ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2015 года по МПК F28D9/00 F28F3/08 

Область техники

Настоящее изобретение относится к пакету теплообменных пластин, выполненному определенным типом пластинчатого теплообменника. Определенный тип пластинчатого теплообменника содержит верхнюю крышку, нижнюю крышку и четыре боковые панели, соединенные друг с другом болтами при помощи набора угловых брусьев для формирования корпуса для пакета теплообменных пластин.

Предшествующий уровень техники

Сегодня существует несколько различных типов пластинчатых теплообменников, используемых в различных применениях, в зависимости от их типа. Один определенный тип пластинчатого теплообменника собирается путем соединения болтами верхней крышки, нижней крышки и четырех боковых панелей для установки угловых брусьев для формирования корпуса в форме коробки вокруг пакета теплообменных пластин. Этот определенный тип пластинчатого теплообменника зачастую называют блочным теплообменником. Один из примеров доступных на рынке блочных теплообменников является теплообменник, поставляемый Alfa Laval AB под торговым названием Compabloc.

Блочный теплообменник, как правило, имеет впуски для текучей среды и выпуски для текучей среды, расположенные на боковых панелях, при этом перегородки присоединены к пакету теплообменных пластин для направления текучей среды назад и вперед по каналам, сформированным между теплообменными пластинами в пакете теплообменных пластин.

Поскольку пакет теплообменных пластин окружен верхней крышкой, нижней крышкой и четырьмя боковыми панелями, этот теплообменник может выдерживать высокие уровни давления по сравнению с другими типами пластинчатых теплообменников. При этом блочный теплообменник является компактным, обладает хорошей теплопроводностью и может выдерживать тяжелые условия эксплуатации без поломок.

Пакет теплообменных пластин иногда называется пачкой пластин и имеет специальную, блочную конструкцию, характерную для блочных теплообменников. Пакет теплообменных пластин зачастую является цельносварным и каких-либо уплотнений не требуется между теплообменными пластинами для надлежащей герметизации проточных каналов, формируемых между пластинами. Это делает блочный теплообменник подходящим для работы с широким диапазоном агрессивных сред, при высоких температурах и высоких давлениях.

В ходе обслуживания блочного теплообменника пакет теплообменных пластин может быть открыт для доступа и очищен путем удаления, например, двух боковых панелей и промывки пакета теплообменных пластин при помощи моющего средства. Также можно заменить пакет теплообменных пластин новым пакетом, который может быть идентичен предыдущему пакету или отличаться от него, при условии, что он может быть надлежащим образом расположен внутри теплообменника.

Как правило, блочный теплообменник может быть использован не только в качестве традиционного теплообменника, но также в качества конденсатора или ребойлера. В двух последних случаях теплообменник может содержать дополнительные впуски/выпуски для конденсата, что может устранить необходимость в особом блоке сепаратора.

Конструкция блочного теплообменника с его пакетом теплообменных пластин обеспечивает, как указано, комбинацию преимуществ и свойств, являющихся довольно характерными для этого типа, и в предшествующем уровне техники описан ряд воплощений. Например, в ЕР 165179 описан теплообменник в форме блока с пачкой пластин, расположенных в центре блока. В ЕР 639258 описан подобный теплообменник с пачкой пластин, окруженной верхней и нижней крышками и четырьмя боковыми панелями.

В предшествующем уровне техники показаны блочные теплообменники с соответствующим внутренним пакетом теплообменных пластин. По сравнению с несколькими другими типами пластинчатых теплообменников, эти блочные теплообменники имеют компактную конструкцию и могут выдерживать высокие уровни давления. Однако ожидается, что отдельные конструкции могут быть усовершенствованы в отношении способности эффективно передавать теплоту через пластины в пакете теплообменных пластин, при этом обеспечивая возможность выдерживания высоких уровней давления.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является улучшение вышеописанного блочного теплообменника. В частности, задачей является обеспечение более эффективной конструкции, обеспечивающей улучшенный теплообмен внутри пакета теплообменных пластин, при этом обеспечивая способность теплообменника выдерживать высокие уровни давления.

Для выполнения этих задач обеспечивается пакет теплообменных пластин, предназначенный для расположения внутри корпуса, сформированного верхней крышкой, нижней крышкой и четырьмя боковыми панелями, соединенными друг с другом болтами при помощи набора угловых брусьев. Пакет теплообменных пластин содержит пары теплообменных пластин, уложенные друг на друга так, чтобы путь потока для первой текучей среды формировался между уложенными друг на друга парами теплообменных пластин. Одна пара из уложенных друг на друга пар теплообменных пластин содержит первую теплообменную пластину и вторую теплообменную пластину, соединенные так, чтобы путь потока для второй текучей среды формировался между первой и второй теплообменными пластинами. Первая теплообменная пластина и вторая теплообменная пластина соединены множеством удлиненных соединений, так чтобы путь потока для второй текучей среды содержал множество параллельных проточных каналов. Более того, пара первой и второй теплообменных пластин содержит гофрирование, расположенное на соответствующей стороне указанного множества удлиненных соединений.

Удлиненное соединение, будучи расположенным между гофрированием, способно удерживать пластины вместе, когда жидкость проводится между первой и второй пластинами при высоких уровнях давления. В то же время гофрирование обеспечивает эффективный теплообмен. Также конкретная конструкция пакета может поспособствовать осуществлению ряда дополнительных особенностей, описанных ниже, которые включают, например, конкретный способ соединения пар теплообменных пластин в пакете.

Как правило, соединение может представлять собой сварку, но может также представлять собой спаянную твердым или мягким припоем секцию или секцию, где пластины соединяются при помощи какого-либо другого способа соединения. Как правило, все или большинство пар уложенных друг на друга пар теплообменных пластин могут содержать соответствующую первую теплообменную пластину и соответствующую вторую теплообменную пластину. Эти теплообменные пластины затем соединяются так, чтобы путь потока для второй текучей среды формировался между соответствующими первой и второй теплообменными пластинами. Таким образом, каждая пара из уложенных друг на друга пар теплообменных пластин может содержать соответствующие первую и вторую теплообменные пластины, соединенные так, чтобы путь потока для второй текучей среды формировался между соответствующими первой и второй теплообменными пластинами.

Первая теплообменная пластина может содержать пазы под удлиненные соединения, вдоль которых располагаются удлиненные соединения.

Пазы под соединения могут проходить непрерывно вдоль пути потока, образованного между первой и второй теплообменными пластинами.

Вторая теплообменная пластина может содержать пазы под удлиненные соединения, вдоль которых расположены удлиненные соединения, при этом пазы под соединения первой и второй теплообменных пластин упираются друг в друга так, что теплообменные пластины соединяются в пазах под соединения.

Соединения могут содержать, по меньшей мере, частично перекрывающиеся секции соединений.

Гофрирование может быть симметричным.

Пара теплообменных пластин может содержать первый набор противоположных, удлиненных боковых соединений, соединяющих первую и вторую теплообменные пластины.

Пара теплообменных пластин может содержать второй набор противоположных, удлиненных боковых соединений, поперечных первому набору удлиненных боковых соединений. Второй набор противоположных, удлиненных боковых соединений соединяет пару теплообменных пластин с подобной парой теплообменных пластин, так что путь потока для первой текучей среды содержит путь свободного потока между вторым набором боковых соединений. В этом контексте путь свободного потока может быть определен как путь потока для первой текучей среды, где между удлиненными боковыми соединениями, соединяющими пары, нет точек контакта между парами теплообменных пластин. Свободный поток имеет преимущество в том, что существует меньшая вероятность образования, например, бактерий или отложений от первой текучей среды в пути потока.

Путь свободного потока между вторым набором боковых соединений может быть прерван по меньшей мере одной опорой для снижения вздутия теплообменных пластин. Эта опора, как правило, снижает вздутие теплообменных пластин, когда пакет теплообменных пластин используется в высокотемпературных применениях, где может возникнуть термическое расширение.

Каждая из первой теплообменной пластины и второй теплообменной пластины может содержать гофрирование, расположенное на соответствующей стороне удлиненного соединения.

Пара теплообменных пластин может содержать наборы гофрирования, расположенные между множеством удлиненных соединений, соединяющих первую и вторую теплообменные пластины.

Гофрирование могут содержать ребра и канавки, проходящие в направлении, расположенном под углом 45°-90° поперечно направлению, вдоль которого проходит удлиненное соединение.

Первая теплообменная пластина и вторая теплообменная пластина могут иметь одинаковую форму, и вторая теплообменная пластина может быть, относительно первой теплообменные пластины, повернута на 180° вокруг оси, параллельной плоскости второй теплообменные пластины.

Пара теплообменных пластин может иметь прямоугольную форму и может содержать четыре угла, приваренные к направляющим, которые по меньшей мере частично окружают набор угловых брусьев.

В соответствии с другим объектом обеспечивается пластинчатый теплообменник, содержащий пакет теплообменных пластин, который может включать в себя любой из вышеописанных признаков. Пластинчатый теплообменник также содержит верхнюю крышку, нижнюю крышку и четыре боковые панели, соединенные друг с другом болтами при помощи набора угловых брусьев для формирования корпуса, в котором расположен пакет теплообменных пластин.

Прочие задачи, признаки, объекты и преимущества изобретения станут понятны из следующего подробного описания, а также из чертежей.

Краткое описание чертежей

Воплощения изобретения будут описаны далее, в виде примера, со ссылкой на прилагаемые схематичные чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает покомпонентный вид блочного теплообменника с пакетом теплообменных пластин,

Фиг.2 изображает вид сверху пар теплообменных пластин, используемых для пакета теплообменных пластин с Фиг.1,

Фиг.3 изображает вид в разрезе вдоль сечения А-А с Фиг.2,

Фиг.4 изображает вид в разрезе вдоль сечения В-В с Фиг.2,

Фиг.5 изображает увеличенный вид секции С с Фиг.3, и

Фиг.6 изображает вид в разрезе дополнительного воплощения двух пар теплообменных пластин.

Подробное описание

Со ссылкой на Фиг.1 показан пластинчатый теплообменник 2 блочного типа. Пластинчатый теплообменник 2 содержит верхнюю крышку 15, нижнюю крышку 16 и четыре боковые панели 11, 12, 13, 14, соединенные друг с другом болтами при помощи набора (как правило, четырех) угловых брусьев 21-24 для сборки пластинчатого теплообменника 2. В сборе пластинчатый теплообменник 2 имеет форму коробки или форму блока, и корпус формируется верхней крышкой 15, нижней крышкой 16 и боковыми панелями 11-14. Пакет теплообменных пластин 30 расположен внутри корпуса и содержит, как будет описано далее более подробно, набор пар теплообменных пластин. Пакет теплообменных пластин 30 также имеет форму коробки или форму блока, и эта форма соответствует форме корпуса, образованного крышками 15, 16 и боковыми панелями 11-14. Пакет теплообменных пластин 30 имеет на своих углах четыре направляющие 31-34, расположенные обращенными к угловыми брусьям 21-24.

Сборка пластинчатого теплообменника 2, как правило, осуществляется при помощи традиционных способов и болтов (не показано), которые соединяют упомянутые компоненты друг с другом при помощи отверстий под болт, таких как отверстия 35 и 36. Вкратце, сборка пластинчатого теплообменника 2 включает в себя расположение пакета теплообменных пластин 30 на нижней крышке 16, скользящее проведение угловых брусьев 21-24 в направляющие 31-34 и их крепление болтами к нижней крышке 16. Пластина 38 конца канала расположена сверху пакета теплообменных пластин 30, и верхняя крышка 15 болтами крепится к угловым брусьям 21-24. После этого боковые панели 11-14 болтами крепятся к угловым брусьям 21-24 и к крышкам 15, 16. Как правило, пластинчатый теплообменник 2 также имеет основание 17, способствующее креплению теплообменника 2 на пол.

Прокладки (не показано) расположены на боковых панелях 11-14 на секциях, обращенных к угловым брусьям 21-24 и крышкам 15, 16, так что корпус, сформированный крышками 15, 16 и боковыми панелями 11-14, надлежащим образом герметизируется для предотвращения утечек из пластинчатого теплообменника 2.

Первая боковая панель 11 и вторая боковая панель 12 из четырех боковых панелей 11-14 содержат впуски и выпуски для двух текучих сред. Более подробно, первая боковая панель 11 имеет впуск 41 и выпуск 42 для первой текучей среды. Впуск 41 и выпуск 42 первой панели 11 формируют путь потока для первой текучей среды в комбинации с пакетом теплообменных пластин 30, при этом путь потока проходит от впуска 41 внутри пакета теплообменных пластин 30 к выпуску 42. Этот путь потока показан пунктирными стрелками, проходящими в направлении, параллельном направлению D1. Традиционные перегородки, такие как перегородка 39, соединены со сторонами пакета 30 теплообменных пластин для направления потока первой текучей среды по некоторому количеству проходов внутри пакета 30 (на чертеже изображено четыре прохода).

Вторая боковая панель 12 имеет впуск 43 и выпуск 44 для второй текучей среды. Впуск 43 и выпуск 44 второй боковой панели 12 формируют путь потока для второй текучей среды в комбинации с пакетом 30 теплообменных пластин, при этом путь потока проходит от впуска 43, внутри пакета 30 теплообменных пластин и к выпуску 44. Этот путь потока показан пунктирными стрелками, проходящими в направлениях, параллельных направлению D2. Традиционные перегородки, соединенные со сторонами пакета 30 теплообменных пластин, направляют поток второй текучей среды по некоторому количеству проходов внутри пакета 30 (здесь количество проходов такое же, как для первой текучей среды).

Расположение перегородок до сих пор осуществлялось при помощи применения традиционных техник. Однако первый путь потока для первой текучей среды лежит между парами теплообменных пластин в пакете 30, в то время как второй путь потока для второй текучей среды проходит внутри пар теплообменных пластин в пакете 30. Пара теплообменных пластин содержит первую теплообменную пластину и вторую теплообменную пластину, как будет описано ниже. Это означает, что поток первой текучей среды проходит между теплообменными пластинами разных пар теплообменных пластин, в то время как поток второй текучей среды проходит между первой и второй теплообменными пластинами одной пары, т.е. внутри пары. Направляющие 31-34 герметизируют углы пакета 30 теплообменных пластин, что обеспечивает разделение указанных двух разных текучих сред.

Со ссылкой на Фиг.2, 3 и 4 показаны примеры первой и второй пар 50, 60 теплообменных пластин, при этом Фиг.3 представляет собой вид в разрезе вдоль сечения А-А с Фиг.2, и Фиг.4 представляет собой вид в разрезе вдоль сечения В-В с Фиг.2. Пары 50, 60 теплообменных пластин являются частью пакета 30 теплообменных пластин, показанного на Фиг.1. Пакет 30 содержит несколько пар теплообменных пластин, подобных парам 50, 60, например от 4 до 2000 пар или даже больше.

Для пар 50, 60 теплообменных пластин, показанных на Фиг.2, 3 и 4, первая пара 50 теплообменных пластин содержит первую теплообменную пластину 51 и вторую теплообменную пластину 52. Вторая пара 60 теплообменных пластин, как правило, идентична первой паре 50 теплообменных пластин, что означает, что она также содержит первую теплообменную пластину 61 и вторую теплообменную пластину 62. Таким образом, первая теплообменная пластина 61 из второй пары 60 теплообменных пластин, как правило, подобна первой теплообменной пластине 51 из первой пары 50 теплообменных пластин, при этом вторая теплообменная пластина 62 из второй пары 60 теплообменных пластин может быть подобная второй теплообменной пластине 52 из первой пары 50 теплообменных пластин.

Также первая теплообменная пластина 51 и вторая теплообменная пластина 52 первой пары 50 теплообменных пластин имеют одинаковую форму. Из этого следует, что все теплообменные пластины 51, 52, 61, 62 пар 50, 60 теплообменных пластин могут быть подобными или даже идентичными. Однако вторая теплообменная пластина 52, относительно первой теплообменной пластины 51, повернута на 180° вокруг оси А1, параллельной плоскости второй теплообменной пластины 52. Более подробно, ось А1 проходит через центр второй теплообменной пластины 52 и параллельна двум противоположным сторонам второй теплообменной пластины 52, так что вторая теплообменная пластина 52, относительно первой теплообменной пластины 51, расположена как перевернутое зеркальное отражение первой теплообменной пластины 51. Вторая теплообменная пластина 62 второй пары 60 теплообменных пластин соответствующим образом расположена как перевернутое зеркальное отражение первой теплообменной пластины 61 второй пары 60.

В зависимости от конфигурации теплообменных пластин вращение одной теплообменной пластины из пары может осуществляться вокруг одной или нескольких других осей для расположения пластин пары как перевернутые зеркальные изображение друг друга. Например, вторая теплообменная пластина 52 может также быть расположена как перевернутое зеркальное изображение первой теплообменной пластины 51, когда она поворачивается на 180° вокруг оси, параллельной показанному направлению D2, за чем следует поворот на 180° вокруг оси, параллельной показанной нормали N к пластинам 51, 52.

Каждая теплообменная пластина имеет, как показано на примере первой теплообменной пластины 51 первой пары 50 теплообменных пластин, прямоугольную форму с первой 511, второй 512, третьей 513 и четвертой 514 удлиненными сторонами. Когда пакет 30 теплообменных пластин располагается внутри корпуса пластинчатого теплообменника 2, первая удлиненная сторона 511 обращена к первой боковой панели 11, в то время как третья сторона 513 обращена к третьей боковой панели 13. Первая теплообменная пластина 51 соединяется со второй теплообменной пластиной 52 при помощи соединения 78 на первой удлиненной стороне 511 и при помощи соединения 79 на третьей удлиненной стороне 513, как можно видеть на Фиг.3.

Первая теплообменная пластина 51 содержит набор гофрирования 101-106, расположенный на соответствующих сторонах удлиненных соединений 72-76, соединяющих первую и вторую теплообменные пластины 51, 52. Удлиненные соединения 72-76 расположены так, чтобы проходить поперек первой и второй теплообменных пластин 51, 52. В описанном воплощении удлиненные соединения 72-76 проходят от второй удлиненной стороны 512 к четвертой удлиненной стороне 514 параллельно первой удлиненной стороне 511 и третьей удлиненной стороне 513. Следует понимать, что допустимы прочие направления, например - от первой 511 к третьей удлиненной стороне.

Удлиненные соединения 72-76 вместе с первой и второй теплообменными пластинами 51, 52 ограничивают пути потока 57 в форме сквозных проточных каналов 571-576. Область между двумя смежными удлиненными соединениями 72-76, таким образом, не поддерживается какими-либо контактными точками. При использовании общая нагрузка от давления будет передаваться на удлиненные соединения 72-76.

Гофрирование 101-106 разделено удлиненными соединениями 72-76. Наборы гофрирования 101-106 проходит в направлении, параллельном соединениям 72-76, это направление в иллюстративном воплощении параллельно направлению D2. Наборы гофрирования 101-106 имеют два крайних набора гофрирования 101, 106 и дополнительные соединения 71, 76 могут быть расположены в промежутке между наружными наборами гофрирования 101, 106 и соответствующей, ближайшей удлиненной стороной 513, 511.

Как сказано ранее, поскольку все теплообменные пластины могут быть подобными, все или некоторые теплообменные пластины из пакета 30 теплообменных пластин, например пластины 52, 61 и 62, могут обладать теми же свойствами и структурной формой, что и пластина 51.

Гофрирование 101-106 содержит ребра и канавки, проходящие в направлении D1, которое под углом 45°-90° поперечно направлению D2, вдоль которого проходят удлиненные соединения 71-77. Направления D1, D2 здесь являются теми же направлениями, как описано ранее для потока первой и второй текучих сред. Гофрирование 101, 102 первой теплообменной пластины 51 и соответствующее гофрирование 201, 202 второй теплообменной пластины 52 содержит ребра и канавки, такие как ребро 92 и канавка 93 первой теплообменной пластины 51, и ребро 192 и канавка 193 второй теплообменной пластины 52.

Гофрирование 101-106 формирует рисунок, проходящий вдоль удлиненных соединений 72-76, т.е. в направлении D2. Рисунок может быть симметричным или ассиметричным.

Первая пара 50 теплообменных пластин содержит пазы под удлиненные соединения, как показано пазами 81-87 под соединения первой теплообменной пластины 61, вдоль которых располагаются удлиненные соединения 71-77. Каждое гофрирование из набора гофрирования 101-106 содержит ребра и канавки, проходящие в направлении D1, поперечном направлению D2, вдоль которых проходят пазы 81-87 под удлиненные соединения.

Ребра первой теплообменной пластины 51 могут быть выровнены с ребрами второй теплообменной пластины 52, как видно в направлении, параллельном направлению нормали N к первой паре 50 теплообменных пластин. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в возможности осуществить эффективный теплообмен и поток текучей среды.

Как показано, соединения 71-77 расположены в соответствующем пазу 81-87 под удлиненные соединения. Поскольку вторая теплообменная пластина 52 подобна первой теплообменной пластине 51, она также содержит пазы под удлиненные соединения, вдоль которых располагаются удлиненные соединения 71-77.

Со ссылкой на Фиг.3 и Фиг.5, где показана увеличенная секция С с Фиг.3, можно видеть, что, например, паз 82 под соединение первой теплообменной пластины 51 упирается в соответствующий паз 182 под соединение второй теплообменной пластины 52. Теплообменные пластины 51, 52 затем соединяются в пазах 82, 182 под соединения при помощи соединения 72. В этом контексте задняя поверхность 515 паза 82 под соединение первой теплообменной пластины 51 контактирует с задней поверхностью 525 паза 182 под соединение второй теплообменной пластины 52.

Соединения, как правило, выполняются при помощи сварки, но могут также выполняться при помощи пайки или другим подходящим способом соединения. Теплообменные пластины 51, 52, 61, 62, как правило, выполняются из металла, например из нержавеющей стали. Когда для формирования соединений используется сварка, т.е. когда соединения представляют собой сварные швы, лазерная сварка может быть использована, так же как и прочие техники, например резистентная сварка.

Каждое из соединений 71-77 может содержать две по меньшей мере частично перекрывающиеся секции соединения, как показано на примере первой секции 721 и второй секции 722 соединения 72. Секции 721, 722 соединения могут быть наложены друг на друга на заданном расстоянии, например от 5 до 30 мм. Две секции 721, 722 соединения или секции сварки, когда соединение сварное, могут начинаться на соответствующих концевых секциях паза под соединение, как показано двумя концевыми секциями 821, 822 паза 82 под соединение.

Как показано, соединение первой теплообменной пластины 51 со второй теплообменной пластиной 52 на первой и третьей удлиненных сторонах 511, 513 может осуществляться при помощи набора противоположных, удлиненных боковых соединений 78, 79 так, чтобы путь 57 потока для второй текучей среды формировался между первым набором противоположных, удлиненных боковых соединений 78, 79, т.е. внутри первой пары 50 теплообменных пластин. Путь 57 потока, таким образом, параллелен направлению D2, описанному в отношении Фиг.1.

Для облегчения соединения пластин в паре 50 первая и вторая теплообменные пластины 51, 52 имеют периферические секции, такие как секции 53, 54, которые сложены по направлению друг к другу. Периферические секции 53, 54 сложены по направлению друг к другу, поскольку вторая теплообменная пластина 52 расположена как перевернутое зеркальное отражение первой теплообменной пластины 52, принимая во внимание, что пластины 51, 52 - подобные. Соответствующий сварной шов 79 выполняется на контактной поверхности, сформированной между сложенными секциями 53, 54.

Пазы 81-87 под соединения могут проходить непрерывно вдоль пути 57 потока, сформированного между первой и второй теплообменными пластинами 51, 52. Также, поскольку первая теплообменная пластина 51 и вторая теплообменная пластина 52, как правило, соединяются при помощи множества удлиненных соединений 71-77, путь 57 потока для второй текучей среды, сформированный между первой и второй теплообменными пластинами 51, 52, содержит множество параллельных проточных каналов 571-576.

Для формирования пакета 30 теплообменных пластин пары теплообменных пластин, подобные первой паре 50 теплообменных пластин и второй паре 60 теплообменных пластин, соединяются при помощи противоположных, удлиненных боковых соединений. Такие соединения показаны на примере ряда противоположных, удлиненных боковых соединений 781, 782, расположенных между первой парой 50 теплообменных пластин и второй парой 60 теплообменных пластин. Эти удлиненные боковые соединения 781, 782 поперечны первому набору удлиненных боковых соединений 78, 79 и соединяют пару теплообменных пластин (например, пару 50) со смежной парой теплообменных пластин (например, с парой 60). Для облегчения соединения пластины 51, 52, 61, 62 имеют соответствующие периферические секции, сложенные по направлению к теплообменной пластине, принадлежащей другой паре теплообменных пластин, например сложенные секции 56 и 65. Соответствующий сварной шов 781 выполняется на поверхности контакта, образованной между сложенными секциями 56, 65.

Когда пары 50, 60 теплообменных пластин соединены, путь 67 потока для первой текучей среды формируется между парами 50, 60 теплообменных пластин. Поскольку пары 50, 60 соединяются лишь при помощи второго набора боковых соединений 781, 782, так называемый путь свободного потока формируется между соединениями 781, 782, т.е. путь свободного потока формируется между парами 50, 60 теплообменных пластин. Путь свободного потока может, в этом контексте, быть определен как путь потока без каких-либо точек контакта между боковыми соединениями 781, 782. В целом, путь свободного потока показал свое преимущество, поскольку возникновение, например, отложений от текучей среды или присутствие бактерий может быть снижено, или, как показывает практика, практически устранено.

При желании со ссылкой на Фиг.6, которая представляет собой вид поперечного сечения, соответствующий Фиг.4, первая пара 50 теплообменных пластин и вторая пара 60 теплообменных пластин могут содержать одну или несколько опор 783, 784. Эти опоры 783, 784 могут быть расположены между вторым набором противоположных, удлиненных боковых соединений 781, 782 для снижения риска вздутия пар 50, 60 теплообменных пластин из-за, например, термического расширения.

Как показано, опоры 781, 782 могут быть воплощены как точечные выступы во второй теплообменной пластине 52, но могут также быть воплощены как выступы в обеих из первой теплообменной пластины 51 и второй теплообменной пластины 52, так чтобы вторая теплообменная пластина 52 могла быть подобна первой теплообменной пластине 51. В принципе, опоры 781, 782 второй теплообменной пластины 52 первой пары 50 находятся в контакте с первой теплообменной пластиной 61 второй пары 60. Поверхности контакта, образованные опорами 781, 782 между этими пластинами 52, 61 могут быть как можно меньшими, в целях недопущения возникновения, например, отложений от первой текучей среды.

Ограниченный путь свободного потока осуществляется, когда используется одна или несколько опор между боковыми соединениями, соединяющими две пары. Однако путь свободного потока может, на практике, также быть осуществим, если количество опор между боковыми соединениями ограничено. Предел количества опор зависит от размера пластин и может быть определен эмпирически.

Для формирования полного пакета теплообменных пластин 30 некоторое количество пар теплообменных пластин укладывается друг на друга и соединяется друг с другом так же, как соединяются первая и вторая пары 50, 60 теплообменных пластин. Соединение пар может быть осуществлено при помощи тех же способов (сварка, пайка), как при соединении пластин одной пары.

Для эффективного соединения теплообменных пластин с направляющими 31-34, каждая теплообменная пластина имеет четыре выступа по углам, такие как выступы 515-518 первой теплообменной пластины 51. Выступы затем соединяются с направляющими 31-34, например, при помощи сварки, пайки или других подходящих средств соединения. Направляющие 31-34 частично окружают набор угловых брусьев 21-24, когда пластинчатый теплообменник 2 собран, так что пакет теплообменных пластин 30 прочно соединен с корпусом, образованным крышками 15, 16 и боковыми панелями 11-14.

Теплообменные пластины 51, 52, 61, 62 могут, по существу, быть изготовлены из стальных листов, спрессованных при помощи прессовочного инструмента, формирующего гофрирование и пазы под сварку. Режущий станок после этого обрезает спрессованные пластины вдоль их периферии, и края отрезанных пластин складываются на станке, формирующем сложенные периферические секции.

Из вышеприведенного описания следует, что несмотря на то, что различные воплощения изобретения были описаны и проиллюстрированы, изобретение ими не ограничивается, а может также быть воплощено другими способами в пределах предмета изобретения, определенного в следующей ниже формуле изобретения.

Например, допустимы другие рисунки гофрирования и пазов под сварку, при условии если пара теплообменных пластин содержит гофрирование, расположенное на соответствующей стороне от удлиненных соединений, соединяющих первую и вторую теплообменные пластины из пары теплообменных пластин. Также удлиненное соединение содержит непрерывное, удлиненное соединение, а также содержит некоторое количество точечных мест сварки, расположенных в удлиненных последовательностях.

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться при изготовлении пластинчатых теплообменников. Пакет теплообменных пластин, выполненный для размещения внутри блочного теплообменника. Пакет теплообменных пластин содержит пары (50, 60) теплообменных пластин, уложенные друг на друга так, что путь (67) потока для первой текучей среды сформирован между уложенными друг на друга парами теплообменных пластин, при этом пара (50) из уложенных друг на друга пар теплообменных пластин содержит первую теплообменную пластину (51) и вторую теплообменную пластину (52), которые соединяются так, чтобы путь (57) потока для второй текучей среды формировался между первой и второй теплообменными пластинами. Пара (50) теплообменных пластин содержит гофрирование (101, 102), расположенное на соответствующей стороне удлиненного соединения (72), соединяющего первую и вторую теплообменные пластины. Также описан соответствующий пластинчатый теплообменник. Технический результат - повышение теплообмена внутри пакета теплообменных пластин, при обеспечении способности теплообменника выдерживать высокие уровни давления. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Пакет теплообменных пластин, выполненный с возможностью размещения внутри корпуса, сформированного верхней крышкой (15), нижней крышкой (16) и четырьмя боковыми панелями (11-14), соединенными друг с другом болтами при помощи набора угловых брусьев (21-24), причем пакет теплообменных пластин содержит пары (50, 60) теплообменных пластин, уложенных друг на друга так, что путь (67) потока для первой текучей среды сформирован между уложенными друг на друга парами (50, 60) теплообменных пластин, при этом пара (50) из уложенных друг на друга пар (50, 60) теплообменных пластин содержит первую теплообменную пластину (51) и вторую теплообменную пластину (52), которые соединены так, что путь (57) потока для второй текучей среды сформирован между первой и второй теплообменными пластинами (51, 52), причем первая теплообменная пластина (51) и вторая теплообменная пластина (52) соединены при помощи множества удлиненных соединений (71-77), так что путь (57) потока для второй текучей среды содержит множество параллельных проточных каналов (571-576), и при этом пара (50) из первой и второй теплообменных пластин (51, 52) содержит гофрирование (101, 102), расположенное на соответствующей стороне указанного множества удлиненных соединений (72-76), при этом пара (50) теплообменных пластин содержит первый набор противоположных, удлиненных боковых соединений (78, 79), соединяющих первую и вторую теплообменные пластины (51, 52), отличающийся тем, что пара (50) теплообменных пластин содержит второй набор противоположных, удлиненных боковых соединений (781, 782), поперечных первому набору удлиненных соединений (78, 79), и соединяющих пару (50) теплообменных пластин с подобной парой (60) теплообменных пластин, так что путь (67) потока для первой текучей среды содержит путь свободного потока между вторым набором боковых соединений (781, 782), причем путь свободного потока является путем потока для первой текучей среды, где между удлиненными боковыми соединениями (781, 782), соединяющими пары (50, 60), нет точек контакта между парами (50, 60) теплообменных пластин.

2. Пакет теплообменных пластин по п. 1, в котором первая теплообменная пластина (51) содержит пазы (82-87) под удлиненные соединения, вдоль которых расположены удлиненные соединения (72-76).

3. Пакет теплообменных пластин по п. 2, в котором пазы (82-87) под соединения проходят непрерывно вдоль пути (57) потока, сформированного между первой и второй теплообменными пластинами (51, 52).

4. Пакет теплообменных пластин по п. 2 или 3, в котором вторая теплообменная пластина (52) содержит паз (182) под удлиненное соединение, вдоль которого расположено удлиненное соединение (72), при этом пазы (82, 182) первой и второй теплообменных пластин (51, 52) упираются друг в друга так, чтобы теплообменные пластины (51, 52) соединялись по пазам (82, 182) под соединения.

5. Пакет теплообменных пластин по любому из пп. 1-3, в котором соединения (72-76) содержат две по меньшей мере частично перекрывающиеся секции (721, 722) соединения.

6. Пакет теплообменных пластин по любому из пп. 1-3, в котором гофрирование (101-102) является симметричным.

7. Пакет теплообменных пластин по любому из пп. 1-3, в котором каждая из первой теплообменной пластины (51) и второй теплообменной пластины (52) содержит гофрирование (101-106, 201, 202), расположенное на соответствующих сторонах удлиненного соединения (72).

8. Пакет теплообменных пластин по п. 1, в котором гофрирование содержит набор гофрирования (101-106), расположенный между множеством удлиненных соединений (71-77), соединяющих первую и вторую теплообменные пластины (51, 52).

9. Пакет теплообменных пластин по любому из пп. 1-3, в котором гофрирование (101, 102) содержит ребра (92) и канавки (93), проходящие в направлении (D1), которое под углом 45°-90° поперечно направлению (D2), вдоль которого проходит удлиненное соединение (72).

10. Пакет теплообменных пластин по любому из пп. 1-3, в котором первая теплообменная пластина (51) и вторая теплообменная пластина (52) имеют одинаковую форму и вторая теплообменная пластина (52), относительно первой теплообменной пластины (51), повернута на 180° вокруг оси (А1), параллельной плоскости второй теплообменной пластины (52).

11. Пакет теплообменных пластин по любому из пп. 1-3, в котором пара (50) теплообменных пластин имеет прямоугольную форму и содержит четыре угла, приваренных к направляющим (31-34), выполненным для по меньшей мере частичного окружения набора угловых брусьев (21-24).

12. Пластинчатый теплообменник, содержащий пакет (30) теплообменных пластин по любому из пп. 1-11, дополнительно содержащий верхнюю крышку (15), нижнюю крышку (16) и четыре боковые панели (11-14), соединенные друг с другом болтами при помощи набора угловых брусьев (21-24) для формирования корпуса, в котором расположен пакет (30) теплообменных пластин.