ТЕПЛООБМЕННАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА И ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, СНАБЖЕННЫЙ УКАЗАННОЙ ТЕПЛООБМЕННОЙ ПЛАСТИНОЙ Российский патент 2018 года по МПК F28F3/08 

Область техники

Изобретение относится к теплообменнику, в частности к теплообменной пластине для пластинчатого теплообменника и пластинчатому теплообменнику, снабженному указанной теплообменной пластиной.

Предпосылки создания изобретения

В известном уровне техники, как показано на фиг. 1-4, рельефный рисунок расположен вокруг проходов 11 (впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды) теплообменной пластины пластинчатого теплообменника для повышения прочности пластинчатого теплообменника и обеспечения большего перепада давления между проходом 11 и каналом для текучей среды и, таким образом, достижения лучшего распределения текучей среды между каналами для текучей среды. Принимая во внимание конструктивное исполнение существующих изделий, вследствие их низкой прочности, необходимо изготавливать пластины с относительно большой толщиной для увеличения прочности, что приводит к высоким затратам.

Как показано на фиг. 1, существующие рельефные рисунки включают рисунок в виде паучьей паутины, но такой рельефный рисунок характеризуется низкой прочностью при определенных условиях, и узор определяется в виде рисунка «в елочку» теплообменной части.

Как показано на фиг. 2, рельефный рисунок, изображенный на фиг. 2, не ограничивается рисунком теплообменной части, но при этом выступы выполнены независимыми, так что в определенных случаях прочность является низкой.

Рельефный рисунок, показанный на фиг. 3, образован путем отрезания части длинных выступов; данный рельефный рисунок характеризуется низкой прочностью и неудовлетворительной технологичностью.

Кроме того, в случае применения рельефного рисунка, образованного длинными выступами, показанными на фиг. 4, прочность пластинчатого теплообменника является низкой и напряжения распределяются неравномерно.

Теплообменная пластина пластинчатого теплообменника известна также из документа JPH 08271180. Описанное в указанном документе техническое решение является ближайшим аналогом настоящего изобретения.

В различных типах вышеуказанных конструкций необходим участок плоскости, расположенный на одном уровне с основной плоскостью, между каждыми двумя смежными выступами, т.е. промежуточная часть между точками двух смежных выступов представляет собой нижнюю плоскость. В результате расстояние между каждыми двумя выступами не может быть слишком малым, вследствие чего ограничивается прочность и ужесточаются ограничения.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является предоставление теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника и пластинчатый теплообменник, имеющий теплообменную пластину, причем теплообменная пластина и пластинчатый теплообменник характеризуются высокой прочностью, при этом толщина пластин может быть уменьшена для экономии затрат.

Другой целью настоящего изобретения является предоставление теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника и пластинчатого теплообменника, имеющего теплообменную пластину, причем обеспечиваются более высокая прочность при воздействии давления и лучшее решение в случае, если применяется охладитель под высоким давлением, такой как углекислый газ.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения в настоящем изобретении предлагается теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника, причем теплообменная пластина содержит: отверстие, предназначенное для образования прохода; множество выступов, расположенных вокруг по меньшей мере части отверстия вдоль круговой линии, окружающей отверстие, причем множество выступов проходят в направлении одной стороны плоскости пластины; промежуточные части, расположенные между по меньшей мере двумя смежными выступами, причем промежуточные части размещены на указанной стороне плоскости пластины на заданном расстоянии от плоскости пластины, причем расстояние от верхней части выступа до плоскости пластины больше расстояния от самой нижней точки промежуточной части до плоскости пластины.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения верхняя часть выступа является по существу плоской.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения расстояние от верхней части выступа до самой нижней точки промежуточной части меньше или равно расстоянию от самой нижней точки промежуточной части до плоскости пластины.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения выступы соединены посредством соответствующих промежуточных частей и вместе с промежуточными частями образуют общий рифленый элемент.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника также содержит: соединительную часть, размещенную в плоскости пластины между по меньшей мере двумя смежными выступами.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения размер верхней части выступа в направлении по окружности круговой линии больше радиального размера.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения верхняя часть выступа представляет собой продолговатую часть, проходящую в направлении по окружности круговой линии.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения промежуточные части имеют форму изогнутой поверхности.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения промежуточные части проходят в направлении другой стороны, противоположной указанной стороне, плоскости пластины относительно верхних частей смежных выступов.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения выступы соединены посредством соответствующих промежуточных частей и вместе с промежуточными частями образуют общий круглый рифленый элемент.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения выступ или выступы по меньшей мере на первом участке отличаются по размеру, форме и/или промежутку от выступа или выступов на втором участке.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника также содержит: рифленый элемент канала, проходящий от по меньшей мере одного выступа в направлении от отверстия и применяемый для образования канала для текучей среды.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения верхняя часть по меньшей мере одного выступа и верхняя часть рифленого элемента канала по существу находятся в одной плоскости.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения в настоящем изобретении предлагается пластинчатый теплообменник, содержащий теплообменную пластину, описанную выше.

По сравнению с пластинчатыми теплообменниками, имеющими рельефные рисунки, показанные на фиг. 1, 3 и 4, пластинчатый теплообменник согласно настоящему изобретению характеризуется более высокой прочностью. Пластинчатый теплообменник согласно настоящему изобретению характеризуется хорошей морозостойкостью, например, если один выступ протекает, текучая среда может распространятся на другие выступы для предотвращения немедленного замерзания.

Дополнительно, по сравнению с пластинчатым теплообменником, снабженным дополнительным устройством в качестве замены рельефному рисунку, пластинчатый теплообменник согласно настоящему изобретению характеризуется более низкими затратами на производство и материалы.

Кроме того, количество выступов на рельефном рисунке, окружающем проходы в пластинчатом теплообменнике согласно настоящему изобретению, не ограничено пространством вокруг проходов. Оно может быть установлено в соответствии с требованиями к перепаду давления и не должно быть установлено в соответствии с пространством.

Описание сопроводительных графических материалов

На фиг. 1-4 изображены схематические представления рельефного рисунка вокруг прохода существующей теплообменной пластины;

на фиг. 5 изображен схематический вид в перспективе рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 6 изображен схематический общий вид рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 7 изображен схематический вид в разрезе, выполненном вдоль линии АА на фиг. 6, рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 8 изображен схематический вид в разрезе, выполненном вдоль линии ВВ на фиг. 6, рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 9 изображен частичный увеличенный схематический вид рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 10 изображен схематический общий вид рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, причем верхняя часть выступа является продолговатой;

на фиг. 11 изображен схематический общий вид рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, причем верхняя часть выступа показана как сварная часть;

на фиг. 12 изображен схематический общий вид рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 13 изображен схематический вид в разрезе, выполненном вдоль линии АА на фиг. 12, рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 14 изображен схематический вид в разрезе, выполненном вдоль линии ВВ на фиг. 6, рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 15 изображен схематический вид в перспективе рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, причем показана одна сторона теплообменной пластины;

на фиг. 16 изображен схематический вид в перспективе рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, причем показана другая сторона теплообменной пластины.

Конкретные варианты осуществления

Настоящее изобретение дополнительно описано далее в сочетании с сопроводительными графическими материалами и конкретными вариантами осуществления.

Пластинчатый теплообменник согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения содержит: торцевые пластины и теплообменные пластины, которые образуют по меньшей мере первый теплообменный канал для текучей среды и второй теплообменный канал для текучей среды. Торцевые пластины расположены на наружных сторонах теплообменных пластин. Пластинчатый теплообменник также содержит: впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды в качестве проходов. Теплообменные пластины вместе уложены в пакет, тем самым образуя первый теплообменный канал для текучей среды и второй теплообменный канал для текучей среды, чередующиеся в направлении укладки. Пластинчатый теплообменник может быть любым известным пластинчатым теплообменником. Теплообменные пластины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения подробно описаны далее.

Вариант осуществления 1

На фиг. 5-8 изображен рельефный рисунок вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Рельефный рисунок соединяет проход 11 и теплообменный канал для текучей среды, и текучая среда поступает в теплообменный канал для текучей среды через рельефный рисунок. Как показано на фиг. 5-8, теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения содержит отверстие 11 для образования прохода и множество выступов 12, расположенных вокруг по меньшей мере части (всех или части) отверстия 11 вдоль круговой линии (например, круга), окружая отверстие 11; множество выступов 12 проходят в направлении одной стороны плоскости 15 пластины. На круглом участке, который окружает отверстие 11, на той стороне круговой линии, которая близко расположена к отверстию 11, и на круглом участке, который окружает круговую линию или выступы, на той стороне, которая удалена от отверстия 11, плоская часть теплообменной пластины может находиться в плоскости 15 пластины или может частично находиться в плоскости 15 пластины. Поскольку выступы 12 выполнены путем штамповки тонкой пластины, выступы 12 имеют полую структуру. Множество выступов 12 выполнены в виде сварных частей или соединительных частей теплообменной пластины. Теплообменная пластина также содержит промежуточные части 16 между смежными выступами 12; промежуточные части 16 расположены на указанной стороне плоскости 15 пластины, на заданном расстоянии (которое больше нуля) от плоскости пластины. Плоскость 15 пластины представляет собой плоскость, в которой находится теплообменная пластина перед штамповкой. Вследствие наличия промежуточных частей 16 между выступами 12 выступы 12 могут быть расположены плотно, в связи с чем может быть увеличена прочность пластинчатого теплообменника. На указанной фигуре между всеми смежными выступами 12 расположены промежуточные части 16; необязательно промежуточная часть 16 может быть обеспечена между по меньшей мере двумя смежными выступами 12; промежуточная часть 16 может представлять собой изогнутую поверхность или гладкую изогнутую поверхность. Выступы 12 соединены посредством соответствующих промежуточных частей 16 и вместе с промежуточными частями 16 образуют общий рифленый элемент, например круглый рифленый элемент. Промежуточные части 16 могут иметь форму изогнутой поверхности. Промежуточные части 16 проходят в направлении другой стороны (противоположной указанной стороне) плоскости 15 пластины. То есть промежуточные части 16 проходят в направлении другой стороны (противоположной указанной стороне) плоскости 15 пластины относительно верхних частей смежных выступов 12. Выступы 12 по меньшей мере на первом участке или по меньшей мере один выступ 12 отличается по размеру, форме и/или промежутку от выступов 12 на втором участке или по меньшей мере другого выступа 12, например, выступы 12 могут быть расположены с одинаковыми или неодинаковыми интервалами вокруг проходов 11.

Указанную сторону первой теплообменной пластины и указанную сторону второй теплообменной пластины укладывают вместе обращенными друг к другу, причем первый канал для текучей среды образуется между двумя теплообменными пластинами; другую сторону (противоположную указанной стороне) второй теплообменной пластины и другую сторону (противоположную указанной стороне) третьей теплообменной пластины укладывают вместе обращенными друг к другу для образования второго канала для текучей среды. Теплообменные пластины укладывают в такой последовательности для образования пластинчатой теплообменника. Верхние части выступов 12 двух теплообменных пластин, образующие первый канал для текучей среды, сварены или соединены вместе; после прохождения в проход первая текучая среда поступает в первый канал для текучей среды между двумя теплообменными пластинами через зазоры между выступами 12. Плоскость 15 пластины на другой стороне (противоположная указанной стороне) одной теплообменной пластины и плоскость 15 пластины на другой стороне (противоположная указанной стороне) другой пластины сваривают вместе для образования герметичной поверхности, вследствие чего первая текучая среда может поступать только в первый канал для текучей среды, но не во второй канал для текучей среды. Аналогичная конструкция применима к теплообменной пластине, расположенной вблизи от второго впускного отверстия для текучей среды, для обеспечения поступления второй текучей среды только во второй канал для текучей среды и предотвращения возможности поступления в первый канал для текучей среды. Как показано на фиг. 5-8, верхние части выступов 12 могут быть по существу плоскими, например могут находиться в одной плоскости.

На фиг. 9 представлено частичное увеличенное схематическое изображение рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 9, расстояние В от верхней части выступа 12 до плоскости 15 пластины больше расстояния А от самой нижней точки промежуточной части 16 до плоскости 15 пластины. Расстояние А может быть больше или равно нулю. Расстояние от верхней части выступа 12 до самой нижней точки промежуточной части 16 может быть меньше или равно расстоянию от самой нижней точки промежуточной части 16 до плоскости 15 пластины.

На фиг. 10 изображен пример рельефного рисунка вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 10, размер верхней части выступа 12 в направлении по окружности круговой линии может быть больше радиального размера. Например, верхняя часть выступа 12 представляет собой продолговатую часть, проходящую в направлении по окружности круговой линии. По этой причине количество выступов 12 меньше, но прочность пластинчатого теплообменника выше.

На фиг. 11 изображен рельефный рисунок вокруг прохода 11 теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, причем штриховкой показаны верхние части выступов 12, т.е. сварные части или соединительные части. Чем больше количество сварных частей или соединительных частей, тем выше прочность той части теплообменной пластины пластинчатого теплообменника, которая окружает торец, и тем больше поперечное сечение рельефного рисунка или перепад давления текучей среды, проходящей через рельефный рисунок.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения количество и форма выступов 12 могут быть отрегулированы при необходимости для достижения подходящей прочности и перепада давления, и выступы 12 могут быть расположены очень плотно для достижения более высокой прочности.

Необязательно, соединительная часть, размещенная в плоскости пластины, может быть расположена между по меньшей мере двумя смежными выступами 12.

Вариант осуществления 2

На фиг. 12-16 изображен рельефный рисунок вокруг прохода теплообменной пластины для пластинчатого теплообменника согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления отличается от описанного выше варианта осуществления добавлением рифленых элементов 17 канала. То есть теплообменная пластина также содержит рифленый элемент 17 канала, проходящий от по меньшей мере одного выступа 12 в направлении от отверстия 11 и применяемый для образования канала для текучей среды. Образованный канал для текучей среды может выполнять функцию теплообменного канала или быть соединен с теплообменным каналом теплообменного участка. На фигурах все выступы 12 снабжены рифленым элементом 17 канала, но, необязательно, только один или несколько выступов 12 могут быть снабжены рифленым элементом 17 канала; при этом ширина выступа 12 больше ширины рифленого элемента 17, но, необязательно, ширина выступа 12 может быть равна или меньше ширины рифленого элемента 17. Верхняя часть по меньшей мере одного выступа 12 может находиться по существу в той же плоскости, что и верхняя часть рифленого элемента 17 канала. Необязательно, верхняя часть по меньшей мере одного выступа 12 может не находиться в той же плоскости, что и верхняя часть рифленого элемента 17 канала.

Следует отметить, что один или несколько признаков в вышеуказанных вариантах осуществления могут быть скомбинированы для создания новых вариантов осуществления.

Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника и пластинчатый теплообменник, снабженный указанной теплообменной пластиной. Теплообменная пластина содержит: отверстие (11), применяемое для образования торцевого отверстия; множество выступов (12), расположенных вокруг по меньшей мере части отверстия (11) вдоль круговой линии вокруг отверстия (11), причем множество выступов (12) проходят в направлении одной стороны плоскости (15) пластины; промежуточные части (16), расположенные между по меньшей мере двумя смежными выступами (12), причем промежуточные части (16) расположены на одной стороне плоскости (15) пластины и на заданном расстоянии от плоскости (15) пластины. Расстояние от верхних частей выступов (12) до плоскости пластины больше расстояния от самых нижних точек промежуточных частей (16) до плоскости пластины. Теплообменная пластина и пластинчатый теплообменник согласно настоящему изобретению снабжены относительно небольшим торцевым отверстием и могут обеспечивать лучшее распределение текучей среды между теплообменными каналами для текучей среды даже в случае применения углекислого газа в качестве хладагента. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника, содержащая:

отверстие, предназначенное для образования прохода;

множество выступов, расположенных вокруг по меньшей мере части отверстия вдоль круговой линии, окружающей отверстие, причем множество выступов проходят в направлении одной стороны плоскости пластины;

промежуточные части, расположенные между по меньшей мере двумя смежными выступами, причем промежуточные части расположены на указанной стороне плоскости пластины на заданном расстоянии от плоскости пластины,

при этом расстояние от верхней части выступа до плоскости пластины больше расстояния от самой нижней точки промежуточной части до плоскости пластины, причем расстояние от верхней части выступа до самой нижней точки промежуточной части меньше или равно расстоянию от самой нижней точки промежуточной части до плоскости пластины.

2. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя часть выступа является по существу плоской.

3. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1, отличающаяся тем, что выступы соединены посредством соответствующих промежуточных частей и вместе с промежуточными частями образуют общий рифленый элемент.

4. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит соединительную часть, размещенную в плоскости пластины между по меньшей мере двумя смежными выступами.

5. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что размер верхней части выступа в направлении по окружности круговой линии больше радиального размера.

6. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что верхняя часть выступа представляет собой продолговатую часть, проходящую в направлении по окружности круговой линии.

7. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1, отличающаяся тем, что промежуточные части имеют форму изогнутой поверхности.

8. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1 или 7, отличающаяся тем, что промежуточные части проходят в направлении другой стороны, противоположной указанной стороне, плоскости пластины относительно верхних частей смежных выступов.

9. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1, отличающаяся тем, что выступы соединены посредством соответствующих промежуточных частей и вместе с промежуточными частями образуют общий круглый рифленый элемент.

10. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1, отличающаяся тем, что выступ или выступы по меньшей мере на первом участке отличаются по размеру, форме и/или промежутку от выступа или выступов на втором участке.

11. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит рифленый элемент канала, проходящий от по меньшей мере одного выступа в направлении от отверстия и применяемый для образования канала для текучей среды.

12. Теплообменная пластина для пластинчатого теплообменника по п. 11, отличающаяся тем, что верхняя часть по меньшей мере одного выступа и верхняя часть рифленого элемента канала по существу находятся в одной плоскости.

13. Пластинчатый теплообменник, содержащий теплообменную пластину для пластинчатого теплообменника по п. 1.