Пластинчатый теплообменник и способ его сборки Российский патент 2025 года по МПК F28D9/00 F28F3/08 

Изобретение относится к пластинчатым теплообменникам, предназначенным для применения в энергетической промышленности и решения задач теплового обмена в производственном и бытовом оборудовании различного назначения.

Пластинчатые теплообменники относятся к рекуперативным поверхностным аппаратам, в которых теплообмен между охлаждаемой и нагреваемой средами происходит через стенку посредством теплопередачи. Рабочие среды могут отличаться как по структуре, так и по химическому составу.

Известны пластинчатые аппараты, содержащие поверхности теплообмена в виде гофрированных пластин трех основных конструкций: разборные, полуразборные и неразборные. Наибольшее практическое применение находят разборные конструкции, которые обладают высокой ремонтопригодностью и длительным сроком службы.

Известна конструкция пластинчатого теплообменника, в котором соединение первой части теплообменника со второй частью, осуществляется шпилькой с двумя гайками специального исполнения (см. патент РФ 2282124 МПК F 28 D 9/00, 26.11.2004 г.).

Недостатком данных конструкций теплообменников являются: плохая герметичность между пластинами, возникающая вследствие применения упругого уплотнителя, срок службы которого не превышает один-два года; применение и сложность подбора пластичных материалов, что в случае неправильного расчета приведет к тепловым деформациям всей конструкции теплообменника и, как следствие, к изменению его структурной геометрии и потере герметичности.

Известна конструкция пластинчатого теплообменника, состоящего из двух частей. Каждая часть состоит из несущих стальных пластин с ложементами и набранных между ними более тонких пластин гофрированной формы, толщина, которых в 15-20 раз меньше чем несущих и уплотнениями, части теплообменника соединены между собой шпильками, каждая с двумя гайками, имеющими фиксирующие части (см патент ЕР 3222957, МПК F28F 9/02, 27.09.2017 г.).

Недостатком данной конструкции теплообменников являются необходимость производства гаек специального типа и сложность их монтажа, поскольку наличие фиксатора может привести к перетягиванию резьбового соединения и, как следствие, к нарушению его надежности и долговечности. Конструкция же теплообменника не предполагает специальную обработку кромки двух основных пластин, выполненных из стали большой толщины, что, в сочетании в сочетании с вышеописанным недостатком, может приводить к нежелательным травмам при контакте человека с пластинами.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности, долговечности и безопасности работы пластинчатого теплообменника.

Техническим результатом является упрощение монтажа пластинчатого теплообменника и использование максимально унифицированных деталей.

Указанный технический эффект достигается тем, что в пластинчатом теплообменнике, состоящим из несущих стальных пластин с ложементами и набранных между ними более тонких пластин гофрированной формы, толщина которых в 15-20 раз меньше чем несущих, и уплотнениями. Части теплообменника соединены между собой шпильками, зафиксированными в отверстиях несущих пластин. Для достижения заявленного технического результата каждая из шпилек снабжена с одной стороны головкой, в виде гайки, зафиксированной на шпильке посредством штифта, с другой стороны - гайкой, вставленной в стопорную втулку с фиксатором. При этом каждая несущая пластина имеет углубления, сообщающиеся с отверстиями под шпильку, с возможностью фиксирования в них фиксатора, выполненного на стопорной втулке и имеющего форму ответную углублению на несущей пластине.

Уплотнения выполнены из резины высокопрочного состава.

В указанную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг. 1 - изображен общий вид предложенного теплообменника (в разобранном состоянии для наглядности),

на фиг. 1а, 1б, 1в - поясняющие изображения

на фиг. 1б - стопорная втулка. Пластинчатый теплообменник (фиг. 1) имеет направляющие 1 и 2 разъемный набор гофрированных теплообменных пластин 3 с уплотнительными резиновыми прокладками между ними 4, образующими систему рабочих каналов 5, две несущие пластины 6, стяжные элементы в виде шпилек (фиг. 1б) и коллекторы для подвода охлаждаемой 7 и нагретой 8 средами.

В качестве уплотнительных резиновых прокладок 4 могут использоваться, в частности, следующие виды резин Маслобензостойкие СКН, ХК, ПСК, СКУ, СКФ, АК и др. Маслобензостойкие РТИ: уплотнитель прокладки, кольца, сальники, манжеты, шланги, рукава;

Стойкие к действию химических агрессивных сред СКС, СКЭП, СКЭПТ, БК, ХК, СКН, ХСПЭ, СКФ, СКТ Гуммировка химической аппаратуры, уплотнители, шланги и др. РТИ

Каждая несущая пластина 9 (фиг. 1а) имеет углубление 10 для фиксирования. Шпилька 11 имеет головку 12 в виде зафиксированной на ней посредством штифта шестигранной гайки типового размера (фиг. 1б) и типовую гайку, вставляемую в стопорную втулку 13. Стопорная втулка 13 имеет специальный фиксатор с ответным углублением на каждой пластине большой толщины теплообменника, сообщающимся отверстием под шпильку.

Кроме того каждая из несущих стальных пластин по внешним граням имеет наклонную фаску (фиг. 1в), размеры граней которой определяются соотношением S₁=S₂=0.2 S, где S -толщина пластины, a S₁ и S₂ - размеры граней фаски соответственно.

Пластинчатый теплообменник работает следующим образом.

Охлаждаемая и нагреваемая среда подаются через коллекторы в подвод 7, и далее проходят через гофрированные теплообменные пластины 3 и резиновые прокладки 4, между ними по всей длине системы рабочих каналов 5. При этом тепловая энергия передается от одной среды к другой среде за счет непосредственного контакта с разными сторонами гофрированных теплообменник пластин, а две среды при этом не смешиваются, передача тепловой энергии продолжается по всей площади всех пластин и после прохождения сред через теплообменник прекращается.

В процессе работы пластины могут повреждаться механическими включениями или могут повреждаться уплотнения, поэтому требуется обслуживание теплообменника. Обслуживание организуется посредствам монтажа и демонтажа пластин и уплотнений.

Работник, вращая головку 12 шпильки 11, выкручивает шпильку из гайки, которая зафиксирована стопорной втулкой 13, упирающейся в стенки углублений 2 несущих пластин 9. После снятия шпилек, работник, раздвигает теплообменник по направляющим 1 и 2, и снимает гофрированные теплообменные пластины 3 и прокладки 4. После обслуживания теплообменных элементов и прокладок производится сборка теплообменника в обратной последовательности.

Настоящее изобретение позволяет повысить надежность, долговечность и безопасности работы пластинчатого теплообменника, за счет упрощения монтажа пластинчатого теплообменника и использования максимально унифицированных деталей.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. В пластинчатом теплообменнике, состоящем из несущих стальных пластин с ложементами, и расположенных между ними более тонких пластин гофрированной формы, толщина которых в 15-20 раз меньше толщины несущих пластин, и уплотнений, соединенных между собой шпильками, зафиксированными в отверстиях несущих пластин, каждая из шпилек снабжена с одной стороны головкой, в виде гайки, зафиксированной на шпильке посредством штифта, с другой стороны - гайкой, вставленной в стопорную втулку с фиксатором, причем каждая несущая пластина имеет углубления, сообщающиеся с отверстиями под шпильку, с возможностью фиксирования в них фиксатора, выполненного на стопорной втулке и имеющего форму, ответную углублению на несущей пластине Технический результат - упрощение монтажа пластинчатого теплообменника и использование максимально унифицированных деталей. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Пластинчатый теплообменник, состоящий из несущих стальных пластин с ложементами, и расположенных между ними более тонких пластин гофрированной формы, толщина которых в 15-20 раз меньше толщины несущих пластин, и уплотнений, соединенных между собой шпильками, зафиксированными в отверстиях несущих пластин, отличающийся тем, что каждая из шпилек снабжена с одной стороны головкой в виде гайки, зафиксированной на шпильке посредством штифта, с другой стороны - гайкой, вставленной в стопорную втулку с фиксатором, причем каждая несущая пластина имеет углубления, сообщающиеся с отверстиями под шпильку с возможностью фиксирования в них фиксатора, выполненного на стопорной втулке и имеющего форму ответную углублению на несущей пластине.

2. Пластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что уплотнения выполнены из резины высокопрочного состава

3. Пластинчатый теплообменник по п. 1, отличающийся тем, каждая из несущих стальных пластин по внешним граням имеет наклонную фаску, размеры граней которой определяются соотношением S₁=S₂=0.2*S, где S - толщина пластины, a S₁ и S₂ - размеры граней фаски соответственно.