RU138100U1

RU138100U1 - Dismountable heat exchanger

Info

Publication number: RU138100U1
Application number: RU2013141088/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Тимофеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТЕПЛО 21 ВЕК"
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-02-27

Abstract

1. Теплообменник пластинчатый разборный, содержащий пакет гофрированных теплообменных пластин с угловыми отверстиями с каждой стороны для подвода-отвода рабочей среды, который установлен на направляющих и стянут стяжными шпильками, патрубки для подключения входа и выхода рабочих сред, отличающийся тем, что теплообменные пластины выполнены из нержавеющей стали марки AISI; уплотнение представляет собой цельную прокладку, поперечное сечение которой имеет форму перевернутой равнобедренной трапеции, которая своим меньшим основанием устанавливается в уплотнительную канавку теплообменной пластины, имеющую аналогичную форму; причем уплотнение выполнено из резины EPDM.2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что крепление уплотнительной прокладки в уплотнительной канавке теплообменной пластины осуществляется с помощью клея.1. Folding plate heat exchanger containing a package of corrugated heat exchange plates with angular openings on each side for supplying and discharging a working medium, which is mounted on rails and pulled together by tie rods, pipes for connecting the input and output of working media, characterized in that the heat-exchanging plates are made of AISI stainless steel; the seal is a one-piece gasket, the cross-section of which has the shape of an inverted isosceles trapezoid, which with its smaller base is installed in the sealing groove of the heat exchange plate having a similar shape; moreover, the seal is made of EPDM rubber. 2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the fastening of the gasket in the sealing groove of the heat exchanger plate is carried out using glue.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к теплотехнике, к теплообменному оборудованию и может быть использована в системах отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, в пищевой промышленности и в различных технологических теплообменных процессах.The utility model relates to heat engineering, to heat exchange equipment and can be used in heating systems, hot water supply, ventilation, in the food industry and in various technological heat transfer processes.

Уровень техникиState of the art

Известен пластинчатый противоточный теплообменник (авторское свидетельство на изобретение №1778484, кл. МПК F28D 9/00, опубл. 30.11.1992), содержащий соединенные попарно пластины с плоскими участками, чередующимися с гофрами, линии которых в каждой пластине расположены под заданным углом наклона относительно оси симметрии пластины, противоположным углу наклона линиям гофров в пластине своей пары для образования при их примыкании сетчатых каналов прохода теплоносителя. Линии гофров выполнены через одну равномерно относительно кромок пластины укороченными и имеют форму сопряженных между собой дуг, расположенных симметрично относительно упомянутой оси и загнутых в противоположные стороны, а угол наклона выполнен переменным, равномерно изменяющихся от минимального угла к максимальному вдоль упомянутой оси.Known plate counterflow heat exchanger (copyright certificate for the invention No. 1778484, class IPC F28D 9/00, publ. 11/30/1992), containing plates connected in pairs with flat sections alternating with corrugations, the lines of which in each plate are located at a given angle of inclination relative to axis of symmetry of the plate, opposite to the angle of inclination of the corrugation lines in the plate of its pair for the formation of mesh channels of the coolant passage when they adjoin. The corrugation lines are made through one uniformly shortened relative to the edges of the plate and have the form of conjugated arcs located symmetrically relative to the mentioned axis and bent in opposite directions, and the angle of inclination is made variable, uniformly varying from the minimum to the maximum along the axis.

Недостатком этой конструкции является то, что не создается достаточной турбулентности потока в межпластинном канале, что отрицательно сказывается на теплопередающем эффекте теплообменника.The disadvantage of this design is that it does not create sufficient turbulence in the flow in the interplate channel, which negatively affects the heat transfer effect of the heat exchanger.

Известен теплообменник пластинчатый противоточный (публикация заявки на изобретение Германии DE 3903084, кл. МПК F28D 9/00, опубл. 09.08.1990), содержащий пакет пластин с гофрами, линии которых в каждой пластине расположены в виде рельефной «елочки», и выполненных на пластинах угловых отверстий с каждой стороны для подвода и отвода жидкости в теплообменную часть. Пакет пластин с гофрами установлен на направляющих штангах и стянут станиной и шпильками, а также содержит подводящие и отводящие патрубки.Known counterflow plate heat exchanger (publication of the application for the invention of Germany DE 3903084, class IPC F28D 9/00, publ. 08/09/1990), containing a package of plates with corrugations, the lines of which in each plate are arranged in the form of a relief "Christmas tree", and made on plates of corner holes on each side for supplying and discharging liquid into the heat exchange part. The package of plates with corrugations is mounted on guide rods and pulled together by a bed and studs, and also contains inlet and outlet pipes.

Недостатком этого теплообменника является недостаточный теплообмен через гофрированные пластины между потоками горячей и холодной жидкости из-за низкой турбулентности жидкости, проходящей между смежными гофрами пластин.The disadvantage of this heat exchanger is the insufficient heat transfer through the corrugated plates between the flows of hot and cold liquids due to the low turbulence of the fluid passing between adjacent corrugations of the plates.

Известен пластинчатый теплообменник (патент РФ на изобретение №2042911, кл. МПК F28D 9/00, опубл. 27.08.1995), содержащий корпус, состоящий из замкнутой стенки и двух днищ, и установленный в нем пакет пластин, пространство между которыми и отверстия в которых образуют каналы и проходы для теплоносителей, и содержащий внутри корпуса перегородки, параллельные пластинам, с соответствиями для прохода теплоносителей, причем корпус теплообменника имеет по меньшей мере один разъем, а также входные и выходные отверстия для двух или более теплоносителей, соединенные с коллекторными полостями теплоносителей, пакет пластин выполнен разборным, причем все пластины в пакете или их часть соединены между собой неразъемно по замкнутым контурам в не менее чем две группы, по меньшей мере по две пластины в каждой группе, в пакете пластин размещены перегородки, числом одна или более, перекрывающие все или отдельные проходы в направлении, перпендикулярном плоскости пластин, для любого числа теплоносителей, протекающих через теплообменник, при этом пакет пластин в направлении, перпендикулярном плоскости пластин, ограничен в каждой из двух сторон перегородкой или днищем корпуса, а в местах контакта пластин, крайних в неразъемных группах, с аналогичными пластинами других групп, перегородками или днищами корпуса установлены уплотнения по замкнутым контурам вокруг избранных отверстий или групп отверстий в пластинах, причем теплообменник оборудован устройством для зажатия пакета пластин и уплотнений между ними в направлении, перпендикулярном плоскости пластин.Known plate heat exchanger (RF patent for the invention No. 2042911, class IPC F28D 9/00, publ. 08.27.1995), comprising a housing consisting of a closed wall and two bottoms, and installed in it a package of plates, the space between which and the holes which form channels and passages for the coolant, and containing inside the body partitions parallel to the plates, with correspondences for the passage of coolant, the heat exchanger housing has at least one connector, as well as inlet and outlet openings for two or more coolants, connected connected with the collector cavities of the coolants, the package of plates is made collapsible, moreover, all the plates in the package or part of them are interconnected in closed circuits in at least two groups, at least two plates in each group, the partitions contain baffles, the number one or more, overlapping all or individual passages in the direction perpendicular to the plane of the plates, for any number of coolants flowing through the heat exchanger, while the package of plates in the direction perpendicular to the plane n lining, bounded on each of the two sides by a partition or bottom of the case, and in the places of contact of the plates, extreme in one-piece groups, with similar plates of other groups, partitions or bottoms of the case, seals are installed along closed circuits around selected holes or groups of holes in the plates, and the heat exchanger equipped with a device for clamping the package of plates and seals between them in the direction perpendicular to the plane of the plates.

Недостатком этой конструктивной схемы пластинчатого теплообменника является сложность конструкции, а также недостаточная эффективность теплообмена, обусловленная наличием перегородок.The disadvantage of this design scheme of the plate heat exchanger is the complexity of the design, as well as the lack of heat transfer efficiency due to the presence of partitions.

Известен теплообменник пластинчатый противоточный разборный (патент РФ на полезную модель №87787, кл. МПК F28D 9/00, опубл. 20.10.2009), содержащий пакет пластин с гофрами с одинаковым или различным углом наклона гофр на поверхности пластины, линии которых в каждой пластине расположены в виде рельефной «елочки», и выполненных на пластинах угловых отверстий с каждой стороны для подвода-отвода жидкости в теплообменную часть, пакет пластин установлен на направляющих штангах и стянут станиной и шпильками, причем стяжные шпильки установлены с закладными шайбами, а плиты изготовлены на машине тепловой резки без дополнительной механической обработки контура и наружных нерабочих поверхностей.Known plate counterflow heat exchanger collapsible (RF patent for utility model No. 87787, class IPC F28D 9/00, publ. 10/20/2009), containing a package of plates with corrugations with the same or different angles of inclination of the corrugations on the plate surface, the lines of which in each plate located in the form of a relief Christmas tree, and made on the plates of the corner holes on each side for supplying and discharging liquid into the heat exchange part, the package of plates is mounted on the guide rods and pulled by a bed and studs, and the tie rods are installed with a mortgage washers, and plate are made on the machine without further thermal cutting machining contour and outer surfaces of the dummy.

Недостатком известного устройства является достаточно сложная технология изготовления плит теплообменника, а также относительно низкая эффективность теплообмена.A disadvantage of the known device is the rather complicated manufacturing technology of the heat exchanger plates, as well as the relatively low heat exchange efficiency.

Известен пластинчатый теплообменник (патент РФ на полезную модель №17606, кл. МПК F28D 9/00, опубл. 10.04.2001), состоящий из корпуса, установленного в нем разборного пакета плоских продольных параллельных пластин, соединенных последовательно попарно по периферийным кромкам посредством уплотнительных элементов в теплообменные контуры с образованием каналов для теплообменных сред и создания противоточного направления потоков теплообменных сред, при этом каждая пластина имеет входное и выходное отверстия для соответствующей теплообменной среды, расположенные в нижних и верхних угловых частях пластин по разные стороны от продольной оси, и гофрированную поверхность в средней части пластины, выполненную с рисунком «в елочку», причем вершины гофр расположены на продольной оси пластины и направлены к входным отверстиям.Known plate heat exchanger (RF patent for utility model No. 17606, class IPC F28D 9/00, publ. 04/10/2001), consisting of a housing mounted in it collapsible package of flat longitudinal parallel plates connected in series along the peripheral edges by means of sealing elements in heat transfer circuits with the formation of channels for heat transfer media and create a countercurrent flow direction of the heat transfer media, with each plate having an inlet and an outlet for a corresponding heat transfer medium, located in the lower and upper corner parts of the plates on opposite sides of the longitudinal axis, and the corrugated surface in the middle of the plate, made with a herringbone pattern, with the corrugation vertices located on the longitudinal axis of the plate and directed towards the inlets.

Недостатком такого устройства является относительно низкая надежность и эффективность процесса теплообмена.The disadvantage of this device is the relatively low reliability and efficiency of the heat transfer process.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, принятый авторами за является теплообменник пластинчатый противоточный (патент РФ на изобретение №2165571, кл. МПК F28D 9/00, опубл. 20.04.2001), содержащий пакет пластин с гофрами, линии которых в каждой пластине расположены в виде рельефной «елочки», и выполненных на пластинах угловых отверстий с каждой стороны для подвода-отвода жидкости в теплообменную часть, пакет пластин с гофрами установлен на направляющих штангах и стянут станиной и шпильками, на теплообменнике закреплены подводящие и отводящие патрубки.The closest in technical essence and the achieved positive effect adopted by the authors for is a counterflow plate heat exchanger (RF patent for the invention No. 2165571, class IPC F28D 9/00, published April 20, 2001) containing a package of plates with corrugations, the lines of which in each the plate is arranged in the form of a relief Christmas tree, and the corner holes are made on the plates on each side for supplying and discharging liquid into the heat exchange part, the package of plates with corrugations is installed on the guide rods and pulled together by a bed and studs, on the heat exchanger akrepleny inlet and outlet pipes.

Недостатком известного противоточного пластинчатого теплообменника является недостаточная надежность и эффективность теплообмена.A disadvantage of the known counterflow plate heat exchanger is the lack of reliability and efficiency of heat transfer.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задача полезной модели - создание надежного устройства, позволяющего с достаточной эффективностью осуществлять теплообменные процессы различного назначения. Конструкция устройства также должна обеспечивать удобство монтажа-демонтажа при его ремонте и обслуживании в процессе эксплуатации.The objective of the utility model is to create a reliable device that allows heat exchange processes for various purposes to be carried out with sufficient efficiency. The design of the device should also ensure the convenience of installation-dismantling during its repair and maintenance during operation.

Технический результат, который может быть, достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению надежности и эффективности процесса теплообмена.The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to increase the reliability and efficiency of the heat transfer process.

Указанный технический результат достигается тем, что теплообменник пластинчатый разборный содержит пакет гофрированных теплообменных пластин с угловыми отверстиями с каждой стороны для подвода-отвода рабочей среды, который установлен на направляющих и стянут стяжными шпильками, патрубки для подключения входа и выхода рабочих сред, согласно полезной модели, теплообменные пластины выполнены из нержавеющей стали марки AISI; уплотнение представляет собой цельную прокладку, поперечное сечение которой имеет форму перевернутой равнобедренной трапеции, которая своим меньшим основанием устанавливается в уплотнительную канавку теплообменной пластины, имеющую аналогичную форму; причем уплотнение выполнено из резины EPDM.The specified technical result is achieved in that the collapsible plate heat exchanger contains a package of corrugated heat exchanger plates with angular openings on each side for supplying and discharging the working medium, which is mounted on guides and pulled together with tie rods, pipes for connecting the input and output of the working media, according to the utility model, heat transfer plates made of AISI stainless steel; the seal is a one-piece gasket, the cross-section of which has the shape of an inverted isosceles trapezoid, which with its smaller base is installed in the sealing groove of the heat exchange plate having a similar shape; moreover, the seal is made of EPDM rubber.

Возможно крепление уплотнительной прокладки в уплотнительной канавке теплообменной пластины с помощью клея.It is possible to fasten the gasket in the sealing groove of the heat exchanger plate with glue.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 изображена схема конструкции теплообменника пластинчатого разборного.In FIG. 1 shows a design diagram of a collapsible plate heat exchanger.

На фиг. 2 показано поперечное сечение изолирующего уплотнения теплообменных пластин: а) известный вариант уплотнения и б) заявленный вариант уплотнения в исходном состоянии и под давлением Ρ рабочей среды.In FIG. 2 shows a cross section of an insulating seal of heat transfer plates: a) a known embodiment of the seal, and b) the claimed embodiment of the seal in the initial state and under pressure Ρ of the working medium.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

На фигурах приняты следующие обозначения: передняя неподвижная плита 1, задняя подвижная плита 2, теплообменные пластины 3, уплотнение 4, направляющие 5, стяжные шпильки 6, патрубки 7 для подключения входа и выхода рабочих сред. На теплообменных пластинах 3 имеются угловые отверстия (на фиг. не показано) с каждой стороны для подвода-отвода рабочей среды.The following notation is used in the figures: front fixed plate 1, rear movable plate 2, heat transfer plates 3, seal 4, guides 5, tie rods 6, nozzles 7 for connecting the input and output of the working media. On the heat exchange plates 3 there are corner openings (not shown in FIG.) On each side for supplying and discharging the working medium.

Теплообменник пластинчатый разборный состоит из передней неподвижной плиты 1, задней подвижной плиты 2, между которыми с помощью направляющих 5 и стяжных шпилек 6 плотно зажаты теплообменные пластины 3 с уплотнениями 4.The sectional plate heat exchanger consists of a front fixed plate 1, a rear movable plate 2, between which heat transfer plates 3 with seals 4 are tightly clamped by means of guides 5 and tie rods 6.

Уплотнение 4 представляет собой цельную прокладку, поперечное сечение которой имеет форму перевернутой равнобедренной трапеции, которая своим меньшим основанием устанавливается в уплотнительную канавку теплообменной пластины 3 (см. фиг. 2). Возможно также клеевое крепление прокладки в уплотнительной канавке, например с помощью эпоксидного клея. Сечение уплотнительной канавки также имеет форму перевернутой равнобедренной трапеции. Такое конструктивное решение геометрических характеристик обеспечивает большую площадь контакта уплотнения 4 с прижимаемой теплообменной пластиной 3, по сравнению с известным вариантом уплотнения (см. фиг. 2), даже при очень значительном давлении протекающей рабочей среды.The seal 4 is a one-piece gasket, the cross section of which has the shape of an inverted isosceles trapezoid, which with its smaller base is installed in the sealing groove of the heat exchange plate 3 (see Fig. 2). It is also possible to glue the gasket in the sealing groove, for example using epoxy glue. The section of the sealing groove also has the shape of an inverted isosceles trapezoid. Such a constructive solution of geometric characteristics provides a large contact area of the seal 4 with the pressed heat exchange plate 3, in comparison with the known variant of the seal (see Fig. 2), even with a very significant pressure of the flowing working medium.

Уплотнение 4 выполнено из резины EPDM (синтетический каучук), обладает благоприятными механическими свойствами и очень широким температурным диапазоном применения: от -50°C до +150°C (горячий пар до +180°C). Благодаря насыщенной структуре резина EPDM обладает очень хорошей устойчивостью к старению, окислению, к химическим агрессивным средам, органическим и неорганическим кислотам, солям, отличается высокими механическими свойствами, высокоэластична. Резина EPDM не имеет химических вредных примесей, экологична и безопасна.Seal 4 is made of EPDM rubber (synthetic rubber), has favorable mechanical properties and a very wide temperature range of application: from -50 ° C to + 150 ° C (hot steam up to + 180 ° C). Due to its saturated structure, EPDM rubber has very good resistance to aging, oxidation, chemical aggressive environments, organic and inorganic acids, salts, has high mechanical properties, highly elastic. EPDM rubber has no chemical harmful impurities, is environmentally friendly and safe.

Такая конструкция уплотнения в сочетании с выбранным материалом прокладки обеспечивают надежное и долговечное герметичное уплотнение проточных каналов, позволяющее выдерживать высокие давления рабочей среды.This design of the seal in combination with the selected gasket material provides a reliable and durable hermetic seal of the flow channels, which can withstand high pressures of the working environment.

Теплообменная пластина 3 представляет собой гофрированный лист толщиной 0,3-0,8 мм, выполненный из нержавеющей стали марки AISI (например, AISI 304 или AISI 316). Нержавеющая сталь марки AISI - это аустенитная сталь с низким содержанием углерода, особенно устойчива к коррозии и окислению, высоким температурам и агрессивным средам, имеет хорошие механические свойства, технологична. Гофрированная поверхность теплообменных пластин 3 усиливает турбулизацию потоков рабочих сред, за счет чего не только повышается коэффициент теплопередачи, но и уменьшается количество отложений и загрязнений на рабочих поверхностях устройства.The heat transfer plate 3 is a corrugated sheet 0.3-0.8 mm thick made of AISI stainless steel (for example, AISI 304 or AISI 316). AISI stainless steel is an austenitic steel with a low carbon content, it is especially resistant to corrosion and oxidation, high temperatures and aggressive environments, has good mechanical properties and is technologically advanced. The corrugated surface of the heat exchanger plates 3 enhances the turbulization of the flow of working media, due to which not only increases the heat transfer coefficient, but also reduces the amount of deposits and contaminants on the working surfaces of the device.

Технический процесс работы теплообменника пластинчатого разборного осуществляется следующим образом.The technical process of operation of the plate heat exchanger collapsible as follows.

Теплообменные пластины 3 собирают в единый пакет таким образом, чтобы обеспечить чередование каналов с греющей и нагреваемой рабочей средой. Уплотнения 4 полностью изолируют контуры пластинчатого теплообменника, что исключает возможность перетечек. В результате между теплообменными пластинами 3 образуются две системы герметичных каналов, в которых движется турбулентный поток рабочей среды. В процессе теплообмена греющий и нагреваемый потоки рабочей среды движутся навстречу друг другу (в противотоке), и горячая рабочая среда передает тепло через стенку теплообменной пластины. Таким образом осуществляется процесс обмена тепловой энергией.The heat transfer plates 3 are assembled in a single package in such a way as to ensure the alternation of channels with a heating and heated working medium. Seals 4 completely isolate the contours of the plate heat exchanger, which eliminates the possibility of leakage. As a result, between the heat exchanger plates 3 two systems of sealed channels are formed in which the turbulent flow of the working medium moves. In the process of heat exchange, the heating and heated flows of the working medium move towards each other (in countercurrent flow), and the hot working medium transfers heat through the wall of the heat exchange plate. Thus, the process of exchange of thermal energy is carried out.

Монтаж и демонтаж теплообменника осуществляется достаточно быстро, очистка теплообменных пластин требует незначительных затрат труда. В случае появления протечек также можно произвести замену пластин и уплотнений.Installation and dismantling of the heat exchanger is carried out quickly enough, cleaning heat exchanger plates requires little labor. In the event of leaks, it is also possible to replace the plates and seals.

Таким образом, предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипами и известными техническими решениям, имеет необходимую надежность и эффективность процесса теплообмена.Thus, the proposed utility model, in comparison with prototypes and well-known technical solutions, has the necessary reliability and efficiency of the heat transfer process.

Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели показал, что совокупность существенных признаков заявленного устройства не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».A comparative analysis of the claimed utility model showed that the set of essential features of the claimed device is not known from the prior art and therefore corresponds to the patentability condition “Novelty”.

Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного устройства в качестве теплообменного оборудования, которое может быть использовано в системах отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, в пищевой промышленности, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».The above information confirms the possibility of using the claimed device as a heat exchange equipment, which can be used in heating systems, hot water supply, ventilation, in the food industry, and therefore meets the patentability condition "Industrial Applicability".

Claims

1. Folding plate heat exchanger containing a package of corrugated heat exchange plates with angular openings on each side for supplying and discharging a working medium, which is mounted on rails and pulled together by tie rods, pipes for connecting the input and output of working media, characterized in that the heat-exchanging plates are made of AISI stainless steel; the seal is a one-piece gasket, the cross-section of which has the shape of an inverted isosceles trapezoid, which with its smaller base is installed in the sealing groove of the heat exchange plate having a similar shape; moreover, the seal is made of EPDM rubber.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the fastening of the gasket in the sealing groove of the heat exchange plate is carried out using glue.