SE502462C2

SE502462C2 - Heat exchanger for liquids, steam, gases, etc.

Info

Publication number: SE502462C2
Application number: SE9301122A
Authority: SE
Inventors: Stellan Grunditz
Original assignee: Stellan Grunditz
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1995-10-23
Also published as: SE9301122D0; SE9301122L

Abstract

The heat exchanger bodies have connections with closed inlet and outlet sections which are separated from the container interior. The heat exchanger bodies incorporate a component with two separate elongated channels closed relatively to the container interior, which are connected with the closed inlet and outlet sections at one end. At their other end the heat exchanger bodies have a turning chamber for transmission fo the second fluid from one channel to the other.

Description

502 462 b) Dessa och andra syften med uppfinningen uppnås genom att denna erhållit de i de följande patentkraven angivna kännetecknen. 502 462 b) These and other objects of the invention are achieved in that it has obtained the features stated in the following claims.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare i samband med på ritningarna visade utföringsformer. Figur 1 visar ett längdsnitt genom en värmeväxlare enligt uppfinningen. Figur 2 visar ett snitt genom värmeväxlaren i figur 1 taget efter linjen A-A. Figur 3 visar ett snitt efter linjen B-B i figur 1.The invention will be described in more detail below in connection with embodiments shown in the drawings. Figure 1 shows a longitudinal section through a heat exchanger according to the invention. Figure 2 shows a section through the heat exchanger in figure 1 taken along the line A-A. Figure 3 shows a section along the line B-B in Figure 1.

Figur 4 visar ett snitt efter linjen C-C i figur 2.Figure 4 shows a section along the line C-C in Figure 2.

Figur 5 visar ett längdsnitt genom en alternativ utföringsform av behållare och värmeväxlarkroppar. Figur 6 visar schematiskt i perspektiv en värmeväxlarkropp av det slag som används i utföringsformerna enligt figurerna 1 till 5. Figur 7 visar en sidovy av en plåt som används i värmeväxlarkropparna. Figur 8 visar ett sätt att utföra en värmeväxlarkropp. Figur 9 visar en annan utföringsform av en värmeväxlarkropp. Figur 10 visar ett snitt genom en värmeväxlarkropp och visar ett ändrat utförande av denna. Figur 11 visar ett längdsnitt genom en ändrad utföringsfonn av värmeväxlare och värmeväxlarkroppar. Figur 12 visar ett längdsnitt genom ännu en utföringsform av värmeväxlarkropp. Figur 13 visar ett snitt taget efter linjen E-E i figur 12 genom växlarkroppen. Figur 14 visar ett snitt genom värmeväxlarkroppen taget efter linjen F-F i figur 12.Figure 5 shows a longitudinal section through an alternative embodiment of containers and heat exchanger bodies. Figure 6 shows schematically in perspective a heat exchanger body of the type used in the embodiments according to Figures 1 to 5. Figure 7 shows a side view of a plate used in the heat exchanger bodies. Figure 8 shows a method of making a heat exchanger body. Figure 9 shows another embodiment of a heat exchanger body. Figure 10 shows a section through a heat exchanger body and shows a modified embodiment thereof. Figure 11 shows a longitudinal section through a modified embodiment of heat exchangers and heat exchanger bodies. Figure 12 shows a longitudinal section through yet another embodiment of a heat exchanger body. Figure 13 shows a section taken along the line E-E in Figure 12 through the exchanger body. Figure 14 shows a section through the heat exchanger body taken along the line F-F in Figure 12.

Figur 15 visar ett längdsnitt genom ännu en utföringsform av en värmeväxlare enligt uppfinningen.Figure 15 shows a longitudinal section through yet another embodiment of a heat exchanger according to the invention.

Figur 16 visar ett snitt efter linjen G-G genom värmeväxlaren i figur 15. Figur 17 visar ett snitt efter linjen H-H i figur 15. Figur 18 visar en detalj av området betecknat med "A" i figur 16. Figur 19 visar ett snitt efter linjen I-I i figur 18. Figur 20 visar ett längdsnitt genom ytterligare en ändrad utföringsform av värmeväxlare enligt uppfinningen. Figur 21 visar ett snitt efter linjen K-K i figur 20. Figur 22 visar ett snitt efter linjen L-L i figur 20. 3 502 462 Den i utföringsformen enligt figurerna l och 2 visade värmeväxlaren innefattar en exempelvis cylindrisk behållare 10 vilken vid sina ändar är försedd med kupade gavelsektioner 12 och 14. Vid behållarens mantelyta är anordnat ett inlopp 16 för ett första fluidum som skall värmeväxlas, medan ett utlopp 18 för nämnda fluidum är anordnat vid gavelsektionen 12 vid behållarens nedre del. Vid behållarens 10 övre del är vid skarven mellan behållaren 10 och gavelsektionen 14 anordnad en över hela behållarens yta förlöpande mellanvägg 20 som avskiljer gavelsektionens 14 inre från behållarens 10 inre. I mellanväggen är fästa värmeväxlarkroppar 22, vilka skjuter ned i behållaren efter väsentligen hela behâllarens längd. Kropparna 22 som är företrädesvis plana har en bredd som sträcker sig väsentligen mellan behållarens 10 väggytor. För anpassning till den cylindriska behållaren är bredden olika på värmeväxlarkropparna 22. I det visade utföringsexemplet är antalet kroppar 22 tre stycken, men antalet kan naturligtvis variera i beroende av behållarens storlek och önskad värmeväxlingsyta.Figure 16 shows a section along the line GG through the heat exchanger in Figure 15. Figure 17 shows a section along the line HH in Figure 15. Figure 18 shows a detail of the area denoted by "A" in Figure 16. Figure 19 shows a section along the line II in figure 18. Figure 20 shows a longitudinal section through a further modified embodiment of heat exchangers according to the invention. Figure 21 shows a section along the line KK in Figure 20. Figure 22 shows a section along the line LL in Figure 20. The heat exchanger shown in the embodiment according to Figures 1 and 2 comprises, for example, a cylindrical container 10 which at its ends is provided with cupped end sections 12 and 14. At the mantle surface of the container is arranged an inlet 16 for a first fluid to be heat exchanged, while an outlet 18 for said fluid is arranged at the end section 12 at the lower part of the container. At the upper part of the container 10, at the joint between the container 10 and the end section 14, a partition wall 20 extending over the entire surface of the container is arranged, which separates the interior of the end section 14 from the interior of the container 10. Attached to the partition wall are heat exchanger bodies 22, which project into the container along substantially the entire length of the container. The bodies 22, which are preferably flat, have a width which extends substantially between the wall surfaces of the container 10. For adaptation to the cylindrical container, the width of the heat exchanger bodies 22. In the embodiment shown, the number of bodies 22 is three, but the number can of course vary depending on the size of the container and the desired heat exchange surface.

Värmeväxlarkropparna 22 består i det visade utföringsexemplet av två ytterplåtar 24 som är anordnade på ömse sidor av och med mellanrum till en mellanplåt 26. För att åstadkomma mellanrummet eller distansen mellan ytterplåt 24 och mellanplåt 26 är ytterplåten försedd med intryckningar eller vårtor 28 som stöder mot mellanplåten 26 och företrädesvis är fäst till denna, som beskrivs närmare nedan. Ytterplåtarna 24 är försedda med ett tillslutande lock 30 vid ena änden vid vilken ände mellanplåten 26 slutar ett kort stycke före locket 30 för att bilda en förbindelse eller övergång mellan de två mellanrum eller kanaler som bildas mellan respektive ytterplåt 24 och mellanplåten 26. Vid den andra änden av värmeväxlarkroppen 22 är dessa förda genom en motsvarande öppning i mellanväggen 20 och fästade till 502 462 4 denna, så att de mellan ytterplåtarna 24 och mellanplåten 26 bildade kanalerna mynnar i gavelsektionen 14. I gavelsektionen 14 är anordnad en skiljevägg 32 som delar upp gavelsektionen i två från varandra skilda halvor, vilken skiljevägg passerar tvärs över värmeväxlarkropparna, som visas i figurerna 3 och 4. Genmn att överbrygga de i. värmeväxlarkropparna befintliga kanalerna med lock 34 på så sätt, att hälften av den ena kanalen täcks på en sida av skiljeväggen och hälften av den andra kanalen täcks med lock på den andra' sidan av skiljeväggen, som visas i figurerna 3 och 4 kan det andra värmeväxlarfluidet tillföras växlarkropparna på en sida av skiljeväggen där ett tillopp 36 är anslutet till gavelsektionen 14 och bortföras på den andra sidan av skiljeväggen 32 där ett utlopp 38 är anordnat i gavelsektionen, såsom anges med pilarna i figurerna.In the exemplary embodiment shown, the heat exchanger bodies 22 consist of two outer plates 24 which are arranged on either side of and at intervals of an intermediate plate 26. In order to provide the gap or distance between outer plate 24 and intermediate plate 26, the outer plate is provided with indentations or warts 28 supporting the intermediate plate. 26 and is preferably attached thereto, which is described in more detail below. The outer plates 24 are provided with a closing lid 30 at one end at which end the intermediate plate 26 ends a short distance before the lid 30 to form a connection or transition between the two gaps or channels formed between the respective outer plate 24 and the intermediate plate 26. At the other At the end of the heat exchanger body 22, these are passed through a corresponding opening in the partition wall 20 and attached to it, so that the channels formed between the outer plates 24 and the intermediate plate 26 open into the end section 14. In the end section 14 a partition 32 is arranged which divides the end section. in two separate halves, which partition wall passes across the heat exchanger bodies, shown in Figures 3 and 4. By bridging the channels present in the heat exchanger bodies with lids 34 in such a way that half of one channel is covered on one side of the partition wall and half of the second channel is covered with a lid on the other side of the partition, as shown in Figures 3 and 3. h 4, the second heat exchanger fluid can be supplied to the exchanger bodies on one side of the partition where one inlet 36 is connected to the end section 14 and removed on the other side of the partition 32 where an outlet 38 is arranged in the end section, as indicated by the arrows in the figures.

I figur 5 visas en ändrad utföringsform av värmeväxlaren, i vilken inloppet l6a och utloppet l8a är anordnade på samma nivå i behållaren l0a, men vid diametralt motsatta sidor av behållaren. För att styra det första värmeväxlarfluidets strömning mellan inloppet l6a och utloppet l8a är anordnade styrplåtar 40 som skjuter upp från behållarens botten mellan värmeväxlarkropparna 22a. I övrigt är utförandet samma som vid utföringsformen enligt figurerna l till 4.Figure 5 shows a modified embodiment of the heat exchanger, in which the inlet 16a and the outlet 18a are arranged at the same level in the container 10a, but at diametrically opposite sides of the container. To control the flow of the first heat exchanger fluid between the inlet 16a and the outlet 18a, guide plates 40 are arranged which project from the bottom of the container between the heat exchanger bodies 22a. Otherwise, the embodiment is the same as in the embodiment according to Figures 1 to 4.

I figur 6 visas principen för fluidets strömning i värmeväxlarkropparna. Figur 7 visar en ytterplåt 24 med distansvårtor 28 i sidovy. Figur 8 visar hur ytterplåtarna 24 är svetsade till mellanplåten 26 vid de punkter där ytterplåtarnas vårtor 28 anligger mot mellanplåten 26.Figure 6 shows the principle of fluid flow in the heat exchanger bodies. Figure 7 shows an outer plate 24 with spacer warts 28 in side view. Figure 8 shows how the outer plates 24 are welded to the intermediate plate 26 at the points where the warts 28 of the outer plates abut against the intermediate plate 26.

I figur 9 visas ett ändrat utförande av värmeväxlarkroppen 22b vid vilken mellanplåten är ersatt av två plåtar 42 som är anordnade med mellanrum till varandra och vid värmeväxlarkroppens nedre ände är 5 502 462 förbundna, exempelvis svetsade, vid 44 ett kort stycke före kroppens ände. På detta vis kommer värmeväxlarkroppens två kanaler att bildas av resp. en ytterplåt 24b och en plåt 42. I mellanrummet som bildas mellan plåtarna 42 i värmeväxlarkroppens mitt kommer det fluidum som finns i behållaren (ej visad) att strömma i värmeväxlande kontakt med fluidet i värmeväxlarkroppen 22b via väggarna 42.Figure 9 shows a modified embodiment of the heat exchanger body 22b in which the intermediate plate is replaced by two plates 42 arranged at intervals to each other and at the lower end of the heat exchanger body 5502 462 are connected, for example welded, at 44 a short distance before the end of the body. In this way, the two channels of the heat exchanger body will be formed by resp. an outer plate 24b and a plate 42. In the space formed between the plates 42 in the center of the heat exchanger body, the fluid contained in the container (not shown) will flow in heat exchanging contact with the fluid in the heat exchanger body 22b via the walls 42.

Den i figurerna visade och beskrivna värmeväxlaren fungerar på följande sätt: Det första fluidet som skall värmeväxlas tillförs via inloppet 16 till behållarens inre och strömmar över värmeväxlarkropparnas 22 utsidor till utloppet 18 där det lämnar behållaren. Det andra fluidet som skall värmeväxlas tillföre vid inloppet 36 till gavelsektionens 14 inre på en sida av skiljeväggen 32 ned i de på nämnda sida öppna mynningarna av värmeväxlarkropparnas kanaler och fördelas över värmeväxlarkropparnas 22 inre yta ned till deras nedre ände där fluidet vänder och strömmar uppåt genom den andra kanalen i kropparna 22 och ut i den halva av gavelsektionen 14 som ligger på den andra sidan av skiljeväggen 32 till utloppet 38. Genom att värmeväxlarkropparna är uppbyggda av två ytterplåtar 24 och en mellanliggande plåt 26 i den i figurerna l till 4 visade utföringsformen erhålles på ett enkelt sätt en uppdelning av kropparna 22 i kanaler som effektivt fördelar fluidet över värmeväxlarkropparnas 22 inre yta.The heat exchanger shown and described in the figures operates as follows: The first fluid to be heat exchanged is supplied via the inlet 16 to the interior of the container and flows over the outside of the heat exchanger bodies 22 to the outlet 18 where it leaves the container. The second fluid to be heat exchanged is supplied at the inlet 36 to the interior of the end section 14 on one side of the partition 32 down into the openings on said side of the channels of the heat exchanger bodies and distributed over the inner surface of the heat exchanger bodies 22 down to their lower end where the fluid the second channel in the bodies 22 and out into the half of the end section 14 which lies on the other side of the partition wall 32 to the outlet 38. In that the heat exchanger bodies are built up of two outer plates 24 and an intermediate plate 26 in the embodiment shown in Figures 1 to 4. in a simple manner a division of the bodies 22 into channels is obtained which effectively distributes the fluid over the inner surface of the heat exchanger bodies 22.

Då endast de yttre plåtarna 24 utsätts för trycket i behållarens 10 inre kan mellanplåten 26 utföras av ett tunt material och hela konstruktionen blir därmed enklare och billigare att utföra. 502 462 6 Vid det i figur 10 visade snittet genom en värmeväxlarkropp är i den halva av kroppen 22c i vilken fluidet inströmmar mellan växlarkroppens yttervägg 24c och mellanväggen 26c anordnad en styrplåt 46, som har till uppgift att styra in fluidet under 34c, så att fluidet fördelas jämnt över växlarkroppens 22c yta, som visas med pilarna i figuren.Since only the outer plates 24 are subjected to the pressure in the interior of the container 10, the intermediate plate 26 can be made of a thin material and the whole construction thus becomes simpler and cheaper to perform. In the section shown in Figure 10 through a heat exchanger body, in the half of the body 22c in which the fluid flows in between the outer wall 24c of the exchanger body and the partition wall 26c, a guide plate 46 is arranged, which has the task of guiding the fluid below 34c, so that the fluid distributed evenly over the surface of the exchanger body 22c, as shown by the arrows in the figure.

Figur ll visar schematiskt en ändrad utföringsform av värmeväxlaren i vilken växlarkropparna 22d har vårtor eller intryckningar 28d som är punktsvetsade vid de ställen där de möts vid mellanväggen 26d.Figure 11 schematically shows a modified embodiment of the heat exchanger in which the exchanger bodies 22d have warts or indentations 28d which are spot welded at the places where they meet at the partition wall 26d.

Vid den i figur 12 visade värmeväxlaren har däremot växlarkropparnas 22e ytterväggar 24e längsgående åsar eller intryckningar 28e vilka där de anligger mot mellanväggen 26e är svetsade till den med längsgående svetsar 48, som visas i figur 12 och 14.In the heat exchanger shown in Figure 12, on the other hand, the outer walls 24e of the exchanger bodies 22e have longitudinal ridges or indentations 28e which, where they abut against the partition wall 26e, are welded to the one with longitudinal welds 48, shown in Figures 12 and 14.

I figurerna 15-19 visas ytterligare en ändrad utföringsform av värmeväxlaren enligt uppfinningen vid vilken värmeväxlarkropparna 22f, vilka har samma uppbyggnad som värmekropparna 22 i utföringsformen enligt figur l, är utbytbart infästade till mellanväggen 20f. De delar som är gemensamma med utföringsformen enligt figurerna l-4 har erhållit samma hänvisande siffror med tillägget "f". Värmeväxlarkropparna 22f är vid sin övre, intil mellanväggen 20f belägna ände försedda med flänsar 50 (figur 19) vilka via en mellan fläsarna 50 och mellanväggen 20f belägen packning eller tätning 52 stöder mot mellanväggen 20f. För att trycka flänsarna 50 tätande mot packningen 52 och mellanväggen 20f är anordnade tvärbalkar 54, vilka anligger mot flänsarnas ovansida och vilka balkar 54 har ändplåtar 56 som är försedda med en genomgående bult 58, vilken passerar genom en kantfläns 62 i behållarens l0a vägg och dras ned mot kantflänsen 62 med hjälp av en mutter 60. För att åstadkomma önskad belastning på flänsarna 50 _, 502 462 på växlarkropparna 22f är balkarnas höjd sådan, att ett mellanrum förefinns mellan ändplåtarna 56 och kantflänsen 62 då flänsarna trycker tätande mot packningen 52. Ett lämpligt antal balkar 54, i det visade fallet sex stycken, är anordnade för att säkerställa tillräcklig belastning på växlarkropparna 22f för fasthållning och tätning av dessa mot mellanväggen 20f.Figures 15-19 show a further modified embodiment of the heat exchanger according to the invention in which the heat exchanger bodies 22f, which have the same structure as the heat bodies 22 in the embodiment according to Figure 1, are interchangeably attached to the partition wall 20f. The parts common to the embodiment according to Figures 1-4 have received the same reference numerals with the suffix "f". The heat exchanger bodies 22f are provided at their upper end, adjacent to the partition wall 20f, with flanges 50 (Figure 19) which support the partition wall 20f via a gasket or seal 52 located between the runners 50 and the partition wall 20f. To press the flanges 50 sealingly against the gasket 52 and the partition wall 20f, transverse beams 54 are provided, which abut against the top of the flanges and which beams 54 have end plates 56 which are provided with a through-going bolt 58, which passes through an edge flange 62 in the container wall 10 and is drawn down to the edge flange 62 by means of a nut 60. To provide the desired load on the flanges 50, 502 462 on the exchanger bodies 22f, the height of the beams is such that a gap exists between the end plates 56 and the edge flange 62 when the flanges press sealingly against the gasket 52. a suitable number of beams 54, in the case shown six, are arranged to ensure sufficient load on the exchanger bodies 22f for holding and sealing them against the partition wall 20f.

I figurerna 20-22 visas ytterligare en utföringsform där värmeväxlarkropparna 22g är insatta omväxlande från mellanväggen 20g och ytterligare en mellanvägg 64 vilken är anordnad vid motsatta gaveln l2g av behållaren l0g.Figures 20-22 show a further embodiment in which the heat exchanger bodies 22g are inserted alternately from the partition wall 20g and a further partition wall 64 which is arranged at the opposite end 12g of the container 10g.

Arangemanget med tilledning och bortledning av fluidet till värmeväxlarkropparna 22g är samma som tidigare beskrivts i samband med figurerna l till 4, dvs. gavelutrymmet är delat av skiljeväggar 32g och 66 i en inloppssektion och en utloppssektion som ansluter till de mot gavelsektionen öppna delarna av värmeväxlarkropparna.The arrangement of supply and discharge of the fluid to the heat exchanger bodies 22g is the same as previously described in connection with Figures 1 to 4, i.e. the end space is divided by partitions 32g and 66 into an inlet section and an outlet section which connect to the parts of the heat exchanger bodies open towards the end section.

Dessa kan vara permanent infästa till mellanväggarna 20g och 64, som visas i figur l och 2, eller löstagbart infästade, som visas i figurerna 15-19.These may be permanently attached to the partitions 20g and 64, shown in Figures 1 and 2, or releasably attached, as shown in Figures 15-19.

Det är klart att de visade och beskrivna utförings- formerna endast är exempel på uppfinningen och att denna kan varieras inom ramen för de följande patentkraven.It is clear that the embodiments shown and described are only examples of the invention and that this can be varied within the scope of the following claims.

Sålunda kan arrangemanget med fasta eller utbytbara värmeväxlarkroppar användas i de olika utförandena även som värmeväxlarkroppar insatta från en eller båda ändar av behållaren.Thus, the arrangement with fixed or replaceable heat exchanger bodies can be used in the different embodiments also as heat exchanger bodies inserted from one or both ends of the container.

Claims

502 462 PATENT REQUIREMENTS

A heat exchanger for fluids such as liquids, steam, gases, etc. comprising a closed container (10) for one fluid provided with inlet and outlet and heat exchanger bodies (22) for the other fluid arranged in the container, which bodies have connection with closed inlet and outlet sections separated from the interior of the container, the bodies (22) comprising an element with two separated elongate closed channel sections relative to the interior of the container, which at one end of the container communicate with a turning chamber for transferring the other fluid. from one channel section to the other channel section. characterized in that the elements (22), which are flat, are connected at the other end of the container (10) to a gable construction comprising the closed inlet and outlet sections of the second fluid, the elements being connected to a bottom (20) in the gable structure in such a way that the channel sections of the element open into the gable structure and a partition wall (32) therein delimits said inlet and outlet sections and intersects across the ends of the elements, and the channel sections of the elements are alternately open and closed (30) on both sides of the partition to connect to the inlet resp. the outlet section.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the element (22) comprises two spaced outer walls (2 &) and an intermediate wall (26), which later ends a short distance before the other end so that between the outer walls (24) is formed a reversing chamber for the transition of the fluid between the channel sections of the element.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the element comprises four spaced walls (2üb, 42) of which the two outermost (24b) at the other end - are connected to a space bridging the gaps and the two inner ends a short piece before the two outermost and are connected by means of a space between them bridging second wall to form a turning chamber connecting the channel sections to each other. 1 502 462

Heat exchanger according to Claim 2 or 3, characterized in that the spaces are provided by wart-like spacers (28) in the walls (20), for example depressions therein.

Heat exchanger according to one of Claims 2 or 3, characterized in that the gaps are provided by longitudinal ridges or indentations (28e) in the walls (2ﬁ e) -

Heat exchanger according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the heat exchanger bodies (22) are arranged spaced side by side and projecting into the container (10) from one end thereof, at which the inlet (16) of the container (10) the first fluid is arranged, the outlet (18) of said first fluid being located at the other end of the container (10).

Heat exchanger according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the heat exchanger bodies (22a) are arranged spaced side by side and projecting into the container (102) from one end thereof, the inlet (16a) and the outlet of the container (16a) 18a) firstly the fluid is arranged at two opposite sides of the container at said end and at the other end of the container are arranged guide plates (40) which slide in between the heat exchanger bodies and end a short distance before said one end of the container (10a).

Heat exchanger according to claim 5, characterized in that a guide plate (üó) is arranged at the open part of the channels of the elements (22c) so that the second fluid is guided in under the closed part of the same channels.

Heat exchanger according to one of Claims 5 to 8, characterized in that the heat exchanger bodies (22f) are exchangeably fastened to the bottom (20f) of the end structure and are pressed sealingly against it by means of a beam structure (54).

Heat exchanger according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the heat exchanger bodies (22g) are inserted alternately from two different directions in the container (10g).