RU2469252C1

RU2469252C1 - Пластинчатый теплообменник

Info

Publication number: RU2469252C1
Application number: RU2011119470/06A
Authority: RU
Inventors: Ян Ольссон; Йеран АНДЕРССОН; Анетте ХАРЛЕ; Эсад СЕЛИК; Свен МЕЛЛИН
Original assignee: Альфа Лаваль Корпорейт Аб
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2012-12-10
Also published as: US20110220334A1; SE533394C2; SE0850037A1; BRPI0920331A2; JP2012505366A; WO2010044723A2; CN102187174A; EP2335002A2; WO2010044723A3; KR20110054050A

Abstract

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Пластинчатый теплообменник, содержащий пакет теплообменных пластин, в которых предусмотрены входные и выходные отверстия, образующие каналы, по меньшей мере, для одной теплообменной текучей среды и две концевые плиты, между которыми расположен пакет, причем, по меньшей мере, в одной упомянутой концевой плите предусмотрено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, которое сообщается с одним из каналов, и в котором расположена соединительная труба, причем соединительная труба проходит через сквозное отверстие и радиально и продольно закрепляется с блокировкой и с возможностью снятия к одной концевой плите. При этом, по меньшей мере, между одной концевой плитой и соединительной трубой предусмотрено съемное адгезивное средство, которое закрепляет соединительную трубу радиально и продольно к, по меньшей мере, одной концевой плите. Соединительная труба сообщается с трубопроводной системой, передающей, по меньшей мере, одну теплообменную текучую среду. Технический результат - упрощение сборки и увеличение надежности эксплуатации без повреждения теплообменных пластин. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в основном к пластинчатым теплообменникам, обеспечивающим теплопередачу между двумя текучими средами при различных температурах для различных целей. В особенности изобретение относится к пластинчатому теплообменнику, имеющему концевую плиту с улучшенным средством для крепежных соединений с концевой плитой.

Предпосылки создания изобретения

В пластинчатых теплообменниках предусмотрены трубы, или пластинчатые теплообменники присоединяются к трубам и к трубопроводной системе для сообщения и передачи текучих сред к пластинчатому теплообменнику и от него, причем текучих сред, предназначенных для обработки в пластинчатом теплообменнике. В пластинчатых теплообменниках предусмотрены соединительные устройства для соединения труб или трубопроводных систем с пластинчатым теплообменником. Соединительные устройства часто выполнены в виде элемента трубы, который проходит (простирается) из одной концевой плиты пластинчатого теплообменника, причем простирающаяся часть имеет резьбовой участок, который взаимодействует с соответствующим резьбовым участком труб или трубопроводных систем. Элемент трубы может быть выполнен в виде единой детали с концевой пластиной посредством, например, приваривания элемента к концевой плите или посредством литья концевых пластин и элемента трубы в одном процессе, но обычно имеют элемент трубы или соединительную трубу в виде отдельной детали на концевой плите из-за меньшей стоимости и большей гибкости. Некоторые существенные требования к элементу трубы или к соединительной трубе заключаются в том, что она должна иметь хорошее герметичное соединение с теплообменными пластинами, чтобы избегать утечки, и она, кроме того, должна иметь осевую фиксацию для предотвращения прижатия соединительной трубы к теплообменным пластинам внешними силами и предотвращения потенциального повреждения теплообменных пластин или прокладок или уплотнения между теплообменной пластиной и соединительной трубой. Предпочтительно, она должна быть зафиксирована в направлении вращения для облегчения соединения или отсоединения труб или трубопроводной системы с соединительным трубам.

Существует множество решений для соединения труб в предшествующем уровне техники. В патентном документе GB 1009178 предлагается пластинчатый теплообменник, в котором соединительная труба вкручивается непосредственно в каждое соединительное отверстие с наружной поверхности соответствующей концевой плиты. Другое решение описано в патентном документе ЕР-В1-0277171, в котором описан пластинчатый теплообменник, имеющий вкладыш, который вкручивается в соединительное отверстие, и соединительная втулка примыкает к концевой плите. В других решениях соединения прикрепляются к концевым плитам посредством болтов, которые прочно прикрепляются к концевой плите и в которых гаечные устройства закрепляют соединения к концевой плите. Также известна соединительная труба с фланцем, которая вставляется с внутренней стороны концевой плиты и которая удерживается на месте давлением от теплообменных пластин, когда теплообменные пластины или пакет пластин сжат между двумя концевыми плитами. Это решение может дополняться переходным фитингом или втулкой для прочной фиксации соединительной трубы к концевой плите. Эти решения предшествующего уровня техники не могут удовлетворять выше описанным требованиям хорошо работающей соединительной трубы, поскольку они выполняют только одно или два из требований.

Из-за дополнительных требований заказчиков соединительные трубы и, следовательно, соединительные отверстия или выходные отверстия изготавливаются с различными размерами, чтобы удовлетворить требования каждого отдельного заказчика. Является дорогостоящим иметь несколько различных концевых плит и соединительных труб, чтобы выполнять все различные требования. Было бы выгодным общее решение, охватывающее все требования.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание новой конструкции для пластинчатого теплообменника, которая обеспечивает то, что соединительная труба не будет повреждать теплообменные пластины.

Задача достигается посредством конструкции пластинчатого теплообменника, содержащего пакет теплообменных пластин, в которых предусмотрены входные и выходные отверстия, причем отверстия образуют каналы через пакет для, по меньшей мере, одной теплообменной текучей среды, две концевые плиты, между которыми расположен пакет теплообменных пластин, причем, по меньшей мере, в одной упомянутой концевой плите предусмотрено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, которое сообщается с одним из каналов, и причем соединительная труба расположена в сквозном отверстии, по меньшей мере, одной концевой плиты, причем соединительная труба сообщается с трубопроводной системой, передающей, по меньшей мере, одну теплообменную текучую среду, где соединительная труба проходит через сквозное отверстие, и радиально и продольно закрепляется с блокировкой и с возможностью снятия к, по меньшей мере, одной концевой плите.

Согласно дополнительному аспекту изобретения в соединительной трубе предусмотрен фланец в конце, обращенном на теплообменные пластины, примыкающий к поверхности концевой плиты, причем поверхность (14а) концевой пластины обращена на теплообменные пластины.

Согласно другому аспекту изобретения между поверхностью концевой плиты и фланцем соединительной трубы предусмотрено адгезионное средство, причем адгезионное средство является двусторонней клейкой лентой, клеем или тому подобным.

Согласно другому аспекту изобретения во фланце на его наружной периферии предусмотрен выступ, который проходит от поверхности фланца, направленной к концевой плите, и в концевой плите предусмотрено углубление, взаимодействующее с выступом фланца.

Согласно другому аспекту изобретения соединительная труба проходит от концевой плиты и имеет наружную резьбу, которая присоединяется к трубе трубопроводной системы, причем в трубе предусмотрена внутренняя резьба. Наружная резьба соединения проходит по существу вдоль всей длины соединительной трубы. Труба примыкает к наружной поверхности концевой плиты.

Согласно другому аспекту изобретения переходной фитинг имеет внутреннюю резьбу, находящуюся в зацеплении с наружной резьбой соединительной трубы, причем переходной фитинг примыкает к наружной поверхности концевой плиты. Переходной фитинг служит в качестве переходного элемента, имеющего наружную резьбу, находящуюся в зацеплении с внутренней резьбой трубы, причем внутренняя резьба трубы больше, чем наружная резьба соединительной трубы.

Дополнительные аспекты изобретения будут понятны из зависимых пунктов формулы изобретения и из описания.

Краткое описание чертежей

Дополнительные цели, признаки и преимущества будут понятны из дальнейшего подробного описания нескольких вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг.1 - перспективное изображение пластинчатого теплообменника согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - перспективное изображение пластинчатого теплообменника согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - укрупненный частичный вид А пластинчатого теплообменника из фиг.2 согласно настоящему изобретению;

фиг.4 - перспективное изображение соединительной трубы согласно настоящему изобретению;

фиг.5 - частичный вид сбоку верхней части пластинчатого теплообменника согласно настоящему изобретению;

фиг.6 - укрупненный частичный вид В пластинчатого теплообменника из фиг.5 согласно настоящему изобретению;

фиг.7 - частичный вид сбоку верхней части пластинчатого теплообменника согласно настоящему изобретению, имеющему трубу, установленную на соединительную трубу;

фиг.8 - перспективное изображение альтернативного варианта осуществления соединительной трубы согласно настоящему изобретению;

фиг.9 - перспективное изображение переходного фитинга согласно настоящему изобретению; и

фиг.10 - частичное перспективное изображение соединительной трубы и концевой плиты согласно настоящему изобретению.

Подробное описание вариантов осуществления

Теплообменники используются для передачи тепла между двумя текучими средами, разделенными твердым телом. Теплообменники могут быть нескольких типов, наиболее типичными являются спиральные, трубчатые и пластинчатые теплообменники. Пластинчатые теплообменники используются для передачи тепла между горячей и холодной текучей средой, которые протекают в чередующихся каналах, образованных между теплообменными пластинами. Теплообменные пластины, упомянутые выше, расположены между концевыми плитами, которые относительно толще, чем теплообменные пластины. Внутренняя поверхность каждой концевой плиты обращена на теплообменные пластины.

На фиг.1-2 показан пластинчатый теплообменник 1 для обработки среды. Пластинчатый теплообменник 1 содержит большое количество отлитых под давлением теплообменных пластин 2, которые расположены параллельно друг другу и последовательно таким образом, что они образуют пакет 3 пластин. Пакет 3 пластин расположен между первой концевой плитой 6, также называемой рамной плитой 6, и второй концевой плитой 7, также называемой прижимной плитой. Между теплообменными пластинами 2 образовано первое пространство и второе пространство.

Первые пространства между пластинами и вторые пространства между пластинами чередуются в пакете 3 пластин таким образом, что по существу каждое первое пространство между пластинами окружено двумя вторыми пространствами между пластинами, и по существу каждое второе пространство между пластинами окружено двумя первыми пространствами между пластинами. Различные секции в пакете 3 пластин отделены друг от друга посредством прокладок в каждом пространстве между пластинами. Прокладка, которая предпочтительно выполнена из упругого материала, например, из резинового материала, расположена в канавке, которая проходит вдоль периферии теплообменных пластин 2 и вокруг отверстий. Прокладка может содержать металл или может быть покрыта вторым материалом, например, металлом, политетрафторэтиленом и тому подобным.

Как показано на фиг.1-2, пакет 3 пластин, то есть теплообменных пластин 2 и предусмотренные между ними прокладки (не показаны), удерживаются вместе между концевыми плитами 6 и 7 посредством резьбовых стяжных болтов 30 известным по существу способом. Стяжные болты 30 проходят из первой концевой плиты 6 и проходят через отверстия или углубления в кромочных частях второй концевой плиты 7. Теплообменные пластины 2 висят на несущем стержне 31, который проходит между первой концевой плитой 6 и опорной стойкой 32, и/или стоят на направляющем стержне 33. Первая концевая пластина 6 соединена с опорной стойкой 32 посредством несущего стержня 31, который на одном конце прочно прикреплен к верхнему концу первой концевой плиты 6 и на противоположном конце прочно прикреплен к верхнему концу опорной стойки 32. Вторая концевая плита 7, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль несущего стержня 31, используется для прижатия теплообменных пластин 2 вместе для образования пакета 3 пластин. Направляющий стержень 33, который направляет теплообменные пластины 2 на их нижнем конце, соединяет нижнюю часть опорной стойки с нижней частью первой концевой плиты 6.

Теплообменные пластины 2, обсужденные выше, включают в себя известным по существу способом гофрирование или рельеф для увеличения теплопередачи и некоторое количество отверстий 4 для образования соответствующего количества входных каналов 5, проходящих через пакет 3 пластин и находящихся в соединении с проточными каналами 5, образованными между теплообменными пластинами 2.

На первой концевой плите 6 расположено некоторое количество сквозных отверстий 8 (лучше показано на фиг.5 и 7), которые соответствуют входным/выходным отверстиям 4 теплообменных пластин 2. В показанном варианте осуществления в концевой плите 6 предусмотрено четыре сквозных отверстия 8, но может быть меньше или больше сквозных отверстий 8, в зависимости от конструкции теплообменных пластин 2. Также возможно, чтобы были предусмотрены сквозные отверстия 8 на второй концевой плите 7, или чтобы в обеих концевых плитах 6, 7 были предусмотрены сквозные отверстия 8. В сквозных отверстиях 8 расположены соединительные трубы 9. В показанном варианте осуществления в первой концевой плите 6 предусмотрены сквозные отверстия 8 и соответствующее количество соединительных труб 9, причем два сквозных отверстия 8 и соответствующее количество соединительных труб 9 расположены в нижнем конце концевой плиты 6, и два сквозных отверстия 8 и соответствующее количество соединительных труб 9 расположены в верхнем конце концевой плиты 6.

Соединительная труба 9, чья принципиальная конструкция показана на фиг.4, служит в качестве соединительной части, соединяющей пластинчатый теплообменник 1 или, более точно, пакет 3 пластин, с соответствующими трубами 12 или с трубопроводной системой 10.

Соединительная труба 9 образована в виде цилиндрической детали 21, имеющей сквозное отверстие 22. На одном конце цилиндрической детали 21 предусмотрена цилиндрическая фланцевая часть 17, которая проходит в наружном направлении по существу перпендикулярно продольному прохождению цилиндрической детали 21. На конце, противоположном концу цилиндрической детали, на котором предусмотрена фланцевая часть 17, образована наружная резьба 11. Наружная резьба 11 может быть образована вдоль всей длины цилиндрической детали 21, то есть почти до конца цилиндрической детали 21, на котором предусмотрена кольцевая фланцевая часть 17, или наружная резьба 11 может быть образована только вдоль части цилиндрической детали 21. Соответствующая труба 12 или трубопроводная система 10 выполнены с соответствующей внутренней резьбой 13, которая взаимодействует с наружной резьбой 11 для создания прочного соединения между пластинчатым теплообменником 1 и трубой 12 и/или трубопроводной сетью 10.

Соединительная труба 9 вставляется в сквозное отверстие 8 концевой плиты 6 с внутренней стороны концевой плиты 6, где внутренняя поверхность является поверхностью 14а концевой плиты 6, которая обращена на пакет 3 пластин, и проталкивается через сквозное отверстие 8 до тех пор, пока фланец 17 соединительной трубы 17 не будет примыкать к внутренней поверхности 14а концевой плиты 6. Противоположный конец соединительной трубы 9 теперь проходит снаружи концевой плиты, где наружной поверхностью является поверхность 14b концевой плиты 6, которая повернута или направлена от пакета 3 пластин.

Согласно первому варианту осуществления между фланцем 17 соединительной трубы 9 и внутренней поверхностью 14 концевой плиты предусмотрено адгезионное средство 16 (смотри фиг.6). Адгезионное средство 16 фиксирует соединительную трубу 9 по отношению к концевой плите 6 как во вращательном направлении, так и в осевом направлении. Адгезионное средство 16 может представлять собой двустороннюю клейкую ленту, клей или подобное. Предпочтительно, адгезионное средство 16 нанесено на всю поверхность кольцевого фланца 17, но оно также может быть нанесено на выборочные места на поверхности фланца.

Согласно второму варианту осуществления на наружную резьбовую часть 11 соединительной трубы 9 установлен или завинчен переходный фитинг или втулка 15 так, что переходный фитинг 15 примыкает к наружной поверхности 14b концевой плиты 6. Переходный фитинг 15 фиксирует соединительную трубу 9 по отношению к концевой плите 6, по меньшей мере, в осевом направлении. Для того чтобы далее обеспечить фиксацию соединительной трубы 9 во вращательном направлении по отношению к концевой плите 6, на наружной периферии фланца 7 может быть предусмотрен выступ 18. Выступ 18 проходит в осевом направлении или направлен к концевой плите 6. В концевой плите 6 предусмотрено соответствующее углубление 19, которое взаимодействует с выступом 18 фланца 17 так, что когда фланец 17 примыкает к внутренней поверхности 14а концевой плиты, выступ 18 входит в углубление 19, и соединительная труба 9 не может вращаться по отношению к концевой плите 6. Выступ 18 может иметь форму маленькой части фланца 17, которая отогнута вверх от поверхности фланца для образования маленькой части, проходящей от поверхности фланца (смотри фиг.10), направленной к концевой плите 6, но она также может иметь форму маленького пальца, штифта или тому подобного, что устанавливается на периферии фланца 17 и проходит к концевой плите 6. Вместо использования выступа 18 для фиксирования во вращательном направлении, для достижения этой же цели может быть использовано адгезионное средство.

Для того чтобы обеспечить примыкание переходного фитинга 15 к концевой пластине 6, подразумевается, что соединительная труба 9 образована с наружной резьбой 11 вдоль всей длины соединительной трубы. Это показано на фиг.8.

Заказчики используют трубы 12 или трубопроводные системы 10, имеющие различные размеры труб. Для обеспечения возможности соединения этих труб 12 или трубопроводных систем 10 с пластинчатым теплообменником 1, возможно иметь концевые плиты с различными размерами сквозных отверстий 8, но это является очень дорогим решением. Предпочтительно, чтобы было возможным соединять один и тот же пластинчатый теплообменник 1 с трубами 12 или трубопроводными системами 10, имеющими различные размеры труб. Для достижения этого может быть использован переходной элемент 24 (смотри фиг.7), имеющий внутренний диаметр и резьбу 13, которая соответствует наружной резьбе 11 соединительной трубы 9, и также имеющий наружную резьбу 25, адаптированную к трубам 12 или трубопроводным системам 10, к которым он должен быть присоединен.

Переходной элемент 24 может быть выполнен таким образом, чтобы он устанавливался на часть наружной резьбы 11 соединительной трубы 9 (не показано), но он также может быть выполнен так, чтобы один конец переходного элемента 24 мог примыкать к наружной поверхности 14b концевой плиты 6. Переходной элемент 24 может быть соответственно выполнен в виде части трубы или цилиндра, как показано на фиг.7, имеющей внутреннюю резьбу 13, по меньшей мере, вдоль части своей длины, или имеющего внутреннюю резьбу 13 вдоль всей своей длины. Наружная резьба 25 выполнена, по меньшей мере, вдоль части длины переходного элемента 24. Он также может быть выполнен в виде втулки 15, смотри фиг.9, имеющей шестигранную, восьмигранную или подходящую торцевую головку 23 на одном конце втулки 15, и имеющий наружную резьбу 20 вдоль наружной поверхности втулки 15. Втулка 15 на фиг.9 является фиксирующим средством для простого закрепления соединительной трубы 9 к концевой плите 6 и переходным элементом 15 или 24 для адаптации пластинчатого теплообменника 1 к трубам 12 или трубопроводным системам 10 различных размеров.

В приведенном выше описании и чертежах варианта осуществления было описано так, как если бы соединительная труба 9 была установлена на первой концевой плите 6, но очевидно, что соединительная труба 9 также может быть установлена на второй концевой плите 7 или на обеих концевых плитах 6, 7 одновременно, в зависимости от функции и цели пластинчатого теплообменника 1.

В приведенном выше описании термин «соединительная труба» был использован для детали, которая проходит через концевую плиту и которая приклеивается к плитам теплообменника. В данной области техники для соответствующих деталей используется термин «рубашка», но там, где фокус делается больше на защитную функцию по отношению к концевой плите, и где деталь по существу не простирается от концевой плиты.

Далее термин «переходной фитинг» был использован для детали, которая закрепляет соединительную трубу к концевой плите. Термин «переходной фитинг» также включает в себя втулки, гильзу, защитный кожух и вварыш. Таким же образом термин «выступ», который описывает маленькую простирающуюся часть периферии фланца соединительной трубы, включает в себя палец, штифт, шип, болт, лапку, загиб и выступ.

Изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше и показанными на чертежах, но может быть дополнено и модифицировано любым способом в объеме изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Ссылочные позиции

А: Укрупненное изображение из фиг.2

В: Укрупненное изображение из фиг.5

1: пластинчатый теплообменник

2: теплообменная пластина

3: пакет пластин

4: входные и выходные отверстия

5: канал

6: концевая плита

7: концевая плита

8: сквозное отверстие

9: соединительная труба

10: трубопроводная система

11: наружная резьба

12: труба

13: внутренняя резьба

14а: внутренняя поверхность

14b: наружная поверхность

15: переходной фитинг

16: адгезионное средство

17: фланец

18: выступ

19: углубление

20: наружная резьба

21: цилиндрическая часть

22: сквозное отверстие

23: торцевая головка

24: переходной элемент

25: наружная резьба

30: стяжной болт

31: несущий стержень

32: опорная стойка

33: направляющий стержень

Claims

1. Пластинчатый теплообменник (1), содержащий пакет (3) теплообменных пластин (2), имеющих входные и выходные отверстия (4), причем отверстия (4), образуют каналы (5) через пакет (3) для, по меньшей мере, одной теплообменной текучей среды, две концевые плиты (6, 7), между которыми расположен пакет (3) теплообменных пластин, причем, по меньшей мере, в одной упомянутой концевой плите (6, 7) предусмотрено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие (8), которое сообщается с одним из каналов (5), причем соединительная труба (9) расположена в сквозном отверстии (8), по меньшей мере, одной концевой плиты (6, 7), причем соединительная труба (9) сообщается с трубопроводной системой (10), передающей, по меньшей мере, одну теплообменную текучую среду, где соединительная труба (9) проходит через сквозное отверстие (8) и радиально и продольно закрепляется с блокировкой и с возможностью снятия к одной концевой плите (6, 7), отличающийся тем, что съемное адгезивное средство (16) предусмотрено, по меньшей мере, между одной концевой плитой (6, 7) и соединительной трубой (9), закрепляет соединительную трубу (9) радиально и продольно к, по меньшей мере, одной концевой плите (6, 7).

2. Пластинчатый теплообменник по п.1, в котором соединительная труба (9) снабжена фланцем (17) на конце, обращенным к теплообменным пластинам (2) и примыкающем к поверхности (14а) концевой плиты (6, 7), причем поверхность (14) концевой плиты (6, 7) обращена к теплообменным пластинам (2).

3. Пластинчатый теплообменник по п.2, в котором между поверхностью (14) концевой плиты (6, 7) и фланцем (17) соединительной трубы (9) предусмотрено адгезионное средство (16), причем адгезионное средство (16) является двусторонней клейкой лентой, клеем или тому подобным.

4. Пластинчатый теплообменник по п.2, в котором фланец (17) на его наружной периферии снабжен выступом (18), который проходит от поверхности фланца (17), направленной к концевой плите (6, 7), и причем концевая плита (6, 7) снабжена углублением (19), взаимодействующим с выступом (18) фланца (17).

5. Пластинчатый теплообменник по любому из пп.2-4, в котором соединительная труба (9) проходит от концевой плиты (6, 7) и имеет наружную резьбу (11), которая присоединяется к трубе (12) трубопроводной системы (10), причем труба (12) снабжена внутренней резьбой.

6. Пластинчатый теплообменник по п.5, в котором наружная резьба (11) соединения (6, 7) проходит, по существу, вдоль всей длины соединительной трубы (9).

7. Пластинчатый теплообменник по п.5, в котором труба (12) примыкает к наружной поверхности (14b) концевой плиты (6, 7).

8. Пластинчатый теплообменник по п.5, в котором труба (12) может быть выполнена в виде переходного фитинга (15), имеющего внутреннюю резьбу (13), находящуюся в зацеплении с наружной резьбой (11) соединительной трубы (9), и причем переходной фитинг (15) примыкает к наружной поверхности (14b) концевой плиты (6, 7).

9. Пластинчатый теплообменник по п.8, в котором внутренняя резьба (13) трубы (12) взаимодействует с наружной резьбой (20, 25) переходного фитинга (15).

10. Пластинчатый теплообменник по п.8 или 9, в котором переходной фитинг (15) служит в качестве переходного элемента (24), имеющего наружную резьбу (20, 25), находящуюся в зацеплении с внутренней резьбой (13) трубы (12), причем внутренняя резьба (13) трубы (12) больше, чем наружная резьба (11) соединительной трубы (9).