ПЛАСТИНЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2021 года по МПК F28D9/00 F28F3/08 F16B5/02 

Уровень техники

Пластинчатый теплообменник традиционной конструкции содержит множество теплопередающих пластин, установленных друг на друга. Теплопередающие пластины выполнены таким образом, что между каждой группой соседних теплопередающих пластин образованы каналы потока. В теплопередающих пластинах выполнены отверстия, образующие входы и выходы текучих сред в указанных каналах потока. В некоторых теплообменниках пластины спаяны друг с другом, тогда как в других теплообменниках между теплопередающими пластинами расположены прокладки, размещенные в канавках для прокладок, образованных в теплопередающих пластинах. Прокладка размещена на краевом участке теплопередающей пластины для уплотнения каналов потока и в зоне вокруг отверстий для уплотнения пар отверстий так, что только два из них имеют доступ для потока к каналу потока, сформированному на одной стороне теплопередающей пластины, а два других изолированы от него.

Рамные пластины или концевые пластины, имеющие значительную толщину по сравнению с теплопередающими пластинами, для того, чтобы воспринимать большие нагрузки, соединены и прикреплены к стопе пластин теплообменника, например, сверху и снизу.

Такие концевые пластины могут удерживаться вместе с помощью болтов, вставленных в выемки, образованные в краевых участках, и затянутых гайкой, навинченной на одном конце болта или по одной на каждой стороне. Проблема состоит в том, что такие болты могут выпадать из выемок, например, при манипуляциях с теплообменником.

Раскрытие сущности изобретения

Указанная проблема решена в настоящем изобретении с помощью признаков, приведенных в формуле изобретения.

Это включает создание теплообменника, содержащего стопу теплопередающих пластин, расположенных между двумя концевыми пластинами, имеющими в краевых участках выемки, выполненные с возможностью размещения болтов, проходящих от первой ко второй из указанных двух концевых пластин, причем по меньшей мере одна из указанных выемок содержит фиксирующие элементы, выполненные с возможностью взаимодействия с фиксирующим устройством, имеющим отверстие, при этом фиксирующее устройство выполнено с возможностью размещения на соответствующей концевой пластине так, чтобы отверстие было выровнено с выемкой таким образом, что болт, расположенный в выемке также может проходить через указанное отверстие.

Фиксирующее устройство может содержать фиксирующую секцию, выполненную с возможностью совмещения с фиксирующим элементом.

Фиксирующее устройство может содержать основную секцию, имеющую указанное отверстие и выполненную с возможностью опоры на поверхность указанной концевой пластины, и фиксирующую секцию, выступающую под углом из указанной основной секции, так что в своем рабочем положении она входит в указанный фиксирующий элемент.

Фиксирующее устройство может дополнительно содержать зацепляющие секции, выступающие в противоположном направлении относительно фиксирующей секции, выполненные с возможностью входить в зацепление с многоугольной концевой деталью болта, опирающейся на поверхность основной секции, для предотвращения ее вращения относительно теплообменника. В одном варианте осуществления многоугольная концевая деталь может представлять собой гайку, навинченную на болт.

Фиксирующий элемент может представлять собой одну или более фиксирующих выемок, выполненных в крае выемки, образуя фиксирующую выемку первого типа.

Фиксирующий элемент может представлять собой одно или более фиксирующих отверстий, выполненных сбоку выемки, образуя фиксирующую выемку второго типа.

В одном варианте осуществления в соединении с первой концевой пластиной расположено фиксирующее устройство первого типа, а в соединении со второй концевой пластиной расположено фиксирующее устройство второго типа, при этом болт расположен в выемке, соответственно, первой и второй концевой пластины и проходит через отверстия фиксирующих устройств, соответственно, первого и второго типа, причем на болт на конце фиксирующего устройства первого типа, навинчено затягивающее средство, опирающееся на его основную секцию.

В варианте осуществления выемка имеет первую асимметрию в виде второй боковой секции, изогнутой больше, чем первая боковая секция, так что ширина А верхней секции выемки больше, чем ширина В непосредственно над расположением фиксирующих элементов.

В одном варианте осуществления выемка имеет вторую асимметрию, причем вторая сторона нижней секции выемки имеет ширину С, превышающую ширину В, и расположена асимметрично по отношению к ней.

Настоящее изобретение также относится к фиксирующему устройству для использования в соединении с теплообменником, содержащим стопу теплопередающих пластин, расположенных между двумя концевыми пластинами, при этом указанное фиксирующее устройство содержит основную секцию, выполненную с возможностью размещения на поверхности концевой пластины, и содержит фиксирующую секцию, выступающую под углом относительно основной секции и выполненную с возможностью совмещения с фиксирующим элементом в упомянутой концевой пластине.

В одном варианте осуществления фиксирующее устройство дополнительно содержит зацепляющие секции, выступающие в противоположном направлении относительно фиксирующей секции, выполненные с возможностью входить в зацепление с многоугольной концевой деталью болта, опирающейся на поверхность основной секции, предотвращая ее вращение относительно теплообменника.

Настоящее изобретение также относится к способу сборки теплообменника, содержащего стопу теплопередающих пластин, расположенных между первой и второй концевыми пластинами, каждая из которых имеет по меньшей мере одну выемку, выполненную в краевом участке, причем в указанном способе используют фиксирующие устройства, каждое из которых содержит основную секцию, имеющую отверстие, и фиксирующую секцию, размещаемые так, чтобы основная секция опиралась на поверхность указанной концевой пластины, отверстие было выровнено с выемкой соответствующей концевой пластины, а фиксирующая секция входила в зацепление с фиксирующим элементом соответствующей концевой пластины, и размещают болт через выровненные отверстия и выемки, соответственно, первой и второй концевой пластины, причем указанный болт имеет многоугольную концевую деталь, которую размещают на основной секции первой концевой пластины.

На одной из первой или второй концевых пластин может быть размещено фиксирующее устройство второго типа, которое дополнительно имеет зацепляющие секции, выступающие в противоположном направлении относительно фиксирующей секции, выполненные с возможностью входить в зацепление с указанной многоугольной концевой деталью болта, предотвращая ее вращение относительно теплообменника, и далее стягивают первую и вторую концевые пластины вместе путем навинчивания затягивающего средства на вторую из концевых пластин до тех пор, пока оно не будет плотно прилегать к поверхности размещенного фиксирующего устройства первого типа, не имеющего зацепляющих секций. Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан пластинчатый теплообменник, скрепленный концевыми пластинами и болтами.

На фиг.2 показана выемка, образованная в крае концевой пластины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3А-3С показано фиксирующее устройство первого типа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4А-4С показано фиксирующее устройство второго типа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.5 показан вид сверху фиксирующего устройства второго типа, установленное в выемке на краю концевой пластины.

На фиг.6 показан вид сбоку фиксирующего устройства второго типа, установленное в выемке на краю концевой пластины.

На фиг.7 показана выемка, образованная в крае концевой пластины согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Следует понимать, что подробное описание изобретения и конкретные примеры предпочтительных вариантов осуществления изобретения приведены только в иллюстративных целях, поскольку различные изменения и модификации, не выходящие за границы сущности и объема изобретения, очевидны для специалиста в данной области техники из настоящего подробного описания изобретения.

На фиг.1 показан теплообменник 1 согласно одному варианту осуществления, в котором между первой концевой пластиной 10 и второй концевой пластиной 15 расположена стопа теплопередающих пластин 5, имеющих рифление. На краевых участках между любыми двумя из соединенных теплопередающих пластин 5, как правило, расположены не показанные прокладки или уплотнения, так, чтобы образовывать герметичные каналы для текучей среды. Поскольку они не закреплены, то удерживаются вместе за счет внешних сил, которые слегка сжимают концевые пластины 10, 15 по направлению друг к другу. Для этого в краевых участках выполнены выемки 150, предназначенные для размещения болтов 25, проходящих от первой 10 до второй 15 из двух концевых пластин. На одном конце болт входит в зацепление с многоугольной концевой деталью 20, которая может быть неотъемлемой частью болта 25, такой как головка болта, или может быть гайкой 20, навинченной на резьбовой концевой участок болта 25.

Болт 25 выполнен так, что на его втором конце может быть размещено затягивающее средство 21, которым также может быть гайка 21, навинченная на резьбу на конце болта 25. Как показано на фиг.1, болт проходит от первой концевой пластины 10 ко второй концевой пластине 15, а многоугольная концевая деталь 20 и затягивающее средство 21 расположены на наружных поверхностях концевой пластины 10, 15 относительно стопы 5 пластин таким образом, что при помощи затягивающего средства 21 две концевые пластины 10, 15 сжимаются ближе друг к другу, чтобы удерживать отдельные теплопередающие пластины вблизи друг друга. Как показано, это можно сделать, плотнее навинтив гайку 21 на болт 25.

На фиг.2 показан вариант осуществления выемки 150, выполненной в краевом участке концевых пластин 10, 15. Как показано, выемка 150 является открытой 160 на краю, что позволяет легко ввести болт 25 с боковых сторон. Однако такое исполнение имеет недостаток, состоящий в том, что болты во время манипуляций с теплообменником 1 или его работы могут просто выпасть из выемки 150. Для решения этой проблемы концевые пластины 10, 15 имеют фиксирующие элементы 170. В проиллюстрированном варианте осуществления фиксирующие элементы 170 представляют собой две дополнительные выемки, выполненные в боковой стороне выемки 150 параллельно краю концевой пластины 10, 15. В качестве альтернативы они, например, могут быть отверстиями, выполненными вблизи выемки 150.

Фиксирующие элементы 170 выполнены с возможностью взаимодействия с фиксирующими секциями 110 фиксирующих устройств 100, которые должны использоваться в комбинации с болтами 25. Вариант осуществления фиксирующего устройства 100А первого типа показан на фиг.3А-С, а фиксирующее устройство 100В второго типа показано на фиг.4А-С.

И в фиксирующем устройстве 100А первого типа, и в фиксирующем устройстве 100В второго типа предусмотрена фиксирующая секция 110, которая в проиллюстрированном варианте осуществления является изогнутой вниз секцией относительно основной секции 120. Она выполнена с возможностью входить в зацепление с фиксирующими элементами 170 концевых пластин 10, 15, например, выполненными в виде выемок или отверстий/прорезей. Если фиксирующие элементы 170 выполнены в виде множества отдельных отверстий, то фиксирующая секция ПО предпочтительно выполнена из такого же количества отдельных частей, каждая из которых выполнена с возможностью входить в зацепление с таким отверстием.

Кроме того, в обоих типах 100, 100А, 100В можно увидеть основную секцию 120, имеющую отверстие 125 для болта 25.

Фиксирующее устройство 100, 100А, 100В работает совместно с выемкой 150, фиксирующими элементами 170 и болтом 25 таким образом, что болт 25 проходящий из выемки 150 первой концевой пластины 100 в выемку 170 второй концевой пластины 15, устанавливается так, чтобы, соответственно, первый и второй концы проходили через два отверстия 125 соответствующих фиксирующих элементов 100, 100А, 100В, которые расположены так, что фиксирующий элемент 170 входит в зацепление с фиксирующими элементами 170, предотвращая любое смещение болта 25, и фиксирующих элементов фиксирующих элементов 100, 100А, 100В, а, скорее, удерживает эти элементы в правильном положении.

Согласно варианту осуществления фиксирующий элемент 170 расположен так, что вставленный болт 25 будет прочно удерживаться в выемке 150.

Детали 25, 100, 100А, 100В дополнительно фиксируются, например, с помощью затягивающих средств 20, например, гайки, навинчиваемой на резьбовой участок на одном конце болта 25 до тех пор, пока концевые пластины 10, 15 слегка не прижмутся друг к другу. Это обеспечивает прочное и стабильное соединение и фиксацию теплообменника 1. На втором конце предусмотрена многоугольная концевая деталь 20, которая в одном варианте осуществления также представляет собой гайку, накрученную на второй наружный концевой участок болта 25, или, в альтернативном варианте осуществления, головку, образующую часть болта 25.

Остается проблема предотвращения вращения болта 25 как во время установки, так и во время работы.

Фиксирующий элемент 100В второго типа показан на фиг.4А-С, иллюстрирующих зацепляющие секции 130, в проиллюстрированном варианте осуществления, выполненные в виде стенок 130, соединенных с основной секцией 120, отогнутых в направлении, противоположном фиксирующей секции 110. Зацепляющие секции 130 выполнены с возможностью входить в зацепление со сторонами концевой детали 20 многоугольной формы, когда она расположены на основной секции 120, предотвращая ее вращение.

Таким образом, например, затягивающее средство 21 в форме гайки может быть навинчено в направлении основной секции 120 соответствующего фиксирующего устройства 100А без использования дополнительного инструмента, воздействующего на многоугольную концевую деталь 20.

Многоугольная концевая деталь 20 может иметь любую форму, например квадратную, шестиугольную или восьмиугольную.

После завершения сборки можно прикрепить фиксирующие устройства 100, 100А, 100 В, затягивающее средство 21 и, возможно, многоугольную концевую деталь 20 к болту 25. Вставьте весь этот узел через открытые края 160 выемок 150 и поместите фиксирующие устройства 100, 100А, 100В на поверхности первой 10 и второй 15 концевых пластин, так, чтобы их фиксирующие секции 110, расположились в фиксирующих элементах 170. Закрепите детали затягивающим средством 21.

В одном варианте осуществления фиксирующее устройство 100А первого типа расположено на первом конце болта 25, а фиксирующее устройство 100В второго типа - на втором конце. Фиксирующее устройство 100 В второго типа затем размещают на конце многоугольной концевой детали 20. Далее сборка включает этап позиционирования многоугольной концевой детали 20 в контакте с зацепляющими секциями 130, предотвращая ее вращение.

На фиг.5 показан вид сверху многоугольной концевой детали 20, расположенной в фиксирующем устройстве 100В второго типа, стенки которой контактируют с зацепляющими секциями 130, предотвращающими вращение.

Фиг. 6 представляет собой вид сбоку теплообменника 1 с болтами 25, установленными в соответствии с вариантом осуществления, в котором многоугольная концевая деталь 20 расположена в фиксирующем устройстве 100В второго типа, размещенном на верхнем первом конце пластины 10, а затягивающее средство 21 расположено в фиксирующем устройстве 100А первого типа, расположенном на второй концевой пластине 15 снизу. Фиксирующее устройство 100А первого типа выполнено без каких-либо выступающих стенок, таких как зацепляющие секции 130, чтобы позволить инструменту воздействовать на затягивающее средство 21 при его затяжке. Фиксирующие секции 110 показаны расположенными в фиксирующих элементах 170 в концевых пластинах 10, 15.

На фиг.7 показан альтернативный вариант выполнения выемки 150, образованной в краевой части концевых пластин 10, 15. В одном варианте осуществления изобретения выемка содержит первую асимметрию, образованную в виде второй боковой секции 200В, изогнутой больше, чем первая боковая секция 200А, так что ширина А верхней секции выемки 150 больше, чем ширина В чуть выше положения фиксирующих элементов 170. Термин «верхняя» применяется по отношению к краю концевой пластины 10, 15, содержащей выемку 150, при этом термин «нижняя» относится к секции, расположенной вблизи края соответствующей концевой пластины 10, 15. Эта асимметричная форма помогает болту не выпадать, когда фиксирующее устройство 100, 100А, 100В не установлено и не входит в фиксирующие элементы 170.

В дополнительном варианте осуществления выемка 150 содержит вторую асимметрию, где вторая сторона 210В нижней секции выемки 150 имеет большую ширину С, чем ширина В, и расположена асимметрично ей.

В другом асимметричном варианте осуществления выемка 150, как проиллюстрировано, включает в себя как первую, так и вторую асимметрии.

В дополнительном варианте осуществления, который может быть реализован в любых ранее раскрытых вариантах осуществления, фиксирующие элементы 170 выполнены с закругленными концами, а не квадратными, что повышает прочность.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. В теплообменнике, содержащем стопу теплопередающих пластин, расположенных между двумя концевыми пластинами, в краевых областях которых образованы выемки, выполненные с возможностью размещения болтов, проходящих от первой до второй из указанных двух концевых пластин, по меньшей мере одна из указанных выемок имеет фиксирующие элементы, выполненные с возможностью взаимодействия с фиксирующим устройством, имеющим отверстие, при этом фиксирующее устройство подлежит размещению на соответствующей концевой пластине так, чтобы отверстие было совмещено с выемкой таким образом, чтобы болт, расположенный в выемке, также мог проходить через указанное отверстие. Технический результат – предотвращение выпадения болтов из выемок концевых пластин при работе теплообменника. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Теплообменник (1), содержащий стопу теплопередающих пластин (5), расположенных между двумя концевыми пластинами (10, 15), имеющими в краевых участках выемки (150), выполненные с возможностью размещения болтов (25), проходящих от первой (10) ко второй (15) из указанных двух концевых пластин, причем по меньшей мере одна из указанных выемок (150) содержит фиксирующие элементы (170), выполненные с возможностью зацепления с фиксирующим устройством (100), имеющим отверстие (125), при этом фиксирующее устройство (100, 100А, 100В) выполнено с возможностью размещения на соответствующей концевой пластине (10, 15) так, чтобы отверстие (125) было выровнено с выемкой (150) таким образом, что болт (25), расположенный в выемке (150), также может проходить через указанное отверстие (125).

2. Теплообменник (1) по п. 1, в котором указанное фиксирующее устройство (100, 100А, 100В) содержит фиксирующую секцию (110), выполненную с возможностью совмещения с фиксирующим элементом (170).

3. Теплообменник (1) по п. 2, в котором указанное фиксирующее устройство (100, 100А, 100В) содержит основную секцию (120), имеющую указанное отверстие (125) и выполненную с возможностью опоры на поверхность указанной концевой пластины (10, 15), и фиксирующую секцию (110), выступающую под углом из указанной основной секции (120), так что в своем рабочем положении она входит в указанный фиксирующий элемент (170).

4. Теплообменник (1) по п. 3, в котором фиксирующее устройство (100, 100В) дополнительно содержит зацепляющие секции (130), выступающие в противоположном направлении относительно фиксирующей секции (110), выполненные с возможностью входить в зацепление с многоугольной концевой деталью (20) болта (25), опирающейся на поверхность основной секции (120), для предотвращения ее вращения относительно теплообменника (1).

5. Теплообменник (1) по п. 4, в котором многоугольная концевая деталь представляет собой гайку (20), навинченную на болт (25).

6. Теплообменник (1) по любому из предыдущих пунктов, в котором фиксирующий элемент (170) представляет собой одну или более фиксирующих выемок, выполненных в крае выемки (150).

7. Теплообменник (1) по любому из пп. 1-6, в котором фиксирующий элемент (170) представляет собой одно или более фиксирующих отверстий, выполненных сбоку (с боков) выемки (150).

8. Теплообменник (1) по любому из предыдущих пунктов, в котором в соединении с первой концевой пластиной (10) расположено фиксирующее устройство (100А) первого типа по п. 3, а в соединении со второй концевой пластиной (15) расположено фиксирующее устройство (100В) второго типа (100В) по п. 4, при этом болт (25) расположен в выемке (150), соответственно, первой (10) и второй (15) концевой пластины и проходит через отверстия (125) фиксирующих устройств, соответственно, первого (100А) и второго (100В) типа, причем на болт (25) на конце фиксирующего устройства (100А) первого типа навинчено затягивающее средство (21), опирающееся на его основную секцию (120).

9. Теплообменник (1) по любому из пп. 1-8, в котором выемка (150) имеет первую асимметрию в виде второй боковой секции (200В), изогнутой больше, чем первая боковая секция (200А), так что ширина А верхней секции выемки (150) больше, чем ширина В непосредственно над расположением фиксирующих элементов (170).

10. Теплообменник (1) по любому из пп. 1-9, в котором выемка (150) имеет вторую асимметрию, причем вторая сторона (210В) нижней секции выемки (150) имеет ширину С, превышающую ширину В, и расположена асимметрично по отношению к ней.

11. Фиксирующее устройство (100, 100А, 100В) для использования в соединении с теплообменником (1), содержащим стопу теплопередающих пластин (5), расположенных между двумя концевыми пластинами (10, 15), при этом указанное фиксирующее устройство (100) содержит основную секцию (120), выполненную с возможностью размещения на поверхности концевой пластины (10, 15), и содержит фиксирующую секцию (110), выступающую под углом относительно основной секции (120) и выполненную с возможностью совмещения с фиксирующим элементом (170) в упомянутой концевой пластине (10, 15).

12. Фиксирующее устройство (100, 100А, 100В) по п. 11, причем фиксирующее устройство (100, 100В) дополнительно содержит зацепляющие секции (130), выступающие в противоположном направлении относительно фиксирующей секции (110), выполненные с возможностью входить в зацепление с многоугольной концевой деталью (20) болта (25), опирающейся на поверхность основной секции (120), предотвращая ее вращение относительно теплообменника (1).

13. Способ сборки теплообменника (1), содержащего стопу теплопередающих пластин (5), расположенных между первой (10) и второй (15) концевыми пластинами, каждая из которых имеет по меньшей мере одну выемку (150), выполненную в краевом участке, причем в указанном способе используют фиксирующие устройства (100, 100А, 100В), каждое из которых содержит основную секцию (120), имеющую отверстие (125), и фиксирующую секцию (110), размещаемые так, чтобы основная секция (120) опиралась на поверхность указанной концевой пластины (10, 15), отверстие (125) выравнивалось с выемкой (150) соответствующей концевой пластины (10, 15), а фиксирующая секция (110) входила в зацепление с фиксирующим элементом (170) соответствующей концевой пластины (10, 15), и размещают болт (25) через выровненные отверстия (125) и выемки (150), соответственно, первой (10) и второй (15) концевой пластины, причем указанный болт (25) имеет многоугольную концевую деталь (20), размещаемую на основной секции (120) первой концевой пластины (10).

14. Способ по п. 13, в котором на одной из первой (10) или второй (15) концевых пластин размещают фиксирующее устройство (100, 100В) второго типа, которое дополнительно имеет зацепляющие секции (130), выступающие в противоположном направлении относительно фиксирующей секции (110), выполненные с возможностью входить в зацепление с указанной многоугольной концевой деталью (20) болта (25), предотвращая ее вращение относительно теплообменника (1), и далее стягивают первую (10) и вторую (15) концевые пластины вместе путем навинчивания затягивающего средства (21) на вторую из концевых пластин (10, 15) до тех пор, пока оно не будет плотно прилегать к поверхности размещенного фиксирующего устройства (100, 100А) первого типа, не имеющего зацепляющих секций (130).