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 представлена типовая конструкция пластинчатого теплообменника 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] На фиг. 2 показано, что теплопередающие пластины 10' уложены одна на другую и помещены между относительно толстыми и жесткими верхней и нижней плитами 51 м 52. При этом к теплопередающим пластинам 10' прикладывается усилие натяжения для удержания их прижатыми друг к другу и для легкого сдавливания прокладок 60 с целью формирования устойчивых и герметичных траекторий потока.

Указанное натяжение создается с помощью болтов (не показаны), идущих от верхней плиты 51 к нижней плите 52.

[0004] В верхней части фиг. 2 показано состояние теплопередающих пластин 10' перед приложением к ним усилия натяжения, а в ее нижней части иллюстрируется часто встречающаяся проблема, состоящая в том, что указанное натяжение демонстрирует тенденцию к удлинению теплопередающих пластин 10' примерно на несколько миллиметров.

Раскрытие сущности изобретения

[0005] Предметом настоящего изобретения являются теплопередающая пластина пластинчатого теплообменника и сам пластинчатый теплообменник, выполненные таким образом, чтобы, по меньшей мере, частично уменьшить удлинение теплопередающих пластин при приложении к пластинам теплообменника усилия натяжения.

[0006] В соответствии с различными вариантами осуществления изобретения, предлагается теплопередающая пластина пластинчатого теплообменника. Эта теплопередающая пластина включает в себя: тело пластины, в котором выполнен паз для прокладки со стенкой паза, причем стенка паза имеет тело стенки паза; и гребень, расположенный на теле стенки паза сегмента паза для прокладки в направлении по длине паза для прокладки.

[0007] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, стенка паза имеет две боковых стенки и нижнюю стенку, причем каждая из двух боковых стенок имеет тело боковой стенки, нижняя стенка имеет тело нижней стенки, и тело стенки паза включает в себя тела боковых стенок и тело нижней стенки; при этом гребень расположен по меньшей мере на одном теле нижней стенки и телах боковых стенок сегмента паза для прокладки в направлении по длине паза для прокладки.

[0008] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, гребень выступает относительно тела стенки паза в направлении от наружной стороны паза для прокладки к внутренне стороне паза для прокладки.

[0009] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, гребень выступает относительно тела стенки паза в направлении от внутренне стороны паза для прокладки к наружной стороне паза для прокладки.

[0010] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, гребень выступает относительно, по меньшей мере, одного из следующих тел - тела нижней стенки и тел боковых стенок - в направлении от наружной стороны паза для прокладки к внутренней стороне паза для прокладки.

[0011] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, гребень выступает относительно, по меньшей мере, одного из следующих тел - тела нижней стенки и тел боковых стенок - в направлении от внутренней стороны паза для прокладки к наружной стороне паза для прокладки.

[0012] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, теплопередающая пластина дополнительно имеет: поверхность теплообмена, охватываемую пазом для прокладки, причем гребень расположен на одном из тел боковых стенок, обращенных к поверхности теплообмена.

[0013] В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, теплопередающая пластина дополнительно имеет: поверхность теплообмена, охватываемую пазом для прокладки, причем гребень расположен на одном из тел боковых стенок, обращенных в сторону от поверхности теплообмена.

[0014] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, гребень расположен по меньшей мере на одном из тел боковых стенок и находится ближе к телу нижней стенки, чем к телу пластины.

[0015] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, гребень расположен на среднем участке тела нижней стенки в направлении по ширине тела нижней стенки.

[0016] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, теплопередающая пластина дополнительно имеет: поверхность теплообмена, охватываемую пазом для прокладки, при этом гребень расположен на стороне тела нижней стенки, обращенной к поверхности теплообмена, в направлении по ширине тела нижней стенки.

[0017] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, теплопередающая пластина дополнительно имеет: поверхность теплообмена, охватываемую пазом для прокладки, при этом гребень расположен на стороне тела нижней стенки, обращенной в сторону от поверхности теплообмена, в направлении по ширине тела нижней стенки.

[0018] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, сегмент паза для прокладки проходит, по существу, параллельно краю тела пластины.

[0019] В соответствии с вариантами осуществления изобретения, сегмент паза для прокладки проходит, по существу, параллельно направлению по длине тела пластины.

[0020] В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, предлагается также пластинчатый теплообменник. Этот пластинчатый теплообменник содержит: множество рассмотренных выше теплопередающих пластин, которые уложены одна на другую; и прокладки, входящие в пазы для прокладок некоторых из множества теплопередающих пластин.

[0021] Эти и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения следуют из подробного описания вариантов его осуществления, проиллюстрированных на приложенных чертежах.

Краткое описание чертежей

[0022] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение пластинчатого теплообменника, известного из предшествующего уровня техники;

[0023] фиг. 2 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее состояния теплопередающих пластин пластинчатого теплообменника по фиг. 1 перед приложением к ним усилия натяжения и после него;

[0024] фиг. 3 представляет собой схематическое изображение пластинчатого теплообменника в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

[0025] фиг. 4 представляет собой схематическое изображение теплопередающей пластины пластинчатого теплообменника по фиг. 3;

[0026] фиг. 5А представляет собой схематический вид с частичным увеличением теплопередающей пластины в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения в разрезе по линии АА на фиг. 4;

[0027] фиг. 5В представляет собой схематический вид в аксонометрии с частичным увеличением теплопередающей пластины по фиг. 5А;

[0028] фиг. 6А представляет собой схематический вид с частичным увеличением теплопередающей пластины в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения в разрезе по линии АА на фиг. 4;

[0029] фиг. 6В представляет собой схематический вид в аксонометрии с частичным увеличением теплопередающей пластины по фиг. 6А;

[0030] фиг. 7 представляет собой схематический вид с частичным увеличением теплопередающей пластины в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения в разрезе по линии АА на фиг. 4;

[0031] фиг. 8А представляет собой схематический вид с частичным увеличением теплопередающей пластины в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения в разрезе по линии АА на фиг. 4;

[0032] фиг. 8В представляет собой схематический вид в аксонометрии с частичным увеличением теплопередающей пластины по фиг. 8А.

Осуществление изобретения

[0033] На фиг. 3 и 4 показан пластинчатый теплообменник 100 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Этот пластинчатый теплообменник 100 содержит: множество теплопередающих пластин 10, которые уложены одна на другую; и прокладки 60 (см. фиг. 1), входящие в пазы 12 для прокладок некоторых из множества 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.

[0034] Как видно на фиг. 3-8В, теплопередающая пластина 10 имеет: тело 11 пластины и гребень 20. В теле 11 пластины выполнен паз 12 для прокладки со стенкой 13, 14 паза. Стенка 13, 14 паза имеет тело 130, 140 стенки паза. Гребень 20 располагается на теле 130, 140 стенки паза сегмента 120 паза 12 для прокладки в направлении по длине паза 12 для прокладки. Гребень 20 может быть выполнен непрерывным. Кроме того, гребень 20 может проходить, по существу, параллельно краю 121 тела И пластины или, по существу, параллельно направлению по длине тела 11 пластины (фиг. 4). Теплопередающая пластина 10 может быть сформована из металлической пластины посредством прессования.

[0035] Как показано на фиг. 4-8В, гребень 20 выступает относительно тела 130, 140 стенки паза в направлении от пространства снаружи паза 12 для прокладки к пространству внутри паза 12 для прокладки. В соответствии с другим техническим решением, гребень 20 может также выступать относительно тела 130, 140 стенки паза в направлении от пространства внутри паза 12 для прокладки к пространству снаружи паза 12 для прокладки.

[0036] Как показано на фиг. 4-8В, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, стенка 13, 14 паза имеет две боковые стенки 13 и нижнюю стенку 14. Каждая из двух боковых стенок 13 имеет тело 130 боковой стенки, нижняя стенка 14 имеет тело 140 нижней стенки, а тело 130, 140 стенки паза имеет тела 130 боковых стенок и тело 140 нижней стенки. Гребень 20 располагается, по меньшей мере, на одном из следующих тел - тела 140 нижней стенки и тел 130 боковых стенок - в направлении по длине паза 12 для прокладки. Как показано на фиг. 4-8В, гребень 20 выступает относительно, по меньшей мере, одного из следующих тел - тела 140 нижней стенки и тел 130 боковых стенок - в направлении от пространства снаружи паза 12 для прокладки к пространству внутри паза 12 для прокладки. В соответствии с другим решением, гребень 20 может также выступать относительно, по меньшей мере, одного из следующих тел - тела 140 нижней стенки и тел 130 боковых стенок - в направлении от пространства внутри паза 12 для прокладки к пространству снаружи паза 12 для прокладки.

[0037] Если обратиться к фиг. 4, 8А и 8В, то видно, что на фиг. 8А иллюстрируется поперечный разрез части паза для прокладки со стенкой этого паза для прокладки, где на участке, обведенном кружком, изображено гребень, выполненный в стенке паза для прокладки. Теплопередающая пластина 10 дополнительно имеет поверхность 101 теплообмена, охватываемую пазом 12 для прокладки. В соответствии с одним из вариантов осуществления, гребень 20 располагается на одном из тел 130 боковых стенок, обращенных к поверхности 101 теплообмена. При использовании этого варианта имеющиеся на поверхности 101 теплообмена рифления 102 объединены с гребнем 20, и, соответственно, слегка деформированы, как это проиллюстрировано с помощью обведенного кружком участка на фиг. 8В. В соответствии с другим вариантом, представленным на фиг. 5А и 5В, гребень 20 располагается на одном из тел 130 боковых стенок, обращенных в сторону от поверхности 101 теплообмена. В соответствии с некоторыми вариантами, представленными на фиг. 5А, 5В, 8А и 8В, гребень 20 располагается, по меньшей мере, на одном из тел 130 боковых стенок и находится ближе к телу 140 нижней стенки, чем к телу 11 пластины. В соответствии с другим решением, гребень 20 может находиться ближе к телу 11 пластины, чем к телу 140 нижней стенки, или же это гребень 20 может также располагаться на среднем участке, по меньшей мере, одного из тел 130 боковых стенок в направлении по ширине тела 130 боковой стенки. Гребень 20 образует собой своего рода преграду для защиты поверхности 101 теплообмена, а также стенки 13, 14 паза. Как видно на фиг. 5В, 6В и 8В, на поверхности 101 теплообмена теплопередающие пластины 10 выполнены с рифлениями 102 V-образной формы. Однако изобретение не ограничивается каким-либо одним типом конструкции, предусматриваемой на поверхности теплообмена. Так, например, на этой поверхности 101 теплообмена теплопередающие пластины 10 могут быть также выполнены с другими конфигурациями - например, с выступами и углублениями. Теплопередающие пластины 10 усилены гребнем 20 с целью придания им достаточной жесткости, благодаря чему предотвращается удлинение этих теплопередающих пластин 10, по меньшей мере, под действием натяжения. Хотя на чертежах иллюстрируется расположение гребня 20 на одном из тел 130 боковых стенок, его можно предусмотреть как на любом из тел 130 боковых стенок, так и на обоих телах.

[0038] Как показано на фиг. 6А и 6В, в соответствии с другим вариантом осуществления, гребень 20 располагается на среднем участке тела 140 нижней стенки в направлении по ширине этого тела 140 нижней стенки. В соответствии с другим вариантом, представленным на фиг. 7, гребень 20 располагается на той стороне тела 140 нижней стенки, которая обращена к поверхности 101 теплообмена, в направлении по ширине тела 140 нижней стенки, или же гребень 20 может также располагаться на той стороне тела 140 нижней стенки, которая обращена в сторону от поверхности 101 теплообмена, в направлении по ширине тела 140 нижней стенки.

[0039] Как показано на фиг. 4, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, сегмент 120 паза 12 для прокладки, снабженный гребнем 20, проходит, по существу, параллельно краю 121 тела 11 пластины или, по существу, параллельно направлению по длине тела 11 пластины. Сегмент 120 паза 12 для прокладки, снабженный гребнем 20, может иметь длину, по существу, равную длине всего прямого участка паза 12 для прокладки. Прямой участок паза 12 для прокладки, по существу, параллелен краю 121 тела 11 пластины или направлению по длине тела 11 пластины.

[0040] Хотя в соответствии с вариантами осуществления изобретения на теле 130, 140 стенки паза выполнен только один гребень 20, можно предусмотреть на этом теле 130, 140 стенки паза множество гребней 20. Кроме того, хотя на чертежах показано, что что-либо одно - либо тело 140 нижней стенки, либо тела 130 боковых стенок - выполнены с гребнем 20, можно предусмотреть, чтобы все тела - и тело 140 нижней стенки, и тела 130 боковых стенок, - чтобы тело 140 нижней стенки и одно из тел 130 боковых стенок или чтобы все тела 130 боковых стенок были выполнены с гребнями 20.

[0041] Хотя на чертежах видно, что паз 12 для прокладки имеет U-образное поперечное сечение, можно предусмотреть поперечное сечение паза 12 для прокладки любой иной подходящей формы - например, V-образной или полукруглой.

[0042] При использовании теплопередающей пластины 10 и пластинчатого теплообменника 100 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения достигается, по меньшей мере, частичное уменьшение удлинения теплопередающих пластин 10, происходящего при приложении к этим пластинам усилия натяжения.

[0043] 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) включает в себя: тело (11) пластины, в котором выполнен паз (12) для прокладки со стенкой (13, 14) паза, причем стенка (13, 14) паза имеет тело (130, 140) стенки паза; и гребень (20), расположенный на теле (130, 140) стенки паза сегмента (120) паза (12) для прокладки в направлении по длине паза (12) для прокладки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

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

тело (11) пластины, в котором выполнен паз (12) для прокладки со стенкой (13, 14) паза, причем стенка (13, 14) паза имеет тело (130, 140) стенки паза; и

гребень (20), расположенный на теле (130, 140) стенки паза сегмента (120) паза (12) для прокладки в направлении по длине паза (12) для прокладки,

причем стенка (13, 14) паза имеет две боковые стенки (13) и нижнюю стенку (14), причем каждая из двух боковых стенок (13) имеет тело (130) боковой стенки, а нижняя стенка (14) имеет тело (140) нижней стенки, причем тело (130, 140) стенки паза включает в себя тела (130) боковых стенок и тело (140) нижней стенки; при этом гребень (20) расположен по меньшей мере на одном теле (140) нижней стенки и телах (130) боковых стенок сегмента (120) паза (12) для прокладки в направлении по длине паза (12) для прокладки.

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

гребень (20) выступает относительно тела (130, 140) стенки паза в направлении от наружной стороны паза (12) для прокладки к внутренней стороне паза (12) для прокладки.

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

гребень (20) выступает относительно тела (130, 140) стенки паза в направлении от внутренней стороны паза (12) для прокладки к наружной стороне паза (12) для прокладки.

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

гребень (20) выступает относительно по меньшей мере одного из следующих тел - тела (140) нижней стенки и тел (130) боковых стенок - в направлении от наружной стороны паза (12) для прокладки к внутренней стороне паза (12) для прокладки.

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

гребень (20) выступает относительно по меньшей мере одного из следующих тел - тела (140) нижней стенки и тел (130) боковых стенок - в направлении от внутренней стороны паза (12) для прокладки к наружной стороне паза (12) для прокладки.

6. Теплопередающая пластина (10) по любому из пп. 1, 4 или 5, дополнительно имеющая:

поверхность (101) теплообмена, охватываемую пазом (12) для прокладки,

причем гребень (20) расположен на одном из тел (130) боковых стенок, обращенных к поверхности (101) теплообмена.

7. Теплопередающая пластина (10) по любому из пп. 1, 4 или 5, дополнительно имеющая:

поверхность (101) теплообмена, охватываемую пазом (12) для прокладки,

при этом гребень (20) расположен на одном из тел (130) боковых стенок, обращенных в сторону от поверхности (101) теплообмена.

8. Теплопередающая пластина (10) по любому из пп. 1, 4 или 5, в которой:

гребень (20) расположен по меньшей мере на одном из тел (130) боковых стенок и находится ближе к телу (140) нижней стенки, чем к телу (11) пластины.

9. Теплопередающая пластина (10) по любому из пп. 1, 4 или 5, в которой:

гребень (20) расположен на среднем участке тела (140) нижней стенки в направлении по ширине тела (140) нижней стенки.

10. Теплопередающая пластина (10) по любому из пп. 1, 4 или 5, дополнительно имеющая:

поверхность (101) теплообмена, охватываемую пазом (12) для прокладки,

при этом гребень (20) расположен на стороне тела (140) нижней стенки, обращенной к поверхности (101) теплообмена, в направлении по ширине тела (140) нижней стенки.

11. Теплопередающая пластина (10) по любому из пп. 1, 4 или 5, дополнительно имеющая:

поверхность (101) теплообмена, охватываемую пазом (12) для прокладки,

при этом гребень (20) расположен на стороне тела (140) нижней стенки, обращенной в сторону от поверхности (101) теплообмена, в направлении по ширине тела (140) нижней стенки.

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

указанный сегмент (120) паза (12) для прокладки проходит, по существу, параллельно краю (121) тела (11) пластины.

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

указанный сегмент (120) паза (12) для прокладки проходит, по существу, параллельно направлению по длине тела (11) пластины.

14. Пластинчатый теплообменник (100), содержащий:

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

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