ТЕПЛООБМЕННАЯ ПЛАСТИНА Российский патент 2021 года по МПК F28F3/10 

Настоящее изобретение относится к теплообменной пластине, содержащей кромку, канавку, выполненную вдоль кромки, и гофрированную область, имеющую выступы и углубления между канавкой и кромкой, причем выступы выполнены по существу перпендикулярно кромке, а канавка содержит наружную стенку, смежную с гофрированной областью, и внутреннюю стенку.

Такая теплообменная пластина известна, например, из EP 2361365 В1.

Изобретение, в частности, используется в теплообменниках высокого давления, имеющих стопу таких теплообменных пластин, в которых между двумя смежными пластинами расположена прокладка. Гофрированная область вдоль кромки образует точки контакта со смежными пластинами стопы.

Однако в такой конструкции существует риск образования зазора в полости, образованной внутри наружной стенки канавки. При высоком давлении прокладка, размещенная в канавке, может выдавливаться в направлении полости, приводя, таким образом, к протеканию теплообменника.

Задача изобретения состоит в создании надежного теплообменника пластинчатого типа с простой конструкцией.

Данная задача решена посредством описанной выше теплообменной пластины благодаря тому, что наружная стенка имеет волнистую форму.

Волнистая форма наружной стенки изменяет размер зазора или, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, делает зазор таким маленьким, что прокладка не может быть выдавлена из канавки. Таким образом, риск протечки теплообменника, образованного такими теплообменными пластинами, значительно снижается.

В варианте осуществления изобретения волнистая форма содержит гребни и ложбины, причем гребни расположены ближе к кромке, чем ложбины, и по меньшей мере в средней секции кромки количество гребней соответствует количеству выступов. Таким образом, возможно уменьшить размер зазора у каждого выступа.

В варианте осуществления изобретения гребни расположены в области выступов. Таким образом, зазор уменьшается именно в том месте, в котором это необходимо.

В варианте осуществления изобретения гребни проходят по меньшей мере до внутренней границы гофрированной области. В частности, гребни могут проходить за внутреннюю границу гофрированной области. Таким образом, возможно полностью перекрыть зазор.

В варианте осуществления изобретения канавка имеет переменную ширину. Переменная ширина образуется благодаря тому, что наружная стенка имеет волнистую форму и внутренняя стенка не повторяет эту форму.

В варианте осуществления изобретения внутренняя стенка выполнена прямой по меньшей мере на части ее длины. Это упрощает изготовление теплообменной пластины.

В дополнительном или альтернативном варианте осуществления изобретения внутренняя стенка выполнена неровной по меньшей мере на части ее длины. Однако возможно объединить прямые части с неровными частями внутренней стенки. Конкретная форма внутренней стенки зависит от используемой прокладки.

В варианте осуществления изобретения гребни и ложбины выполнены закругленными. Таким образом, отсутствуют острые грани, которые могут повредить прокладку.

В варианте осуществления изобретения гребни и ложбины выполнены в форме синусоидальной волны. Синусоидальная волна представляет собой гармоническую форму, обеспечивающую низкие нагрузки на прокладку.

В варианте осуществления изобретения гребни и ложбины выполнены квадратными. Это упрощает изготовление теплообменной пластины.

Вариант осуществления изобретения будет описан ниже более подробно со ссылками на чертежи, на которых:

- на фиг. 1 показан вид в перспективе секции кромки теплообменной пластины;

- на фиг. 2 показан вид сверху секции кромки теплообменной пластины с фиг 1;

- на фиг. 3 показан вид в перспективе секций кромки двух теплообменных пластин в процессе сборки;

- на фиг. 4 схематично показано взаимное расположение гофрированной области у кромки и волнистой формы наружной стенки;

- на фиг. 5 схематически показан вид второго варианта осуществления изобретения согласно фиг. 4; и

- на фиг. 6 схематически показан третий вариант осуществления изобретения в виде согласно фиг. 4.

На всех чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами позиций.

На фиг. 1 показан вид в перспективе секции кромки теплообменной пластины 1, содержащей кромку 2, канавку 3, выполненную параллельно кромке 2, и гофрированную область 4, имеющую выступы 5 и углубления 6 между канавкой 3 и кромкой 2.

Выступы 5 выполнены по существу перпендикулярно кромке 2. Канавка 3 содержит наружную стенку 7, смежную с гофрированной областью 4, и внутреннюю стенку 8 на противоположной стороне наружной стенки 7.

Наружная стенка 7 имеет волнистую форму, т.е. является волнистой. Наружная стенка 7 содержит гребни 9 и ложбины 10. Гребни 9 расположены ближе к кромке 2, чем ложбины 10.

По меньшей мере в средней секции кромки 2 количество гребней 9 соответствует количеству выступов 5.

Гребни 9 расположены в области выступов 5. В предпочтительном варианте осуществления изобретения точка гребней 9, ближайшая к кромке 2, соответствует середине (в направлении, параллельном кромке 2) выступа 5.

Гребни 9 проходят как можно ближе к выступу 5. В показанном варианте имеется небольшое расстояние А между внутренней границей 11 гофрированной области 4 и гребнями 9 внутренней стенки 7. Однако гребни 9 могут проходить по меньшей мере до внутренней границы 11 гофрированной области 4.

Благодаря волнистой форме наружной границы 7, ширина канавки 3 меняется. Другими словами, расстояние между наружной стенкой 7 и внутренней стенкой 8 является переменным.

В показанном варианте внутренняя стенка выполнена прямой. Однако возможно использовать внутреннюю стенку 8, которая выполнена прямой только на части ее длины, или которая выполнена неровной. Дополнительно, возможно объединение секций внутренней стенки 8, выполненных прямыми, и секций внутренней стенки, выполненных неровными.

Гребни 9 и ложбины 10 выполнены закругленными. Наружная стенка 7 может быть выполнена в форме синусоидальной волны или в виде последовательности квадратов или прямоугольников.

На фиг. 2 дополнительно показана область 12 теплообмена теплообменной пластины 1, имеющая структуру 13 «елочкой».

На фиг. 3 схематично показано, как две теплообменные пластины 1а, 1b собирают друг с другом. Углубления 6а верхней теплообменной пластины 1а устанавливают на выступы 5b нижней теплообменной пластины 1b.

На фиг. 4 схематически показано взаимное расположение гребней и выступов двух теплообменных пластин 1а, 1b в сборе. Части верхней теплообменной пластины 1а показаны прерывистыми линиями, а соответствующие части нижней теплообменной пластины 1b показаны сплошными линиями.

Можно видеть, что гребни 9b наружной стенки 7b нижней теплообменной пластины 1b проходят до выступов 5b нижней теплообменной пластины 1b, а гребни 9а наружной стенки 7а верхней теплообменной пластины 1а проходят до выступов 5а верхней теплообменной пластины 1а.

Расстояние А, упомянутое выше, выбирают настолько малым, чтобы прокладка, расположенная в канавке 3, не могла быть выдавлена через зазор. Чем меньше расстояние А, тем меньше зазор и ниже риск возникновения протечек.

На фиг. 5а показано взаимное расположение гребней и выступов двух теплообменных пластин 1а, 1b в сборе согласно второму варианту осуществления изобретения. Части верхней теплообменной пластины 1а показаны прерывистыми линиями, а соответствующие части нижней теплообменной пластины 1b показаны сплошными линиями.

Волнистая форма наружной стенки 7 выполнена квадратной или почти квадратной вместо синусоидальной, как на фиг. 4.

На фиг. 5b показаны виды в разрезе вдоль линий А-А и В-В с фиг. 5а. Можно видеть, что на разрезе А-А зазор исчез.

На фиг. 6 схематично показано взаимное расположение гребней и выступов двух теплообменных пластин 1а, 1b в сборе согласно третьему варианту осуществления изобретения.

На фиг. 6а показан вид сверху, а на фиг. 6b показаны виды в разрезе вдоль линий А-А и В-В с фиг. 6а.

Форма граничных линий 7а, 7b показана квадратной, но также может быть синусоидальной или любой другой изогнутой формой. Формы смещены.

Как можно видеть, зазор 14 между двумя пластинами 1а, 1b практически исчезает и является настолько малым, что отсутствует риск продавливания прокладки. В данном варианте две граничные линии 7а, 7b практически полностью идентичны. Другими словами, граничные линии смещены относительно друг друга по сравнению с вариантами осуществления с фиг. 4 и 5.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Теплообменная пластина (1), содержащая кромку (2), канавку (3), выполненную вдоль кромки (2), и гофрированную область (4), имеющую выступы (5) и углубления (6) между канавкой (3) и кромкой (2), причем выступы (5) выполнены по существу перпендикулярно кромке (2), а канавка (3) содержит наружную стенку (7), смежную с гофрированной областью (4), и внутреннюю стенку (8), при этом наружная стенка (7) имеет волнистую форму. Технический результат – повышение надежности теплообменника при упрощении конструкции. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Теплообменная пластина (1), содержащая кромку (2), канавку (3), выполненную вдоль кромки (2), и гофрированную область (4), имеющую выступы (5) и углубления (6) между канавкой (3) и кромкой (2), причем выступы (5) выполнены по существу перпендикулярно кромке (2), а канавка (3) содержит наружную стенку (7), смежную с гофрированной областью (4), и внутреннюю стенку (8), отличающаяся тем, что наружная стенка (7) имеет волнистую форму.

2. Пластина по п. 1, отличающаяся тем, что волнистая форма содержит гребни (9) и ложбины (10), причем гребни (9) расположены ближе к кромке (2), чем ложбины (10), и, по меньшей мере, в средней секции кромки количество гребней (9) соответствует количеству выступов (5).

3. Пластина по п. 2, отличающаяся тем, что гребни (9) расположены в области выступов (5).

4. Пластина по п. 3, отличающаяся тем, что гребни (9) проходят, по меньшей мере, до внутренней границы (11) гофрированной области (4).

5. Пластина по п. 1 или 4, отличающаяся тем, что канавка (3) имеет переменную ширину.

6. Пластина по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что внутренняя стенка (7) выполнена прямой, по меньшей мере, на части ее длины.

7. Пластина по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что внутренняя стенка (7) выполнена неровной, по меньшей мере, на части ее длины.

8. Пластина по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что гребни (9) и ложбины (10) выполнены закругленными.

9. Пластина по п. 8, отличающаяся тем, что гребни (9) и ложбины (10) выполнены в форме синусоидальной волны.

10. Пластина по п. 8, отличающаяся тем, что гребни (9) и ложбины (10) выполнены квадратными.