КРЕПЛЕНИЕ ПРОКЛАДКИ К ТЕПЛООБМЕННОЙ ПЛАСТИНЕ Российский патент 2020 года по МПК F28F3/10 F28D9/00 

Область техники, к которой относится изобретение

В теплообменниках, образованных из множества собранных в стопку теплообменных пластин, образованных с двумя парами отверстий и прокладками, размещенными в прокладочных канавках для уплотнения теплообменной области соответственно относительно внешней среды и относительно одного набора пар отверстий.

Если прокладка размещена неправильно, или, в целом, смещена из-за давления текучих сред, протекающих в проточных каналах, образованных между парами собранных в стопку теплообменных пластин, то может случиться утечка.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы раскрыть прокладку и способ крепления прокладки, обеспечивающие правильное и надежное размещение и, кроме того, могут быть использованы в существующих стандартных теплообменных пластинах и, таким образом, не требуют модификации, которая могла бы повлиять на стабильность теплообменника, теплообменных пластин и размещение прокладки.

Сущность изобретения

Упомянутая задача решается посредством решений, как указано в формуле изобретения.

Это включает в себя прокладку, содержащую основной участок, выполненную с возможностью размещения в прокладочной канавке, образованной в теплообменной пластине, которая окружает теплообменную область, причем теплообменная пластина, кроме того, содержит структуру из вершин и углублений, размещенную на наружной краевой области на внешней периферии прокладочной канавки, причем прокладка содержит защелкивающий элемент, выполненный с возможностью размещения в углублении. Поскольку большинство теплообменных пластин образованы с такой структурой вершин и углублений на ребре, чтобы образовать прочное соединение соединенных соответствующих верхних и нижних соединенных соседних теплообменных пластин в краевой области. В упомянутом варианте осуществления настоящего изобретения для защелкивания просто используется уже существующее углубление.

В одном из вариантов осуществления защелкивающий элемент размещен только в верхней части упомянутого основного участка прокладки, например, в верхней половине, в верхней трети или верхней четверти.

В одном из вариантов осуществления защелкивающий элемент содержит первый участок, выступающий из упомянутого основного участка и имеющую на своей нижней поверхности форму или выемку, выполненную с возможностью посадки на выступ, образованный в краевой области, и второй участок, выполненный с возможностью прохождения за пределы наружной краевой области.

В одном из вариантов осуществления упомянутый выступ представляет собой секцию стенки, соединяющую две из вершин и дополнительно отделяющую прокладочную канавку от углубления между упомянутыми двумя вершинами.

Некоторые теплообменные пластины имеют такие секции стенки, которые не только придают теплообменной пластине жесткость в краевой области, но и образуют непрерывную наружную секцию стенки прокладочной канавки, к которому может прилегать прокладка и образовывать барьер, препятствующий выдавливанию прокладки наружу. Таким образом, этот вариант осуществления не требует модификации, поскольку первый участок просто проходит по секции стенки.

В одном из вариантов осуществления защелкивающий элемент содержит первый участок, выступающий из упомянутого основного участка и выполненный с верхним выступом на его верхней поверхности, выполненным с возможностью посадки в выступ, образованный в краевой области верхней соединенной теплообменной пластины, и второй участок, выполненный с возможностью прохождения за пределы наружной краевой области.

В одном из вариантов осуществления упомянутый второй участок содержит часть, проходящую вокруг и под торец теплообменной пластины.

В одном из вариантов осуществления торец между двумя соседними вершинами закрыт, при этом упомянутая часть дополнительно достигает внутренней стороны закрытого торца (54) во внутренней полости (55), образованной под вершиной (51).

В одном из вариантов осуществления упомянутый второй участок содержит две части, входящие во внутренние полости двух соседних вершин углубления, при этом упомянутый первый участок размещен в упомянутом углублении.

Один из вариантов осуществления относится к теплообменной пластине, образованной с такими структурами, что проточные каналы образованы между каждым набором соседних теплообменных пластин, определяющих теплообменные области, и с отверстиями для образования входов и выходов для текучих сред, ведущих в проточные каналы, и прокладочную канавку, выполненную так, что она окружает упомянутую теплообменную область, причем упомянутая теплообменная пластина дополнительно содержит структуру из вершин и углублений, размещенную на наружной краевой области на внешней периферии прокладочной канавки, причем торец между двумя соседними вершинами закрыт, при этом упомянутая теплообменная пластина выполнена с возможностью вмещения прокладки согласно любому из предыдущих вариантов осуществления.

В одном из вариантов осуществления упомянутой теплообменной пластины упомянутый закрытый торец образован посредством формовки материала, образующего теплообменную пластину.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу крепления прокладки, как указано в формуле изобретения.

Это включает в себя способ крепления прокладки на теплообменной пластине, причем упомянутая теплообменная пластина содержит прокладочную канавку, образованную в теплообменной пластине, которая окружает теплообменную область, и структуру из вершин и углублений, размещенную на наружном крае на внешней периферии прокладочной канавки, при этом способ включает в себя этап размещения основного участка в прокладочной канавке,

при этом упомянутая прокладка содержит основной участок и защелкивающий элемент, причем упомянутый защелкивающий элемент содержит первый участок, выступающий из упомянутого основного участка, и второй участок, выполненный с возможностью прохождения за пределы наружной краевой области, причем упомянутый способ заключается в размещении упомянутой основного участка в упомянутой прокладочной канавке так, чтобы упомянутый первый участок совпал с углублением, размещении упомянутого первого участка в упомянутом углублении и, за счет упругости материала упомянутой прокладки, вытягивании части упомянутого второго участка вокруг и под торец теплообменной пластины.

В одном из вариантов осуществления в упомянутой краевой области образована секция стенки, соединяющая две из вершин, причем упомянутая секция стенки дополнительно отделяет прокладочную канавку от углубления между упомянутыми двумя вершинами, причем упомянутый способ включает этап размещения упомянутого первого участка над упомянутой секцией стенки.

В одном из вариантов осуществления упомянутый торец между двумя соседними вершинами закрыт, причем способ дополнительно включает этап вытягивания упомянутой части под упомянутый торец для размещения упомянутой части на внутренней стороне закрытого торца во внутренней полости, образованной под вершиной.

Описание чертежей

Фиг. 1: вид сбоку стандартного теплообменника, образованного из собранных в стопку теплообменных пластин.

Фиг. 2: вид сверху трех теплообменных пластин, расположенных поверх друг друга.

Фиг. 3: вид сверху, показывающий вариант осуществления защелкивающего элемента согласно настоящему изобретению, присоединенного к краевой области теплообменной пластины.

Фиг. 4: изображение секции краевой части теплообменной пластины и прокладки с защелкивающим элементом в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5: вид спереди трех собранных в стопку теплообменных пластин с защелкивающим элементом, выходящим из краевой части и соединенной с пластинами в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6A, B: виды сбоку в поперечном сечении трех собранных в стопку теплообменных пластин фиг. 5, показывающие прокладку и защелкивающий элемент.

Фиг. 7A, B: изображения защелкивающего элемента, выполненного в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8: виды сбоку в поперечном сечении трех собранных в стопку теплообменных пластин с защелкивающим элементом с фиг. 7A, B.

Фиг. 9: защелкивающий элемент, выполненный в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения и содержащий множество первых участков.

Осуществление изобретения

Следует понимать, что подробное описание изобретения и конкретные примеры, показывающие варианты осуществления изобретения, приведены исключительно в иллюстративных целях, поскольку из этого подробного описания изобретения для специалиста в данной области очевидно, что в пределах сущности и объема настоящего изобретения возможны различные изменения и модификации.

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку типичной конструкции пластинчатого теплообменника (1). Пластинчатый теплообменник (1) содержит множество теплообменных пластин (10), собранных в стопку друг над другом. Входы и выходы (2, 3) соединены, а стопка теплообменных пластин (10) может быть размещена между верхней (4) и нижней (5) пластинами.

На фиг. 2 показаны теплообменные пластины (10), выполненные с такой структурой (не показаны ни на одном из чертежей), что между каждым набором соседних теплообменных пластин (10), определяющих теплообменные области (11), образованы проточные каналы. Отверстия (20) и (21) в теплообменных пластинах (10) образованы для соединения с входами и выходами (2, 3) для текучих сред в этих проточных каналах. Прокладки (100) размещены между теплообменными пластинами (10) в прокладочных канавках (40), образованных в теплообменных пластинах (10). Прокладка (100) расположена в краевой части теплообменной пластины (10) для герметизации проточных каналов и в области вокруг отверстий (20, 21) для герметизации пар отверстий так, чтобы только два из них (20) имели соединение по текучей среде с проточным каналом, образованным на одной стороне теплообменной пластины, а два других (21) были герметичны относительно него.

Прокладкой (100) окружена теплообменная область (11), причем с одной стороны теплообменной пластины в проточных каналах (10) проходит более горячая текучая среда, а с противоположной стороны проходит более холодная текучая среда, причем эти два проточных канала герметичны друг относительно друга.

В наружной краевой области (50) теплообменной пластины (10) образованы структуры (структура) (51, 52), такие как гофрированные структуры (гофрированная структура), содержащие структуру из вершин (51) и углублений (52).

На фиг. 3 показана секция прокладки (100) с основным участком (102), размещенным в прокладочной канавке (40), дополнительно показана секция наружной краевой области (50) теплообменной пластины (10). Этот чертеж иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения, в котором из упомянутого основного участка (102) выходит защелкивающий элемент (101).

Защелкивающий элемент (101) содержит первый участок (103), выступающий из упомянутого основного участка (102) и размещенный в углублении (52), и второй участок (104), выполненный с возможностью прохождения за пределы наружной краевой области (50).

По меньшей мере в углублении (52), где первый участок (103) размещен в наружной краевой области (50), образован выступ (53), выступающий напротив первого участка (103), который, таким образом, проходит от основного участка (102) над упомянутым выступом (53) и продолжается до второго участка (104). Таким образом, в одном из вариантов осуществления часть основного участка (102) лежит на выступе (53), а часть - на дне углубления (52).

В одном из вариантов осуществления выступ (53) представляет собой секцию стенки, соединяющую две из вершин (51) и дополнительно отделяющую прокладочную канавку (40) от углубления (52) между упомянутыми двумя вершинами (51). Это представляет собой классическую конструкцию теплообменной пластины (10), в которой образована гребенчатая наружная краевая область (50), имеющая внутреннюю сторону, представляющую собой наружную поверхность прокладочной канавки (40), и предотвращающая выдавливание прокладки из-за давления текучей среды. Таким образом, данная прокладка (100) может использоваться также в таких стандартных теплообменных пластинах (10) без каких-то модификаций упомянутых пластин или изготовления специально сконструированных структур в наружной краевой области (50) для размещения и крепления защелкивающих элементов (101).

Также показан второй участок (104), содержащий часть (106), проходящую вокруг и под торец (12) теплообменной пластины (10). В показанном варианте осуществления упомянутый второй участок (104) содержит две части (106), проходящие во внутренние полости (55) двух соседних вершин (51) углубления (52), причем упомянутый первый участок (103) размещен в упомянутом углублении (52). В одном из вариантов осуществления множество таких защелкивающих элементов (101) расположено через определенные интервалы по всей периферии прокладки (100), таким образом, закрепляя ее со всех сторон теплообменной пластины (10).

В показанном варианте осуществления виден второй участок (104), содержащий две части (106), проходящие во внутренние полости (55), образованные под двумя соседними вершинами (51) углубления (52), причем упомянутый первый участок (103) размещен в упомянутом углублении (52).

На фиг. 4 показано по существу то же, что и на фиг. 3, но на другом виде и с раскрытием закрытых торцов (54) между двумя соседними вершинами (51), торцы (56) между соседними углублениями (52) по-прежнему открыты. Кроме того, части (106) прокладки выполнены так, что они не только размещена в полостях (55), но и проходят до внутренней поверхности стенки закрытого торца (54).

Также показан первый участок (103), на нижней поверхности которого имеется форма или выемка (105), выполненная с возможностью посадки на выступ (53), образованный в краевой области (50).

На фиг. 5 показан вид спереди секции трех теплообменных пластин (10), собранных в стопку друг над другом, так что углубление (52) верхней пластины (10) соединено с вершиной (51) нижней пластины и т.д. На этом виде спереди показан первый участок (103) прокладки (100), выступающий из отверстия углубления (52), и второй участок (104), проходящий вдоль торцов (12) теплообменных пластин (12) и имеющий две части (106), проходящие до задних сторон закрытых торцов (54) вершин (51), и вверх вдоль их внутренних поверхностей. В одном из непоказанных вариантов осуществления второй участок (104) также имеет части, проходящие вверх вдоль наружных поверхностей закрытых торцов (54). В обоих случаях части (106) и (104) могут находиться в контакте с поверхностями закрытого торца (54).

Когда углубление (52) верхней пластины (10) соединено с вершиной (51) нижней пластины, через наружные отверстия, образованные нижней углублением (52), обеспечен доступ к внутренним полостям (55). Части (106) расположены так, что они проходят через эти отверстия во внутренние полости (55) верхних вершин (51).

В дополнение к тому, что должно быть заблокировано перемещение частей (106) наружу относительно внутренних поверхностей закрытых торцов (54), также может быть заблокировано их перемещение внутрь посредством наружной поверхности закрытого торца (54) нижней вершины (51), присоединенной к углублению (52), где расположен первый участок (103).

На фиг. 6A и 6B представлены виды сбоку разрезов A-A и B-B с фиг. 5. На фиг. 6A посредине трех теплообменных пластин (10) видна стенка (53), образующая барьер между углублением (52) и прокладочной канавкой (40), и показана прокладка (100), имеющая защелкивающий элемент (101), причем первый участок (103) размещен над стенкой (53) и проходит до дна углубления (52), ко второму участку (104), выходящему из открытого торца (56). В показанном варианте осуществления второй участок (104) дополнительно контактирует с наружной поверхностью закрытого торца (54) нижней теплообменной пластины (10), как также было раскрыто выше.

В настоящем изобретении используется то, что когда углубления (52) нижней теплообменной пластины (10) соединяются с вершинами (51) нижней пластины (10), то вершины (51) верхней теплообменной пластины (10) совмещаются с углублениями (52) пластин. Это означает, что выступы (53) или секции стенки всегда выступают в открытую полость (55) верхней вершины (51), оставляя, таким образом, доступ для первого участка (103).

На фиг. 6B представлен разрез B-B с фиг. 5, на котором показан второй участок (104) и часть (106), проходящая до полости (55) и контактирующая с внутренней поверхностью закрытого торца (54).

На фиг. 4 и 6B также показан еще один признак варианта осуществления, состоящий в том, что защелкивающий элемент (101) размещен только в верхней части упомянутого основного участка (102) прокладки (100), например, в верхней половине, в верхней трети или верхней четверти. Благодаря этому нижняя часть основного участка (102) может опираться на внешние поверхности (41) прокладочной канавки (40), тогда как вышерасположенный первый участок (103), таким образом, проходит над поверхностью (41), которая также является частью выступа (53), и над выступом (или стенкой) (53).

В одном из вариантов осуществления изобретения закрытый торец (54) образован посредством формовки материала, образующего теплообменную пластину (10).

На фиг. 7A и 7B проиллюстрирован еще одна особенность защелкивающего элемента (101), выраженная в верхнем выступе (107) на первом участке (103), который может применяться в любом из предыдущих вариантов осуществления. В этом случае верхний выступ (107) будет доходить до выступа, образованного в верхней соединенной теплообменной пластине (10), который на чертеже не показан. Это способствует не только фиксации прокладки (100), но и увеличению толщины первого участка (103), что делает его более прочной.

Еще одна особенность заключается в том, что первый участок (103) не имеет формы или выемки (105), а имеет плоскую форму. В одном из вариантов осуществления первый участок (103) размещен над выступом или секцией стенки (53), подстраиваясь к его форме за счет своей упругости. По существу это тот же вариант осуществления, что и показанный на фиг. 3, но без выемки (105).

Таким образом, в альтернативном варианте осуществления, в котором установлен такой защелкивающий элемент (101), теплообменная пластина (10) не имеет выступа или секции стенки (53), а соответствующее углубление (52), в котором она установлена, непосредственно соединена с прокладочной канавкой (40).

На фиг. 8 на виде сбоку показано поперечное сечение трех собранных в стопку теплообменных пластин с защелкивающим элементом с фиг. 7A, B.

На фиг. 9 показан еще один вариант осуществления, в котором защелкивающий элемент (101) содержит два (или более) первых участка (103), соединенные посредством одного общего второго участка (104). После установки в требуемом положении соответствующие два участка (103), показанные на данном чертеже, будут размещены с каждой стороны вершины (51). В показанном варианте осуществления первые участки (103) образованы с выемками (105), но в альтернативных вариантах осуществления они выемок не имеют, или один из первых участков имеет выемку (105), а другой первый участок не имеет выемку.

В одном соответствующем варианте осуществления прокладка (100) содержит сочетание защелкивающих элементов (101) в соответствии с различными вариантами осуществления, а теплообменная пластина (10) выполнена соответствующим образом. Это, например, включает то, что некоторые защелкивающие элементы выполнены, как показано на фиг. 3, тогда как один или несколько других защелкивающих элементов выполнены так, как на фиг. 7A, 7B и 8.

Настоящее изобретение относится к защелкивающему элементу прокладки для теплообменника, состоящего из собранных в стопку пластин. Прокладка содержит основной участок, выполненный с возможностью установки в прокладочной канавке, образованной в теплообменной пластине и окружающей теплообменную область, причем теплообменная пластина дополнительно содержит структуру из вершин и углублений, размещенную в наружной краевой области по внешней периферии прокладочной канавки, и причем прокладка содержит защелкивающий элемент, выполненный с возможностью размещения в углублении. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу крепления прокладки. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Прокладка (100), содержащая основной участок (102), выполненный с возможностью размещения в прокладочной канавке (40), образованной в теплообменной пластине (10), которая окружает теплообменную область (11), причем теплообменная пластина (10) дополнительно содержит структуру из вершин (51) и углублений (52), размещенную на наружной краевой области (50) на внешней периферии прокладочной канавки (40), при этом прокладка (100) содержит защелкивающий элемент (101), выполненный с возможностью размещения в углублении (52).

2. Прокладка (100) по п. 1, в которой упомянутый защелкивающий элемент (101) размещен только в верхней части упомянутого основного участка (102) прокладки (100), например в верхней половине, в верхней трети или верхней четверти.

3. Прокладка (100) по п. 1 или 2, в которой упомянутый защелкивающий элемент (101) содержит первый участок (103), выступающий из упомянутого основного участка (102) и имеющий на своей нижней поверхности форму или выемку (105), выполненную с возможностью посадки на выступ (53), образованный в краевой области (50), и второй участок (104), выполненный с возможностью прохождения за пределы наружной краевой области (50).

4. Прокладка (100) по п. 3, в которой упомянутый выступ (53) представляет собой секцию стенки, соединяющую две из вершин (51), при этом упомянутая секция стенки (53) дополнительно отделяет прокладочную канавку (40) от углубления (52) между упомянутыми двумя вершинами (51).

5. Прокладка (100) по п. 1 или 2, в которой упомянутый защелкивающий элемент (101) содержит первый участок (103), выступающий из упомянутого основного участка (102) и имеющий на своей верхней поверхности верхний выступ (107), выполненный с возможностью посадки в выступ, образованный в краевой области (50) верхней соединенной теплообменной пластины (10), и второй участок (104), выполненный с возможностью прохождения за пределы наружной краевой области (50).

6. Прокладка (100) по пп. 3, 4 или 5, в которой упомянутый второй участок (104) содержит часть (106), проходящую вокруг и под торец (12) теплообменной пластины (10).

7. Прокладка (100) по п. 6, в которой торец (12) между двумя соседними вершинами (51) закрыт (54), причем часть (106) дополнительно достигает внутренней стороны закрытого торца (54) во внутренней полости (55), образованной под вершиной (51).

8. Прокладка (100) по п. 7, в которой упомянутый второй участок (104) содержит две части (106), проходящие во внутренние полости (55) двух соседних вершин (51) углубления (52), причем упомянутый первый участок (103) размещен в упомянутом углублении (52).

9. Теплообменная пластина (10), образованная с такой структурой, что между каждым набором соседних теплообменных пластин (10), определяющих теплообменные области (11), образованы проточные каналы, и имеющая отверстия (20) и (21) для образования входов и выходов для текучих сред, ведущие в проточные каналы, и прокладочную канавку (40), образованную окружающей упомянутую теплообменную область (11), причем упомянутая теплообменная пластина (10) дополнительно содержит структуру из вершин (51) и углублений (52), размещенную на наружной краевой области (50) на внешней периферии прокладочной канавки (40), причем торец (12) между двумя соседними вершинам (51) закрыт (54), при этом упомянутая теплообменная пластина (10) выполнена с возможностью вмещения прокладки (100) по любому из пп. 1-8.

10. Теплообменная пластина (10) по п. 9, в которой упомянутый закрытый торец (54) образован посредством формовки материала, образующего теплообменную пластину (10).

11. Теплообменник (1), имеющий прокладку (100) по любому из пп. 1-8 и/или образованный из теплообменных пластин (10) по п. 9.

12. Способ крепления прокладки (100) на теплообменной пластине (10), причем упомянутая теплообменная пластина (10) содержит прокладочную канавку (40), образованную в теплообменной пластине (10), которая окружает теплообменную область (11), и структуру из вершин (51) и углублений (52), размещенную в наружной краевой области (50) по внешней периферии прокладочной канавки (40), причем способ включает этап размещения основного участка (102) в прокладочной канавке (40), причем упомянутая прокладка (100) содержит основной участок (102) и защелкивающий элемент (101), причем упомянутый защелкивающий элемент (101) содержит первый участок (103), выступающий из упомянутого основного участка (102), и второй участок (104), выполненный с возможностью прохождения за пределы наружной краевой области (50), причем упомянутый способ включает в себя размещение упомянутого основного участка (102) в упомянутой прокладочной канавке (40) так, чтобы упомянутый первый участок (103) совпал с углублением (52), размещение упомянутого первого участка (103) в упомянутом углублении (52) и, за счет упругости материала упомянутой прокладки, вытягивание части (106) упомянутого второго участка (104) вокруг и под торец (12) теплообменной пластины (10).

13. Способ по п. 12, причем в упомянутой краевой области (50) образована секция стенки (53), соединяющая две из вершин (51) и дополнительно отделяющая прокладочную канавку (40) от углубления (52) между упомянутыми двумя вершинами (51), причем упомянутый способ включает этап размещения упомянутого первого участка (103) над упомянутой секцией стенки (53).

14. Способ по п. 12 или 13, причем упомянутый торец (12) между двумя соседними вершинами (51) закрыт (54), при этом способ дополнительно включает этап вытягивания части (106) под упомянутый торец (12) для размещения упомянутой части (106) с внутренней стороны закрытого торца (54) во внутренней полости (55), образованной под вершиной (51).

15. Способ по любому из пп. 12-14, используемый с прокладкой по любому из пп. 1-8 и/или теплообменной пластиной по любому из пп. 9, 10.