ПЛАСТИНЧАТО-ТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1999 года по МПК F28D9/00 

Заявляемое изобретение относится к оребренным изделиям и может использоваться в качестве теплообменников различного рода, а также для других конструкций теплотехнического назначения.

Аналогом предлагаемого изобретения является пластинчато-трубный теплообменник (SU 1168796, F 28 F 1/26), содержащий пакет пластин, каждая из которых выполнена с рядами отверстий, имеющих по периметру отбортовки, входящие в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов.

Недостаток этого аналога заключается в том, что из-за специфики в технологии холодной штамповки со стороны узких мест отверстий сложной формы с отбортовками наблюдается увеличенный зазор между этими отбортовками в местах нахлеста последних. Такой зазор, заполненный воздухом, приводит к снижению теплотехнических показателей.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран пластинчато-трубный теплообменник (SU 1740946, F 28 D 9/00), содержащий пакет пластин, каждая из которых выполнена с рядами отверстий, имеющих по периметру отбортовки, выполненные с углом раскрытия конуса 3-8^o и высотой, превышающей расстояние между пластинами в три раза, а также с отбортовками переменной толщины, уменьшающейся к кромке у концевых пластин, входящими в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов.

Особенности теплообменника по прототипу позволяют уменьшить величину воздушного зазора, возникающего в местах нахлеста отбортовок, в особенности отверстий сложной формы в ее узких переходах. Однако, полностью удалить эти зазоры невозможно.

Задача предлагаемого изобретения сводится к упрощению технологии изготовления и повышению эксплуатационной надежности пластинчато-трубного теплообменника.

Поставленная задача достигается тем, что пластинчато-трубный теплообменник, включающий коллекторы с входным и выходным патрубками и пакет пластин, концевые из которых вместе с крышками образуют упомянутые коллекторы, каждая пластина снабжена рядом отверстий с отбортовками, входящими в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов, причем отбортовки выполнены с углом раскрытия конуса 4-8^o и высотой, превышающей расстояние между пластинами в три раза, согласно изобретению торцы нахлесточных соединений указанных пластин выполнены в виде плавной волнистой линии. Кроме того, теплообменник может содержать сварные нахлесточные соединения пластин или паяные нахлесточные соединения пластин, причем катет нахлесточного шва имеет переменную высоту.

Существенные отличия заявляемого изобретения заключаются в том, что этот теплообменник имеет плавный волнистый торец отбортовок, то есть с впадинами и выступами, в соединенных пластинах, а коллекторы состоят из той же самой собранной пластины и крышки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками: фиг.1 - продольное сечение пластинчато-трубного теплообменника, фиг.2, 3,4 - форма отверстия соединяемой пластины, где 1 - пластина, 2 - коллектор, 3 - входной патрубок, 4 - выходной патрубок, 5 -крышка коллектора, 6 - отбортовка, 7 - внутренний проход, фиг.5 - нахлесточное соединение пластин.

Технологический процесс изготовления пластинчато-трубного теплообменника состоит из того, что вначале собираются полученные холодной штамповкой пластины (1) путем входа отбортовок (6) в отверстия смежной пластины, пакет которых фиксируется стяжками, а затем крепятся крышки коллектора (2) к крайним пластинам путем загибки. В конце все эти составляющие теплообменника подвергаются термообработке для проведения их пайки или сварки.

Расположение впадины торца отбортовок над увеличенным зазором между ними способствует стеканию большей порции припоя для заполнения этого зазора, а выступы в отбортовках укрепляют пакет соединенных пластин. При этом образуется переменная высота катета паяного шва, а именно в вершине выступа торцев отбортовки образуется минимальный катет, так как отсюда стекает припой в места впадин торцев отбортовки, где формируется максимальный катет.

Кроме того, коллекторы пластинчато-трубного теплообменника содержат ту же самую собранную пластину аналогичной формы отверстий с отбортовками, что позволяет без затруднений стыковку их с пакетом соединенных пластин.

Примеры отдельных вариантов пластинчато-трубного теплообменника следующие.

Пример 1. Паяный теплообменник из стали с малахитовым припоем. Этот теплообменник содержит стальные пластины (1) с отверстиями в форме "чечевицы", по периметру которых расположена отбортовка (6), а также стальные коллекторы из пластины (1) и крышки (5), соединенные путем загибки краев пластины. При этом две впадины торца отбортовок расположены со стороны меньшего радиуса чечевицы (см. фиг.2). Все собранные составляющие окунаются в жидкий раствор малахита и после их сушки нагреваются в печи до температуры 1150^oC в защитной атмосфере водорода.

Пример 2. Сварной теплообменник из меди. Медные пластины этого теплообменника имеют отверстия плоскоовальной формы, две впадины торца отбортовок которых находятся со стороны их закругления (фиг.3). Аналогично собранной конструкции теплообменника по примеру 1 проводится ее нагрев в печи до температуры 850^oC в среде водорода, в результате которого образуются сварные соединения за счет взаимной диффузии атомов меди.

Пример 3. Алюминиевый теплообменник.

Пластины из алюминия имеют отверстия каплевидной формы, одна впадина торца отбортовок в которых расположена также со стороны меньшего радиуса (рис. 4). Соединения всех составляющих этого теплообменника образуются за счет заклинивания отбортовок.

Возможные повышенные зазоры между отбортовками в узких местах отверстия, а именно со стороны меньшего радиуса чечевицы (пример 1) заполняются припоем из-за его стекания с выступов во впадины.

Таким образом, за счет удаления возможных зазоров между отбортовками достигается повышение эксплуатационной надежности пластинчато-трубного теплообменника и повышение теплообмена в нем, а использование в коллекторах пластины, аналогичной соединяемым пластинам, - повышение технологичности из-за облегчения сборки пакета пластин с такими коллекторами. При этом создание этих теплообменников именно со сложной формой их проходов дополняется элементами турбулизации пропускаемого теплоносителя, что также повышает эффект теплообменных процессов.

Устройство предназначено для использования в разнообразных конструкциях теплотехнического назначения. Теплообменник содержит коллекторы с входным и выходным патрубками, пакет пластин, концевые из которых вместе с крышками образуют упомянутые коллекторы, причем каждая пластина снабжена рядом отверстий с отбортовками, входящими в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов ,отбортовки выполнены с углом раскрытия конуса 4 - 8^o и высотой, превышающей расстояние между пластинами в три раза, согласно изобретению торцы нахлесточных соединений указанных пластин выполнены в виде плавной волнистой линии, кроме того, теплообменник может содержать сварные нахлесточные соединения пластин или паяные нахлесточные соединения пластин, причем катет нахлесточного шва имеет переменную высоту. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства и упрощение технологии его изготовления. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Пластинчато-трубный теплообменник, включающий коллекторы с входным и выходным патрубками и пакет пластин, концевые из которых вместе с крышками образуют упомянутые коллекторы, каждая пластина снабжена рядом отверстий с отбортовками, входящими в отверстия смежной пластины с образованием внутренних проходов, причем отбортовки выполнены с углом раскрытия конуса 4 - 8^o и высотой, превышающей расстояние между пластинами в три раза, отличающийся тем, что торцы нахлесточных соединений указанных пластин выполнены в виде плавной волнистой линии. 2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что содержит сварные нахлесточные соединения этих пластин. 3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что содержит паяные нахлесточные соединения этих пластин. 4. Теплообменник по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что катет нахлесточного шва имеет переменную высоту.