JP2018536836A - Plate heat exchanger - Google Patents
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Abstract
シェル(3)、上カバー(4)および底カバー(5)を有するケーシング(2)であって、前記シェル(3)、前記上カバー(4)および前記底カバー(5)が結合してエンクロージャ(14)を形成する、ケーシング(2)と、前記エンクロージャ(14)の中に配される伝熱プレートの積層体(20)と、を備える高圧プレート熱交換器において、前記伝熱プレートは、前記伝熱プレートにおける貫通孔の形状の開口であって、前記第1の流体(F1)が流れる前記プレート積層体(20)に空間(24)を形成する前記開口を有し、補強要素(50)が、前記伝熱プレートの前記開口を通って延在し、前記プレート熱交換器がプレート熱交換器を通り抜けて流れる前記第1の流体(F1)または第2の流体(F2)のいずれかからの圧力にさらされたとき前記カバー(4、5)を支持するために、前記上カバー(4)および前記底カバー(5)のそれぞれに接続されていることを特徴とする高圧プレート熱交換器。 A casing (2) having a shell (3), an upper cover (4), and a bottom cover (5), wherein the shell (3), the upper cover (4) and the bottom cover (5) are coupled to each other A high pressure plate heat exchanger comprising a casing (2) forming a (14) and a stack (20) of heat transfer plates disposed in the enclosure (14), wherein the heat transfer plate comprises: An opening in the form of a through hole in the heat transfer plate, the opening forming a space (24) in the plate laminate (20) through which the first fluid (F1) flows, and a reinforcing element (50 ) Extends through the openings of the heat transfer plate, and the plate heat exchanger is either the first fluid (F1) or the second fluid (F2) flowing through the plate heat exchanger Pressure from For supporting said cover (4, 5) when exposed to, the upper cover (4) and pressure plate heat exchanger, characterized in that connected to each of said bottom cover (5).
Description
本発明は、シェルの形状のケーシング、上カバーおよび底カバーが結合してエンクロージャを形成し、その中に伝熱プレートの積層体が配されているプレート熱交換器に関する。伝熱プレートは貫通孔の形状の開口を伝熱プレートに有し、開口は第1の流体が流れるプレート積層体に空間を形成している。プレートは、第2の流体の流体入口として機能する第1の区画、および、前記第1の区画と対向する前記第2の流体の流体出口として機能する第2の区画を有する。 The present invention relates to a plate heat exchanger in which a shell-shaped casing, an upper cover, and a bottom cover are combined to form an enclosure, and a stack of heat transfer plates is disposed therein. The heat transfer plate has an opening in the shape of a through hole in the heat transfer plate, and the opening forms a space in the plate laminate through which the first fluid flows. The plate has a first compartment that functions as a fluid inlet for a second fluid and a second compartment that functions as a fluid outlet for the second fluid opposite the first compartment.
今日では様々な異なるタイプのプレート熱交換器が存在し、タイプに応じて多様な用途に採用されている。一部のタイプのプレート熱交換器は、中に伝熱プレートが結合されて配された、密閉されたエンクロージャを形成するケーシングから組み立てられている。伝熱プレートは、伝熱プレートの積層体を形成しており、積層体には第1の流体と第2の流体のための、互い違いの第1と第2の流路が伝熱プレートの間に形成されている。 There are various different types of plate heat exchangers today, and they are used in various applications depending on the type. Some types of plate heat exchangers are assembled from a casing that forms a sealed enclosure with heat transfer plates coupled therein. The heat transfer plate forms a stacked body of heat transfer plates, and in the stacked body, alternate first and second flow paths for the first fluid and the second fluid are provided between the heat transfer plates. Is formed.
あるタイプのプレート熱交換器は、伝熱プレートに一つ以上の貫通孔の形状の開口(ポート)を有している。流体は直接、または、延在するパイプ構造を通じて開口に流入する。流体は典型的には伝熱プレートの開口の流入口部分から入り、プレートを渡って流れ、同一の開口または異なる開口の流出口部分からプレートを離れていく。流出口部分は、伝熱プレート上で、流入口部分と対向して配されている。 One type of plate heat exchanger has one or more openings (ports) in the shape of through holes in the heat transfer plate. The fluid flows into the opening directly or through an extended pipe structure. The fluid typically enters from the inlet portion of the heat transfer plate opening, flows across the plate, and leaves the plate from the outlet portion of the same or different opening. The outlet portion is disposed on the heat transfer plate so as to face the inlet portion.
第2の流体は、しばしばプレートの周囲の流入口部分から伝熱プレートに入り、プレートを渡って流れ、プレート周囲の流出口部分、つまり、流入口に対向している流出口部分からプレートを離れていく。いくつかのタイプのプレート熱交換器では、第2の流体は、伝熱プレートの追加の開口を通じて伝熱プレートに入り、プレートを離れる。 The second fluid often enters the heat transfer plate from the inlet portion around the plate, flows across the plate, leaves the plate from the outlet portion around the plate, ie, the outlet portion facing the inlet. To go. In some types of plate heat exchangers, the second fluid enters the heat transfer plate through an additional opening in the heat transfer plate and leaves the plate.
明らかなように、第1の流体の流入口と流出口は、一つおきの一対のプレートの間に位置しており、第2の流体の流入口と流出口は一つおきの他の一対のプレートの間に位置している。そのため、第1と第2の流体は、それぞれの側の伝熱プレートの向こう側で、一つおきの一対の伝熱プレートの間に流れる。第1の流体の流入口と流出口を有する一対のプレートのプレートは、第1の流体のための開口が位置しているところを除いて典型的には全ての縁に沿って互いに密封されており、第2の流体の流入口と流出口を有する一対のプレートのプレートは、第2の流体のための開口が位置しているところを除いて全ての縁に沿って互いに密封されている。 As is apparent, the first fluid inlet and outlet are located between every other pair of plates, and the second fluid inlet and outlet are every other pair. Located between the plates. Therefore, the first and second fluids flow between every other pair of heat transfer plates on the other side of the heat transfer plate on each side. A pair of plates having a first fluid inlet and outlet are typically sealed together along all edges except where an opening for the first fluid is located. The plates of the pair of plates having the second fluid inlet and outlet are sealed together along all edges except where an opening for the second fluid is located.
このように、密封された伝熱プレートは、互いに結合されており、伝熱プレートは時にはプレートパック、または、伝熱プレートの積層体とも称される。伝熱プレートの積層体は、実質的に円筒形状を有し、一つ以上の内部の貫通穴がある。伝熱プレートの積層体は、伝熱プレートの間のゴムのガスケットを省くことができるように、全溶接されていてもよい。これにより、熱交換器は、侵攻性が強い、高温かつ高圧の広範囲の流体での動作に適したものになる。 Thus, the sealed heat transfer plates are coupled together, and the heat transfer plates are sometimes referred to as plate packs or stacks of heat transfer plates. The laminate of heat transfer plates has a substantially cylindrical shape and has one or more internal through holes. The laminate of heat transfer plates may be fully welded so that the rubber gasket between the heat transfer plates can be omitted. This makes the heat exchanger suitable for operation with a wide range of high temperature and high pressure fluids that are highly aggressive.
伝熱プレートが、ケーシングに囲われていると、プレート熱交換器は多くの他の種類のプレート熱交換器と比較において、高いレベルの圧力に耐えうる。さらに、ケーシングを有するプレート熱交換器は小型であり、良好な熱移動特性を有し、過酷な動作条件にも破壊されることなく耐えうる。
If the heat transfer plate is surrounded by a casing, the plate heat exchanger can withstand high levels of pressure compared to many other types of plate heat exchangers. Furthermore, the plate heat exchanger with the casing is small, has good heat transfer characteristics and can withstand harsh operating conditions without being destroyed.
熱交換器のメインテナンス中には、伝熱プレートの積層体は、例えば、シェルの上または底カバーを取り除いてのアクセスおよび清掃や、洗剤での伝熱プレートの積層体の水洗浄が可能である。また、伝熱プレートの積層体を、同一のまたは以前の積層体とは異なる新たな積層体に取り換えることも、シェル内部に適切に配することができる限りは可能である。 During heat exchanger maintenance, the heat transfer plate stack can be accessed and cleaned, for example, by removing the top or bottom cover of the shell, or water wash of the heat transfer plate stack with detergent. . Further, it is possible to replace the heat transfer plate laminate with a new laminate different from the same or previous laminate as long as it can be appropriately arranged inside the shell.
一般的に、プレート熱交換器は、従来の熱交換機としての使用に適しているだけでなく、コンデンサーやレボイラーとしての使用にも適している。後の2つのケースでは、凝縮物のためにシェルは追加の注入口/排出口を有することができ、これにより専用の分離ユニットの必要性がなくなる可能性がある。 In general, plate heat exchangers are not only suitable for use as conventional heat exchangers, but are also suitable for use as condensers and reboilers. In the latter two cases, the shell can have additional inlet / outlet for condensate, which may eliminate the need for a dedicated separation unit.
ケーシングとプレート積層体を中に配するプレート熱交換器は、上述のように、利点とその種類特有の特性を併せ持つ。そのような熱交換器の複数の実施形態は、例えば特許文献の欧州特許出願公開第2002193A1号明細書に開示されている。いくつかの他の種類のプレート熱交換器と比較し、ケーシングを有するプレート熱交換器は小型設計であり、高圧レベルにも耐えうる。しかし、そのような熱交換器は、熱交換器の動作中に起きる温度変化や流体圧力のばらつきによる内部ストレスへの対処能力の点で改善の余地があると考えられる。 As described above, the plate heat exchanger in which the casing and the plate laminate are disposed has both advantages and characteristics specific to the type. Several embodiments of such a heat exchanger are disclosed, for example, in the patent document EP-A-2002193A1. Compared to some other types of plate heat exchangers, plate heat exchangers with casings are of a compact design and can withstand high pressure levels. However, such a heat exchanger is considered to have room for improvement in terms of ability to cope with internal stress due to temperature changes and fluid pressure variations that occur during operation of the heat exchanger.
本発明の目的は、耐久性を改善したケーシングを有するプレート熱交換器を提供することである。特に、プレート熱交換器の温度のばらつきおよび流体圧力の変動に対するより高い耐性といった能力を改善することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a plate heat exchanger having a casing with improved durability. In particular, it aims to improve the ability of the plate heat exchanger to be more resistant to temperature variations and fluid pressure fluctuations.
上記課題を解決するため、プレート熱交換器が提供される。プレート熱交換器は、高圧熱交換器である。プレート熱交換器は、シェル、上カバーおよび底カバーを有するケーシングを備え、シェル、上カバーおよび底カバーが結合してエンクロージャを形成する。複数の伝熱プレートは、互いに恒久的に結合してプレート積層体を形成し、前記プレート積層体は、前記エンクロージャの中に配され、かつ、第1の流体と第2の流体のための互い違いの第1の流路と第2の流路を前記伝熱プレートの間に有する。伝熱プレートは、伝熱プレートにおける貫通孔の形状の開口であって、前記第1の流体が流れる前記プレート積層体内の空間を形成する前記開口と、前記第2の流体の流体入口として機能する第1の区画、および前記第1の区画と対向する前記第2の流体の流体出口として機能する第2の区画と、を有する。補強要素は、前記伝熱プレートの前記開口を通って前記上カバーから前記底カバーまで延在し、前記補強要素は、前記プレート熱交換器が前記第1の流体または前記第2の流体のいずれかから圧力を受けたときに前記カバーを支持するために、前記上カバーおよび前記底カバーのそれぞれに接続されている。補強要素は、上カバーおよび底カバーのたわみを防止する。プレート熱交換器が高圧熱交換器であるとの規定に代えて、または補完して、プレート熱交換器は少なくとも5MPaの圧力に耐えうると特定してもよい。 In order to solve the above problems, a plate heat exchanger is provided. The plate heat exchanger is a high pressure heat exchanger. The plate heat exchanger includes a casing having a shell, a top cover, and a bottom cover, and the shell, the top cover, and the bottom cover are combined to form an enclosure. A plurality of heat transfer plates are permanently coupled together to form a plate stack, the plate stack being disposed in the enclosure and staggered for the first fluid and the second fluid The first flow path and the second flow path are provided between the heat transfer plates. The heat transfer plate is an opening in the shape of a through hole in the heat transfer plate, and functions as the opening that forms a space in the plate stack through which the first fluid flows and the fluid inlet of the second fluid. A first compartment and a second compartment that functions as a fluid outlet for the second fluid opposite the first compartment. A reinforcing element extends from the top cover to the bottom cover through the opening in the heat transfer plate, and the reinforcing element is configured so that the plate heat exchanger can be either the first fluid or the second fluid. Connected to each of the top cover and the bottom cover to support the cover when subjected to pressure from the top. The reinforcing element prevents the top cover and the bottom cover from being bent. Instead of or in addition to the provision that the plate heat exchanger is a high pressure heat exchanger, it may be specified that the plate heat exchanger can withstand a pressure of at least 5 MPa.
提供されるプレート熱交換器は、温度のばらつきおよび流体圧力の変動に耐えうる高い能力を有する点で有利である。更に、プレート熱交換器に所望の耐久性と機械強度を実現するために、シェルに必要とされる材料が比較的少ない。プレート熱交換器は、以下に説明するような複数の追加の特徴をもさらに有し得る。これら追加点は、単独でまたは組合せにより、温度のばらつきおよび流体圧力の変動に効果的に耐えるプレート熱交換器の能力に寄与しつつも、依然として比較的少ない材料のシェルを用いることができる。 The provided plate heat exchanger is advantageous in that it has a high ability to withstand temperature variations and fluid pressure fluctuations. Furthermore, relatively little material is required for the shell to achieve the desired durability and mechanical strength for the plate heat exchanger. The plate heat exchanger may further have a plurality of additional features as described below. These additional points, alone or in combination, contribute to the ability of the plate heat exchanger to effectively withstand temperature variations and fluid pressure fluctuations, while still allowing a relatively small material shell to be used.
本発明の更に他の目標、特徴、態様および利点は、以下の発明な詳細な説明および図面に表れている。 Still other objects, features, aspects and advantages of the present invention appear in the following detailed description and drawings.
本発明の実勢形態は、例示として、以下の添付図面を参照しつつ説明される。 Embodiments of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings in which:
図1および図2を参照し、プレート熱交換器101を説明する。プレート熱交換器101は、円筒形のシェル3、上カバー4および底カバー5を有するケーシング2を備える。上カバー4は、円板の形状を有し、上カバー4の周囲は円筒形のシェル3の上縁に取り付けられている。底カバー5は、円板の形状を有し、底カバー5の周囲は円筒形のシェル3の下縁に取り付けられている。カバー4、5は、円筒形のシェル3に溶接された実施形態において説明されている。他の実施形態においては、カバー4、5は、円筒形のシェルのフランジ(不図示)とカバー4、5とを拘束するボルトを経由して円筒形のシェル3に取り付けられている。恒久的に互いに結合している複数の伝熱プレート21、22、23は、ケーシング2の中のエンクロージャ14の中に配されているプレート積層体20を形成している。積層体20は、伝熱プレート21、22、23の間に、第1の流体F1と第2の流体F2のための互い違いの第1と第2の流路11、12を有し、例えば、第1の流体F1は、一つおきの一対の伝熱プレートの間に流れる。
The
上カバー4は、熱交換器101を第1の流路11を経由して通過する第1の流体F1のための流体入口6を有する。この流体入口6は、第1の流体入口6と称される。底カバー5は、熱交換器101を第1の流路11を経由して通過する第1の流体F1のための流体出口7を有する。この流体出口7は、第1の流体出口7と称される。第1の流体入口6は、上カバー4の中央に位置し、第1の流体出口7は、底カバー5の中央に位置する。第1の流体入口6と、第1の流体出口7とは、ケーシング2において互いに対向して位置している。
The
円筒形のシェル3は、熱交換器101を第2の流路12を経由して通過する第2の流体F2のための流体入口8を有する。この流体入口8は、第2の流体入口8と称される。円筒形のシェル3はまた、熱交換器101を第2の流路12を経由して通過する第2の流体F2のための流体出口9を有する。この流体出口9は、第2の流体出口9と称される。第2の流体入口8は、円筒形のシェル3の側面の、円筒形のシェル3の上縁と円筒形のシェル3の下縁との中間に位置している。第2の流体出口9は、第2の流体入口8と対向する円筒形のシェル3の側面の、円筒形のシェル3の上縁と円筒形のシェル3の下縁との中間に位置している。
The
ケーシング2は、例えば、説明されている実施形態においては、円筒形のシェル3、上カバー4および底カバー5が、エンクロージャ14または内部空間14を形成しており、その中に伝熱プレートの積層体20が配されている。伝熱プレート21、22、23のような積層体20における伝熱プレートは、第1と第2の流路11、12がそれぞれ互い違いの第1と第2の流路として伝熱プレートの間に流れるように、恒久的に互いに結合して密閉されたエンクロージャ内に配されている。それぞれの積層体20の伝熱プレートは、中央開口31を有する。積層体20のいくつかの伝熱プレートの中央開口31が一緒になって、積層体20の中央空間24を形成している。
The
更に図3および図4を参照すると、流体分離デバイス40が積層体20の中央空間24に挿入されている。分離デバイス40は、積層体20の伝熱プレート21、22、23の中央開口31にぴったり合う円筒41の形状を有する。分離デバイス40の高さは、積層体20の中央空間24の高さと同じである。分流器42は、円筒41の上部から円筒41の下部に斜めに延在し、円筒41の内部を第1円筒区画43と第2円筒区画44とに分離している。分流器42は、第1円筒区画43を第2円筒区画44から分離して、流体が直接区画43、44の間で流れないようにしている(仮に漏れがあれば別)。かわりに、第1円筒区画43から第2円筒区画44への流体の流れは積層体20における伝熱プレートを経由する。
Still referring to FIGS. 3 and 4, a
分離デバイス40は、第1円筒区画43に第1の開口45を有し、第2円筒区画44に第2の開口46を有する。第1の開口45は、第2の開口46に対向して配され、分流器42は開口45、46の間に対称に配されている。
The
図5を参照すると、積層体20に用いられる一つの伝熱プレート21が示されている。伝熱プレート21は、中央開口31と、互い違いの隆起と溝のある複数の列32、33を有する。平板区画38は、列32、33を互いに分離する。伝熱プレート21が有する中央開口31は、積層体20における他の伝熱プレートの中央開口と一緒になってプレート積層体20における中央空間24を形成し、その中に流体分離デバイス40が配される。そして、中央開口31の第1の部分34は、第1の流体F1のための流体入口34として機能し、中央開口31の第2の部分35は、第1の流体F1のための流体出口35として機能する。流入口34は、第1の流体F1を一つおきの伝熱プレートの間の空間に流入させ、流出口35は、一つおきの伝熱プレートの間の同じ空間から流体を流出させる。伝熱プレート21の中心Cの向こう側から見ると、流出口35は流入口34に対向して位置している。伝熱プレート21はまた、第2の流体F2のための流体入口36として機能する第1の側36、または第1の区画36と、第2の流体F2のための流体出口37として機能する第2の側37、または第2の区画37と、を有する。流体出口37は、流体入口36に対向して配されている。積層体20の全ての伝熱プレートは、図5に示す伝熱プレート21の形を有し、一つおきの伝熱プレートが、伝熱プレートの面に沿って伝熱プレートの中心Cを通って延在する軸A1に対して180度回転していてもよい。
Referring to FIG. 5, one
図6を更に参照すると、伝熱プレート21、22、23の主要図が示されており、伝熱プレート21の中心Cから伝熱プレート21の周辺縁(周囲)39に至って延在する断面に沿った、更なる伝熱プレートが併せて表されている。伝熱プレート21の周囲39は、その全長に渡って、対応する上部の伝熱プレート22と結合されている。プレート22、23は、プレート21の中央面P1と平行な中央面P2、P3を有する。プレート21、22の間の隙間は、第1の流体F1のための第1の流路11の一部を形成している。中央面P1は、伝熱プレート21を通って、伝熱プレート21の上表面(図5に示す)および伝熱プレート21の底表面と平行に延在している。
With further reference to FIG. 6, a main view of the
伝熱プレート21の中央開口31は、流体入口34と流体出口35が位置する開口の区画を除いて、上部の伝熱プレート22の同様な中央開口と結合しうる。流入口34と流出口35は、それぞれ角度α(角度αは流出口35にのみ示されている)により定義されている。流入口および流出口34、35は、互いに対向して対称に配されている。オプションとしては、プレート22、23がこれらの中央開口31には結合していない。そして、分離デバイス40の開口45、46が、流体が流体入口34および流体出口35においてプレートに入り、出るように第1の流体F1の流れを制限する。分離デバイス40の開口45、46は、それぞれの角度αの範囲を定めている。
The
伝熱プレート21の中央開口31は、その全長に渡って、対応する下部の伝熱プレート23の中央開口と結合されている。プレート21、23の間の隙間は、第2の流体F2のための第2の流路12の一部を形成している。
The
伝熱プレート21は、伝熱プレート21の周囲39において、一部が下の伝熱プレート23に結合してもよい。例えば、伝熱プレート21の周囲39において、一部が同様の下の伝熱プレート23の周囲に結合してもよい。プレートの周囲39における流体入口36および流体出口37は、下の伝熱プレート23とは結合していない。流体入口36および流体出口37のような、結合されていない部分は、それぞれ角度βと定義される。部分36、37は対称であり、たがいに対向して配されて、の第2の流体F2の流体入口および流体出口として機能するよう形成されている。伝熱プレート21、23をこれら周囲で結合する必要はない。この場合、第1の側36が依然として第2の流体F2の流体入口36として機能し、第2の側37が依然として第2の流体F2の流体出口37として機能する。第2の流体F2が入口36および出口37以外の箇所からプレートに入り、出ることを防ぐために、ガスケットが配されてもよい。
A part of the
過多の第2の流体F2が、例えば円筒形のシェル3とプレート積層体20の間に生じうる隙間に流れることによって、プレート積層体20を通過することを防ぐため、ガスケットやその他のバイパス遮断具(不図示)が円筒形のシェル3とプレート積層体20の間に配されてもよい。無論、これらガスケットや遮断具は、流体入口36および流体出口37の外部に位置する。
In order to prevent the excessive second fluid F2 from passing through the
伝熱プレート21、22、23の結合は、典型的には溶接で実現される。伝熱プレート21は、下に隣り合う伝熱プレート23の、対応する折り曲げられた中央縁に向かって折り曲げられ、かつ、結合される中央縁52を有しうる。伝熱プレート21はまた、上に隣り合う他の伝熱プレート22の、対応する折り曲げられた周囲縁に向かって折り曲げられ、かつ、結合される周囲縁51を有しうる。
The coupling of the
伝熱プレート21、22、23は、これらの折り曲げられた縁で互いに結合されうる。密閉箇所は、分離デバイス40とプレート21と22などの伝熱プレートの間に配され、流入口34と流出口35を除くすべての箇所でこれらの中央開口31に沿って密閉される。
The
図1から図4に戻り、伝熱プレートを越えた流れについて説明する。第1の流体の流れは、「F1」と示される経路に従っている。分離デバイス40とその分流器42によって、第1の流体F1の流れは、第1の流体入口6を通過し、第1円筒区画43に入り、分離デバイス40の第1の開口45から流出し、積層体20の伝熱プレート21の第1のプレートの流入口34に流入する。第1の流体F1は、そこで伝熱プレートを渡って流れると共に、図1の経路F1に示すように「回転し」、積層体20の伝熱プレート21の第1のプレートの流出口35を経由して伝熱プレートを離れ、第2の開口46を経由して第2円筒区画44に流入する。第2円筒区画44から、第1の流体F1は第1の流体出口7に流入し、そこで熱交換器101を離れる。
Returning to FIG. 1 to FIG. 4, the flow beyond the heat transfer plate will be described. The first fluid flow follows a path labeled “F1”. By means of the
理解されるであろうことは、分流器40の第1の区画43は、積層体20の一組の(複数の)伝熱プレートの中央開口31において流体入口34に面しており、分流器42の第2の区画44は、積層体の同じ一組の伝熱プレートの中央開口31において流体出口35に面している。
It will be appreciated that the
第2の流体の流れは、「F2」と示される経路に従っている。第2の流体F2の流れは、第2の流体入口8を通過して、積層体20における伝熱プレート21の第2のプレートの流入口36に流入する。全ての第2のプレートの流入口36への流体の分配を容易にするため、熱交換器101は第2の流体入口8において、シェル3とプレート積層体20との間のチャネルとして形成される分配器を備える。この分配器、またはチャネルは、切り欠き28を伝熱プレート21に配し、流入口8において伝熱プレート21とシェル3との間に空間を作り出している。同様に、第2の流体出口9において、分配器と同様の形状を有するコレクタを配してもよい。コレクタは、シェル3とプレート積層体20との間のチャネルとして形成され、切り欠き29を伝熱プレート21に配し、流出口9において伝熱プレート21とシェル3との間に空間を作り出している。伝熱プレート21の第1の側36、または流体入口36は、切り欠き28において形成され、また、第2の側37、または流体出口37は、切り欠き29において形成される。
The second fluid flow follows a path labeled "F2". The flow of the second fluid F <b> 2 passes through the second
第2の流体F2は、プレートの入口36に流入すると、積層体20のプレートを渡って流れ、図1のF2の経路のように、出口37を経由して積層体20の伝熱プレートを離れて、そして第2の流体出口9を経由して熱交換器101を離れる。
As the second fluid F2 flows into the
分離デバイス40は、その上端で上カバー4に溶接され、その下端で底カバー5に溶接されている。典型的には、円筒41はその上周縁で上カバー4に溶接され、その下終縁で底カバー5に溶接されている。そして、分離デバイス40は、伝熱プレート21−23の開口31を通って上カバー4から底カバー5まで延在し、補強要素40として機能している。結果として、補強要素40の形をとる分離デバイス40は、プレート熱交換器が前記第1の流体および/または前記第2の流体のいずれかから圧力を受けたときにカバー4、5を支持する。補強要素40が、分離デバイスの形をとるときには、分流器42を備え、第1の区画43と第2の区画44とに分離している。
The
図7および図8に移り、第2のプレート熱交換器102の実施形態について説明する。プレート熱交換器102は、図1に関連して説明したプレート熱交換器101と同様であり、円筒形のシェル3、上カバー4および底カバー5を有するケーシング2を備える。分流器42を有する流体分離デバイス40は、エンクロージャ14に配されている伝熱プレートの積層体20における空間24の中に配されている。図7および図8のプレート熱交換器102は、上カバー4から底カバー5まで、伝熱プレートの開口31を通って延在する補強要素50を有する点で図1のプレート熱交換器101と異なる。補強要素50は、上カバー4および底カバー5のそれぞれに接続されている。補強要素50は、プレート積層体20の空間24を通って延在する長尺のバー形状を有し、上カバー4および底カバー5に接続されている。示されている実施形態おいては、16本のバーが流体分離デバイス40の周りに対称に配されている。バーは、カバー4、5を通って延在するねじ切りされた端部を有し、ナットが、バーをカバーに固定するためにねじ切りされた端部に配されている。流体分離デバイス40の開口45、46は、伝熱プレート21の中央開口31の流体入口および流体出口34、35に直接接続されている(図5参照)。この接続は、流体分離デバイス40の開口45、46から積層体20の伝熱プレート21の流体入口および流体出口34、35まで延在する、二つのフローガイド451、461により実現されている。第2の流体F2のための流入口および流出口、ならびに第2の流体F2の流れは、図7のプレート熱交換器102については、図1のプレート熱交換器101と同じである。
Turning to FIGS. 7 and 8, an embodiment of the second
図9に移り、第3のプレート熱交換器103の実施形態について説明する。プレート熱交換器103は図1に関連して説明したプレート熱交換器101と同様であり、円筒形のシェル3、上カバー4および底カバー5を有するケーシング2を備える。図9のプレート熱交換器103は、流体分離デバイス40がカバー4、5を通って延在するパイプ60の形状を有する点で図1のプレート熱交換器と異なる。パイプ60は補強要素60として機能し、両端部に第1の流体F1のための流体入口6および流体出口7を有する。補強要素60は分流器42と、図1のプレート熱交換器101に用いられる流体分離デバイス40のものと同様の第1の区画43および第2の区画44と、を有する。補強要素60は、伝熱プレート21の流体入口34および流体出口35に面している長尺の開口45、46を有する。補強要素60は、積層体20の中央空間24を通って延在し、周囲において、両カバー4、5に溶接されている。これにより、プレート熱交換器103の、温度のばらつきおよび流体圧力の変動に耐える能力を改善する。流入口および流出口、ならびに第2の流体F2の流れは、図9のプレート熱交換器103については、図1のプレート熱交換器101と同じである。
Turning to FIG. 9, an embodiment of the third
図10、図11および図12に移り、第4の実施形態のプレート熱交換器104および伝熱プレート212の一つについて説明する。プレート熱交換器104は、互いに結合する円筒形のシェル3、上カバー4および底カバー5を有するケーシング2を備える。恒久的に互いに結合している複数の伝熱プレートは、ケーシング2の中のエンクロージャ14の中に配されているプレート積層体20を形成している。積層体20は、その伝熱プレートの間に、第1の流体F1と第2の流体F2のための互い違いの第1と第2の流路11、12を有し、例えば、第1の流体F1は、一つおきの一対の伝熱プレートの間に流れ、第2の流体F2は、一つおきの他の一対の伝熱プレートの間に流れる。パイプ形状の補強要素70は、上カバー4、伝熱プレート212の中央開口31、および底カバー5を通って延在する。積層体20のいくつかの伝熱プレートの中央開口31は、一緒になって積層体20の中央空間24を形成し、この中央空間24を通って補強要素70が延在する。補強要素70の第1の端部は、第1の流体F1のための流体入口6として機能し、補強要素70の第2の端部は、第1の流体F1のための流体出口7として機能する。
Turning to FIGS. 10, 11, and 12, one of the
補強要素70は、補強要素70を第1の区画43と第2の区画44とに分離している分流器142を有する。分流器142は、ディスク形状を有し、補強要素70を形成するパイプの中央に位置しており、二つの区画43、44の間を密封している。第1の区画43は、積層体20の伝熱プレートの第1の組453について、一つおきの伝熱プレートの間の隙間に向かっている開口45を有している。第1の区画43の開口45は、伝熱プレートの第1の組453の中央開口31において、流体入口に面している。第2の区画44は、積層体20の伝熱プレートの第2の組463について、一つおきの伝熱プレートの間の隙間に向かっている開口46を有している。第2の区画44の開口46は、伝熱プレートの第1の組463の中央開口31において、流体入口に面している。
The reinforcing
第1の流体F1は、流体入口6においてプレート熱交換器104に入り、第1の区画43に流入し、第1の区画43から開口45を経由して流出し、第1の組453の中央の、一つおきの伝熱プレートの間の隙間に流入する。流体F1は伝熱プレートを渡って流れ、これらの周縁におけるプレートの切り欠き311、312において、伝熱プレートを離れる。切り欠き311、312は、伝熱プレートとケーシング2との間のチャネルを形成している。第1の流体F1はこれらのチャネル内を、伝熱プレートの第2の組463に向かって流れ、そこで第2の組463の、一つおきの伝熱プレートの間の隙間に流入する。第1の流体F1は、プレートの切り欠き311、312において伝熱プレートに入り、伝熱プレートを渡って流れ、開口46を経由して第2の区画44に入る。その後、第1の流体F1は流体出口7を経由してプレート熱交換器104を離れる。
The first fluid F1 enters the
第1の区画43の開口45は、補強要素70において長尺の貫通孔の形状を有していてもよく、伝熱プレートの第1の流体F1を均等に分配するために対称に配されている。第2の区画44の開口46も、同様に配されている。補強要素70は、カバー4、5に溶接されており、これにより、プレート熱交換器104の、温度のばらつきおよび流体圧力の変動に耐える能力を向上させる。
The
図11に示されるように、プレート熱交換器104は、上カバー4から底カバー5まで延在する更に二つのパイプ701、702を有する。第1のパイプ701の第1の端部は、第2の流体F2のための流入口8を形成しており、第1のパイプ701の第2の端部は、溶接により底カバー5に取り付けられている。第1のパイプ701は、その周囲に沿った、上カバー4を通過して延在する箇所で、溶接により上カバー4に取り付けられている。
As shown in FIG. 11, the
第2のパイプ702の第1の端部は、第2の流体F2のための流出口9を形成しており、第2のパイプ702の第2の端部は、溶接により底カバー5に取り付けられている。第2のパイプ702は、その周囲に沿った、上カバー4を通過して延在する箇所で、溶接により上カバー4に取り付けられている。そのため、両パイプ701、702はプレート熱交換器104の補強要素として機能する。
The first end of the
第1のパイプ701は、プレート積層体20を通り、第2の流体F2のための流体入口36として機能する伝熱プレート212の第1の区画36を経由して延在する。第2のパイプ702は、プレート積層体20を通り、第2の流体F2のための流体出口37として機能する伝熱プレート212の第1の区画37を経由して延在する。流体入口36は、伝熱プレート212において貫通孔の形状を有し、第2の流体F2は流体入口36で伝熱プレートの間の隙間に入るという意味で、第2の流体F2のための流体入口36として機能する。流体出口37は、伝熱プレート212において貫通孔の形状を有し、第2の流体F2は流体出口37で伝熱プレートの間の隙間から出るという意味で、第2の流体F2のための流体出口37として機能する。第1のパイプ701は一つ以上の流体入口36に面している開口703を有し、第2のパイプ702は一つ以上の流体出口37に面している開口704を有する。
The
第2の流体F2は、流体入口8においてプレート熱交換器104に入り、第1のパイプ701に流入し、第1のパイプ701から開口703を経由して流出し、一つおきの伝熱プレートの間の隙間で流体入口36に流入する。第2の流体F2は、そして、伝熱プレートを渡って流れ、流体出口37に向かい、そこで開口704を経由して第2のパイプ702に入ることにより伝熱プレートを離れる。第2の流体F2は、そして、第2のパイプ702に流入し、そこで流体出口9を経由して離れる。
The second fluid F2 enters the
図13および図14に移り、第5の実施形態のプレート熱交換器105および伝熱プレート212の一つについて説明する。プレート熱交換器105は、互いに結合する円筒形のシェル3、上カバー4および底カバー5を有するケーシング2を備える。恒久的に互いに結合している複数の伝熱プレートは、ケーシング2の中のエンクロージャ14の中に配されているプレート積層体20を形成している。積層体20は、その伝熱プレートの間に、第1の流体F1と第2の流体F2のための互い違いの第1と第2の流路11、12を有し、例えば、第1の流体F1は、一つおきの一対の伝熱プレートの間に流れ、第2の流体F2は、一つおきの、他の一対の伝熱プレートの間ごとに流れる。
Turning to FIGS. 13 and 14, one of the
2つのパイプ81、82の形状の補強要素80は、上カバー4から底カバー5まで延在する。第1のパイプ81の第1の端部は、第1の流体F1のための流体入口6を形成しており、第1のパイプ81の第2の端部は、溶接により底カバー5に取り付けられている。第1のパイプ701は、その周囲に沿った、上カバー4を通過して延在する箇所で、溶接により上カバー4に取り付けられている。第2のパイプ82の第1の端部は、第1の流体F1のための流出口7を形成しており、第2のパイプ82の第2の端部は、溶接により底カバー5に取り付けられている。第2のパイプ82は、その周囲に沿った、上カバー4を通過して延在する箇所で、溶接により上カバー4に取り付けられている。2つのパイプ81、82の形状の補強要素80は、プレート熱交換器105の、温度のばらつきおよび流体圧力の変動に耐える能力を向上させることができる。
A reinforcing
第1のパイプ81は、プレート積層体20を通り、伝熱プレート213の第1の開口31を通って延在する。第1の開口31は、プレート積層体20に第1の空間24を形成する。第2のパイプ82は、プレート積層体20を通り、伝熱プレート213の第2の開口131を通って延在する。第2の開口131は、プレート積層体20に第2の空間124を形成する。第1のパイプ81および第2のパイプ82の配置は、図11の第1および第2のパイプ701、702の配置に対応する。
The
第1の流体F1は、流体入口6においてプレート熱交換器105に入り、第1のパイプ81に流入し、第1のパイプ81から第1のパイプ81の開口703を経由して流出し、一つおきの伝熱プレートの間の隙間で伝熱プレートの第1の開口31に流入する。第1の流体F1は、そして、伝熱プレートを渡って流れ、伝熱プレートの第2の開口131に向かい、そこで第2の開口131を経由して第2のパイプ82に入ることにより伝熱プレートを離れる。第1の流体F1は、第2のパイプ82の開口704経由で第2のパイプ82に流入し、そこで流体出口7を経由してパイプ82を離れる。
The first fluid F1 enters the
プレート熱交換器105における第2の流体F2の流れは、図1のプレート熱交換器101の第2の流体F2の流れと同じだが、示された実施形態との比較においては流れが逆転している点において異なる。詳細には、プレート熱交換器105を通る第2の流体F2の流れは、円筒形のシェル3の中間における流体入口8に始まる。流体は、伝熱プレート213における切り欠き28によって、積層体とシェル3との間に形成されたチャネルに入る。このチャネルから第2の流体F2は、第2の流体F2のための流体入口36として機能する伝熱プレート213の第1の区画において、積層体20における一つおきの他の隙間に流入する。第2の流体F2は、そして、伝熱プレートを渡って流れ、伝熱プレート213の第2の区画37に向かう。第2の区画は、第2の流体F2のための流体出口37として機能する。第2の流体F2は、そして、流体出口37を経由して伝熱プレート213を離れ、伝熱プレート213の切り欠き29によって積層体20とシェル3との間に形成されたチャネルに入る。このチャネルは、他の切り欠き28により形成されたチャネルと比較し、積層体20の反対側に位置している。第2の流体F2は、切り欠き29におけるチャネルから流入し、流体出口9に向かい、そこでプレート熱交換器105を離れる。
The flow of the second fluid F2 in the
一方または両方の流体の流れは、異なる実施形態101、102、103、104、105のプレート熱交換器においては逆転している。更に、どのような望ましい組合せにおいても、異なる方式の流体分配が用いられてもよい。例えば、図9の補強要素60は、図11のパイプ701、702との組み合わせ、または、図13の補強要素80との組み合わせにおいて用いられてもよい。
One or both fluid flows are reversed in the plate heat exchangers of the
プレート熱交換器101、102、103、104、105は、高圧プレート熱交換器である。これは、熱交換器が高圧での動作用に設計されていることを意味する。そのため、熱交換器は高圧に耐えることができる。ここで用いられるように、高圧とは少なくとも5MPaを意味する。ケーシング2は、圧力容器である。シェル3、上カバー4および底カバー5は圧力容器を形成している。圧力容器は高圧に耐える。ケーシング2は高圧に耐えるように構成されており、すなわち、少なくとも5MPaの圧力をいう。ケーシングの剛性は、高圧に耐えるために十分である。シェル3、上カバー4および底カバー5の厚さは高圧に耐えるために十分である。また、溶接および/またはクランプ/ボルト接続のようなシェル3と上カバー4と底カバー5とのそれぞれの間の接続は、高圧に耐えるために十分な強度を有する。しかしながら、ケーシングが高圧にさらされたときに補強要素40、50、60、70、80は上および底カバー4、5を支持し、上および底カバー4、5のたわみを防止している。これにより、カバー4、5を、補強要素なしの設計と比較してより薄くすることができる。なぜなら、上および底カバーは、補強要素に補助されることから、これらそのもののたわみを減少させる、または防止するための剛性をすべて備える必要がないためである。また、プレート積層体20は、高圧に耐えるように構成されている。プレート熱交換器101、102、103、104、105は、プレートおよびシェル熱交換器であり、高圧熱交換器である。
The
上記説明に加えて、本発明の様々な実施形態が示されているが、本発明はこれに限定されず、以下の特許請求の範囲に定義された主題の範囲において他の実施形態を取りうる。 In addition to the above description, various embodiments of the invention have been shown, but the invention is not limited thereto and other embodiments may be practiced within the scope of the subject matter defined in the claims below. .
2 ケーシング
3 シェル
4 上カバー
5 底カバー
6 流体入口
7 流体出口
8 流体入口
9 流体出口
14 エンクロージャ
20 積層体
21 プレート
24 空間
35 流体出口
36 流体入口
37 流体出口
39 周囲
40 流体分離デバイス(補強要素)
41 円筒
42 分流器
43 第1の区画
44 第2の区画
45 開口
46 開口
50 補強要素
60 補強要素
70 補強要素
80 補強要素
81 パイプ
82 パイプ
101 プレート熱交換器
102 プレート熱交換器
103 プレート熱交換器
104 プレート熱交換器
105 プレート熱交換器
142 分流器
212 伝熱プレート
213 伝熱プレート
451 フローガイド
461 フローガイド
701 パイプ
702 パイプ
703 開口
704 開口
2
41
Claims (14)
互いに恒久的に結合してプレート積層体(20)を形成する複数の伝熱プレート(21−23)であって、前記プレート積層体(20)が、前記エンクロージャ(14)の中に配され、かつ、第1の流体(F1)および第2の流体(F2)のための互い違いの第1の流路および第2の流路を前記伝熱プレート(21−23)の間に有する、複数の伝熱プレート(21−23)と、
を備える高圧のプレート熱交換器において、
前記伝熱プレート(21−23)は、
前記伝熱プレート(21−23)における貫通孔の形状の開口(31)であって、前記第1の流体(F1)が流れる前記プレート積層体(20)内の空間(24)を形成する前記開口(31)と、
前記第2の流体(F2)の流体入口として機能する第1の区画(36)、および前記第1の区画に相対し、前記第2の流体(F2)の流体出口として機能する第2の区画と、を有し、
補強要素(40、50、60、70、80)が、前記伝熱プレート(21−23)の前記開口(31)を通って前記上カバー(4)から前記底カバー(5)まで延在し、前記補強要素(40、50、60、70、80)は、前記プレート熱交換器が前記第1の流体(F1)または前記第2の流体(F2)のいずれかから圧力を受けたときに前記上カバー(4)および前記底カバー(5)を支持するために、前記上カバー(4)および前記底カバー(5)のそれぞれに接続されていることを特徴とするプレート熱交換器。 A casing (2) having a shell (3), an upper cover (4), and a bottom cover (5), wherein the shell (3), the upper cover (4) and the bottom cover (5) are coupled to each other A casing (2) forming (14);
A plurality of heat transfer plates (21-23) permanently joined together to form a plate stack (20), wherein the plate stack (20) is disposed in the enclosure (14); And a plurality of alternating first and second channels for the first fluid (F1) and the second fluid (F2) between the heat transfer plates (21-23). A heat transfer plate (21-23);
In a high pressure plate heat exchanger comprising
The heat transfer plate (21-23)
An opening (31) in the shape of a through hole in the heat transfer plate (21-23), which forms a space (24) in the plate laminate (20) through which the first fluid (F1) flows. An opening (31);
A first compartment (36) that functions as a fluid inlet for the second fluid (F2) and a second compartment that functions as a fluid outlet for the second fluid (F2) relative to the first compartment. And having
A reinforcing element (40, 50, 60, 70, 80) extends from the top cover (4) to the bottom cover (5) through the opening (31) of the heat transfer plate (21-23). The reinforcing element (40, 50, 60, 70, 80) when the plate heat exchanger receives pressure from either the first fluid (F1) or the second fluid (F2). A plate heat exchanger connected to each of the upper cover (4) and the bottom cover (5) to support the upper cover (4) and the bottom cover (5).
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