (figure 9d) ou avoir une forme circulaire (demi-cercle) orientée vers l'intérieur de ladite plaque, ou toute autre forme convenant a l'homme du métier. Elles ont la même largeur et la même épaisseur que les arêtes d'angle 41. Les arêtes supplémentaires 42 sont facilement obtenues lors de l'emboutissage des plaques 40.

[0032] En se rapportant à la figure 4, les arêtes supplémentaires 42 sont destinées à venir s'emboîter dans des lumières horizontales 900 réalisées sur des cornières verticales supplémentaires 90. Des longerons supplémentaires 91 sont ensuite insérés dans ces cornières supplémentaires 90. En se référant plus particulièrement à la figure 6, ces cornières supplémentaires 90 se présentent sous la forme de profilés métalliques monoblocs, ayant sensiblement la forme générale des arêtes supplémentaires 42, c'est-à-dire ayant une forme en U, circulaire ou autre. Comme pour les cornières 60, les lumières 900 sont parallèles entre elles, disposées les unes au-dessus des autres et ont la même épaisseur que celle des lumières 600. En pratique, les lumières 900 sont dimensionnées de manière à recevoir exactement les arêtes supplémentaires 42, un jeu étant préférentiellement prévu pour faciliter l'emboîtement. Lorsque les arêtes supplémentaires 42 sont positionnées dans les lumières 900, l'extrémité desdites arêtes est à l'arase de la surface interne des cornières supplémentaires 90. Les extrémités des arêtes 42 peuvent ainsi être facilement soudées dans les lumières 900. Des cordons de soudure 901 sont réalisés au droit des lumières 900 pour assurer la liaison mécanique entre les plaques 40 et les cornières supplémentaires 90. Il est également envisageable, mais non nécessaire, de réaliser un cordon de soudure vertical le long d'au moins un des bords externes de chaque cornière supplémentaire 90, au niveau des plaques 40.

[0033] Comme mentionné précédemment, les cornières verticales supplémentaires 90 sont destinées à recevoir les longerons verticaux supplémentaires 91. Les cornières supplémentaires 90 ont donc en pratique un profil complémentaire de celui des longerons 91. Il peut être avantageux de munir les côtés des cornières 90 d'ailettes verticales 9000 (figure 6) configurées pour maintenir les longerons 91 à l'intérieur desdites cornières. En se rapportant à la figure 4, au niveau de chacun des bords munis des cornières 90, l'enceinte de l'échangeur pourra être fermée par deux parois latérales, respectivement 20a-20b, 21a-21b, 22a-22b et 23a-23b, chacune fixée sur un longeron d'angle 10 et sur un longeron vertical supplémentaire 91 au moyen de vis 200, de boulons ou de toute autre manière convenant à l'homme du métier. Si plusieurs cornières supplémentaires sont prévues sur un même bord de plaque, d'autres parois latérales pourront être fixées sur les longerons verticaux supplémentaires insérés dans lesdites cornières. Comme décrit précédemment, un joint 80, en PTFE ou graphite, est disposé entre les parois latérales de l'enceinte et la partie des cornières supplémentaires 90 en vis-à-vis desdites parois. Les ailettes verticales 9000 définissent également la portée des joints 80.

[0034] En pratique, les parois latérales 20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b sont des plaques métalliques ayant une épaisseur variant de 50 mm à 200 mm selon la pression des fluides. Sans les arêtes supplémentaires 42 et les cornières supplémentaires 90, il serait nécessaire de prévoir des parois latérales monoblocs reliant chaque cornière d'angle, lesdites parois devant avoir une plus grande épaisseur pour résister à la pression des fluides. La solution technique proposée par l'invention permet donc de réduire de manière significative l'épaisseur des parois latérales de l'échangeur.

[0035] Les arêtes supplémentaires 42 et les cornières supplémentaires 90 pourront également être prévues sur des échangeurs de taille réduite ou standard, par exemple des échangeurs composés de plaques 40 ayant une longueur d'environ 30 cm, mais soumises à des pressions importantes (de l'ordre de 35 bar à 40 bar). Cette conception contribuera à la rigidité de l'ensemble en évitant que les plaques se désolidarisent localement les unes des autres sous l'effet de la pression.

Revendications

1. Échangeur thermique comportant une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle sont agencées des plaques (40) soudées nervurées définissant entre elles des circuits indépendants s'interpénétrant dans lesquels sont destinés à circuler des fluides, les parois latérales (20, 21, 22, 23) délimitant ladite enceinte étant fixées sur des longerons verticaux (10) s'insérant dans des cornières d'angle verticales (60), se caractérisant par le fait que lesdites plaques comportent dans chaque angle une arête (41) venant s'emboîter dans des lumières (600) réalisées sur les cornières d'angle verticales (60).

2. Échangeur selon la revendication 1, dans lequel les arêtes (41) et les lumières (600) des cornières d'angle (60) sont horizontales.

3. Échangeur selon la revendication 2, dans lequel les cornières d'angle (60) ont une partie centrale en forme d'équerre, en biseau ou circulaire, les lumières (600) étant réalisées au niveau de la partie centrale anguleuse, biseautée ou circulaire desdites cornières, lesdites lumières étant parallèles entre-elles et disposées les unes au-dessus des autres.

4. Échangeur selon la revendication 3, dans lequel les lumières (600) sont en quinconce.

5. Échangeur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les arêtes (40) sont soudées dans les lumières (600) des cornières d'angle (60).

6. Échangeur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un cordon de soudure vertical (71) est réalisé le long d'au moins un des bords externes de chaque cornière d'angle (60), au niveau des plaques (40), de manière à assurer une étanchéité entre les circuits de fluides.

7. Échangeur selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel un cordon de soudure vertical assurant l'étanchéité entre les circuits de fluide est réalisé à l'intérieur des cornières d'angle (60), le long de leur partie centrale anguleuse, biseautée ou circulaire, lesdites cornières comportant une lumière longitudinale (601) dans leur partie centrale anguleuse, biseautée ou circulaire, ledit cordon de soudure étant réalisé dans cette lumière longitudinale, à l'extérieur desdits circuits de fluides.

8. Échangeur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les bords des plaques (40) sont pourvus d'une ou plusieurs arêtes supplémentaires (42) venant s'emboîter dans des lumières (900) réalisées sur des cornières verticales supplémentaires (90), des longerons verticaux supplémentaires (91) sur lesquels sont fixées des parois latérales (20a, 20b, 21 a, 21 b, 22a, 22b, 23a, 23b) délimitant l'enceinte étant insérés dans lesdites cornières.

9. Échangeur selon la revendication 8, dans lequel les arêtes supplémentaires (42) situées sur les bords des plaques (40) et les lumières (900) des cornières supplémentaires (90), sont horizontales.

10. Échangeur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'enceinte est pourvue d'un couvercle supérieur (30) et d'un fond inférieur (31) coopérant de manière étanche avec les parois latérales (20, 21, 22, 23), ledit couvercle étant équipé d'orifices (300) pour la purge d'air et ledit fond étant équipé d'orifices (310) pour la purge des fluides destinés à circuler dans les circuits indépendants.

11. Plaque nervurée destinée à être utilisée dans l'échangeur selon la revendication 1, ladite plaque comportant dans chaque angle une arête (41) horizontale ayant la forme d'une équerre orientée vers l'intérieur de ladite plaque.

12. Plaque nervurée destinée à être utilisée dans l'échangeur selon la revendication 1, ladite plaque comportant dans chaque angle une arête horizontale (41) ayant une forme circulaire orientée vers l'intérieur de ladite plaque.

13. Plaque nervurée destinée à être utilisée dans l'échangeur selon la revendication 1, ladite plaque comportant dans chaque angle une arête horizontale (41) ayant une forme biseautée orientée vers l'intérieur de ladite plaque.

14. Plaque nervurée selon l'une des revendications 11 à 13 dans laquelle les bords de ladite plaque sont pourvus d'une ou plusieurs arêtes horizontales (42) ayant la forme d'un U orienté vers l'intérieur de ladite plaque.

15. Plaque nervurée selon l'une des revendications 11 à 13, dans laquelle les bords de ladite plaque sont pourvus d'une ou plusieurs arêtes horizontales (42) ayant une forme circulaire orientée vers l'intérieur de ladite plaque.

Ansprüche

1. Wärmetauscher, der einen geschlossenen Raum aufweist, in dessen Innerem gerippte geschweißte Platten (40) angeordnet sind, die miteinander sich gegenseitig durchdringende, unabhängige Kreisläufe definieren, in denen Fluide zirkulieren sollen, wobei die den Raum begrenzenden Seitenwände (20, 21, 22, 23) an senkrechten Längsträgern (10) befestigt sind, die sich in senkrechte Eckwinkel (60) einfügen, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten in jeder Ecke eine Kante (41) aufweisen, die sich in auf den senkrechten Eckwinkeln (60) hergestellte Langlöcher (600) einfügt.

2. Tauscher nach Anspruch 1, wobei die Kanten (41) und die Langlöcher (600) der Eckwinkel (60) waagrecht sind.

3. Tauscher nach Anspruch 2, wobei die Eckwinkel (60) einen zentralen Bereich in Form eines Winkeleisens, abgeschrägt oder kreisförmig, haben, wobei die Langlöcher (600) im eckigen, abgeschrägten oder kreisförmigen zentralen Bereich der Winkeleisen hergestellt sind, wobei die Langlöcher parallel zueinander und übereinander angeordnet sind.

4. Tauscher nach Anspruch 3, wobei die Langlöcher (600) versetzt angeordnet sind.

5. Tauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kanten (40) in die Langlöcher (600) der Eckwinkel (60) geschweißt sind.

6. Tauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine senkrechte Schweißnaht (71) entlang mindestens eines der Außenränder jedes Eckwinkels (60) im Bereich der Platten (40) hergestellt wird, um eine Dichtheit zwischen den Fluidkreisläufen zu gewährleisten.

7. Tauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei eine senkrechte Schweißnaht, die die Dichtheit zwischen den Fluidkreisläufen gewährleistet, im Inneren der Eckwinkel (60) entlang ihres eckigen, abgeschrägten oder kreisförmigen zentralen Bereichs hergestellt ist, wobei die Winkel ein Längslangloch (601) in ihrem eckigen, abgeschrägten oder kreisförmigen zentralen Bereich aufweisen, wobei die Schweißnaht in diesem Längslangloch außerhalb der Fluidkreisläufe hergestellt wird.

8. Tauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ränder der Platten (40) mit einer oder mehreren zusätzlichen Kanten (42) versehen sind, die sich in Langlöcher (900) einfügen, die auf zusätzlichen senkrechten Winkeln (90) hergestellt sind, wobei zusätzliche senkrechte Längsträger (91), an denen den Raum begrenzende Seitenwände (20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b) befestigt sind, in die Winkel eingeführt sind.

9. Tauscher nach Anspruch 8, wobei die zusätzlichen Kanten (42), die sich auf den Rändern der Platten (40) befinden, und die Langlöcher (900) der zusätzlichen Winkel (90) waagrecht sind.

10. Tauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Raum mit einem oberen Deckel (30) und mit einem unteren Boden (31) versehen ist, die dicht mit den Seitenwänden (20, 21, 22, 23) zusammenwirken, wobei der Deckel mit Öffnungen (300) zur Entlüftung und der Boden mit Öffnungen (310) zum Ablassen der Fluide versehen ist, die dazu bestimmt sind, in den unabhängigen Kreisläufen zu zirkulieren.

11. Gerippte Platte, die dazu bestimmt ist, im Tauscher nach Anspruch 1 verwendet zu werden, wobei die Platte in jeder Ecke eine waagrechte Kante (41) aufweist, die die Form eines zum Inneren der Platte ausgerichteten Winkeleisens hat.

12. Gerippte Platte, die dazu bestimmt ist, im Tauscher nach Anspruch 1 verwendet zu werden, wobei die Platte in jeder Ecke eine waagrechte Kante (41) aufweist, die eine zum Inneren der Platte ausgerichtete Kreisform hat.

13. Gerippte Platte, die dazu bestimmt ist, im Tauscher nach Anspruch 1 verwendet zu werden, wobei die Platte in jeder Ecke eine waagrechte Kante (41) aufweist, die eine zum Inneren der Platte ausgerichtete abgeschrägte Form hat.

14. Gerippte Platte nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Ränder der Platte mit einer oder mehreren waagrechten Kanten (42) versehen sind, die die Form eines zum Inneren der Platte ausgerichteten U haben.

15. Gerippte Platte nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Ränder der Platte mit einer oder mehreren waagrechten Kanten (42) versehen sind, die eine zum Inneren der Platte ausgerichtete Kreisform haben.

Claims

1. Heat exchanger comprising a closed chamber inside which are arranged ribbed welded plates (40) defining between them interpenetrating independent circuits in which fluids are intended to flow, the side walls (20, 21, 22, 23) delimiting said chamber being fixed to vertical rails (10) inserted into vertical angle irons (60), being characterized by the fact that said plates include, in each corner, an edge (41) that fits into slots (600) formed on the vertical angle irons (60).

2. Exchanger according to Claim 1, in which the edges (41) and the slots (600) of the angle irons (60) are horizontal.

3. Exchanger according to Claim 2, in which the angle irons (60) have a central square, bevel or circular shaped portion, the slots (600) being produced in the central angular, beveled or circular portion of said angle irons, said slots being parallel to one another and arranged one above the other.

4. Exchanger according to Claim 3, in which the slots (600) are staggered.

5. Exchanger according to one of the preceding claims, in which the edges (40) are welded into the slots (600) of the angle irons (60).

6. Exchanger according to one of the preceding claims, in which a vertical weld bead (71) is formed along at least one of the outer lips of each angle iron (60), at the level of the plates (40), so as to ensure a seal-tightness between the fluid circuits.

7. Exchanger according to one of Claims 3 to 5, in which a vertical weld bead ensuring the seal-tightness between the fluid circuits is formed inside the angle irons (60), along their central angular, beveled or circular portion, said angle irons including a longitudinal slot (601) in their central angular, beveled or circular portion, said weld bead being formed in this longitudinal slot, outside said fluid circuits.

8. Exchanger according to one of the preceding claims, in which the lips of the plates (40) are provided with one or more additional edges (42) that fit into the slots (900) formed on additional vertical angle irons (90), additional vertical rails (91) to which are fixed side walls (20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b) delimiting the chamber being inserted into said angle irons.

9. Exchanger according to Claim 8, in which the additional edges (42) located on the lips of the plates (40) and the slots (900) of the additional angle irons (90), are horizontal.

10. Exchanger according to one of the preceding claims, in which the chamber is provided with a top cover (30) and a bottom (31) cooperating in a seal-tight manner with the side walls (20, 21, 22, 23), said cover being equipped with orifices (300) for bleeding air and said bottom being equipped with orifices (310) for bleeding the fluids intended to flow in the independent circuits.

11. Ribbed plate intended to be used in the exchanger according to Claim 1, said plate including in each corner a horizontal edge (41) in the form of a bracket oriented toward the interior of said plate.

12. Ribbed plate intended to be used in the exchanger according to Claim 1, said plate including in each corner a horizontal edge (41) having a circular shape oriented toward the interior of said plate.

13. Ribbed plate intended to be used in the exchanger according to Claim 1, said plate including in each corner a horizontal edge (41) having a beveled shape oriented toward the interior of said plate.

14. Ribbed plate according to one of Claims 11 to 13, in which the lips of said plate are provided with one or more horizontal edges (42) in the form of a U oriented toward the interior of said plate.

15. Ribbed plate according to one of Claims 11 to 13, in which the lips of said plate are provided with one or more horizontal edges (42) having a circular shape oriented toward the interior of said plate.

Dessins