ITVR990034A1

ITVR990034A1 - REINFORCED GASKET FOR PLATE HEAT EXCHANGERS.

Info

Publication number: ITVR990034A1
Application number: IT1999VR000034A
Authority: IT
Inventors: Alberto Zanoni
Original assignee: Cipriani Scambiatori Srl
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-13
Also published as: AU4312400A; ITVR990034A0; IT1309354B1; WO2000062002A1

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:

"GUARNIZIONE RINFORZATA PER SCAMBIATORI DI CALORE A PIASTRE" "REINFORCED GASKET FOR PLATE HEAT EXCHANGERS"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Il presente trovato riguarda uno scambiatore di calore a piastre dotato di una nuova tipologia di guarnizione periferica di tenuta. The present invention relates to a plate heat exchanger equipped with a new type of peripheral sealing gasket.

In particolare la presente invenzione si riferisce ad una guarnizione per scambiatori di calore dotata di mezzi atti a rinforzare le aree interne della piastra sprovviste di guarnizione ed immediatamente circostanti i fori di passaggio del liquido circolante nello scambiatore stesso. In particular, the present invention refers to a gasket for heat exchangers equipped with means suitable for reinforcing the internal areas of the plate without gasket and immediately surrounding the passage holes for the liquid circulating in the exchanger itself.

La presente invenzione trova principale applicazione nel campo dell'industria termomeccanica. The present invention finds main application in the field of the thermomechanical industry.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Gli scambiatori di calore del tipo a piastra sono ben noti nella tecnica e risultano costituiti da una testata fissa e da una mobile dotate, entrambe oppure una sola, a seconda delle specifiche applicazioni, di attacchi di ingresso ed uscita fluidi, nonché di una pluralità di piastre metalliche, generalmente in acciaio inox, impaccate le une sulle altre tra dette testate. Plate-type heat exchangers are well known in the art and consist of a fixed head and a cabinet equipped, both or only one, depending on the specific applications, with fluid inlet and outlet connections, as well as a plurality of metal plates, generally in stainless steel, packed one on top of the other between said heads.

Tali piastre metalliche, forate agli angoli per consentire la circolazione dei fluidi, rappresentano la superficie di scambio termico tra i fluidi e sono provviste di una serie di nervature atte ad accrescere la superficie di scambio e la turbolenza del fluido in modo da realizzare scambi termici ottimali. These metal plates, perforated at the corners to allow the circulation of fluids, represent the heat exchange surface between the fluids and are provided with a series of ribs designed to increase the exchange surface and the turbulence of the fluid in order to achieve optimal heat exchanges. .

Esse sono inoltre atte a rendere il pacco di piastre più rigido, soggetto come è alle sollecitazioni causate dalle elevate pressioni di utilizzo. They are also suitable for making the pack of plates more rigid, subject as it is to the stresses caused by the high pressures of use.

In genere, dette nervature sono disposte a lisca di pesce oppure ad asse di lavandaia. Generally, said ribs are arranged in a herringbone or laundress's axis.

Inoltre, la zona perimetrale delle suddette piastre è dotata di un canale destinato a ricevere opportune guarnizioni di tenuta, in materiale elastico di tipo gommoso, che svolgono la funzione di delimitare e separare fisicamente la coppia di circuiti di scorrimento dei fluidi all'interno dello scambiatore. Furthermore, the perimeter area of the aforementioned plates is equipped with a channel intended to receive suitable sealing gaskets, in elastic rubber-like material, which perform the function of delimiting and physically separating the pair of fluid flow circuits inside the exchanger. .

Questi tipi di scambiatori sono utilizzati per applicazioni di vario tipo, quali ad esempio la produzione di acqua sanitaria istantanea con caldaia, con o senza accumulo, il riscaldamento con sfruttamento geotermico, il riscaldamento dì piscine con caldaia, il riscaldamento tramite teleriscaldamento. These types of exchangers are used for various types of applications, such as for example the production of instant sanitary water with boiler, with or without storage, heating with geothermal exploitation, heating of swimming pools with boiler, heating by district heating.

Le guarnizioni da posizionarsi tra una piastra e l'altra negli scambiatori di calore devono essere adatte a sopportare delle temperature relativamente elevate e soprattutto delle escursioni di temperatura considerevoli a causa del fatto che sono state concepite per delimitare e dividere con tenuta stagna spazi destinati alla circolazione di un fluido caldo da spazi preposti al passaggio di un fluido freddo. The gaskets to be positioned between one plate and the other in the heat exchangers must be suitable for withstanding relatively high temperatures and above all considerable temperature excursions due to the fact that they have been designed to delimit and divide with watertight spaces intended for circulation. of a hot fluid from spaces designated for the passage of a cold fluid.

Esse sono inoltre sottoposte a notevoli pressioni di esercizio che possono variare da qualche bar a diverse decine di bar. They are also subjected to considerable operating pressures which can vary from a few bars to several tens of bars.

Le escursioni termiche e le pressioni portano pertanto queste guarnizioni alle loro condizioni limite ed al possibile cedimento con perdite di fluido dallo scambiatore, compromettendo così il compito al quale esse sono preposte. The thermal excursions and pressures therefore bring these gaskets to their limit conditions and to possible failure with fluid leaks from the exchanger, thus compromising the task for which they are designed.

E' altresì noto che la zona di uno scambiatore a maggiore rischio di perdite di fluido è quella circostante i quattro fori di passaggio della stessa, dove si stabilisce un quadro termo idro dinamico a gradiente elevatissimo che va a gravare interamente sulla guarnizione che per ogni coppia di piastre adiacenti accostate l'una all'altra, circonda due dei quattro fori dei quali la piastra è provvista . It is also known that the area of an exchanger with the greatest risk of fluid leaks is that surrounding the four passage holes of the exchanger, where a very high gradient thermo-hydro-dynamic framework is established which weighs entirely on the gasket that for each pair of adjacent plates next to each other, surrounds two of the four holes with which the plate is provided.

Con riferimento alla figura 1, che rappresenta schematicamente una guarnizione 10 nota nella tecnica, atta ad essere inserita in una scanalatura periferica di una piastra 20 di scambiatore di calore, si nota che la guarnizione 10 stessa comprende una porzione 11 circolare, atta ad circondare completamente un foro 21 di ingresso o uscita fluido della piastra 20, nonché una porzione 12 interna, atta a separare fisicamente la zona di piastra 22 nella quale circola uno dei fluidi, rispetto al foro 21 nel quale circola l'altro fluido di scambio termico. With reference to Figure 1, which schematically represents a gasket 10 known in the art, suitable for being inserted in a peripheral groove of a heat exchanger plate 20, it is noted that the gasket 10 itself comprises a circular portion 11, able to completely surround a hole 21 for the fluid inlet or outlet of the plate 20, as well as an internal portion 12, adapted to physically separate the plate area 22 in which one of the fluids circulates, with respect to the hole 21 in which the other heat exchange fluid circulates.

La porzione 12 interna è accolta in una ulteriore scanalatura della piastra 20. The inner portion 12 is received in a further groove of the plate 20.

Data la simmetria di costruzione delle piastre per scambiatore di calore, in corrispondenza dell'altro foro 23 della piastra è presente una scanalatura 24, simile a quella che accoglie al proprio interno la porzione 12 della guarnizione; tale scanalatura 24 è generalmente vuota, in quanto al di sopra di essa scorre il fluido della zona 22 da oppure verso il foro 23. Given the construction symmetry of the plates for the heat exchanger, in correspondence with the other hole 23 of the plate there is a groove 24, similar to that which houses the portion 12 of the gasket inside it; this groove 24 is generally empty, since the fluid of the zone 22 flows from or towards the hole 23 above it.

La presenza della scanalatura 24 causa una possibilità di flessione della lamiera durante il funzionamento dello scambiatore, in quanto al di sotto di tale scanalatura non è presente alcun elemento di supporto o appoggio. The presence of the groove 24 causes a possibility of bending of the sheet metal during the operation of the exchanger, since no support or support element is present below this groove.

Tale flessione provoca spesso il passaggio e la perdita di un certo quantitativo di fluido dalla zona 22 al di sotto della porzione 12 della guarnizione, e di qui verso l'esterno. This bending often causes the passage and loss of a certain quantity of fluid from the area 22 below the portion 12 of the gasket, and from there towards the outside.

Sono noti nella tecnica svariati tipi di guarnizione più o meno stabili e veloci da installare, come per esempio quella descritta nella domanda di brevetto italiano VR98A000028 a nome della stessa Richiedente, ma tutte soffrono dell'inconveniente rappresentato da possibili cedimenti nelle sopraccitate zone interne circostanti i fori di passaggio dei fluidi. Various types of more or less stable and quick to install gaskets are known in the art, such as the one described in the Italian patent application VR98A000028 in the name of the same Applicant, but all suffer from the drawback represented by possible failures in the aforementioned internal areas surrounding the fluid passage holes.

Allo scopo di irrigidire la zona della scanalatura 24 ed evitare così delle indebite flessioni della piastra in una zona così delicata come quella attorno ai fori di ingresso e/o uscita fluido, si è ricorso allora all'utilizzo di un elemento di supporto in forma di lamina metallica, da posizionarsi all'interno della scanalatura 24, provvisto di borchie o generalmente di rilievi in corrispondenza dei rilievi delle nervature delle piastre; le dette borchie o rilievi fungono così da supporto o battuta per la piastra soprastante, impediscono una flessione eccessiva delle piastre in questa zona, pur consentendo comunque il passaggio del fluido. In order to stiffen the area of the groove 24 and thus avoid undue bending of the plate in such a delicate area as that around the fluid inlet and / or outlet holes, a support element in the form of a metal sheet, to be positioned inside the groove 24, provided with studs or generally with reliefs in correspondence with the reliefs of the ribs of the plates; the said studs or projections thus act as a support or abutment for the plate above, preventing excessive bending of the plates in this area, while still allowing the passage of the fluid.

Tale elemento di supporto presenta comunque l'inconveniente di dovere essere stoccato separatamente dalle guarnizioni e, all'atto del montaggio dello scambiatore, di dovere essere associato ad una piastra inserendolo nella scanalatura 24 e fissandolo a quest'ultima. However, this support element has the drawback of having to be stored separately from the gaskets and, when mounting the exchanger, of having to be associated with a plate by inserting it into the groove 24 and fixing it to the latter.

Tale operazione va ripetuta per ogni singola piastra fino al montaggio completo dello scambiatore, causando forti perdite di tempo nell'assemblaggio. This operation must be repeated for each single plate until the complete assembly of the exchanger, causing considerable waste of time in assembly.

Inoltre, le piastre degli scambiatori di calore possono presentare le più svariate dimensioni, per cui si rende necessario stoccare elementi di supporto metallici di diverse dimensioni, rendendo l'organizzazione della disposizione degli elementi da assemblare ancora più elaborata e soggetta ad errori. Furthermore, the plates of the heat exchangers can have the most varied dimensions, so that it is necessary to store metal support elements of different sizes, making the organization of the arrangement of the elements to be assembled even more elaborate and subject to errors.

DESCRIZIONE DEL TROVATO DESCRIPTION OF THE FOUND

I l presente trovato s i propone di ovviare agl i inconvenienti e svantaggi tipici della tecnica nota, e di fornire, quindi, un elemento di supporto specificamente adatto ad essere inserito nella scanalatura interna della zona circostante un foro di passaggio fluidi di una piastra per scambiatore di calore, il detto elemento di supporto essendo vincolato permanentemente alla guarnizione e potendo essere quindi montato contestualmente al montaggio della guarnizione stessa nella scanalatura prevista nella piastra. The present invention proposes to obviate the drawbacks and disadvantages typical of the known art, and therefore to provide a support element specifically suitable for being inserted in the internal groove of the area surrounding a fluid passage hole of a plate for heat exchanger. heat, said support element being permanently bound to the gasket and therefore being able to be mounted at the same time as mounting the gasket itself in the groove provided in the plate.

Più in dettaglio , uno scopo del presente trovato è quello di fornire un elemento che sia in grado di garantire una tenuta efficace e sicura in prossimità delle zone di ingresso e/o uscita fluidi che, generalmente, sono quelle soggette a maggiori sollecitazioni rispetto ad altre porzioni della piastra. More in detail, an object of the present invention is to provide an element that is capable of guaranteeing an effective and safe seal in proximity to the fluid inlet and / or outlet areas which, generally, are those subject to greater stresses than others. portions of the plate.

Un altro scopo del presente trovato è. di fornire guarnizioni per scambiatori di calore provviste di protezione in prossimità del foro di passaggio fluidi che possano essere stoccate in maniera più ordinata, tale da rendere il loro reperimento più veloce e da evitare di ricorrere all'assemblaggio di pezzi separati e quindi in più fasi di lavorazione allorquando le guarnizioni di uno scambiatore di calore vengono posizionate sulle piastre. Another object of the present invention is. to provide gaskets for heat exchangers provided with protection near the fluid passage hole that can be stored in a more orderly manner, so as to make their retrieval faster and to avoid having to use the assembly of separate pieces and therefore in several phases processing when the gaskets of a heat exchanger are placed on the plates.

Ciò è ottenuto grazie alla messa in opera delle caratteristiche descritte alla rivendicazione principale. This is achieved thanks to the implementation of the features described in the main claim.

Le rivendicazioni dipendenti delineano forme di realizzazione particolarmente vantaggiose del presente trovato . The dependent claims outline particularly advantageous embodiments of the present invention.

La guarnizione per scambiatori di calore a piastre oggetto del presente trovato, è provvista di un elemento di appoggio preferibilmente di materiale metallico annegato in corrispondenza delle sue estremità in punti predeterminati nella guarnizione stessa, e pertanto fissato ad essa in maniera inamovibile, da posizionarsi all'interno di una scanalatura disposta in prossimità di un foro di passaggio fluido . The gasket for plate heat exchangers according to the present invention is provided with a support element preferably made of metal material embedded at its ends in predetermined points in the gasket itself, and therefore fixed to it in an irremovable manner, to be positioned at the inside of a groove located near a fluid passage hole.

Tale elemento è provvisto di rilievi o borchie in corrispondenza delle nervature presenti nella piastra metallica sulla quale va ad essere applicata la guarnizione stessa . This element is provided with reliefs or studs in correspondence with the ribs present in the metal plate on which the gasket itself is to be applied.

Tale configurazione permette di fornire dei punti di battuta tra una piastra e quella ad essa soprastante, evitando flessioni indebite delle piastre, e diminuendo così il rischio di perdite attraverso la guarnizione stessa ed aumentando la resistenza intrinseca dell'intero pacco di piastre. This configuration makes it possible to provide abutment points between a plate and the one above it, avoiding undue bending of the plates, and thus reducing the risk of leaks through the gasket itself and increasing the intrinsic resistance of the entire pack of plates.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Altre caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno evidenti alla lettura della descrizione seguente, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate, in cui: Other characteristics and advantages of the present invention will become evident upon reading the following description, provided by way of non-limiting example, with the aid of the figures illustrated in the attached tables, in which:

la figura 1 mostra una vista schematica in pianta di una guarnizione nota nella tecnica per scambiatore di calore a piastre, come posizionata su di una corrispondente piastra; Figure 1 shows a schematic plan view of a gasket known in the art for a plate heat exchanger, as positioned on a corresponding plate;

la figura 2 mostra una vista schematica in pianta di una guarnizione secondo il trovato, la così come è posizionata intorno ad un foro di passaggio fluidi di una piastra per scambiatore di calore; Figure 2 shows a schematic plan view of a gasket according to the invention, as it is positioned around a fluid passage hole of a plate for a heat exchanger;

- la figura 3 mostra una vista ingrandita in pianta della zona racchiusa nell'ovale della figura 2; Figure 3 shows an enlarged plan view of the area enclosed in the oval of Figure 2;

la figura 4 mostra una vista in sezione lungo la linea A-A della figura 3. Figure 4 shows a sectional view along the line A-A of Figure 3.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT

Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, il numero di riferimento 30 indica una guarnizione in materiale gommoso per una piastra di uno scambiatore di calore conformemente al presente trovato. With reference to Figures 2, 3 and 4, the reference number 30 indicates a gasket made of rubbery material for a plate of a heat exchanger according to the present invention.

Come noto nella tecnica, l'area circostante il foro di passaggio del fluido è provvista di una serie di nervature lineari 31 e corrispondenti depressioni, ottenute per stampaggio a freddo della piastra. As known in the art, the area surrounding the fluid passage hole is provided with a series of linear ribs 31 and corresponding depressions, obtained by cold pressing the plate.

La guarnizione 30 giace all'interno di una scanalatura realizzata nella piastra ed è preferibilmente fissata ad essa tramite delle protuberanze 32 come ad esempio descritte nella domanda di brevetto italiano n° VR98A000028, impegnate in degli intagli di forma corrispondente realizzati nella lamiera della piastra stessa. The gasket 30 lies inside a groove made in the plate and is preferably fixed to it by means of protuberances 32 as described for example in the Italian patent application No. VR98A000028, engaged in correspondingly shaped notches made in the plate of the plate itself.

Nella scanalatura supplementare 24 (vedasi anche fig. In the additional groove 24 (see also Fig.

1), circostante il foro di passaggio del fluido, è ubicato un elemento di appoggio costituito da una lamina o piastrina generalmente metallica 33 la quale ha le estremità 34 e 35 annegate in maniera inamovibile in due punti nella guarnizione 30. 1), surrounding the fluid passage hole, is located a support element consisting of a generally metallic sheet or plate 33 which has the ends 34 and 35 immovably embedded in two points in the gasket 30.

Con particolare riferimento alla figura 3, la piastrina metallica è provvista di rilievi 36 che risultano essere vantaggiosamente in perfetta corrispondenza le nervature 31 della piastra, in modo tale che la loro continuità assicuri una battuta senza interruzioni di sorta. With particular reference to Figure 3, the metal plate is provided with projections 36 which are advantageously in perfect correspondence with the ribs 31 of the plate, so that their continuity ensures a stop without any kind of interruption.

in questo modo, come più sopra menzionato, la piastrina 33 forma un elemento di supporto che, in opera, irrigidisce la struttura della piastra 20 che non viene quindi sottoposta ad una flessione eccessiva. in this way, as mentioned above, the plate 33 forms a support element which, in operation, stiffens the structure of the plate 20 which is therefore not subjected to excessive bending.

Di conseguenza si vengono ad evitare i problemi di perdita di fluido nelle zone vicine ai fori di ingresso/uscita, tipici degli scambiatori noti. Consequently, the problems of fluid loss in the areas close to the inlet / outlet holes, typical of known exchangers, are avoided.

Inoltre, il fatto che la piastrina sia vincolata in modo permanente alla guarnizione consente di evitare problemi di doppio stoccaggio ed errori di assemblaggio delle guarnizioni sulle piastre. Furthermore, the fact that the plate is permanently bound to the gasket allows to avoid problems of double storage and assembly errors of the gaskets on the plates.

I tempi di assemblaggio risultano quindi essere abbreviati . Assembly times are therefore shortened.

Claims

CLAIMS 1. Sealing gasket (30) in rubber material for plates (20) of plate heat exchangers, suitable for being positioned in a peripheral groove of a plate, comprising a pair of circular portions arranged around two holes (21) of fluid inlet and / or outlet of said plate, further comprising a pair of internal portions (12) arranged in suitable grooves for further protection of said two inlet and / or outlet holes (21) characterized in that it also comprises a pair of elements forming a support in the form of a sheet or plate (33) arranged inside respective grooves (24) in correspondence with the other two fluid inlet and outlet holes (23) left free by the gasket, the ends (34) of said element said elements (33) in the form of a plate or sheet being embedded in two predetermined points of said gasket (30) presenting reliefs (36) adapted to cooperate with the surfaces of adjacent plates pointed and superimposed in order to stiffen the structure of the exchanger and avoid or in any case reduce the bending of the plates in the areas around the fluid inlet and outlet holes during the operation of the exchanger. Gasket (30) according to claim 1, characterized in that the projections (36) and the depressions of said support elements (30) are located in correspondence with the stiffening ribs of the plate. Gasket (30) according to one of the preceding claims, characterized in that it is made of metallic material. 4. Gasket (30) according to one of the preceding claims, characterized in that said reliefs (36) are in the form of studs applied to the support elements.