Прокладка проходного отверстия и узел для теплообменника
Предложены прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия и узел для теплообменника (31). Прокладка проходного отверстия является кольцевой и выполнена с возможностью охвата - в пределах своей внутренней периферии (58, 58') - области (43) проходного отверстия первой пластины и области (34) проходного отверстия второй пластины. Первая поверхность (60) прокладки проходного отверстия, расположенная с возможностью контактного взаимодействия с первой пластиной, гофрирована так, что ограничивает расположенные в чередующемся порядке гребни (62) прокладки и впадины (63) прокладки вдоль продольной протяженности (L) прокладки проходного отверстия. Гребни прокладки и впадины прокладки расположены так, что сопрягаются соответственно с впадинами (49) пластины и гребнями (47) пластины, принадлежащими первой пластине. Вторая поверхность (61) прокладки проходного отверстия, расположенная с возможностью контактного взаимодействия с пластинчатой структурой, содержащей вторую пластину, является, по существу, плоской и расположена с возможностью контакта с, по существу, плоской поверхностью (38) пластинной структуры. Технический результат – упрощение конструкции и повышение эффективности теплообменника. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 25 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к прокладке проходного отверстия и ее конструкции. Данное изобретение также относится к узлу для теплообменника, содержащему такую прокладку проходного отверстия.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Пластинчатые теплообменники в типичных случаях состоят из двух концевых пластин, в промежутке между которыми располагается множество выровненных теплопередающих пластин. Теплопередающие пластины гофрированы так, что содержат гребни, простирающиеся в верхней плоскости, и впадины, простирающиеся в нижней плоскости. В хорошо известных пластинчатых теплообменниках одного типа - так называемых пластинчатых теплообменниках, собранных на прокладках, прокладки расположены между теплопередающими пластинами, конкретнее - в пазах под прокладки, простирающихся вдоль внешних краев и вокруг проходных отверстий теплопередающих пластин. Пазы под прокладки могут простираться в нижней плоскости и/или в промежуточной плоскости, именуемой также полуплоскостью. Концевые пластины, а значит и теплопередающие пластины, прижаты друг к другу, вследствие чего прокладки создают уплотнение между теплопередающими пластинами. Прокладки ограничивают параллельные проточные каналы между теплопередающими пластинами, а по этим каналам могут попеременно течь две текучие среды изначально разных температур для передачи тепла от одной текучей среды к другой.
Текучие среды попадают в каналы и покидают их через проходы, которые простираются сквозь пластинчатый теплообменник и образованы соответственными выровненными проходными отверстиями в теплопередающих пластинах. Проходы сообщаются со входами и выходами, соответственно, пластинчатого теплообменника. Вход и выход каждой из текучих сред могут быть сформированы в одной и той же концевой пластине или в разных концевых пластинах. Если они сформированы в одной и той же концевой пластине, это означает, что текучая среда будет попадать в теплообменник и покидать его на одной и той же стороне теплообменника. Если они сформированы в разных концевых пластинах, это означает, что текучая среда будет попадать в теплообменник на одной стороне и покидать теплообменник на противоположной стороне. В зависимости от конструкции теплопередающих пластин, в последнем случае для достижения герметичного уплотнения между концевой пластиной, содержащей выход, и крайней теплопередающей пластиной, вследствие чего текучая среда не может течь между концевой пластиной и крайней теплопередающей пластиной, может потребоваться специальная конструкция теплообменника. В типичных случаях, при соединении с теплопередающими пластинами, содержащими пазы под прокладки простирающиеся в нижней плоскости, требуется специальная конструкция. Одна такая специальная конструкция влечет за собой обеспечение углублений для заключения прокладок в концевой пластине. Получение таких углублений является трудоемким и дорогостоящим. Ниже, со ссылками на фиг.1a и 1b, описывается еще одна специальная конструкция.
На фиг.1a и 1b изображен известный пластинчатый теплообменник 2 вышеописанной конструкции (в не полностью герметизированном состоянии), имеющей вход для одной и из текучих сред и выход 4 для той же текучей среды, расположенные на противоположных сторонах пластинчатого теплообменника, причем на чертежах изображена сторона выхода. Вход и выход для другой текучей среды расположены на одной и той же стороне теплообменника. На фиг.1a и/или фиг.1b изображена одна концевая пластина 6 из двух концевых пластин, две теплопередающие пластины 8 и 20 из большего количества теплопередающих пластин (причем все они похожи и выполнены так, как изображено на фиг.4a и 4b), один проход 10 из четырех проходов, причем проход 10 сообщается с выходом 4, две прокладки 12 проходных отверстий из большего количества прокладок проходных отверстий, переходная пластина 14, кольцевая прокладка 16 из четырех кольцевых прокладок и уплотнительное кольцо 18. Последние три компонента присутствуют лишь на стороне выхода пластинчатого теплообменника. Кольцевые прокладки расположены в соответственном одном из проходов (не показано), обеспечивая достаточную опору между той из теплопередающих пластин 20, которая является крайней, и переходной пластиной 14. Уплотнительное кольцо расположено в проходе 10. Таким образом, в проходах, не сообщающихся с выходом в концевой пластине 6, т.е. в других проходах, уплотнительного кольца нет. На фиг.1 показана также одна футеровка 22 из четырех футеровок для защиты концевой пластины 6 от воздействия текучей среды. За счет подходящего выбора материала для концевых пластин, футеровки можно исключить.
Концевые пластины, теплопередающие пластины и переходная пластина - все они содержат четыре области проходных отверстий, каждая из которых может быть либо открытой, содержа соответственное проходное отверстие, либо закрытой. Все четыре области проходных отверстий всех теплопередающих пластин за исключением крайних теплопередающих пластин в типичных случаях открыты, некоторые из областей проходных отверстий крайних теплопередающих пластин, переходной пластины и концевых пластин открыты, а некоторые - закрыты, в зависимости от компоновки входов и выходов текучих сред. Это утверждение справедливо и в данном случае. На фиг.1a и 1b изображена одна область 24, 26, 28 и 30 проходного отверстия каждой из теплопередающих пластин 8 и 20, переходной пластины 14 и концевой пластины 6, соответственно. Понятно, что все области 24, 26, 28 и 30 проходных отверстий являются открытыми, содержа соответственное проходное отверстие. Область проходного отверстия переходной пластины 14 больше, чем области проходных отверстий теплопередающих пластин и концевых пластин. Конкретнее, если все области проходных отверстий закрыты, переходная пластина 14 аналогична теплопередающим пластинам. Вместе с тем, когда переходную пластину 14 разрезают, чтобы раскрыть одну из ее областей проходных отверстий, вырезается больше материала, чем когда разрезают одну из открытых областей проходных отверстий одной из теплопередающих пластин. Таким образом, переходную пластину 14 следует изготавливать в соответствии с требованиями заказчика.
Как видно из фиг.1a и 1b, переходная пластина 14 расположена между крайней теплопередающей пластиной 20 и концевой пластиной 6. Кольцевая прокладка 16 расположена между крайней теплопередающей пластиной 20 и переходной пластиной 14 вокруг открытой области 28 проходного отверстия переходной пластины. Кольцевая прокладка имеет постоянное поперечное сечение на всем своем протяжении. Кольцевой участок кольцевой прокладки выступает за пределы края проходного отверстия, а уплотнительное кольцо удерживает кольцевую прокладку на месте.
Таким образом, вышеупомянутая конструкция требует изготовления и сборки специальных компонентов трех типов, чтобы гарантировать герметичное уплотнение между концевой пластиной 6 и крайней теплопередающей пластиной 20, что может быть связано с большими затратами денег, а также времени. Кроме того, между концевой пластиной 6 и переходной пластиной 14 течения не будет. Не будет и течения между крайней теплопередающей пластиной 20 и переходной пластиной 14. Это означает, что переходная пластина не будет обладать функцией теплопередачи - это предусматривается в целях уплотнения
Из уровня техники известен DE 2112168, раскрывающий пластинчатый теплообменник, содержащий пакет теплообменных пластин, расположенных между двумя концевыми элементами. Теплообменные пластины снабжены отверстиями, которые выровнены так, чтобы образовывать проточные каналы. Резиновые вкладыши обеспечивают уплотнение между самой внешней из теплообменных пластин и одним из концевых элементов, имеющих соединения, совмещенные с проточными каналами.
Также из уровня техники известен CN103968701 раскрывающий пластинчатый теплообменник, содержащий пакет теплообменных пластин, расположенных между двумя концевыми пластинами. Теплообменные пластины снабжены отверстиями, которые выровнены так, чтобы образовывать проточные каналы. Прокладки обеспечивают уплотнение между соседними пластинами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить более простую, менее дорогую и более эффективную конструкцию теплообменника, имеющего вход и выход для одной и той же текучей среды, расположенные на противоположных сторонах теплообменника. Основная идея изобретения заключается в том, чтобы заменить три специальных компонента вышеописанной конструкции известного теплообменника конструкцией с прокладкой проходного отверстия нового типа, т.е. с одним-единственным компонентом. Прокладка проходного отверстия и узел теплообменника, содержащий такую прокладку проходного отверстия, для решения вышеупомянутой задачи охарактеризованы в прилагаемой формуле изобретения и подробнее рассмотрены ниже.
Прокладка проходного отверстия, соответствующая данному изобретению, предназначена для установки между гофрированной первой пластиной и второй пластиной пластинчатого теплообменника таким образом, что центральная плоскость протяженности прокладки проходного отверстия параллельна первой и второй пластинам. Прокладка проходного отверстия является кольцевой и расположена так, что в пределах своей внутренней периферии охватывает область проходного отверстия первой пластины и область проходного отверстия второй пластины. Прокладка проходного отверстия отличается тем, что первая поверхность прокладки проходного отверстия, расположенная с возможностью контактного взаимодействия с первой пластиной, гофрирована так, что образует расположенные в чередующемся порядке гребни прокладки и впадины прокладки вдоль продольной протяженности прокладки проходного отверстия. Гребни прокладки и впадины прокладки расположены так, что сопрягаются соответственно с впадинами пластины и гребнями пластины, принадлежащими первой пластине. Вторая поверхность прокладки проходного отверстия, расположенная с возможностью контактного взаимодействия с пластинной структурой, содержащей вторую пластину, является, по существу, плоской и расположена с возможностью контакта с, по существу, плоской поверхностью пластинной структуры. Гребни прокладки выступают, а впадины прокладки понижаются, в направлении нормали к центральной плоскости протяженности. Ширины прокладки проходного отверстия измеряются параллельно центральной плоскости протяженности и перпендикулярно продольной протяженности прокладки проходного отверстия.
Первая и вторая пластины могут быть разных типов, включая теплопередающие пластины, разделительные пластины и концевые пластины.
Пластинная структура может содержать, например, футеровку и вторую пластину, причем вторая поверхность прокладки проходного отверстия может быть расположена с возможностью контакта с футеровкой. В альтернативном варианте, пластинная структура может не содержать футеровку, например, может состоять из второй пластины, при этом вторая поверхность прокладки проходного отверстия может быть расположена с возможностью контакта со второй пластиной.
Под термином «центральная плоскость протяженности прокладки проходного отверстия» понимается плоскость, параллельная плоской поверхности, на которую помещена прокладка проходного отверстия.
Под выражением «параллельна первой и второй пластинам» понимается параллельность соответственной центральной или главной плоскости протяженности первой и второй пластин.
Области проходных отверстий первой и второй пластин могут быть либо открытыми, содержа соответственное проходное отверстие, либо закрытыми.
За счет того, что первая поверхность прокладки проходного отверстия содержит гребни прокладки и впадины прокладки, расположенные с возможностью контактного взаимодействия соответственно с впадинами пластины и гребнями пластины, принадлежащими первой пластине, можно достичь плотного и надежного уплотнения между первой пластиной и прокладкой проходного отверстия.
За счет того, что вторая поверхность прокладки проходного отверстия является, по существу, плоской и расположена с возможностью контактного взаимодействия с, по существу, плоской поверхностью пластинной структуры, можно достичь плотного и надежного уплотнения между пластинной структурой и прокладкой проходного отверстия.
Прокладка проходного отверстия может быть такой, что гребни прокладки и впадины прокладки будут образовывать внутреннюю периферию прокладки проходного отверстия. Такая конструкция означает, что гребни и впадины прокладки расположены как можно дальше на прокладке проходного отверстия, что делает прокладку пригодной для первых пластин, имеющих области проходных отверстий, окруженные и ограниченные впадинами и гребнями пластин, как в типичных случаях и бывает.
Первая поверхность прокладки проходного отверстия может образовывать первый прилив или горбик, простирающийся вдоль продольной протяженности прокладки проходного отверстия и выступающий из гребней прокладки и впадин прокладки в направлении нормали к центральной плоскости протяженности. Такой первый прилив может создать возможность приложения локально увеличенного давления прокладки, являющегося результатом повышенной уплотнительной способности прокладки проходного отверстия, когда эта прокладка оказывается зажатой между первой и второй пластинами.
Первый прилив может простираться непрерывно вдоль всей продольной протяженности прокладки проходного отверстия, что может создать возможность приложения локально увеличенного давления прокладки вдоль всей продольной протяженности прокладки проходного отверстия, что, в свою очередь, может создать возможность оптимизации уплотнительной способности прокладки проходного отверстия.
Первый прилив может простираться, по существу, непрерывно на некоторое расстояние от внутренней периферии прокладки проходного отверстия.
Первый прилив может выступать из соответственной верхней части гребней прокладки. Верхняя часть гребня прокладки - это место, где гребень прокладки является самым высоким, причем высоту гребней прокладки измеряют в направлении нормали к центральной плоскости протяженности. Такой первый прилив может создать возможность оптимизации уплотнительной способности прокладки проходного отверстия.
Прокладка проходного отверстия может быть такой, что максимальная ширина гребней прокладки меньше, чем максимальная ширина прокладки проходного отверстия. Такой вариант осуществления означает, что прокладка проходного отверстия выходит за пределы гребней прокладки, а это создает возможность интенсифицированного контакта и контактного взаимодействия между прокладкой проходного отверстия и первой и второй пластинами.
Ширина прокладки проходного отверстия вдоль гребней прокладки может быть большей, чем максимальная ширина гребней прокладки. Такой вариант осуществления, означает, что гребни прокладки не занимают всю ширину прокладки проходного отверстия. Это создает возможность интенсифицированного контакта и контактного взаимодействия между прокладкой проходного отверстия и первой и второй пластинами, причем в типичных случаях это требуется главным образом для надежной фиксации прокладки, т.е. вдоль гребней прокладки.
Ширина прокладки проходного отверстия вдоль гребней прокладки может быть большей, чем ширина прокладки проходного отверстия вдоль впадин прокладки на протяжении участка прокладки проходного отверстия. Это может означать, что прокладка проходного отверстия снабжена вмятинами между соседними гребнями прокладки, что может уменьшить риск разрушения прокладки проходного отверстия, когда эта прокладка оказывается зажатой между первой и второй пластинами.
Прокладка проходного отверстия может быть выполнена так, что ее первая поверхность будет образовывать углубление в каждой из множества впадин прокладки, простирающуюся в направлении нормали к центральной плоскости протяженности. Такое углубление означает локально уменьшенную толщину прокладки, что может уменьшить риск разрушения прокладки проходного отверстия, когда эта прокладка оказывается зажатой между первой и второй пластинами.
Первая поверхность прокладки проходного отверстия может образовывать второй прилив или горбик, простирающийся вдоль продольной протяженности прокладки проходного отверстия и соединяющий множество гребней прокладки. Второй прилив выступает в направлении нормали к центральной плоскости протяженности, и простирается на некоторое расстояние ≠ 0 от внутренней периферии прокладки проходного отверстия. Второй прилив может простираться только вдоль части или вдоль всей прокладки проходного отверстия. Второй прилив может быть расположен так, что окажется заключенным в пазу первой пластины, который простирается частично или полностью вкруг и на некоторое расстояние ≠ 0 от проходного отверстия первой пластины. Такая конструкция может улучшить контактное взаимодействие между первой пластиной и прокладкой проходного отверстия.
Прокладку проходного отверстия можно снабдить крепежным средством, выполненным с возможностью контактного взаимодействия с краевым участком первой пластины, который ограничивает проходное отверстие первой пластины, для крепления прокладки проходного отверстия к первой пластине. Крепежное средство может вступать в контактное взаимодействие с внутренней периферией прокладки проходного отверстия и может простираться от нее. Такое крепежное средство может упростить расположение и техническое обслуживание прокладки проходного отверстия в правильном положении между первой и второй пластинами.
Крепежное средство может содержать перемычку, которая отстоит от прокладки проходного отверстия, соединительный элемент, соединяющий перемычку и прокладку проходного отверстия, и первой и второй пальцы, осуществляющие контактное взаимодействие с перемычкой и простирающиеся от перемычки к прокладке проходного отверстия. Соединительный элемент может быть выполнен с возможностью контактного взаимодействия с задней стороной первой пластины, а первый и второй пальцы могут быть выполнены с возможностью контактного взаимодействия с передней стороной первой пластины. Вследствие этого создается возможность надежного крепления прокладки проходного отверстия к первой пластине.
Прокладка проходного отверстия может быть такой, что кратчайшее расстояние между внешней периферией прокладки проходного отверстия и каждым из первого и второго пальцев окажется короче, чем ширина прокладки проходного отверстия в месте, где соединительный элемент соединяется с прокладкой проходного отверстия. Это создает возможность позиционирования прокладки проходного отверстия близко к проходному отверстию первой пластины.
Соединительный элемент можно соединять с прокладкой проходного отверстия на первом из гребней прокладки, первый палец может простираться, по меньшей мере, частично между первым гребнем прокладки и соседним вторым из гребней прокладки, а второй палец может простираться, по меньшей мере, частично между первым гребнем прокладки и соседним третьим из гребней прокладки. Кроме того, первый гребень прокладки может быть расположен между вторым и третьим гребнями прокладки. Такой вариант осуществления позволяет крепежному средству не выходить за пределы максимальной высоты прокладки проходного отверстия, что, в свою очередь, облегчает плотное контактное взаимодействие между прокладкой проходного отверстия и первой и второй пластинами.
Узел для теплообменника, соответствующий изобретению, содержит гофрированную первую пластину, вторую пластину и прокладку проходного отверстия, как описано выше, установленную между первой и второй пластинами так, что центральная плоскость протяженности прокладки проходного отверстия параллельна первой и второй пластинам. Каждая из первой и второй пластин содержит область проходного отверстия, окруженную прокладкой проходного отверстия. Первая поверхность прокладки проходного отверстия вступает в контактное взаимодействие с гребнями пластины и впадинами пластины, принадлежащими первой пластине, причем гребни пластины и впадины пластины расположены в чередующемся порядке вокруг области проходного отверстия первой пластины. Вторая поверхность прокладки проходного отверстия вступает в контактное взаимодействие с, по существу, плоской поверхностью пластинной структуры, содержащей вторую пластину, плоскость поверхности которой простирается вокруг области проходного отверстия второй пластины.
Первая пластина может быть крайней теплопередающей пластиной пакета взаимно выровненных теплопередающих пластин, а вторая пластина может быть концевой пластиной, выполненный с возможностью сжатия пакета теплопередающих пластин. В альтернативном варианте, вторая пластин может быть разделительной пластиной.
Область проходного отверстия первой пластины может быть открытой, ограничивая проходное отверстие. Поэтому создается возможность прохождения текучей среды сквозь первую пластину.
Области проходных отверстий первой и второй пластин могут быть открытыми, так что каждая из них будет ограничивать проходное отверстие. Вследствие этого, создается возможность прохождения текучей среды сквозь первую и вторую пластины, что делает узел подходящим для теплообменника, имеющего вход и выход для одной и той же текучей среды, расположенные на противоположных сторонах теплообменника.
Первая пластина может содержать кольцевое ограждение, окружающее гребни пластины и впадины пластины. Кроме того, прокладка проходного отверстия может вступать в контактное взаимодействие с верхней поверхностью ограждения первой пластины, причем эта верхняя поверхность параллельна центральной плоскости протяженности прокладки проходного отверстия. В типичных случаях предусматривается часть прокладки проходного отверстия, простирающаяся за пределы гребней прокладки, показанных в направлении ширины (как описано выше), которая будет вступать в компактное взаимодействие с верхней поверхностью ограждения для достижения оптимизированного контактного взаимодействия между прокладкой и пластиной.
Теплообменник может содержать вышеописанный узел.
Вышеописанные преимущества разных конструкций прокладки проходного отверстия, соответствующей изобретению, в типичных случаях переносятся на узел для теплообменника, соответствующий изобретению, поскольку тот содержит упомянутую прокладку проходного отверстия.
Дополнительные аспекты изобретения станут очевидными из независимых пунктов формулы изобретения и описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные задачи, признаки и преимущества станут очевидными из нижеследующего подробного описания нескольких вариантов осуществления изобретения, приводимых со ссылками на чертежи, при этом:
На фиг.1a представлен схематический частичный вид в плане известного пластинчатого теплообменника;
На фиг.1b схематически изображены сечения вдоль линий X-X и Y-Y, показанных на фиг.1a;
На фиг.2a представлен вид спереди пластинчатого теплообменника, содержащего узел, соответствующий изобретению;
На фиг.2b представлен вид сбоку пластинчатого теплообменника, показанного на фиг.2a;
На фиг.3a представлен в увеличенном масштабе схематический упрощенный вид в плане участка Q согласно фиг.2a;
На фиг.3b схематически изображены сечения вдоль линий X-X и Y-Y, показанных на фиг.3a;
На фиг.4a представлен вид спереди в плане теплопередающей пластины, снабженной прокладкой;
На фиг.4b представлен вид сзади в плане теплопередающей пластины согласно фиг.4a;
На фиг.4c представлен вид в увеличенном масштабе участка P согласно фиг.4b;
На фиг.4d соответствует фиг.4c, но иллюстрирует участок P, снабженный прокладкой проходного отверстия;
На фиг.5a представлен вид сбоку прокладки проходного отверстия;
На фиг.5b представлен вид в плане прокладки проходного отверстия согласно фиг.5a;
На фиг.5c представлено сечение через прокладку проходного отверстия согласно фиг.5a, проведенное по линии A-A, показанной на фиг.5b;
На фиг.5d представлено сечение через прокладку проходного отверстия согласно фиг.5a, проведенное по линии B-B, показанной на фиг.5b;
На фиг.5e представлено сечение через прокладку проходного отверстия согласно фиг.5a, проведенное по линии C-C, показанной на фиг.5b;
На фиг.6a представлен вид в плане прокладки проходного отверстия, снабженной крепежным средством;
На фиг.6b представлено сечение, проведенное по линии A-А, показанной на фиг.6a;
На фиг.6c представлено сечение, проведенное по линии B-B, показанной на фиг.6a;
На фиг.6d представлено сечение, проведенное по линии C-C, показанной на фиг.6a;
На фиг.6e представлено перспективное изображение участка прокладки проходного отверстия с крепежным средством согласно фиг.6a;
На фиг.7a представлен вид в плане еще одной прокладки проходного отверстия, снабженной крепежным средством;
На фиг.7b представлено сечение, проведенное по линии A-А, показанной на фиг.7a;
На фиг.7c представлено сечение, проведенное по линии B-B, показанной на фиг.7a;
На фиг.7d представлено сечение, проведенное по линии C-C, показанной на фиг.7a; и
На фиг.7e представлен перспективное изображение участка прокладки проходного отверстия с крепежным средством согласно фиг.7a.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг.2a, 2b, 3a и 3b изображен пластинчатый теплообменник 31, снабженный прокладками. Он содержит первую концевую пластину 32 и вторую концевую пластину 33 («вторую пластину» в формуле изобретения), которые в дальнейшем будут именоваться рамной пластиной 32 и нажимной пластиной 33, соответственно. Рамная и нажимная пластины изготовлены из нержавеющей стали, и каждая из них содержит четыре области проходных отверстий, которые могут быть либо закрытыми, либо открытыми, ограничивая соответственное проходное отверстие. В данном случае, каждая из рамной и нажимной пластин содержит две открытые и две закрытые области проходных отверстий. На фиг.2а изображены области 34-37 проходных отверстий нажимной пластины 33, причем закрытые области показаны пунктирными окружностями. На фиг. 3b видна также одна из открытых областей 34 проходных отверстий нажимной пластины 33. Внутренняя поверхность 38 нажимной пластины 33, точно так же, как внутренняя поверхность 48 рамной пластины 32, является, по существу, плоской.
Теплообменник дополнительно содержит пакет 39 взаимно выровненных аналогичных теплопередающих пластин 40 из нержавеющей стали, расположенных между рамной и нажимной пластинами, 32 и 33, соответственно. Каждая из теплопередающих пластин содержит четыре области проходных отверстий, которые могут быть либо закрытыми, либо открытыми, ограничивая соответственное проходное отверстие. Все области проходных отверстий теплопередающих пластин одинаковы и имеют одни и те же размеры. В данном случае, они являются не круглыми, а «криволинейными треугольными», имея изменяющийся «радиус». Все области проходных отверстий нажимной пластины и рамной пластины одинаковы и имеют одни и те же размеры. В данном случае, они являются круглыми, имея радиус, равный минимальному «радиусу» областей проходных отверстий теплопередающих пластин.
На фиг.4a, 4b, 4c и 4d подробнее изображена крайняя теплопередающая пластина 41 («первая пластина» в формуле изобретения), расположенная ближе всего к нажимной пластине 33. Поверхность теплопередающей пластины, которая видна на фиг.4a, расположена так, что обращена от нажимной пластины 33, а поверхность, которая видна на фиг.4b, 4c и 4d, расположена так, что обращена к нажимной пластине 33. Теплопередающая пластина 41 имеет четыре области 42, 43, 44 и 45 проходных отверстий. В пластинчатом теплообменнике 31 все теплопередающие пластины, за исключением крайней пластины 41 и крайней теплопередающей пластины, ближайшей к рамной пластине 32, имеют все свои области проходных отверстий открытыми. Крайняя теплопередающая пластина 41 имеет две открытые области 43 и 44 проходных отверстий и две закрытые области 42 и 45 проходных отверстий - точно так же как крайняя теплопередающая пластина, ближайшая к рамной пластине 32 (не изображена). Одна из открытых областей проходных отверстий - 43 - теплопередающей пластины 41 также видна на фиг.3b. Центральные точки открытых областей 43 и 44 проходных отверстий крайней теплопередающей пластины 41 соответственно выровнены с центральными точками открытых областей 34 и 37 проходных отверстий нажимной пластины 33. Кроме того, центральные точки открытых областей проходных отверстий крайней теплопередающей пластины, ближайшей к рамной пластине 32, соответственно выровнены с центральной точкой соответственной одной из открытых областей проходных отверстий рамной пластины 32. Выровненные (по центральным точкам) открытые области проходных отверстий создают проходы, простирающиеся к сторонам пластинчатого теплообменника. Таким образом, пластинчатый теплообменник 31 содержит четыре прохода, каждый из которых простирается от соответственной одной из открытых областей проходных отверстий рамной и нажимной пластин 32 и 33, соответственно. На фиг.3b изображен один из этих проходов, обозначенный позицией 46 и простирающийся от области 34 проходного отверстия нажимной пластины 33.
Каждая из теплопередающих пластин разделена на разные области, каждая из которых снабжена комбинацией гофров, приспособленной к выполнению основной функции этой области. Например, вокруг областей проходных отверстий предусмотрены расположенные в чередующемся порядке - по отношению к центральной плоскости c-c протяженности (фиг.2b) (параллельной плоскости чертежа согласно фиг.4a-d) - гребни пластин и впадины пластин, принадлежащие теплопередающим пластинам. Для теплопередающей пластины 41 это иллюстрируется на фиг.4b-d, где в данном случае гребни 47 пластины и впадины 49 пластины окружают область 43 проходного отверстия. Гребни пластин и впадины пластин выполняют функцию опор. Все гребни и впадины пластин есть на всех теплопередающих пластинах, но на крайних пластинах они расположены так, что упираются в гребни и впадины пластин, принадлежащие соседним пластинам. Для крайних теплопередающих пластин, одной из соседних пластин является рамная или нажимная пластина 32, 33, имеющая, по существу, плоские внутренние поверхности 48 и 38, соответственно. Далее будут описаны рассматриваемые здесь разные области и комбинации гофров теплопередающих пластин.
Каждая из теплопередающих пластин содержит кольцевое ограждение, предусмотренное вокруг каждой из областей проходных отверстий. Оно изображено для области 43 проходного отверстия теплопередающей пластины 41, показанной на фиг.4; в данном случае ограждение 68 окружает гребни 47 пластины и впадины 49 пластины. Внутренняя периферия ограждения 68 имеет такую же форму, как область 43 проходного отверстия теплопередающей пластины 41, но больше нее. Ограждение образовано нижней стороной паза под прокладку, выполненного с возможностью приема прокладки на противоположной передней стороне пластины, что будет дополнительно рассмотрено ниже.
В пакете 39 пластин предусмотрено отделение теплопередающих пластин 40 друг от друга прокладками 50 (фиг.3b), расположенными в пазах под прокладки теплопередающих пластин, простирающихся вдоль продольных внешних краев и вокруг областей проходных отверстий теплопередающих пластин. На фиг.4a изображена крайняя теплопередающая пластина 41, снабженная такой прокладкой 50. Теплопередающие пластины 40 вместе с прокладками 50 образуют параллельные каналы, выполненные с возможностью приема двух текучих среды для передачи тепла от одной текучей среды к другой. С этой целью, обеспечивается возможность протекания первой текучей среды в каждом втором канале и обеспечивается возможность протекания второй текучей среды в остальных каналах. Для защиты каналов от утечки, теплопередающие пластины 40 должны быть прижаты друг к другу, за счет чего прокладки 50 создают уплотнение между теплопередающими пластинами. В этой связи, пластинчатый теплообменник 31 содержит множество затягивающих средств 51, выполненных с возможностью прижима рамной и нажимной пластин, 32 и 33, соответственно, друг к другу.
Первая текучая среда попадает в пластинчатый теплообменник 31 через вход 52 и выходит через выход 53, соответственно, которые расположены на противоположных сторонах пластинчатого теплообменника. Аналогичным образом, вторая текучая среда попадает в пластинчатый теплообменник 31 через вход 54 и выходит через выход 55, соответственно, которые расположены на противоположных сторонах пластинчатого теплообменника. Поскольку входы 52 и 54 и выходы 53 и 55 расположены на противоположных сторонах пластинчатого теплообменника 31, как первая, так и вторая текучая среда будут проходит и сквозь рамную пластину 32, и сквозь нажимную пластину 33. Центральные точки входов и выходов выровнены с центральной точкой соответственного одного из проходов. Например, как видно, в частности, из фиг.3b, выход 53 первой текучей среды выровнен (по центральным точкам) с проходом 46.
Как упоминалось выше, все теплопередающие пластины 40 пластинчатого теплообменника похожи, за исключением областей проходных отверстий, которые могут быть открытыми или закрытыми для теплопередающей пластины, в зависимости от ее положения в пакете 39 теплопередающих пластин. Каждая вторая теплопередающая пластина 40 в пакете повернута на 180 градусов относительно положения пластины, соответствующего началу отсчета. Обращаясь к фиг.4a, отмечаем, что каждая вторая теплопередающая пластина повернута на 180 градусов вокруг оси, проходящей через центр пластины, и эта ось перпендикулярна центральной плоскости c-c протяженности пластины, т.е. перпендикулярна плоскости чертежа согласно фиг.4a.
В пластинчатом теплообменнике 31 передняя сторона (фиг.4a) крайней теплопередающей пластины, ближайшей к рамной пластине 32, обращена к этой рамной пластине, а задняя сторона (фиг.4b) крайней теплопередающей пластины 41, ближайшей к нажимной пластине 33, обращена к нажимной пластине. Для достижения надлежащего уплотнения между рамной пластиной 32 и соседней крайней теплопередающей пластиной, в данном случае присутствует специальная растворная прокладка. Эта растворная прокладка не относится к данному изобретению и поэтому ее подробное рассмотрение опущено. В соответствии с изобретением, между крайней теплопередающей пластиной 41 и нажимной пластиной 33 присутствует растворная прокладка. Эта растворная прокладка будет описана ниже.
На фиг.5a-5e иллюстрируется кольцевая резиновая прокладка 57 проходного отверстия для установки между нажимной пластиной 33 и крайней теплопередающей пластиной 41 с целью создания уплотнения между ними. Прокладка проходного отверстия, крайняя теплопередающая пластина и нажимная пластина вместе образуют узел, соответствующий данному изобретению. Когда устанавливают прокладку 57 проходного отверстия, подобную этой, центральная плоскость e-e протяженности прокладки проходного отверстия, которая проходит на половине максимальной высоты h1 прокладки проходного отверстия, в данном случае h1 = 6 мм, будет параллельна нажимной пластине 33 и крайней теплопередающей пластине 41. Центральная плоскость e-e протяженности параллельна плоскости чертежа согласно фиг.5b.
Прокладка проходного отверстия имеет первую поверхность 60 для контактного взаимодействия с теплопередающей пластиной 41, конкретнее - ее задней стороной, и вторую поверхность 61 для контактного взаимодействия с нажимной пластиной 33, конкретнее - ее внутренней поверхностью 38. Первая поверхность 60 является гофрированной и образует расположенные в чередующемся порядке гребни 62 прокладки и впадины 63 прокладки вдоль продольной протяженности L прокладки 57 проходного отверстия. Гребни прокладки выступают выше, а впадины прокладки опускаются ниже центральной плоскости e-e протяженности, проходя в направлении n нормали к ней. Гребни и впадины прокладки образуют внутреннюю периферию 58 прокладки проходного отверстия, окружающую область 59, которая имеет такую же форму, как область 43 проходного отверстия теплопередающей пластины 41, но больше, чем области проходных отверстий теплопередающих пластин. Вторая поверхность 61 является, по существу, плоской и параллельна центральной плоскости e-e протяженности прокладки 57 проходного отверстия.
Первая поверхность 60 также образует непрерывный кольцевой первый прилив или бугорок 64. Первый прилив 64 имеет внутреннюю периферию, которая имеет такую же форму, как внутренняя периферия 58 прокладки 57 проходного отверстия и простирается концентрично ей вдоль продольной протяженности L прокладки проходного отверстия. Первый прилив 64 выступает из гребней 62 прокладки и впадин 63 прокладки в направлении нормали n к центральной плоскости e-e протяженности и проходит, по существу, на постоянном расстоянии w0 от внутренней периферии 58 прокладки проходного отверстия. Как ясно из фиг.5d, первый прилив выступает из соответственной верхней части 56 гребней прокладки. Кроме того, первый прилив имеет постоянную ширину w1 и постоянную высоту h2 вдоль своей продольной протяженности, причем ширину измеряют параллельно центральной плоскости протяженности и перпендикулярно продольной протяженности прокладки проходного отверстия, т.е. в «радиальном» направлении прокладки 57 проходного отверстия. В данном случае, w0= 0,5 мм, w1=1,7 мм и h2=0,2 мм.
Конструкция прокладки 57 проходного отверстия адаптирована к конструкции крайней теплопередающей пластины 41 и нажимной пластины 33. например, чтобы сделать ее подходящей для использования с вышеописанными теплопередающими пластинами, область 59, окруженная прокладкой 57 проходного отверстия, сделана «криволинейной треугольной», точно так же, как области проходных отверстий теплопередающих пластин. Кроме того, вдоль участка Z1 (очерченного пунктирной линией) прокладки 57 проходного отверстия первая поверхность 60 образует второй прилив 66, соединяющий гребни прокладки в пределах участка Z1. Второй прилив расположен так, что вмещается в паз 70 теплопередающей пластины 41, который проходит частично вокруг открытой области 43 проходного отверстия. Второй прилив 66 выступает в направлении нормали n к центральной плоскости e-e протяженности до высоты h5 = 3,8 мм, проходит на расстояние w6=2,7 мм от внутренней периферии 58 прокладки 57 проходного отверстия и имеет ширину w7=6,3 мм.
Как ясно из фиг.5b, прокладка 57 проходного отверстия имеет ширину, изменяющуюся вдоль ее продольной протяженности L. Ширина w2 прокладки проходного отверстия вдоль гребней прокладки больше, чем максимальная ширина w3 гребней прокладки. Кроме того, ширина w2 прокладки проходного отверстия вдоль гребней прокладки больше, чем ширина w4 прокладки проходного отверстия вдоль впадин прокладки на протяжении участка Z2 (очерченного пунктирной линией) прокладки проходного отверстия. В результате, вдоль участка Z2, прокладка 57 проходного отверстия снабжена вмятинами 67 в направлении ширины, которые обеспечивают пространство для деформации прокладки проходного отверстия там, где прокладка проходного отверстия является самой тонкой (имеет минимальную высоту) и поэтому оказывается наиболее хрупкой. Таким образом, вмятины 67 предотвращают крошение прокладки проходного отверстия, когда она оказывается зажатой между крайней теплопередающей пластиной 41 и нажимной пластиной 33 в пластинчатом теплообменнике 31. В данном случае, w2 = 10,45 мм, w3 = 9,1 мм и w4 = 9,2 мм.
Участки прокладки 57 проходного отверстия, выходящие за пределы гребней 62 прокладки в направлении ширины, проходят вровень с дном впадин 63 прокладки, т.е. на высоте h3 = 1,5 мм. Внешний измеряемый параметр d1 прокладки проходного отверстия в данном случае равен 106,3 мм.
Вдоль участка Z2 прокладки 57 проходного отверстия первая поверхность 60 дополнительно образуют углубление 65 в каждой из впадин прокладки, проходящую в направлении нормали n к центральной плоскости e-e протяженности. Центр углубления 65 расположен на расстоянии w5 = 5,6 мм от внутренней периферии 58 прокладки 57 проходного отверстия и придает прокладке проходного отверстия минимальную высоту h4 = 1,35 мм. Углубления 65 также обеспечивают пространство для деформации прокладки проходного отверстия там, где прокладка проходного отверстия оказывается наиболее хрупкой, чтобы предотвратить крошение прокладки проходного отверстия, когда она оказывается зажатой между крайней теплопередающей пластиной 41 и нажимной пластиной 33 в пластинчатом теплообменнике 31.
Таким образом, поскольку есть второй прилив 66, прокладка проходного отверстия не подвержена крошению, в частности, в пределах участка Z1. Поскольку второй прилив 66 не проходит на всем протяжении прокладки 57 проходного отверстия, прокладка проходного отверстия снабжена вмятинами 67 и углублениями 65 в пределах участка Z2, чтобы предотвратить крошение прокладки проходного отверстия.
В пластинчатом теплообменнике 31 прокладка 57 проходного отверстия расположена вокруг открытой области 43 проходного отверстия крайней теплопередающей пластины 41 и открытой области 34 проходного отверстия нажимной пластины 33 (фиг.3b, 4c-d) и окружает их. Еще одна прокладка проходного отверстия расположена вокруг открытой области 44 проходного отверстия крайней теплопередающей пластины 41 и открытой области 37 проходного отверстия нажимной пластины 33 и окружает их. Эта прокладка проходного отверстия также имеет одну гофрированную поверхность и одну плоскую поверхность (т.е. она выполнена в соответствии с данным изобретением), но имеет конструкцию, несколько отличающуюся от конструкции прокладки 57 проходного отверстия для согласования с конструкцией крайней теплопередающей пластины 41, а особенно - со структурой вокруг области 44 проходного отверстия. Конкретнее, эта прокладка проходного отверстия имеет второй прилив, простирающийся по всей прокладке проходного отверстия, т.е. соединяющий все гребни прокладки, поскольку паз крайней теплопередающей пластины 41, выполненный с возможностью вмещать второй прилив, простирается вокруг всей открытой области 44 проходного отверстия. С учетом вышеизложенного, эта прокладка проходного отверстия не обязательно должна быть снабжена вмятинами и углублениями подобно прокладке 57 проходного отверстия.
В нижеследующем описании основное внимание уделено прокладке 57 проходного отверстия. Гребни 62 прокладки и впадины 63 прокладки, принадлежащие прокладке 57 проходного отверстия, сопрягаются с впадинами 49 пластины и гребнями 47 пластины, соответственно, окружающими область 43 проходного отверстия крайней теплопередающей пластины 41, а вторая поверхность 61 вступает в контактное взаимодействие с внутренней поверхностью 38 нажимной пластины 33. Кроме того, участки прокладки 57 проходного отверстия, простирающиеся за пределы гребней 62 прокладки в направлении ширины, осуществляет контактное взаимодействие с верхней поверхностью 69 (фиг.4c) ограждения 68, которая параллельна центральной плоскости e-e протяженности прокладки 57 проходного отверстия. Располагаясь подобным образом, прокладка 57 проходного отверстия обеспечивает качественное и надежное уплотнение между крайней теплопередающей пластиной 41 и нажимной пластиной 33 (фиг.3b).
Таким образом, прокладка проходного отверстия, соответствующая этому изобретению, заменяет три специальных компонента, требующиеся в известном уплотняющем составе для ранее описанного теплообменника, имеющего вход и выход для одной и той же текучей среды, расположенные на противоположных сторонах теплообменника. Дополнительное преимущество прокладки проходного отверстия, соответствующей этому изобретению, заключается в том, что возможно течение между двумя пластинами (двумя вышеупомянутыми теплопередающими пластинами) которые ближе всех ко второй пластине (вышеупомянутой нажимной пластине). С помощью известного уплотняющего состава, упомянутое выше течение между двумя пластинами (двумя вышеупомянутыми теплопередающими пластинами) которые ближе всех к концевой пластине, осуществить невозможно, что приводит к неудовлетворительной теплопередающей способности теплообменника.
На фиг.6a-6e изображена еще одна кольцевая резиновая прокладка 57' проходного отверстия, соответствующая данному изобретению. Прокладка 57' проходного отверстия очень похожа на прокладку 57 проходного отверстия, а описаны будут в основном лишь признаки, отличающие прокладку 57' проходного отверстия от прокладки 57 проходного отверстия. Прокладка 57' проходного отверстия снабжена множеством крепежных средств 72 и 73 (в данном случае двумя, но их может быть больше или меньше) для крепления прокладки проходного отверстия к крайней теплопередающей пластине 41 (фиг.4a-4b). Крепежные средства 72 и 73 аналогичны друг другу. В нижеследующем описании основное внимание уделяется крепежному средству 72, которое изображено в увеличенном масштабе на фиг.6e.
Крепежное средство 72 содержит перемычку 74, которая отстоит от прокладки 57' проходного отверстия, соединительный элемент 75, соединяющий перемычку 74 с прокладкой 57' проходного отверстия, а также первый и второй пальцы 76 и 77, соответственно соединенные с перемычкой 74 и простирающиеся от перемычки к прокладке 57' проходного отверстия на противоположных сторонах соединительного элемента 75. Перемычка 74, соединительный элемент 75 и первой и второй пальцы 76 и 77 имеют одинаковую высоту h6 и простираются в общей плоскости, параллельной центральной плоскости e'-e' протяженности прокладки 57' проходного отверстия.
Крепежное средство 72 окружено прокладкой 57' проходного отверстия и простираются от ее внутренней периферии 58'. Соединительный элемент 75 вступает в контактное взаимодействие с первым гребнем 78 прокладки, принадлежащем прокладке 57' проходного отверстия, причем верхняя поверхность соединительного элемента простирается вровень с верхней поверхностью первого гребня 78 прокладки. Длины соединительного элемента 75 и первого и второго пальцев 76 и 77 таковы, что кратчайшее расстояние d2 между внешней периферией 79 прокладки 57' проходного отверстия и каждым из первого и второго пальцев короче, чем ширина w8 (= w2 прокладки 57 проходного отверстия в данном случае) прокладки 57' проходного отверстия вдоль первого гребня 78 прокладки, т.е., его соединительный элемент 75 соединен с прокладкой 57' проходного отверстия. Конкретнее, участок первого пальца 76 проходит между первым гребнем 78 прокладки и соседним вторым гребнем 80 прокладки, принадлежащим прокладке 57' проходного отверстия, а участок второго пальца 77 проходит между первым гребнем 78 прокладки и соседним третьим гребнем 81 прокладки, принадлежащим прокладке 57' проходного отверстия. Таким образом, первый гребень 78 прокладки расположен между вторым и третьим гребнями 80 и 81 прокладки, соответственно. Кроме того, первый, второй и третий гребни 78, 80 и 81 прокладки в данном случае расположены в пределах участка Z1' прокладки 57' проходного отверстия, соответствующего участку Z1 прокладки 57 проходного отверстия. В альтернативном варианте, один или несколько из первого, второго и третьего гребней прокладки могут быть расположены снаружи участка Z1'.
Прокладка 57' проходного отверстия, по существу, идентична прокладке 57 проходного отверстия за исключением областей крепежного средства 72 (и 73). Как видно, в частности, из фиг.6d, прокладка 57´ проходного отверстия вырезана под первый и второй пальцы 76 и 77, т.е. между первым и вторым, а также первым и третьим, гребнями прокладки. Конкретнее, прокладка 57´ проходного отверстия содержит вырезы, простирающиеся от ее внутренней периферии 58'; для каждого крепежного средства 72 и 73 есть два выреза, что делает внутреннюю периферию 58' частично волнообразной и придает прокладке 57´ проходного отверстия ширину, изменяющуюся в пределах участка Z1'.
Крепежное средство 72 выполнено с возможностью контактного взаимодействия с краем участка 82 крайней теплопередающей пластины 41 (фиг.4a-4d), причем этот край участка ограничивает проходное отверстие 83 крайней теплопередающей пластине в форме открытой области 43 проходного отверстия для крепления прокладки 57' проходного отверстия к крайней теплопередающей пластине. Край участка гофрирован, содержа гребни 47 и впадины 49, как пояснялось ранее. Соединительный элемент 75 выполнен с возможностью контактного взаимодействия с задней стороной (фиг.4b-4d) крайней теплопередающей пластины 41, а первый и второй пальцы выполнены с возможностью контактного взаимодействия с передней стороной (фиг.4a) крайней теплопередающей пластины. Таким образом, участок 82 края пластины располагается оказываясь «зажатым» между соединительным элементом и первым и вторым пальцами крепежного средства, вследствие чего прокладка проходного отверстия оказывается прикрепленной к крайней теплопередающей пластине.
На фиг.7a-7e изображена еще одна кольцевая резиновая прокладка 57'' проходного отверстия, соответствующая данному изобретению. Прокладка 57'' проходного отверстия, по существу, идентична прокладке 57' проходного отверстия за исключением того, что в прокладке 57'' проходного отверстия нет вырезов под первый и второй пальцы крепежного средства. Вырезы могут сделать прокладку 57' проще в изготовлении, чем прокладка 57'' проходного отверстия.
Вышеописанные варианты осуществления данного изобретения следует рассматривать лишь как примеры. Специалист в данной области техники поймет, что рассмотренные варианты осуществления можно изменять и объединять посредством множества способов в рамках осуществления изобретательского замысла.
В качестве примера отметим, что приведенный выше набор параметров измерения прокладки проходного отверстия является воплощением лишь одного варианта бессчетного количества возможных равнозначных наборов параметров измерения. Естественно, параметры измерения прокладки проходного отверстия следует приспособить к приложению пластинчатого теплообменника и конструкции теплообменника, рамной и нажимной пластин, причем для одного и того же приложения и набора пластин возможны разные конструкции прокладки проходного отверстия.
Например, ширину, высоту и положение первого и второго приливов прокладки проходного отверстия можно изменять в определенных пределах при неизменных рабочих характеристиках прокладки проходного отверстия. В качестве неограничительного примера отметим, что для прокладки проходного отверстия, приспособленной к вышеописанным пластинам, высота h2 первого прилива может составлять 2-10 % максимальной высоты h1 прокладки проходного отверстия. Кроме того, в качестве еще одного неограничительного примера отметим, что ширина w1 первого прилива может составлять 5-25 % максимальной ширины w2 прокладки проходного отверстия. Помимо этого, первый и второй приливы прокладки проходного отверстия в несжатом состоянии могут быть не непрерывными, вследствие чего можно исключить разрывы непрерывности во время сжатия прокладки проходного отверстия в пластинчатом теплообменнике.
В качестве дополнительного примере отметим, что положение, форму и/или количество углублений можно изменять. Конкретнее, углубления можно располагать ближе к или дальше от внутренней периферии прокладки проходного отверстия, и их можно предусматривать в нескольких из впадин прокладки вдоль участка Z2 прокладки проходного отверстия. Кроме того, можно изменять форму и/или количество вмятин 67.
Пластинчатый теплообменник, описанный выше, содержит две прокладки проходных отверстий (конструкциями которых являются разными, но обе соответствуют этому изобретению), по одной для каждой пары открытых областей проходных отверстий крайней теплопередающей пластины и нажимной пластины. Прокладки проходных отверстий между крайней теплопередающей пластиной и нажимной пластиной, в которых области проходных отверстий закрыты, не требуются даже для опоры, что является дополнительным преимуществом прокладки проходного отверстия, соответствующей этому изобретению. Причина заключается в том, что крайняя теплопередающая пластина и нажимная пластина в пластинчатом теплообменнике расположены близко, так что риск деформации крайней теплопередающей пластины отсутствует. Однако если потребуется, например - для опоры, прокладки проходных отверстий можно также располагать вокруг закрытых областей проходных отверстий крайней теплопередающей пластины и нажимной пластины.
Внутренняя периферия прокладки проходного отверстия и области проходных отверстий теплопередающих пластин могут иметь любую форму, такую, как круглая, овальная, и т.д. Кроме того, они не обязательно должны быть одинаковыми и/или концентричными. Причины, по которым области проходных отверстий рамной и нажимной пластин нужно делать, например, криволинейными треугольными, могут оказаться одинаковыми.
Прокладку проходного отверстия можно изготавливать и не из резины, а из другого материала. Аналогично, рамную и нажимную пластины можно изготавливать не из нержавеющей стали, а из другого материала, такого, как углеродистая сталь. Теплопередающие пластины тоже можно изготавливать не из нержавеющей стали, а из другого материала, такого, как титан.
Вышеупомянутая пластинная структура (термин, употребляемый в формуле изобретения) состоит из второй пластины, т.е. нажимной пластины. Чтобы защитить рамную и нажимную пластины от воздействия текучей среды, возможно - вызывающего коррозию, особенно если рамная и нажимная пластины изготовлены из менее коррозионностойкого материала, такого, как углеродистая сталь, открытые области проходных отверстий рамной и нажимной пластин можно снабдить футеровками, например, выполненными из нержавеющей стали. В таком случае, пластинная структура может содержать вторую пластину и, по меньшей мере, одна футеровку, а прокладка проходного отверстия может быть выполнена с возможностью контактного взаимодействия с футеровкой, а не непосредственно со второй пластиной.
Прокладки проходных отверстий, описанные со ссылками на фиг.6a-6e и 7a-7e, содержат крепежные средства в форме так называемых язычков. Естественно, прокладку проходного отверстия можно снабдить крепежными средствами дополнительных или других типов - внешними и/или наружными, - выполненными с возможностью контактного взаимодействия с внутренним и/или внешним краем (внутренними и/или внешними краями) крайней теплопередающей пластины.
Теплопередающие пластины пластинчатого теплообменника не обязательно должны быть одинаковыми, а могут принадлежать к двум или боле разным типам и располагаться в чередующемся порядке.
Первой и второй пластины не обязательно должны быть крайней теплопередающей пластиной и нажимной пластиной, соответственно, а могут быть, например, теплопередающей пластиной и разделительной пластиной или крайней теплопередающей пластиной и рамной пластиной. Разделительная пластина представляет собой разделяющую потоки пластину, которая может быть расположена в пакете теплопередающих пластин между двумя теплопередающими пластинами. В типичных случаях, это пластина из листового металла, не гофрированная, и она может содержать как закрытые, так и открытые области проходных отверстий.
В той мере, в какой часть внутренней поверхности, выполненная с возможностью контактного взаимодействия со второй поверхностью прокладки проходного отверстия, является, по существу, плоской, вся внутренняя поверхность нажимной пластины не обязательно должна быть, по существу, плоской.
Следует подчеркнуть, что описание подробностей, не относящихся к данному изобретению, опущено, и что, по меньшей мере, некоторые из чертежей являются просто схематическими, а не вычерченными в масштабе. Также следует подчеркнуть, что некоторые из чертежей упрощены больше, чем другие. Следовательно, некоторые компоненты могут быть изображены на одном чертеже, а другие - опущены или упрощены на другом чертеже.
1. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия для установки между гофрированной первой пластиной (41) и второй пластиной (33) теплообменника (31) таким образом, что центральная плоскость (e-e, e'-e') протяженности прокладки проходного отверстия параллельна первой и второй пластинами, причем прокладка проходного отверстия является кольцевой и расположена так, чтобы охватывать, в пределах своей внутренней периферии (58, 58'), область (43) проходного отверстия первой пластины и область (34) проходного отверстия второй пластины, отличающаяся тем, что первая поверхность (60) прокладки проходного отверстия, расположенная с возможностью взаимодействия с первой пластиной, гофрирована для того, чтобы образовывать расположенные в чередующемся порядке гребни (62) прокладки и впадины (63) прокладки вдоль продольной протяженности (L) прокладки проходного отверстия, причем гребни прокладки и впадины прокладки расположены так, что сопрягаются соответственно с впадинами (49) пластины и гребнями (47) пластины, принадлежащими первой пластине, а вторая поверхность (61) прокладки проходного отверстия, расположенная с возможностью взаимодействия с пластинной структурой, содержащей вторую пластину, является, по существу, плоской и расположена с возможностью контакта с, по существу, плоской поверхностью (38) пластинной структуры, при этом гребни прокладки выступают, а впадины прокладки понижаются, в направлении (n) нормали к центральной плоскости протяженности, ширины (w0-w8) прокладки проходного отверстия измеряются параллельно центральной плоскости протяженности и перпендикулярно продольной протяженности прокладки проходного отверстия.
2. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по п.1, отличающаяся тем, что гребни (62) прокладки и впадины (63) прокладки определяют внутреннюю периферию (58, 58') прокладки проходного отверстия.
3. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первая поверхность (60) прокладки проходного отверстия образует первый прилив (64), проходящий вдоль продольной протяженности (L) прокладки проходного отверстия и выступающий из гребней (62) прокладки и впадин (63) прокладки в направлении (n) нормали к центральной плоскости (e-e, e'-e') протяженности.
4. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по п.3, отличающаяся тем, что первый прилив (64) выступает из соответственной верхней части (56) гребней (62) прокладки.
5. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что ширина (w2) прокладки проходного отверстия вдоль гребней (62) прокладки больше, чем максимальная ширина (w3) гребней прокладки.
6. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что ширина (w2) прокладки проходного отверстия вдоль гребней (62) прокладки больше, чем ширина (w4) прокладки проходного отверстия вдоль впадин (63) прокладки на протяжении участка (Z2) прокладки проходного отверстия.
7. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первая поверхность (60) образует углубление (65) в каждой из множества впадин (63) прокладки, простирающееся в направлении (n) нормали к центральной плоскости (e-e, e'-e') протяженности.
8. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первая поверхность (60) прокладки проходного отверстия образует второй прилив (66), проходящий вдоль продольной протяженности (L) прокладки проходного отверстия и соединяющий множество гребней (62) прокладки, причем второй прилив выступает в направлении (n) нормали к центральной плоскости (e-e, e'-e') протяженности, при этом второй прилив проходит на расстояние (w5) от внутренней периферии (58, 58') прокладки проходного отверстия.
9. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что снабжена крепежным средством (72, 73), выполненным с возможностью взаимодействия с краевым участком (82) первой пластины (41), который ограничивает проходное отверстие (83) первой пластины, для крепления прокладки проходного отверстия к первой пластине, причем крепежное средство вступает во взаимодействие с внутренней периферией (58') прокладки проходного отверстия и простирается от нее.
10. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по п.9, отличающаяся тем, что крепежное средство (72, 73) содержит перемычку (74), которая отстоит от прокладки проходного отверстия, соединительный элемент (75), соединяющий перемычку и прокладку проходного отверстия, и первый и второй пальцы (76, 77), осуществляющие взаимодействие с перемычкой и проходящие от перемычки к прокладке проходного отверстия, причем соединительный элемент выполнен с возможностью взаимодействия с задней стороной первой пластины (41), а первый и второй пальцы выполнены с возможностью взаимодействия с передней стороной первой пластины.
11. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по п.10, отличающаяся тем, что кратчайшее расстояние (d2) между внешней периферией (79) прокладки проходного отверстия и каждым из первого и второго пальцев (76, 77) короче, чем ширина (w8) прокладки проходного отверстия в месте, где соединительный элемент (75) соединяется с прокладкой проходного отверстия.
12. Прокладка (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из пп.10 и 11, отличающаяся тем, что соединительный элемент (75) соединяется с прокладкой проходного отверстия на первом (78) из гребней прокладки, первый палец (76) проходит, по меньшей мере, частично между первым гребнем (78) прокладки и соседним вторым (80) из гребней прокладки, а второй палец (77) проходит, по меньшей мере, частично между первым гребнем (78) прокладки и соседним третьим (81) из гребней прокладки, причем первый гребень прокладки расположен между вторым и третьим гребнями прокладки.
13. Узел для теплообменника (31), содержащий гофрированную первую пластину (41), вторую пластину (33) и прокладку (57, 57', 57'') проходного отверстия по любому из предыдущих пунктов, установленную между первой и второй пластинами так, что центральная плоскость (e-e, e'-e') протяженности прокладки проходного отверстия параллельна первой и второй пластинам, причем каждая из первой и второй пластин содержит область (43, 34) проходного отверстия, окруженную прокладкой проходного отверстия, первая поверхность (60) прокладки проходного отверстия взаимодействует с гребнями (62) пластины и впадинами (63) пластины, принадлежащими первой пластине, при этом гребни пластины и впадины пластины расположены в чередующемся порядке вокруг области (43) проходного отверстия первой пластины, а вторая поверхность (61) прокладки проходного отверстия взаимодействует с, по существу, плоской поверхностью (38) пластинной структуры, содержащей вторую пластину, причем упомянутая поверхность проходит вокруг области (34) проходного отверстия второй пластины.
14. Узел по п.13, в котором первая пластина (41) является крайней теплопередающей пластиной пакета (39) взаимно выровненных теплопередающих пластин (40), а вторая пластина (33) является концевой пластиной, выполненный с возможностью сжатия пакета теплопередающих пластин.
15. Узел по любому из пп.13 и 14, в котором области (43, 34) проходных отверстий первой и второй пластин (41, 33) являются открытыми.
