ПЛАСТИНА ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА И ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2016 года по МПК F28F3/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к пластине пластинчатого теплообменника и пластинчатому теплообменнику, содержащему множество упомянутых пластин. Более конкретно, настоящее изобретение относится к пластине теплообменника для пластинчатого теплообменника, содержащей отверстия и область теплообмена, размещенную между упомянутыми отверстиями, чтобы предоставлять возможность теплообмена между первой средой и второй средой. Пластинчатые теплообменники, как правило, используются для обеспечения теплообмена между средами, такими как текучие среды или жидкости, для различных целей, таких как нагрев или охлаждение.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Существуют многочисленные различные типы пластинчатых теплообменников и пластин теплообменников в предшествующем уровне техники. Один такой тип пластинчатого теплообменника предшествующего уровня техники является противотоковым пластинчатым теплообменником, содержащим множество пластин теплообменника, размещенных рядом друг с другом, чтобы формировать, в чередующемся порядке, первое и второе промежуточные пространства между соседними пластинами для первой среды и второй среды. Пластины теплообменника содержат область теплообмена, формирующую канал теплообмена в каждом из промежуточных пространств, и переходную область, формирующую переходную секцию в каждом из промежуточных пространств, для проведения среды через промежуточное пространство без вхождения в канал теплообмена упомянутого промежуточного пространства. Пластины теплообменника также содержат отверстия, формирующие впускной и выпускной проходы, сконфигурированные для проведения первой среды в и из канала теплообмена первых промежуточных пространств и переходной секции вторых промежуточных пространств и для проведения второй среды в и из канала теплообмена вторых промежуточных пространств и переходной секции первых промежуточных пространств. Некоторые пластины теплообменника предшествующего уровня техники содержат рисунок неровностей и/или барьеров или т.п., чтобы обеспечивать соответствующие свойства потока и теплообмена.

Даже если область пластинчатых теплообменников была предметом обширного исследования, необходимы улучшения, чтобы предоставлять более эффективные теплообменники, подходящие для различных целей.

Проблема пластинчатых теплообменников предшествующего уровня техники заключается в том, что путь течения через пластинчатый теплообменник должен быть коротким вследствие ограничений перепада давления, что означает, что число пластин теплообменника является небольшим. Небольшое число пластин теплообменника дает в результате дорогостоящие теплообменники за счет стоимости рамы.

Недостатком с пластинчатыми теплообменниками предшествующего уровня техники является то, что скорость течения через пластинчатый теплообменник будет низкой в промышленном применении. Это приводит в результате к более крупным пластинам теплообменника, которые увеличивают стоимость.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков и проблем предшествующего уровня техники и предоставление более эффективных свойств теплообмена для специальных целей. Пластина теплообменника и пластинчатый теплообменник согласно изобретению дают в результате возможность предоставления по существу спиралевидных путей течения в пластинчатых теплообменниках с относительно большим числом пластин, что дает в результате благоприятную скорость течения и недорогие теплообменники для специальных целей.

Настоящее изобретение относится к пластине пластинчатого теплообменника, содержащей отверстия и, между упомянутыми отверстиями, область теплообмена, разделенную барьером, характеризуемой тем, что пластина теплообменника содержит первое отверстие, второе отверстие, третье отверстие и четвертое отверстие, при этом пластина теплообменника имеет первую переходную область между первым и вторым отверстиями и областью теплообмена, вторую переходную область между третьим и четвертым отверстиями и областью теплообмена, первая и вторая переходные области имеют переходные отверстия, при этом первая переходная область открыта по направлению к области теплообмена, и при этом вторая переходная область отделена от области теплообмена уплотнением. Конфигурация первого, второго, третьего и четвертого отверстий в комбинации с переходными областями и барьером дает в результате пластину, допускающую спиралевидный путь течения через пластинчатый теплообменник, включающий в себя множество упомянутых пластин, при этом все впускные и выпускные отверстия как для первой среды, так и для второй среды могут быть размещены в общей пластине рамы, такой как пластина рамы, прикрепленная к основанию в форме пола или т.п. Следовательно, предоставляется теплообменник, имеющий, в некоторых аспектах, свойства спирального теплообменника и, в других аспектах, свойства пластинчатого теплообменника, при этом экономическая эффективность пластинчатого теплообменника объединяется со свойствами потока спирального теплообменника.

Пластина может быть по существу прямоугольной, имеющей противоположные короткие стороны и противоположные длинные стороны. Первое и второе отверстия могут быть размещены на одной из упомянутых коротких сторон, при этом третье и четвертое отверстия могут быть размещены на противоположной короткой стороне.

Барьер может содержать свободный конец, расположенный в области теплообмена, чтобы формировать зазор между свободным концом и второй переходной областью. Дополнительно, барьер может проходить через первую переходную область и может проходить вдоль продольной центральной линии каждой пластины. Следовательно, может быть обеспечен U-образный поток через область теплообмена.

Первая переходная область может быть размещена рядом с первым и вторым отверстиями, а вторая переходная область может быть размещена рядом с третьим и четвертым отверстиями, при этом, по меньшей мере, одно из упомянутых отверстий изолируется от соседней переходной области. Первое и второе отверстия и третье и четвертое отверстия могут быть изолированы от соседней переходной области. Следовательно, упомянутые отверстия могут формировать впускной и выпускной проходы через множество пластин, чтобы делить пакет пластин на секции пакета пластин. В начале и конце каждой секции пакета пластин одно или более упомянутых отверстий сообщаются с соответствующей переходной областью, чтобы проводить среду в и из секций пакета пластин. Например, часть уплотнения, такая как часть прокладки, между упомянутым одним или более отверстиями и соседней переходной областью может быть удалена.

Уплотнение может быть сформировано посредством прокладок. Прокладки могут быть размещены в канавках под прокладки в пластине. Пластинчатый теплообменник, сформированный посредством пластин, может быть снабженным прокладкой пластинчатым теплообменником со спиралеобразным противотоком.

Настоящее изобретение также относится к пластинчатому теплообменнику, содержащему пакет пластин с пластинами пластинчатого теплообменника, которые описаны в данном документе. Пакет пластин может быть разделен на секции с множеством пластин в каждой секции. Например, число пластин является одинаковым в каждой секции. В каждой секции пропорциональные объемы первой и второй среды могут подвергаться полной термической программе, при этом температуры на впуске и выпуске являются одинаковыми во всех секциях. Число секций в пакете пластин и число пластин в секциях может быть приспособлено к тепловой нагрузке. Число секций дает емкость теплообменника, а число пластин в секциях дает тепловую программу, которая означает, что общая площадь теплообмена может быть минимизирована и, следовательно, стоимость также может быть минимизирована.

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из описания вариантов осуществления ниже, прилагаемых чертежей и зависимых пунктов формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет сейчас описано более подробно с помощью вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - это схематичный вид спереди пластины теплообменника для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения,

фиг. 2 - это схематичный вид в перспективе примера пластинчатого теплообменника, содержащего множество пластин по фиг. 1,

фиг. 3 - это схематичный покомпонентный вид фрагмента пластинчатого теплообменника согласно фиг. 2, иллюстрирующий путь течения в начале секции пакета пластин пластинчатого теплообменника,

фиг. 4 - это схематичный вид согласно фиг. 3, иллюстрирующий путь течения в конце секции пакета пластин,

фиг. 5 - это схематичный вид в разрезе по линии 1-1 на фиг. 1, показывающий фрагмент пластинчатого теплообменника согласно фиг. 2, иллюстрирующий путь течения через секцию пакета пластин,

фиг. 6 - это схематичный вид в перспективе, иллюстрирующий путь течения через две соседних секции пакета пластин,

фиг. 7 - это схематичный вид пластины теплообменника для пластинчатого теплообменника согласно одному альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Обращаясь к фиг. 1, пластина 10 теплообменника для пластинчатого теплообменника иллюстрируется схематично. Согласно иллюстрированному варианту осуществления пластина 10 является по существу прямоугольной, имеющей две противоположных коротких стороны и две противоположных длинных стороны. Однако могут быть возможны другие конфигурации, такие как квадратная, овальная, круглая и т.д. Пластина 10, например, формируется в металлическом листе с вдавленностями и выпуклостями, выполненными посредством прессования.

Пластина 10 содержит первое отверстие 11, второе отверстие 12, третье отверстие 13 и четвертое отверстие 14. Отверстия 11-14 являются сквозными проемами, чтобы предоставлять возможность среде проходить сквозь пластину 10. Например, первое отверстие 11 и второе отверстие 12 размещаются на одной короткой стороне пластины 10, при этом третье отверстие 13 и четвертое отверстие 14 размещаются на противоположной короткой стороне пластины 10. Например, отверстия 11-14 размещаются в углах пластины 10.

Пластина 10 содержит область 15 теплообмена, размещенную между упомянутыми отверстиями 11-14. Например, область 15 теплообмена формирует существенную область пластины 10, чтобы предоставлять возможность теплообмена между средами, протекающими по противоположным сторонам пластины 10. Пластина 10, например, снабжается соответствующими неровностями или т.п. в области 15 теплообмена, чтобы получать подходящие характеристики потока и теплообмена традиционным образом.

Пластина 10 содержит первую переходную область 16 и вторую переходную область 17. Первая переходная область 16 снабжается первым переходным отверстием 18, чтобы предоставлять возможность среде проходить сквозь пластину 10. Вторая переходная область 17 снабжается вторым переходным отверстием 19, чтобы предоставлять возможность среде проходить сквозь пластину 10. Первая переходная область 16 размещается между первым и вторым отверстиями 11, 12 и областью 15 теплообмена, при этом вторая переходная область 17 размещается между третьим и четвертым отверстиями 13, 14 и областью 15 теплообмена.

Пластина 10 содержит первую сторону и вторую сторону, такие как передняя сторона и задняя сторона. Однако следует понимать, что множество пластин 10 взаимодействует в пластинчатом теплообменнике, так что передняя сторона одной пластины взаимодействует с задней стороной соседней пластины. Для простоты, области 15-17 указаны на передней стороне, и их функции описываются со ссылкой на переднюю сторону, при этом результаты на задней стороне, посредством взаимодействия с передней стороной соседней пластины, понятны специалисту в области техники и описываются в данном документе со ссылкой на переднюю сторону упомянутой соседней пластины.

Первая переходная область 16 открыта по направлению к области 15 теплообмена, чтобы предоставлять возможность среде протекать между первой переходной областью 16 и областью 15 теплообмена. Например, первое переходное отверстие 18 размещается, чтобы предоставлять возможность среде протекать в первую переходную область 16 и далее в область 15 теплообмена, что иллюстрируется посредством стрелки A на фиг. 1. Альтернативно, первое переходное отверстие 18 размещается, чтобы предоставлять возможность среде вытекать из области 15 теплообмена и первой области 16 переноса тепла.

Вторая переходная область 17 отделяется от области 15 теплообмена посредством уплотнения (изоляции) 20, так что среда во второй переходной области 17 не может входить в область 15 теплообмена передней стороны той же пластины 10. Следовательно, для данной пластины 10, такой как каждая другая пластина в пакете пластин из упомянутых пластин, первая переходная область 16 и область 15 теплообмена адаптируются для первой среды, которая иллюстрируется прерывистой линией на фиг. 1, при этом вторая переходная область 17 адаптируется для второй среды, которая иллюстрируется штрихпунктирной линией на фиг. 1. Например, второе переходное отверстие 19 размещается, чтобы предоставлять возможность среде вытекать из второй переходной области 17 в противоположную сторону пластины 10, что иллюстрируется посредством стрелки B на фиг. 1. Альтернативно, второе переходное отверстие 19 размещается, чтобы предоставлять возможность среде протекать во вторую переходную область 17.

В иллюстрированном варианте осуществления пластина 10 также содержит необязательную область 21 утечки, размещенную между областью 15 теплообмена и второй переходной областью 17. Область 21 утечки, например, размещается традиционным образом.

В варианте осуществления на фиг. 1 уплотнение 20 окружает отверстия 11-14, вторую переходную область 17, область 21 утечки и общую область, сформированную посредством области 15 теплообмена и первой переходной области 16. Например, уплотнение (изоляция) 20 является прокладкой, такой как резиновая прокладка, формирующей прокладку 20a периметра, внутреннюю поперечную прокладку 20b между областью 15 теплообмена и областью 21 утечки, внешнюю поперечную прокладку 20c между второй переходной областью 17 и областью 21 утечки и прокладки 20d отверстий вокруг каждого из отверстий 11-14. Следовательно, внешняя поперечная прокладка 20c проходит от прокладки 20a периметра на одной длинной стороне пластины 10 к прокладке 20a периметра на противоположной длинной стороне, чтобы отделять вторую переходную область 17 от области 15 теплообмена. Например, пластина 10 снабжается канавками под прокладку для приема уплотнения 20 в форме упомянутых прокладок 20a-20d.

Пластина 10 снабжается барьером 22, частично разделяющим область 15 теплообмена. Например, барьер 22 формируется посредством уплотнения 20. Например, барьер 22 является разделительной прокладкой. Барьер 22 выполнен с возможностью обеспечивать по существу спиралевидный поток среды. В варианте осуществления на фиг. 1 барьер 22 проходит через первую переходную область 16 и через существенную часть области 15 теплообмена, оставляя зазор (промежуток) между свободным концом барьера 22 и второй переходной областью 17. Например, барьер 22 проходит непрерывно от прокладки 20a периметра к внутренней поперечной прокладке 20b, оставляя зазор (промежуток) между свободным концом барьера 22 и внутренней поперечной прокладкой 20b. Барьер 22 делит область 15 теплообмена и первую переходную область 16 на два отделения, имеющих по существу противоположные направления потока. Например, барьер 22 проходит вдоль продольной центральной линии упомянутой пластины, например, параллельно длинным сторонам пластины 10. В иллюстрированном варианте осуществления барьер 22 размещается так, что среда, входящая через первое переходное отверстие 18, нагнетается по направлению ко второй переходной области 17, вокруг свободного конца барьера 22 и затем обратно к первой переходной области 16 на другой стороне барьера 22, как иллюстрировано стрелками A. Пластина 10 необязательно снабжается указаниями 23 для дополнительных переходных отверстий, как указано штриховыми линиями на фиг. 1.

Со ссылкой на фиг. 2 иллюстрируется пластинчатый теплообменник 24 согласно одному варианту осуществления. Пластинчатый теплообменник 24 содержит пакет 25 пластин, пластину 26 рамы и прижимную пластину 27. Например, пластина 26 рамы прикреплена к основанию, такому как пол, стена или аналогичное, при этом прижимная пластина 27 является съемной. Пакет 25 пластин включает в себя множество пластин 10 теплообменника и размещается между пластиной 26 рамы и прижимной пластиной 27. Например, пакет 25 пластин, пластина 26 рамы и прижимная пластина 27 удерживаются вместе посредством одного или более стягивающих болтов 28 с гайками 29 или посредством любого другого подходящего крепежного средства. Пластина 26 рамы снабжается первым впускным соединением 30, первым выпускным соединением 31, вторым впускным соединением 32 и вторым выпускным соединением 33. Следовательно, все четыре впускных и выпускных соединения 30-33 размещаются в пластине 26 рамы, при этом прижимная пластина не снабжается какими-либо впускными или выпускными соединениями. Первое впускное соединение 30 размещается для введения первой среды в пластинчатый теплообменник 24, что указывается стрелкой C на фиг. 2. Первое выпускное соединение 31 размещается для выведения первой среды из пластинчатого теплообменника 24, что указывается стрелкой D на фиг. 2. Второе впускное соединение 32 размещается для введения второй среды в пластинчатый теплообменник 24, что указывается стрелкой E на фиг. 2. Второе выпускное соединение 33 размещается для выведения второй среды из пластинчатого теплообменника 24, что указывается стрелкой F на фиг. 2. Например, первое впускное соединение 30 и первое выпускное соединение 31 размещаются для сообщения с отверстиями 11-14 на одной короткой стороне пластины 10, при этом второе впускное соединение 32 и второе выпускное соединение 33 размещаются для сообщения с отверстиями 11-14 на противоположной короткой стороне пластины 10.

Со ссылкой на фиг. 3-5 множество пластин 10 пакета 25 пластин иллюстрируется, чтобы показывать путь течения первой среды и второй среды в, через и из пластинчатого теплообменника 24 согласно одному примеру варианта осуществления. Фиг. 3 и 4 являются покомпонентными видами, а на фиг. 5 пластины иллюстрируются с зазором между ними для ясности. В иллюстрированном варианте осуществления пакет 25 пластин делится на секции пакета пластин. На фиг. 3 иллюстрируется конец второй секции пакета пластин и начало третьей секции пакета пластин. Последняя пластина 10 второй секции пакета пластин указана ссылкой p2:16 на фиг. 3, первая пластина 10 третьей секции пакета пластин указывается ссылкой p3:1, вторая пластина 10 третьей секции пакета пластин указывается ссылкой p3:2, а третья пластина 10 третьей секции пакета пластин указывается ссылкой p3:3. На фиг. 4 иллюстрируется конец третьей секции пакета пластин и начало четвертой секции пакета пластин, при этом пластины 10 указываются соответственно.

Пластины 10 в пакете 25 пластин формируют, в чередующемся порядке, первое и второе промежуточные пространства между соседними пластинами 10. В упомянутых промежуточных пространствах области 15 теплообмена пластин 10 формируют каналы теплообмена, первые переходные области 16 формируют первые переходные секции, а вторые переходные области 17 формируют вторые переходные секции. Понятно, что передняя сторона одной пластины взаимодействует с задней стороной соседней пластины. Для простоты, области 15-17 указываются на передней стороне, и тепловые каналы и переходные секции, которые они формируют, описываются со ссылкой на переднюю сторону. Первые переходные секции сообщаются с каналом теплообмена одного и того же промежуточного пространства и с второй переходной секцией соседнего промежуточного пространства. Например, каждая вторая пластина 10 поворачивается на 180 градусов в своей плоскости, т.е. вокруг оси, проходящей через пластинчатый теплообменник 24 в направлении, перпендикулярном плоскости пластин 10. Альтернативно, каждая вторая пластина 10 поворачивается на 180 градусов вокруг своей продольной центральной линии и/или формируется, чтобы обеспечивать аналогичный чередующийся эффект. В иллюстрированном варианте осуществления пластинчатый теплообменник 24 является противотоковым теплообменником.

Отверстия 11-14 формируют впускные и выпускные проходы в пакете 25 пластин, причем эти впускные и выпускные проходы соединяются с впускными и выпускными соединениями 30-33 пластины 26 рамы. Например, отверстия 11-14 формируют первый впускной проход, соединенный с первым впускным соединением 30, первый выпускной проход, соединенный с первым выпускным соединением 31, второй впускной проход, соединенный со вторым впускным соединением 32, и второй выпускной проход, соединенный со вторым выпускным соединением 33. Например, первый впускной проход формируется посредством первого отверстия 11 каждой второй пластины 10 и четвертого отверстия 14 оставшихся пластин 10. Первые впускной и выпускной проходы размещаются сквозь пакет 25 пластин на одной короткой стороне пластин 10, а вторые впускной и выпускной проходы размещаются сквозь пакет 25 пластин на противоположной короткой стороне пластин 10. Следовательно, впускной и выпускной проходы проходят в осевом направлении сквозь пакет 25 пластин, в направлении, перпендикулярном плоскостям пластин 10.

Пакет 25 пластин содержит множество секций пакета пластин. На фиг. 3-5 пластины различных секций пакета пластин указываются буквой "p", за которой следует номер секции, за которым следует номер пластины в соответствующей секции. На фиг. 3-5 третья секция пакета 24 пластин иллюстрируется в качестве примера. Пакет 25 пластин содержит, по меньшей мере, два различных типа пластин 10, т.е. промежуточные пластины, которые для третьей секции в пакете 24 пластин указываются как p3:3-p3:14, и крайние пластины, которые для третьей секции пакета 24 пластин указываются как p3:1, p3:16. Промежуточные пластины p3:3-p3:14 размещаются между крайними пластинами p3:1, p3:16. В иллюстрированном варианте осуществления пакет 25 пластин содержит три различных типа пластин 10, т.е. промежуточные пластины p3:3-p3:14, крайние пластины p3:1, p3:16 и вспомогательные крайние пластины, которые для третьей секции в пакете 24 пластин указываются как p3:2, p3:15, при этом вспомогательные крайние пластины p3:2, p3:15 размещаются между крайними пластинами p3:1, p3:16 и промежуточными пластинами p3:3-p3:14. Секция пакета пластин содержит множество промежуточных пластин p3:3-p3:14, одну крайнюю пластину p3:1, p3:16 на каждом конце пакета 25 пластин и, необязательно, одну вспомогательную крайнюю пластину p3:2, p3:15 рядом с каждой крайней пластиной p3:1, p3:16.

Уплотнение 20, такое как прокладки 20d отверстий, промежуточных пластин p3:3-p3:14 изолирует отверстия 11-14 от переходных секций, сформированных переходными областями 16, 17. Следовательно, впускной и выпускной проходы, сформированные отверстиями 11-14, проходят сквозь промежуточные интервалы, сформированные упомянутыми промежуточными пластинами p3:3-p3:14 без проведения каких-либо сред в переходные секции или тепловые каналы.

В крайних пластинах p3:1, p3:16, по меньшей мере, одно из первого и третьего отверстий 11, 13 и/или, по меньшей мере, одно из второго и четвертого отверстий 12, 14 сообщается с первой или второй переходными секциями. Во вспомогательных крайних пластинах p3:2, p3:15, по меньшей мере, одно из первого и третьего отверстий 11, 13 и/или, по меньшей мере, одно из второго и четвертого отверстий 12, 14 сообщается с первой или второй переходными секциями. Следовательно, конкретные отверстия 11-14 открываются по направлению к переходным областям 16, 17 в крайних пластинах p3:1, p3:16, при этом не существует уплотнения 20 между упомянутыми отверстиями 11-14 и переходными областями 16, 17. Например, в первой крайней пластине p3:1 не существует уплотнения между первым отверстием 11 и первой переходной областью 16, так что первая среда может протекать из первого впускного прохода в первую переходную секцию и далее в канал теплообмена, сформированный посредством области 15 теплообмена упомянутой первой крайней пластины p3:1. Дополнительно, в упомянутой первой крайней пластине p3:1 не существует уплотнения между четвертым отверстием 14 и второй переходной областью 17, так что вторая среда может вытекать из второй переходной секции, сформированной посредством второй переходной области 17 упомянутой первой крайней пластины p3:1, и во второй выпускной проход. Необязательно, не существует уплотнения между третьим отверстием 13 и второй переходной областью 17. Последняя крайняя пластина p3:16 секции пакета пластин, например, повернута на 180 градусов в своей плоскости относительно первой крайней пластины p3:1 упомянутой секции пакета пластин, при этом первая среда выводится из второй переходной секции, сформированной посредством второй переходной области 17 второй крайней пластины p3:16, и в первый выпускной проход, и при этом вторая среда вводится в первую переходную секцию, сформированную посредством первой переходной области 16 второй крайней пластины p3:16. Необязательно, вспомогательные крайние пластины p3:2, p3:15 также сообщаются с впускным и/или выпускным проходами. Например, во вспомогательных крайних пластинах p3:2, p3:15 одно отверстие 11-14 открывается по направлению к первой или второй переходным областям 16, 17, как иллюстрировано посредством второй и пятнадцатой пластин p3:2 и p3:15 третьей секции пакета пластин на фиг. 3 и 4.

Пластинчатый теплообменник 24 конфигурируется так, что первая среда вводится в третью секцию пакета пластин, сформированную пластинами p3:1-p3:16, через первый впускной проход, сформированный посредством первого и четвертого отверстий 11, 14, в направлении, иллюстрированном посредством стрелки C на фиг. 3. Поскольку первое отверстие 11 сообщается с первой переходной секцией, сформированной посредством первой переходной области 16 первой крайней пластины p3:1, первая среда выводится из первого впускного прохода в первую переходную секцию, что иллюстрируется посредством стрелки G, и далее в канал теплообмена, сформированный посредством области 15 теплообмена упомянутой пластины p3:1, что иллюстрируется посредством стрелки H. Затем, первая среда проводится вдоль барьера 22 в зазор между свободным концом барьера и внутренней поперечной прокладкой 20b, при этом первая среда принудительно поворачивает на 180 градусов вокруг свободного конца барьера 22 и проводится обратно по направлению к первой переходной секции, что иллюстрируется посредством стрелки I. Первая среда будет выходить из промежуточного пространства, сформированного первой крайней пластиной p3:1 и последней крайней пластиной предыдущей секции p2:16 пакета пластин, через первое переходное отверстие 18, что иллюстрируется посредством стрелки J, и входить во вторую переходную секцию, сформированную посредством второй переходной области 17 следующей пластины p3:2, что иллюстрируется посредством стрелки K, при этом первая среда будет проходить через промежуточное пространство, сформированное первой крайней пластиной p3:1 и пластиной p3:2, поворачивать на 180 градусов и выходить из второй переходной секции через второе переходное отверстие 19, как иллюстрировано посредством стрелки L, и продолжаться в первой переходной секции промежуточного пространства, сформированного пластинами p3:2 и p3:3. Затем, первая среда будет начинать другой виток вокруг барьера 22, как иллюстрировано посредством стрелок M и N, формируя по существу спиралевидный путь течения через секцию пакета пластин, сформированную пластинами p3:1-p3:16. В последней крайней пластине p3:16 и/или вспомогательной крайней пластине p3:15 первая или вторая переходная секция сообщается с соответствующим вторым или третьим отверстием 12, 13, так что первая среда будет выходить из упомянутой переходной секции и входить в первый выпускной проход, что иллюстрируется посредством стрелок O на фиг. 4. Затем первая среда может выходить из пакета 25 пластин через первый выпускной проход, как иллюстрируется стрелками D на фиг. 4 и фиг. 3.

Вторая среда проводится через второй впускной проход, сформированный посредством второго и третьего отверстий 12, 13, к последней крайней пластине p3:16, как иллюстрировано посредством стрелок E на фиг. 3 и 4. Затем, вторая среда вводится в первую переходную секцию, как иллюстрировано посредством стрелки P на фиг. 4. Например, вторая среда также вводится в упомянутую первую переходную секцию через последующее промежуточное пространство, т.е. через пластину p4:1 в иллюстрированном варианте осуществления. Путь течения второй среды является по существу спиралевидным в противоположном направлении относительно первой среды, как иллюстрировано стрелками Q-U. Вторая среда входит во второй выпускной проход в первой крайней пластине p3:1 и/или вспомогательной крайней пластине p3:2, чтобы выходить из секции пакета пластин, что иллюстрируется посредством стрелок F.

Как иллюстрировано на фиг. 3-5, вторая переходная область 17 крайних пластин p3:1 и p3:16 снабжается разделительным уплотнением 34, таким как прокладка. Разделительное уплотнение 34 делит вторую переходную область 17 и вторую переходную секцию, сформированную из нее, на два разделенных отделения, при этом одно из упомянутых отделений конфигурируется для введения среды во вторую переходную секцию из одного из третьего и четвертого отверстий 13, 14, а другие отделения размещаются для выведения той же среды из второй переходной секции и в другое из третьего и четвертого отверстий 13, 14.

Со ссылкой на фиг. 5 иллюстрируется поток первой среды, при этом поток указывается с помощью букв, использованных для стрелок на фиг. 3, чтобы иллюстрировать соответствующие положения потока.

Необязательно, как иллюстрировано на фиг. 5, рисунок пластин 10 является асимметричным вдоль вертикальной средней линии в переходной области для того, чтобы увеличивать расстояние Z между днищами 35 канавки для прокладки в каналах, проводящих среды, как иллюстрировано стрелками на фиг. 5. Следовательно, соответствующие прокладки имеют различные поперечные сечения. Например, разделительное уплотнение 34 формируется более глубоким, чем барьер 22.

Путь течения, полученный посредством пластин теплообменника согласно раскрытому варианту осуществления, иллюстрируется схематично на фиг. 6, при этом первая среда указывается посредством непрерывных линий, а вторая среда указывается посредством прерывистых линий. На фиг. 6 иллюстрируются две соседних секции n и n+1 пакета пластин для пакета 25 пластин. Впускной и выпускной проходы, сформированные посредством отверстий 11-14, проводят первую и вторую среды в и из промежуточных пространств между соседними пластинами 10, как иллюстрировано стрелками C-F на фиг. 6, чтобы обеспечивать спиралевидный противоток через каждую секцию n пакета пластин. Пакет 25 пластин включает в себя любое подходящее число секций n пакета пластин, размещенных соответствующим образом.

Фиг. 7 показывает один альтернативный вариант осуществления пластины 10, при этом дополнительные стягивающие болты 28 размещаются вдоль центральной линии пластины 10. Например, стягивающие болты 28 огораживаются частью уплотнения 20, формирующей барьер 22 с зазором между свободным концом барьера 22 и второй переходной областью 17, например, между свободным концом барьера 22 и внутренней поперечной прокладкой 20b. Со стягивающими болтами 28, размещенными вдоль центральной линии пластины 10, возможно иметь более широкие пластины, например, в комбинации с относительно тонкой пластиной рамы и прижимной пластиной.

Для того чтобы избегать термического воздействия между секциями, пакет пластин может иметь, по меньшей мере, один пустой канал между секциями. Пустой канал с воздухом имеет изолирующий эффект, и теплообмен между крайними каналами в соседних секциях исключается.

Например, в описанном пластинчатом теплообменнике используется один тип пластин с минимальными модификациями прокладки, и чтобы формировать пакет пластин, каждая вторая пластина поворачивается на 180 градусов. Конечно, также возможно использовать два совпадающих типа пластин.

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться в пластинчатых теплообменниках. Пластина (10) пластинчатого теплообменника содержит отверстия (11-14) и, между упомянутыми отверстиями (11-14), область (15) теплообмена, частично разделенную барьером (22). Пластина (10) теплообменника содержит первое отверстие (11), второе отверстие (12), третье отверстие (13) и четвертое отверстие (14). Дополнительно, пластина (10) теплообменника снабжается первой переходной областью (16) между первым и вторым отверстиями (11, 12) и областью (15) теплообмена и второй переходной областью (17) между третьим и четвертым отверстиями (13, 14) и областью (15) теплообмена, первая и вторая переходные области (16, 17) снабжаются переходными отверстиями (18, 19). Первая переходная область (16) открыта по направлению к области (15) теплообмена, а вторая переходная область (17) отделена от области (15) теплообмена уплотнением (20). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Пластина (10) пластинчатого теплообменника, содержащая отверстия (11-14) и, между упомянутыми отверстиями (11-14), область (15) теплообмена, частично разделенную барьером (22), отличающаяся тем, что
пластина (10) теплообменника содержит первое отверстие (11), второе отверстие (12), третье отверстие (13) и четвертое отверстие (14),
при этом пластина (10) теплообменника имеет первую переходную область (16) между первым и вторым отверстиями (11, 12) и областью (15) теплообмена, вторую переходную область (17) между третьим и четвертым отверстиями (13, 14) и областью (15) теплообмена, первая и вторая переходные области (16, 17) имеют переходные отверстия (18, 19),
причем первая переходная область (16) открыта к области (15) теплообмена, и
причем вторая переходная область (17) отделена от области (15) теплообмена уплотнением (20).

2. Пластина по п. 1, в которой первое и второе отверстия (11, 12) предназначены для первой среды, а третье и четвертое отверстия (13, 14) предназначены для второй среды.

3. Пластина по п. 1 или 2, в которой пластина (10) содержит первую короткую сторону, вторую короткую сторону, первую длинную сторону и вторую длинную сторону, и при этом первое и второе отверстия (11, 12) расположены у первой короткой стороны, а третье и четвертое отверстия (13, 14) расположены у второй короткой стороны.

4. Пластина по п. 1 или 2, в которой барьер (22) содержит свободный конец, расположенный в области (15) теплообмена для формирования зазора между свободным концом и второй переходной областью (17).

5. Пластина по п. 1 или 2, при этом барьер (22) проходит через первую переходную область (16).

6. Пластина по п. 1 или 2, в которой барьер (22) проходит вдоль продольной центральной линии упомянутой пластины (10).

7. Пластина по п. 1 или 2, в которой первая переходная область (16) размещена рядом с первым и вторым отверстиями (11, 12), а вторая переходная область (17) размещена рядом с третьим и четвертым отверстиями (13, 14), и при этом, по меньшей мере, одно из упомянутых отверстий (11-14) изолируется от соседней переходной области (16, 17).

8. Пластина по п. 7, в которой первое, второе, третье и четвертое отверстия (11, 12, 13, 14) изолируются от соседней переходной области (16, 17).

9. Пластина по п. 1 или 2, в которой упомянутая пластина (10) имеет канавки под прокладку и прокладки (20a-20d), формирующие уплотнение (20).

10. Пластина по п. 1 или 2, в которой упомянутая пластина (10) выполнена из тонкого металлического листа с рисунком, выполненным посредством прессования.

11. Пластинчатый теплообменник (24), содержащий пакет (25) пластин с пластинами (10) пластинчатого теплообменника по любому из предшествующих пунктов.

12. Пластинчатый теплообменник по п. 11, в котором упомянутые пластины (10) формируют промежуточные пространства между соседними пластинами (10), при этом в упомянутых промежуточных пространствах области (15) теплообмена пластин (10) формируют каналы теплообмена, первые переходные области (16) формируют первые переходные секции, а вторые переходные области (17) формируют вторые переходные секции, при этом первые переходные секции сообщаются со вторыми переходными секциями соседних промежуточных пространств, и при этом отверстия (11-14) формируют впускной и выпускной проходы в пакете (25) пластин, причем эти впускные и выпускные проходы проходят через множество соседних промежуточных пространств секции (n) пакета (25) пластин, изолированы от переходных секций и сообщаются с переходными секциями промежуточных пространств упомянутой секции (n) пакета пластин, размещены перед и после упомянутых промежуточных пространств.

13. Пластинчатый теплообменник по п. 12, включающий в себя множество упомянутых секций (n) пакета пластин, при этом
упомянутые отверстия (11-14) формируют впускной и выпускной проходы во множестве секций (n) пакета пластин.

14. Пластинчатый теплообменник по любому из пп. 11-13, при этом пластинчатый теплообменник (24) является противотоковым пластинчатым теплообменником.

15. Пластинчатый теплообменник по любому из пп. 11-13, при этом пластины (10) расположены для обеспечения по существу спиралевидных путей течения первой и второй сред через пластинчатый теплообменник (24).