Пластинчатый теплообменник с прокладкой Российский патент 2017 года по МПК F28F3/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к типу теплообменника, в котором множество пластин уложены в стопку и образуют благодаря форме поверхности проточные тракты между соседними пластинами.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к пластинчатому теплообменнику с прокладкой, в котором пластины формируют волнообразные секции, удерживающие прокладку, при этом прокладка расположена и/или сжата между двумя соседними пластинами теплообменника.

Уровень техники

Как известно из уровня техники, например из документа SU 974090 А1, 15.11.1982, в пластинчатом теплообменнике используют пластины для передачи тепла между двумя средами, в типичном случае текучими средами, протекающими в разделенных первом и втором проточных трактах. По сравнению с обычным теплообменником данные текучие среды взаимодействуют с большой областью поверхности, определяемой поверхностями пластин. Такое решение увеличивает обмен тепловой энергией между текучими средами.

Обычно пластинчатые теплообменники используют для водогрейных котлов и, в частности, для обеспечения мгновенного приготовления горячей воды коммунально-бытового назначения или для нагревательных контуров и так далее.

Каждый из проточных трактов соединен либо с первичным, либо с вторичным соединением для текучих сред, например, для подачи нагревающей текучей среды или горячей воды коммунально-бытового назначения. Первый и второй проточные тракты расположены на противоположных сторонах пластин, при этом пластины содержат несколько различных форм, например, гофры, выполненные по типу елочки или рыбьего скелета. Например, при сложении пластин теплообменника по елочному типу пластины располагают так, что они соединяются в точках пересечения гофров, а поскольку гофры образуют относительно заостренные верхние части, то контактная область между верхними частями смежных пластин становится малой и не вполне определенной. В случае, когда текучие среды находятся под давлением, это приводит к сосредоточенным контактным усилиям, создающим постоянные деформации точек контакта.

Альтернативным конструктивным решением является использование формы поверхности, определяемой как конфигурации из углублений, обеспечивающих возможность для создания вполне определенных контактных площадей и, соответственно, вполне определенных и оптимизированных характеристик прочности и гидравлических характеристик.

Вследствие сниженного изменения скорости среды при ее прохождении через профиль теплообменника можно уменьшить высоту профиля для конфигурации углублений в типичном случае на 30% по сравнению с обычной конфигурацией, выполненной по типу рыбьего скелета, с поддержанием такого же падения давления и теплопередачи. Уменьшенная высота профиля в результате приводит приблизительно к двойному количеству точек пайки с увеличением тем самым прочности. В альтернативном варианте возможно использование более тонких пластин.

Изобретение относится к теплообменникам с уплотнительной прокладкой, в которых пакеты пластин теплообменника удерживаются вместе посредством внешнего усилия, например, когда пластины, расположенные и/или сжатые между верхней и нижней пластиной, закреплены болтами. В основу данного изобретения положено обнаружение того факта, что существенным в создании прочного теплообменника является не область поверхности, если верхние части соответственно достигают нижних частей углублений, а длина их окружности.

Пластины теплообменника могут формировать впускное и выпускное отверстия для проточных трактов, образованных между соседними пластинами, в типичном случае выполненные в виде четырех угловых отверстий, обеспечивающих соединение с возможностью передачи текучей среды так, что два отверстия обеспечивают первое соединение с возможностью подачи текучей среды к верхней стороне пластины посредством впускного отверстия и выпускного отверстия, и второе соединение с возможностью подачи текучей среды к двум другим отверстиям, расположенным на нижней стороне пластины. Тогда теплопередающие области выполнены в проточных трактах от впускного отверстия к выпускному отверстию посредством формы поверхности. Области отверстий представляют собой области окружности отверстий и обычно содержат поддерживающие их формы. Помимо этого, возможно наличие переходной зоны в зоне, проходящей от отверстия к теплопередающим областям для распределения текучих сред по полной протяженности теплопередающей области.

В снабженных прокладками теплообменниках прокладка или уплотнение обычно расположены вблизи края теплообменных пластин, окружая теплопередающую область для ее изоляции от внешней среды и предотвращения утечки текучих сред из проточных трактов между пластинами. Это уплотнение будет необходимым для проточных трактов с обеих сторон любой из пластин и, таким образом, за счет расположения верхней и нижней прокладки относительно пластины в одном и том же положении они будут образовывать опору для пластины теплообменника и тем самым защищать ее от деформации, обусловленной давлениями среды или предварительным нагружением давлением прокладки.

Кроме того, поскольку два из отверстий предназначены для соединения с проточным трактом, образованным у верхней стороны пластины, а два других отверстия предназначены для соединения с проточным трактом, образованным у нижней стороны пластины, то это означает, что две области отверстий должны быть изолированы от теплопередающей области, то есть одна сторона пластины относительно другой стороны пластины. Следовательно, пластины в этих областях будут содержать прокладку только у одной стороны и, соответственно, они не имеют опоры у другой стороны. Одним способом, предотвращающим деформации пластин, обусловленные, например, давлением среды или воздействием давления самой прокладки в этой области, является выполнение пластин с по существу большой толщиной. Однако это приводит к снижению теплопередачи, утяжелению теплообменников и использованию большего количества исходного материала.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение другого средства для выполнения секции пластины, предназначенной для размещения прокладки с достаточной прочностью даже для более тонких пластин, например с толщиной 0,5 мм, или 0,4 мм, или 0,3 мм, или даже менее того, в зависимости от расчетного давления теплообменника. Это является особенно важным для прокладки в области отверстия, где прокладка не имеет опоры с противоположной стороны пластины. В каждом втором проточном канале расположена только прокладка. Это, в общем, известно как слабая секция теплообменника, снабженного прокладкой.

Данная задача решена посредством создания теплообменника, содержащего множество уложенных в стопку пластин, в котором по меньшей мере одна пластина содержит первую волнообразную секцию, выровненную со второй волнообразной секцией соседней пластины, и в котором прокладка расположена между первой и второй волнообразными секциями с образованием тем самым опоры для соседних проточных трактов, в которых в этой секции отсутствует прокладка у противоположной стороны пластины.

За счет формирования волн первой волнообразной секции посредством первого набора углублений, имеющих плоские первые области поверхности, и волн второй волнообразной секции соседней пластины посредством второго набора углублений, проходящих в противоположном направлении относительно первого набора углублений и имеющих плоские вторые области поверхности, причем каждое углубление из первого набора углублений образует первую контактную поверхность, расположенную напротив контактной поверхности смежной пластины, а каждое углубление из второго набора углублений образует вторую контактную поверхность, расположенную напротив контактной поверхности смежной пластины, увеличена контактная область соседних пластин и, соответственно, повышена прочность секции.

Тип и характер волнообразных секций может быть конструктивно решен в соответствии с потребностью, например в виде равномерной конфигурации волн или меняющейся конфигурации волн и даже в виде неравномерной конфигурации волн.

Для обеспечения возможности расширения прокладки во время возможных незначительных деформаций пластин и для содействия ее прочного закрепления в волнообразной секции высота несжатой прокладки превышает высоту от первой области поверхности до второй области поверхности, например, она составляет по меньшей мере 110% высоты от первой области поверхности до второй области поверхности.

В одном варианте осуществления изобретения по меньшей мере секция прокладки расположена между указанными первой и второй волнообразными секциями для отделения секции пластины, содержащей отверстие, от остальной части пластины, содержащей теплообменную область, с изоляцией тем самым отверстий, проходящих из теплообменных секций. Эта секция является особенно слабой вследствие отсутствия опорной прокладки у соседних сторон пластин.

В одном варианте осуществления изобретения недеформированная прокладка имеет плоские верхнюю и нижнюю поверхности, но выполнена с возможностью деформации при расположении между первой и второй волнообразными секциями с приобретением формы, определяемой первой и второй волнообразными секциями. Такое решение обеспечивает возможность для использования стандартных прокладок, поскольку они просто деформируются в секции прокладки между волнообразными секциями, и дополнительно способствует их прочному удержанию в требуемом положении. В таком случае прокладка может деформироваться через отверстия в сторонах, выполненных между боковыми углублениями.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, способствующем еще более прочному удержанию прокладки в требуемом положении, каждая пластина содержит как первый, так и второй наборы углублений в первой и второй волнообразных секциях, причем первые наборы углублений первой волнообразной секции расположены в контакте со вторым набором углублений через отверстия в прокладке.

Если углубления первой волнообразной секции расположены в контакте с углублениями второй волнообразной секции через отверстия в прокладке, то это повышает устойчивость секций и способствует прочному закреплению прокладки.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения форма поверхности, образующая проточные тракты в теплопередающих секциях пластин, также выполнена посредством двух наборов углублений, проходящих у противоположных сторон каждой пластины и имеющих плоские области поверхности, образующие контактные поверхности, расположенные напротив контактных поверхностей смежной пластины. В этом случае прокладки просто расположены в секциях, изолируя выбранные секции от других секций.

Прокладка также может быть расположена у края пластин теплообменника, изолируя полностью проточные тракты от внешней среды. В варианте осуществления изобретения, где все микроформы всех секций пластин выполнены посредством углублений, а прокладка расположена в естественно образованных выемках этих углублений, возникает особая проблема, заключающаяся в том, что противоположная сторона пластины не образует выемку, свободную от углублений, проходящую в направлении к углублению, а скорее возникает противоположная ситуация, отсюда и образующаяся устойчивость, и, соответственно, одно решение заключается в смещении прокладок так, что они у противоположных сторон будут расположены с небольшим смещением в соседних свободных выемках.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан вид в перспективе теплообменника согласно изобретению;

на фиг. 2 показан вид сверху пластинчатого теплообменника;

на фиг. 3 показан пакет пластин в виде сбоку;

на фиг. 4 показана пластина для теплообменника, содержащая пример прокладки;

на фиг. 5 показаны две пластины, относящиеся к типу пластин с углублениями, с примером расположения между ними прокладки согласно изобретению;

на фиг. 6 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером сжатой прокладки, расположенной в канавке под прокладку, согласно изобретению;

на фиг. 7 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки согласно изобретению;

на фиг. 8 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, включая ответвления, согласно изобретению;

на фиг. 9 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, включая изгиб, согласно изобретению;

на фиг. 10 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, согласно изобретению;

на фиг. 11 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, в которой некоторые из углублений проходят через прокладку, согласно изобретению;

на фиг. 12 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, в которой некоторые из углублений проходят непосредственно через прокладку, включая ответвление;

на фиг. 13 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки с круговой конфигурацией;

на фиг. 14 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки с изогнутой конфигурацией;

на фиг. 15 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, в которой верхние и нижние углубления имеют различный размер;

на фиг. 16 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, в которой верхние и нижние углубления имеют различную форму и размер;

на фиг. 17 показана одна пластина, относящаяся к типу пластин с углублениями, с примером геометрии прокладки, в которой верхние и нижние углубления имеют различную форму и размер;

на фиг. 18 показан специальный вариант расположения прокладки для обеспечения изоляции отверстия.

Осуществление изобретения

Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, раскрывающие варианты осуществления изобретения, приведены только в качестве иллюстраций, поскольку для специалиста в области техники из подробного описания очевидны различные изменения и модификации в пределах сущности и объема правовой охраны изобретения.

На фиг. 1 показан пластинчатый теплообменник 1, содержащий множество пластин 2, уложенных в стопку в направлении укладки, показанном стрелкой 3. Теплообменные пластины уложены верхними частями напротив нижних частей.

На фиг. 2 показан теплообменник в виде сверху с формой поверхности по типу углублений, причем данное конструктивное решение приведено в качестве иллюстрации, однако настоящее изобретение также может быть применено к другим конструктивным решениям, например с расположением по елочному типу. Пластина теплообменника имеет четыре угловых отверстия 4, 5, 6, 7 для присоединения к соединениям с возможностью передачи текучей среды так, что два отверстия 5, 7 обеспечивают первое соединение с возможностью подачи текучей среды к верхней стороне пластины посредством впускного отверстия и выпускного отверстия, при этом общее направление потока от впускного отверстия к выпускному отверстию показано сплошной стрелкой. Обеспечено второе соединение с подачей к двум отверстиям 4, 6, расположенным на нижней стороне пластины. Общее направление потока от впускного отверстия к выпускному отверстию показано пунктирной стрелкой. Данный поток является встречным потоком. Кроме того, как вариант, поток является встречно-перекрестным при соединении отверстий 5+6 и 4+7. В альтернативном варианте возможен параллельный поток или параллельный поток с поперечным обтеканием.

Форма с углублениями, имеющими плоские верхние и нижние части углублений, показана белыми и черными овальными метками 9, 10 на виде в увеличении секции 8 теплопередающей области пластины, где углубления проходят в противоположных направлениях. Пластины могут быть выполнены, например, из плоской пластины, деформируемой штамповкой для образования углублений, проходящих в противоположных направлениях относительно центральной плоскости исходной плоской пластины.

На фиг. 3 показаны четыре пластины 14, 15, 16, 17, причем каждая пластина образует первый набор углублений 12, имеющих плоские верхние области 9, и второй ряд углублений 13, имеющих плоские нижние области 10. Первый и второй наборы углублений проходят от фиктивной центральной плоскости 11 (показанной для пластины 15) в противоположных от нее направлениях. Пластины и соответственно углубления могут быть выполнены прессованием тонкой пластины из металла, например из нержавеющей стали, алюминия, меди, латуни, или цинка, или пластика с образованием заданной формы, например в штампе. Пластины также могут быть выполнены формованием, например формованием под давлением из пластика в пресс-форме или штампе.

На чертеже показан вид сбоку, при этом углубления могут иметь верхние поверхности любой формы, например эллиптической формы согласно показанному варианту осуществления настоящего изобретения. Возможно использование других форм, например формы с большой эллиптичностью, прямоугольной формы и так далее, при условии, что они имеют вполне определенную протяженность в первом направлении и вполне определенную протяженность во втором направлении, перпендикулярном первому направлению.

Дополнительно в показанной на фиг. 3 форме поверхности показан вариант расположения верхних частей 12 углублений напротив нижних частей 13 углублений верхней соседней пластины и, таким же образом, соединение нижних частей 13 углублений с верхними частями 12 углублений нижней соседней пластины.

На фиг. 3 также показано расположение боковых стенок приблизительно под 45°, см. обозначение угла. Таким образом, верхние и нижние углубления расположены по возможности плотнее друг к другу. Такое решение приводит к большему количеству углублений и к большей прочности. Угол в 45° ограничен, например, максимальным растяжением материала из нержавеющей стали. С практической точки зрения, например, вследствие допустимых отклонений от стандарта штамповочного инструмента часто используют меньший угол. Стенки выполнены ровными за счет свободного перемещения материала без образования острых краев и плоских секций пластины за исключением секций, возникающих у верхних и нижних частей углублений, то есть в месте контакта смежных пластин.

Любая такая дополнительная плоская секция будет создавать слабые секции с возможностью деформации пластины вследствие разности давлений между текучими средами в первом и втором трактах, то есть потенциально может возникать выпячивание и растрескивание пластин у их краев. В соединенных верхних и нижних частях отсутствует градиент давления, так как у противоположных сторон соединений проходят одинаковые текучие среды с одинаковыми давлениями.

Форма, показанная на фиг. 3, обеспечивает возможность для уменьшения толщины пластины. Отсутствие краев и плоских секций между верхними и нижними частями углублений обусловливает направление действия давлений в стенки углублений с их поглощением по существу без возникновения пластической деформации. Кроме того, все соединения имеют увеличенные контактные области по сравнению с формой, выполненной по елочному типу, соответственно, усилия давления распределяются по большей области.

Однако один недостаток этого решения заключается в том, что относительно большие контактные области уменьшают тепловое распределение от одного тракта к другому тракту. Этот недостаток устранен за счет повышенной конвективной передачи тепла при данной потере давления и возможности уменьшать толщину пластины, что также содействует увеличенной передаче тепла.

В пластинчатом теплообменнике, показанном на фиг. 3, пластины расположены так, что углубления из первого набора углублений образуют первую контактную поверхность, расположенную напротив контактных поверхностей смежной пластины, а углубления из второго набора углублений образуют вторую контактную поверхность, расположенную напротив контактной поверхности смежной пластины.

На фиг. 4 показан дополнительный вид сверху обычной пластины теплообменника, причем на чертеже показана часть 30 прокладки, расположенная вблизи края пластины, изолирующей теплопередающую область 31 от внешней среды. Дополнительно две части прокладки 32 расположены для обеспечения изоляции двух отверстий 5, 7 или областей 33 отверстий от теплопередающей области 31.

Прокладка 32 обычно расположена в канавке под прокладку, или ямке, причем поперечные сечения канавки и прокладки часто выполнены с одинаковой формой, при этом канавка под прокладку обычно имеет по существу плоские нижние части, которые, если они не поддерживаются у противоположной стороны пластины теплообменника, могут быть деформированы под воздействием, например, давления среды или предварительного нагружения давлением прокладок вследствие особенно тонких пластин.

На фиг. 5 показано одно решение согласно настоящему изобретению, в котором пластина 15 теплообменника содержит первую волнообразную секцию 34, выровненную со второй волнообразной секцией 35 соседней пластины 16 с образованием тем самым между ними секции 37 прокладки, причем, как показано на фиг. 5, волнообразные секции 34, 35 представляют собой область между линиями 36. Секция 37 прокладки представляет собой секцию, в которой прокладка 30, 32 должна быть расположена между двумя пластинами 15, 16, и таким образом она проходит в направлении длины, большей, чем длина в поперечном направлении, где направление длины может образовывать прямую линейную траекторию, например, как показано на фиг. 8-10, или закругленную траекторию, например, как показано на фиг. 13 и 14. Поперечная длина может быть постоянной или может быть меняющейся, например, как показано на фиг. 7, или она сама может быть волнообразной, равномерной или неравномерной.

Волны волнообразных секций 34, 35 могут быть волнами в поверхностях пластин 15, 16, при этом в первом варианте осуществления настоящего изобретения выполнены так, что поверхностные волны, показанные в направлении длины, являются либо равномерными, либо неравномерными волнами.

В альтернативном или дополнительном варианте осуществления изобретения волны в секциях 34, 35 проходят в поперечном направлении так, что волны могут быть любыми из двух, или так, что поверхность пластин проходит волнообразно как в направлении длины, так и в поперечном направлении волнообразных секций 34, 35. При этом один метод выполнения такого решения заключается в придании формы волнообразным секциям 34, 35 посредством первых наборов углублений 22, соответствующих верхним частям углублений верхней пластины 15, имеющим плоские первые области 19 поверхности, и нижним частям 23 углублений соседней нижней пластины 16, имеющим плоские вторые области 20 поверхности. При этом секции стенок от краев углублений 22, 23 не содержат ни краев или углов, но могут быть изогнутыми или прямыми, ни любых плоских неподдерживаемых областей поверхности, параллельных мнимой плоскости 11. В данном контексте формулировка «плоские области 19, 20 поверхности являются поддерживаемыми» означает, что они образуют контактную область для плоской поверхности, противоположной соответствующей соседней пластине 16, 15. Формулировка «неподдерживаемые» аналогично означает, что они не расположены в контакте с любым таким элементом.

В данном контексте «неподдерживаемые плоские поверхности 19, 20» относятся к плоскостям, по существу параллельным фиктивной плоскости 11, при этом волны могут содержать неподдерживаемые поворотные верхние и нижние части волнообразной формы.

В показанном варианте осуществления изобретения волны образованы посредством углублений 22, 23, при этом плоские первые области 19 поверхности в первой волнообразной секции 34 образуют первую контактную поверхность, расположенную напротив контактной поверхности плоской поверхности, являющейся верхней для пластины 15, например вторые области 20 поверхности нижних частей 23 углублений верхней пластины.

Соответственно, плоские вторые области 20 поверхности во второй волнообразной секции 35 образуют вторую контактную поверхность, расположенную напротив контактной поверхности плоской поверхности, являющейся нижней для пластины 16, например первые области 19 поверхности верхних частей 22 углублений нижней пластины.

На фиг. 6 показана эта же первая волнообразная секция 34 нижней пластины для секции 37 прокладки, показанной на фиг. 5, с прокладкой 30, 32.

Высота несжатой прокладки обычно превышает максимальную высоту секции 37 прокладки от первой области поверхности до второй области поверхности, например, она составляет по меньшей мере 110% максимальной высоты, что обычно является двойным расстоянием от первой плоской области 19 поверхности до второй плоской области 20 поверхности пластины 15. Прокладка 32 может иметь плоские верхнюю и нижнюю поверхности или может иметь волнообразную топологию, отображающую форму поверхности волнообразных первой и второй секций 34, 35, но с коэффициентом превышения высоты между волнообразными секциями 34, 35, например, равным 1,1. При установленных в раме пластинах прокладка будет деформирована.

В показанном варианте осуществления изобретения углубления в волнообразных секциях 34, 35 доходят до прокладки 30, 32 с противоположных направлений, например, верхние части 22 углублений верхней пластины 15 и нижние части 23 углублений нижней пластины 16, но каждая из пластин 15, 16 дополнительно может содержать соответствующие углубления 23а, 22а, доходящие до прокладки 30, 32 с противоположных направлений с образованием контактных поверхностей напротив других поверхностей соответствующих двух соседних пластин 15, 16 таким же образом, как показано, например, на фиг. 3, где первый набор углублений 22 нижней пластины 15 образует контактные поверхности напротив второго набора углублений 23 верхней пластины 16. Поскольку они будут расположены снаружи, но с краев волнообразных секций 34, 35, то они образуют краевые углубления для секции 37 прокладки, способствуя как ее усилению, так и ограничению и закреплению прокладки 30, 32 в секции 37 прокладки.

При наличии наклонных сторон боковых углублений 23а, 22а (например, но без ограничения этим, расположенных приблизительно под углом 45°) в окружности углублений прокладки особенно подвергаются воздействию волнообразных «сторон», поскольку они прилегают к наклонным сторонам. Все это способствует прочному удержанию прокладки в требуемом положении.

Вследствие сохранения массы материала прокладки в ее сжатом состоянии для смещения материала прокладки необходимо пространство, при этом благодаря конструкции с краевыми углублениями 22а, 23а между ними вдоль сторон прокладки имеется доступное для расширения пространство, компенсирующее деформацию сжатия, обусловленную сдавливанием прокладки между волнообразными секциями 34, 35. Дополнительно такое решение обеспечивает возможность для расширения прокладки 30, 32 под воздействием тепла относительно ее удлинения.

В одном варианте осуществления изобретения для волнообразных секций 34, 35, отличных от формы поверхности, такой как теплопередающая область 31, углубления 22, 23 могут быть особенными, то есть это могут быть либо углубления, выполненные иначе, либо совершенно другая лежащая в основе схема, такая как елочная схема.

В другом варианте осуществления изобретения все или по меньшей мере секция теплопередающей области 31, и/или область 33 отверстия, и/или возможная переходная зона между ними содержит углубления 22, 23, при этом прокладка просто расположена в секциях между углублениями.

На фиг. 7-18 показано несколько различных вариантов осуществления настоящего изобретения, где на всех чертежах показан вид сверху пластины 15, 16, причем отмеченные белым цветом формы 22 изображают либо первый, либо второй набор углублений, а отмеченные черным цветом формы соответственно изображают другие из любого первого или второго типа углублений 23.

Таким образом, на фиг. 7 показан вид сверху другого варианта осуществления настоящего изобретения, в котором прокладке придана форма, позволяющая ей доходить до отверстий, образованных между соединенными краевыми углублениями 22а, 23а. Преимущество такой конструкции прокладки заключается в ее большей устойчивости и легком закреплении во время монтажа. Фиг. 8 показан вид сверху варианта осуществления изобретения, в котором прокладка может содержать ответвления, проходящие в различных направлениях.

На фиг. 9 показан вид сверху варианта осуществления изобретения, в котором прокладка может изгибаться в различных направлениях.

На фиг. 10 показан вариант осуществления изобретения, в котором прокладка изменяет направление, при этом на фиг. 10 показан вариант осуществления изобретения, сочетающий варианты осуществления изобретения, показанные на фиг. 8 и 9, с дополнительным образованием герметичного ограждения, окружающего, например, отверстие 4, 5, 6, 7. На фиг. 11 показан другой вариант осуществления изобретения, в котором волнообразные секции 34, 35 содержат не только углубления 22, 23, проходящие с противоположных направлений к прокладке, но также набор противоположно направленных углублений 22b, 23b, проходящих в направлении прокладки точно так же, как углубления у сторон волнообразных секций 34, 35, проходящих таким образом сквозь секцию 37 прокладки с образованием контактных поверхностей для углублений другой пластины внутри секции 37. Прокладке 30, 32 в этой секции 37 в таком случае будет придана форма, обеспечивающая возможность для плоских областей 19, 20 поверхности углублений 22b, 23b входить в контакт, который содержит отверстия 38, проходящие через прокладку 30, 32, или является по существу S-образным и создает траекторию слаломного типа вокруг углублений 22b, 23b, находящихся в контакте внутри секции 37.

На фиг. 12 показан вариант осуществления изобретения, сочетающий признаки вариантов осуществления изобретений, показанных на фиг. 8 и 11.

На фиг. 13 показан вариант осуществления изобретения с расположенными по кругу волнообразными секциями 34, 35, возможно окружающими отверстие 4, 5, 6, 7, причем в показанном варианте осуществления изобретения, содержащем краевые углубления 22а, 23а, которые больше у наружного края 39, чем у внутреннего края 40, хотя также возможно противоположное расположение, или наружные и внутренние краевые углубления имеют одинаковый размер. В одном варианте осуществления изобретения внутренние и наружные краевые углубления имеют различные формы, например различную кривизну стенок или форму верхних и нижних областей поверхности.

В общем, что касается любого из вариантов осуществления изобретения, то краевые углубления 22а, 23а у одной стороны волнообразных секций 34, 35 могут быть выполнены с различными формами или размерами относительно краевых углублений у другой стороны. На фиг. 14 показан другой вариант осуществления изобретения с изогнутыми волнообразными секциями 34, 35, расходящимися по спирали от центральной секции, например, но без ограничения этим, отверстия 4, 5, 6, 7, однако, к настоящему изобретению также применимы любые другие изгибы траектории волнообразных секций 34, 35. На фиг. 15 показан другой альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором верхние части 19, 20 углублений выполнены с размерами, отличными от размеров нижних частей 20, 19 углублений, при этом пластины расположены так, что большие углубления 23, 22 являются верхней частью в одной пластине, а малые углубления 22, 23 являются нижними частями, но, наоборот, у соседних пластин, так что углубления, имеющие по существу одинаковые размеры и формы, образуют плоские контактные поверхности.

На фиг. 16 показан вариант осуществления изобретения, альтернативный варианту, показанному на фиг. 15, но в котором противоположные углубления 22, 23 имеют различные размер и формы, например соответственно эллиптические или круговые.

На фиг. 17 показан вариант осуществления изобретения, альтернативный варианту, показанному на фиг. 15, но в котором противоположные углубления 22, 23 имеют различные размер и формы, например соответственно эллиптические или прямоугольные.

На фиг. 18 показан вид сверху другого варианта осуществления настоящего изобретения, в котором углубления 22, 23 расположены в решетчатой форме, при этом каждое из углублений 22 первого набора окружено четырьмя углублениями 23 второго набора и наоборот. В этом варианте осуществления изобретения углубления 22, 23 могут представлять собой любые углубления, например углубления, образующие форму поверхности в теплопередающей области, в области отверстия и/или в переходной зоне между отверстием и теплопередающими областями.

В такой решетчатой форме ряды 41 линий прямой видимости проходят под углом 45° относительно направлений решетки, показанных стрелками 42 и 43. Эти линии прямой видимости образуют естественные волнообразные секции 34, 35 согласно изобретению и поэтому могут быть использованы в одном варианте осуществления изобретения в качестве секции 37 прокладки, например, посредством изоляции области отверстия от теплопередающей области за счет соединения двух краевых частей 30 прокладки с частью 32, проходящей под углом в 45° относительно направлений 42, 43 решетки с изоляцией отверстия 4, 5, 6, 7.

В этом и в большей части других описанных выше вариантах все или некоторые из различных углублений 12, 13, 22, 23, 22а, 22b, 23а, 23b могут быть выполнены с одинаковыми формами и размерами.

Настоящее изобретение относится к типу теплообменника, в котором множество пластин уложены в стопку и образуют, благодаря форме поверхности, проточные тракты между соседними пластинами. Более конкретно, настоящее изобретение относится к пластинчатому теплообменнику с прокладкой, в котором пластины формируют волнообразные секции, удерживающие прокладку, при этом прокладка расположена и/или сжата между двумя соседними пластинами теплообменника. 17 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Теплообменник, содержащий множество уложенных в стопку пластин, которые благодаря форме поверхности образуют проточные тракты между соседними пластинами, причем по меньшей мере одна пластина содержит первую волнообразную секцию, выровненную со второй волнообразной секцией соседней пластины, отличающийся тем, что между первой и второй волнообразными секциями расположена прокладка, и тем, что волны выполнены в направлении длины траектории секции 37 прокладки.

2. Теплообменник по п. 1, в котором волны выполнены в поперечном направлении к траектории секции 37 прокладки.

3. Теплообменник по п. 1 или 2, в котором волны первой волнообразной секции образованы первым набором углублений, имеющих плоские первые области поверхности, а волны второй волнообразной секции соседней пластины образованы вторым набором углублений, проходящих в противоположном направлении относительно первого набора углублений и имеющих плоские вторые области поверхности, причем каждое углубление из первого набора углублений образует первую контактную поверхность, расположенную напротив контактной поверхности смежной пластины, а каждое углубление из второго набора углублений образует вторую контактную поверхность, расположенную напротив контактной поверхности смежной пластины.

4. Теплообменник по п. 3, в котором все плоские области в указанных первой и второй волнообразных секциях выровнены с соседними пластинами.

5. Теплообменник по п. 3, в котором первая и вторая волнообразные секции образуют равномерную конфигурацию волн.

6. Теплообменник по п. 3, в котором первая и вторая волнообразные секции образуют меняющуюся конфигурацию волн.

7. Теплообменник по п. 6, в котором первая и вторая волнообразные секции образуют неравномерную конфигурацию волн.

8. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7, в котором высота несжатой прокладки превышает высоту от первой области поверхности до второй области поверхности.

9. Теплообменник по п. 8, в котором высота несжатой прокладки составляет по меньшей мере 110% высоты от первой области поверхности до второй области поверхности.

10. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором прокладка между указанными первой и второй волнообразными секциями расположена для обеспечения изоляции секции пластины, содержащей отверстие, от остальной части пластины, содержащей теплообменную область.

11. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором прокладки расположены только у одной стороны волнообразных секций пластин.

12. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором прокладки расположены у обеих сторон волнообразных секций пластин.

13. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором прокладки имеют плоские верхние и нижние поверхности, но выполнены с возможностью деформации при их расположении между первой и второй волнообразными секциями.

14. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором каждая пластина содержит как первый, так и второй набор углублений в первой и второй волнообразных секциях, причем первый набор углублений первой волнообразной секции расположен в контакте со вторым набором углублений из второго набора углублений через отверстия в прокладке.

15. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором углубления первой волнообразной секции расположены в контакте с углублениями второй волнообразной секции через отверстия в прокладке.

16. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором каждая из первой и второй волнообразных секций содержит как первый, так и второй набор углублений, причем прокладка сжата между первыми наборами углублений первой волнообразной секции и вторыми наборами углублений второй волнообразной секции, при этом вторые наборы углублений первой волнообразной секции расположены в контакте с первым набором углублений второй волнообразной секции через отверстия в прокладке.

17. Теплообменник по любому из пп. 1, 2, 4-7 или 9, в котором форма поверхности, образующая проточные тракты в теплопередающих секциях пластин, также образована двумя наборами углублений, проходящими у противоположных сторон каждой пластины и имеющими плоские области поверхности, образующие контактные поверхности, расположенные напротив контактных поверхностей смежной пластины.

18. Теплообменник по п. 3, в котором первый и второй наборы углублений первой и второй волнообразных секций выполнены проходящими у противоположных сторон каждой пластины и имеющими плоские области поверхности, образующие контактные поверхности, расположенные напротив контактных поверхностей смежной пластины.