DK163897B

DK163897B - Permanent forbundet pladevarmeveksler

Info

Publication number: DK163897B
Application number: DK009189A
Authority: DK
Inventors: Jan-Ove Bergqvist; Jarl Andersson
Original assignee: Alfa Laval Thermal Ab
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1992-04-13
Also published as: JP2719380B2; DK9189D0; DE3877215D1; WO1988009473A1; DK9189A; SE8702258L; US4987955A; DE3877215T2; SE458884B; EP0418227A1; SE8702258D0; EP0418227B1; JPH01503558A; ATE84140T1; DK163897C

Description

DK 163897 B

Opfindelsen angår en pladevarmeveksler, som omfatter et bundt varmevekslerplader, som hver har et periferiafsnit og inden for dette et varmevekslerafsnit, samt et antal åbningsafsnit med gennemgangsåbninger, hvilke varmeveks-5 lerplader er permanent forbundet med de tilstødende varmevekslerplader i bundtet både langs deres periferiafsnit og ved et stort antal steder i deres varmevekslerafsnit på en sådan måde, at der efterlades strømningspassager mellem tilstødende varmevekslerplader, hvorved gennem-10 gangsåbningerne flugter indbyrdes således, at de danner et første og andet sæt ind- og udløbskanaler gennem pladebundtet til et første varmevekslermedium, som kommunikerer med hver anden strømningspassage mellem varmevekslerpladerne, og et andet sæt ind- og udløbskanaler gennem 15 pladebundtet til et andet varmevekslermedium, som kommunikerer med de øvrige strømningspassager mellem varmevekslerpladerne, og hvorved de langs hver ind- og udløbskanal liggende åbningsafsnit på tilstødende varmevekslerplader, som danner en fra en ind- og udløbskanal adskilt 20 strømningspassage, desuden er permanent sammenføjede omkring den respektive ind- eller udløbskanal mellem en ydre linie og en nærmere ind- eller udløbskanalen beliggende indre linie.

25 Der kendes pladevarmevekslere af denne art fra f.eks. US 3 240 268 og GB A 2 005 398. Som følge af, at varmevekslerpladerne permanent er sammenføjet med hinanden, kræves der ingen særskilte pakninger lagt mellem pladerne og ej heller nogen ydre ramme til at holde sammen på pladerne.

30 Sådanne pladevarmevekslere kan derfor fremstilles forholdsvist billigt. Med udtrykket permanent sammenføjning menes først og fremmest lodning, men også eksempelvis svejsning eller sammenklæbning.

35 En væsentlig ulempe ved de således kendte permanent sammenføjede pladevarmevekslere er, at de er begrænsede til visse tryk, som er betydeligt lavere end de tryk, der kan

DK 163897 B

2 tillades i en pladevarmeveksler, som er udstyret med en ydre ramme til at holde varmevekslerpladerne sammen. Ved et tryk, som overbelaster en permanent sammenføjet pladevarmeveksler, vil der opstå lækager, og det har nu vist 5 sig, at en sådan lækage som regel altid er lokaliseret i varmevekslerpladernes op til en af indløbs- eller udløbskanalerne stødende åbningsafsnit og/eller periferiafsnit. Grunden hertil er formentlig, at pladevarmeveksleren i pladernes åbningsafsnit har relativt store projicerede 10 arealer uden sammenholdende forbindelser mellem varmevekslerpladerne. De forbindelser, der befinder sig nærmest disse afsnit, risikerer derfor at blive overbelastet og revet op. Ved de kendte pladevarmevekslere befinder disse forbindelser sig i betydelig afstand fra ind- eller 15 udløbskanalernes begrænsningskanter og som regel helt ude ved pladernes periferiafsnit, der som nævnt er indbyrdes forbundne til dannelse af en periferisk tætning mellem varmevekslerpladerne. Den nævnte betydelige afstand hos de kendte pladevarmevekslere har været anset for nødven-20 dig for at give tilstrækkelig plads til en tætningsring, som måtte anbringes i området mellem den nævnte ydre- og den nævnte indre linie ved en endeplade i pladevarmeveksleren. Desuden kræves der et spillerum i området til nævnte tætningsring som følge af, at de sædvanligvis run-25 de gennemgangsåbninger ofte deformeres således, at de bliver i nogen grad ovale, i forbindelse med presningen af varmevekslerpladernes varmevekslerafsnit.

Det er formålet med opfindelsen at anvise en pladevarme-30 veksler af den indledningsvis nævnte art, som eliminerer de kendte permanent sammenføjede pladevarmeveksleres ovennævnte ulemper, og som tåler en betydeligt højere trykbelastning end disse kendte pladevarmevekslere.

35 Dette opnås, idet pladevarmeveksleren ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den omfatter organer som er indrettet til at holde varmevekslerpladernes åbningsafsnit

DK 163897 B

3 sammen langs ind- og udløbskanalerne, og som langs hver ind- og udløbskanal er placeret i det plademellemrum, som kommunikerer med den respektive ind- eller udløbskanal, og i dette plademellemrum er permanent forbundet med beg-5 ge de varmevekslerplader, som afgrænser det pågældende plademellemrum til et omkring den respektive ind- eller udløbskanal mellem den nævnte yderlinie og selve ind- eller udløbskanalen liggende område.

10 Ifølge opfindelsen er de sammenholdningsorganer, som er placeret i de forskellige plademellemrum, fortrinsvis anbragt indbyrdes flugtende vinkelret på varmevekslerpladerne langs de respektive ind- og udløbskanaler.

15 Desuden kan ifølge opfindelsen hver ind- og udløbskanal være åben ved den ene ende og lukket ved den anden ende, og en ved denne anden ende placeret endeplade kan have et ikke-gennembrudt åbningsafsnit, som i området omkring ind- eller udløbskanalen omfatter sammenholdningsorganer, 20 som modsvarer varmevekslerpladernes sammenholdningsorganer, samt afstivningsfremspring, som er presset ud inden for de nævnte sammenholdningsorganer.

Ved også inden for den ovennævnte inderlinie i hvert åb-25 ningsafsnit at forsyne hver varmevekslerplade ifølge opfindelsen med sammenholdningsorganer, der dannes ved at blive presset sammen i forbindelse med sammenpresningen af pladens øvrige afsnit, kan det undgås at pladernes gennemgangsåbninger bliver ovale. På denne måde kan det 30 tidligere nævnte spillerum i området op til en tætningsring ved varmevekslerens endeplade udnyttes til udformningen af de netop nævnte sammenholdningsorganer inden for den nævnte inderlinie i hvert åbningsafsnit. Det har således vist sig muligt ved hjælp af opfindelsen at for-35 bedre varmevekslerens holdbarhed, uden at pladernes varmevekslerflader eller deres gennemgangsåbninger behøver at blive gjort mindre.

DK 163897 B

4

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor figur 1 viser set i perspektiv en pladevarmeveksler iføl-5 ge opfindelsen, figur 2 et brudstykke af en varmevekslerplade til en pladevarmeveksler ifølge opfindelsen, 10 figur 3 et brudstykke af en endeplade til en pladevarmeveksler ifølge opfindelsen, og figur 4 et tværsnit gennem en pladevarmeveksler efter linien IV-IV i figur 1.

15

Figur 1 viser en pladevarmeveksler 1, som omfatter et bundt varmevekslerplader 2, en endeplade 3 og ydre dækplader 4a og 4b, som ligger på pladebundtets henholdsvis over- og underside. Pladevarmeveksleren 1 har også et 20 første og et andet indløbsrør, henholdsvis 5 og 6, og et første og andet udløbsrør, henholdsvis 7 og 8, til to varmevekslermedier.

Figur 2 viser et endeafsnit af en langstrakt varmeveks-25 lerplade 2, som på begge sine sider har et pressemønster, der strækker sig mellem to endeplaner på varmevekslerpla-den 2. Et fra varmevekslerpladen 2 skråt udad ragende periferiafsnit 17 strækker sig rundt langs varmevekslerpladens periferi, og her inden for findes et åbningsafsnit 30 10a, som er beliggende i pladens ene endeplan, og et åb ningsparti 10b, som er beliggende i pladens andet endeplan. Åbnings afsnittene 10a og 10b har gennemgangsåbninger, henholdsvis 11a og lib. I varmevekslerpladen 2's andet endeafsnit (ikke vist) findes åbningsafsnit, der mod-35 svarer de åbningsafsnit, som ligger i ovennævnte to endeplaner. Desuden findes et varmevekslerafsnit 9, som ligger mellem de ved hver af varmevekslerpladen 2' s ender

DK 163897 B

5 beliggende åbningsafsnit, og som har et af toppe og dale bestående korrugeringsmønster, der strækker sig mellem de to nævnte endeplaner. Rundt om gennemgangsåbningen 11a, som ligger i et nedre endeplan, findes et i det væsentli-5 ge plant sammenføjningsområde 12a, som begrænses af den ydre linie 13a og en indre linie 14a. Inden for den indre linie 14a findes et antal fremspring 15a, og uden for den ydre linie 13a findes et antal fremspring 16a. Fremspringene 15a og 16a strækker sig fra det nedre endeplan til 10 det nævnte øvre endeplan. På modsvarende måde findes der rundt om gennemgangsåbningen 11b, som er beliggende i det øvre endeplan, et sammenføjningsområde 12b, som begrænses af en ydre linie 13b og en indre linie 14b. Ligeledes findes der et antal fremspring 15b og 16b, der dog stræk-15 ker sig fra det øvre endeplan til det nedre endeplan.

Den viste varmevekslerplade 2 er beregnet til at blive sammenføjet med en lignende varmevekslerplade, som er blevet drejet 180 0 i pladens plan. En varmevekslerplade, 20 som ligger bagved varmevekslerpladen 2, kommer således til at ligge mod bagsiden af sammenføjningsområdet 12a og mod bagsiden af fremspringene 15b og 16b, og en varmevekslerplade, som ligger foran varmevekslerpladen 2, kommer med sin bagside til at ligge an mod sammenføjningsom-25 rådet 12b og mod fremspringene 15a og 16a. Desuden kommer de respektive varmevekslerplader, som ligger på hver sin side af varmevekslerpladen 2, til at ligge an mod hver sin side af dennes periferiafsnit 17 og punktvis ved et stort antal steder på hver sin side af varmeveksleraf-30 snittet 9, eftersom toppene og dalene i korrugeringsmøn-steret på to op mod hinanden liggende varmevekslerplader krydser hinanden.

Figur 3 viser et endeafsnit af en endeplade 3, som omfat-35 ter to ikke-gennembrudte åbningsafsnit med afstivningsfremspring 18, men som iøvrigt modsvarer den i figur 2 viste varmevekslerplade 2. Afstivningsfremspringene 18

DK 163897 B

6 strækker sig fra det øvre endeplan til det nedre endeplan.

Figur 4 viser et snit, som er lagt gennem den i figur 1 5 viste pladevarmeveksler 1 på tværs af den del af varmeveksleren, som omfatter det andet indløbsrør 6 og det første udløbsrør 7. Dette tværsnit stemmer overens med et modsvarende tværsnit gennem det første indløbsrør og det andet udløbsrør på varmeveksleren.

10

Pladevarmeveksleren 1 omfatter otte varmevekslerplader 2, af den i figur 2 viste art og en nedre endeplade 3 af den i figur 3 viste art. Disse plader er anbragt oven på hinanden mellem den øvre, ydre dækplade 4a og den nedre, yd-15 re dækplade 4b. Varmevekslerpladernes gennemgangsåbninger flugter med hinanden, således at de danner en indløbskanal og en udløbskanal, der nedad til er begrænset af endepladens ikke-gennembrudte åbningsafsnit og opad til står i forbindelse med henholdsvis indløbsrøret 6 og ud-20 løbsrøret 7. To op mod hinanden liggende varmevekslerplader 2 afgrænser en strømningspassage mellem pladerne som følge af, at toppene i korrugeringsmønsteret i pladernes varmevekslerafsnit krydser hinanden. Idet sammenføjnings-området 12b på den ene plade ligger an mod sammenføj-25 ningsområdet 12a på den anden plade, står nævnte strømningspassage kun i forbindelse med enten indløbskanalen eller udløbskanalen ved pladernes respektive endeafsnit.

Også henholdsvis fremspringene 15a og fremspringene 16a på den ene plade ligger an mod henholdsvis fremspringene 30 15b og fremspringene 16b på den anden plade.

De op mod hinanden liggende fremspring 15a og 15b danner sammenholdningsorganer 19, der holder sammen på de to varmevekslerpladers åbningsafsnit langs de respektive 35 ind- og udløbskanaler. Disse sammenholdningsorganer 19 langs hver ind- og udløbskanal er placeret i det plademellemrum, som står i forbindelse med den respektive ind-

DK 163897 B

7 eller udløbskanal i et område, som ligger mellem pladernes sammenføjningsområder 12a, 12b og selve kanalen. Mellem sammenføjningsorganerne 19 i de respektive plademellemrum findes der åbninger 22, som står i forbindelse med 5 strømningspassagen mellem varmevekslerpladerne. De i figur 4 viste linier 13 og 14, der begrænser pladernes sammenføjningsområde 12a og 12b, strækker sig gennem de modsvarende linier, henholdsvis 13a, 13b og 14a, 14b, der genfindes i figur 2.

10 På samme måde danner de op mod hinanden liggende fremspring 16a og 16b sammenholdningsorganer 23, som holder sammen på de to op mod hinanden liggende varmevekslerpladers åbningsafsnit, langs de respektive ind- og udløbska-15 naler. Sammenholdningsorganerne 23 langs hver ind- eller udløbskanal er placeret i de plademellemrum, som står i forbindelse med den respektive ind- eller udløbskanal, i et område, som delvist omgiver ind- eller udløbskanalen, og som er beliggende mellem pladernes sammenføjningsområ-20 der 12a og 12b og de tilstødende dele af pladernes periferiafsnit 17. 1 de mellemrum, som ligger mellem den øvre dækplade 4a og den op mod denne liggende varmevekslerplade 2, og som fo-25 rekommer omkring enten indløbskanalen eller udløbskanalen, findes en afstandsring 20, som ligger i varmevekslerpladen 2's sammenføjningsområde henholdsvis 12a og 12b. Denne afstandsring 20 fungerer også som tætning mellem varmevekslerpladen 2 og dækpladen 4a.

30

Den op mod den nedre dækplade 4b beliggende dækplade 3 lukker for ind- og udløbskanalerne med dens ikke-gennem-brudte åbningsafsnit, og takket været disses afstivningsfremspring 18, som ligger an mod dækpladen 4b, samt de 35 fremspring, som modsvarer varmevekslingspladernes fremspring 15a og 15b, kræves der ikke nogen afstandsring mellem dækpladen 4b og endepladen 3.

DK 163897 B

8

Pladevarmeveksleren ifølge opfindelsen omfatter fortrinsvis varmevekslerplader 2 med rektangulær form, idet der dog også kan tænkes andre former, såsom runde varmevekslerplader. Varmeveksleren 1 er vist med en ind- og en ud-5 løbskanal for hvert af de to varmevekslermedier, og disse kanaler er placeret i hver sin af varmevekslerpladerne 2's endeafsnit. Naturligvis kan en varmeveksler forsynes med flere ind- eller udløbskanaler, og disses form og placering kan vælges frit.

10

Antallet af varmevekslingsplader 2 i en varmeveksler 1 beror på den ønskede kapacitet. Med henblik på at sammenføje varmeveksleren stables et passende antal plader ovenpå hinanden med et loddemiddel i form af folie place-15 ret mellem tilstødende plader, hvorefter hele bundtet opvarmes i en ovn, indtil det nævnte loddemiddel er smeltet.

Sammenholdningsorganerne 19 kan ifølge opfindelsen alter-20 nativt være dannet af løse elementer, som anbringes mellem varmevekslerpladerne, men organerne 19 er fortrinsvis udformet som integrerede dele af de respektive varmevekslerplader. Organerne 19 dannes herved af fremspringene 15a og 15b, som er presset ud af varmevekslerpladernes 25 åbningsafsnit henholdsvis 10a og 10b, og som siden er blevet permanent sammenføjede med modsvarende fremspring på de tilstødende varmevekslerplader.

For at opnå en gunstig kraftfordeling mellem de sammen-30 holdningsorganer 19, der er placeret i de forskellige plademellemrum, er disse organer fortrinsvis anbragt indbyrdes flugtende og vinkelret på varmevekslingspladerne 2 langs de respektive ind- og udløbskanaler. Organerne 19 kan være jævnt fordelt rundt om ind- og udløbskanalerne, 35 men de kan også være mere sparsomt fordelt i retning mod de varmeoverførende afsnit 9 og ligge tættere i de andre retninger.

DK 163897 B

9

De ifølge opfindelsen foreslåede organer 19 og 23 danner også et styr for den i figur 4 viste afstandsring 20.

Dette i forbindelse med det forhold, at deformationen af åbningsafsnittene henholdsvis 10a og 10b kan forhindres 5 under varmevekslerpladen 2's fremstilling takket være udpresningen af fremspringene 15a og 15b, medfører, at det spillerum, som kræves for områderne 12a og 12b rundt om gennemgangsåbninger, kan mindskes i betydelig grad i forhold til det spillerum, der kræves ved de kendte varme-10 vekslere. Det er således muligt at forsyne varmeveksleren med sammenholdningsorganer 19, der ligger inden for varmevekslerpladernes sammenføjningsområder 12a og 12b, uden af dette kommer til at indvirke på gennemgangsåbningernes størrelse.

15

Ind- og udløbskanalerne er åbne ved varmevekslerbundtets ene ende og lukkede ved varmevekslerbundtets anden ende.

Det er hensigtsmæssigt, at den ved den nævnte anden ende liggende endeplade 3 har et åbningsafsnit uden nogen gen-20 nemgående åbning. Dette ikke-gennembrudte åbningsafsnit er forsynet med de afstandsholdende og afstivende fremspring 18.

25 30 35

Claims

1. Pladevarmeveksler, som omfatter et bundt varmeveksler-5 plader (2), som hver har et periferiafsnit (17) og inden for dette et varmevekslerafsnit (9), samt et antal åbningsafsnit (10a, 10b) med gennemgangsåbninger (11a, 11b), hvilke varmevekslerplader (2) er permanent forbundet med de tilstødende varmevekslerplader (2) i bundtet 10 både langs deres periferiafsnit (17) og ved et stort antal steder i deres varmevekslerafsnit (9) på en sådan måde, at der efterlades strømningspassager mellem tilstødende varmevekslerplader (2), hvorved gennemgangsåbningerne (11a, 11b) flugter indbyrdes således, at de danner 15 et første sæt ind- og udløbskanaler gennem pladebundtet til et første varmevekslermedium, hvilke kommunikerer med hver anden strømningspassage mellem varmevekslerpladerne (2), og et andet sæt ind- og udløbskanaler gennem pladebundtet til et andet varmevekslermedium, hvilke kommuni-20 kerer med de øvrige strømningspassager mellem varmevekslerpladerne, og hvorved tilstødende varmevekslerpladers langs hver ind- og udløbskanal liggende åbningsafsnit (10a, 10b), som danner en fra en ind- og udløbskanal adskilt strømningspassage, desuden er permanent sammenføje-25 de omkring den respektive ind- eller udløbskanal mellem en ydre linie (13a, 13b) og en nærmere ind- eller udløbskanalen beliggende indre linie (14a, 14b), kendetegnet ved, at pladevarmeveksleren yderligere omfatter organer (19), som er indrettet til at holde varme-30 vekslerpladernes åbningsafsnit (10a, 10b) sammen langs ind- og udløbskanalerne, og som langs hver ind- og udløbskanal er placeret i det plademellemrum, som kommunikerer med den respektive ind- eller udløbskanal, og i dette plademellemrum er permanent forbundet med begge de 35 varmevekslerplader (2), som afgrænser det pågældende plademellemrum i et omkring den respektive ind- eller udløbskanal mellem den nævnte yderlinie (13a, 13b) og selve DK 163897 B 11 ind- eller udløbskanalen liggende område.

2. Pladevarmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sammenholdningsorganerne (19) er placeret i et 5 omkring den respektive ind- eller udløbskanal mellem den indre linie (14a, 14b) og selve ind- eller udløbskanalen liggende område.

3. Pladevarmeveksler ifølge krav 1 eller 2, kende- 10 tegnet ved, at hvert sammenholdningsorgan i hvert fald delvist udgør en integreret del af varmevekslerpladen (2).

4. Pladevarmeveksler ifølge krav 3, kendetegnet 15 ved, at hver varmevekslerplade (2) er fremstillet af et tyndt materiale og på begge sider har oppressede forhøjninger, hvorved hvert sammenholdningsorgan (19) omfatter et fremspring (15a, 15b), som er presset ud af en varmevekslerplades åbningsafsnit (10a, 10b). 20

5. Pladevarmeveksler ifølge krav 4, kendetegnet ved, at de til to tilstødende plader (2) hørende åbningsafsnit (10a, 10b), som omgiver en ind- eller udløbskanal, der kommunikerer med den af pladerne dannede strømnings- 25 passage, er beliggende i de af pladernes (2) endeplaner, som ligger længst borte fra hinanden, og at hvert sammenholdningsorgan (19) er dannet af fremspring (15a, 15b), som er presset ud af to tilstødende plader (2), og som er permanent forbundet med hinanden. 30

6. Pladevarmeveksler ifølge krav 5, kendetegnet ved, at sammenholdningsorganerne (19), som er placeret i de forskellige plademellemrum, er anbragt indbyrdes flugtende og vinkelret på varmevekslerpladerne (2) langs de 35 respektive ind- og udløbskanaler. 12 DK 163897 B

7. Pladevarmeveksler ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at hver ind- og udløbskanal er åben ved den ene ende og lukket ved den anden, og at en ved denne anden ende placeret endeplade (3) har et ikke-gennembrudt 5 åbningsafsnit, som i området omkring ind- eller udløbskanalen omfatter sammenholdningsorganer, som modsvarer var-mevekslerplademes sammenholdningsorganer (19), samt afstivningsfremspring (18), som er presset ud inden for de nævnte sammenholdningsorganer. 10

8. Pladevarmeveksler ifølge krav 7, hvor en ydre dækplade (4b) ligger op mod endepladen (3), kendetegnet ved, at afstivningsfremspringene (18) ligger an mod denne ydre dækplade (4b). 15 20 25 30 35