Пакет теплообменника Советский патент 1992 года по МПК F28F3/10 F28F3/08 

Изобретение относится к химическому, нефтехимическому промышленному оборудованию, а именно к пластинчатым теплообменникам.

Известна конструкция пакета пластинчатого теплообменника, содержащего пластины, в которых боковая стенка уплот- нительного паза с одной стороны примыкает к выштампованным гофрам пластины, а с другой стороны боковая стенка паза имеет выдавки, выполненные вдоль паза на прямых участках в форме прямоугольника с местными углублениями, а на коллекторных участках - в форме полусферы синусоидально.

Наружная отбортовка такой пластины выполнена в плоскости пластины и имеет обрезную кромку на уровне впадин гофров основного поля пластины. Наличие выдавок на наружной боковой стенке паза позволяет ужесточить паз и создать конструкцию аппарата, работоспособного до 20 бар.

Однако сложность изготовления технологической оснастки для получения пластины с указанным профилем боковой стенки паза, а также сложность изготовления самой оснастки для прокладки идентичной форме паза с жесткими установочными допусками на размеры для разных марок резин с разным коэффициентом усадки являются недостатками данной конструкции.

Для таких пластин с боковой фигурной стенкой паза отбортовочное поле, за счет которого образуются профильные элементы, имеет завышенные конструктивные размеры.

Для других исполнений пластин, в частности пластин с горизонтальной гофрой, боковые стенки уплотнительного паза с целью увеличения жесткости выполнены вдоль всей длины в виде динусридально изогнутого контура с отбортовочн ым полем в плоскости пластины, обрезная крошка которой расположена на уровне высоты гофров основного поля пластины, либо с боковыми стенками без профильных элементов и с изогнутой отбортовкой, обрезная крошка

k/

оз

00 00

которой расположена ниже уровня гофров основного поля пластины, но с завышенной толщиной самой пластины с целью увеличения жесткости паза и применения аппарата на давление более 10 бар.

Недостатком данных конструкций также является сложность изготовления технологической оснастки для формовки и изготовления прокладок либо в другом случае завышенная металлоемкость.

Известна конструкция пакета пластин, у которых пластина имеет гладкую форму боковых стенок паза, а на наружной отбор- товке, выполненной в плоскости пластины на уровне высоты гофров основного поля пластины, выштампова ы выдавки в виде контактных упоров, имеющих форму транс- циидального выступа с впадиной в форме полусферы. Обрезная крошка отбортовки при этом профильная и соответствует форме контактных упоров. Аппараты с Пластинами данной конструкции обеспечивают работоспособность при давлении до 25 бар.

Однако в таком пакете пластин необходимо изготавливать сложную оснастку формовочного и обрубного штампов. Кроме того, отбортовка, выполненная в плоскости пластины, не обеспечивает безопасности работы обслуживающему персоналу в случае раскрытия канала, в связи с чем необходимо устанавливать защитные экраны, что связано с трудозатратами на их изготовление и дополнительной металлоемкостью.

Наиболее близким к предлагаемому является пакет теплообменника, в котором теплообменная пластина имеет по периметру паз с профилированной отбортовкой, обрезная кромка которой прямолинейная и расположена ниже уровня гофров основного поля пластины.

Боковые стенки паза имеют выдавки, однако при наложении смежных пластин друг на друга обеспечивается соединение шип-паз, так как пазы в любом их сечении относительно разреза имеют одинаковую конфигурацию, и верхние кромки выдавок при криволинейности нижних совпадают с верхними кромками паза, расстояние между которыми по всей длине постоянно. Прокладки по длине имеют одинаковое сечение, выступы с впадинами предохраняют от продольного и поперечного смещения прокладок, упрощается оснастка при изготовлении прокладок, обеспечивается техника безопасности.

Недостатками известного пакета теплообменника являются завышенная толщина пластины для работы на высоких параметрах, а также сложность изготовления формовочной оснастки. Кроме того, при увеличении давления (,0 кгс/см2) отмечается отгиб консольной части профилированной отбортовки, так как конструкция уплотнительного паза не имеет упоров со стороны консоли, а жесткость боковой стенки паза не обеспечивает устойчивости всего узла уплотнения.

Цель изобретения - на пластинах с

0 профильной отбортовкой при сохранении минимальных размеров отбортовочного поля увеличить устойчивость и прочность уп- лотнительного паза с одновременным утонением пластины и применением ее на

5 повышенные параметры работы.

Сущность изобретения состоит в том, что выступы выполнены в виде просечно-вытяжных элементов с просечной, лежащей в плоскости, параллельной продольной оси

0 паза, при этом вершины упомянутых элементов расположены на гребле отбортовки, а основания - на уровне гофров центральной зоны пластины. При этом просечно-вытяжные элементы выполнены на

5 профилированной отбортовке, обрезная крошка которой расположена ниже уровня гЬфров с сохранением минимальных конструктивных размеров самого отбортовочного поля за счет просечного элемента, позво0 лившего основание элемента максимально приблизить к уплотнительному пазу, обеспечив достаточную устойчивость и жесткость узла уплотнения на повышенные параметры работы. Достаточная устойчивость

5 и жесткость уплотнительного паза позволяет применять более тонкие пластины.

На фиг. 1 изображен пакет теплообменника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - вид уплотнительного паза с просеч0 но-вытяжными элементами и с профильной отбортовкой в аксонометрии.

Пакет теплообменника 1 содержит гофрированные пластины 2 прямоугольной формы. По углам пластины выполнены кол5 лекторные отверстия 3-6 для подвода и отвода теплообменивающихся сред.

Каждая пластина содержит уплотни- тельную прокладку 7, установленную в пазу для герметизации межпластинных каналов,

0 вокруг которых по наружному контуру - отбортовке 8, выполнены выступы 9 в виде просечно-вытяжных элементов с просечкой, лежащей в плоскости, параллельной продольной оси паза. Вершины 10 этих элемен

5 тов расположены на гребне отбортовки, а основания - на уровне гофров центральной зоны пластины. Данное решение позволяет максимально приблизить основание упора к пазу, а площадь перфорированной фигуры получить минимальной. Выступы с каждой

стороны пластины относительно продольной оси смещены относительно друг друга.

Каждая пластина в пакете охватывается отбортовкой последующей, в результате чего улучшается установка и центровка пластин относительно друг друга при сборке в пакет, а также при этом каждый канал в пакете закрыт экраном-отбортовкой.

Пластины устанавливаются друг относительно друга повернутыми на 180° вокруг оси б-б и зажаты в пакет до герметизации межпластинных каналов. Гофры при этом, контактируя между собой, образуют каналы сетчато-поточного типа, а выступы, вершины которых расположены на гребне отбор- товки, а впадины - на уровне гофров, поддерживают каждую последующую пластину посредине всех взятых участков.

Пакет теплообменника работает следующим образом.

Теплообменивающиеся среды поступают в каналы через коллекторные отверстия, движение которых в каналах осуществлено по схеме противотока. Поэтому, если в первом канале среда входит через отверстие 3 и выходит через отверстие 4, то во втором вход и выход осуществлен через коллекторные отверстия 5 и 6 соответственно. Конвективный теплообмен между средами происходит через гофрированную стенку пластины 2.

При сжатии пакета, когда усилие на прокладку может быть до 120кгс/см, наружная боковая стенка паза, подпертая изогнутой отбортовкой с выступами 9, обладает достаточной устойчивостью и запасом прочности на повышенные параметры.

В сочетании с отбортовкой, когда обрезная прямолинейная кромка расположена ниже уровня гофров, выступы максимально приближены к пазу, при этом уменьшено плечо изгиба, что позволяет значительно увеличить моменты инерции и сопротивления как в точке опоры по отношению к изгибающему моменту, так и на участке между опорами по отношению к крутящему предельному моменту. В результате повышенного запаса прочности укрепляющего участка отбортовки выступы могут быть

выполнены дискретно и интервал между ними зависит от толщины и свойств материала.

Использование предлагаемой конструкции пластин позволяет достичь большой

устойчивости и жесткости уплотнительного паза, за счет чего обеспечивается надежность работы пакета пластин.

Формула изобретен и я

Пакет теплообменника, содержащий прямоугольные тгйастины с центральной гофрированной и периферийной коллекторной зонами, по периметру которых выполнен паз с выступами и эластичной прокладкой, имеющий профилированную отбортовку, кромка которой расположена ниже уровня паза, при этом гребень отбортовки одной пластины расположен во впадине соседней, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, выступы выполнены в виде просечно-вытяжных элементов с просечкой, лежащей в плоскости, параллельной продольной оси паза, при

этом вершины упомянутых элементов расположены на гребне отбортовки, а основания - на уровне гофров центральной зоны пластины.

Фаз 2

ю

ВидБ

Использование: в химической, нефтяной и других областях. Сущность изобретения: пакет содержит прямоугольные пластины с центральной гофрированной зоной. По периметру пластин выполнен паз с выступами и эластичной прокладкой. Выступы выполнены в виде просечно-вытяжных элементов с просечкой. Последняя лежит в плоскости, параллельной продольной оси паза. Вершины упомянутых элементов расположены на гребне отбортовки, основания их - на уровне гофров. 4 ил.