Пластинчатый теплообменник

Авторы патента:


Пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник
Пластинчатый теплообменник

 


Владельцы патента RU 2589582:

АЛЬФА ЛАВАЛЬ КОРПОРЕЙТ АБ (SE)

Пластинчатый теплообменник (2), содержащий первую рамную пластину (4), вторую рамную пластину (6), первое количество боковых стенок (8, 10, 12, 14) и пакет (18) теплообменных пластин (20). Каждая из теплообменных пластин имеет центральный участок (40) и периферийный участок (42), окружающий центральный участок, и они расположены парами между первой и второй рамными пластинами и по существу параллельно им. Первый путь (F1) потока для первой текучей среды образован между теплообменными пластинами пар, а второй путь (F2) потока для второй текучей среды образован между парами теплообменных пластин. Боковые стенки продолжаются между первой и второй рамными пластинами и образуют пакет теплообменных пластин. Первая боковая стенка (10, 74) боковых стенок, имеющая внутреннюю поверхность (62, 78), обращенную к пакету теплообменных пластин, обеспечена сквозным отверстием (60, 76) для отвода вещества изнутри наружу пластинчатого теплообменника, причем вещество образуется из одной из первой и второй текучих сред. Пластинчатый теплообменник отличается тем, что, по меньшей мере, первый участок (64a, 78a) внутренней поверхности первой боковой стенки наклонен по направлению к отверстию для облегчения отвода вещества. 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к пластинчатому теплообменнику, содержащему первую рамную пластину, вторую рамную пластину, первое множество боковых стенок и пакет теплообменных пластин, каждый из которых имеет центральный участок и периферийный участок, окружающий центральный участок. Теплообменные пластины расположены парами между первой и второй рамными пластинами и по существу параллельно им. Первый путь потока для первой текучей среды образован между теплообменными пластинами пар, а второй путь потока для второй текучей среды образован между парами теплообменных пластин. Боковые стенки продолжаются между первой и второй рамными пластинами и заключают пакет теплообменных пластин. Первая боковая стенка из боковых стенок, имеющая внутреннюю поверхность, обращенную к пакету теплообменных пластин, обеспечена сквозным отверстием для отвода вещества изнутри наружу пластинчатого теплообменника. Вещество образуется из одной из первой и второй текучих сред.

Уровень техники

Сегодня существуют несколько других типов пластинчатых теплообменников, которые используются в различных областях применения в зависимости от их типа. Один известный тип пластинчатого теплообменника собирается болтовым креплением верхней части, нижней части и четырех боковых панелей к пакету угловых брусов для образования коробчатого корпуса вокруг пакета теплообменных пластин. Этот известный тип пластинчатого теплообменника часто называется блочным теплообменником. Один пример имеющегося в продаже блочного теплообменника представляет собой теплообменник, предлагаемый Alfa Laval AB под названием Compabloc.

Блочный теплообменник обычно имеет впуски текучей среды и выпуски текучей среды, размещенные на боковой панели, тогда как перегородки прикреплены к пакету теплообменных пластин для направления текучих сред назад и вперед через каналы, образованные между теплообменными пластинами в пакете теплообменных пластин.

Так как пакет теплообменных пластин окружен верхней частью, нижней частью и четырьмя боковыми панелями, теплообменник может выдерживать высокие уровни давления по сравнению со многими другими типами пластинчатых теплообменников. Тем не менее, блочный теплообменник является компактным, он имеет хорошие теплообменные свойства и может выдерживать тяжелые условия использования без разрушения.

Пакет теплообменных пластин иногда называется стопкой пластин и имеет специальную блочную конструкцию, которая характерна для блочных теплообменников. Пакет теплообменных пластин часто является цельносварным, и нет необходимости прокладок между теплообменными пластинами для надлежащего уплотнения каналов потока, которые образуются между пластинами. Это делает блочный теплообменник подходящим для функционирования с широким диапазоном агрессивных текучих сред при высоких температурах и при высоких давлениях.

Блочный теплообменник может быть выполнен с возможностью использования в качестве конденсатора, в котором охлаждается текучая среда, содержащая конденсируемый компонент, посредством чего образуются конденсат и остаточная текучая среда. Один такой конденсатор описан в заявке на патент заявителя US 2008/0196871. Он имеет нижнюю стенку, содержащую выпуск для отвода конденсата наружу пластинчатого теплообменника.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение пластинчатого теплообменника с улучшенной способностью отвода текучей среды изнутри наружу пластинчатого теплообменника по сравнению с известным уровнем техники. Основным замыслом изобретения является обеспечение одной из боковых стенок пластинчатого теплообменника конструкцией, которая облегчает дренаж текучей среды, т.е. конструкцией, которая позволяет отводимой текучей среде самопроизвольно течь по направлению к отводящему выпуску боковой стенки. Для достижения вышеописанной задачи пластинчатый теплообменник определен в приложенной формуле изобретения и рассмотрен ниже.

Пластинчатый теплообменник согласно настоящему изобретению содержит первую рамную пластину, вторую рамную пластину, первое множество боковых стенок и пакет теплообменных пластин, каждый из которых имеет центральный участок и периферийный участок, окружающий центральный участок. Теплообменные пластины расположены парами между первой и второй рамными пластинами и по существу параллельно им. Первый путь потока для первой текучей среды образован между теплообменными пластинами пар, а второй путь потока для второй текучей среды образован между парами теплообменных пластин. Боковые стенки продолжаются между первой и второй рамными пластинами и охватывают пакет теплообменных пластин. Первая боковая стенка из боковых стенок, имеющая внутреннюю поверхность, обращенную к пакету теплообменных пластин, обеспечена сквозным отверстием для отвода вещества изнутри наружу пластинчатого теплообменника. Вещество образуется из одной из первой и второй текучих сред. Пластинчатый теплообменник отличается тем, что, по меньшей мере, первый участок внутренней поверхности первой боковой стенки наклонен по направлению к отверстию для облегчения отвода вещества.

В блочном теплообменнике, который первоначально описан, первая и вторая рамные пластины соответствуют верхней и нижней части соответственно, тогда как боковые стенки соответствуют боковым панелям.

Между теплообменными пластинами во всех пакетах образованы каналы. Каналы образуют пути потока; каждый второй канал содержится в первом пути потока, а остальная часть каналов содержится во втором пути потока.

Тепло передается между первой и второй текучими средами внутри пластинчатого теплообменника, посредством чего из одной из первой и второй текучих сред образуется вещество. Это вещество может выходить из пластинчатого теплообменника через отверстие первой боковой стенки.

Так как внутренняя поверхность первой боковой стенки, по меньшей мере, частично наклонена по направлению к отводящему отверстию, вещество самопроизвольно подается по направлению к отверстию и отводится под действием силы тяжести, когда пластинчатый теплообменник расположен по существу горизонтально с первой боковой стенкой, обращенной к земле.

Таким образом, пластинчатый теплообменник может быть выполнен так, что первая боковая стенка содержит внутренний участок и внешний участок, которые образованы отдельно. Дополнительно внутренний участок имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, причем внутренняя поверхность содержится во внутренней поверхности первой боковой стенки. Внешний участок имеет внутреннюю поверхность, которая выполнена с возможностью зацепления с внешней поверхностью внутреннего участка.

Поскольку первая боковая стенка образована из двух элементов, область ее применения расширяется, так как характеристики внутреннего участка могут отличаться от характеристик внешнего участка.

В качестве примера внутренний участок и внешний участок первой боковой стенки могут быть изготовлены из различных материалов. Это может быть предпочтительным в областях применения теплообменника, где первая текучая среда и/или вторая текучая среда и/или образованное вещество вызывают коррозию или разрушение и должны находиться в контакте только с относительно стойкими материалами. Таким образом, внутренний участок может быть из более стойкого материала, чем наружный участок. Это экономически выгодно, так как более стойкие материалы часто являются более дорогостоящими, чем менее стойкие материалы. Если вместо этого первая боковая стенка образована цельной, вся первая боковая стенка будет изготовлена из более стойкого материала, который будет относительно дорогостоящим.

Внешний участок первой боковой стенки может содержать углубление, выполненное с возможностью приема внутреннего участка первой боковой стенки. Эта конструкция облегчает правильное позиционирование внутреннего участка первой боковой стенки в пластинчатом теплообменнике.

Пластинчатый теплообменник может быть таким, что внутренняя поверхность внешнего участка и внешняя поверхность внутреннего участка первой боковой стенки по существу являются плоскими. Эта конструкция позволяет использование традиционной боковой панели (по возможности обработанной) в качестве внешнего участка и специально выполненной накладки в качестве внутреннего участка, причем боковая панель и накладка зацеплены для образования первой боковой стенки изобретения пластинчатого теплообменника.

Внутренняя поверхность первой боковой стенки может содержать второе множество наклонных плоскостей, наклоненных по направлению к отверстию и соединенных друг с другом вдоль по существу прямой линии, продолжающейся от отверстия. Такая конструкция является предпочтительной, так как она является относительно простой и гигиеничной.

Пластинчатый теплообменник согласно настоящему изобретению может быть выполнен с возможностью использования в качестве конденсатора. Таким образом, одна из указанных первой и второй текучих сред содержит компонент, конденсируемый в вещество, а другая представляет собой охлаждающий агент. Таким образом, вещество, отводимое из пластинчатого теплообменника через отверстие первой боковой стенки, представляет собой конденсат.

Пластинчатый теплообменник может содержать пакет, в котором теплообменные пластины каждой пары неразъемно соединены друг с другом посредством двух противоположных краевых соединений пластин между периферийными участками теплообменных пластин из пары. Дополнительно или альтернативно каждые две из пар теплообменных пластин могут быть неразъемно соединены друг с другом посредством двух противоположных краевых соединений пар между периферийными участками двух смежных теплообменных пластин из различных пар. По сравнению с пакетом теплообменных пластин, отделенных прокладками, пакет неразъемно-соединенных теплообменных пластин может использоваться при более высоких давлениях и более высоких температурах и также в областях применения, включающих агрессивную среду, которая будет разрушать прокладки.

Рассмотренные выше соединения могут быть выполнены сваркой. Сварные соединения являются относительно прочными. Для различных типов соединений могут использоваться различные технологии сварки, например лазерная сварка и TIG-сварка.

Пластинчатый теплообменник может быть выполнен так, что первый путь потока и второй путь потока по существу являются поперечными друг относительно друга.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на приложенные схематические чертежи, на которых

фиг. 1 представляет собой изображение в разобранном виде блочного теплообменника, содержащего четыре боковые стенки и пакет теплообменных пластин,

фиг. 2a представляет собой вид сверху части пакета теплообменных пластин,

фиг. 2b представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения A-A на фиг. 2a,

фиг. 2c представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения B-B на фиг. 2a,

фиг. 3a представляет собой вид сверху первой боковой стенки из боковых стенок,

фиг. 3b представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения A-A на фиг. 3a,

фиг. 3c представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения B-B на фиг. 3a,

фиг. 4a представляет собой вид сверху внутреннего участка первой боковой стенки,

фиг. 4b представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения A-A на фиг. 4a,

фиг. 4c представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения B-B на фиг. 4a,

фиг. 5a представляет собой вид сверху альтернативной первой боковой стенки,

фиг. 5b представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения A-A на фиг. 5a, а фиг. 5c представляет собой вид в поперечном сечении вдоль сечения B-B на фиг. 5a.

Подробное описание

На фиг. 1 показан блочный пластинчатый теплообменник 2. Пластинчатый теплообменник 2 содержит первую рамную пластину 4, вторую рамную пластину 6 и четыре боковые стенки 8, 10, 12 и 14, которые скреплены болтами вместе с четырьмя угловыми брусами 16 для образования параллелепипедального корпуса собранного пластинчатого теплообменника 2. Теплообменник 2 выполнен с возможностью горизонтального размещения при функционировании так, что боковая стенка 10 обращена к земле и размещена по существу параллельно ей. Каждая из боковых стенок 8, 10, 12 и 14 составлена из внешнего участка 8a, 10a, 12a и 14a, соответственно и внутреннего участка, только два из которых, обозначенные позициями 10b и 12b, можно увидеть на фиг. 1. Внешние участки выполнены из традиционной боковой панели каждый, т.е. из относительно толстой пластины углеродистой стали. Каждый из внутренних участков состоит из накладки панели из материала, который может быть выбран после выбора конкретной области применения пластинчатого теплообменника 2, конкретнее текучих сред, обрабатываемых пластинчатым теплообменником, что будет дополнительно рассмотрено ниже. Пакет 18 выровненных по существу прямоугольных теплообменных пластин 20 и две прямоугольные концевые пластины 22 (только одну из которых можно увидеть на фиг. 1) расположены внутри корпуса. Концевые пластины 22 выровнены с теплообменными пластинами 20 и размещены на соответственных концах пакета 18. Традиционные перегородки 24 (только две из которых можно увидеть на фиг. 1) соединены с двумя противоположными сторонами пакета 18 теплообменных пластин 20. Боковые стенки, теплообменные пластины и перегородки будут дополнительно рассмотрены ниже.

Четыре боковые накладки 26, выполненные с возможностью обращаться к соответственному одному из угловых брусов 16, расположены на соответственном одном из углов пакета 18. Дополнительно четыре верхних накладки 28 расположены с возможностью продолжения между боковыми накладками 26 и между одной из концевых пластин 22 и соответственной одной из боковых стенок 8, 10, 12 и 14. Подобным образом четыре нижних накладки 30 (только две из которых можно увидеть на фиг. 1) расположены с возможностью продолжения между боковыми накладками 26 и между другой одной из концевых пластин 22 и соответственной одной из боковых стенок 8, 10, 12 и 14. Прокладки (не показаны) обеспечены для уплотнения четырех пространств, образованных боковыми стенками и накладками, чтобы обеспечить пластинчатый теплообменник герметичностью. Дополнительно боковая стенка 8 содержит впуск 32 и выпуск 34 для первой текучей среды, тогда как боковая стенка 14 имеет впуск 36 и боковая стенка 10 имеет выпуск 38 для второй текучей среды.

Все теплообменные пластины 20 по существу являются подобными, и они расположены парами в пакете 18. Пара теплообменных пластин здесь и далее также называется «кассета». Фиг. 2a-c иллюстрируют две смежные кассеты пакета. Как видно на фиг. 1 и 2a, каждая из теплообменных пластин имеет центральный участок 40 и периферийный участок 42, окружающий центральный участок. Разграничение между центральным и периферийным участком проиллюстрировано на фигурах пунктирной линией. Центральный участок 40 отштампован в виде рисунка из ребер 44, впадин 46 и канавок 48, как проиллюстрировано на фиг. 2a-c. Периферийный участок 42 содержит первый крайний участок 42a, второй крайний участок 42b, третий крайний участок 42c и четвертый крайний участок 42d. Смотря от плоскости фигуры на фиг. 2a, два противоположных, первый и третий, крайних участка 42a и 42c загнуты вверх, тогда как два противоположных, второй и четвертый, крайних участка 42b и 42d загнуты вниз.

Как отмечено выше и также очевидно из фигур, теплообменные пластины расположены парами или кассетами во всем пакете, количество кассет является переменным в зависимости от конкретной области применения пластинчатого теплообменника. Каждая вторая теплообменная пластина пакета, далее обозначенная символом «'», повернута относительно остальной части теплообменных пластин, далее обозначенных символом «"», на 180° вокруг оси X, которая является параллельной плоскости первой и второй рамных пластин 4 и 6 соответственно, т.е. плоскости фигуры на фиг. 2a. Дополнительно пакет теплообменных пластин является цельносваренным. Тем самым в кассете, таким образом, содержится две теплообменных пластины 20' и 20", причем вторые крайние участки 42b' и 42b" теплообменных пластин неразъемно соединены вдоль сварного соединения 50 первой крайней пластины, тогда как четвертые крайние участки 42d' и 42d" теплообменных пластин неразъемно соединены вдоль противоположного сварного соединения 52 второй крайней пластины. Дополнительно во всем пакете теплообменная пластина 20' одной кассеты неразъемно соединена с теплообменной пластиной 20" смежной кассеты вдоль сварного соединения 54 первой крайней пары между третьим крайним участком 42c' теплообменной пластины 20' и первым крайним участком 42a" теплообменной пластины 20" и противоположного сварного соединения 56 второй крайней пары между первым крайним участком 42a' теплообменной пластины 20' и третьим крайним участком 42c" теплообменной пластины 20".

Как очевидно из фиг. 2b-c, пластинчатый теплообменник, таким образом, выполнен так, что между центральными участками теплообменных пластин 20' и 20" каждой из кассет существуют опорные области 58. Конкретнее теплообменные пластины кассеты сварены вместе в этих опорных областях. Однако между центральными участками двух смежных теплообменных пластин различных кассет опорные области не существуют.

Имеются первый путь F1 потока для первой текучей среды и второй путь F2 потока для второй текучей среды через пластинчатый теплообменник 2. Первый путь F1 потока продолжается через впуск 32 боковой стенки 8, через кассеты и через выпуск 34 боковой стенки 8. Перегородки 24 направляют поток первой текучей среды назад и вперед через пакет 18, как проиллюстрировано стрелками на фиг. 1. Из-за опорной области 58 внутри кассет проходимость через кассеты ограничена, и первый путь F1 потока называется путем затрудненного потока. Второй путь F2 потока продолжается через впуск 36 боковой стенки 14, между кассетами и через выпуск 38 боковой стенки 10, как проиллюстрировано стрелками на фиг. 1. Так как между центральными участками двух различных кассет отсутствуют опорные области, проходимость между кассетами не ограничена, и второй путь F2 потока называется путем свободного потока. Как очевидно из фигур, первый и второй пути потока по существу являются поперечными друг относительно друга. Накладки 26 уплотняют углы пакета 24, что обеспечивает, что два различных пути F1 и F2 потока отделены.

Пакет теплообменных пластин здесь не описан подробно, но описан в Европейской заявке на патент № 111614236, поданной 7 апреля 2011 года, и европейской заявке на патент № 121633200, поданной 5 апреля 2012 года, обе на имя Alfa Laval Corporate AB, причем эти заявки включены здесь в полном объеме этой ссылкой.

Пластинчатый теплообменник 2 выполнен с возможностью использования в качестве конденсатора. Соответственно первая текучая среда представляет собой охлаждающий агент, тогда как вторая текучая среда представляет собой газ, содержащий компонент, конденсируемый в вещество. Первая и вторая текучая среда входит в пластинчатый теплообменник 2 через впуски 32 и 36 соответственно и течет через пакет теплообменных пластин. Таким образом, вторая текучая среда охлаждается первой текучей средой, посредством чего образуется конденсат в виде указанного вещества и остаточный газ. После первого пути F1 потока пакет теплообменных пластин проходится четыре раза. Конкретнее пакет теплообменных пластин разделен на четыре части, через которые поочередно проходит первая текучая среда. Когда первая текучая среда выходит из четвертой и последней части пакета 18, т.е. части слева от левой видимой перегородки 24 на фиг. 1, она течет по направлению к выпуску 34 боковой стенки 8 для выведения из пластинчатого теплообменника 2. Другими словами выпуск 34 находится в прямом сообщении по потоку только с последней частью пакета. Наоборот, после второго пути F2 потока пакет проходится только один раз. Когда конденсат и остаточный газ выходят из пакета 18, они текут по направлению к выпуску 38 боковой стенки 10 для выведения или отвода из пластинчатого теплообменника 2. Другими словами, выпуск 38 находится в прямом сообщении по потоку со всем пакетом.

Как рассмотрено выше, каждая из боковых стенок 8, 10, 12 и 14 составлена из внешнего участка в виде боковой панели и внутреннего участка в виде накладки панели. Каждый из впусков и выпусков 32, 36 и 34, 38 соответственно боковых стенок естественно содержит отверстие, продолжающееся через боковую стенку для подачи первой текучей среды, второй текучей среды, остаточного газа или/и конденсата в и из пластинчатого теплообменника. На фигурах только отверстие через боковую стенку 10 является видимым, и оно обозначено позицией 60. Накладки панели боковых стенок 8, 12 и 14 образованы в виде относительно тонкой пластины неизменной толщины и из материала, подходящего для конкретной области применения пластинчатого теплообменника. Пластина обеспечена количеством отверстий, соответствующим общему количеству впусков и выпусков, т.е. отверстий боковой стенки. Накладки панели боковых стенок 8, 12 и 14 прикреплены к соответственной боковой панели в зависимости от применения пластинчатого теплообменника. В качестве примера, если пластинчатый теплообменник используется с давлением вдоль второго пути F2 потока, которое является более низким, чем давление снаружи пластинчатого теплообменника, накладка панели боковой стенки 14 может быть прикреплена к соответствующей боковой панели, чтобы не всасываться по направлению к пакету 18.

Боковая стенка 10, которая более подробно показана на фиг. 3а-c, отличается от других боковых стенок 8, 12 и 14. При этом подобно другим боковым стенкам, боковая стенка 10 имеет внутреннюю поверхность 62, которая содержит внутреннюю поверхность 64 накладки 10b панели. Однако накладка 10b панели, которая более подробно показана на фиг. 4a-c, выполнена не таким же образом, как накладки панели других боковых стенок.

Накладка 10b панели содержит отверстие 60' и боковую панель 10a, содержащую отверстие 60", образующее часть отверстия 60 боковой панели 10. Отверстие 60 и, таким образом, отверстия 60' и 60" размещены по существу в центре боковой стенки 10, накладки 10b панели и боковой панели 10a соответственно. Внутренняя поверхность 64 накладки 10b панели содержит прямоугольный первый участок или центральный участок 64a и второй участок или периферийный участок 64b. Центральный участок 64a содержит четыре плоскости 66, которые наклонены по направлению к отверстию 60' и соединены вдоль четырех прямых линий 68, причем каждая линия 68 продолжается от отверстия 60' по направлению к соответственному внешнему углу центрального участка 64a. Периферийный участок 64b образован как плоская рама, окружающая центральный участок 64a, и он выполнен с возможностью зацепления с одной из указанных выше (не показанных) прокладок.

Внешняя поверхность 70 накладки 10b панели по существу является плоской и выполнена с возможностью зацепления с внутренней поверхностью 72 боковой панели 10a, которая также по существу является плоской. Конкретнее внутренняя поверхность 72 боковой панели 10a образует дно углубления 73 для приема накладки 10b панели. Углубление 73 окружено крайними участками 75, в свою очередь обеспеченными отверстиями 77 для зацепления с угловыми брусами 16, как предварительно отмечалось. Боковые панели боковых стенок 8, 12 и 14 имеют подобную конструкцию.

Как очевидно из фиг. 3b-c и фиг. 4b-4c, накладка 10b панели имеет изменяющуюся толщину; близко к краям накладка панели является относительно толстой по сравнению с накладкой панели других боковых стенок 8, 12 и 14, а близко к отверстию 60' накладка панели является более тонкой. Для установки накладки 10b панели в углубление 73 боковой панели 10a углубление 73 является более глубоким, чем углубления боковых стенок 8, 12 и 14. Дополнительно по сравнению с накладками панели боковых стенок 8, 12 и 14 накладка 10b панели является относительно тяжелой. В связи с этим во многих областях применения даже в областях применения, где пластинчатый теплообменник используется с давлением вдоль второго пути F2 потока, которое является более низким, чем давление снаружи пластинчатого теплообменника, нет необходимости крепления накладки 10b панели к боковой стенке 10 для исключения всасывания накладки панели по направлению к пакету 18.

Возвращаясь к рассмотрению использования пластинчатого теплообменника 2 в качестве конденсатора, вторая текучая среда преобразуется в конденсат и остаточный газ внутри пакета. Из-за силы тяжести и горизонтальной конструкции пластинчатого теплообменника 2, которая показана на фиг. 1, конденсат самопроизвольно течет по направлению к боковой стенке 10. Так как выпуск 38 боковой стенки 10 находится в сообщении по потоку с пакетом по всей его длине, некоторый конденсат, то есть конденсат, текущий из центральной части пакета теплообменных пластин, будет попадать в накладку 10b панели относительно близко к отверстию 60' и выпуску 38, тогда как некоторый конденсат, то есть конденсат, текущий из концевых участков пакета теплообменных пластин, будет попадать в накладку 10b панели относительно далеко от отверстия 60' и выпуска 38. Если внутренняя поверхность боковой стенки 10 является плоской, надлежащий отвод конденсата изнутри наружу пластинчатого теплообменника 2 может являться сложнодостижимым. Конкретнее имеется риск того, что вытекающий из пакета пластин далеко от отверстия 60' конденсат будет оставаться внутри пластинчатого теплообменника. Это крайне нежелательно для некоторых областей применения пластинчатого теплообменника, например фармацевтических областей применения. Вместо этого полный отвод конденсата из пластинчатого теплообменника облегчается наклонной конструкцией внутренней поверхности боковой стенки 10, которая описана выше.

Фиг. 5a-c иллюстрируют альтернативную боковую стенку 74, которая может заменить вышеописанную боковую стенку 10 в альтернативном варианте выполнения пластинчатого теплообменника согласно настоящему изобретению. Боковая стенка 74 не составлена из внешнего и внутреннего участка, а образована как один цельный элемент. Таким образом, боковая стенка 74 просто составлена из специально выполненной боковой панели. Она обеспечена расположенным по центру отверстием 76, которое содержится в выпуске, подобном вышеописанному выпуску 38, для отвода конденсата и остаточного газа из пластинчатого теплообменника. Дополнительно внутренняя поверхность 78 боковой стенки 74 содержит прямоугольный первый участок или центральный участок 78a и второй участок или периферийный участок 78b. Центральный участок 78a выполнен таким же образом, как центральный участок 64a внутренней поверхности 64 накладки 10b панели, описанной выше. Таким образом, центральный участок 78a содержит плоскости 80, которые наклонены по направлению к отверстию 76 и соединены вдоль четырех прямых линий 82, причем каждая линия 82 продолжается от отверстия 76 по направлению к соответственному внешнему углу центрального участка 78a. Периферийный участок 78b окружает центральный участок 78a и выполнен как соответствующий периферийный участок традиционной боковой панели, т.е. он содержит крайние участки 84, обеспеченные отверстиями 86 для зацепления с угловыми брусами 16, как предварительно отмечалось.

Таким образом, боковая стенка 10 и боковая стенка 74 выполнены по-разному, но обеспечены одинаковым, облегчающим дренаж признаком. Что касается боковой стенки 10, облегчающий дренаж признак происходит из уникально образованной накладки панели, которая размещена на внутренней части боковой панели. Что касается боковой стенки 74, облегчающий дренаж признак происходит из уникальной конструкции самой боковой панели. Боковая стенка с двумя участками, как боковая стенка 10, является предпочтительной, так как она является очень адаптивной, так как накладка панели может быть заменена и адаптирована к конкретной области применения пластинчатого теплообменника. Дополнительно она является экономичной, так как она может содержать традиционную боковую панель. Другое преимущество боковой стенки с двумя участками заключается в том, что один из участков может быть выполнен из одного материала, тогда как другой участок изготовлен из другого материала. В качестве примера, если пластинчатый теплообменник используется в области применения, включающей агрессивные текучие среды и/или продукты, получаемые из текучих сред, элементы пластинчатого теплообменника, которые находятся в контакте с агрессивными текучими средами или продуктами, должны быть изготовлены из стойкого материала. Такие стойкие материалы часто являются значительно более дорогостоящими, чем углеродистая сталь, которая представляет собой обычный материал боковой панели. В такой случае внутренний участок боковой стенки может быть изготовлен из стойкого дорогостоящего материала, тогда как внешний участок изготовлен из менее дорогостоящего, менее стойкого материала. Естественно, это является очень экономически выгодным. Однако если боковая стенка вместо этого является цельной, вся боковая панель должна быть изготовлена из стойкого дорогостоящего материала.

Вышеописанные варианты выполнения настоящего изобретения следует рассматривать только в качестве примеров. Специалисту в области техники понятно, что рассмотренные варианты выполнения могут быть изменены и объединены несколькими путями без отклонения от замысла изобретения.

В качестве примера вышеописанный пластинчатый теплообменник или конденсатор относится к "однопроходному" типу, что означает, что пакет теплообменных пластин проходится только один раз после пути потока текучей среды, содержащей конденсируемый компонент. Дополнительно в таком "однопроходном" конденсаторе выпуск конденсата и выпуск остаточной текучей среды представляет собой один и тот же выпуск, и этот выпуск размещен на противоположной боковой стенке пластинчатого теплообменника относительно впуска текучей среды, содержащей конденсируемый компонент. Естественно, настоящее изобретение в равной степени пригодно к использованию с пластинчатым теплообменником или конденсатором "многопроходного" типа, подобным описанному в US 2008/0196871, документ отмечен во введении, причем документ включен здесь в полном объемом этой ссылкой. В таком "многопроходном" конденсаторе пакет теплообменных пластин проходится более одного раза после пути потока текучей среды, содержащий конденсируемый компонент. Дополнительно в таком "многопроходном" конденсаторе выпуск конденсата может быть отделен от выпуска остаточной текучей среды, и выпуск остаточной текучей среды может быть расположен вместе с впуском текучей среды, содержащей конденсируемый компонент на противоположной боковой стенке пластинчатого теплообменника относительно выпуска конденсата.

В качестве другого примера изобретение может быть использовано с другими типами теплообменников, кроме цельносварных блочных пластинчатых теплообменников, например, с разборными пластинчатыми теплообменниками.

Дополнительно облегчающий дренаж признак вышеописанных боковых стенок происходит из четырех плоскостей, наклоненных по направлению к дренажному отверстию боковых стенок. Естественно, для достижения этого признака боковая стенка может быть образована многими другими путями. В качестве примера внутренняя поверхность боковой стенки может содержать более или менее четырех плоскостей, она может иметь чашеобразную форму или она может содержать различные рисунки канавок, все ведущие к отверстию или некоторые из них ведущие к отверстию и другие ведущие к другим канавкам.

Также вышеописанные дренажные отверстия проходят по существу по центру через соответствующие боковые стенки. Естественно, отверстие может быть размещено по существу в любом месте на боковой стенке, например, близко к его краю.

Дополнительно в вышеописанном пластинчатом теплообменнике путь свободного потока проходит между кассетами, тогда как путь затрудненного потока проходит через кассеты. Естественно, возможна перестройка теплообменных пластин, чтобы он имел противоположный путь.

Дополнительно другие технологии для достижения вышеописанных неразъемных соединений, кроме сварки, конечно, являются возможными. Один пример представляет собой пайку.

Выражение "пара", которое использовалось выше, относится к теплообменным пластинам одной кассеты. Однако "пара" также может использоваться как выражение для двух смежных теплообменных пластин, образующих часть двух смежных, но различных кассет.

Вышеописанные теплообменные пластины пакета все по существу являются подобными, но они имеют две различные ориентации. Естественно, теплообменные пластины пакета вместо этого могут быть различных, поочередно расположенных типов.

Наконец вышеописанный пластинчатый теплообменник или конденсатор содержит один путь затрудненного потока и один путь свободного потока. Путь свободного потока требуется в некоторых областях применения пластинчатого теплообменника, например в областях применения с высокими гигиеническими требованиями, так как путь свободного потока является относительно простым для чистки, или областях применения, включающих текучие среды, содержащие волокна и твердые частицы, так как путь свободного потока связан с относительно низким риском закупорки. Естественно, настоящее изобретение в равной степени пригодно к использованию с пластинчатыми теплообменниками, не содержащими путь свободного потока.

Следует отметить, что описание деталей, не существенных для настоящего изобретения, исключено, и что фигуры являются только схематическими и не изображены согласно масштабу. Также следует отметить, что некоторые из фигур более упрощены, чем другие. В связи с этим некоторые компоненты могут быть проиллюстрированы на одной фигуре, но опущены на другой фигуре.

1. Пластинчатый теплообменник (2), содержащий первую рамную пластину (4), вторую рамную пластину (6), первое множество боковых стенок (8, 10, 12, 14) и пакет (18) теплообменных пластин (20), каждая из которых имеет центральный участок (40) и периферийный участок (42), окружающий центральный участок, причем теплообменные пластины расположены парами между первой и второй рамными пластинами и по существу параллельно им, первый путь (F1) потока для первой текучей среды образован между теплообменными пластинами пар, а второй путь (F2) потока для второй текучей среды образован между парами теплообменных пластин, боковые стенки проходят между первой и второй рамными пластинами и охватывают пакет теплообменных пластин, причем первая боковая стенка (10, 74) из боковых стенок, которая имеет внутреннюю поверхность (62, 78), обращенную к пакету теплообменных пластин, обеспечена сквозным отверстием (60, 76) для отвода вещества изнутри наружу пластинчатого теплообменника, причем указанное вещество образуется из одной из первой и второй текучих сред, отличающийся тем, что, по меньшей мере, первый участок (64a, 78a) внутренней поверхности первой боковой стенки наклонен по направлению к отверстию для облегчения отвода вещества.

2. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 1, в котором первая боковая стенка (10) содержит внутренний участок (10b) и внешний участок (10a), которые образованы отдельно, причем внутренний участок содержит внутреннюю поверхность (64) и внешнюю поверхность (70), причем внутренняя поверхность содержится во внутренней поверхности (62) первой боковой стенки, а внешний участок содержит внутреннюю поверхность (72), выполненную с возможностью зацепления с внешней поверхностью внутреннего участка.

3. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 2, в котором внутренний участок (10b) и внешний участок (10a) первой боковой стенки (10) изготовлены из различных материалов.

4. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 2, в котором внешний участок (10a) первой боковой стенки (10) содержит углубление (73), выполненное с возможностью приема внутреннего участка (10b) первой боковой стенки (10).

5. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 2, в котором внутренняя поверхность (72) внешнего участка (10a) и внешняя поверхность (70) внутреннего участка (10b) первой боковой стенки (10) по существу являются плоскими.

6. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 1 или 2, в котором внутренняя поверхность (62, 78) первой боковой стенки (10, 74) содержит второе множество наклонных плоскостей (66, 80), наклоненных по направлению к отверстию (60, 76) и соединенных друг с другом вдоль по существу прямых линий (68, 82), проходящих от отверстия.

7. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 1 или 2, выполненный с возможностью использования в качестве конденсатора, причем одна из указанных первой и второй текучих сред содержит компонент, конденсируемый в вещество, а другая представляет собой охлаждающий агент, и путь потока указанной одной из первой и второй текучих сред находится в сообщении по потоку с отверстием (60, 76) первой боковой стенки (10, 74).

8. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 1, в котором теплообменные пластины (20', 20") каждой пары неразъемно соединены друг с другом двумя противоположными краевыми соединениями (50, 52) пластин между периферийными участками (42) теплообменных пластин пары.

9. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 1, в котором каждые две из пар теплообменных пластин (20) неразъемно соединены друг с другом двумя противоположными краевыми соединениями (54, 56) пар между периферийными участками (42) двух смежных теплообменных пластин (20', 20") различных пар.

10. Пластинчатый теплообменник (2) по любому из пп. 8 и 9, в котором соединения (50, 52, 54, 56) выполнены сваркой.

11. Пластинчатый теплообменник (2) по п. 1, в котором первый путь (F1) потока и второй путь (F2) потока по существу являются поперечными друг относительно друга.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается коммунального хозяйства и предназначено для восстановления работоспособности частично замороженных, но не разрушенных, чугунных радиаторов систем отопления в жилых и общественных зданиях.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к воздухоохладителям холодильных машин и установок, и может быть использовано в теплообменных аппаратах нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования воздуха. .

Изобретение относится к области холодильной техники и касается устройств для хранения пищевых, биологических и др. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству и, непосредственно, может быть использовано в системах вентиляции и кондиционирования на судах и морских буровых платформах в северных широтах.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в холодильниках пищевой промышленности. .
Наверх