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Perfectionnements aux échangeurs de chaleur,
La présente invention se rapporte aux échangeurs de chaleur et plus particulièrement à un échangeur de chaleur dont les surfaces de transfert sont formées de cloisons en feuilles de métal formant entre elles des passages pour les courants de fluides échangeurs de chaleur.
Un des buts de l'invention est de procurer un échangeur de chaleur de ce genre dans lequel les cloisons échangeuses de Cha- leur comprennent deux éléments de feuilles de métal ondulées insérés dans un cadre de manière telle que les plis d'un élément sont interposés entre les plis de l'autre élément, les plis de chaque élément étant fermés à leurs extrémités de façon à former des chambres de passage fagonnées. Les éléments en feuille de métal sont portés par des plaques qui dans l'état inséré des éléments de feuille de métal coopèrent avec le cadre à ses côtés opposés et ferment lesdits côtés.
Le cadre comporte une admission et un échappement pour l'un
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des fluides échangeurs de chaleur et les plaques portant les éléments échangeurs de chaleur sont pourvues d'une admission et d'un échappement -pour l'autre fluide, lesdits admission et échap- pement étant situés de facon à faire circuler les fluides le long des plis des éléments en feuille de métal.
Dans l'échangeur de chaleur selon l'invention, les cloisons en feuille de métal formant les surfaces d'échange de chaleur sont relativement rapprochées l'une de l'autre de facon que les passages de circulation des fluides tels que prévus entre les cloisons soient étroits et en conséquence les couches de fluides minces, pour assurer un transfert de chaleur de très grande efficacité.
Les éléments en feuilles de métal pliées interposés l'un entre l'autre peuvent être retirés l'un de l'autre, et quand ils sont ainsi retirés ils peuvent être aisément nettoyés puisque les espaces entre les plis de chaque élément individuel sont relativement grands.
Un autre avantage de l'échangeur de chaleur selon l'invention est que l'appareil est de construction simple et économique et non susceptible de dérangement même manié sans soins ; deplus il n'offrequ'une faible résistance au passage du courant. D'autres avantages font que les fluides sont hermétiquement séparés l'un de l'autre à l'intérieur de l'appareil, qu'il y a.it des bourrages ou non. Les fuites, s'il y en a, ne peuvent se produire qu'à l'at- mosphère mais non entre les pa.ssages conduisant les différents fluides.
Une forme de réalisation de l'invention est représentée par les dessins ci-annexés.
Fig. 1 est une vue en élévation de côté de l'appareil, certaines parties étant enlevées à l'extrémité supérieure de celuici pour montrer la. construction du raccord d'admission de l'un des fluides.
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Fig. 2 est une élévation de côté de l'extrémité supérieure de l'appareil, vue du côté à main droite de la Fig. 1.
Fig. 3 est une coupe transversale prise suivant la ligne brisée III-III de la Fig. 2.
Fig. 4 est une coupe longitudinale d'un élément en feuille de métal enlevé de l'appareil, la coupe étant prise suivant la ligne IV-IV de la Fig. 6.
Fig. 5 est une élévation de côté, vue du côté à main droite de la Fig. 4, 'de l'extrémité inférieure de l'élément en feuille de métal montré par la Fig. 4-.
Fig. 6 est une coupe transversale de l'appareil, montrant les éléments en feuille de métal tels que retirés l'un de l'autre, un élément étant indiqué en traits forts pour la clarté du dessin.
En se référant aux dessins, les numéros 1 et 2 indiquent deux éléments en feuilles de métal ondulées. Chacun de ces éléments peut être fait d'une feuille de métal pliée à la forme, spécialement montrée dans les Figs. 3 et 6, qui peut être la même pour les deux éléments. Naturellement, il est cependant possible aussi de construire chaque élément de deux pièces de feuille de métal ou davantage en assemblant lesdites pièces de fagon étanche aux fluides, comme par exemple par soudure. De cette façon la fabrica-. tion peut être considérablement simplifiée dans certains cas.
Chaque élément procure un jeu de passages; ceux formés par l'élément 1 sont indiqués par les numéros 3 et 4 et ceux formés par les éléments 2 sont indiqués par les numéros 5 et 6. Dans la forme de réalisation montrée les passages 4- et 6 coïncident et forment, vus en coupe transversale, une unité continue comme cela ressort le mieux de la Fig. 3.
Les passages 3 et 5 sont herméti- quement scellés aux extrémités supérieure et inférieure de l'appareil au moyen de parois obliques 7 et 8 respectivement Les éléments en feuilles de métal 1 et 2 sont fixés de toute manière ap-
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propriée, comme pa,r exemple par soudure, à des plaques plates 9 et 10 respectivement, dont chacune est en prise avec une extrémité de chaque pli de l'élément de feuille de métal respectif. Il est préférable de fixer lesdites extrémités des plis aux plaques 9, 10 respectives par soudure au point.
Aux extrémités supérieure et inférieure de l'appareil sont formées dans lesdites plaques 9 et 10 des fentes 11 par lesquelles les passages 3,5 sont mis en communication avec les raccords d'admission et d'échappement 12, 13 respectivement, pour l'un des fluides échangeurs de chaleur, Les raccords d'admission et d'échappement 14, 15 pour l'autre fluide sont prévus en communication directe avec les passages -, 6 qui sont complètement ouverts aux extrémités supérieure et inférieure de l'appareil.
Les éléments en feuilles de métal 1 et 2 sont enfermés dans un casier construit, en partie, d'un cadre comprenant deux parois de côté parallèles 16 et deux organes d'extrémités formant les raccords d'admission et d'échappement 14, 15 et en partie, de deux parois plates séparées 17. ces dernières parois 17 sont reliées aux pa.rois de côté 16 du cadre pa,r des boulons 18 s'étendant à travers les pa.rois 17 et à travers des cornières 19 fixées a.ux parois 16. Il est préférable de prévoir aux joints des bourrages 20.
Les parois 17 portent les raccords 12,13 et comportent à cet endroit des fentes de passage étendues en concordance avec les fentes 11, pour procurer ainsi une communication directe entre les raccords 12,13 et les passages 3, 5.
En fonctionnement, l'un des fluides échangeurs de chaleur est admis par exemple, à traversle raccord 14., s'écoule alors vers le bas suivant une voie droite par les passages 4, 6 et s'échappe par le raccord 15. L'autre fluide peut être admis par le raccord d'entrée 13 et distribué aux passages 3 et 5 à travers lesquels le fluide s'écoule vers le haut pour s'échapper aux sommet de l'ap-
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pareil par le raccord 12. Les directions de courant inverses peuvent être utilisées, si on le désire, pour un fluide ou pour les deux. A l'intérieur de l'appareil, les fluides sont bien séparés l'un de l'autre par les cloisons en feuilles de métal de fagon qu'aucune fuite ne peut se produire entre eux.
La seule fuite qu'on puisse concevoir serait une fuite par les bourrages 20, fuite par laquelle un fluide ou les deux pourrait partiellement s'échapper à l'extérieur dans l'atmosphère; de pareille fuite ne pourrait cependant résulter aucun mélange des fluides s'écoulant 'par les passages.
Un échangeur de chaleur très efficace peut être obtenu, les éléments en feuilles de métal 1 et 2, pouvant être faits de matière comparativement mince et la largeur des passages pouvant être faite très petite. Les éléments en feuilles de métal en raison de leur forme pliée offrent une grande résistance aux efforts de flexion, même s'ils sont faits de matière très mince. Ils peuvent être rapidement enlevés dans des buts de nettoyage ou de réparation. A cette fin il est uniquement nécessaire de dévisser les boulons 18.et d'enlever l'élément voulu de l'appareil, La valeur de la résistance au courant sera un minimum à cause de la circulation rectiligne des fluides.
Si cependant un effet de turbulence, était désiré dans un fluide ou dans les deux, ce résultat pourrait être commodément obtenu en prévoyant les surfaces des éléments en feuilles de métal 1 et 2 avec des projections venues d'une pièce ou des doigts ou analogues soudés, ou en les formant avec de petites rides s'étendant transversalement par rapport à la direction d'écoulement des fluides.
De plus, l'appareil est très rigide et compact et peut supporter de hautes pressions de fluide, même quand les éléments de feuil- les de métal sont faits en matière très mince.
Il doit être noté que certaines modifications de l'appareil
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peuvent être faites sans s'écarter du principe de l'invention.
Ainsi, par exemple, l'appareil peut être construit en vue de faire exécuter au fluide ou aux deux fluides un passa,ge aller et retour à travers l'appareil. Ce résultat peut être obtenu, par exemple, en admettant un fluide par la tubulure de raccord 14, en lui per- mettant de circuler vers le bas à travers certains passages, en le transférant à certains autres passages à l'extrémité inférieure de l'appareil et en lui permettant de circuler en haut par certains autres passages pour être finalement évacué à l'extrémité supérieu- re de l'appareil. Les plaques 9 et 10 peuvent être supprimées et si on le désire remplacées par des joints ou bourrages, tels que par exemple des joints en caoutchouc.
Il est préférable d'inter- poser des bourrages, entourant les tubulures de raccord, entre les parois 16, 17 et les éléments en feuilles de métal.
En vue d'assurer les positions des plis, des doigts ou brides d'espacement peuvent être soudés a,ux éléments en feuilles de métal
1, 2. Dans pareil cas, les doigts ou brides de plis adjacents peuvent, si on le désire, buter directement l'un contre l'autre en irae de rendre 1'appareil plus rigide. De plus, des étais peuvent être prévus dans les plis pour maintenir l'espacement correct des cloisons formées pa.r les éléments en feuilles de métal,
Résumé.
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Improvements to heat exchangers,
The present invention relates to heat exchangers and more particularly to a heat exchanger, the transfer surfaces of which are formed of partitions made of metal sheets forming between them passages for the streams of heat exchanging fluids.
One of the objects of the invention is to provide a heat exchanger of this type in which the heat exchanger partitions comprise two elements of corrugated metal sheets inserted in a frame such that the folds of one element are interposed. between the folds of the other element, the folds of each element being closed at their ends so as to form shaped passage chambers. The metal sheet elements are carried by plates which in the inserted state of the metal sheet elements cooperate with the frame at its opposite sides and close said sides.
The frame features an intake and an exhaust for one
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heat exchanger fluids and the plates carrying the heat exchanger elements are provided with an inlet and an outlet for the other fluid, said inlet and outlet being located so as to circulate the fluids along the folds of sheet metal elements.
In the heat exchanger according to the invention, the metal sheet partitions forming the heat exchange surfaces are relatively close to each other so that the fluid circulation passages as provided between the partitions are narrow and consequently thin fluid layers, to ensure very high efficiency heat transfer.
The folded sheet metal elements interposed between one another can be removed from each other, and when so removed they can be easily cleaned since the spaces between the folds of each individual element are relatively large. .
Another advantage of the heat exchanger according to the invention is that the apparatus is of simple and economical construction and not susceptible to disturbance even when handled without care; moreover it offers only a weak resistance to the passage of the current. Other advantages are that the fluids are hermetically separated from each other within the apparatus, whether there are jams or not. Leaks, if there are any, can only occur at the atmosphere but not between the passages carrying the different fluids.
One embodiment of the invention is represented by the accompanying drawings.
Fig. 1 is a side elevational view of the apparatus with parts removed at the upper end thereof to show the. construction of the inlet connection for one of the fluids.
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Fig. 2 is a side elevation of the upper end of the apparatus, viewed from the right hand side of FIG. 1.
Fig. 3 is a cross section taken along the broken line III-III of FIG. 2.
Fig. 4 is a longitudinal section through a sheet metal member removed from the apparatus, the section being taken along line IV-IV of FIG. 6.
Fig. 5 is a side elevation, viewed from the right hand side of FIG. 4, of the lower end of the sheet metal member shown in FIG. 4-.
Fig. 6 is a cross section of the apparatus, showing the sheet metal elements as removed from one another, one element being indicated in strong lines for clarity of the drawing.
Referring to the drawings, the numbers 1 and 2 indicate two elements of corrugated metal sheets. Each of these elements can be made of a sheet of metal bent to shape, especially shown in Figs. 3 and 6, which can be the same for both elements. Of course, however, it is also possible to construct each element of two or more pieces of sheet metal by assembling said pieces in a fluid-tight manner, such as for example by welding. In this way the fabrica-. tion can be considerably simplified in some cases.
Each element provides a set of passages; those formed by the element 1 are indicated by the numbers 3 and 4 and those formed by the elements 2 are indicated by the numbers 5 and 6. In the embodiment shown the passages 4- and 6 coincide and form, seen in section transverse, a continuous unit as best seen in Fig. 3.
Passages 3 and 5 are hermetically sealed at the upper and lower ends of the apparatus by means of oblique walls 7 and 8 respectively. The sheet metal elements 1 and 2 are fixed in any suitable manner.
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proprietary, such as by welding, for example, to flat plates 9 and 10 respectively, each of which engages with one end of each ply of the respective sheet metal member. It is preferable to fix said ends of the plies to the respective plates 9, 10 by spot welding.
At the upper and lower ends of the apparatus are formed in said plates 9 and 10 slots 11 through which the passages 3, 5 are put in communication with the intake and exhaust connections 12, 13 respectively, for one heat exchanger fluids. The inlet and outlet connections 14, 15 for the other fluid are provided in direct communication with the passages -, 6 which are completely open at the upper and lower ends of the apparatus.
The sheet metal elements 1 and 2 are enclosed in a box constructed, in part, of a frame comprising two parallel side walls 16 and two end members forming the intake and exhaust connections 14, 15 and in part, from two separate flat walls 17. the latter walls 17 are connected to the side walls 16 of the frame by bolts 18 extending through the walls 17 and through brackets 19 fixed a. ux walls 16. It is preferable to provide packing 20 at the joints.
The walls 17 carry the connectors 12,13 and at this point have passage slots extended in correspondence with the slots 11, to thus provide direct communication between the connectors 12,13 and the passages 3, 5.
In operation, one of the heat exchanger fluids is admitted, for example, through the connection 14., then flows downward in a straight path through the passages 4, 6 and escapes through the connection 15. The other fluid can be admitted through the inlet fitting 13 and distributed to passages 3 and 5 through which the fluid flows upwards to escape at the top of the ap-
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the same through connection 12. Reverse current directions can be used, if desired, for one fluid or both. Inside the device, the fluids are well separated from each other by the sheet metal partitions so that no leakage can occur between them.
The only leak that could be conceived would be a leak through the packings 20, whereby one or both of the fluid could partially escape to the outside into the atmosphere; however, such a leak could not result in any mixing of the fluids flowing through the passages.
A very efficient heat exchanger can be obtained, the sheet metal members 1 and 2 can be made of comparatively thin material and the width of the passages can be made very small. Sheet metal elements due to their folded shape offer great resistance to bending forces, even if they are made of very thin material. They can be quickly removed for cleaning or repair purposes. For this purpose it is only necessary to unscrew the bolts 18 and to remove the desired element from the apparatus. The value of the resistance to the current will be a minimum because of the rectilinear circulation of the fluids.
If, however, a turbulent effect was desired in one or both of the fluid, this result could conveniently be achieved by providing the surfaces of the sheet metal members 1 and 2 with one piece projections or welded fingers or the like. , or by forming them with small wrinkles extending transversely to the direction of flow of the fluids.
In addition, the apparatus is very rigid and compact and can withstand high fluid pressures even when the metal foil elements are made of very thin material.
It should be noted that some modifications of the device
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can be made without departing from the principle of the invention.
Thus, for example, the apparatus may be constructed to cause the fluid or both fluids to pass back and forth through the apparatus. This can be achieved, for example, by admitting fluid through the connector 14, allowing it to flow downward through certain passages, transferring it to certain other passages at the lower end of the tube. apparatus and allowing it to circulate upwards through certain other passages to be finally discharged at the upper end of the apparatus. The plates 9 and 10 can be omitted and if desired replaced by gaskets or packings, such as for example rubber gaskets.
It is preferable to place jams, surrounding the connecting pipes, between the walls 16, 17 and the sheet metal elements.
In order to secure the positions of the folds, spacer fingers or flanges may be welded to sheet metal elements.
1, 2. In such a case, the adjacent fingers or ply flanges may, if desired, abut directly against each other to make the apparatus more rigid. In addition, props can be provided in the folds to maintain the correct spacing of the partitions formed by the sheet metal elements,
Summary.
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