ПЛАСТИНА ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННИКА И ТЕПЛООБМЕННИК, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКУЮ ПЛАСТИНУ Российский патент 2023 года по МПК F28D9/00 F28F3/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к пластине для теплообменника и к теплообменнику, содержащему такую пластину.

Уровень техники

Теплообменники обеспечивают функцию теплообмена между несколькими текучими средами без их смешивания.

Теплообменники, называемые «сварными пластинчатыми теплообменниками», в настоящее время используются в промышленности, поскольку они обладают хорошими теплотехническими характеристиками за счет большой поверхности теплообмена, оставаясь при этом компактными.

Эти теплообменники обычно содержат стопку (или блок) наложенных друг на друга пластин, образующих между собой два отдельных контура циркуляции текучей среды, и каркас, образующий корпус, предназначенный для размещения в нем блока пластин.

Эти теплообменники также содержат коллекторы, прикрепленные к каркасу. Эти коллекторы соединены с трубопроводами, обеспечивающими подачу текучих сред в теплообменник, и с трубопроводами, обеспечивающими удаление текучих сред из теплообменника после их циркуляции в теплообменнике.

В этих теплообменниках горячая текучая среда и холодная текучая среда соответственно циркулируют в двух циркуляционных контурах, образованных между пластинами, в двух ортогональных направлениях.

Эти теплообменники могут использоваться для работы с текучими средами различных типов, которые иногда могут содержать твердые частицы. Поэтому эти теплообменники необходимо регулярно чистить, чтобы избежать загрязнения и гарантировать хорошие эксплуатационные характеристики.

Однако очистка сварных пластинчатых теплообменников может представлять собой длительную и сложную операцию. Фактически, эта операция требует либо отсоединения коллекторов, прикрепленных к каркасу, чтобы получить доступ к блоку пластин для проведения механической очистки, либо циркуляции химического чистящего средства в теплообменнике, такого как моющее или дезинфицирующее средство.

Кроме того, очистка теплообменника требует остановки предприятия.

Раскрытие сущности изобретения

Одной из целей настоящего изобретения является предложение технического решения, гарантирующего высокую эффективность теплообменника при одновременном упрощении его очистки.

Эта цель в рамках настоящего изобретения достигается благодаря пластине для теплообменника, предназначенной для размещения в стопке пластин, при этом пластина содержит:

- основную панель, имеющую первый край, второй край, противоположный первому краю, третий край и четвертый край, противоположный третьему краю,

- по меньшей мере одно первое продольное ребро, выступающее от основной панели и выполненное с возможностью ограничения, вместе с основной панелью и соседней пластиной, тракта циркуляции текучей среды, и

- первую соединительную панель, отходящую от третьего продольного края,

причем первое ребро проходит от первого края основной панели в направлении второго края, не доходя до второго края, чтобы обеспечить первый проход для текучей среды между одним концом первого ребра и вторым краем, где тракт циркуляции текучей среды образует первый отражательный барьер, при этом первая соединительная панель имеет входное отверстие для текучей среды, обеспечивающее поступление текучей среды в тракт циркуляции.

С пластиной такого типа можно создать сварной пластинчатый теплообменник, в котором тракт циркуляции одной из текучих сред по такой пластине содержит один или более отражательных барьеров. Отражательный барьер (отражательные барьеры) увеличивает (увеличивают) турбулентность в текучей среде и вызывает (вызывают) изменение скорости, тем самым уменьшая засорение теплообменника.

Кроме того, пластина может быть выполнена так, чтобы очистка теплообменника могла выполняться за счет получения доступа к блоку пластин со стороны одной из поверхностей блока пластин, проходящей поперечно продольным ребрам пластины. Благодаря ориентации ребра доступ к этой поверхности блока пластин позволяет очистить весь тракт циркуляции текучей среды. Теплообменник может быть дополнительно выполнен так, чтобы к этой поверхности блока пластин не был прикреплен коллектор. Таким образом, отсутствует необходимость в отсоединении коллектора, чтобы приступить к механической очистке теплообменника.

Пластина может преимущественно иметь один из следующих признаков:

- пластина содержит по меньшей мере одно второе ребро, выступающее от основной панели, параллельно первому ребру, от второго края основной панели в направлении первого края, не доходя до первого края, чтобы обеспечить проход текучей среды между одним концом второго ребра и первым краем, где тракт циркуляции текучей среды образует второй отражательный барьер;

- пластина содержит множество первых ребер и множество вторых ребер, расположенных с чередованием с первыми ребрами;

- пластина содержит вторую соединительную панель, проходящую от третьего края, при этом вторая соединительная панель имеет выходное отверстие для текучей среды, обеспечивающее выход текучей среды из тракта циркуляции;

- у пластины отсутствует ребро, параллельное первому краю, ограничивающее тракт циркуляции текучей среды.

Изобретение также относится к теплообменнику, содержащему:

- блок пластин, содержащий стопку пластин, сваренных между собой, причем каждая пластина выполнена так, как раскрыто выше, причем блок пластин содержит первую боковую поверхность, определяемую первым и вторым краями пластин в стопке, и вторую боковую поверхность, определяемую первым и вторым противоположными краями пластин в стопке, и

- первую дверцу, выполненную с возможностью поворотного перемещения относительно блока пластин между закрытым положением, в котором первая дверца закрывает первую боковую поверхность стопки, и открытым положением, в котором первая дверца не закрывает первую боковую поверхность стопки и обеспечивает доступ к промежуткам, образованным между пластинами.

Предложенный теплообменник может преимущественно иметь один из следующих признаков:

- теплообменник дополнительно содержит первый входной коллектор для текучей среды и первый выходной коллектор для текучей среды, причем каждый из первых коллекторов прикреплен к поверхности стопки, ортогональной боковым поверхностям и определенной третьими и четвертыми краями пластин стопки;

- каждый первый коллектор содержит первую стенку коллектора, проходящую от поверхности стопки, ортогональной боковым поверхностям, до первой дверцы, так чтобы первая дверца в открытом положении обеспечивала доступ во внутреннее пространство первого коллектора;

- теплообменник дополнительно содержит первую прокладку, выполненную с возможностью ее размещения вплотную к первой боковой поверхности стопки, в контакте с каждым из первых и вторых краев, определяющих первую боковую поверхность;

- теплообменник дополнительно содержит вторую дверцу, выполненную с возможностью поворотного перемещения относительно блока пластин между закрытым положением, в котором вторая дверца закрывает вторую боковую поверхность стопки, и открытым положением, в котором вторая дверца не закрывает вторую боковую поверхность стопки и обеспечивает доступ к промежуткам, образованным между пластинами;

- теплообменник дополнительно содержит второй входной коллектор для текучей среды и второй выходной коллектор для текучей среды, причем каждый из вторых коллекторов прикреплен к поверхности стопки, ортогональной боковым поверхностям и определяемой третьими и четвертыми краями пластин стопки;

- каждый второй коллектор содержит вторую стенку коллектора, проходящую от поверхности стопки, ортогональной боковым поверхностям, до второй дверцы, так чтобы вторая дверца в открытом положении обеспечивала доступ во внутреннее пространство второго коллектора;

- теплообменник содержит вторую прокладку, выполненную с возможностью ее размещения вплотную ко второй боковой поверхности, в контакте с каждым из первых и вторых краев, определяющих вторую боковую поверхность.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества также будут раскрыты в нижеследующем описании, которое является исключительно иллюстративным, а не ограничивающим, и его следует читать со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- на фиг. 1 схематично в аксонометрии показан теплообменник, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения,

- на фиг. 2 схематично показан теплообменник на виде спереди,

- на фиг. 3 схематично показан теплообменник на виде сбоку,

- на фиг. 4 схематично показан теплообменник на виде сверху,

- на фиг. 5 представлен вид теплообменника в разрезе в плоскости поперечного сечения А - А,

- на фиг. 6 представлен вид теплообменника в разрезе в плоскости продольного сечения В - В,

- на фиг. 7 представлен разнесенный покомпонентный вид теплообменника по фиг. 1-6,

- на фиг. 8А и 8В схематически показаны теплообменные пластины, предназначенные для сложения в стопку с другими идентичными пластинами в теплообменнике,

- на фиг. 9 схематично показан первый тракт циркуляции первой текучей среды в теплообменнике,

- на фиг. 10 схематично показан второй тракт циркуляции второй текучей среды в теплообменнике,

- на фиг. 11 схематично показано продольное ребро, соответствующее первому варианту осуществления изобретения,

- на фиг. 12 схематично показано продольное ребро, соответствующее второму варианту осуществления изобретения,

- на фиг. 13 схематично показано продольное ребро, соответствующее четвертому варианту осуществления изобретения,

- на фиг. 14 и 15 схематично показано продольное ребро, соответствующее третьему варианту осуществления изобретения,

- на фиг. 16 схематично показан пример основной панели с рельефными структурами,

- на фиг. 17 схематично показан пример основной панели, снабженной штифтами,

- на фиг. 18 схематично показан теплообменник, дверцы которого находятся в открытом положении.

Осуществление изобретения

На фиг. 1-7 показан теплообменник 1, содержащий две опорные стойки 2 и 3, блок 4 теплообменных пластин, четыре коллектора 5-8 для текучей среды, две прижимных пластины 9 и 10, два ряда стягивающих стержней 11 и 12, две опорные рамы 13 и 14, две прокладки 15 и 16 и две боковые дверцы 17 и 18.

Блок 4 теплообменных пластин содержит множество теплообменных пластин 20, сложенных в стопку одна на другую и сваренных между собой.

В примере, показанном на фиг. 1-7, пластины 20 стопки идентичны друг другу, за исключением концевой пластины 21.

Когда теплообменные пластины 20 сложены в стопку, блок 4 пластин имеет переднюю поверхность 22, заднюю поверхность 23, противоположную передней поверхности 22, первую боковую поверхность 24, вторую боковую поверхность 25, противоположную первой боковой поверхности 24, верхнюю поверхность 26 и нижнюю поверхность 27, противоположную верхней поверхности 26.

Теплообменные пластины 20 блока 4 пластин ограничивают между собой каналы циркуляции текучей среды. Точнее, теплообменные пластины ограничивают между собой два отдельных канала циркуляции, в которых, соответственно, первая текучая среда и вторая текучая среда могут циркулировать без перемешивания.

Две прижимные пластины 9 и 10 включают в себя первую прижимную пластину 9 и вторую прижимную пластину 10. Блок 4 пластин расположен между двумя прижимными пластинами 9 и 10. Прижимные пластины 9 и 10 удерживают теплообменные пластины 20 блока 4 пластин прижатыми друг к другу. Точнее, первая прижимная пластина 9 расположена вплотную к передней поверхности 22 блока 4 пластин, а вторая прижимная пластина 10 расположена вплотную к задней поверхности 23 блока 4 пластин. Первый ряд стягивающих стержней 11 проходит вдоль верхней поверхности 26, а второй ряд стягивающих стержней 12 проходит вдоль нижней поверхности 27. Стягивающие стержни 11 и 12 соединяют вместе первую прижимную пластину 9 и вторую прижимную пластину 10, чтобы противостоять усилиям расширения, которые могут возникать из-за циркуляции текучих сред между теплообменными пластинами 20 и 21 блока 4 пластин. Каждый из концов стягивающих стержней прикреплен к одной из прижимных пластин, при этом стягивающие стержни 11, 12 могут удерживаться в стягивающем состоянии посредством зажимных гаек. Таким образом, прижимные пластины 9 и 10 прикладывают к блоку пластин постоянное сжимающее усилие, стремящееся удерживать теплообменные пластины 20, 21 упирающимися друг в друга и препятствовать их разделению.

Каждая опорная стойка 2, 3 способна поддерживать прижимные пластины 9, 10, чтобы удерживать теплообменник 1 над землей.

Опорные рамы 13, 14 включают в себя первую опорную раму 13 и вторую опорную раму 14. Каждая из первой опорной рамы 13 и второй опорной рамы 14 прикреплена к блоку 4 пластин или к прижимным пластинам 9, 10, например, сваркой. Первая опорная рама 13 может охватывать сборку, образованную из блока 4 пластин и из двух прижимных пластин 9, 10. Первая опорная рама 13 проходит вокруг первой боковой поверхности 24 блока 4 пластин. Вторая опорная рама 14 может охватывать сборку, образованную из блока 4 пластин и двух прижимных пластин. Вторая опорная рама 14 проходит вокруг второй боковой поверхности 25 блока 4 пластин.

Боковые дверцы 17, 18 включают в себя первую дверцу 17, установленную на первой опорной раме 13 с возможностью поворота, и вторую дверцу 18, установленную на второй опорной раме 14 с возможностью поворота. Первая дверца 17 может быть установлена на первой опорной раме 13 с возможностью поворота с помощью первых шарнирных петель 31. Первая дверца 17 может перемещаться между закрытым положением, в котором первая дверца 17 закрывает первую боковую поверхность 24 блока 4 пластин и скрывает его, и открытым положением, в котором первая дверца 17 не закрывает первую боковую поверхность 24 стопки 4 пластин и обеспечивает доступ к нему.

Аналогично, вторая дверца 18 может быть установлена на второй раме 14 с возможностью поворота с помощью вторых шарнирных петель 32. Вторая дверца 18 может перемещаться между закрытым положением, в котором вторая дверца 18 закрывает вторую боковую поверхность 25 рамы блока 4 пластин и скрывает его, и открытым положением, в котором вторая дверца 18 не закрывает вторую боковую поверхность 25 блока 4 пластин и обеспечивает доступ к нему.

Первая дверца 17 может быть зафиксирована в закрытом положении посредством винтов 33, которые служат для привинчивания первой дверцы 17 к первой раме 13. Аналогично, вторая дверца 18 может быть зафиксирована в закрытом положении посредством винтов 34, которые служат для привинчивания второй дверцы 18 ко второй раме 14.

Прокладки 15 и 16 включают в себя первую прокладку 15, которая может быть расположена между первой дверцей 17 и первой боковой стороной 24 стопки 4, и вторую прокладку 16, которая может быть расположена между второй дверцей 18 и второй боковой стороной 25 стопки 4. Каждая прокладка 15, 16 может быть выполнена из листа полимерного материала. Полимерный материал может быть эластомером, например, нитрильным (ацетонитрил-бутадиеновым) каучуком, каучуком, EPDM (этилен-пропилен-диеновым мономером) или фторуглеродным каучуком. Прокладки 15, 16 обеспечивают периферийное уплотнение каждой теплообменной пластины 20 и предотвращают перетекание текучей среды из одного канала циркуляции текучей среды в другой.

Коллекторы 5-8 включают в себя первый входной коллектор 5, первый выходной коллектор 6, второй входной коллектор 7 и второй выходной коллектор 8.

Первый входной коллектор 5 и первый выходной коллектор 6 могут направлять первую текучую среду (например, холодную текучую среду) так, чтобы первая текучая среда циркулировала внутри блока 4 пластин в первом канале циркуляции текучей среды.

Аналогично, второй входной коллектор 7 и второй выходной коллектор 8 могут направлять вторую текучую среду (например, горячую текучую среду) так, чтобы вторая текучая среда циркулировала внутри блока 4 пластин во втором канале циркуляции текучей среды, отличающемся от первого канала циркуляции текучей среды.

В примере, представленном на фиг. 1-7, первый входной коллектор 5 прикреплен к нижней поверхности 27 блока 4 пластин, а первый выходной коллектор 6 прикреплен к верхней поверхности 26 блока 4 пластин. Второй входной коллектор 7 прикреплен к верхней поверхности 26 блока 4 пластин, а второй выходной коллектор 8 прикреплен к нижней поверхности 27 блока 4 пластин.

Первый входной коллектор 5 содержит первый входной патрубок 35, который может быть соединен с первой линией подачи первой текучей среды, и первую стенку 45 входного коллектора, имеющую, например, общую форму четверти цилиндра вращения, и ряд внутренних перегородок 55, проходящих поперечно оси цилиндра.

Первый выходной коллектор 6 содержит первый патрубок для отвода первой текучей среды 36, который может быть соединен с первой линией отвода первой текучей среды, причем первая стенка 46 выходного коллектора имеет, например, общую форму четверти цилиндра вращения, и ряд внутренних перегородок 56, проходящих поперечно оси цилиндра.

Каждая внутренняя перегородка 55 первого входного коллектора 5 и каждая внутренняя перегородка 56 первого выходного коллектора 6 имеет свободный край, проходящий в одной плоскости с боковой поверхностью 24. Каждый свободный край контактирует с первой прокладкой 16. Таким образом, внутренние перегородки 55, 56 вместе с первой прокладкой 15 образуют отсеки, позволяющие направлять первую текучую среду, протекающую в пространстве между двумя теплообменными пластинами 20, в другое пространство между двумя другими теплообменными пластинами.

Аналогично, второй входной коллектор 7 содержит второй входной патрубок 37, который может быть соединен со второй линией подачи второй текучей среды, вторую стенку входного коллектора 47, имеющую, например, общую форму четверти цилиндра вращения, и ряд внутренних перегородок 57, проходящих поперечно оси цилиндра.

Второй выходной коллектор 8 содержит второй выходной патрубок 38, который может быть соединен со вторым каналом отвода второй текучей среды, вторую стенку 48 выходного коллектора, имеющую, например, общую форму четверти цилиндра вращения, и ряд внутренних перегородок 58, проходящих поперечно оси цилиндра.

Каждая внутренняя перегородка 57 второго входного коллектора 7 и каждая внутренняя перегородка 58 второго выходного коллектора 8 имеет свободный край, проходящий в одной плоскости с боковой поверхностью 24. Каждый свободный край контактирует со второй прокладкой 16. Таким образом, внутренние перегородки 57, 58 вместе со второй прокладкой 16 образуют отсеки, позволяющие направлять вторую текучую среду, протекающую в пространстве между двумя теплообменными пластинами 20, в другое пространство между двумя другими теплообменными пластинами.

Теплообменные пластины 20 включают в себя первые теплообменные пластины 20А и вторые теплообменные пластины 20В, схематически показанные на фиг. 8А и 8В.

На фиг. 8А схематично показана первая теплообменная пластина 20А, предназначенная для направления первой текучей среды.

Первая теплообменная пластина 20А может быть изготовлена из металла, например, из титана или нержавеющей стали, такой как нержавеющая сталь, содержащая хром и молибден, повышающие устойчивость к коррозии, из никеля или сплава, содержащего никель и медь. Выбор материала пластины 20А зависит от характера применяемых текучих сред и от их состояния (температуры, давления).

Первая теплообменная пластина 20А содержит основную панель 60, две соединительные панели 61, 62 и ребра 63, 64, выступающие из основной панели 60 и ограничивающие тракт циркуляции текучей среды.

Основная панель 60 имеет общую форму прямоугольника. Основная панель 60 содержит первую поверхность 65 и вторую поверхность 66, противоположную первой поверхности 65. Первая поверхность 65 и/или вторая поверхность 66 основной панели 60 могут быть гладкими или иметь рельефные структуры, способствующие созданию турбулентности в текучей среде. Основная панель 60 может, например, быть выполнена из плоского или гофрированного листа.

Основная панель 60 имеет четыре края 67-70. Основная панель 60 имеет первый край 67, второй край 68, противоположный первому поперечному краю 67, третий край 69 и четвертый край 70, противоположный третьему краю 69.

В примере, показанном на фиг. 8А, первый край 67 и второй край 68 являются поперечными краями, а третий край 69 и четвертый край 70 - продольными краями.

Первый край 67 и второй край 68 параллельны друг другу. Третий край 69 и четвертый край 70 параллельны друг другу и перпендикулярны краям 67 и 68.

Соединительные панели 61, 62 включают в себя первую соединительную панель 61, отходящую от третьего продольного края 69 основной панели 60, и вторую соединительную панель 62, отходящую от четвертого продольного края 70 основной панели 60. Первая соединительная панель 61 и вторая соединительная панель 62 могут соединяться с основной панелью 60, соответственно, первой линией сгиба и второй линией сгиба.

Первая соединительная панель 61 имеет первое отверстие 71 (или входное отверстие для текучей среды, выполненное в первой соединительной панели 61), обеспечивающее поступление текучей среды в тракт циркуляции. Вторая соединительная панель 62 имеет второе отверстие 72 (или выходное отверстие для текучей среды, выполненное во второй соединительной панели 62), обеспечивающее выход текучей среды из тракта циркуляции.

Теплообменная пластина 20А не содержит соединительных панелей, отходящих от поперечных краев 67 и 68 основной панели. Таким образом, края 67 и 68 основной панели 60 остаются свободными.

Ребра 63, 64 выступают из первой поверхности 65 основной панели 60. Ребра 63, 64 представляют собой распорки, позволяющие сохранять интервал между двумя основными панелями 60 двух соседних теплообменных пластин 20А и 20В и противодействовать усилиям сжатия, которые могут быть приложены к блоку 4 пластин. С этой целью каждое ребро 63, 64 имеет такие размеры, чтобы контактировать со второй поверхностью 66 основной панели 60 соседней теплообменной пластины 20В в стопке.

Все ребра 63, 64 проходят параллельно друг другу. В примере, показанном на фиг. 8, ребра 63, 64 проходят параллельно продольным краям 69, 70 основной панели 60. Первая пластина 20А не содержит ребер, проходящих параллельно поперечным краям 67, 68.

В примере, показанном на фиг. 8А, ребра 63, 64 включают в себя множество первых ребер 63 и множество вторых ребер 64, причем вторые ребра 64 расположены, чередуясь с первыми ребрами.

Каждое первое ребро 63 проходит от первого поперечного края 67 основной панели 60 по направлению ко второму поперечному краю 68, но не доходит до второго поперечного края 68. Таким образом, каждое первое ребро 63 обеспечивает первый проход для текучей среды между одним концом первого ребра 63 и вторым поперечным краем 68. В этом месте тракт циркуляции текучей среды образует первый отражательный барьер.

Каждое второе ребро 64 проходит от второго поперечного края 68 основной панели 60 к первому поперечному краю 67, но не доходит до первого поперечного края 67. Таким образом, каждое второе ребро 64 обеспечивает второй проход для текучей среды между одним концом второго ребра 64 и первым поперечным краем 67. В этом месте тракт циркуляции текучей среды образует второй отражательный барьер.

Первая теплообменная пластина содержит n+1 первых ребер (n - целое число, большее или равное 0, предпочтительно - большее или равное 1) и n вторых ребер. В примере, показанном на фиг. 8, теплообменная пластина содержит три первых ребра 63 (n=2) и два вторых ребра 64, причем каждое второе ребро 64 расположено между двумя первыми ребрами 63.

Первое отверстие 71 и второе отверстие 72 расположены рядом с первым поперечным краем 67. Второе отверстие 72 расположено напротив первого отверстия 71. Два отверстия 71, 72 выровнены друг с другом вдоль первого поперечного края 67.

В только что раскрытом варианте осуществления первый край 67 и второй край 68 являются поперечными краями, а третий край 69 и четвертый край 70 - продольными краями.

Альтернативно также можно создать теплообменную пластину, в которой первый край 67 и второй край 68 были бы продольными краями, а третий край 69 и четвертый край 70 были бы поперечными краями.

На фиг. 8В схематично показана вторая теплообменная пластина 20В, предназначенная для направления второй текучей среды. В блоке 4 пластин вторая теплообменная пластина 20В складывается в стопку с первой теплообменной пластиной 20А по фиг. 8А. Вторая теплообменная пластина 20В представляет собой теплообменную пластину, смежную с первой теплообменной пластиной 20А в стопке 4.

В примере, показанном на фиг. 8А и 8В, вторая теплообменная пластина 20В идентична первой теплообменной пластине 20А. Однако в стопке 4 вторая теплообменная пластина 20В ориентирована путем поворота на 180° относительно первой теплообменной пластины 20А в плоскости своей основной панели 60.

Блок 4 пластин получают путем сложения в стопку ряда пластин, включая множество первых пластин 20А и множество вторых пластин 20В, расположенных с чередованием с первыми пластинами 20А.

В стопке первые поперечные края 67 первых пластин 20А расположены с выравниванием со вторыми поперечными краями 68 вторых пластин 20В. Таким образом, первые поперечные края 67 первых пластин 20А и вторые поперечные края 68 вторых пластин 20В образуют первую боковую поверхность 24 блока 4 пластин.

Аналогично, вторые поперечные края 68 первых пластин 20А расположены с выравниванием с первыми поперечными краями 67 вторых пластин 20В. Таким образом, вторые поперечные кромки 68 первых пластин 20А и первые поперечные кромки 67 вторых пластин 20В образуют вторую боковую поверхность 25 блока 4 пластин.

В стопке третьи продольные края 69 первых пластин 20А расположены с выравниванием с четвертыми продольными краями 70 вторых пластин 20В. Таким образом, третьи продольные края 69 первых пластин 20А и четвертые продольные кромки 70 вторых пластин 20В образуют нижнюю поверхность 27 блока 4 пластин.

Аналогично, четвертые продольные края 70 первых пластин 20А расположены с выравниванием с третьими продольными краями 69 вторых пластин 20В. Четвертые продольные края 70 первых пластин 20А и третьи продольные края 69 вторых пластин 20В, таким образом, образуют верхнюю поверхность 26 блока 4 пластин.

На фиг. 9 показан первый тракт циркуляции первой текучей среды в теплообменнике 1. Первая текучая среда циркулирует между первой поверхностью 65 первой теплообменной пластины 20А и второй поверхностью 66 второй теплообменной пластины 20В.

Первая текучая среда подается в первый тракт циркуляции текучей среды через первый входной коллектор 5. Первая текучая среда циркулирует от первого отверстия 71 до второго отверстия 72 между первыми ребрами 63 и вторыми ребрами 64 первой теплообменной пластины 20А, обходя концы ребер 63, 64. Точнее, первая текучая среда циркулирует поочередно в первой ориентации (стрелка А), в продольном направлении основной панели 60, затем во второй ориентации (стрелка В), противоположной первой ориентации, в продольном направлении. Первый тракт циркуляции текучей среды содержит последовательность первых отражательных барьеров (стрелка С) и вторых отражательных барьеров (стрелка D), что позволяет удлинить тракт протекания первой текучей среды вдоль первой теплообменной пластины 20А без возникновения мертвых зон и, таким образом, способствует теплообмену со второй текучей средой. Первая текучая среда выходит через второе отверстие 72 в первый выходной коллектор 6. Первый выходной коллектор 6 направляет первую текучую среду снова на подачу между двумя теплообменными пластинами 20А и 20В.

На фиг. 10 показан второй тракт циркуляции второй текучей среды в теплообменнике. Вторая текучая среда циркулирует между первой поверхностью 65 второй теплообменной пластины 20В и второй поверхностью 66 первой теплообменной пластины 20А. В примере, показанном на фиг. 10, вторая текучая среда циркулирует противотоком относительно первой текучей среды.

Вторую текучую среду подают во второй тракт циркуляции текучей среды через второй входной коллектор 7. Вторая текучая среда циркулирует от первого отверстия 71 до второго отверстия 72 между первыми ребрами 63 и вторыми ребрами 64 второй теплообменной пластины 20В, обходя концы ребер 63, 64. Точнее, вторая текучая среда циркулирует поочередно во второй ориентации (стрелка В) в продольном направлении, затем в первой ориентации (стрелка А), противоположной второй ориентации, в продольном направлении. Второй тракт циркуляции текучей среды содержит последовательность первых отражательных барьеров (стрелка Е) и вторых отражательных барьеров (стрелка F), что позволяет удлинить тракт протекания второй текучей среды вдоль теплообменной пластины 20В без возникновения мертвых зон и способствует теплообмену с первой текучей средой. Вторая текучая среда выходит через второе отверстие 72 во второй выходной коллектор 8. Второй выходной коллектор 8 направляет вторую текучую среду снова на подачу между двумя теплообменными пластинами 20В и 20А.

На фиг. 11 - фиг. 15 показано несколько примеров ребер 63 или 64.

Согласно первому примеру, показанному на фиг. 11, ребро 63 имеет прямоугольное поперечное сечение. Ребро 63 прикреплено к основной панели 60 двумя сварными швами 73, выполненными с каждой стороны ребра. Точнее, ребро 63 приварено к первой поверхности 65 основной панели 60.

Согласно второму примеру, показанному на фиг. 12, ребро 63 имеет I-образное поперечное сечение, содержащее центральный сердечник 74 и две полки 75, 76. Первая полка 75 прикреплена к основной панели 60 теплообменной пластины 20 двумя сварными швами 73. Точнее, первая полка 75 прикреплена к первой поверхности 65 основной панели 60 теплообменной пластины 20, а вторая полка 76 может быть прикреплена ко второй поверхности 66 основной панели 60 соседней теплообменной пластины.

Согласно третьему примеру, показанному на фиг. 13, ребро 63 имеет поперечное сечение х-образной формы. Ребро 63 образовано из двух элементов 77, 78, каждый из которых имеет С-образное поперечное сечение, причем два элемента расположены симметрично относительно друг друга. Ребро 63 прикреплено к основной панели 60 посредством одного сварного шва 73, выполненного между первой поверхностью 65 основной панели 60 и двумя С-образными элементами. Точнее, ребро 63 приварено к первой поверхности 65 основной панели 60.

В трех предыдущих примерах ребро 63 образовано отдельным элементом, прикрепленным к основной панели 60 теплообменной пластины 20.

Согласно четвертому примеру, показанному на фиг. 14 и 15, ребро 63 образовано путем штамповки теплообменной пластины 20. Таким образом, основная панель 60 и ребра 63, 64 выполнены из единого куска материала. Ребро 63 может быть выполнено с возможностью соединения со второй поверхностью 66 основной панели 60 соседней теплообменной пластины, например, посредством сварного шва, проходящего по верхушке ребра 63.

На фиг. 16 схематично показан пример основной панели 60, имеющей рельефные структуры, способствующие созданию турбулентности в текучей среде. В этом примере рельефные структуры представляют собой волнообразные структуры. Волнообразные структуры содержат гребни и впадины, проходящие в общем направлении параллельно ребрам 63 и 64.

На фиг. 17 схематично показан пример, в котором теплообменник 1 содержит, помимо продольных ребер 63, 64, штифты 79, выступающие из основной панели 60 и образующие дополнительные распорки, позволяющие блоку 4 пластин выдерживать сжимающие усилия.

На фиг. 18 теплообменник 1 показан с первой дверцей 17 и второй дверцей 18, каждая из которых находится в открытом положении.

Как видно на этой фигуре, после открытия дверец 17 и 18 теплообменник 1 можно легко очистить. Фактически, оператор имеет непосредственный доступ к промежуткам, предусмотренным между теплообменными пластинами 20. Поскольку ребра 63, 64 проходят параллельно друг другу в направлении, ортогональном боковым поверхностям 24, 25 блока 4 пластин, можно параллельно ребрам ввести чистящий инструмент и/или обеспечить прохождение струи воды под давлением между пластинами 20 со стороны боковых поверхностей 24, 25.

Кроме того, как видно на фиг. 15, очистку теплообменника 1 можно проводить без отсоединения коллекторов 5-8.

В только что раскрытом варианте осуществления каждая из первых пластин 20А и вторых пластин 20В содержит продольные ребра 63, 64. Однако также возможно выполнить стопку 4 пластин, в которой содержать продольные ребра будут только первые пластины 20А, тогда как у вторых пластин 20В ребра отсутствуют.

Альтернативно, также возможно выполнить стопку 4 пластин, в которой первые пластины 20А содержат только продольные ребра, а вторые пластины 20В содержат только поперечные ребра, чтобы две текучие среды протекали в ортогональных направлениях внутри теплообменника.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Пластина (20А) для теплообменника, предназначенная для размещения в стопке из пластин, содержащая: основную панель (60), имеющую первый край (67) и второй край (68), противоположный первому краю (67), и по меньшей мере одно первое ребро (63), выступающее от основной панели (60) и выполненное с возможностью ограничения, вместе с основной панелью (60) и соседней пластиной, тракта циркуляции текучей среды, при этом первое ребро (63) проходит от первого края (67) основной панели (60) в направлении второго края (68), не доходя до второго края (68), чтобы обеспечить первый проход для первой текучей среды между одним концом первого ребра (63) и вторым поперечным краем (68), где тракт циркуляции текучей среды образует первый отражательный барьер. Изобретение также относится к теплообменнику, содержащему такую пластину. Технический результат - снижение засорения и упрощение очистки теплообменника. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Пластина (20) для теплообменника, предназначенная для размещения в стопке (4) пластин, содержащая:

- основную панель (60), имеющую первый край (67), второй край (68), противоположный первому краю (67), третий край (69) и четвертый край (70), противоположный третьему краю (69),

- по меньшей мере одно первое ребро (63), выступающее от основной панели (60) и выполненное с возможностью ограничения, вместе с основной панелью (60) и соседней пластиной, тракта циркуляции текучей среды, и

- первую соединительную панель (61), проходящую от третьего края (69),

причем первое ребро (63) проходит от первого края (67) основной панели (60) в направлении второго края (68), не доходя до второго края (68), чтобы обеспечить первый проход для текучей среды между одним концом первого ребра (63) и вторым поперечным краем (68), где тракт циркуляции текучей среды образует первый отражательный барьер (С), при этом первая соединительная панель (61) имеет входное отверстие (71) для текучей среды, обеспечивающее поступление текучей среды в тракт циркуляции.

2. Пластина по п. 1, содержащая по меньшей мере одно второе ребро (64), выступающее от основной панели (60), параллельно первому ребру, от второго края (68) основной панели (60) в направлении первого края (67), не доходя до первого поперечного края (67), чтобы обеспечить проход для текучей среды между одним концом второго ребра (64) и первым поперечным краем (67), где тракт циркуляции текучей среды образует второй отражательный барьер (D).

3. Пластина по п. 2, содержащая множество первых ребер (63) и множество вторых ребер (64), расположенных с чередованием с первыми ребрами (63).

4. Пластина по любому из пп. 1-3, содержащая вторую соединительную панель (62), проходящую от четвертого края (70), при этом вторая соединительная панель (62) имеет выходное отверстие (72) для текучей среды, обеспечивающее выход текучей среды из тракта циркуляции.

5. Пластина по любому из пп. 1-4, у которой отсутствует ребро, параллельное первому краю (67), ограничивающее тракт циркуляции текучей среды.

6. Теплообменник (1), содержащий:

- блок (4) пластин, содержащий стопку из пластин (20), сваренных между собой, причем каждая пластина (20) соответствует любому из пп. 1-5, причем блок (4) пластин содержит первую боковую поверхность (24), определяемую первыми и вторыми краями (67, 68) пластин стопки, и вторую боковую поверхность (25), определяемую первыми и вторыми противоположными краями (67, 68) пластин стопки, и

- первую дверцу (17), выполненную с возможностью поворотного перемещения относительно блока (4) пластин между закрытым положением, в котором первая дверца (17) закрывает первую боковую поверхность (24) стопки (4), и открытым положением, в котором первая дверца (17) не закрывает первую боковую поверхность (24) стопки и обеспечивает доступ к промежуткам, образованным между пластинами (20).

7. Теплообменник по п. 6, дополнительно содержащий первый входной коллектор (5) для текучей среды и первый выходной коллектор (6) для текучей среды, причем каждый из первых коллекторов (5, 6) прикреплен к поверхности (26, 27) стопки, ортогональной боковым поверхностям (24, 25) и определенной третьими и четвертыми краями (69, 70) пластин стопки (4).

8. Теплообменник по п. 7, в котором каждый первый коллектор (5, 6) содержит первую стенку (45, 46) коллектора, проходящую от поверхности (26, 27) стопки, ортогональной боковым поверхностям (24, 25), до первой дверцы (17), так чтобы первая дверца (17) в открытом положении обеспечивала доступ во внутреннее пространство первого коллектора (5, 6).

9. Теплообменник по любому из пп. 6-8, дополнительно содержащий первую прокладку (15), выполненную с возможностью ее размещения вплотную к первой боковой поверхности (24) стопки (4), в контакте с каждым из первых и вторых краев (67, 68), определяющих первую боковую поверхность (24).

10. Теплообменник по любому из пп. 6-9, дополнительно содержащий вторую дверцу (18), выполненную с возможностью поворотного перемещения относительно блока (4) пластин между закрытым положением, в котором вторая дверца (18) закрывает вторую боковую поверхность (25) стопки (4), и открытым положением, в котором вторая дверца (18) не закрывает вторую боковую поверхность (25) стопки и обеспечивает доступ к промежуткам, образованным между пластинами (20).

11. Теплообменник по любому из пп. 6-10, дополнительно содержащий второй входной коллектор (7) для текучей среды и второй выходной коллектор (8) для текучей среды, причем каждый из вторых коллекторов (7, 8) прикреплен к поверхности (27) стопки, ортогональной боковым поверхностям (24, 25) и определяемой третьими и четвертыми краями (69, 70) пластин (20) стопки (4).

12. Теплообменник по п. 10 или 11, в котором каждый второй коллектор (7, 8) содержит вторую стенку (47, 48) коллектора, проходящую от поверхности (26, 27) стопки, ортогональной боковым поверхностям (24, 25), до второй дверцы (18), так чтобы вторая дверца (18) в открытом положении обеспечивала доступ во внутреннее пространство второго коллектора (7, 8).

13. Теплообменник по любому из пп. 6-12, содержащий вторую прокладку (16), выполненную с возможностью ее размещения вплотную ко второй боковой поверхности (25), в контакте с каждым из первых и вторых краев (67, 68), определяющих вторую боковую поверхность (25).