RU2275571C2

RU2275571C2 - Plate heat exchanger

Info

Publication number: RU2275571C2
Application number: RU2004113167/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Черных (RU); Владимир Григорьевич Черных; Александр Владимирович Черных (RU); Александр Владимирович Черных
Original assignee: Александр Владимирович Черных
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2006-04-27
Also published as: RU2004113167A

Abstract

FIELD: heat-exchange apparatus.

SUBSTANCE: plate heat exchanger comprises the frame with a stack of U-shaped aluminum plates with flanged edges of 0.13-03 mm in thick and spaced at a distance of 3-5 mm and spacing inserts with passages for fluids. A space is defined between the flanged edges of the mating plated. The space is filled with a high-temperature sealing compound. The frame is compressed by means of an angle in the corner of the stack of aluminum plates with spacing inserts made of stiffening ribs.

EFFECT: enhanced reliability and simplified structure.

3 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям пластинчатых теплообменников и может быть применено для использования тепла вторичных энергоресурсов:The invention relates to designs of plate heat exchangers and can be used to use the heat of secondary energy:

- отходящих газов и пара с высокой температурой 100-400°С;- exhaust gases and steam with a high temperature of 100-400 ° C;

- отходящих газов с низкой температурой от систем вентиляции;- exhaust gases with low temperature from ventilation systems;

- жидкостей с высокой и низкой температурой.- liquids with high and low temperatures.

Предлагаемая конструкция пластинчатого теплообменника обеспечивает возможность его использования при высоких давлениях газов внутри каналов для рабочих сред.The proposed design of the plate heat exchanger provides the possibility of its use at high gas pressures inside the channels for working environments.

Известен пластинчатый теплообменник по патенту РФ №2208753, кл. F 28 F 3/02, 2003 г., содержащий пакет алюминиевых пластин с дистанционирующими вставками, выполненными в виде круглых алюминиевых стержней, сдавленных с двух сторон и расположенных в шахматном порядке, перпендикулярно к плоскости пластин. Для обеспечения герметизации в стыке пластин используют обмазку высокотемпературным герметиком.Known plate heat exchanger according to the patent of the Russian Federation No. 2208753, class. F 28 F 3/02, 2003, containing a package of aluminum plates with spacer inserts made in the form of round aluminum rods pressed on both sides and staggered, perpendicular to the plane of the plates. To ensure sealing at the junction of the plates, a high-temperature sealant is used.

Недостатком известного решения является недостаточная герметизация стыков пластин в процессе работы теплообменника при высоких давлениях внутри каналов для рабочих сред, при этом затрачивается большое количество дорогостоящего герметика для герметизации теплообменника. Кроме этого последний обладает большой сложностью из-за применения стягивающих стержней каркаса, дистанционирующих вставок, перфорации пластин, не обеспечивая при этом высокой надежности и прочности.A disadvantage of the known solution is the insufficient sealing of the joints of the plates during operation of the heat exchanger at high pressures inside the channels for working media, and a large amount of expensive sealant is used to seal the heat exchanger. In addition, the latter is very difficult due to the use of the frame tightening rods, spacer inserts, and plate perforations, while not providing high reliability and strength.

Технический результат от использования заявляемого технического решения выражается в повышении герметизации в стыке пластин при работе теплообменников при высоких давлениях внутри каналов для рабочих сред с одновременным сокращением расхода герметика, а также в повышении надежности и прочности конструкции с одновременным ее упрощением.The technical result from the use of the proposed technical solution is expressed in increasing the sealing at the junction of the plates during operation of the heat exchangers at high pressures inside the channels for the working media while reducing the consumption of sealant, as well as improving the reliability and strength of the structure while simplifying it.

Технический результат от использования изобретения обеспечивается за счет того, что пластинчатый теплообменник содержит каркас с пакетом П-образных алюминиевых пластин с отбортованными краями толщиной 0,15-0,3 мм и зазором между собой 3-5 мм, а также дистанционирующие вставки с каналами для рабочих сред. Между отбортованными краями сопрягаемых пластин образована полость, заполненная высокотемпературным герметиком, путем последовательного загиба отбортованного края одной пластины на вертикальную поверхность, а затем на горизонтальную поверхность второй пластины, сопрягаемой с первой пластиной, причем на горизонтальной поверхности второй пластины имеется углубление с наложением высокотемпературного герметика, образованное путем загиба и вдавливания отбортованного края первой пластины на горизонтальную поверхность второй сопрягаемой с ней, при этом каркас сжат угловым профилем в углах набранного пакета из алюминиевых пластин с дистанционирующими вставками в виде ребер жесткости. The technical result from the use of the invention is provided due to the fact that the plate heat exchanger contains a frame with a package of U-shaped aluminum plates with flanged edges with a thickness of 0.15-0.3 mm and a gap between them of 3-5 mm, as well as spacer inserts with channels for working environments. A cavity filled with a high-temperature sealant is formed between the flanged edges of the mating plates by successively bending the flanged edge of one plate onto a vertical surface and then onto the horizontal surface of the second plate mating with the first plate, and on the horizontal surface of the second plate there is a recess with the application of high-temperature sealant formed by bending and pushing the flanged edge of the first plate onto the horizontal surface of the second mating at the same time, the frame is compressed by an angular profile in the corners of the stacked package of aluminum plates with spacer inserts in the form of stiffeners.

Техническая сущность поясняется следующими графическими материалами:The technical essence is illustrated by the following graphic materials:

фиг.1 - общий вид теплообменника;figure 1 - General view of the heat exchanger;

фиг. 2 - вид пластинчатого пакета теплообменника с загибом отбортованных краев пластин с его герметизацией;FIG. 2 is a view of a plate pack of a heat exchanger with a bend of the flanged edges of the plates with its sealing;

фиг. 3 - узел А - увеличенное изображение загиба отбортованных краев и герметизации стыков пластин.FIG. 3 - node A is an enlarged image of the bend of the flanged edges and sealing the joints of the plates.

Теплообменник содержит плоский металлический каркас 1, который сжат угловым профилем 2 в углах набранного пакета 3 алюминиевых пластин 4 и 5 с отбортованными краями 6 и 7. Пластины 4 и 5 имеют дистанционирующие вставки в виде ребер жесткости 8 с образованием каналов для рабочих сред 9, 10. При этом ребра 8 вместе с каркасом с угловым профилем обеспечивают жесткость и прочность конструкций теплообменника. Герметизация стыков отбортованных краев 6 и 7 сопрягаемых пластин 4 и 5 обеспечивается за счет заполнения высокотемпературным герметиком полости II, образованной путем загиба отбортованного края 6 первой пластины 4 на вертикальную поверхность отбортованного края 7, а затем на горизонтальную поверхность второй пластины 5, сопрягаемой с первой пластиной 4. При этом на горизонтальной поверхности второй пластины 6 имеется углубление 12 с наложением высокотемпературного герметика, образованного путем загиба и вдавливания отбортованного края 6 первой пластины 4 на горизонтальную поверхность второй 5, сопрягаемой с первой пластиной. Последнее предотвращает забивание каналов теплообменника при прохождении загрязненных сред - воды или воздуха.The heat exchanger contains a flat metal frame 1, which is compressed by an angular profile 2 at the corners of the stacked package 3 of aluminum plates 4 and 5 with flanged edges 6 and 7. The plates 4 and 5 have spacer inserts in the form of stiffeners 8 with the formation of channels for working media 9, 10 In this case, the ribs 8 together with the frame with an angular profile provide rigidity and strength of the heat exchanger structures. The joints of the flanged edges 6 and 7 of the mating plates 4 and 5 are sealed by filling the cavity II formed by bending the flanged edge 6 of the first plate 4 onto the vertical surface of the flanged edge 7 and then onto the horizontal surface of the second plate 5 mating with the first plate 4. Moreover, on the horizontal surface of the second plate 6 there is a recess 12 with the application of a high-temperature sealant formed by bending and pressing in a flanged edge 6 p rvoy plate 4 on a horizontal surface 5 of the second, confronting the first plate. The latter prevents clogging of the heat exchanger channels during the passage of contaminated media - water or air.

Работа теплообменника заключается в следующем: отходящие выбрасываемые газы В попадают в каналы 9 для рабочих сред, а нагреваемый воздух С направляется в каналы 10 (см. фиг.1, 2). При движении газовых сред нагретая среда передает тепловую энергию окружающим пластинам, а холодная среда забирает тепловую энергию от нагреваемых пластин. Кроме того высокотемпературный герметик (например, силиконовый, монолит и др.) заполняет внутреннюю полость II между отбортованными краями 6 и 7 пластин 4 и 5, склеивая их стенки при сдавливании, обеспечивая при этом высокую прочность и жесткость отбортованных краев пластин, что позволяет обеспечить хорошую герметизацию и возможность работы теплообменника при высоких давлениях сред от 1000 до 4000 Па. Плавный переход горизонтальной поверхности пластины 5 на отбортованную поверхность пластины 4 за счет герметика в углублении 12 обеспечивает предотвращение забивания каналов 9 и 10 при прохождении через них сильно загрязненных сред. Использование углового профиля 2 для сжатия каркаса 1 и пакета 3 из алюминиевых пластин с ребрами жесткости позволяет обеспечить жесткость и прочность конструкции без применения стягивающих элементов в виде стержней.The operation of the heat exchanger is as follows: the exhaust exhaust gases B enter the channels 9 for the working medium, and the heated air C is sent to the channels 10 (see figure 1, 2). When moving gas media, the heated medium transfers thermal energy to the surrounding plates, and the cold medium takes the thermal energy from the heated plates. In addition, a high-temperature sealant (for example, silicone, monolith, etc.) fills the internal cavity II between the flanged edges 6 and 7 of the plates 4 and 5, gluing their walls when squeezed, while ensuring high strength and rigidity of the flanged edges of the plates, which ensures good sealing and the ability to operate the heat exchanger at high pressures of media from 1000 to 4000 Pa. A smooth transition of the horizontal surface of the plate 5 to the flanged surface of the plate 4 due to the sealant in the recess 12 prevents the clogging of the channels 9 and 10 when passing through them highly polluted environments. Using the angular profile 2 to compress the frame 1 and the package 3 of aluminum plates with stiffeners allows for rigidity and strength of the structure without the use of pulling elements in the form of rods.

Таким образом, заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом повышает надежность и прочность конструкции одновременным ее упрощением, а также повышает герметизацию в стыке пластин при работе теплообменника при высоких давлениях внутри каналов для рабочих сред с одновременным сокращением расхода герметика в два раза. Предлагаемое техническое решение позволяет сократить затраты труда при монтаже теплообменника, а также обеспечивает безопасность при работе с вредными средами.Thus, the claimed technical solution in comparison with the prototype increases the reliability and strength of the structure while simplifying it, and also increases the sealing at the junction of the plates during operation of the heat exchanger at high pressures inside the channels for working environments with a simultaneous reduction in sealant consumption by half. The proposed technical solution allows to reduce labor costs during installation of the heat exchanger, and also provides safety when working with harmful environments.

Claims

A plate heat exchanger containing a frame with a package of U-shaped aluminum plates with flanged edges with a thickness of 0.15-0.3 mm and a gap between them of 3-5 mm, as well as spacer inserts with channels for working media, characterized in that between the flanged edges of mating plates, a cavity is formed, filled with a high-temperature sealant by successively bending the flanged edge of one plate onto a vertical surface, and then onto the horizontal surface of the second plate mating with the first plate, why on the horizontal surface of the second plate there is a recess with the application of a high-temperature sealant, formed by bending and pressing the flanged edge of the first plate onto the horizontal surface of the second mating with it, while the frame is compressed by the angular profile at the corners of the dialed aluminum plate package with spacer inserts in the form of ribs stiffness.