IT8225008A1

IT8225008A1 - Scambiatore di calore a piastre del tipo comportante delle barrette disposte a "sandwich" tra le piastre

Info

Publication number: IT8225008A1
Application number: IT1982A25008A
Authority: IT
Original assignee: Sa Des Usines Chausson
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1984-06-28
Also published as: IT8225008A0; FR2519421B1; DE3248699A1; IT1191157B; GB2118291B; GB2118291A; FR2519421A1

Description

DESCRIZI0NE dell 'invenzione industriale dal titolo : "Scambiatore di jialore a piastre del tipo comportante ielle barrette disposte a "sandwich." tra le piastre''

RIASSUNTO

Scambiatore di calore a piastre del tipo comportanti delle barrette (.2) disposte trapiastre (1, 1a, 1b) nel quale le barrette sono costituite da profilati a C contenenti elementi di irrigidimento (5).

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda gli scambiatori di calore detti a_piastre che sono costituiti da una successione di piastre piane separate da barrette disposte alternativamente nelle direzioni trasversali ver delimitare serie di canali trasversali nei quali vengono disposti eventualmente dei perturbatori o issipatori che migliorano le caratteristiche di scambio termico dello scambiatore._

ono gi? noti nella tecnica anteriore degli .scambia? tori di questo tipo nei quali le barrette sono costtuite da profilati che, per lo pi?, presentano in sezione la forma della lettera C. affinch? detti profilati non abbiano un'inerzia termica notevolmente maggiore dell'inerzia termica delle piastre_che vengono rinforzate con traversej ci? al fine dijper mettere l'esecuzione di una brasatura efficace, sen[ za pericolo di bruciatura delle parti pi? sottili come i perturbatori che si trovano tra le piastre delimitanti i canali. _ _

Il brevetto -francese- 70 4-3620- descrive -uno scambiatoe_ a, piastre. di cui alcune-barrette terminali sono a-forma_di C_e_contengono internamente -dei dissipa-? tori ondulati_.dello_stesso_genere di quelli che si . estendono tra_le piastre che -sostengono le barrette essendo diversa soltanto l 'altezza -dei -dissipatori-. Il brevetto U.S .A. _2.566.310 riguarda -anche uno sca^n latore di_calore detto a piastre, .le. cui barrette presentano _la_ forma .di profilati .a .C che contengono ugualmente dei dissipatori ,_sia- a .Xorma di lamine andulate sia di altra forma._ _

Il br?vetto - francese -77 13578 descrive ugualmente uno scambiatore a piastre ma di costruzione meccani ca e utilizzabile soltanto per fluidi relativamente 1 bassa temperatura.._Esso prevede, in_effetti, le_ oiastre-^ed i profilati che contengiono una guarnizlone in materia plastica, detta guarnizione sostituen do _i.profilati che .formano -le barrette,..profilati che, in sezione, sono,ugualmente a forma di C..

I dispositivi descritti nelle sopraddette pubblicazioni.presentano diversi inconvenienti. Prima di tutto, per effetto del loro piccolo spessore, i pr? filati .a_forma_di _C,che costituiscono le barrette, sono dei_pezzi fragili,_i_loro bracci paralleli rischiand? di essere deformati, particolarmente ravvi cinati , in modo che esiste allora un contatto imper fet.to con le piastre che detti profilati formanti le barrette devono .rinforzare,..e.con le quali le ali dei profilati devono.essere.brasate. .

Quando deid issipat ori oerturbatori vengono imper guati tra le _ali dei.profilati a.C,.non.si aumenta sensibilmente..la_re_sistenza_alla. flessione delle .. all .stesse, dato che i dissipatori o .perturbatori sono,molto sottili.,.quindi facilmente deformabili, e.d .in.ogni caso la loro resistenza,non permette .di evitare deformazioni.;quando l'.insieme dello scambia tofe :a piastre viene^mantenuto -in ;un 'intelaiatura i che .lo..serra.fortemente per permettere poi la _brasa,-tura._

In alcune.applicazioni ,_si ? prtati a realizzare . gli scambiatori a piastre in modo che presentino for me diverse dalle rettangolari . E*particolarmente frequente che si debbano prevedere degli scambiatori a piastre presentanti una parte rettangolare e due estremit? a forma di triangolo. Detta disposizione ? facilmente realizzabile utilizzando delle barrette piene che possono essere facilmente piegate o curvate.

E? risultato per? che l'utilizzazione di barrette piene presenta defili inconvenienti. In effettit la loro inerzia termica ? molto rilevante rispetto a auella delle piastre e dei perturbatori o dissipate ri che vi sono collegati. Ee risultano delle dilatazioni differenziali che costituiscono un grave inconveniente soprattutto per scambiatori di grande dimensione. Inoltre, le barrette piene sono pesanti il che aumenta il prezzo di costo dello scambiatore Si ? proposto di utilizzare come barrette dei tubi i di sezione rettangolare, ma questi sono difficili da curvare o piegare senza che ne risultino deforme!-zioni che possono essere dannose nel momento in cui l 'impilamento delle piastre e barrette deve essere brasato .

La presente invenzione riguarda un nuovo scambiatore che risolve il problema precedentemente esposto rendendo possibile la fabbricazione di scambiatori del tipo a .piastre e barrette di costruzione leggeri che possono essere.facilmente conformati.in funzioni delle necessit? e che possono essere brasati in mod semplice, eventualmente contemporaneamente a delle staffe collettrici che possono anche presentare una scarsa inerzia termica. Inoltre lo scambiatore a.piastre secondo .llinvenzione pu? essere realizzato indifferentemente per-funzionare con una circolazione del tipo crociato o del tipo a controcorrente.

L'invenzione mette in opera dei profilati a forma di, brave cava che sono estremamente resistenti agli sforzi di compressione.

Inoltre l?.invenzione.permette,di.evitare che possa esistere_un forte gradiente^di temperatura..tra.le barrette e gli_altri pezzi, il che_ha per effetto d? facilitare le^operazioni di_ fabbricazione,_in_partisolare..quelle,proprie,della .brasatura. :_ _ Conformemente all'invenzione.,.lo_scambiatore, di calore a piastre del.jfcipo comportante.delle barrette disposte tra delle-piastre (in seguito detto a "sandwich'' per delimitare.-dei..canali .sovrapposti, jle barrette-.essendo costituite da profilati sensibilmente a forma di _C, ? caratterizzato da ci? che ilprofilato a formadi C ? rigidamente,collegato..ad un profilato.-formante .elemento di irrigidimento ,._mer di ante una almeno delle sue pareti. il rofilato a forma di C e 1*elemento di irrigidimento essendo conformati nello stesso modo nel loro senso longitudiiale .

altre caratteristiche dell'invenzione risul? bano d'altra parte dalla descrizione dettagliata elle segue

forme di realizzazione dell'oggetto_delllinreazione, sono rappresentate_,_a titolo di esempi non Limitativi , ?nei disegni., allegati

La fig. 1 ? una prospettiva parziale in parte .aperta.

_ di uno scambiatore di calore _a_piastre^replizzato _conf_ormemente_al1.'invenzione. fig. 2 ? una prospettiva parziale illustrante un dettaglio della fig. 1.

f igg. 3 e 4 sono delle prospettive illustranti,due _ _ varianti di realizzazione._ __ La fig. 5 ? una^prospettiya in sezione longitudinale di un'altra realizzazione.

La fig...6 ? una prospettiva parziale di uno scambia-? tore secondo 1 'invenzione.

Le figg. da Z._a 10 sono,delle prospettive parziali _ illustranti diversi esempi di realizzazio-_ ne di uno degli elementi costitutivi delle _ scambiatore: del la fig 6... _

Lo scambiatore a piastre illustrato nella fig. 1 comprende delle piastre 1. 1a. 1b . che sono seoara? te le une dalle altre mediante barrette composite 2 2a estendentisi rispettivamente nel senso longitudi naie e nel senso trasversale. Le piastre e le barrette delimitano cos? dei canali longitudinali 3 e dei canali trasversali 4. Le barrette composite 2 sono realizzate a partire da profilati a forma di U nei quali ? disposto un elemento di irrigidimento 5-Nella fig. 1, l'elemento di irrigidimento 3 ? costi tuito da un filo calibrato che viene vantaggiosamen te disposto per essere tangente al piano che collegia le estremit? del profilato a forma di C, il diametr0 lei filo 3 corrispondendo esattamente alla distanza tra le ali del profilato a forma di C.

La sopraddetta disposizione che permette di utilizzare dei fili calibrati in commercio, ? di realizzazione particolarmente economica e permette, prima della messa in sito del filo 5? di curvare o piegar B i profilati 2,2a quando lo scambiatoredeve .presen tarte runa forma diversa dalla rettangolare;

Perriunire ?l'elemento di "Irrigidim?nto 5 ed il pr? filato che lo contiene, ? vantaggioso utilizzare un a. colla e, pi? particolarmente, una colla costituita la un -legante organico contenente in sospensione della brasatura in polvere

Come illustrato nei disegni? ? vantaggioso munire i canali 3 e 4 di dissipatori o perturbatori 6 , . 6a dello stesso tipo o di diverso,tipo , costituendo_cojs?_ un impilamento_che_pu? essere brasato in una sola |_ operazione quando_viene mantenuto,sotto .leggera_pres-_ sione,l'e lemento-di irrigidimento 5 di cui._sono_mu-_ riti i_profilati_compositi_2, . 2a_ impedendo_ una.deformazione e. lo schiacciamento_dell 'impilamento realiz? zato.

L'elemento di irrigidimento pu? essere.costituito inumaniere diverse da_un filo o un tubo. .

La fig. 3 illustra una re.alizzazione nella quale_ l'elemento di_irrigidimento ? costituito da

Il nastro ?, preferibilmente,ondulato come rapprasentato vo a zig-zag, il che gli_conferisce..

,una buona stabilit?_quando viene?messo_.in sito nel ^profilato-.-Come nel casoprecedente* l'elemento di_irrigidimento 5 ? vantaggiosamente collegato al-profilato mediarte ;un degente organico- contenente in nospensione ded-J l.a_br_as.atura in polvere. La disposizione descritta con riferimento alla fig. 3 permette di_rea_lizzare dei canali 3 o 4 di altezza maggiore. L'elemento dii irrigidimento pu? anche essere costituito da un tubp almeno nelle parti rettilinee del profilato.

Le^figg._ 1 e 2 mostrano che delle staffe collettrici 60.possono essere _facilmente_messe in sito_sull 'impilamento .costituente .lo scambiatore a piastre. Secondo le figg.-1 e.2,.le_staffe collettrici compor-: tano_dei montanti aforma di T e delle traverse a..forma di angolare_._

La_parte centrale 7a del_ T-? incastrata_.nelle._ sue due estremit?, come illustrato_nella_ fig. _ 2 in^9, _ per permettere un inserimento delle^traverse 8 .che ? possono per esempio essere saldate o -incollate? ne llostesso modo degli elementi di irrigidimento 5-nei profilati 2~2a. La larghezza -della semi-ala 7b_del profilato a T ? scelta per corrispondere-alla lunghezza delle -ali dei profilati 2 a C. In tal modo, le- semi-ali7b -vengono _in contatto con le estremit? dei profilati_e con l'estremit? dell'elemento di irrigidimento 3 nello stesso tempo che l'anima 7a del profilato a T va a coprire l'estremit? dei profilati 2a. -*

E'vantaggioso procedere alla br?satura .dell 'insieme :dello 'scambiatore-dopo messa in sito delle,staffa collettrici 6. In questo modo si ottiene un insieme: monoblocco particolarmente resistente al quale ? possibile raccordare differenti 'parti sia mediante saldatura, sia soltanto mediante mezzi meccanici utilizzando per questo l'ala 7c dei -profilati a T ed il lato 8a des?i angolari 8.

In certi casi ? possibile, come illustrato in fig. 4, disporre l'elemento di irrisidimento 5, costituito in modo vantaggioso da un nastro ondulato 5a, non pi? all'interno del profilato a forma di C 2. nta all'esterno di auesto. Il montaggio dell'anima si effettua come precedentemente , di preferenza dopo messa in forma eventuale del profilato 2.

La fig. 5 illustra un'altra realizzazione secondo la quale le piastre 1, 1a, . 1n sono perforate da fori 9 e sono mantenute distanziate da una parte: a mezzo di profilati 2 ad elementi di irrigidimentcl 5 e, dall'altra parte, a mezzo di distanziatori 10 a forma di anello? I distanziatori 10 possono essere costituiti nello stesso modo dei profilati 2.

Disponendo i distanziatori 10 nei canali 4 ed i pr<i? filati formanti le barrette nei canali 3. ? possibi le realizzare uno scambiator.e a circolazione .in coiL-, trocorrente come lo illustrano le frecce e f2.

Altri profilati .formanti .barrette,possono evidentemente essere disposti sulle coste laterali dei cane li 4 e ugualmente i distanziatori anulari, eventua] mente -forati,:poesono essere disposti nei canali per facilitare la brasatura dell'impileggio realiz-j zato. La fig. 5 mostra anche che i condotti formati dai distanziatori 10 ed i fori 9 delle piastre 1. 1a . 1n possono essere muniti da una parte di raccordi 11 e dall'altra di tappi 12. Il disegno me? stra che i distanziatori 10 possono anche essere muniti di elementi di irrigidimento 5^?

L'elemento di irrigidimento 5 della fig. 6 ? costituito da un filo calibrato che si estende su tutta la lunghezza del profilato a C e presenta, di tanto in tanto, delle tacche 13 praticate nelle loro sene!-ratrici che sono a contatto con le ali del profilato a C. Le tacche 13 possono essere allineate tra loro ot al contrario, scalate.

Il filo 5 ? collegato e fissato al profilato a C corrispondente mediante una colla prima che si proceda alla -brasatura dello scambiatore che assicura -,il fissaggio definitivo del filo 5 che forma elemento di irrigidimento con il profilato 2 corrispondente. Le ifigg. da 7 a 10 "illustrano .diverse varianti. Becondonila 'fig.7.L 'elemento:idi cirrigidimento i?.co-., stituit? da una striscia -ondulata -14 in cui sono -praticati dei fori 15. La striscia ondulata presenta una altezza corrispondente alla distanza che separa

? _? le due ali del profilato 2 affinch?d. lati-tranciaii della striscia .14 siano dapprima incollati,ed in.se'-guito brasati al profilato 2. _

In.fig,. 8.1'.elemento di irrigidimento_? .costituito da un profilato 16 a C le cui ali_appoggiano mediante la.loro superficie esterna contro la .superficie interna. delle ali del profilato.2._I profilati 2.e 16_presentano la stessa..lunghezza. Delle finestre.1 sono praticate nel fondo_del profilato 16_._ La_fig.._9 mostra una variante che.? analoga alla realizzazione descritta con riferimento,alla fig. ma la striscia ondulata 14 presenta delle tacche 13 previste partendo,dai. bordi ..che formano il lato trsjn ciato della detta.striscia.14.

La fig. 10 corrisponde.alla fig. 8 ma il profilato 16_a_ forma di ._C_ comporta,pure delle tacche 13.che. sono. formate,nello stesso tempo,nel fondo del profi lato e nelle ali.

Come_rieulta dai. diversi modi di .realizzazione descritti., lo spazio _17-delimitato tra la parete . interna x?eljiondo del -.pr? fi lato -.2 e la superficie ' che ? .di li ront e.ld eli lei eAent o .di ?rrigidim?nto - 5, 514 io 16 ' comunica sempre con .l 'interno del "canale 3 o 4 .corrispondente.?n modo_ che il flusso, di. bras atura _ pu? scorrere senza_essere.?mprigionato ne.ll.o_ spezie ? 17. Parnmenti, dura nte il . funzionamento dello scam-?

Claims

RIVENDIC AZIONI

1) Scambiatore di calore a piastre del tipo comportante delle barrette disposte a "sandwich" tra piastre per delimitare dei canali sovrapposti, le barrette essendo costituite da profilati sensibilmente a forma di C, caratterizzato da ci? che il profilato (2) a forma di C ? collegato rigidamente ad un profilato (5) formante elemento di i?rrigidimento, mediante una almeno delle sue pareti, il profilato a forma di 0 e l'elemento di irrigidimento (3) essendo conformati nello stesso modo nel loro senso longitudinale .

2) Scambiatore secondo la rivendicazione 1, caretterizzato da ci? che l'elemento di irrigidimento (5) dei .profilati *(2) 2? costituito da un filo o un tubo, preferibilmente filo calibrato.

3) Scambiatore secondo una delle riv?ndicazioni 1 e 2, caratterizzato da ci? che l'elemento di irrigid: mento (5) dei profilati (2) ? costituito da una striscia.

4) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3? caratterizzato da ci? che la striscia ? col-? legata mediante le sue parti tranciate alla parete interna delle ali del profilato a forma di C._

5) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni da 1_a 4, caratterizzato da ci? che _il_profilato_di irrigidimento. (5) ? costituito,da una striscia ondulata o.a zig-zag.

6) Scambiatore secondo,unadelle rivendicazioni da 1 _a.3 e 5, caratterizzato da ci?.che l'elemento di., irrigidimento (5)? costituito da una.lamina ondula ta, ? fissato mediante la parte superiore delle su ?e ondulazioni alla parete.,esterna.,del fondo del profi Ila;? to a.forma di C_(fig,..4)

7) Scambiatore, secondo una de1Ie rivendicazioni da 1 a 6,..caratterizzato da.ci?.che_l'elemento,di. irri godimento (5)..? messo in sito nel profilato (2) dopo curvatura _o..piegatura dellp_stesso..

8).Scambiatore secondo unadelle rivendicazioni da. 1 a 7, caratt?rizzato da ci? che l 'elemento ?di irrigidim?nto (5 )3?. riunito, al pro fi lato mediante un le gantetorganic?cconte?ente luna brasatura .in polvere

9) Scambiatore secondo una dellerivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato da ci? che un impilamento di piastree barrett e in 'profilato-composit?>? riunito a delle staffe collettrici (60).

10) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni de, 1 a 9. caratterizzato da ci? che le staffe collettrici (60) comportano due montanti a T (7) e due traverse (8) a forma angolare, le dette staffe es-Bendo collegate mediante brasatura al detto impilamento .

11) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni del a 10, caratterizzato da ci? che le piastre (1) presentano dei fori (9) corrispondenti a distanziatori anulari (10) disposti in almeno una delle seri.e di canali (4) che delimitano le piaetre (1).

12) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni dtL 1 a 11, caratterizzato da ci? che dei distanziatori eventualmente perforati sono disposti in allinearne!lto con quelli previsti in una delle serie di canali.?

13) Scambiatore -secondo una delle-^rivendicazioni..diL 1 a 12, caratterizzato da raccordi (11) e tappi (12) previsti sulle piastre di-estremit? (1, 1n)_iiL allineamento -.con ci distanziaiorixanulari?:(10)

14) Scambiatore secondo una dele,ri v?ndic?zioni da .

1 a 13,caratterizzatoda i? .che'i distanziatori anulari (10) sono muniti di elementi di irrigidirne!L-.to(51)

13 ) Scambiatore -secondo delle riv?ndicazioni--dit 1 a 14, caratterizzato da ci? che i canali (3, 4) sono muniti di dissipatori o perturbatori (6, 6a). 16) Scambiatore secondo una delle rivendicazioni de 1 a 15, caratterizzato da ci? che gli elementi di irrigidimento (5? 14, 16) presentano almeno una serie di tacche o di aperture (13, 15) che mettono in comunicazione l?interno del profilato a forma di C (2) con il canale (3 o 4) che forma il detto profi?-_ lato (2).

.1.7) .Scambiatore di calore secondo la rivendicazioni 16, caratterizzato da ci?cche gli elementi di irri-[ gidimento _(5, 14, 16) presentano delle tacche che si aprono a livello della superficie delle ali dei pr?filati a C che contengono detti elementi di irri-

18) Scambiatore di calore secondo una delle rivendicazioni 16 e 17, caratterizzato da ci? che gli eie--menti di irrigidimento presentanoun'altezza che corrisponde allo spazio che separa le ali dei profilati (2).a forma di C, detti elementi di irrigidimento essendo brasati.al detto profilato a forma di_C .