JP2012512377A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
第1及び第2のエンドプレート(6,7)を有し、円筒状のハウジング(30)を具備する熱交換器であり、第1のエンドプレートには入口ポート(2)が設けられ、第1又は第2のエンドプレートには出口ポート(3)が設けられ、さらに、複数の山部(12)及び複数の溝部(13)を有する複数の波形の熱交換器プレート(10,11)を具備する。熱交換器プレートは、互いに固定して取着されていることにより、第1のフローチャネルが、熱交換器プレートの間に形成されている。この熱交換器は、さらに、熱交換器プレートとエンドプレートの少なくとも1つとの間に配置された複数の補償プレート(20)を具備する。この熱交換器の効果は、熱サイクルにより熱交換器の入口及び出口領域に加えられる応力が減少されることである。 A heat exchanger having first and second end plates (6, 7) and having a cylindrical housing (30), the first end plate being provided with an inlet port (2), The first or second end plate is provided with an outlet port (3), and further includes a plurality of corrugated heat exchanger plates (10, 11) having a plurality of peaks (12) and a plurality of grooves (13). It has. The heat exchanger plates are fixedly attached to each other so that a first flow channel is formed between the heat exchanger plates. The heat exchanger further comprises a plurality of compensation plates (20) disposed between the heat exchanger plate and at least one of the end plates. The effect of this heat exchanger is that the heat cycle reduces the stress applied to the heat exchanger inlet and outlet regions.
Description
本発明は、熱交換器の熱疲労に対する耐性を改良する複数の補償プレートを有する熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger having a plurality of compensation plates that improve the resistance of the heat exchanger to thermal fatigue.
プレート熱交換器は、効率的な加熱、冷却、熱回収、凝縮及び蒸発のための標準的な設備として、産業上の至るところに使用されている。熱交換器は、加熱される又は冷却される媒体のタイプに応じて、さまざまなタイプ及びデザインであることができる。 Plate heat exchangers are used throughout the industry as standard equipment for efficient heating, cooling, heat recovery, condensation and evaporation. The heat exchanger can be of various types and designs depending on the type of medium being heated or cooled.
熱交換器の1つのタイプは、プレート−シェルタイプである。このタイプは、高圧かつ高温を伴う用途に十分に適している。このようなプレート−シェル熱交換器は、容器中に収容された、波形で環状の多数の金属プレートを有する。熱交換器の熱交換面は、互いの上部に積み重ねられ溶接された薄い波形の複数のディスクによって形成され、プレート間にプロセスチャネルを形成する。プロセスチャネル用の流体が、ディスクに溶接された複数のポートを介して容器のエンドプレートまで、プレートパックへと導かれ、プレート間のプロセスチャネルへと分配される。波形のディスクは、ディスクの外周縁に、及びポートの孔のところに交互に溶接され、これにより、交互の流体チャネルを形成する。プロセスチャネル用の入口ポート及び出口ポートは、同じエンドプレートか両方のエンドプレートかのいずれかであるエンドプレートに位置されている。熱交換器のシェル側の入口ポート及び出口ポートは、容器の側壁に溶接されている。熱交換器を通るフローは、向流(counter-current)、並流(co-current)又はクロスフロータイプのいずれであってもよい。 One type of heat exchanger is a plate-shell type. This type is well suited for applications involving high pressure and high temperature. Such plate-shell heat exchangers have a number of corrugated and annular metal plates housed in a container. The heat exchange surface of the heat exchanger is formed by a plurality of thin corrugated disks stacked and welded on top of each other to form process channels between the plates. Fluid for the process channel is directed to the plate pack through a plurality of ports welded to the disk to the end plate of the container and distributed to the process channel between the plates. Corrugated discs are alternately welded to the outer periphery of the disc and at the port holes, thereby forming alternating fluid channels. The inlet and outlet ports for the process channel are located on the end plate, which is either the same end plate or both end plates. The inlet and outlet ports on the shell side of the heat exchanger are welded to the side wall of the vessel. The flow through the heat exchanger may be either counter-current, co-current or cross-flow type.
このような熱伝達コアの構成は、熱膨張にかなり耐えうるプレート−シェルタイプのプレートパックを形成する。これは、代わって、高圧かつ高温条件の下での使用のためにこれらを理想的にする。 Such a heat transfer core configuration forms a plate-shell type plate pack that can withstand significant thermal expansion. This in turn makes them ideal for use under high pressure and high temperature conditions.
しかし、特に大きな直径を有するより大きな熱交換器に対して、このような熱交換器の速い熱サイクルに関する問題がある。波形のディスクが薄く、流体と接触するので、これらディスクは、温度変化に直ちに応答する。他方では、はるかに厚い材料である容器は、温度変化にはるかにゆっくりと応答する。これは、プロセスチャネル用の入口及び出口ポートの領域に高い応力をもたらし、ここでは、これらディスクは、熱交換器のエンドプレートに溶接されている。一例では、直径1mのステンレス鋼ディスクは、摂氏100度の温度上昇に対してほぼ2mm膨張する。従って、プレート−シェルタイプの熱交換器に対して速い熱サイクルは避けられるべきである。 However, particularly for larger heat exchangers with large diameters, there are problems with the fast heat cycle of such heat exchangers. Since the corrugated disks are thin and in contact with fluid, these disks respond immediately to temperature changes. On the other hand, containers that are much thicker materials respond much more slowly to temperature changes. This results in high stresses in the area of the inlet and outlet ports for the process channel, where these discs are welded to the end plates of the heat exchanger. In one example, a 1 m diameter stainless steel disk expands approximately 2 mm for a temperature increase of 100 degrees Celsius. Thus, fast thermal cycling should be avoided for plate-shell type heat exchangers.
US7004237B2は、流体用のプレート−シェルタイプの熱交換器を開示している。この熱交換器では、ばね装置が、熱交換器コアの長手方向の熱膨張を補償している。 US 7004237B2 discloses a plate-shell type heat exchanger for fluids. In this heat exchanger, the spring device compensates for the thermal expansion in the longitudinal direction of the heat exchanger core.
また、US6474408B1並びにUS6892797B2は、熱交換器の長手方向における熱膨張を許容する手段が設けられた気体用の熱交換器を開示している。 US6474408B1 and US6992797B2 disclose a gas heat exchanger provided with means for allowing thermal expansion in the longitudinal direction of the heat exchanger.
これら既知の解決策は、熱交換器の長手方向における熱膨張に対して十分に機能することができるが、径方向の膨張に関する問題を解決するものではない。従って、径方向の膨張が許容される改良された熱交換器のための余地がある。 Although these known solutions can work well for thermal expansion in the longitudinal direction of the heat exchanger, they do not solve the problems with radial expansion. Thus, there is room for an improved heat exchanger that allows radial expansion.
それ故、本発明の目的は、入口及び出口領域での熱膨張による応力が最小限にされる熱交換器を提供することである。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a heat exchanger in which the stress due to thermal expansion at the inlet and outlet regions is minimized.
本発明に係る問題の解決策は、請求項1の特徴部分に記載される。請求項2ないし13は、熱交換器の効果的な実施の形態を含んでいる。
The solution to the problem according to the invention is described in the characterizing part of
第1のエンドプレートと、第2のエンドプレートと、シェルとを有するハウジングを具備し、前記第1のエンドプレートには、入口ポートが設けられ、前記第1又は第2のエンドプレートには、出口ポートが設けられ、さらに、複数の山部と複数の溝部とを有する複数の波形の熱交換器プレートを具備し、前記熱交換器プレートが互いに固定して取着されていることにより、第1のフローチャネルが、これら熱交換器プレートの間に形成されている熱交換器に関して、本発明の目的は、この熱交換器が、前記熱交換器プレートと前記エンドプレートの少なくとも1つとの間に配置された複数の補償プレートをさらに具備することで達成される。 A housing having a first end plate, a second end plate, and a shell is provided, the first end plate is provided with an inlet port, and the first or second end plate has An outlet port is provided, and further comprises a plurality of corrugated heat exchanger plates having a plurality of ridges and a plurality of grooves, and the heat exchanger plates are fixedly attached to each other. With respect to a heat exchanger in which one flow channel is formed between the heat exchanger plates, the object of the present invention is that the heat exchanger is between the heat exchanger plate and at least one of the end plates. This is achieved by further comprising a plurality of compensation plates arranged in the.
熱交換器のこの第1の実施の形態によって、入口ポートと出口ポートとの間の接合部に加わる応力が減少される熱交換器が得られる。これは、既存の熱交換器よりも大きな温度勾配に耐えることができる熱交換器を与える。熱交換器は、速い周期的温度変化が存在する領域で使用されることができる。また、熱交換器は、比較的高い温度差が存在する領域でも使用されることができる。熱交換器の動作範囲は、かくして増加される。 This first embodiment of the heat exchanger provides a heat exchanger in which the stress applied to the joint between the inlet port and the outlet port is reduced. This provides a heat exchanger that can withstand larger temperature gradients than existing heat exchangers. Heat exchangers can be used in areas where fast periodic temperature changes exist. Heat exchangers can also be used in areas where relatively high temperature differences exist. The operating range of the heat exchanger is thus increased.
本発明の熱交換器の効果的な改良形態(development)では、前記複数の補償プレートは、一方の側で前記熱交換器プレートに、かつ、他方の側で前記入口及び出口ポートに固定して取着されている。これは、シーリングガスケットを有する熱交換器と比較して、高圧に耐えることができる熱交換器が得られるという点で効果的である。 In an advantageous development of the heat exchanger of the invention, the plurality of compensation plates are fixed to the heat exchanger plate on one side and to the inlet and outlet ports on the other side. It is attached. This is effective in that a heat exchanger that can withstand high pressure is obtained compared to a heat exchanger having a sealing gasket.
本発明の熱交換器の効果的な改良形態では、前記複数の補償プレートのパターンは、同心の複数の山部及び複数の溝部を有する。この効果は、補償プレートの径方向の剛性(スチフネス)が、既存の熱交換器プレートのパターンと比較して減少されるということである。 In an effective improvement of the heat exchanger according to the present invention, the pattern of the plurality of compensation plates has a plurality of concentric peaks and a plurality of grooves. The effect is that the radial stiffness (stiffness) of the compensation plate is reduced compared to existing heat exchanger plate patterns.
本発明の熱交換器の効果的な改良形態では、前記複数の補償プレートのフランク角が、前記熱交換器プレートのフランク角よりも小さい。この効果は、径方向の剛性がさらに減少されることができるということである。 In an advantageous improvement of the heat exchanger of the present invention, the flank angle of the plurality of compensation plates is smaller than the flank angle of the heat exchanger plate. The effect is that the radial stiffness can be further reduced.
本発明の熱交換器の効果的な改良形態では、前記複数の補償プレートのフランク角は、30度未満である。この効果は、径方向の剛性がさらに減少されることができるということである。 In an advantageous refinement of the heat exchanger according to the invention, the flank angle of the plurality of compensation plates is less than 30 degrees. The effect is that the radial stiffness can be further reduced.
本発明の熱交換器の効果的な改良形態では、前記補償プレートは、前記補償プレートの中心に円形開口を有する。この効果は、径方向の剛性がさらに減少されることができるということである。 In an advantageous refinement of the heat exchanger according to the invention, the compensation plate has a circular opening in the center of the compensation plate. The effect is that the radial stiffness can be further reduced.
本発明の熱交換器の効果的な改良形態では、前記補償プレートは、この補償プレートの前記中心開口に圧力プレートを有する。この効果は、熱交換器プレートが支持されるということである。 In an advantageous refinement of the heat exchanger according to the invention, the compensation plate has a pressure plate in the central opening of the compensation plate. The effect is that the heat exchanger plate is supported.
本発明の熱交換器の効果的な改良形態では、前記補償プレート及び前記圧力プレートは、互いに取着されている。この効果は、補償プレートの扱い及び熱交換器の組立てが容易にされるということである。 In an advantageous refinement of the heat exchanger according to the invention, the compensation plate and the pressure plate are attached to each other. The effect is that handling of the compensation plate and assembly of the heat exchanger are facilitated.
本発明が、添付図面に示されるいくつかの実施の形態を参照して、以下により詳しく説明される。 The invention will be described in more detail below with reference to some embodiments shown in the accompanying drawings.
以下に説明されるさらなる改良形態を含む本発明の実施の形態は、単なる例として見なされるものであり、特許請求の範囲によって規定される保護の範囲を限定するものではない。 The embodiments of the invention, including the further improvements described below, are to be considered merely as examples and do not limit the scope of protection defined by the claims.
図1は、プレート−シェルタイプの熱交換器を示している。このような熱交換器は、一般的な冷却及び加熱の役割、凝縮、蒸発、再沸騰及び蒸気加熱のような、多くのアプリケーションに適している。これは、高温と高圧との少なくとも一方で使用されるアプリケーションを扱うのに特に適している。図示される熱交換器は、円筒状であり、固定して取着された2つのエンドプレートを備えた円筒状のハウジングを有する。 FIG. 1 shows a plate-shell type heat exchanger. Such heat exchangers are suitable for many applications such as general cooling and heating roles, condensation, evaporation, reboil and steam heating. This is particularly suitable for handling applications that are used at least one of high temperature and high pressure. The illustrated heat exchanger is cylindrical and has a cylindrical housing with two end plates fixedly attached.
熱交換器1は、エンドプレート6、7とシェル8とから構成されるハウジング30を有する。シェル8は、この例では円筒状であるが、他の形状、例えば、楕円形が想到されうる。熱交換器1は、熱交換器の用途及び構成に応じて、熱交換器への入口ポートか出口ポートを構成する4つのポート2、3、4、5をさらに有する。図示される熱交換器1では、ポート2は、入口ポートであり、ポート3は、第1のフローチャネル用の出口ポートであり、この例では、第1のフローチャネルは、プレート側の、即ち熱交換器プレートを通るフローチャネルである。入口ポート2及び出口ポート3は、両方とも、第1の実施の形態では、エンドプレート6の外側エッジに近い第1のエンドプレート6に位置されている。ポート4は、熱交換器のシェル側のフローチャネル用の入口ポートであり、また、ポート5は、シェル側フローチャネル用の出口ポートである。ポート4、5は、熱交換器のシェル8に位置されている。第2のエンドプレート7は、熱交換器を閉じている。エンドプレート6、7は、緊密であるようにシェルに固定され、熱交換器中の高圧を許容する。エンドプレート6、7は、ハウジングに溶接されるか、ボルトとフランジとを用いてハウジングに固定されることができる。熱交換器には、複数のプレート側フローチャネルが設けられることができる。熱交換器は、この場合、異なるフローチャネルに分割されることができ、また、エンドプレートは、複数の入口及び出口ポートを有する。
The
図2は、熱交換器の第1の実施の形態のプレート側フローチャネルを概略的に示している。このようなフローチャネルは、Uタイプのフローパターンとして参照されることができる。流体は、入口ポート2を通って熱交換器に入り、入口フローダクト32を通って流れる。流体は、熱交換器プレート積層体(stack)17を通って入口フローダクト32から分配されて、そこで熱交換が起こる。入口フローダクト中の圧力降下が熱交換器プレート積層体による圧力降下よりもはるかに低いので、流体は、熱交換器の熱伝達面にわたってほぼ均一であるようにして分配される。流体は、出口フローダクト33及び出口ポート3を通って熱交換器を出る。流路が図に矢印で示される。熱交換器は、第1のエンドプレート6と熱交換器プレート積層体17との間に位置された補償プレート積層体21をさらに有する。補償プレートが以下に説明される。
FIG. 2 schematically shows the plate-side flow channel of the first embodiment of the heat exchanger. Such a flow channel can be referred to as a U-type flow pattern. The fluid enters the heat exchanger through the
図3は、熱交換器の第2の実施の形態のプレート側フローチャネルを概略的に示している。入口ポート2は、第1のエンドプレート6に位置され、また、出口ポート3は、第2のエンドプレート7に位置されている。このようなフローチャネルは、Zタイプのフローパターンとして参照されることができる。流体は、入口ポート2を通って熱交換器に入り、入口フローダクト32を通って流れる。流体は、熱交換器プレート積層体17を通って入口フローダクト32から分配されて、そこで上で説明されたのと同じようにして熱交換が起こる。流体は、出口フローダクト33及び出口ポート3を通って熱交換器を出る。流路が図に矢印で示される。この実施の形態では、補償プレート積層体21は、第1のエンドプレート6と熱交換器プレート積層体17との間に位置され、また、他の補償プレート積層体21が、第2のエンドプレート7と熱交換器プレート積層体17との間に位置されている。熱交換器のサイズ及び使用される補償プレートの数に応じて、この実施の形態にただ1つの補償プレート積層体のみを使用することが十分であることができる。
FIG. 3 schematically shows a plate-side flow channel of a second embodiment of the heat exchanger. The
両方の図示された実施の形態では、入口ポート2は、入口軸線34に沿って配置されており、また、出口ポート3は、出口軸線35に沿って配置されている。入口軸線34及び出口軸線35は、対称であるようにして中心軸線36の両側に配置されている。
In both illustrated embodiments, the
入口ポート2及び出口ポート3は、外側フランジを有し、この外側フランジにより、熱交換器が、この熱交換器が使用されるシステムに接続される。各ポートは、この場合、補償プレートに当接することができるように、エンドプレートに溶接され、エンドプレートを通って延びている短いパイプ(短管)をさらに有する。パイプは、例えば、溶接によって、ポートに近い補償プレートに固定して取着されており、これによって、ポートパイプと補償プレートとの間の接合部を形成している。この一例は、図6に見られることができる。
The
熱交換器は、複数の山部(ridge)12及び複数の溝部13を含む波形パターンを有する複数の波形の熱交換器プレート10、11を有する。これら山部と溝部とは、熱交換器の熱交換面を拡大し、フローチャネルによる適切な圧力降下を生じる。パターンは、熱交換器の用途に応じて、異なる形状を有することができる。熱交換器プレートは、プレート側フローチャネル、即ち第1のフローチャネルとして参照されるフローチャネルがプレート間に形成されるようにして、互いに積み重ねられる。2つの隣接しているプレート10、11の間には、第1のフローチャネル14が形成される。この場合、2つのプレートが、熱交換器プレートの外周縁9に溶接されて、熱交換器カセットを構成する。かくして密閉容積が形成され、これは、プレート側フローチャネルの一部である。カセットは、熱交換器プレートのポート開口16で互いに溶接される。このようにして、シェル側フローチャネルとして参照される第2のフローチャネル15が、カセット間のシェル側に形成される。熱交換器に含まれるカセットの数及びサイズは、熱交換器の必要な加熱/冷却能力に応じて選択される。溶接された熱交換器プレートは、熱交換器コアを形成する。このような熱交換器コアは周知技術であるので、さらに説明されない。熱交換器中のフローチャネルは、当業者に知られていたさまざまなやり方で形成されることができる。
The heat exchanger has a plurality of corrugated
既知の熱交換器では、入口ポートパイプ及び出口ポートパイプは、耐圧(pressure tight)プレート側フローチャネルを得るために、熱交換器プレートパックに、即ち入口ポート及び出口ポートに最も近い熱交換器プレートに直接溶接される。入口ポートパイプ及び出口ポートパイプもまた、熱交換器のシェル側の耐圧フローチャネルを得るために、熱交換器のエンドプレートに溶接される。このようにして、熱交換器プレートのポート開口は、エンドプレートに固定して取着される。熱交換器プレートがエンドプレートよりもはるかに速く熱変化に反応するので、入口及び出口パイプと熱交換器プレートとの間の接合部に加えられた応力がある。接続が熱サイクルに晒されると、接続は、例えば、入口及び出口パイプの間の間隔に応じて、劣化し、最終的に破壊されてしまいうる。 In known heat exchangers, the inlet and outlet port pipes are connected to the heat exchanger plate pack, i.e. the heat exchanger plate closest to the inlet and outlet ports, in order to obtain a pressure tight plate side flow channel. Directly welded to. The inlet port pipe and outlet port pipe are also welded to the end plate of the heat exchanger to obtain a pressure flow channel on the shell side of the heat exchanger. In this way, the port opening of the heat exchanger plate is fixedly attached to the end plate. Since the heat exchanger plate reacts to heat changes much faster than the end plate, there is a stress applied to the junction between the inlet and outlet pipes and the heat exchanger plate. When the connection is subjected to a thermal cycle, the connection can degrade and eventually break, depending on, for example, the spacing between the inlet and outlet pipes.
本発明の熱交換器には、第1のエンドプレート6と熱交換器プレート積層体17との間に配置された複数の補償プレート20が設けられている。補償プレートの目的は、熱交換器プレートが、熱交換器プレートパックとエンドプレートとの間の接合部に熱疲労を加えることなく、速い温度変化により膨張する又は伸縮することを可能にすることである。図4は、補償プレート20の側面図であり、図5は、補償プレートの断面を示しており、また、図6は、熱交換器の入口領域の断面を示している。
The heat exchanger of the present invention is provided with a plurality of
補償プレート20には、山部18及び溝部19を含む同心の波形パターンが設けられている。このパターンは、山部と溝部との間の高さの間隔がプレートのプレス成形深さ(pressing depth)に相当するようにプレス成形されている。補償プレートは、高さhに相当するプレス成形深さを備え、基準レベルとして示されるaを有する。図示される例では、溝部は、基準レベルaにある。補償プレートの外周縁22もまた、基準レベルaにある。補償プレート中の各ポート開口23の周囲31は、山部と同じ高さ、即ち高さhを有する。複数の補償プレートが補償プレート積層体21へと組み立てられたとき、1つおきの補償プレートが向きを変えられて、この結果、2つの隣接している補償プレートの外周縁に互いに寄りかかる(支持される)(bear on)ので、2つの他の隣接している補償プレートのポート開口の周囲もまた、互いに寄りかかる。同時に、2つの隣接している補償プレートの山部は、互いに寄りかかり、また、2つの他の隣接している補償プレートの溝部も、互いに寄りかかる。
The
補償プレート積層体21の補償プレートは、例えば、溶接又はろう着によって、外周縁22に、及びポート開口23の周囲31にのみ、互いに固定して取着されている。それぞれの隣接している補償プレートの山部又は溝部もまた、互いに寄りかかるが、互いに固定して取着されない。
The compensation plates of the
補償プレートのフランク角αは、熱交換器プレートのフランク角βよりも小さいことができる。通常は、熱交換器プレートのフランク角βは、大きな熱交換面を、同時に、比較的堅いプレートを提供するために、約45度である。補償プレートに同心のパターンを選択することによって、比較的低い径方向の剛性が得られる。小さなフランク角αを用いると、径方向の剛性はさらに減少される。10〜30度のフランク角αが好まれる。補償プレートの径方向の剛性が低いことは、効果的である。 The flank angle α of the compensation plate can be smaller than the flank angle β of the heat exchanger plate. Typically, the flank angle β of the heat exchanger plate is about 45 degrees to provide a large heat exchange surface and at the same time a relatively stiff plate. By selecting a concentric pattern for the compensation plate, a relatively low radial stiffness is obtained. With a small flank angle α, the radial stiffness is further reduced. A flank angle α of 10 to 30 degrees is preferred. It is effective that the radial rigidity of the compensation plate is low.
図6には、熱交換器の入口ポート領域が示される。この例では、7つの補償プレートが補償プレート積層体21に使用される。第1の補償プレートは、例えば、溶接又はろう着によって、入口パイプ24に固定して取着され、続いて、エンドプレート6に溶接されている。連続している補償プレートは、外周縁22かポート開口23の周囲31に互いに固定して取着されている。最後の補償プレートは、補償プレート20の外周縁22及び熱交換器プレートの外周縁9で、熱交換器プレート積層体17に固定して取着されている。波形のパターンが対称であり、熱交換のために配置されていないので、プレート側フローチャネルとシェル側フローチャネルとの両方に、補償プレート間の非常に制限されたフローがある。1つのプレートの山部が、隣接しているプレートの山部に寄りかかり、1つおきのプレートに対して、1つのプレートの溝部が、他の隣接しているプレートの溝部に寄りかかる。補償プレートの同心のパターンにより、補償プレート積層体に交差する波形はない。出口ポート領域は、入口ポート領域に似ている。
In FIG. 6, the inlet port region of the heat exchanger is shown. In this example, seven compensation plates are used for the
補償プレート積層体21は、以下のように機能する。高温への速い温度上昇が熱交換器に生じたとき、熱交換器プレート積層体17の熱交換器プレートは、直ちに膨張する。ひとつには、エンドプレートが熱交換器プレートよりもかなり厚いという理由により、またひとつには、エンドプレートが熱交換器を通って流れる媒体とほとんど接触しないという理由により、エンドプレート6は、よりゆっくりと膨張する。補償プレートの大部分は、熱交換器を通るフローとの大きな接触をしないので、補償プレートは、熱交換器プレートよりも幾分ゆっくりと膨張する。
The
熱交換器プレートが膨張したとき、補償プレートがエンドプレートに固定されているので、補償プレート積層体は、同様にして膨張することができない。補償プレートは、同心のパターンにより、熱交換器プレートとは異なるようにして膨張することができ、やや楕円状に膨張する。補償プレート積層体が、一方の側で熱交換器プレート積層体に、かつ、他方の側でエンドプレートに取着されているので、各補償プレートは、幾分異なるように膨張する。各プレートは、かくして、入口パイプ24と、エンドプレートに最も近い補償プレートのポート開口の周囲31との間の接合部25に加えられる応力を最小限にするのを助ける。補償プレートが比較的低い径方向の剛性を有するので、熱膨張によりプレートに加えられた応力は、完全なプレート積層体に分けられ、また、各プレートに加えられた応力は、各プレートに分けられる。
When the heat exchanger plate is expanded, the compensation plate stack cannot be expanded in the same manner because the compensation plate is fixed to the end plate. The compensation plate can expand differently from the heat exchanger plate due to the concentric pattern, and expands somewhat elliptically. Since the compensation plate stack is attached to the heat exchanger plate stack on one side and to the end plate on the other side, each compensation plate expands somewhat differently. Each plate thus helps to minimize the stress applied to the
熱交換器プレート積層体17と、1つ又は2つの補償プレート積層体21とを有する熱交換器の完全なコアは、エンドプレートによって所定の位置に保持されている。全てのプレートが互いに溶接されているので、コアは堅く、シェルに向かって径方向に膨張のみすることができる。コアが熱交換器ハウジングに装着されたとき、他の形態の変形は可能でない。コアが熱交換器に装着されていなければ、入口軸線34と出口軸線35との間の間隔は、高温になるにつれて増加する。コアがエンドプレートに固定して取着されているので、温度が変化したときも入口軸線34と出口軸線35との間の間隔は変化することができない。代わって、応力は、コアとエンドプレートとの間の接合部に加えられる。
The complete core of the heat exchanger with the heat
コアとエンドプレートとの間の接合部に加えられた応力が、2つの図示される実施の形態に関して同じになる。熱交換器コアがエンドプレート間でプレス成形されるので、応力は、入口又は出口ポートが入口又は出口フローダクトのどちらの側に位置されているかにかかわらず同じになる。 The stress applied to the joint between the core and the end plate is the same for the two illustrated embodiments. Since the heat exchanger core is pressed between the end plates, the stress is the same regardless of which side of the inlet or outlet port the inlet or outlet port is located.
図5並びに図6に示される補償プレートの第2の実施の形態では、補償プレート20には、補償プレートに中心開口28が設けられている。この開口は、補償プレートのプレス成形中に、又は後の処理工程において、切り取られることができる。補償プレートの中心の開口に関して、1つおきの補償プレートが、プレート側フローチャネルの閉じたチャネルを得るために、内周縁27で隣接している補償プレートに溶接されなければならない。補償プレートの中心に開口を有することによる効果は、補償プレートの径方向の剛性がさらに減少されるということである。
In the second embodiment of the compensation plate shown in FIGS. 5 and 6, the
熱交換器プレートを支持するために、中心開口28には、熱交換器プレートの中心の支持のためにいくつかの種類の支持手段が設けられなければならない。この目的のために、圧力プレート29は、各補償プレートの中心に設けられる。圧力プレート29のような、中心開口の切抜き部を使用することが効果的である。補償プレートの扱い及び熱交換器の組立てを容易にするために、圧力プレートは、好ましくは、補償プレートに取着されている。圧力プレートを補償プレートに取着する1つの方法は、溶接による。補償プレートの外周縁及び内周縁は、耐圧性の溶接を得るために溶接されたシールである。圧力プレートは、好ましくは、圧力プレートの可撓的な取着を得るために、いくつかの少ない位置で補償プレートに接着溶接される(tack welded)。圧力プレートは、補償プレートに緊密に取着されるべきでない。
In order to support the heat exchanger plate, the
さらに、補償プレートのプレス成形中に、圧力プレートと補償プレートとの間にいくつかのプレートブリッジ26を残すことが可能である。プレートブリッジ26は、かくして、補償プレートを圧力プレートに接続する。このようにして、圧力プレートと補償プレートとは、完全には分離されない。これは、補償プレートの扱いを容易にするが、内周縁の取着と互いに干渉しうる。熱交換器に別々に組み立てられた1つの圧力プレートユニットに全ての圧力プレートを取着することもまた可能である。さらに、他のタイプの支持手段が想到されうる。
Furthermore, it is possible to leave
補償プレート積層体に使用される補償プレートの数は、例えば、熱交換器の直径、熱交換器が位置された温度、補償プレートの厚さ及びプレス成形深さに応じて変更されることができる。直径が1メートルである熱交換器用の補償プレートの適切な数は、3つないし9つである。図示された例では、7つの補償プレートが使用されている。補償プレートをほとんど使用しないことによって、入口パイプと補償プレートとの間の接合部に加えられる応力は、高くなりすぎない。使用する補償プレートが多すぎると、補償プレート積層体が熱交換器の熱伝達面の部分とならないので、不要に大きな容量が熱交換器で浪費される。 The number of compensation plates used in the compensation plate stack can be varied depending on, for example, the diameter of the heat exchanger, the temperature at which the heat exchanger is located, the thickness of the compensation plate, and the press forming depth. . A suitable number of compensation plates for heat exchangers with a diameter of 1 meter is between 3 and 9. In the example shown, seven compensation plates are used. By using very few compensation plates, the stress applied to the junction between the inlet pipe and the compensation plate does not become too high. If too many compensation plates are used, the compensation plate stack will not be part of the heat transfer surface of the heat exchanger, and unnecessarily large capacity is wasted in the heat exchanger.
本発明は、上に説明された実施の形態に限定されるものとみなされることはなく、さまざまなさらなる変形及び変更が、以下に続く特許請求の範囲内で可能である。 The invention is not to be considered as being limited to the embodiments described above, but various further variations and modifications are possible within the scope of the following claims.
1…熱交換器、2…入口ポート、3…出口ポート、4…入口ポート、5…出口孔、6…第1のエンドプレート、7…第2のエンドプレート、8…シェル、9…熱交換器プレートの外周縁、10…熱交換器プレート、11…熱交換器プレート、12…山部、13…溝部、14…第1のフローチャネル、15…第2のフローチャネル、16…熱交換器プレートのポート開口、17…熱交換器プレート積層体、18…補償プレートの山部、19…補償プレートの溝部、20…補償プレート、21…補償プレート積層体、22…補償プレートの外周縁、23…補償プレートのポート開口、24…入口パイプ、25…接合部、26…プレートブリッジ、27…補償プレートの内周縁、28…中心開口、29…圧力プレート、30…ハウジング、31…ポート開口の周囲、32…入口フローダクト、33…出口フローダクト、34…入口軸線、35…出口軸線、36…中心軸線。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記第1のエンドプレート(6)には、入口ポート(2)が設けられ、
前記第1又は第2のエンドプレート(6,7)には、出口ポート(3)が設けられ、
さらに、複数の山部(12)と複数の溝部(13)とを有する複数の波形の熱交換器プレート(10,11)を具備し、
前記熱交換器プレートが互いに固定して取着されていることにより、第1のフローチャネル(14)が、これら熱交換器プレート(10,11)の間に形成されている熱交換器(1)において、
この熱交換器は、前記熱交換器プレート(10,11)と前記エンドプレート(6,7)の少なくとも1つとの間に配置された複数の補償プレート(20)をさらに具備し、
前記第1のエンドプレート(6)には、入口ポート(2)と出口ポート(3)とが設けられ、
前記複数の補償プレート(20)は、一方の側で前記熱交換器プレート(10,11)に、かつ、他方の側で前記第1のエンドプレート(6)の前記入口及び出口ポート(2,3)に固定して取着されていることを特徴とする熱交換器(1)。 A housing (30) having a first end plate (6), a second end plate (7), and a shell (8);
The first end plate (6) is provided with an inlet port (2),
The first or second end plate (6, 7) is provided with an outlet port (3),
Furthermore, it comprises a plurality of corrugated heat exchanger plates (10, 11) having a plurality of peaks (12) and a plurality of grooves (13),
A heat exchanger (1) in which the first flow channel (14) is formed between the heat exchanger plates (10, 11) by fixing the heat exchanger plates fixedly to each other. )
The heat exchanger further comprises a plurality of compensation plates (20) disposed between the heat exchanger plate (10, 11) and at least one of the end plates (6, 7),
The first end plate (6) is provided with an inlet port (2) and an outlet port (3),
The plurality of compensation plates (20) are on one side to the heat exchanger plate (10, 11) and on the other side the inlet and outlet ports (2, 2) of the first end plate (6). A heat exchanger (1) characterized by being fixedly attached to 3).
前記第2のエンドプレート(7)には、出口ポート(3)が設けられ、
第1の補償プレート積層体(21)が、一方の側で前記熱交換器プレート(10,11)に、かつ、他方の側で前記第1のエンドプレート(6)の前記入口ポート(2)に取着され、
第2の補償プレート積層体(21)が、一方の側で前記熱交換器プレート(10,11)に、かつ、他方の側で前記第2のエンドプレート(7)の前記出口ポート(3)に固定して取着されている請求項1ないし3のいずれか1の熱交換器。 The first end plate (6) is provided with an inlet port (2),
The second end plate (7) is provided with an outlet port (3),
The first compensation plate stack (21) is on one side to the heat exchanger plate (10, 11) and on the other side is the inlet port (2) of the first end plate (6). Attached to the
A second compensation plate stack (21) is on one side to the heat exchanger plate (10, 11) and on the other side is the outlet port (3) of the second end plate (7). The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat exchanger is fixedly attached to the heat exchanger.
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