NO854327L - Platevarmeveksler. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår platestabel-varmevekslere, og spesielt platestabel-varmevekslere med mindre manifolder.

Varmevekslere med ribbeplater er hovedsakelig av en type med ribbe/kanal-konstruksjon. Motstrøm kan oppnås, men manifolder i en platestabel som må fluidene ved inlet og utlet blitt svært kompliserte. Siden manifolderne i varmevekslere av kryss-strøm-typen er forholdsvis enkel, er dette varmevekslersystem mest brukt, skjønt det er mindre effeftivt enn motstrøm-systemet, og det induserer alvorlige termiske og mekaniske påkjenninger.

Et krysstrømsystem som forsøker å løse manifoldproblemene i motstrøms-varmeveksleren er vist Campbell og andre, U.S. patent nr. 3,305,010. Campbell viser en varmeveksler med overlagte plate- og ribbeelementer og en komplisert manifoldanordning for innføring av fluida med forskjellige temperaturer i motsatte ender av enheten. Campbell viser imidlertid ikke en plate som. vi tjene både som plate og ribbe, og heller ikke en anordning for indre manifoldutforming av platen innenfor dennes plan.

Et av problemene ved platestabel-varmevekslere er blokker-ing av utvalgte indre åpninger på ethvert stabelnivå for å hindre at et fluid strømmer fra den valgte åpning gjennom kanalen på det nivået, for dermed å tvinge fluidet gjennom åpningen til det neste nivå, hvor det tillates å strømme gjennom kanalen.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en ribbe-plate for en platestabel-varmeveksler med indre manifolder.

Et annet formål er å frembringe en enkel anordning for å blokkere strømmen fra en fluid-innløpsåpning ved et gitt plate-nivå i en platestabel-varmeveksler og for å føre dette fluid til en innløpsåpning i den neste høyere plate.

Andre formål, fordeler og nye trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå fra den følgende detaljbeskrivelse i forbindelse med tegningene.

Oppfinnelsen omfatter en motstrøms-varmeveksler med stabl-ede, ribbede plater og indre manifolder, der hver indre plate har manifold-områder på motsatte ender. Åpninger for gjennom-strømning eller innløp er skåret ut i platene, minst to åpninger i hvert manifoldområde. Åpningene og ribbene er slik utformet at platene kan dreies 180 grader uten at det totale utseende endres, d.v.s. at åpningene i den roterte plate vil befinne seg på linje med åpningene i en ikke-rotert plate når de to platene er stablet. Bøssinger av sammenpressbart, fluidtett materiale er innlagt i to diagonalt motsatte åpninger i hver plate, og en pakning er lagt i et spor i den øvre overflate av veggen rundt periferien av platen, slik at fluid ikke kan strømme mellom pakning/bøssing og den nedre overflate av den platen som ligger umiddelbart over.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hen-visning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk utførelsen av to tilstøtende plater ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser skjematisk en ramme som kan brukes til å danne en periferisk vegg rundt en plate. Fig. 3 viser skjematisk en utførelse av platene i en platestabel-varmeveksler ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser skjematisk en enhetlig konstruksjon for vegg, bøssinger og pakninger.

De samme elementer eller deler er betegnet med de samme henvisningstall på alle figurene, mens ekvivalente elementer har en merket betegnelse.

Det henvises først til Fig. 1, som viser et skjematisk riss av to indre, tilstøtende ribbe/kanal-plater 10 og 12 for en varmeveksler 50 (Fig.3) ifølge den foreliggende oppfinnelse. Den øvre og nedre plate 10 og 12 er fortrinnsvis rektangulære, og er utformet med parallelle langsgående, stående ribber 16 som danner langsgående kanaler 18 mellom dem. Platene kan være utformet i metall ved en ekstruderingsprosess, og områdene 20 og 21 (se Fig. 2) kan bli utformet senere, idet ribbene 16 blir frest ved hver ende. Et par adskilte fluid-innløpsåpninger 22 og 24 er boret ved en ende nær platenes hjørner, og nok et par åpninger er boret på lignende måte ved den andre enden.

En ramme 30 er plassert oppå og festet til periferien av den øvre overflate av hver ribbeplate, og danner således en vegg 31 rundt platen og en brønn eller manifold 32, 33 ved hver ende. hvor ribbene 16 er frest av. To diagonalt motsatte åpninger på hver plate er utstyrt med en innlagt bøssing 34 som strekker seg oppover så langt som til toppen av veggen 31 på rammen 30, og toppene av ribbene 16, idet toppoverflåtene av disse delene danner et flatt plan. Bøssingene 34 er fortrinnsvis utformet av et sammenpressbart materiale, f.eks. et varmebestandig elastomer-materiale, i hvilket tilfelle de kan strekke seg noe ovenfor det ovennevnte flateplan, eller de kan være utformet av metall med et spor i den øvre overflate i hvilket en sirkelrund pakning 36 eller O-ring kan legges inn. Ramme 30 er også fortrinnsvis utformet med et spor i sin øvre overflate, i hvilket en pakning 38 er innlagt. Bunnflatene av de indre platene 10 og 12, så vel som topplaten 14, må være flate overflater slik at de gjør god kontakt med pakningene 38 og 36 på rammene 30 og bøssingene 34

i de platene som ligger under overflatene. Pakningene 36 og 38 hindrer selvfølgelig gjennomstrømning av fluid.

Bunnplaten 10 merket (se Fig. 3) i platestabelen er utformet noe forskjellig fra de indre platene 10, 12 etc. Bunnplaten 10' er utformet med bare to åpninger 24' og 28', i hvert sitt manifoldområde og på den samme langsgående side av platen. En åpning 24' er innløpsåpningen for et fluid (B), f.eks. kjølig luft, og den andre åpningen 28' er innløpsåpning for et annet fluid (A), f.eks. varm olje som skal avkjøles. En bøssing 34 er satt inn gjennom innløpsåpningen 24' for det fluid som ikke skal sirkulere gjennom kanalene 18 i bunnplaten 10', og omformer dermed denne åpningen til en ikke-spredende åpning, d.v.s. en åpning gjennom hvilken fluid strømmer bare til den neste plate 12 ovenfor bunnplaten 10'.

Pilene indikerer retningen av fluidstrømmen. Fluid A som er under trykk ledes således inn gjennom bunnplaten 10' gjennom inn-løpsåpningen 28', fyller manifoldet 33, og en del går videre gjennom kanalen 18 mellom ribbene 16 og opp gjennom innløpsåpn-ingen 22 i den andre platen 12. En annen del fortsetter direkte gjennom den ikke-spredende åpningen 28 i den andre platen 12, gjennom innløpsåpningen 28 i den tredje platen 10 hvor det danner kilden for fluidstrøm til venstre som i den første plate.

Fluid B som er under trykk føres inn i bunnplaten 10' gjennom den ikke-spredende åpning 24', og blir hindret fra strømme inn i bunnplaten 10' av bøssingen 34. Fluid B går gjennom inn-løpsåpningen 24 i den andre platen 12, og fyller manifoldet 32

på den venstre side. En del av manifold-fluidet strømmer til høyre gjennom kanalen 18, og så opp gjennom den ikke-spredende åpning 26 i platen 10 og åpningen 26 i plate 11. Det forlater platestabelen gjennom utløpskanalen 42 i topplaten 14, som er

utformet med to utløpskanaler, 42 for fluid B og 40 for fluid A. Fluid B strømmer alltid til høyre i vekslende plater, f.eks. platene 12 og 11. For fluid B er åpningene 24' og 24 i hver plate innløpsåpninger, og åpningene 26 diagonalt motsatt er utløps-åpninger. For fluid A er åpningene 28' og 28 innløpsåpninger, og åpningene 22 er utløpsåpninger. Strømmene i kanalene 18 for fluidene A og B er motstrømmer.

Det skal bemerkes at det er mange flere indre plater, skjønt disse er utelatt i tegningen. Alle indre plater 10, 11, 12 har den samme konstruksjon, skjønt to tilstøtende plater er rotert 180 grader fra hverandre. (Plate 10 kan være forskjellig bare i utelatelsen av åpningen 26.)

På Fig. 4 er det vist en enhetlig konstruksjonsform for en pakning 62 som kan legges inn i et spor langs toppen av den periferiske vegg og de sirkelrunde pakningene 60 som kan legges legges på toppen av bøssingene 34.

Mange modifikasjoner og variasjoner i den foreliggende oppfinnelse er selvfølgelig mulig i henhold til de foregående for-klaringer. Det må derfor forstås at oppfinnelsen, innenfor om-fanget av kravene, kan utføres på andre måter enn hva som er be-skrevet.

Claims (10)

1. En indre plate for en platestabel-varmeveksler, karakterisert ved : en plate med den øvre overflate og en flat nedre overflate, hvor den øvre overflate har flate ender på motsatte sider, den øvre overflate har stående periferisk vegg, et flertall av stående, adskilte ribber som er plassert sentralt på den nevnte øvre overflate og som strekker seg mellom de nevnte flate endene, slik at rommene mellom de nevnte ribbene danner et flertall av adskilte kanaler og hvor endene av de nevnte finnene og den stående periferiske vegg danner et par manifolder, et på hver side av den nevnte øvre overflate, at platen er utformet med et sett på to adskilte, gjennom-gådde åpninger i hvert manifoldområde og på slike steder at platen kan roteres 180 grader fra en annen lignende plate mens åpningene i begge plater fremdeles ligge på linje med hverandre, og hvor de øvre overflater av ribbene og den periferiske vegg ligger i samme plan; og at et par bøssinger passer inn i og er plassert i to diagonalt motsatte åpninger, slik at bø ssingene strekker seg oppover til minst samme høyde som det plan som dannes av ribbene og den periferiske veggen.

2. Plate ifølge krav 1, karakterisert ved at platen er rektangelformet.

3. Plate ifølge krav 1, karakterisert ved at bøssingene er utformet fra et sammenpressbart væske-tett materiale slik at, når de er i kontakt med den flate bunnen av en annen plate, fluids ikke kan strømme forbi kontaktflatene.

4. Plate ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte stående periferiske vegg omfatter en ramme som er festet til den øvre overflate av platen ved dennes periferi.

5. Plate ifølge, krav 1, karakterisert ved at platen er utformet med et spor langs den øvre overflate av den periferiske vegg, og at platen vider omfatter en pakning som passer inn i sporet i den periferiske vegg og strekker seg oppover i det minste til det plan som dannes av den periferiske vegg og ribbene.

6. Plate ifølge krav 5, karakterisert ved at pakningen og bøssingene er utformet fra et sammenpressbart, fluidsikkert materiale slik at, når de er i kontakt med den flate bunnen av en annen plate, fluid ikke kan strømme forbi kontaktflatene.

7. Platestabel-varmeveksler, karakterisert ved : et flertall av indre plater stablet på hverandre, hvor hver plate har en øvre overflate og en flat nedre overflate, hvor den øvre overflate har flate ender på motsatte sider, den øvre overflate har en stående periferisk vegg, et flertall stående, adskilte ribber som er plassert sentralt på den øvre overflate og som strekker seg mellom de nevnte flate endene slik at rommet mellom ribbene danner et flertall av adskilte kanaler og endene av ribbene og den stående periferiske vegg danner et par manifolder, et på hver ende av den nevnte øvre overflate, hvor hver plate er rotert 180 grader i forhold til den neste lavere plate; et par bøssinger som passer inni og er plassert i to diagonalt motsatte åpninger, slik at bøssingene strekker seg oppover minst til det plan som dannes av den periferiske vegg og ribbene; en bunnplate som ligner de nevnte indre platene unntatt at den er utformet med bare tre åpninger, to i et manifoldområde og en i det andre manifoldområde, hvor de to diagonalt motsatte åpninger er isatt bøssinger; og en topplate som har en flat nedre overflate og to åpninger, en over hver av de to ikke-diagonalt motsatte åpninger plassert ved motsatte manifoldområder i den indre plate umiddelbart ned-enfor topplaten.

8. Platestabel-varmeveksler ifølge krav 7, karakterisert ved at alle platene er rektangelformede.

9. Platestabel-varmeveksler ifølge krav 7, karakterisert ved at bøssingene er utformet av et sammenpressbart fluid-tett materiale slik at , når de er i kontakt med den flate bunn-overflate av en annen plate, fluid ikke kan strømme forbi kontaktflatene.

10. Platestabel-varmeveksler ifølge krav 7, karakterisert ved at den stående periferiske vegg på hver av de indre plater og bunnplaten omfatter en ramme som er festet til den øvre overflate av platen ved dennes periferi.