ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩАЯ ПЛАСТИНА ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА И ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С ТАКОЙ ПЛАСТИНОЙ Российский патент 2019 года по МПК F28F3/10 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Различные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к теплопередающей пластине пластинчатого теплообменника и к пластинчатому теплообменнику.

Уровень техники

[0002] На фиг.1 представлен пластинчатый теплообменник 100'. Этот пластинчатый теплообменник 100' состоит из множества уложенных одна на другую теплопередающих пластин 10'. Конфигурация этих теплопередающих пластин 10' выбрана такой, чтобы между группами соседних теплопередающих пластин 10' формировались траектории потока текучей среды. В теплопередающих пластинах 10' выполнены отверстия 21 и 22 для формирования входов и выходов для текучих сред, циркулирующих по указанным траекториям потока. Между теплопередающими пластинами 10' проложены прокладки 60', входящие в образованные в теплопередающих пластинах пазы 12' для прокладок. Прокладка располагается на краевом участке теплопередающей пластины, обеспечивая герметизацию траекторий потока, и в зоне вокруг отверстий для герметизации пар отверстий таким образом, чтобы только две из них имели доступ к траектории потока, сформированной на одной из сторон теплопередающей пластины, тогда как две других будут герметично отделены от этого потока.

[0003] Здесь имеют место высокие давления, особенно в зонах расположения отверстий, однако прокладка устанавливается только на одной стороне теплопередающей пластины, в то время как ее вторая сторона остается без поддержки, оказываясь в результате этого слабым участком.

[0004] Как показано на фиг. 2, эти слабые участки в зонах высоких давлений могу претерпевать деформацию.

Раскрытие сущности изобретения

[0005] Предметом настоящего изобретения являются теплопередающая пластина пластинчатого теплообменника и сам пластинчатый теплообменник, выполненные таким образом, чтобы, по меньшей мере, частично ослаблялась деформация теплопередающей пластины, происходящая в пазах для прокладок в процессе эксплуатации.

[0006] В соответствии с различными вариантами осуществления изобретения, предложена теплопередающая пластина пластинчатого теплообменника. Эта теплопередающая пластина включает в себя: тело пластины, имеющее первую сторону и вторую сторону, противоположную к первой стороне; паз для прокладки, образованный в теле пластины, в виде углубления в теле пластины в направлении от первой стороны ко второй стороне и имеющий нижнюю стенку, причем нижняя стенка имеет тело нижней стенки; и выемку, выполненную по меньшей мере на одном сегменте (называемом ниже «продольным направлением паза для прокладки») тела нижней стенки в направлении по длине тела нижней стенки, в виде углубления в теле нижней стенки в направлении от первой стороны ко второй стороне и проходящую вдоль сегмента тела нижней стенки паза для прокладки.

[0007] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, выемка содержит две выемки, расположенные, соответственно, по обеим сторонам по меньшей мере одного сегмента в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента и отстоящих друг от друга в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента.

[0008] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, выемка расположена на среднем участке по меньшей мере одного сегмента в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента тела нижней стенки.

[0009] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, выемка содержит первую выемку и вторую выемку, а по меньшей мере один сегмент содержит первый сегмент и второй сегмента, причем первая выемка и вторая выемка выполнены на первом сегменте и втором сегменте, соответственно, и первая выемка глубже второй выемки.

[0010] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, теплопередающая пластина дополнительно имеет: входное отверстие, выполненное в теле пластины, для формирования входного порта пластинчатого теплообменника; и выходное отверстие, выполненное в теле пластины, для формирования выходного порта пластинчатого теплообменника. Первый сегмент располагается в зоне вокруг входного отверстия и выходного отверстия, и второй сегмент проходит в направлении от входного отверстия к выходным отверстиям вдоль краевого участка тела пластины.

[0011] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, первый сегмент имеет круглый участок и соединительный участок, соединяющий круглый участок со вторым сегментом.

[0012] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, тело нижней стенки имеет по меньшей мере один сегмент и другой сегмент, являющийся, по существу, плоским.

[0013] В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, предложен также пластинчатый теплообменник. Этот пластинчатый теплообменник содержит: теплопередающие пластины, которые уложены одна на другую; и прокладки, входящие в пазы для прокладок некоторых из множества теплопередающих пластин.

[0014] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, каждая из прокладок имеет тело прокладки с верхней поверхностью и выступом, отходящим от среднего участка верхней поверхности в направлении по ширине этой верхней поверхности и идущим в направлении по длине тела прокладки.

[0015] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, выемка содержит две выемки, расположенные, соответственно, на обеих сторонах по меньшей мере одного сегмента в направлении по ширине, по меньшей мере, одного сегмента и отстоящих друг от друга в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента на заданное расстояние, причем ширина верхней поверхности выступа каждой из прокладок меньше заданного расстояния.

[0016] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, выемка располагается на среднем участке по меньшей мере одного сегмента в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента тела нижней стенки, и ширина верхней поверхности выступа каждой из прокладок меньше ширины выемки.

[0017] Эти и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения следуют из подробного описания вариантов его осуществления, проиллюстрированных на приложенных чертежах.

Краткое описание чертежей

[0018] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение пластинчатого теплообменника, известного из уровня техники;

[0019] фиг. 2 представляет собой схематическое изображение паза для прокладки и прокладки пластинчатого теплообменника, известного из уровня техники, по фиг. 1;

[0020] фиг. 3 представляет собой схематическое изображение части пластинчатого теплообменника в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

[0021] фиг. 4 представляет собой схематический вид в разрезе по линии АА на фиг. 3 паза для прокладки и прокладки пластинчатого теплообменника в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

[0022] фиг. 5 представляет собой схематический вид в разрезе с частичным увеличением паза для прокладки по фиг. 4;

[0023] фиг. 6 представляет собой схематический вид в разрезе, иллюстрирующий пазы для прокладок уложенных одна на другую теплопередающих пластин пластинчатого теплообменника по фиг. 3 с прокладками между ними;

[0024] фиг. 7 представляет собой схематический вид в разрезе по линии АА на фиг. 3 паза для прокладки и прокладки пластинчатого теплообменника в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

[0025] фиг. 8 представляет собой схематический вид в разрезе с частичным увеличением паза для прокладки по фиг. 7;

[0026] фиг. 9А представляет собой схематический вид в разрезе по линии АА на фиг. 3 паза для прокладки и прокладки пластинчатого теплообменника в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;

[0027] фиг. 9В представляет собой схематический вид в разрезе по линии ВВ на фиг. 3 паза для прокладки и прокладки пластинчатого теплообменника в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

[0028] На фиг. 3 показан пластинчатый теплообменник 100 в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Представленный на фиг. 2-9 В пластинчатый теплообменник 100 содержит: множество теплопередающих пластин 10, которые уложены одна на другую; и прокладки 60, входящие в пазы 12 для прокладок некоторых из множества теплопередающих пластин 10.

[0029] Как видно на фиг. 4 и 7, каждая из прокладок 60 может иметь тело 61 прокладки с верхней поверхностью 62 и выступом 63. Этот выступ 63 отходит от среднего участка верхней поверхности 62 в направлении по ширине этой верхней поверхности 62 и идет в направлении по длине тела 61 прокладки. Выступ 63 может иметь сужающееся сечение.

[0030] В соответствии с одним из вариантов осуществления, как видно на фиг. 3-6, теплопередающая пластина 10 имеет тело 11 пластины с первой стороной 111 и второй стороной 112, противоположной к первой стороне 111. Кроме того, теплопередающая пластина 10 имеет паз 12 для прокладки. Паз 12 для прокладки выполнен в теле 11 пластины в виде углубления в теле 11 пластины в направлении от первой стороны 111 ко второй стороне 112 и имеет нижнюю стенку 120 с телом 121 нижней стенки. Теплопередающая пластина 10 также содержит выемку 20. Выемка 20 выполнена по меньшей мере в одном первом сегменте 125 (фиг. 3) тела 121 нижней стенки в направлении по длине тела 121 нижней стенки в виде углубления в теле 121 нижней стенки в направлении от первой стороны 111 ко второй стороне 112 и проходит вдоль первого сегмента 125 тела 121 нижней стенки паза 12 для прокладки.

[0031] На фиг. 3 первый сегмент 125 тела 121 нижней стенки, где выполнена выемка 20, обозначен сплошными линиями, а второй сегмент тела 121 нижней стенки, где выемки 20 нет, - пунктирными линиями. Второй сегмент тела 121 нижней стенки может быть, по существу, плоским.

[0032] Как видно на фиг.4, выемка 20 может состоять из двух выемок 20. Эти две выемки 20 располагаются, соответственно, на двух сторонах 31, 33, по меньшей мере, одного первого сегмента 125 в направлении по ширине, по меньшей мере, одного первого сегмента 125 и отстоят одна от другой в направлении по ширине, по меньшей мере, одного первого сегмента 125 на некоторое заданное расстояние. Так, например, ширина верхней поверхности выступа 63 каждой из прокладок 60 может быть меньше заданного расстояния, так чтобы верхняя поверхность выступа 63 входила в углубление 30, образуемое в нижней стенке 120 двумя выемками 20.

[0033] В соответствии с вариантом осуществления, относящимся к любому из примеров, проиллюстрированных на чертежах, прокладка имеет в зоне своей нижней поверхности 64 имеет форму, не соответствующую форме выемки(ок) 20, 20'. В соответствии с другим вариантом, нижняя поверхность является, по существу, плоской. При ее зажатии между двумя теплопередающими пластинами 10 нижняя поверхность 64 деформируется, заходя в выемку(ки) 20, 20'.

[0034] В соответствии с еще одним вариантом осуществления, показанным на фиг. 7 и 8, вместо двух выемок 20 по фиг.4 использована выемка 20', располагающаяся на среднем участке 33, по меньшей мере, одного сегмента 125 в направлении по ширине, по меньшей мере, одного сегмента 125 тела 121 нижней стенки. Так, например, ширина выступа 63 каждой из прокладок 60 может быть меньше ширины выемки 20'.

[0035] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предусмотрен второй сегмент 125' тела 121 нижней стенки 120, отличный от первого второго сегмента 125. В соответствии с одним из вариантов осуществления, второй сегмент 125' тела 121 нижней стенки 120 является, по существу, плоским. В соответствии с другими вариантами осуществления более общего характера, сечение тела 121 нижней стенки 120, где нет выемки, может быть, по существу, плоским.

[0036] В соответствии со следующим вариантом осуществления, показанным на фиг. 3, 4, 9А и 9В, выемка 20 состоит из первой выемки 20 и второй выемки 20, по меньшей мере, один сегмент 125, 125' включает в себя первый сегмент 125, обозначенный на фиг. 3 сплошными линиями, и второй сегмент 125', обозначенный на фиг. 3 пунктирными линиями, а первая выемка 20 и вторая выемка 20 выполнены, соответственно, в первом сегменте 125 и втором сегменте 125', причем первая выемка 20 глубже второй выемки 20. В соответствии с другим вариантом, представленным на фиг. 3, 7, 9А и 9В, выемка 20' состоит из первой выемки 20' и второй выемки 20', по меньшей мере, один сегмент 125, 125' включает в себя первый сегмент 125, обозначенный на фиг. 3 сплошными линиями, и второй сегмент 125', обозначенный на фиг. 3 пунктирными линиями, а первая выемка 20' и вторая выемка 20' выполнены, соответственно, в первом сегменте 125 и втором сегменте 125', причем первая выемка 20' глубже второй выемки 20'.

[0037] Как показано на фиг. 1 и 3, теплопередающая пластина 10 дополнительно имеет: входное отверстие 21, выполненное в теле 11 пластины, для формирования входного порта пластинчатого теплообменника 100; и выходное отверстие 22, выполненное в теле 11 пластины, для формирования выходного порта пластинчатого теплообменника 100. В соответствии с одним из вариантов осуществления, первый сегмент 125 располагается в зоне вокруг входного отверстия 21 и выходного отверстия 22, и второй сегмент 125' проходит в направлении от входного отверстия 21 к выходным отверстиям 22 вдоль краевого участка тела 11 пластины. Так, например, второй сегмент 125' может проходить в направлении по длине теплопередающей пластины 10. Первый сегмент 125 может иметь уплотнение 1251 и первый соединительный участок 1252, соединяющий уплотнительный участок 1251 со вторым сегментом 125'. Уплотнительный участок 1251 размещают таким образом, чтобы он герметизировал отверстие по отношению к траектории потока, формируемой на соответствующей стороне теплопередающей пластины 10, и поэтому он может выполняться по окружности указанного отверстия и быть при необходимости круглым. Сегмент 125 тела 121 нижней стенки, где выполняется выемка 12, может быть выбран в зависимости от конкретных конструкции и рабочего давления пластинчатого теплообменника и не ограничен рассматриваемыми здесь вариантами осуществления.

[0038] В соответствии с одним из вариантов осуществления, относящимся к любому из ранее рассмотренных примеров, первый сегмент 125 дополнительно имеет участок полууплотнения 1253, размещаемый относительно активного входного или выходного отверстия по отношению к траектории потока, формируемой на соответствующей стороне теплопередающей пластины 10, и поэтому он может выполняться как часть окружности указанного отверстия и быть при необходимости полукруглым. Имеется второй соединительный участок 1254, который может соединять участок полууплотнения 1253 со вторым сегментом 125'.

[0039] Первый 1252 и/или второй 1254 соединительные участки может (могут) быть прямым(и), изогнутым(и), извитым(и) и может (могут) заходить в часть нижней стенки 120, тело 121 которой проходит по длинному краю теплопередающей пластины 10 от входного отверстия к выходному.

[0040] При использовании теплопередающей пластины 10 и пластинчатого теплообменника 100 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения участок теплопередающей пластины 10, на котором выполнен паз 12 для прокладки, усилен посредством выполнения выемок 20 и 20', благодаря чему ослабляется деформация участка теплопередающей пластины 10 и, следовательно, предотвращается возможная утечка текучей среды.

[0041] Выше были описаны основные принципы настоящего изобретения, но специалистам в данной области должно быть понятно, что это описание было приведено лишь в качестве примера и не ограничивает собой объема правовой охраны изобретения. В рамках этот объема могут быть предусмотрены, в дополнение к типовым вариантам осуществления, описанным выше и проиллюстрированным на чертежах, и иные варианты. Однако следует понимать, что любые модификации и замены, которые могут быть предприняты средним специалистом, не должны выходить за рамки правовой охраны настоящего изобретения.

Теплопередающая пластина (10) пластинчатого теплообменника (100) содержит: тело (11) пластины, имеющее первую сторону (111) и вторую сторону (112), противоположную первой стороне (111); паз (12) для прокладки, образованный в теле (11) пластины, в виде углубления в теле (11) пластины в направлении от первой стороны (111) ко второй стороне (112) и имеющий нижнюю стенку (120), причем нижняя стенка (120) имеет тело (121) нижней стенки; и выемку (20, 20)', выполненную по меньшей мере на одном сегменте (125, 125') тела (121) нижней стенки в направлении по длине тела (121) нижней стенки, в виде углубления в теле (121) нижней стенки в направлении от первой стороны (111) ко второй стороне (112) и проходящую вдоль сегмента (125, 125') тела (121) нижней стенки паза (12) для прокладки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Теплопередающая пластина (10) пластинчатого теплообменника (100), содержащая:

тело (11) пластины, имеющее первую сторону (111) и вторую сторону (112), противоположную первой стороне (111);

паз (12) для прокладки, выполненный в теле (11) пластины в виде углубления в теле (11) пластины в направлении от первой стороны (111) ко второй стороне (112) и имеющий нижнюю стенку (120), причем нижняя стенка (120) имеет тело (121) нижней стенки; и

выемку (20, 20'), выполненную по меньшей мере на одном сегменте (125, 125') тела (121) нижней стенки в направлении по длине тела (121) нижней стенки, в виде углубления в теле (121) нижней стенки в направлении от первой стороны (111) ко второй стороне (112) и проходящую вдоль сегмента (125, 125') тела (121) нижней стенки паза (12) для прокладки.

2. Теплопередающая пластина (10) по п. 1, в которой:

выемка (20, 20') содержит две выемки (20), расположенные, соответственно, по обеим сторонам (31, 31) по меньшей мере одного сегмента (125, 125') в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента (125, 125') и отстоящие друг от друга в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента (125, 125').

3. Теплопередающая пластина (10) по п. 1, в которой:

выемка (20, 20') расположена на среднем участке (33) по меньшей мере одного сегмента (125, 125') в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента (125, 125') тела (121) нижней стенки.

4. Теплопередающая пластина (10) по п. 1, в которой:

выемка (20, 20') содержит первую выемку (20, 20') и вторую выемку (20, 20'), а по меньшей мере один сегмент (125, 125') содержит первый сегмент (125) и второй сегмент (125'), причем первая выемка (20, 20) и вторая выемка (20, 20') выполнены на первом сегменте (125) и втором сегменте (125'), соответственно, и первая выемка (20, 20') глубже второй выемки (20, 20').

5. Теплопередающая пластина (10) по п. 4, дополнительно имеющая:

входное отверстие (21), выполненное в теле (11) пластины, для формирования входного порта пластинчатого теплообменника (100); и

выходное отверстие (22), выполненное в теле (11) пластины, для формирования выходного порта пластинчатого теплообменника (100), причем:

первый сегмент (125) расположен в зоне вокруг входного отверстия (21) и выходного отверстия (22), и

второй сегмент (125') проходит в направлении от входного отверстия (21) к выходным отверстиям (22) вдоль краевого участка тела (11) пластины.

6. Теплопередающая пластина (10) по п. 5, в которой:

первый сегмент (125) имеет круглый участок (1251) и соединительный участок (1252), соединяющий круглый участок (1251) со вторым сегментом (125').

7. Теплопередающая пластина (10) по п. 1, в которой:

тело (121) нижней стенки имеет по меньшей мере один указанный сегмент (125) и другой сегмент, являющийся, по существу, плоским.

8. Пластинчатый теплообменник (100), содержащий:

множество теплопередающих пластин (10) по п. 1, которые уложены одна на другую; и

прокладки (60), размещенные в пазах (12) для прокладок некоторых из множества теплопередающих пластин (10).

9. Пластинчатый теплообменник (100) по п. 8, в котором:

каждая из прокладок (60) имеет тело (61) прокладки с верхней поверхностью (62) и выступом (63), отходящим от среднего участка верхней поверхности (62) в направлении по ширине указанной верхней поверхности (62) и вытянутым в направлении по длине тела (61) прокладки.

10. Пластинчатый теплообменник (100) по п. 9, в котором:

выемка (20, 20') содержит две выемки (20), расположенные, соответственно, на обеих сторонах (31, 32) по меньшей мере одного сегмента (125, 125') в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента (125, 125') и отстоящие друг от друга в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента (125, 125') на заданное расстояние, при этом

ширина верхней поверхности выступа (63) каждой из прокладок (60) меньше заданного расстояния.

11. Пластинчатый теплообменник (100) по п. 9, в котором:

выемка (20') расположена на среднем участке (33) по меньшей мере одного сегмента (125, 125') в направлении по ширине по меньшей мере одного сегмента (125, 125') тела (121) нижней стенки, при этом

ширина верхней поверхности выступа (63) каждой из прокладок (60) меньше ширины выемки (20, 20').