КОЖУХОПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК И ПЛАСТИНА БЛОКИРОВАНИЯ КАНАЛА ДЛЯ КОЖУХОПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 2021 года по МПК F28D9/00 

Настоящее изобретение относится к кожухопластинчатому теплообменнику и пластине блокирования каналов для кожухопластинчатого теплообменника.

Кожухопластинчатые теплообменники содержат множество сложенных друг на друга структурированных пластин, расположенных внутри кожуха или оболочки. Пластины соединены попарно, так что первый проточный путь для текучей среды для первой текучей среды создается по меньшей мере частично внутри соединенных пар пластин. Пары соединенных пластин предназначены для соединения по текучей среде первого входного отверстия с первым выходным отверстием теплообменника, с формированием тем самым первого проточного пути для текучей среды. Второй проточный путь для второй текучей среды предусмотрен снаружи соединенных пар пластин и отделен от первого проточного пути для текучей среды пластинами. Второй проточный путь для текучей среды соединяет по текучей среде второе входное отверстие со вторым выходным отверстием.

Вторая текучая среда входит в кожух теплообменника через второе входное отверстие и течет по сложному второму проточному пути для текучей среды внутри кожуха и выходит через второе выходное отверстие. Часть второй текучей среды обходит центральные области пластин теплопередачи и течет от второго входного отверстия ко второму выходному отверстию вдоль радиально внешних периферийных областей пластин теплопередачи. Это связано с тем, что сопротивление потоку в периферийных областях ниже, чем в центральных областях пластин теплопередачи. Данный обход центральных областей пластин теплопередачи приводит к ухудшению распределения второй текучей среды и, следовательно, к проблематичной неоптимальной скорости теплопередачи.

Данная проблема решается с помощью теплообменника согласно пункту 1 формулы настоящего изобретения и пластиной блокирования канала для теплообменника по пункту 10 формулы изобретения. Дополнительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно первому пункту формулы изобретения заявлен кожухопластинчатый теплообменник, содержащий кожух и множество пластин теплопередачи внутри кожуха. Кожух и пластины могут иметь любую форму, но предпочтительна цилиндрическая или круглая форма кожуха и пластин. Пластины образуют соединенные по текучей среде первые полости для создания первого проточного пути для текучей среды для первого потока текучей среды. Кожух образует вторую полость, в которой расположены пластины, и для второго потока текучей среды предусмотрен второй проточный путь для текучей среды, отделенный от первого проточного пути для текучей среды пластинами. Две смежные пластины соединены с образованием замкнутого объема, так что между ними имеется первая полость.

Согласно изобретению, между по меньшей мере некоторыми пластинами и кожухом предусмотрена по меньшей мере одна пластина блокирования канала, причем указанная пластина блокирования канала содержит множество выступов, простирающихся в направлении радиально внутрь кожуха и проходящих между двумя смежными пластинами.

Выступы достигают второго проточного пути для текучей среды и представляют собой препятствие или барьер для второго потока текучей среды в радиально внешней периферийной области пластин теплопередачи. Таким образом, второй поток текучей среды направлен от радиально внешней периферийной области к центральной области пластин теплопередачи. Таким образом, настоящее изобретение решает проблему отвода и помогает увеличить скорость теплопередачи теплообменника.

В предпочтительном варианте осуществления пластина блокирования канала простирается более чем на 60° ± 30°, в частности ± 15°, в окружном направлении кожуха. В другом варианте осуществления пластина блокирования канала может простираться более чем на 60° ± 5° в окружном направлении кожуха. Поскольку пластина блокирования канала не проходит полностью вокруг пластин теплопередачи, она обеспечивает достаточное распределение второго потока между пластинами теплопередачи, в то же время ограничивая или блокируя любые нежелательные обходные потоки.

Пластина блокирования канала может простираться по всей внутренней длине кожуха в осевом направлении кожуха, и/или пластина блокирования канала может содержать множество отдельных, предпочтительно идентичных, пластинок. Пластина блокирования канала может быть изогнута таким образом, что она выровнена с изгибом кожуха и изгибом внешних краев пластин теплопередачи. Пластина блокировки канала может быть запрессована, приварена или иным образом соединена с пластинами теплопередачи. В качестве альтернативы, между пластиной блокирования канала и пластинами теплопередачи может быть предусмотрена свободная посадка для упрощения изготовления и сборки.

В другом предпочтительном варианте осуществления предусмотрены по меньшей мере две пластины блокирования канала, расположенные друг напротив друга относительно центральной оси кожуха. Таким образом, две пластины блокирования канала могут быть разнесены на 180° вокруг продольной оси корпуса. Такое расположение пластин блокирования каналов обеспечивает простой способ блокировки нежелательных обходных потоков через теплообменник.

В другом предпочтительном варианте осуществления выступы образованы изогнутыми вырезами. Пластина блокирования канала может быть изготовлена из листового металла, в котором выполнено множество вырезов. Затем вырезанные участки можно согнуть примерно на 90°, чтобы создать выступ. Для установки пластины блокирования канала между кожухом и пластинами теплопередачи она может быть изогнута как одно целое, чтобы ее изогнутость соответствовала изогнутости кожуха и пластин теплопередачи.

В другом предпочтительном варианте осуществления радиально снаружи от пластины блокирования канала расположена уплотнительная пластина для уплотения отверстий в пластине блокирования канала, при этом уплотнительная пластина предпочтительно плотно прижата к пластине блокирования канала посредством пружинного механизма. Уплотнительная пластина может быть изготовлена из листового металла или из синтетического материала. Пружинный механизм может быть эластичным и/или синтетическим компонентом, расположенным между кожухом и уплотнительной пластиной. Пружинный механизм может быть выполнен за одно целое с уплотнительной пластиной. В частности, уплотнительная пластина может быть изготовлена из изогнутого листового металла. Уплотнительная пластина и/или пружинный механизм могут сжиматься при вставлении между кожухом и пластиной блокирования канала, создавая таким образом силу, действующую на пластину блокирования канала и уплотняя отверстия в пластине блокирования канала.

В другом предпочтительном варианте осуществления выступы на по меньшей мере одной пластине блокирования канала расположены со смещением друг к другу и/или расположены параллельно, и/или формы выступов соответствуют формам пространств между двумя смежными пластинами. Смещенное расположение выступов гарантирует, что расстояния между смежными выступами достаточно велики, чтобы обеспечить конструктивную поддержку во время, например, изготовления пластины блокирования канала.

Расположение выступов по параллельным линиям, которые параллельны продольной оси кожуха, облегчает изгиб пластины блокирования канала для адаптации ее формы к изогнутости кожуха и пластин теплопередачи.

Два смежных выступа, расположенных друг от друга на расстоянии в осевом направлении кожуха, могут быть расположены на расстоянии таким образом, что между ними располагаются четыре наиболее внешние в радиальном направлении части четырех пластин теплопередачи. При изготовлении пластины блокирования канала форма вырезов может быть выбрана так, чтобы обеспечить плотное прилегание выступов к пластинам теплопередачи. Таким образом можно минимизировать зазор между выступами и пластинами теплопередачи, тем самым минимизируя нежелательный обходной поток текучей среды.

В другом предпочтительном варианте осуществления предусмотрены по меньшей мере две пластины блокирования канала, расположенные на расстоянии друг от друга в осевом направлении кожуха и предпочтительно по меньшей мере частично разделенные и/или окруженные проходящими в радиальном направлении опорными конструкциями и/или проходящими в осевом направлении опорными конструкциями.

В другом предпочтительном варианте осуществления выступы содержат прямоугольную часть и сужающуюся часть, при этом сужающаяся часть расположена радиально глубже прямоугольной части. Прямоугольная часть выступа предназначена для плотного прилегания к наиболее внешним в радиальном направлении частям пластин теплопередачи. Данные самые наружные в радиальном направлении части пластин теплопередачи могут быть выровнены параллельно друг другу и перпендикулярно продольной оси кожуха. Сужающиеся части выступов предназначены для плотного прилегания к радиально более глубокой части пластин теплопередачи. Расположенная глубже в радиальном направлении часть пластин теплопередачи может располагаться под углом к наиболее внешней в радиальном направлении части пластины теплопередачи, тем самым требуя соответственно суженной формы выступа. В особенно предпочтительном варианте осуществления суженная часть является треугольной, дугообразной или круглой частью.

Настоящее изобретение также относится к пластине блокирования канала для кожухопластинчатого теплообменника по любому из пунктов 1-9. Пластина блокирования канала может иметь любые или все характеристики, описанные выше в отношении теплообменника и соответствующей пластины блокирования канала.

Дополнительные детали и преимущества изобретения описаны ниже со ссылкой на следующие чертежи:

фиг. 1а: покомпонентный вид кожухопластинчатого теплообменника;

фиг. 1b: схематический вид в разрезе кожухопластинчатого теплообменника;

фиг. 2а: детальный вид пластины теплопередачи кожухопластинчатого теплообменника;

фиг. 2b: детальный вид в разрезе множества соединенных пластин теплопередачи;

фиг 3а: схематический вид первого проточного пути для текучей среды через теплообменник;

фиг. 3b: схематический вид второго проточного пути для текучей среды через теплообменник;

фиг. 4а: детальный вид частично изготовленной пластины блокирования канала теплообменника;

фиг. 4b: другой детальный вид частично изготовленной пластины блокирования канала;

фиг. 4c: вид частично собранного теплообменника с видимыми пластинами блокирования канала;

фиг. 5а: вид в разрезе пластины блокирования канала, расположенной между пластинами теплопередачи и кожухом теплообменника; и

фиг. 5b: вид в разрезе, иллюстрирующий расположение пластин блокирования канала внутри теплообменника.

На фиг.1а показан покомпонентный вид кожухопластинчатого теплообменника 100. Теплообменник 100 содержит кожух 20 и множество герметизированных пар пластин 10 теплопередачи внутри кожуха 20.

Кожух 20 может иметь полую цилиндрическую форму, и пластины 10 могут иметь соответствующую форму и размер, чтобы они могли быть помещены в кожух 20. Возможны и другие формы кожуха 20 и пластин 10, однако предпочтительны формы, которые позволяют расположить пластины 10 вплотную к кожуху 20.

Пластины 10 образуют соединенные по текучей среде первые полости 11 для обеспечения первого проточного пути 12 для текучей среды для первого потока текучей среды, указанного соответствующими стрелками. Первый поток текучей среды входит и выходит из теплообменника через первое входное и выходное отверстия 23, 23'. Первые полости 11 окружены двумя смежными пластинами 10, соединенными друг с другом, как более детально показано на фиг.1b и будет описано более подробно ниже. На фиг.1b показан теплообменник 100 в разрезе и в собранном состоянии.

Пластины 10 соединены, например, путем сварки или пайки на их кромках попарно, два и два, с образованием первых полостей 11 для герметизированного первого проточного пути 12 для текучей среды от первого входного отверстия 23 до первого выходного отверстия 23'. Множество таких наборов уложены друг на друга и, например, приварены или спаяны вокруг первого входного и выходного отверстий 23, 23'. Соединенные первое входное и выходное отверстия 23, 23' образуют полые объемы, такие как, например, полые цилиндры, простирающиеся через набор для распределения и циркуляции первой текучей среды через герметизированный первый проточный канал 12 для текучей среды. Второй проточный канал 22 для текучей среды, образованный снаружи герметизированных пар пластин 10 и внутри кожуха 20, соединен со вторыми входными и выходными отверстиями 24, 24'. Второй поток текучей среды входит и выходит из теплообменника 100 через вторые входные и выходные отверстия 24, 24'.

Кожух 20 образует вторую полость 21, в которой расположены пластины 10, и в которой предусмотрен второй проточный канал 22 для текучей среды для второго потока текучей среды. Второй поток текучей среды входит в теплообменник 100 и выходит из него через вторые входные и выходные отверстия 24, 24'. Второй проточный канал 22 для текучей среды отделен от первого проточного канала 12 для текучей среды пластинами 10. Теплообмен происходит между двумя текущими текучими средами, отделенными друг от друга пластинами 10.

На фиг.2а показан детальный вид пластины 10 теплопередачи кожухопластинчатого теплообменника 100 согласно настоящему изобретению. Пластина 10 может содержать круглый листовой металл и может содержать изогнутые или иным образом неплоские части. Пластина 10 может отделять первый проточный канал 12 для текучей среды с одной стороны пластины 10 от второго проточного пути 22 для текучей среды на другой стороне пластины 10. Пластина 10 может содержать узорчатые секции теплопередачи на одной или обеих сторонах ее обычно плоских и/или круглых сторон. Узорчатые секции теплопередачи могут иметь узор для увеличения поверхности контакта между пластиной 10 и текучими средами, протекающими мимо пластины 10, с увеличением тем самым теплопередачи через пластины 10 и между текучими средами. Узорчатые секции теплопередачи могут включать в себя сетку и/или штампованные или высеченные части.

Пластины 10 могут содержать отверстия 13 для пластин для соединения смежных по текучей среде пластин 10 друг с другом и с первым входным и выходным отверстиями 23, 23'. Две смежные пластины 10 могут быть соединены и герметизированы друг с другом, например, путем сварки или пайки по краю отверстия 13 пластины и/или по внешнему периметру двух пластин 10.

На фиг. 2b показан детальный вид в разрезе множества соединенных пластин 10 теплопередачи. Две смежные пластины 10 могут быть соединены друг с другом на своих внешних окружностях, в частности на кольцевых соединительных участках 14 их внешних краев. Таким образом, предусмотрены герметизированные пары соединенных пластин 10, позволяющие первой текучей среде протекать через первый проточный канал 12 для текучей среды, ограниченный соединенными парами пластин 10.

Второй проточный канал 22 для текучей среды проходит между двумя смежными парами соединенных пластин 10 и отделен от первого проточного пути 12 для текучей среды пластинами 10. Он содержит плоские узкие каналы между близко расположенными пластинами 10. Для эффективного теплообмена важен расход второй текучей среды в вертикальном направлении и между парами соединенных пластин 10, как показано на фиг. 2b. Данная составляющая потока приблизительно соответствует радиальной или тангенциальной составляющей второго потока текучей среды по отношению к кожуху 20.

Как показано на фиг. 2b, в области кольцевых частей 14 пластин 10 образованы кольцевые обходные полости 15, которые позволяют нерадиальному компоненту второй текучей среды протекать в окружном направлении относительно кожуха 20. Данный круговой компонент второго потока текучей среды проходит не между радиально внутренним пространством между двумя парами соединенных пластин 10, а только между радиально внешней частью двух пар соединенных пластин 10. Из-за геометрии обходных полостей 15 и радиально наружных кольцевых соединительных частей 14 скорость теплопередачи между двумя потоками текучей среды в обходной полости 15 значительно ниже.

На фиг. 3a и 3b показаны схематичные виды частей первого и второго проточных путей 12, 22 для текучей среды через теплообменник 100. На фиг.3а показан вид в поперечном сечении, перпендикулярном продольной оси кожуха 20 и проходящем через одну пару соединенных пластин 10. Стрелки указывают первый проточный путь 12 для текучей среды внутри одной такой пары соединенных пластин 10. Пара соединенных пластин 10 задает и окружает первую полость 11. Проточный путь 12 для текучей среды входит в пару соединенных пластин 10 через одно из двух отверстий 13 пластин и выходит из пары соединенных пластин 10 через другое из двух отверстий 13 пластин. Между двумя отверстиями 13 первая текучая среда заполняет всю первую полость 11 так, что теплопередача может происходить по всей или почти всей поверхности пары соединенных пластин 10. Таким образом, облегчается теплопередача между первой текучей средой в первой полости 11 и второй текучей средой вне первой полости 11. Внутри герметизированной пары пластин 10 края двух соединенных пластин 10 сварены, спаяны или соединены иным образом, и проблема с обходом отсутствует.

На фиг.3b показана часть второго проточного пути 22 для текучей среды в поперечном сечении теплообменника 100. На этот раз показана не внутренняя часть пары соединенных пластин 10, а пространство между двумя такими соединенными парами пластин 10. Таким образом, вид в поперечном сечении с фиг. 3b смещен относительно вида в поперечном сечении с фиг. 3а в осевом или продольном направлении кожуха 20. Два отверстия 13, показанные на фиг. 3b, соединяют две соседние пары соединенных пластин 10 и являются частью проходящего через них первого проточного пути 12 для текучей среды.

Второй проточный канал 22 для текучей среды заполняет вторую полость 21. Вторая полость 21 ограничена внутренней стороной кожуха 20, внешними сторонами пар соединенных пластин 10, одна из которых показана на фиг.3b, и, возможно, другими структурами, содержащимися внутри кожуха 20. Второй проточный путь 22 входит в кожух 20 через вторые входное и выходное отверстия 24, 24', которые могут быть расположены на противоположных сторонах поверхности кожуха.

Часть второго потока проходит в основном в радиальном направлении между двумя вторыми отверстиями 24, 24'. Однако, поскольку обходная полость 15 присутствует на внешней окружности второй полости 21, другая часть второго потока проходит в основном в окружном направлении между двумя вторыми отверстиями 24, 24' и не проникает в узкое пространство между двумя смежными парами соединенных пластин 10. Следовательно, на краях пластин 10, где соединенные пары пластин 10 соединены и/или сварены и/или спаяны, образуется нежелательный обход для второго потока текучей среды, что снижает общую эффективность теплообменника 100.

На фиг.4а показана часть решения настоящего изобретения для решения данной проблемы снижения эффективности теплообменника. Показана пластина 30 блокирования канала в частично изготовленном состоянии. Пластина 30 блокирования канала расположена в области обходной полости 15, показанной на фиг. 3b, эффективно останавливая обходные токи второго потока. Пластина 30 блокирования канала расположена между по меньшей мере некоторыми из пластин 10 и кожухом 20. В предпочтительном варианте осуществления пластина 30 блокирования канала может быть расположена между всеми пластинами 10 и кожухом 20.

Пластина 30 блокирования канала содержит множество выступов 31, проходящих в направлении радиально внутрь кожуха 20. Хотя на фиг. 4a показано, что пластина 30 блокирования канала только двенадцать таких выступов, пластина 30 блокирования канала может содержать любое необходимое количество выступов для данного размера и геометрии теплообменника 100.

Как показано на фиг. 4а и 4b, выступы 31 могут быть образованы изогнутыми вырезами в листовом металле. Альтернативные или дополнительные способы изготовления также могут быть использованы для изготовления пластины 30 блокирования канала. Части изогнутых участков выступов 31 могут быть выполнены так, чтобы указывать в направлении или в противоположном направлении второго потока текучей среды. Выступы 31 могут быть вырезаны и изогнуты так, что некоторые выступы 31 изогнуты в одну сторону, а другие выступы 31 изогнуты в противоположную сторону.

Выступы 31 могут быть расположены со смещением друг к другу и/или могут располагаться параллельно на пластине 30 блокирования канала, как показано на фиг. 4a-4c. В частности, изогнутые части по меньшей мере некоторых выступов 31 могут быть коллинеарными.

На фиг.4b показаны выступы, проходящие почти по всей ширине пластины 30 блокирования канала. В примере с фиг. 4b показаны ряды из семи выступов 31, проходящих по ширине пластины 30 блокирования канала. Два соседних ряда выступов 31 смещены в направлениях ширины пластины 30 примерно на половину расстояния между двумя соседними выступами 31.

Формы выступов 31 могут быть спроектированы так, чтобы соответствовать формам пространств между двумя смежными пластинами 10. Выступы 31 могут содержать прямоугольную часть 311 и суженную часть 312. В состоянии, показанном на фиг. 4c, в котором пластина 30 блокировки канала установлена в теплообменнике 100, суженная часть 312 расположена радиально глубже прямоугольной части 311. Выступ 31 проходит в обходную полость 15 между двумя пластинами 10 и выровнен с пластинами 10, по меньшей мере, частично герметизируя обходную полость 15.

Суженная часть 312 может содержать треугольные, дугообразные и/или круглые части, так что все выступы выровнены как можно ближе к пластинам 10, смежным с ней.

На фиг. 4c показан полусобранный теплообменник 100, в котором множество пластин 10 теплопередачи выровнены вдоль вертикальной оси, а часть указанных пластин 10 частично закрыта двумя пластинами 30 блокирования каналов, расположенными радиально снаружи от пластин 10 передачи. Как показано на фиг. 4с, пластины 30 блокирования канала и их выступы 31 сформированы таким образом, что выступы 31 проходят между двумя смежными пластинами 10 и в обходную полость 15, заданную указанными двумя смежными пластинами 10. Пластина 30 блокирования канала предназначена для увеличения части вторых пропускающих поток областей теплопередачи теплообменника 100, которые демонстрируют самый высокий градиент температуры.

Вариант осуществления с фиг. 4c иллюстрирует две пластины 30 блокирования канала, которые расположенные на расстоянии друг от друга в осевом направлении кожуха 20, и которые разделены или окружены простирающимися в радиальном направлении опорными конструкциями 40 и проходящими в осевом направлении опорными конструкциями 41. Могут быть предусмотрены дополнительные пластины 30 блокирования канала, так что все или почти все пластины 10 теплопередачи теплообменника 100 могут контактировать с по меньшей мере одной пластиной 30 блокирования канала. Например, над двумя пластинами 30 блокирования канала во время дальнейшей сборки теплообменника 100 может быть добавлена третья пластина 30 блокирования канала.

Как также показано на фиг. 4c, пластина 30 блокирования канала может проходить только по части окружности теплообменника 100, с блокировкой тем самым обходных полостей 15 только в ограниченной, заданной области. Это позволяет второй текучей среде протекать через обходные полости 15 и через смежные пары соединенных пластин 10 теплопередачи в других областях теплообменника 100.

Пластины 30 блокирования канала могут растягиваться более чем на 60° ± 30° или ± 15° в окружном направлении кожуха 20. Области за пределами тех, что закрыты пластинами 30 блокирования каналов, могут быть оставлены свободными для прохождения второго потока текучей среды между вторыми входными и выходными отверстиями 24, 24', показанными на фиг.1а и 1b, и между парами соединенных пластин 10 теплопередачи.

Пластина 30 блокирования канала может проходить по всей внутренней длине кожуха 20 в осевом направлении кожуха 20. Это соответствует пластине 30 блокирования канала с фиг. 4c, проходящей вдоль всего вертикального направления или направления высоты внутренней части кожуха 20. Пластина 30 блокирования канала может быть изготовлена из множества отдельных и предпочтительно идентичных меньших пластин. В случае варианта осуществления, показанного на фиг. 4c, три отдельные пластинки, расположенные рядом друг с другом в осевом направлении кожуха 20, могут образовывать пластину 30 блокирования канала. В зависимости от размера и других геометрических характеристик теплообменника 100 также может быть предусмотрено различное количество пластин 30 блокирования канала.

Все пластины 30 блокирования канала, показанные на фиг. 4c, расположены на одной стороне теплообменника 100. Для того, чтобы блокировать нежелательные обходные токи в окружном направлении теплообменника 100, по меньшей мере одна пластина 30 блокирования канала может быть предусмотрена на стороне теплообменника 100, обращенной от пластин 30 блокирования канала, видимых на фиг. 4c. Если второй канал 22 потока текучей среды, показанный на фиг. 3b, проходит в основном в горизонтальном направлении на фиг. 4c, то по меньшей мере две пластины 30 блокирования канала могут заставить вторую текучую среду проходить внутри и между соединенными парами пластин 10 теплопередачи, а не близко к внешней окружности внутренней части кожуха 20. Таким образом, пластины 30 блокирования канала уменьшают или устраняют нежелательные обходные токи вокруг областей наибольшего теплообмена, расположенных радиально внутри кожуха 20.

На фиг.5а показан вид в разрезе пластины 30 блокирования канала, расположенной между пластинами 10 теплопередачи и расположенной радиально снаружи кожуха 20. Показано, что выступы 31 блокируют все остальные обходные полости 15 в окружном положении, показанном на фиг. 5а. Очевидно, что обходные полости 15, не заблокированные на фиг. 5а, заблокированы другими непоказанными выступами 31 в другом окружном положении пластины 30 блокирования канала. Выступы 31 могут иметь неоднородное поперечное сечение и могут быть сформированы так, чтобы плотно прилегать к кольцевым соединительным частям 14 соединенных пар пластин 10 теплопередачи.

Все выступы, показанные на фиг. 5a, направлены радиально внутрь теплообменника 100. В другом варианте осуществления, который не показан на чертежах, по меньшей мере некоторые из выступов 31 могут быть направлены радиально наружу от теплообменника 100, так что они прижимаются к внутренней части кожуха 20 и, следовательно, создают силу, толкающую пластину 30 блокирования канала радиально внутрь и на место напротив пластин 10 теплопередачи. Выступы 31, направленные радиально наружу, могут быть не параллельны выступам 31, направленным радиально внутрь, а скорее лишь слегка изогнуты от окружного направления, в котором выровнена вся пластина 30 блокирования канала.

На фиг. 5b показан вид в разрезе частей теплообменника 100, иллюстрирующий расположение пластин 30 блокирования канала внутри теплообменника 100. В данном варианте осуществления две пластины 30 блокирования канала расположены на противоположных сторонах теплообменника. В частности, две пластины 30 блокирования каналов могут быть смещены друг к другу на 180° в окружном направлении теплообменника 100. Пластины 30 блокирования канала могут находиться в положении, смещенном примерно на 90° от положения отверстий 13 пластины и/или вторых входных и выходных отверстий 24, 24', показанных на фиг.1а, 1b и 3b.

Теплообменник 100 может содержать одну или более уплотнительных пластин 50, которые могут быть расположены радиально снаружи от пластины 30 блокирования канала для уменьшения или исключения нежелательного потока текучей среды через пластину 30 блокирования канала или мимо нее. Уплотнительные пластины 50 могут быть сжаты между внутренней стороной кожуха 20 (не показана на фиг. 5b) и внешней стороной пластин 30 блокирования канала. Уплотнительная пластина 50 закрывает отверстия в пластине 30 блокирования канала, возникающие из-за вырезанных и изогнутых выступов 31, как показано на фиг. 4b. Уплотнительная пластина 50 может плотно прижиматься к пластине 30 блокирования канала посредством пружинного механизма, такого как металлическая пружинная часть и/или синтетический эластичный материал.

Уплотнительная пластина 50 может содержать радиально внутреннюю уплотнительную часть, которая плотно прилегает к радиально внешней стороне пластины 30 блокирования канала. Одна или более разделительных частей могут быть соединены с герметизирующей частью, причем указанные разделительные части проходят в радиальном направлении и от герметизирующей части. К разделительным частям могут быть присоединены одна или более пружинных частей. Пружинная часть уплотнительной пластины может быть пружинным механизмом для прижатия уплотнительной пластины 50 к пластине блокирования канала.

Пружинные части могут быть расположены под углом к разделительной части и могут быть сконструированы с возможностью деформации при вставлении в кожух 20. Деформация пружинной части приводит к силе, толкающей уплотнительную пластину 50 к пластине 30 блокирования канала, с герметизацией тем самым по меньшей мере части утечки, возникающей за пластиной 30 блокирования канала.

Уплотнительная пластина 50 может быть меньше, чем пластина 30 блокирования канала. В частности, уплотнительная пластина 50 может иметь такие размеры, что пластина 30 блокирования канала может быть в два, три или более раз шире в окружном направлении, чем одна уплотнительная пластина 50. Уплотнительные пластины 50 меньшего размера и соответствующее большее количество уплотнительных пластин и пружинных механизмов позволяют создавать более равномерное поперечное сечение пластины 30 блокирования канала, тем самым улучшая уплотняющую функцию уплотнительной пластины 50.

Изобретение не ограничено вышеупомянутыми вариантами осуществления, но может быть изменено множеством способов. В частности, признаки вышеупомянутых вариантов осуществления могут быть объединены любым логически возможным способом. Все признаки и преимущества, включая конструкционные детали и пространственные конфигурации, раскрытые в формуле изобретения, описании и чертежах, могут быть существенными для изобретения как по отдельности, так и в комбинации друг с другом.

Настоящее изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в кожухопластинчатых теплообменниках и пластинах блокирования канала для пластинчатых теплообменников. Теплообменник содержит кожух и множество пластин теплопередачи внутри кожуха. Пластины образуют соединенные по текучей среде первые полости для создания первого проточного пути для текучей среды для первого потока текучей среды. Кожух образует вторую полость, в которой расположены пластины и которая создает второй проточный путь для второго потока текучей среды, отделенный от первого проточного пути для текучей среды пластинами. Теплообменник содержит средства для уменьшения вредных обходных потоков внутри теплообменника. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Кожухопластинчатый теплообменник (100), содержащий кожух (20) и множество пластин (10) теплопередачи внутри кожуха (20), причем указанные пластины (10) образуют соединенные по текучей среде первые полости (11) для создания первого проточного пути (12) для текучей среды для первого потока текучей среды, и кожух (20) образует вторую полость (21), в которой расположены пластины (10) и которая создает второй проточный путь (22) для текучей среды для второго потока текучей среды, отделенный от первого проточного пути (12) для текучей среды пластинами (10), при этом между по меньшей мере некоторыми из пластин (10) и кожухом (20) расположена по меньшей мере одна пластина (30) блокирования канала, причем указанная пластина (30) блокирования канала содержит множество выступов (31), простирающихся в направлении радиально внутрь кожуха (20) и проходящих между двумя смежными пластинами (10).

2. Кожухопластинчатый теплообменник (100) по п. 1, причем пластина (30) блокирования канала простирается более чем на 60 ± 30°, в частности ± 15°, в окружном направлении кожуха (20), и/или пластина (30) блокирования канала простирается по всей внутренней длине кожуха (20) в осевом направлении кожуха (20), и/или пластина (30) блокирования канала содержит множество отдельных и предпочтительно идентичных меньших пластин.

3. Кожухопластинчатый теплообменник (100) по п. 1 или 2, причем предусмотрены по меньшей мере две пластины (30) блокирования канала, расположенные напротив друг друга относительно центральной оси кожуха (20).

4. Кожухопластинчатый теплообменник (100) по любому из пп. 1-3, причем выступы (31) образованы изогнутыми вырезами.

5. Кожухопластинчатый теплообменник (100) по любому из пп. 1-4, причем радиально снаружи от пластины (30) блокирования канала расположена уплотнительная пластина (50) для уплотнения отверстий в пластине (30) блокирования канала, при этом уплотнительная пластина (50) предпочтительно плотно прижата к пластине (30) блокирования канала посредством пружинного механизма.

6. Кожухопластинчатый теплообменник (100) по любому из пп. 1-5, причем выступы (31) на по меньшей мере одной пластине (30) блокирования канала расположены со смещением друг к другу и/или расположены параллельно друг другу и/или так, чтобы формы выступов (31) соответствовали формам пространств между двумя смежными пластинами (10).

7. Кожухопластинчатый теплообменник (100) по любому из пп. 1-6, причем предусмотрены по меньшей мере две пластины (30) блокирования канала, расположенные друг от друга на расстоянии в осевом направлении кожуха (20), и предпочтительно по меньшей мере частично разделенные и/или окруженные простирающимися в радиальном направлении опорными конструкциями (40) и/или простирающимися в осевом направлении опорными конструкциями (41).

8. Кожухопластинчатый теплообменник (100) по любому из пп. 1-7, причем выступы (31) содержат прямоугольную часть (311) и суженную часть (312), при этом суженная часть (312) расположена радиально глубже прямоугольной части (311).

9. Кожухопластинчатый теплообменник по п. 8, причем суженная часть (312) представляет собой треугольную, дугообразную или круглую часть.

10. Пластина (30) блокирования канала для кожухопластинчатого теплообменника (100) по любому из пп. 1-9.