KR20180085748A - 열교환기 용 포트홀 개스킷 및 조립체 - Google Patents

Abstract

포트홀 개스킷(57, 57', 57") 및 열교환기(31) 용 조립체가 제공된다. 포트홀 개스킷이 열교환기(31)의 파형 제1 판(41)과 제2 판(33) 사이에 설치되도록 배열되고, 포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면(e-e, e'-e')은 제1 판 및 제2 판과 평행하다. 포트홀 개스킷은 환형이며, 포트홀 개스킷의 내부 주연부(58, 58') 안의 제1 판의 포트홀 영역(43) 및 제2 판의 포트홀 영역(34)을 둘러싸도록 배열된다. 제1 판과 결합하도록 배열된 포트홀 개스킷의 제1 표면(60)이 포트홀 개스킷의 종방향 연장부(L)를 따라 교번식으로 배열된 개스킷 마루부(62) 및 개스킷 골부(63)를 형성하도록 파형이다. 개스킷 마루부 및 개스킷 골부는 각각 제1 판의 판 골부(49) 및 판 마루부(47)와 정합하도록 배열된다. 제2 판을 포함하는 판 배열과 결합하도록 배열된 포트홀 개스킷의 제2 표면(61)이 본질적으로 평면형이며, 판 배열의 본질적 평면형 표면(38)과 접촉하도록 배열된다. 중앙 연장 평면의 법선 방향(n)으로 개스킷 마루부는 돌출되고 개스킷 골부는 하강한다. 포트홀 개스킷의 폭(w1 내지 w8)은 중앙 연장 평면에 평행하게 포트홀 개스킷의 종방향 연장부에 수직으로 측정된다.

Description

열교환기 용 포트홀 개스킷 및 조립체

본 발명은 포트홀 개스킷 및 그의 설계에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이런 포트홀 개스킷을 포함하는 열교환기를 위한 조립체에 관한 것이다.

판형 열교환기는 통상 두 개의 단부판으로 구성되고, 그 사이에 다수의 열전달판이 정렬된 방식으로 배열된다. 열전달판은 상부 평면에서 연장된 마루부 및 하부 평면에서 연장된 골부를 포함하는 파형이다. 일 유형의 널리 공지된 PHE, 소위 개스킷식 판형 열교환기에서는, 개스킷이 열전달판 사이에 배열되고, 더 구체적으로는 열전달판의 외부 모서리를 따라, 열전달판의 포트홀 주변에 연장된 개스킷 홈 내에 배열된다. 개스킷 홈은 하부 평면 및/또는 하프-평면으로도 지칭되는 중간 평면에서 연장될 수 있다. 단부판이 그리고 이에 따라 열전달판이 서로를 향해 압축되어 개스킷이 열전달판 사이를 밀봉한다. 개스킷은 열전달판 사이에 평행한 유동 채널을 형성하는데, 이 채널을 통해 최초에는 상이한 온도의 두 가지 유체가, 하나의 유체로부터 다른 유체로 열을 전달하기 위해 교번식으로 유동할 수 있다.

유체는 판형 열교환기를 통해 연장되고 열전달판 내의 각각의 정렬된 포트홀에 의해 형성된 포트를 통해 상기 채널로 유입 및 유출된다. 포트는 판형 열교환기의 유입구 및 유출구와 각각 연통한다. 유체 각각의 유입구 및 유출구는 동일한 단부판 또는 상이한 단부판에 형성될 수 있다. 이들이 동일한 단부판에 형성되면, 이는 유체가 열교환기의 동일한 측면에서 열교환기에 유입 및 유출될 것이라는 것을 의미한다. 이들이 상이한 단부판에 형성되면, 이는 유체가 일 측면에서 열교환기에 유입되고, 대향 측면에서 열교환기에서 유출될 것이라는 것을 의미한다. 열전달판의 설계에 따라, 후자의 경우에는, 유체가 단부판과 최외부 열전달판 사이에서 유동할 수 없도록 유출구를 포함하는 단부판과 최외부 열전달판 사이의 밀폐 밀봉을 달성하기 위해 열교환기의 특수 설계가 요구될 수 있다. 이는 통상적으로 특수 설계가 요구되는 하부 평면에서 연장된 개스킷 홈을 포함하는 열전달판과 관련된다. 이런 특수 설계 중 하나는 단부판 내에 개스킷 수용을 위한 리세스를 제공하는 것을 포함한다. 이런 리세스는 제조하는데 노동 집약적이며 비용이 많이 든다. 다른 특수 설계는 도 1a 및 1b를 참조하여 아래에 추가로 설명된다.

도 1a 및 1b는 (완전히 조여지지 않은 상태에서) 위에 설명한 바와 같이 설계되고 유체 중 하나를 위한 유입구 및 판형 열교환기의 대향 측면에 배열된 동일 유체를 위한 유출구(4)를 갖는 공지된 판형 열교환기(2)를 도시하고, 유출구 측면이 도면에 도시된다. 다른 유체의 경우 유입구와 유출구는 열교환기의 동일한 측면에 배열된다. 도 1a 및/또는 도 1b는 두 개의 단부판 중 하나의 단부판(6), 많은 수의 열전달판(모두 유사하고, 도 4a 및 도 4b에 도시 된 바와 같이 설계됨) 중 두 개의 열전달판(8 및 20), 네 개의 포트 중 하나의 포트(10)로서 유출구(4)와 연통하는 포트(10), 많은 수의 포트홀 개스킷 중 두 개의 포트홀 개스킷(12), 전이판(14), 네 개의 링 개스킷 중 하나의 링 개스킷(16) 및 칼라링(collar ring)(18)을 도시한다. 마지막 세 가지 구성요소는 판형 열교환기의 유출구 측면에만 존재한다. 링 개스킷은 열전달판의 최외부 열전달판(20)과 전이판(14) 사이의 충분한 지지를 제공하기 위해 각각의 포트(도시되지 않음)에 배열된다. 칼라링은 포트(10)에 배열된다. 따라서, 칼라링은 단부판(6)의 유출구와 연통하지 않는 포트, 즉 나머지 포트에는 배열되지 않는다. 유체 노출로부터 단부판(6)을 보호하기 위한 네 개의 라이닝(lining) 중 하나의 라이닝(22)이 도 1a에 또한 도시되었다. 단부판 용 재료의 적합한 선택으로, 라이닝을 생략할 수 있다.

단부판, 열전달판 및 전이판은 모두 네 개의 포트홀 영역을 포함하며, 그 각각은 포트홀을 포함하도록 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 유체 유입구 및 유출구의 배열에 따라 최외부 열전달판, 전이판 및 단부판의 포트홀 영역 중 일부는 개방되고 일부는 폐쇄되는 반면에, 최외부 열전달판을 제외한 모든 열전달판의 네 개의 포트홀 영역 모두는 통상적으로 개방된다. 본원의 경우 또한 마찬가지이다. 도 1a 및 1b는 열전달판(8 및 20), 전이판(14) 및 단부판(6)의 일 포트홀 영역(각각 24, 26, 28 및 30)을 각각 도시한다. 명백하게, 포트홀 영역(24, 26, 28 및 30)은 모두 각각의 포트홀을 포함하도록 개방된다. 전이판(14)의 포트홀 영역은 열전달판 및 단부판의 포트홀 영역보다 크다. 더 구체적으로는, 모든 포트홀 영역이 폐쇄된 상태의 전이판(14)은 열전달판과 유사하다. 그러나, 전이판(14)이 그의 포트홀 영역 중 하나를 개방하기 위해 절단될 때, 열전달판 중 하나의 포트홀 영역 중 하나를 개방하기 위해 절단될 때보다 많은 재료가 절단된다. 따라서, 전이판(14)은 맞춤 제작되어야 한다.

도 1a 및 도 1b로부터 명백해진 바와 같이, 전이판(14)은 최외부 열전달판(20)과 단부판(6) 사이에 배열된다. 링 개스킷(16)은 최외부 열전달판(20)과 전이판(14) 사이에서, 전이판의 개방된 포트홀 영역(28) 주변에 배열된다. 링 개스킷은 그의 연장부를 따라 일정한 단면을 갖는다. 링 개스킷의 환형 부분은 포트홀의 모서리를 넘어서 돌출되고 칼라링은 링 개스킷을 제 자리에 유지한다.

따라서, 위의 설계는 단부판(6)과 최외부 열전달판(20) 사이의 밀폐 밀봉을 보장하기 위해 세 유형의 특수 구성요소의 제조 및 조립을 필요로 하며, 이는 시간뿐만 아니라 비용의 높은 소비와도 관련될 수 있다. 또한, 단부판(6)과 전이판(14) 사이에는 유동이 존재하지 않을 것이다. 최외부 열전달판(20)과 전이판(14) 사이에도 유동이 존재하지 않을 것이다. 이는 전이판이 열전달 기능을 갖지 않을 것이며, 오직 밀봉 목적으로만 제공됨을 의미한다.

본 발명의 목적은 열교환기의 양 측면에 배열된 하나의 동일한 유체에 대한 유입구 및 유출구를 갖는 열교환기의 더욱 간단하고 저렴하며 효과적인 설계를 가능하게 하는 것이다. 본 발명의 기본 개념은 위에 설명된 공지된 열교환기 설계의 세 가지 특수 구성요소를 새로운 유형의 포트홀 개스킷, 즉 하나의 단일 구성요소로 대체하는 것이다. 위의 목적을 달성하기 위한 포트홀 개스킷 및 이런 포트홀 개스킷을 포함하는 열교환기 조립체는 첨부된 청구 범위에 정의되어 있으며, 아래에서 더 상세히 논의된다.

본 발명에 따른 포트홀 개스킷은, 포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면은 제1 판 및 제2 판과 평행하도록 열교환기의 파형인 제1 판과 제2 판 사이에 설치된다. 포트홀 개스킷은 환형이며, 그의 내부 주연부 내에 제1 판의 포트홀 영역 및 제2 판의 포트홀 영역을 둘러싸도록 배열된다. 포트홀 개스킷은 제1 판과 결합하도록 배열된 포트홀 개스킷의 제1 표면이 포트홀 개스킷의 종방향 연장부를 따라 교번식으로 배열된 개스킷 마루부 및 개스킷 골부를 형성하도록 파형인 것을 특징으로 한다. 개스킷 마루부 및 개스킷 골부는 각각 제1 판의 판 골부 및 판 마루부와 정합하도록 배열된다. 제2 판을 포함하는 판 배열과 결합하도록 배열된 포트홀 개스킷의 제2 표면은 본질적으로 평면형이며, 판 배열의 본질적 평면형 표면과 접촉하도록 배열된다. 중앙 연장 평면의 법선 방향으로 개스킷 마루부는 돌출되고 개스킷 골부는 하강한다. 포트홀 개스킷의 폭은 중앙 연장 평면에 평행하게 그리고 포트홀 개스킷의 종방향 연장부에 수직으로 측정된다.

제1 판 및 제2 판은 열전달판, 구획판 및 단부판을 포함하는 상이한 유형일 수 있다.

판 배열은 예를 들어, 라이닝과 제2 판을 포함할 수 있으며, 포트홀 개스킷의 제2 표면은 라이닝에 접촉하도록 배열될 수 있다. 대안적으로, 판 배열은 라이닝을 포함하지 않을 수 있는데, 예를 들어 제2 판으로 구성될 수 있으며, 포트홀 개스킷의 제2 표면은 제2 판과 접촉하도록 배열될 수 있다.

포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면은 포트홀 개스킷이 배치되어 있는 평면형 표면에 평행한 평면을 의미한다.

"제1 판 및 제2 판에 평행"이라는 표현은 제1 판 및 제2 판의 각각의 중앙 또는 주요 연장 평면에 평행하다는 것을 의미한다.

제1 판 및 제2 판의 포트홀 영역은 각각의 포트홀을 포함하기 위해 개방되거나, 폐쇄될 수 있다.

포트홀 개스킷의 제1 표면이 각각 제1 판의 판 골부 및 판 마루부와 결합하도록 배열된 개스킷 마루부 및 개스킷 골부를 포함한다는 점에서, 제1 판과 포트홀 개스킷 사이의 밀폐적이며 신뢰적인 밀봉이 달성될 수 있다.

포트홀 개스킷의 제2 표면이 본질적으로 평면형이고 판 배열의 본질적 평면형 표면과 결합하도록 배열된다는 점에서, 판 배열과 포트홀 개스킷 사이의 밀폐적이고 신뢰적인 밀봉이 달성될 수 있다.

개스킷 마루부 및 개스킷 골부가 포트홀 개스킷의 내부 주연부를 형성하도록 포트홀 개스킷이 구성될 수 있다. 이런 설계는, 개스킷 마루부 및 골부가 포트홀 개스킷에서 가능한 멀리 배열되어, 개스킷을 통상의 경우에 판 골부 및 마루부에 의해 둘러싸여 경계설정된 포트홀 영역을 갖는 제1 판에 적합하게 만드는 것을 의미한다.

포트홀 개스킷의 제1 표면은, 포트홀 개스킷의 종방향 연장부를 따라 연장되고 중앙 연장 평면의 법선 방향으로 개스킷 마루부 및 개스킷 골부로부터 돌출된 제1 비드 또는 리브를 형성할 수 있다. 이런 제1 비드는, 제1 판과 제2 판 사이에서 압착될 때 포트홀 개스킷의 개선된 밀봉 용량을 야기하는, 국부적인 개스킷 압력의 증가를 가능하게 할 수 있다.

제1 비드는 포트홀 개스킷의 전체 종방향 연장부를 따라 연속적으로 연장될 수 있으며, 이는 전체 포트홀 개스킷을 따라 개스킷 압력의 국부적 증가를 가능하게 할 수 있으며, 이는 결국 포트홀 개스킷 밀봉 용량의 최적화를 가능하게 할 수 있다.

제1 비드는 포트홀 개스킷의 내부 주연부로부터 본질적으로 연속적인 거리에서 연장될 수 있다.

제1 비드는 개스킷 마루부의 각각의 상부로부터 돌출될 수 있다. 개스킷 마루부의 상부는 개스킷 마루부가 가장 높은 곳으로 개스킷 마루부의 높이는 중앙 연장 평면의 법선 방향으로 측정된다. 이런 제1 비드는 포트홀 개스킷 밀봉 용량의 최적화를 가능하게 할 수 있다.

개스킷 마루부의 최대폭이 포트홀 개스킷의 최대폭보다 작도록 포트홀 개스킷이 구성될 수 있다. 이런 실시예는, 포트홀 개스킷이 개스킷 마루부를 넘어서 연장되어 포트홀 개스킷과 제1 판 및 제2 판 사이의 증가된 접촉 및 결합을 가능하게 하는 것을 의미한다.

개스킷 마루부를 따르는 포트홀 개스킷의 폭이 개스킷 마루부의 최대폭보다 클 수 있다. 이런 실시예는, 개스킷 마루부가 포트홀 개스킷의 전체폭을 점유하지 않는다는 것을 의미한다. 이는 통상적으로 신뢰적인 개스킷 고정이 가장 많이 요구되는 곳, 즉 개스킷 마루부를 따라 포트홀 개스킷과 제1 판 및 제2 판 사이에서의 증가된 접촉 및 결합을 가능하게 한다.

개스킷 마루부를 따르는 포트홀 개스킷의 폭이 포트홀 개스킷의 일부를 따라, 개스킷 골부를 따르는 포트홀 개스킷의 폭보다 클 수 있다. 이는 포트홀 개스킷이 인접한 개스킷 마루부 사이의 만입부를 구비하여 포트홀 개스킷이 제1 판 및 제2 판 사이에서 압착될 때 분쇄되는 위험을 감소시킬 수 있다는 것을 의미한다.

포트홀 개스킷은 그의 제1 표면이 다수의 개스킷 골부 각각에서 리세스를 형성하도록 설계될 수 있고, 이 리세스는 중앙 연장 평면의 법선 방향으로 연장된다. 이런 리세스는 포트홀 개스킷이 제1 판 및 제2 판 사이에서 압착될 때 분쇄되는 위험을 감소시킬 수 있는 국부적으로 감소된 개스킷 두께를 의미한다.

포트홀 개스킷의 제1 표면은 포트홀 개스킷의 종방향 연장부를 따라 연장되고 다수의 개스킷 마루부를 연결하는 제2 비드 또는 리브를 형성할 수 있다. 제2 비드는 중앙 연장 평면의 법선 방향으로 돌출되고 포트홀 개스킷의 내부 주연부로부터의 거리 ≠ 0에서 연장된다. 제2 비드는 포트홀 개스킷의 단지 일부 또는 전체를 따라 연장될 수 있다. 제2 비드는 제1 판의 홈에서 수용되도록 배열될 수 있고, 이 홈은 부분적으로 또는 전체적으로 제1 판의 포트홀 영역 주변에, 그리고 제1 판의 포트홀의 영역으로부터 거리 ≠ 0에서 연장된다. 이런 설계는 제1 판과 포트홀 개스킷 사이의 결합을 개선할 수 있다.

포트홀 개스킷은 제1 판의 모서리 부분과 결합하도록 배열된 부착 수단을 구비할 수 있으며, 이 모서리 부분은 포트홀 개스킷을 제1 판에 체결하기 위해 제1 판의 포트홀을 형성한다. 부착 수단은 포트홀 개스킷과 결합할 수 있고, 포트홀 개스킷의 내부 주연부로부터 연장될 수 있다. 이런 부착 수단은 포트홀 개스킷을 제1 판과 제2 판 사이의 정확한 위치에 배열하고 유지하는 것을 더욱 용이하게 할 수 있다.

부착 수단은 포트홀 개스킷으로부터 이격된 브리지, 브리지와 포트홀 개스킷을 연결하는 연결 부재 및 브리지와 결합하고 브리지로부터 포트홀 개스킷을 향해 연장된 제1 핑거 및 제2 핑거를 포함할 수 있다. 연결 부재는 제1 판의 후방 측면과 결합하도록 배열될 수 있고, 제1 핑거 및 제2 핑거는 제1 판의 전방 측면과 결합하도록 배열될 수있다. 그에 의해, 제1 판에 대한 포트홀 개스킷의 신뢰적인 체결이 가능하다.

포트홀 개스킷의 외부 주연부와, 제1 핑거 및 제2 핑거 각각의 사이의 최단 거리가 포트홀 개스킷에 연결 부재가 연결되는 포트홀 개스킷의 폭보다 짧도록 포트홀 개스킷을 구성할 수 있다. 이는 포트홀 개스킷을 제1 판의 포트홀 가까이에 위치시키는 것을 가능하게 한다.

연결 부재는 개스킷 마루부의 제1 개스킷 마루부에서 포트홀 개스킷에 연결될 수 있고, 제1 핑거는 제1 개스킷 마루부와 개스킷 마루부의 인접한 제2 개스킷 마루부 사이에서 적어도 부분적으로 연장될 수 있으며, 제2 핑거는 제1 개스킷 마루부와 개스킷 마루부의 인접한 제3 개스킷 마루부 사이에서 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 또한, 제1 개스킷 마루부는 제2 개스킷 마루부와 제3 개스킷 마루부 사이에 배열될 수 있다. 이런 실시예로 인해, 부착 수단은 포트홀 개스킷의 최대 높이를 넘어서 연장되지 않고, 이는 포트홀 개스킷과 제1 판 및 제2 판 사이의 밀폐적 결합을 용이하게 한다.

본 발명에 따른 열교환기 용 조립체는 파형 제1 판, 제2 판 및 위에 설명한 바와 같이 포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면이 제1 판 및 제2 판에 평행하도록 제1 판과 제2 판 사이에 설치된 포트홀 개스킷을 포함한다. 제1 판 및 제2 판은 각각 포트홀 개스킷에 의해 둘러싸인 포트홀 영역을 각각 포함한다. 포트홀 개스킷의 제1 표면이 제1 판의 판 마루부 및 판 골부와 결합하고, 판 마루부 및 판 골부는 제1 판의 포트홀 영역 주변에 교번식으로 배열된다. 포트홀 개스킷의 제2 표면이 제2 판을 포함하는 판 배열의 본질적 평면형 표면과 결합하고, 평면형 표면은 제2 판의 포트홀 영역 주변으로 연장된다.

제1 판은 상호 정렬된 열전달판의 팩의 최외부 열전달판일 수 있고, 제2 판은 상기 열전달판의 팩을 압축하도록 배열된 단부판일 수 있다. 대안적으로, 제2 판은 구획판일 수 있다.

제1 판의 포트홀 영역은 포트홀을 형성하도록 개방될 수 있다. 그에 의해, 제1 판을 통한 유체의 통과가 가능하다.

제1 판 및 제2 판의 포트홀 영역은 각각 포트홀을 형성하도록 개방될 수 있다. 그에 의해, 제1 판 및 제2 판을 통한 유체의 통과가 가능하게 되어, 이는 조립체를 열교환기의 양 측면에 배열된 하나의 동일한 유체에 대한 유입구 및 유출구를 갖는 열교환기에 적합하게 만든다.

제1 판은 판 마루부 및 판 골부를 둘러싸는 환형 제방을 포함할 수 있다. 또한, 포트홀 개스킷은 제1 판의 제방부의 상부 표면과 결합할 수 있는데, 이 상부 표면은 포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면에 대해 평행하다. 통상적으로, 이는 폭 방향으로 개스킷 마루부를 넘어서 연장되는 포트홀 개스킷의 일부일 것이고(위에서 설명됨), 이는 최적화된 개스킷-판 결합을 위해 제방부의 상부 표면과 결합할 것이다.

열교환기는 위에 설명된 바와 같은 조립체를 포함한다.

본 발명에 따른 포트홀 개스킷의 상이한 설계의 위에 설명된 이점은 통상적으로, 본 발명에 따른 열교환기 용 조립체가 포트홀 개스킷을 포함하기 때문에, 그에 이전 가능하다.

본 발명의 추가 양태는 종속항 및 설명으로부터 명백하다.

추가 목적, 특징 및 이점은 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 나타날 것이다.
도 1a는 공지된 판형 열교환기의 개략적인 부분 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 X-X 및 Y-Y 라인을 따른 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 조립체를 포함하는 판형 열교환기의 정면도이다.
도 2b는 도 2a의 판형 열교환기의 측면도이다.
도 3a는 도 2a의 부분 Q의 확대된 개략 및 간략화 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 X-X 및 Y-Y 라인을 따른 단면을 개략적으로 도시한다.
도 4a는 개스킷을 갖춘 열전달판의 평면 정면도이다.
도 4b는 도 4a의 열전달판의 평면 배면도이다.
도 4c는 도 4b의 부분 P의 확대도이다.
도 4d는 도 4c에 대응하지만 포트홀 개스킷을 갖춘 부분 P를 도시한다.
도 5a는 포트홀 개스킷의 측면도이다.
도 5b는 도 5a의 포트홀 개스킷의 평면도이다.
도 5c는 도 5b의 라인 A-A를 따라 취해진, 도 5a의 포트홀 개스킷을 통한 단면이다.
도 5d는 도 5b의 라인 B-B를 따라 취해진, 도 5a의 포트홀 개스킷을 통한 단면이다.
도 5e는 도 5b의 라인 C-C를 따라 취해진, 도 5a의 포트홀 개스킷을 통한 단면이다.
도 6a는 부착 수단을 갖춘 포트홀 개스킷의 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 라인 A-A를 따라 취해진 단면이다.
도 6c는 도 6a의 라인 B-B를 따라 취해진 단면이다.
도 6d는 도 6a의 라인 C-C를 따라 취해진 단면이다.
도 6e는 도 6a의 포트홀 개스킷의 부착 수단을 갖춘 부분의 사시도이다.
도 7a는 부착 수단을 갖춘 다른 포트홀 개스킷의 평면도이다.
도 7b는 도 7a의 라인 A-A를 따라 취해진 단면이다.
도 7c는 도 7a의 라인 B-B를 따라 취해진 단면이다.
도 7d는 도 7a의 라인 C-C를 따라 취해진 단면이다.
도 7e는 도 7a의 포트홀 개스킷의 부착 수단을 갖춘 부분의 사시도이다.

도 2a, 2b, 3a 및 3b에 개스킷을 갖춘 판형 열교환기(31)가 도시된다. 이는 제1 단부판(32) 및 제2 단부판(33)(청구 범위의 "제2 판")을 포함하고, 이는 이하 프레임판(32) 및 압력판(33)으로 각각 지칭된다. 프레임판 및 압력판은 스테인리스강으로 만들어지며, 각각 네 개의 포트홀 영역을 포함하는데, 이는 폐쇄되거나 각각의 포트홀을 형성하기 위해 개방될 수 있다. 여기서, 프레임판 및 압력판은 각각 두 개의 개방된 포트홀 영역 및 두 개의 폐쇄된 포트홀 영역을 포함한다. 압력판(33)의 포트홀 영역(34-37)은 도 2a에 도시되고, 폐쇄된 포트홀 영역은 파선 원으로 도시되었다. 압력판(33)의 개방된 포트홀 영역(34) 중 하나는 도 3b에서도 볼 수 있다. 압력판(33)의 내부 표면(38)은, 프레임판(32)의 내부 표면(48)과 같이, 본질적으로 평면형이다.

열교환기는 프레임판(32)과 압력판(33)의 사이에 각각 배열되어 상호 정렬된 유사한 스테인리스강 열전달판(40)의 팩(39)을 추가로 포함한다. 각 열전달판은 폐쇄되거나 각각의 포트홀을 형성하기 위해 개방될 수 있는 네 개의 포트홀 영역을 포함한다. 열전달판의 포트홀 영역은 모두 같은 형상이며, 크기가 동일하다. 여기서, 이들은 원형이 아니고, 가변 "반경"을 갖기 위한 "곡선형 삼각형(curved triangular)"이다. 압력판 및 프레임판의 포트홀 영역은 모두 같은 형상이며, 크기가 동일하다. 여기서, 이들은 열전달판의 포트홀 영역의 최소 "반경"과 같은 반경을 갖는 원이다.

압력판(33)에 가장 가까이 배열된 최외부 열전달판(41)(청구 범위의 "제1 판")은 도 4a, 4b, 4c 및 4d에 더욱 자세히 도시된다. 도 4a에서 볼 수 있는 열전달판의 표면은 압력판(33)에서 먼 쪽을 향해 배열되고, 반면에 도 4b, 4c 및 4d에서 볼 수 있는 표면은 압력판(33)을 향해 배열된다. 열전달판(41)은 네 개의 포트홀 영역(42, 43, 44 및 45)을 갖는다. 판형 열교환기(31)에서 최외부 열전달판(41) 및 프레임판(32)에 가장 가까운 최외부 열전달판을 제외한 모든 열전달판은 모두 개방된 그들의 포트홀 영역을 갖는다. 최외부 열전달판(41)은 프레임판(32)에 가장 가까운 최외부 열전달판과 같이, 두 개의 개방된 포트홀 영역(43 및 44)및 두 개의 폐쇄된 포트홀 영역(42 및 45)를 갖는다(도시되지 않음). 열전달판(41)의 개방된 포트홀 영역(43) 중 하나는 도 3b에서도 볼 수 있다. 최외부 열전달판(41)의 개방된 포트홀 영역(43 및 44)의 중심점은 각각 압력판(33)의 개방된 포트홀 영역(34 및 37)의 중심점과 정렬된다. 또한, 프레임판(32)에 가장 가까운 최외부 열전달판의 개방된 포트홀 영역의 중심점은 프레임판(32)의 개방된 포트홀 영역의 각각의 중심점과 정열된다. (중심점에 관해서) 정렬된 개방된 포트홀 영역은 판형 열교환기 내측으로 연장된 포트를 생성한다. 따라서, 판형 열교환기(31)는 각각 네 개의 포트를 포함하며, 각 포트는 각각 프레임판 및 압력판(32 및 33)의 개방된 포트홀 영역 중 각각의 하나로부터 연장된다. 도 3b는, 46으로 표시되고, 압력판(33)의 포트홀 영역(34)로부터 연장된 이들 포트 중 하나를 도시한다.

열전달판은 다른 영역으로 각각 분할되는데, 그 각각은 그 영역의 주요 기능에 적응된 파형 패턴을 구비한다. 예를 들어 열전달판의 중앙 연장 평면(c-c)(도 2b)(도 4a-d의 도면에 평행)에 대해 교번식으로 배열된 판 마루부 및 판 골부가 포트홀 영역 주변에 제공된다. 이는 도 4b-d에서 열전달판(41)에 대해 도시되는데, 판 마루부(47) 및 판 골부(49)가 포트홀 영역(43)을 둘러싼다. 판 마루부 및 판 골부는 지지 기능을 갖는다. 최외부 열전달판을 제외한 모든 열전달판의 판 마루부 및 골부는 인접한 판들의 판 골부 및 마루부에 접하도록 배열된다. 최외부 열전달판에 대해 인접한 판 중 하나는 각각 본질적으로 평면형인 내부 표면(48 및 38)을 갖는 프레임판 또는 압력판(32, 33)이다. 열전달판의 다른 영역 및 파형 패턴은 여기에서 추가로 설명되지 않을 것이다.

열전달판은 각각 포트홀 영역 각각의 주변에 제공된 환형 제방을 포함한다. 이는 도 4c에서 열전달판(41)의 포트홀 영역(43)에 대해 도시되는데, 제방(68)이 판 마루부(47) 및 판 골부(49)를 둘러싼다. 제방(68)의 내부 주연부가 열전달판(41)의 포트홀 영역(43)과 같은 형상이지만 그보다 더 크다. 제방은 판의 대향 전방 측면에 개스킷을 수용하도록 배열된 개스킷 홈의 하부 측면에 의해 형성되며, 이는 아래에서 추가로 논의될 것이다.

판 팩(39) 안에서, 열전달판(40)은 종방향 외부 모서리를 따라, 열전달판의 포트홀 영역 주변에 연장된 열전달판의 개스킷 홈에 배열된 개스킷(50)(도 3b)에 의해 서로 분리된다. 도 4a는 이런 개스킷(50)을 구비한 최외부 열전달판(41)을 도시한다. 열전달판(40)은 개스킷(50)과 함께 하나의 유체로부터 다른 유체로 열을 전달하기 위해 두 개의 유체를 수용하도록 배열된 평행 채널을 형성한다. 이를 위해, 제1 유체가 모든 제2 채널에서 유동하도록 배열되고, 제2 유체가 나머지 채널에서 유동하도록 배열된다. 채널의 누설-방지를 위해, 열전달판(40)은 서로에 대해 가압되어야 하며, 이에 의해 개스킷(50)은 열전달판들 사이를 밀봉한다. 이를 위해, 판형 열교환기(31)는 프레임판(32) 및 압력판(33)을 서로를 향해 각각 가압하도록 배열된 다수의 조임 수단(51)을 포함한다.

제1 유체는 각각 판형 열교환기의 양 측면에 배열된 유입구(52) 및 유출구(53)를 통해 판형 열교환기(31)로 유입 및 유출된다. 유사하게, 제2 유체는 각각 판형 열교환기의 양 측면에 배열된 유입구(54) 및 유출구(55)를 통해 판형 열교환기(31)로 유입 및 유출된다. 유입구(52, 54) 및 유출구(53, 55)가 판형 열교환기(31)의 양 측면에 배열되기 때문에, 제1 유체 및 제2 유체는 모두 프레임판(32)과 압력판(33) 모두를 통과할 것이다. 유입구와 유출구의 중심점은 각각의 포트의 중심점과 정렬된다. 예를 들어, 특히 도 3b로부터 명백해진 바와 같이, 제1 유체의 유출구(53)는 포트(46)와 (중심점에 관해서) 정렬된다.

위에 언급한 바와 같이, 모든 판형 열교환기의 열전달판(40)은 열전달판의 팩(39) 안에서의 그의 위치에 따라 열전달판에 대해 개방 또는 폐쇄될 수 있는 포트홀 영역을 제외하고는 유사하다. 팩 안에서, 모든 다른 열전달판(40)은 기준판 배향에 관하여 180도 회전된다. 도 4a를 참조하면, 모든 제2 열전달판은 판의 중심을 통해 연장된 축을 중심으로 180도 회전되는데, 이 축은 판의 중앙 연장 평면(c-c)의 법선, 즉, 도 4a의 도면 평면에 대한 법선이다.

판형 열교환기(31)에서, 압력판(33)에 가장 가까운 최외부 열전달판(41)의 후방 측면(도 4b)이 압력판을 향하는 반면에, 프레임판(32)에 가장 가까운 최외부 열전달판의 전방 측면(도 4a)은 프레임판을 향한다. 특수 개스킷 해법이 프레임판(32)과 인접한 최외부 열전달판 사이의 적합한 밀봉을 달성하기 위해 그 사이에 존재한다. 이 개스킷 해법은 본 발명과 관련이 없으므로 추가로 설명하지 않을 것이다. 최외부 열전달판(41)과 압력판(33) 사이에 본 발명에 따른 개스킷 해법이 존재한다. 이 개스킷 해법에 대해서는 아래에서 설명할 것이다.

도 5a-5e는 압력판(33)과 최외부 열전달판(41) 사이에 설치되어 이들 사이를 밀봉하기 위한 환형 고무 포트홀 개스킷(57)을 도시하는데, 포트홀 개스킷, 최외부 열전달판 및 압력판은 본 발명에 따른 조립체를 함께 형성한다. 포트홀 개스킷(57)을 이와 같이 설치할 때, 포트홀 개스킷의 최대 높이(h1)(여기서 h1 = 6 mm)의 절반에 연장된 포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면(e-e)이 압력판(33) 및 최외부 열전달판(41)에 평행할 것이다. 중앙 연장 평면(e-e)은 도 5b의 도면 평면에 평행하다.

포트홀 개스킷은 열전달판(41), 더 구체적으로는 그의 후방 측면과의 결합을 위한 제1 표면(60) 및 압력판(33), 더 구체적으로는 그의 내부 표면(38)과의 결합을 위한 제2 표면(61)을 갖는다. 제1 표면(60)은 파형이고, 포트홀 개스킷(57)의 종방향 연장부(L)를 따라 교번식으로 배열된 개스킷 마루부(62) 및 개스킷 골부(63)를 형성한다. 중앙 연장 평면(e-e)의 법선 방향(n)에서 개스킷 마루부는 중앙 연장 평면(e-e) 위로 돌출되고, 개스킷 골부는 중앙 연장 평면(e-e) 아래로 하강한다. 개스킷 마루부 및 골부는 열전달판의 포트홀 영역과 같은 형상이지만 그보다 큰 영역(59)을 둘러싸는 포트홀 개스킷의 내부 주연부(58)를 형성한다. 제2 표면(61)은 본질적으로 평면형이고 포트홀 개스킷(57)의 중앙 연장 평면(e-e)에 평행하다.

제1 표면(60)은 연속적 환형인 제1 비드 또는 상승부(64)를 추가로 형성한다. 제1 비드(64)는 포트홀 개스킷(57)의 내부 주연부(58)와 같은 형상의 내부 주연부를 가지며, 포트홀 개스킷의 종방향 연장부(L)를 따라 그와 동심으로 연장된다. 제1 비드 (64)는 중앙 연장 평면(e-e)의 법선 방향(n)으로 개스킷 마루부(62) 및 개스킷 골부(63)로부터 돌출되고, 포트홀 개스킷의 내부 주연부(58)로부터 본질적으로 일정한 거리(w0)에 연장된다. 도 5d로부터 명백해진 바와 같이, 제1 비드는 개스킷 마루부의 각각의 상부(56)로부터 돌출된다. 또한, 제1 비드는 그의 종방향 연장부를 따라 일정한 폭(w1)과 일정한 높이(h2)를 가지며, 폭은 중앙 연장 평면에 평행하게 그리고 포트홀 개스킷의 종방향 연장부에 수직으로, 즉 포트홀 개스킷(57)의 "반경"방향으로, 측정된다. 여기서, w0 = 0.5 mm, w1 = 1.7 mm 및 h2 = 0.2 mm이다.

포트홀 개스킷(57)의 설계는 최외부 열전달판(41) 및 압력판(33)의 설계에 적응된다. 예를 들어, 위에 설명한 열전달판과 함께 사용하기에 꼭 맞도록, 포트홀 개스킷(57)에 의해 둘러싸인 영역(59)은 열전달판의 포트홀 영역과 같이 "곡선형 삼각형"이다. 또한, 포트홀 개스킷(57)의 (쇄선으로 에워싸인) 부분(Z1)을 따라 제1 표면(60)은 부분(Z1) 안에서 개스킷 마루부를 연결하는 제2 비드(66)를 형성한다. 제2 비드는 열전달판(41)의 홈(70) 안에 수용되도록 배열되며, 이 홈은 개방된 포트홀 영역(43) 주변에 부분적으로 연장된다. 제2 비드(66)는 높이 h5 = 3.8mm로 중앙 연장 평면(e-e)의 법선 방향(n)으로 돌출되고, 포트홀 개스킷(57)의 내부 주연부(58)로부터 거리 w6 = 2.7mm에 연장되고, 폭 w7 = 6.3 mm를 갖는다.

도 5b로부터 명백해진 바와 같이, 포트홀 개스킷(57)은 그의 종방향 연장부(L)를 따라 가변 폭을 갖는다. 개스킷 마루부를 따르는 포트홀 개스킷의 폭(w2)이 개스킷 마루부의 최대폭(w3)보다 크다. 또한, 개스킷 마루부를 따르는 포트홀 개스킷의 폭(w2)은 포트홀 개스킷의 (점선으로 에워싸인) 부분(Z2)을 따라 개스킷 골부를 따르는 포트홀 개스킷의 폭(w4)보다 크다. 그 결과, 부분(Z2)을 따라, 포트홀 개스킷(57)은 폭방향으로 만입부(67)를 구비하고, 이 만입부는 개스킷 변형을 위한 공간을 제공하며, 이곳에서 포트홀 개스킷은 가장 얇고(최소 높이를 갖고) 따라서 가장 취약하다. 따라서, 만입부(67)는, 판형 열교환기(31)의 최외부 열전달판(41)과 압력판(33) 사이에서 압착될 때 포트홀 개스킷이 분쇄되는 것을 방지한다. 여기서, w2 = 10.45 mm, w3 = 9.1 mm 및 w4 = 9.2 mm 이다.

개스킷 마루부(62)를 넘어서 폭 방향으로 연장된 포트홀 개스킷(57)의 부분은 개스킷 골부(63)의 저부와 동일한 높이로, 즉 높이 (h3) = 1.5㎜에 연장된다. 여기서, 포트홀 개스킷의 외부 측정치(d1)는 동일하게 106.3 mm이다.

포트홀 개스킷(57)의 부분(Z2)을 따라, 제1 표면(60)은 각각의 개스킷 골부에 리세스(65)를 추가로 형성하며, 이 리세스는 중앙 연장 평면(e-e)의 법선 방향(n)으로 연장된다. 리세스(65)의 중심이 포트홀 개스킷(57)의 내부 주연부(58)로부터의 거리 w5 = 5.6 mm에 배열되고, 포트홀 개스킷에 최소 높이 h4 = 1.35 mm를 제공한다. 또한, 리세스(65)는 포트홀 개스킷 변형을 위한 공간을 제공하고, 이곳에서 포트홀 개스킷은 판형 열교환기(31)의 최외부 열전달판(41)과 압력판(33) 사이에서 압착될 때, 포트홀 개스킷이 분쇄되는 것을 방지하기 위해 가장 취약하다.

따라서, 제2 비드(66) 때문에, 포트홀 개스킷은 부분(Z1) 안에서 특히 분쇄되기 쉽지 않다. 제2 비드(66)가 전체 포트홀 개스킷(57)을 따라 연장되지 않기 때문에, 포트홀 개스킷은 포트홀 개스킷의 분쇄를 방지하기 위해 부분(Z2) 안에 만입부(67) 및 리세스(65)를 구비한다.

판형 열교환기(31)에서, 포트홀 개스킷(57)은 최외부 열전달판(41)의 개방된 포트홀 영역(43) 및 압력판(33)의 개방된 포트홀 영역(34)을 둘러싸도록 그 주변에 배열된다(도 3b, 4c-d). 다른 포트홀 개스킷은 최외부 열전달판(41)의 개방된 포트홀 영역(44) 및 압력판(33)의 개방된 포트홀 영역(37)을 둘러싸도록 그 주변에 배열된다. 이 포트홀 개스킷은 또한 하나의 파형 표면 및 하나의 평면형 표면을 갖지만(즉, 본 발명에 따라 설계되지만), 최외부 열전달판(41)의 설계 및 특히 포트홀 영역(44) 주변의 구조에 꼭 맞기 위해 포트홀 개스킷(57)에 비교하여 다소 상이한 설계를 갖는다. 특히, 이 포트홀 개스킷은 전체 포트홀 개스킷을 따라 연장되는, 즉 모든 개스킷 마루부를 연결하는 제2 비드를 갖는데, 이는 제2 비드를 수용하도록 배열된 최외부 열전달판(41)의 홈이 개방된 포트홀 영역(44) 주변으로 완전히 연장되기 때문이다. 그의 관점에서, 이 포트홀 개스킷은 포트홀 개스킷(57)과 같은 만입부 및 리세스를 구비할 필요가 없다.

다음의 설명은 포트홀 개스킷(57)에 초점을 맞춘다. 포트홀 개스킷(57)의 개스킷 마루부(62) 및 개스킷 골부(63)는 최외부 열전달판(41)의 포트홀 영역(43)을 둘러싸는 판 골부(49) 및 판 마루부(47)와 각각 정합하고, 반면에 제2 표면(61)은 압력판(33)의 내부 표면(38)과 결합한다. 또한, 폭 방향으로 개스킷 마루부(62)를 넘어서 연장된 포트홀 개스킷(57)의 부분은 제방(68)의 상부 표면(69)(도 4c)과 결합하는데, 이 상부 표면은 포트홀 개스킷(57)의 중앙 연장 평면(e-e)에 평행하다. 이와 같이 배열되어, 포트홀 개스킷(57)은 최외부 열전달판(41)과 압력판(33) 사이에 양호하고 신뢰적인 밀봉을 제공한다(도 3b).

따라서, 본 발명에 따른 포트홀 개스킷은 열교환기의 양 측면에 배열된 하나의 동일한 유체에 대한 유입구 및 유출구를 갖는 초기에 설명된 열교환기를 위한 공지된 밀봉 해법에서 요구되는 세 가지 특수 구성요소를 대체한다. 본 발명에 따른 포트홀 개스킷의 추가 이점은 제2 판(상기 압력판)에 가장 인접한 상기 두 개의 판(상기 두 개의 열전달판) 사이에 유동이 존재할 수 있다는 것이다. 위에 언급한 바와 같이, 공지된 밀봉 해법을 사용하면 단부판에 가장 인접한 두 개의 판(일 열전달판 및 일 전이판) 사이에 유동이 존재하지 않을 수 있고, 이는 열교환기의 열전달 용량의 악화를 야기한다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 다른 환형 고무 포트홀 개스킷(57')을 도시한다. 포트홀 개스킷(57')은 포트홀 개스킷(57)과 매우 유사하며, 대체로 포트홀 개스킷(57)으로부터 포트홀 개스킷(57')을 구별하는 특징만 설명될 것이다. 포트홀 개스킷(57')은 포트홀 개스킷을 최외부 열전달판(41)(도 4a-4b)에 체결하기 위한 다수의, 여기서는 두 개(그러나 더 많거나 적을 수 있음)의 부착 수단(72 및 73)을 구비한다. 부착 수단(72 및 73)은 유사하다. 아래의 설명은 주로, 도 6e에 확대되어 도시된 부착 수단(72)에 초점을 맞출 것이다.

부착 수단(72)은 포트홀 개스킷(57')으로부터 이격된 브리지(74), 브리지(74)를 포트홀 개스킷(57')에 연결하는 연결 부재(75) 및 각각 브리지(74)에 연결되고 연결 부재(75)의 양 측면 상에서 포트홀 개스킷(57')을 향해 브리지로부터 연장된 제1 핑거(76) 및 제2 핑거(77)를 포함한다. 브리지(74), 연결 부재(75), 그리고 제1 핑거 및 제 2 핑거(76, 77)는 동일한 높이(h6)를 가지며 포트홀 개스킷(57')의 중앙 연장 평면(e'-e')에 평행한 공통 평면에서 연장된다.

부착 수단(72)은 포트홀 개스킷(57')에 의해 둘러싸이고 그의 내부 주연부(58')로부터 연장된다. 연결 부재(75)는 포트홀 개스킷(57')의 제1 개스킷 마루부(78)와 결합하고, 연결 부재의 상부 표면은 제1 개스킷 마루부(78)의 상부 표면과 동일한 높이로 연장된다. 포트홀 개스킷(57')의 외부 주연부(79)와 제1 핑거 및 제2 핑거 각각 사이의 최단 거리(d2)가 제1 개스킷 마루부(78), 즉 연결 부재(75)가 포트홀 개스킷(57')에 연결된 곳을 따르는 포트홀 개스킷(57')의 폭(w8)(여기서 포트홀 개스킷(57)의 w2)보다 짧도록 연결 부재(75)와 제1 핑거(76) 및 제2 핑거(77)의 길이가 구성된다. 더 구체적으로, 제1 핑거(76)의 일부는 제1 개스킷 마루부(78)와 포트홀 개스킷(57')의 인접한 제2 개스킷 마루부(80) 사이에서 연장되고, 반면에 제2 핑거(77)의 일부는 제1 개스킷 마루부(78)와 포트홀 개스킷(57')의 인접한 제3 개스킷 마루부(81)의 사이에서 연장된다. 따라서, 제1 개스킷 마루부(78)는 각각의 제2 개스킷 마루부(80) 및 제3 개스킷 마루부(81) 사이에 배열된다. 또한, 여기서, 제1 개스킷 마루부(78), 제2 개스킷 마루부(80) 및 제3 개스킷 마루부(81)는 포트홀 개스킷(57)의 부분(Z1)에 대응하는 포트홀 개스킷(57')의 부분(Z1') 안에 배열된다. 대안적으로, 제1 개스킷 마루부, 제2 개스킷 마루부 및 제3 개스킷 마루부 중 하나 이상은 부분(Z1') 외부에 배열될 수 있다.

포트홀 개스킷(57')은 부착 수단(72 및 73)의 영역 내에서를 제외하면 포트홀 개스킷(57)과 본질적으로 동일하다. 특히 도 6d로부터 명백해진 바와 같이, 포트홀 개스킷(57')은 제1 핑거(76) 및 제2 핑거(77) 아래, 즉 제1 개스킷 마루부와 제2 개스킷 마루부 사이 및 제1 개스킷 마루부와 제3 개스킷 마루부 사이에서 절단된다. 더 구체적으로, 포트홀 개스킷(57')은, 내부 주연부(58 ')를 부분적으로 파형으로 만들고 포트홀 개스킷(57')이 부분(Z1') 안에서 가변 폭을 갖도록 그의 내부 주연부(58')로부터 연장된 절결부인, 각 부착 수단(72 및 73)을 위한 두 개의 절결부를 포함한다.

부착 수단(72)은 포트홀 개스킷(57')을 최외부 열전달판에 체결하기 위해 최외부 열전달판(41)(도 4a 내지도 4d)의 모서리 부분(82)과 결합하도록 배열되는데, 이 모서리 부분은 개방된 포트홀 영역(43)의 형태를 갖는 최외부 열전달판의 포트홀(83)을 형성한다. 상기 모서리 부분은 앞서 설명된 바와 같이 파형으로, 마루부(47) 및 골부(49)를 포함한다. 제1 핑거 및 제2 핑거는 최외부 열전달판의 전방 측면(도4a)과 결합하도록 배열되는 반면에, 연결 부재(75)는 최외부 열전달판(41)의 후방 측면(도 4b 내지 4d)과 결합하도록 배열된다. 따라서, 판 모서리 부분(82)은 포트홀 개스킷을 최외부 열전달판에 체결하기 위해 부착 수단의 연결 부재와 제1 핑거 및 제2 핑거 사이에서 "조여지도록" 배열된다.

도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 또 다른 환형 고무 포트홀 개스킷(57")을 여전히 도시한다. 포트홀 개스킷(57")은, 포트홀 개스킷(57")에 부착 수단의 제1 핑거 및 제2 핑거 아래에 절결부가 없는 것을 제외하면, 본질적으로 포트홀 개스킷(57')과 동일하다. 절결부는 포트홀 개스킷(57')의 제조를 포트홀 개스킷(57")에 비해 다소 쉽게 만들 수 있다.

위에 설명된 본 발명의 실시예는 예로서만 간주되어야 한다. 본 기술분야의 숙련자는 발명의 사상을 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변경 및 조합될 수 있음을 알 것이다.

예로서, 위에 주어진 포트홀 개스킷의 측정 세트는 셀 수 없이 많은 가능한 다른 측정 작업 세트의 한 예일 뿐이다. 당연히, 포트홀 개스킷의 측정치는 판형 열교환기의 적용예, 및 열전달, 프레임 및 압력판의 설계에 맞게 적응되어야 하지만 포트홀 개스킷의 다른 설계는 하나의 동일한 적용예 및 판 세트에서 잘 작동할 수 있다.

예를 들어, 포트홀 개스킷의 제1 비드 및 제2 비드의 폭, 높이 및 위치는 포트홀 개스킷의 성능이 변경되지 않는 상태에서 소정의 한계 안에서 변경될 수 있다. 비제한적인 예로서, 위에 설명된 판에 적응된 포트홀 개스킷의 경우, 제1 비드의 높이(h2)는 포트홀 개스킷의 최대 높이(h1)의 2-10%일 수 있다. 또한, 다른 비제한적인 예로서, 제1 비드의 폭(w1)은 포트홀 개스킷의 최대폭(w2)의 5-25%일 수 있다. 또한, 압축되지 않은 상태의 포트홀 개스킷의 제1 비드 및 제2 비드는 불연속적일 수 있고, 그에 의해 판형 열교환기의 포트홀 개스킷의 압축 중에 불연속성이 제거될 수 있다.

추가 예로서, 리세스의 위치, 형상 및/또는 수는 변경될 수 있다. 더 구체적으로, 리세스는 포트홀 개스킷의 내부 주연부로부터 더 가깝게/더 멀리 배열될 수 있고, 이는 포트홀 개스킷의 부분(Z2)을 따라 개스킷 골부 중 일부에만 제공될 수 있다. 또한, 만입부(67)의 형상 및/또는 수는 변경될 수 있다.

위에 설명된 판형 열교환기는 최외부 열전달판 및 압력판의 개방된 포트홀 영역의 각 쌍에 중 하나인 두 개의 포트홀 개스킷(다른 설계를 갖지만 모두 본 발명에 따름)을 포함한다. 포트홀 개스킷은 최외부 열전달판과 포트홀 영역이 폐쇄된 압력판 사이에는 필요하지 않고, 심지어 지지를 위해서도 필요하지 않으며, 이는 본 발명에 따른 포트홀 개스킷의 추가적인 이점이다. 이는 판형 열교환기의 최외부 열전달판 및 압력판이 매우 가까이 배열되어서, 최외부 열전달판의 변형의 위험이 없기 때문이다. 그러나, 필요하다면, 예를 들어 지지를 위해, 포트홀 개스킷은 최외부 열전달판 및 압력판의 폐쇄된 포트홀 영역 주변에도 배열될 수 있다.

포트홀 개스킷의 내부 주연부 및 열전달판의 포트홀 영역은 원형, 타원형 등과 같은 어떤 형상도 가질 수 있다. 또한, 이들은 같은 형상 및/또는 동심일 필요는 없다. 프레임판 및 압력판의 포트홀 영역에 대해서도 동일한 추론이 유효한데, 예를 들어 이는 곡선형 삼각형일 수 있다.

포트홀 개스킷은 고무 이외의 다른 재료로 만들어질 수 있다. 유사하게, 프레임판 및 압력판은 탄소강과 같은 스테인리스강 이외의 다른 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 열전달판은 티타늄과 같은 스테인레스강 이외의 다른 재료로 만들어질 수 있다.

위에서, 판 배열(청구 범위에서 사용된 용어)은 제2 판, 즉 압력판으로 구성된다. 부식을 야기할 수 있는 유체 노출로부터 프레임판 및 압력판을 보호하기 위해, 특히 프레임판 및 압력판이 탄소강과 같은 덜 내부식성인 재료로 만들어진 경우, 프레임판 및 압력판의 개방된 포트홀 영역은 예를 들어 스테인리스강의 라이닝을 구비할 수 있다. 이런 경우, 판 배열은 제2 판 및 적어도 하나의 라이닝을 포함하고, 포트홀 개스킷은 제2 판과 직접 결합하는 대신 라이닝과 결합하도록 배열될 수 있다.

도 6a 내지 도 6e 및 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 설명된 포트홀 개스킷은 소위 클립 온 탭(clip on tabs) 형태의 부착 수단을 포함한다. 당연히, 포트홀 개스킷은 최외부 열전달판의 (일) 내부 및/또는 외부 모서리(들)와의 결합을 위해 내부에 및/또는 외부에 배열된 추가/다른 유형의 부착 수단을 구비할 수 있다.

판형 열교환기의 열전달판은 모두 유사할 필요는 없고, 둘 이상의 상이하고, 교번식으로 배열된 유형일 수 있다.

제1 판 및 제2 판은 각각 최외부 열전달판 및 압력판일 필요는 없지만, 예를 들어 열전달판 및 구획판 또는 최외부 열전달판 및 프레임판일 수있다. 구획판은 두 개의 열전달판 사이에서, 열전달판의 팩 안에 배열될 수 있는 유동 분할판이다. 이는 통상적으로 파형이 아닌 시트 금속판이며, 폐쇄 및 개방된 포트홀 영역 모두를 포함할 수 있다.

포트홀 개스킷의 제2 표면과 결합하도록 배열된 내부 표면의 부분이 본질적으로 평면형이라면, 압력판의 전체 내부 표면이 본질적으로 평면형일 필요는 없다.

본 발명과 관련이 없는 세부 사항에 대한 설명은 생략되었으며, 적어도 일부 도면은 단지 개략적인 것으로, 일정한 비율로 도시되진 않았다는 점이 강조되어야 한다. 또한, 일부 도면은 다른 도면보다 단순화되었다고 해야 한다. 따라서, 일부 구성요소는 하나의 도면에서는 도시되고, 다른 도면에서는 제외되거나 단순화될 수 있다.

Claims (15)

1. 열교환기(31)의 파형인 제1 판(41)과 제2 판(33) 사이에 설치하기 위한 포트홀 개스킷(57, 57', 57")으로서, 포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면(e-e, e'-e')이 제1 판 및 제2 판에 평행하고, 상기 포트홀 개스킷은 환형으로 포트홀 개스킷의 내부 주연부(58, 58') 안에서 제1 판의 포트홀 영역(43) 및 제2 판의 포트홀 영역(34)을 둘러싸도록 배열되는, 포트홀 개스킷에 있어서, 제1 판과 결합하도록 배열된 포트홀의 제1 표면(60)이 포트홀 개스킷의 종방향 연장부(L)를 따라 교번식으로 배열된 개스킷 마루부(62) 및 개스킷 골부(63)를 형성하도록 파형이며, 상기 개스킷 마루부 및 개스킷 골부는 각각 제1 판의 판 골부(49) 및 판 마루부(47)와 정합하도록 배열되고, 제2 판을 포함하는 판 배열과 결합하도록 배열된 포트홀 개스킷의 제2 표면(61)이 본질적으로 평면형이며 판 배열의 본질적으로 평면형인 표면(38)과 접촉하도록 배열되고, 중앙 연장 평면의 법선 방향(n)으로 개스킷 마루부는 돌출되며 개스킷 골부는 하강하고, 포트홀 개스킷의 폭(w0 내지 w8)은 중앙 연장 평면에 평행하게 그리고 포트홀 개스킷의 종방향 연장부에 수직으로 측정되는 것을 특징으로 하는, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
2. 제1항에 있어서, 개스킷 마루부(62) 및 개스킷 골부(63)는 포트홀 개스킷의 내부 주연부(58, 58')를 형성하는, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 포트홀 개스킷의 제1 표면(60)은, 포트홀 개스킷의 종방향 연장부(L)를 따라 연장되고 중앙 연장 평면(e-e, e'-e')의 법선 방향(n)으로 개스킷 마루부(62) 및 개스킷 골부(63)로부터 돌출된 제1 비드(64)를 형성하는, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
4. 제3항에 있어서, 제1 비드(64)는 개스킷 마루부(62)의 각각의 상부(56)로부터 돌출되는, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 개스킷 마루부(62)를 따르는 포트홀 개스킷의 폭(w2)은 개스킷 마루부의 최대폭(w3)보다 큰, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 개스킷 마루부(62)를 따르는 포트홀 개스킷의 폭(w2)은 포트홀 개스킷의 일 부분(Z2)을 따라 개스킷 골부(63)를 따르는 포트홀 개스킷의 폭(w4)보다 큰, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 표면(60)은 다수의 각 개스킷 골부(63)의 각각에 리세스(65)를 형성하고, 상기 리세스는 중앙 연장 평면(e-e, e'-e')의 법선 방향(n)으로 연장되는, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 표면(60)은, 포트홀 개스킷의 종방향 연장부(L)을 따라 연장되고 다수의 개스킷 마루부(62)를 연결하는 제2 비드(66)를 형성하며, 제2 비드는 중앙 연장 평면(e-e, e'-e')의 법선 방향(n)으로 돌출되고, 제2 비드는 포트홀 개스킷의 내부 주연부(58, 58')로부터의 거리(w5)에 연장되는, 포트홀 개스킷(57, 57', 57").
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 포트홀 개스킷을 제1 판에 체결하기 위해 제1 판(41)의 모서리 부분(82)과 결합하도록 배열된 부착 수단(72, 73)을 구비하며, 상기 모서리 부분은 제1 판(41)의 포트홀(83)을 형성하고, 부착 수단은 포트홀 개스킷과 결합하고 포트홀 개스킷의 내부 주연부(58')로부터 연장되는, 포트홀 개스킷(57', 57").
10. 제9항에 있어서, 부착 수단(72, 73)은 포트홀 개스킷으로부터 이격된 브리지(74), 브리지와 상기 포트홀 개스킷을 연결하는 연결 부재(75), 및 브리지와 결합하고 브리지로부터 포트홀 개스킷을 향해 연장된 제1 핑거(76) 및 제2 핑거(77)를 포함하며, 연결 부재는 제1 판의 후방 측면(41)과 결합하도록 배열되고, 제1 핑거 및 제2 핑거는 제1 판의 전방 측면과 결합하도록 배열되는, 포트홀 개스킷(57', 57").
11. 제10항에 있어서, 포트홀 개스킷의 외부 주연부(79)와, 각 제1 핑거(76) 및 제2 핑거(77) 각각의 사이의 최단 거리(d2)가 포트홀 개스킷에 연결 부재(75)가 연결되는 포트홀 개스킷의 폭(w8)보다 짧은, 포트홀 개스킷(57', 57").
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 연결 부재(75)는 개스킷 마루부(62)의 제1 개스킷 마루부(78)에서 포트홀 개스킷에 연결되고, 제1 핑거(76)는 제1 개스킷 마루부(78)와 개스킷 마루부의 인접한 제2 개스킷 마루부(80) 사이에서 적어도 부분적으로 연장되고, 제2 핑거(77)는 제1 개스킷 마루부(78)와 개스킷 마루부의 인접한 제3 개스킷 마루부(81) 사이에서 적어도 부분적으로 연장되고, 제1 개스킷 마루부는 제2 개스킷 마루부와 제3 개스킷 마루부의 사이에 배열되는, 포트홀 개스킷(57', 57").
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 파형인 제1 판(41), 제2 판(33) 및 포트홀 개스킷(57, 57', 57")을 포함하고, 포트홀 개스킷의 중앙 연장 평면(e-e, e'-e')이 제1 판 및 제2 판에 평행하도록 제1 판과 제2 판 사이에 설치되는 열교환기(31) 용 조립체이며, 제1 판 및 제2 판은 각각 포트홀 개스킷에 의해 둘러싸이는 포트홀 영역(43, 34)을 포함하고, 포트홀 개스킷의 제1 표면(60)이 제1 판의 판 마루부(62) 및 판 골부(63)와 결합하며, 상기 판 마루부 및 판 골부는 제1 판의 포트홀 영역(43) 주변에 교번식으로 배열되고, 포트홀 개스킷의 제2 표면(61)이 제2 판을 포함하는 판 배열의 본질적 평면형 표면(38)과 결합하고, 상기 평면형 표면은 제2 판의 포트홀 영역(34) 주변에 연장되는, 조립체.
14. 제13항에 있어서, 제1 판(41)은 상호 정렬된 열전달판(40)의 팩(39)의 최외부 열전달판이고, 제2 판(33)은 열전달판의 팩을 압축하도록 배열된 단부판인, 조립체.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 제1 판(41) 및 제2 판(33)의 포트홀 영역(43, 34)은 개방되는, 조립체.

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