RU2350450C2 - Method for manufacture of plate heat exchanger - Google Patents
Method for manufacture of plate heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350450C2 RU2350450C2 RU2005136495/02A RU2005136495A RU2350450C2 RU 2350450 C2 RU2350450 C2 RU 2350450C2 RU 2005136495/02 A RU2005136495/02 A RU 2005136495/02A RU 2005136495 A RU2005136495 A RU 2005136495A RU 2350450 C2 RU2350450 C2 RU 2350450C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disks
- bottoms
- cylindrical shell
- heat exchanger
- solder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменной аппаратуре, в частности к способу изготовления пластинчатых теплообменников из тонколистового материала, используемых в энергетических установках, работающих в средах высокой температуры (600°С) и высокого давления (25 МПа).The invention relates to heat exchange equipment, in particular to a method for manufacturing plate heat exchangers from sheet material used in power plants operating in high temperature (600 ° C) and high pressure (25 MPa) environments.
Известен способ изготовления пластинчатых теплообменников, предусматривающий формирование из тонколистового материала гофрированных пластин, затем пластины собирают попарно и по своим противоположным кромочным участкам соединяются с помощью первых сварных швов, образовав при этом канал для одной среды. Далее полученные пары пластин собираются в пакет путем их наложения друг на друга и соединения вторыми сварными швами по противоположным кромкам с образованием каналов для другой среды. Собранный пакет пластин герметично соединяют с корпусом теплообменника с помощью третьих сварных швов, образуя при этом объединенные входные и выходные магистрали для теплоносителей (см. авт. свид. СССР №1798099, МПК В23Р 15/26, 28.02.93 г.). Это техническое решение принимаем за аналог предлагаемого изобретения. Недостаток аналога в том, что этот способ применим к изготовлению пластинчатых теплообменников, работающих при низких давлениях сред (до 3 МПа). Такие теплообменники применяются в качестве автотранспортных радиаторов, водомаслоохладителей и т.д.A known method of manufacturing plate heat exchangers, providing for the formation of corrugated plates from sheet material, then the plates are assembled in pairs and connected at their opposite edge sections using the first welds, forming a channel for one medium. Next, the resulting pairs of plates are assembled into a package by stacking them on top of each other and joining with second welds along opposite edges to form channels for another medium. The assembled package of plates is hermetically connected to the heat exchanger body with the help of third welds, forming at the same time the combined input and output lines for coolants (see ed. Certificate of the USSR No. 1798099, IPC
Из технической литературы известен способ изготовления пластинчатых теплообменников. Способ предусматривает формирование гладких и гофрированных теплообменных пластин и их сборку в пакет. Для этого между плоскими пластинами устанавливают гофрированные пластины, вершины которых отполированы. Припой в виде фольги толщиной 0,05÷0,15 мм прокладывают между гладкими пластинами и вершинами гофр гофрированных пластин. После этого пакет из гладких и гофрированных пластин стягивают с помощью зажимного устройства, а затем заключают в технологический контейнер. Пайку производят твердым припоем в защитной среде. В качестве твердых припоев применяют припои на серебряной или медной основе (см. книгу Н.В.Барановский, Л.М.Коваленко и др. “Пластинчатые спиральные теплообменники”, Москва, Машиностроение, 1973 г., с.248-253). Это техническое решение принимаем за прототип предлагаемого изобретения.From the technical literature there is a known method of manufacturing plate heat exchangers. The method provides for the formation of smooth and corrugated heat transfer plates and their assembly in a bag. To do this, between the flat plates set corrugated plate, the tops of which are polished. Solder in the form of a foil with a thickness of 0.05 ÷ 0.15 mm is laid between smooth plates and the vertices of the corrugated corrugated plates. After that, a package of smooth and corrugated plates is pulled together with a clamping device, and then enclosed in a technological container. Soldering is done by brazing in a protective environment. As solders, silver or copper-based solders are used (see the book by N.V. Baranovsky, L.M. Kovalenko et al. “Lamellar spiral heat exchangers”, Moscow, Mechanical Engineering, 1973, p.248-253). This technical decision is taken as a prototype of the invention.
Недостаток прототипа в том, что сложно обеспечить плотный контакт между гладкими пластинами и вершинами гофр гофрированных пластин. Механическое прижимное устройство не рассчитано на автоматическое поджатие пакета пластин в процессе пайки. В конструкции прототипа сначала осуществляется пайка пакета теплообменных элементов, а затем осуществляется изготовление коллекторов подвода и отвода теплоносителей. Кроме того, очень сложно обеспечить герметизацию пакета теплообменника с двух сторон. Этот способ применим для изготовления теплообменников, работающих при низких давлениях.The disadvantage of the prototype is that it is difficult to ensure tight contact between smooth plates and the vertices of the corrugations of the corrugated plates. The mechanical clamping device is not designed to automatically preload the package of plates during the soldering process. In the design of the prototype, the packet of heat-exchange elements is first soldered, and then the collectors for supply and removal of coolants are manufactured. In addition, it is very difficult to seal the heat exchanger package on both sides. This method is applicable for the manufacture of heat exchangers operating at low pressures.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача настоящего изобретения - создание технологии изготовления пластинчатых теплообменников, позволяющей достичь высокой механической прочности паяного пакета оребренных пластин и пластинчатого теплообменника в целом.The objective of the present invention is the creation of a technology for manufacturing plate heat exchangers, which allows to achieve high mechanical strength of a soldered package of finned plates and a plate heat exchanger as a whole.
Эта задача решена за счет того, что способ изготовления пластинчатого теплообменника предусматривает пайку теплообменных пластинчатых элементов, имеющих каналы для протока теплоносителей, герметизацию пакета с использованием корпусных деталей и соединение его с коллекторами подвода и отвода теплоносителей, причем теплообменные элементы выполнены в виде дисков, имеющих центральное отверстие, плоскую и оребренную стороны, при этом на оребренной стороне выполнены концентрические каналы, ограниченные ребрами, и прорези для подвода и отвода теплоносителя, которые отделены друг от друга радиальным ребром, а на периферийных цилиндрических поверхностях дисков выполнены кольцевые проточки, кроме того, изготавливают корпус в виде отдельных конструкций - цилиндрической обечайки и двух днищ, причем внешний диаметр пакета дисков и днищ на 0,1÷0,15 мм больше внутреннего диаметра цилиндрической обечайки корпуса, кроме того, в цилиндрической обечайке корпуса выполняют коллекторные полости для подвода теплоносителей к прорезям каждого диска, а на внутренних торцевых поверхностях днищ выполняют концентрические каналы, аналогичные каналам, выполненным в дисках, и кольцевые проточки на периферийных цилиндрических поверхностях, причем внешний диаметр этих днищ равен внешним диаметрам дисков, далее собирают пакет дисков вместе с днищами, причем при сборке пакета дисков и днищ к плоским сторонам дисков прикрепляют фольгу из припоя, а в цилиндрические проточки днищ вставляют ленточный припой, кроме того, между одним из днищ и соседним с ним диском размещают плоский диск, с двух сторон покрытый фольгой из припоя, используя при этом технологическое приспособление, и собранную конструкцию помещают внутрь цилиндрической обечайки, предварительно разогретой до температуры, при которой ее внутренний диаметр будет больше внешнего диаметра пакета дисков и днищ, далее одно из днищ соединяют сварными швами с цилиндрической обечайкой и втулкой, а другое днище соединяют с цилиндрической обечайкой и втулкой через металлические компенсаторы линейных перемещений, затем эту конструкцию помещают в печь, заполненную инертным газом, с давлением 0,05 МПа, а внутренний объем конструкции вакуумируют до давления 10-2 мм рт. ст., при этом пайку производят как по торцевым поверхностям пакета дисков и днищ, так и по цилиндрическим поверхностям пакета диска и днищ и цилиндрической обечайки корпуса, после пайки конструкции компенсаторы линейных перемещений срезают, а это место соединяют сварными швами.This problem is solved due to the fact that the method of manufacturing a plate heat exchanger involves soldering heat exchanging plate elements having channels for the flow of heat carriers, sealing the package using housing parts and connecting it to the collectors for supplying and removing heat carriers, the heat exchange elements being made in the form of disks having a central hole, flat and ribbed sides, while on the ribbed side there are concentric channels bounded by ribs, and slots for supply and from coolant water, which are separated from each other by a radial rib, and annular grooves are made on the peripheral cylindrical surfaces of the disks, in addition, the body is made in the form of separate structures - a cylindrical shell and two bottoms, and the outer diameter of the pack of disks and bottoms is 0.1 ÷ 0 , 15 mm larger than the inner diameter of the cylindrical shell of the casing, in addition, in the cylindrical casing of the casing, collector cavities are made for supplying coolants to the slots of each disk, and on the inner end surfaces the beggars carry out concentric channels similar to the channels made in the disks, and annular grooves on the peripheral cylindrical surfaces, the outer diameter of these bottoms being equal to the outer diameters of the disks, then collect the disk pack together with the bottoms, and attach them to the flat sides of the disks when assembling the disk pack foil from the solder, and tape solder is inserted into the cylindrical grooves of the bottoms, in addition, a flat disk is placed between one of the bottoms and a disk adjacent to it, coated on both sides with foil from the solder using At the same time, the technological device and the assembled structure are placed inside a cylindrical shell preheated to a temperature at which its inner diameter will be larger than the outer diameter of the pack of disks and bottoms, then one of the bottoms is connected with welded seams to a cylindrical shell and a sleeve, and the other bottom is connected with a cylindrical shell and a sleeve through metal linear expansion joints, then this design is placed in a furnace filled with an inert gas with a pressure of 0.05 MPa, and the internal design it is evacuated to a pressure of 10 -2 mmHg. Art., while soldering is performed both on the end surfaces of the package of disks and bottoms, and on the cylindrical surfaces of the package of disks and bottoms and the cylindrical shell of the housing, after soldering the structure, the linear expansion joints are cut off, and this place is connected by welds.
Другими отличиями предлагаемого изобретения являются:Other differences of the invention are:
- при сборке пакета диски двух теплоносителей чередуют между собой, при этом оребренные стороны дисков контактируют с плоскими сторонами соседних дисков;- when assembling the package, the disks of two coolants alternate with each other, while the ribbed sides of the disks contact the flat sides of adjacent disks;
- пайку теплообменника осуществляют с применением металлических компенсаторов линейных перемещений в виде полугофр;- soldering of the heat exchanger is carried out using metal compensators of linear displacements in the form of hemispheres;
- пайку теплообменника осуществляют медно-марганцевым припоем марки ПМ17;- soldering of the heat exchanger is carried out with PM17 copper-manganese solder;
- пластинчатые диски и цилиндрический корпус выполняют из жаростойкого никелевого сплава марки ЭИ435.- plate disks and a cylindrical body are made of heat-resistant nickel alloy grade EI435.
Технический результат от использования изобретения состоит в повышении надежности конструкции пластинчатого теплообменника и использовании его для теплообмена между тремя и более теплоносителями, давления которых отличаются между собой в десятки раз.The technical result from the use of the invention is to increase the reliability of the design of the plate heat exchanger and use it for heat exchange between three or more heat carriers, the pressures of which differ by tens of times.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 представлен пластинчатый теплообменник для двух теплоносителей в разрезе.In Fig.1 shows a plate heat exchanger for two coolants in the context.
На фиг.2 представлен диск пластинчатого теплообменника (вид сверху).Figure 2 presents the disk plate heat exchanger (top view).
На фиг.3 представлено сечение по А-А.Figure 3 presents a section along aa.
На фиг.4 представлен пластинчатый теплообменник для двух теплоносителей в разрезе перед пайкой.Figure 4 presents a plate heat exchanger for two coolants in the context before soldering.
Пример реализации изобретенияAn example implementation of the invention
Пластинчатый теплообменник 1 (фиг.1) для двух теплоносителей содержит пакет дисков 2, который сверху закрыт днищем 3, а снизу - днищем 4. Пакет дисков 2 с днищами 3 и 4 вставлен в цилиндрическую обечайку 5 и герметично соединен с ней. Диски 2 имеют плоскую сторону 6 и оребренную сторону 7 (фиг.2, фиг.3). На оребренной стороне 7 диска 2 выполнены концентрические каналы 8 для прохода теплоносителей. Каналы 8 ограничены ребрами 9 и имеют кольцевую форму. На оребренной стороне 7 выполнены прорези 10 подвода теплоносителя к ограниченному количеству каналов 8 и прорези 11 отвода теплоносителя из каналов 8. Прорези 10 и 11 отделены друг от друга радиальным ребром 12. Диски 2 имеют центральное отверстие 13 и периферийные поверхности цилиндрической формы 14. На этих поверхностях выполнены кольцевые проточки 15, в которые вставлен припой в виде лент 16. К плоским сторонам 6 дисков 2 прикреплен припой в виде фольги 17 толщиной 0,1÷0,15 мм. Днища 3 и 4 также имеют центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру отверстия в дисках. Внутренние торцевые поверхности днищ 3 и 4 имеют концентрические каналы, аналогичные каналам, выполненным на оребренных сторонах дисков 2. На периферийных цилиндрических поверхностях днищ 3 и 4 выполнены кольцевые проточки 18 для крепления в них ленточных припоев. Между днищем 3 и последним диском 19 размещен промежуточный плоский диск 20 (фиг.1). К плоским сторонам этого диска прикреплен припой в виде фольги (не показано). Оребренные стороны 7 дисков 2 прочно соединяются с плоскими сторонами 6 соседних дисков посредством пайки. Соединение пакета дисков 2 и днищ 3 и 4 с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 5 осуществляется пайкой с использованием ленточного припоя, размещенного в кольцевых проточках 16 дисков 2 и проточках 18 днищ 3 и 4. Диски 2 для двух теплоносителей чередуются между собой. В корпусе 5 выполнены коллекторные полости 21 и 22 для подвода (отвода) двух теплоносителей к прорезям 10 дисков 2. Эти коллекторные полости отделены друг от друга кольцевой перегородкой 23. Внутренний диаметр D1 цилиндрической поверхности обечайки 5 меньше внешнего диаметра D2 цилиндрической поверхности пакета дисков 2 и днищ 3 и 4 на 0,1÷0,15 мм. Это сделано для того, чтобы обеспечить радиальное поджатие указанных поверхностей между собой в процессе пайки. Для сборки пакета дисков 2 и днищ 3 и 4 применяется технологическое приспособление, состоящее из втулки 24 и гаек 25.The plate heat exchanger 1 (Fig. 1) for two heat carriers contains a package of
В целях обеспечения работоспособности данной конструкции (теплообменника) при давлениях (до 25 МПа) и температурах (до 600°С) все конструктивные элементы выполнены из жаростойкого хромоникелевого сплава марки ЭИ435.In order to ensure the operability of this design (heat exchanger) at pressures (up to 25 MPa) and temperatures (up to 600 ° C), all structural elements are made of heat-resistant chromium-nickel alloy grade EI435.
Способ изготовления конструкции.A method of manufacturing a design.
Изготавливают диски 2, днища 3 и 4 и цилиндрическую обечайку 5. В дисках 2 и днищах 3 и 4 выполняют центральное отверстие 13 одинакового диаметра. Далее плоские стороны дисков 2 и плоские внутренние поверхности днищ 3 и 4 шлифуют. После этого на одной из плоских сторон дисков 2 и плоских внутренних сторонах днищ 3 и 4 выполняют оребрения 7 и концентрические каналы 8. На периферийных цилиндрических поверхностях 14 дисков 2 выполняют кольцевые проточки 15, а на цилиндрических поверхностях днищ 3 и 4 выполняют кольцевые проточки 18. Затем к плоским сторонам дисков 2 прикрепляют припой в виде фольги 17, а в кольцевые проточки 15 дисков 2 и проточки 18 днищ 3 и 4 прикрепляют припой в виде лент. В качестве припоя используют припой на медной основе, например, марки ПМ17. Далее производят сборку пакета дисков 2 вместе с днищами 3 и 4 с использованием технологического приспособления - втулки 24 и гаек 25. Следует заметить, что при сборке между днищем 3 и последним диском 2 устанавливают промежуточный диск 20, с двух сторон покрытый припоем. Это сделано для того, чтобы компенсировать термические напряжения при соединении днища 3 с последним диском 2. Затем собранную конструкцию помещают внутрь разогретой цилиндрической обечайки 5. Эту цилиндрическую обечайку разогревают до температуры, при которой ее внутренний диаметр D1 будет больше диаметра D2 цилиндрической поверхности пакета дисков 2 и днищ 3 и 4. После охлаждения конструкции днище 3 соединяют с цилиндрической обечайкой 5 и втулкой 24 с помощью сварных швов 26, а днище 4 соединяют с цилиндрической обечайкой 5 и втулкой 24 через компенсаторы линейных перемещений 27, выполненные в виде полугофр. Далее эту конструкцию помещают в печь для пайки. Пайку проводят в печи в инертной газовой среде, с давлением ~0,05 МПа. При этом внутренний объем конструкции вакуумируют до давления 10-2 мм рт. ст.
Применение компенсатора линейных перемещений обеспечивает автоматическое осевое поджатие дисков 2 и днищ 3 и 4 в процессе пайки. Такое поджатие указанных деталей осуществляется силой, обусловленной действием давления газовой среды на внешнюю поверхность “подвижного” днища 4.The use of a linear displacement compensator provides automatic axial compression of the
После окончания пайки компенсаторы 27 срезают, а днище 4 соединяют с цилиндрической обечайкой 5 и втулкой 24 с помощью сварных швов 28 (показано пунктирной линией на фиг.4).After soldering, the
Автоматическое осевое поджатие пакета дисков и днищ и радиальное термическое поджатие сопрягаемых цилиндрических поверхностей пакета дисков, днищ и цилиндрической обечайки в процессе пайки конструкции обеспечивает получение высокого качества паяных соединений.Automatic axial preload of the pack of disks and bottoms and radial thermal preload of the mating cylindrical surfaces of the pack of disks, bottoms and cylindrical shell during the soldering of the structure ensures high quality soldered joints.
Предлагаемый способ изготовления пластинчатого теплообменника позволяет достичь хорошей механической прочности паяных соединений и создать конструкцию, в которой можно осуществлять теплообмен между двумя и более теплоносителями, давления которых отличаются между собой в десятки раз.The proposed method of manufacturing a plate heat exchanger allows to achieve good mechanical strength of the brazed joints and to create a design in which heat can be exchanged between two or more coolants, the pressures of which differ by tens of times.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Применение данного способа изготовления пластинчатого теплообменника возможно во многих областях техники. Особенно этот способ найдет применение в ракетной технике, где возникает необходимость газифицировать жидкий гелий, используемый для наддува баков ракеты с жидким топливом.The use of this method of manufacturing a plate heat exchanger is possible in many areas of technology. Especially this method will find application in rocket technology, where there is a need to gasify liquid helium, used to pressurize rocket tanks with liquid fuel.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136495/02A RU2350450C2 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Method for manufacture of plate heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136495/02A RU2350450C2 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Method for manufacture of plate heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005136495A RU2005136495A (en) | 2007-05-27 |
| RU2350450C2 true RU2350450C2 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=38310466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005136495/02A RU2350450C2 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Method for manufacture of plate heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2350450C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103128498A (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | High-deformation-resistance high-temperature alloy baffle forming process |
| RU203282U1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-03-30 | Евгений Николаевич Коптяев | CONSTRUCTION OF THE SPIRAL HEAT EXCHANGER |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE532587C2 (en) * | 2008-10-16 | 2010-03-02 | Alfa Laval Corp Ab | Hard brazed heat exchanger and method of manufacturing brazed heat exchanger |
-
2005
- 2005-11-25 RU RU2005136495/02A patent/RU2350450C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАРАНОВСКИЙ Н.В., КОВАЛЕНКО Л.М. и др. Пластинчатые спиральные теплообменники. - М.: Машиностроение, 1973, с.248-253. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103128498A (en) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | High-deformation-resistance high-temperature alloy baffle forming process |
| CN103128498B (en) * | 2011-12-05 | 2015-05-20 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | High-deformation-resistance high-temperature alloy baffle forming process |
| RU203282U1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-03-30 | Евгений Николаевич Коптяев | CONSTRUCTION OF THE SPIRAL HEAT EXCHANGER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005136495A (en) | 2007-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3868503B2 (en) | Heat exchanger | |
| US10209015B2 (en) | Heat exchanger and method for making | |
| KR101654587B1 (en) | Cartridge-based thermoelectric systems | |
| TWI764487B (en) | Block style heat exchanger for heat pipe reactor | |
| US4229868A (en) | Apparatus for reinforcement of thin plate, high pressure fluid heat exchangers | |
| US4310960A (en) | Method of fabrication of a formed plate, counterflow fluid heat exchanger and apparatus thereof | |
| JP2017096621A (en) | Helical tube bundle arrangements for heat exchangers | |
| US4134195A (en) | Method of manifold construction for formed tube-sheet heat exchanger and structure formed thereby | |
| WO2009137473A1 (en) | Heat exchange device and method for manufacture | |
| US20060283582A1 (en) | Heat exchanger and a method of manufacturing a heat exchanger | |
| CN107167000B (en) | Plate heat exchanger and method for manufacturing a plate heat exchanger | |
| GB2372559A (en) | A heat exchanger | |
| US20070000652A1 (en) | Heat exchanger with dimpled tube surfaces | |
| RU2350450C2 (en) | Method for manufacture of plate heat exchanger | |
| US6896041B2 (en) | Heat exchange reactor having integral housing assembly | |
| US20100193168A1 (en) | Heat exchanger | |
| WO2010069756A1 (en) | Heat exchanger | |
| JPH0316590B2 (en) | ||
| EP1352168B1 (en) | Rocket engine member and method for manufacturing a rocket engine member | |
| US20140216687A1 (en) | Corrugated Tube Regenerator for an Expansion Engine | |
| US11209219B1 (en) | Circumferential flow foam heat exchanger | |
| JP5540409B2 (en) | Linked pressure heat exchanger and manufacturing method thereof | |
| RU2170400C2 (en) | Plate heat exchanger | |
| RU2350875C2 (en) | Plate-type heat exchanger | |
| WO2018231194A1 (en) | Counter-flow heat exchanger |