SE519570C2 - Värmeöverföringsplatta med flödesavgränsare; plattpaket och plattvärmeväxlare - Google Patents

Description

30 35 »Q m;- 519 570 2 Moderna plattvärmeväxlare har värmeöverföringsplat- tor som i de flesta fall är framställda av tunnplåtsäm- nen, vilka pressats och stansats till sin slutliga form.

Varje värmeöverföringsplatta är vanligtvis försedd med fyra eller flera s k portar genom att genomgående hål har stansats vid plattans fyra hörn. Ibland stansas ytter- ligare portar utmed kortsidorna hos plattorna så att de är belägna mellan de i hörnen belägna portarna. De olika plattornas portar definierar nämnda inlopps- och utlopps- kanaler som sträcker sig genom plattvärmeväxlaren tvärs plattornas plan. Packningar eller någon annan form av tätningar är placerade kring vissa av portarna växelvis i vart annat plattmellanrum, och i övriga plattmellanrum kring övriga portar för bildande av de två åtskilda kana- lerna för den första respektive den andra fluiden.

Eftersom det under drift uppstår ansenliga tryckni- våer för fluiderna i värmeväxlaren, måste plattorna vara tillräckligt styva så att de inte deformeras av fluidum- trycket. För att man skall kunna använda plattor av tunn- plàtsämnen måste dessa på något sätt stödjas. Detta àstadkommes vanligtvis genom att värmeöverföringsplatt- orna utformas med någon form av korrugering så att de an- ligger mot varandra vid ett stort antal punkter.

Plattorna spänns samman mellan två böjstyva gavel- plattor (eller stativplattor) i ett s k stativ och bildar därmed styva enheter med flödeskanaler i varje plattmel- lanrum. Gavelplattorna spänns mot varandra med hjälp av ett antal spännbultar som ingriper med båda plattorna i urtag eller hål som är utformade utmed respektive gavel- plattas omkrets. I vissa plattvärmeväxlare svetsas eller löds plattorna samman med varandra, varvid gavelplattor- nas syfte är att skydda värmeväxlarens värmeöverförings- plattor.

Då man konstruerar en plattvärmeväxlare av ovan nämnda slag för användning vid relativt höga tryck måste speciella hänsyn tas. En värmeöverföringsplatta som år avsedd att användas i tillämpningar med relativt låga JO 15 20 25 30 35 . - « . i. 519 570 3 tryck kan ha en stor värmeöverföringsyta. Om nämnda flui- dum tillförs under höga tryck, kommer den stora värme- överföringsytan att ge upphov till mycket stora krafter som då mäste upptas av stativet eller lödningen mellan plattorna.

Det böjmoment som en gavelplatta påverkas av p g a vätsketrycket är proportionellt mot plattans bredd i kva- drat. Vid tryck på 100-150 bar (10-15 MPa) krävs det oer- hört kraftiga gavelplattor för att man skulle kunna an- vända breda värmeöverföringsplattor med stora portar av det slag som översiktligt beskrivits i det föregående.

Vidare måste spännbultarna dimensioneras för att klara den kraft som krävs för att plattpaketet skall kunna klämmas samman tillräckligt hårt för att korrekt tätning skall erhållas. För att varje bult inte skall bli alltför kraftig och otymplig att hantera behövs det vid högtryckstillämpningar ett stort antal bultar. Vid dimen- sionering för riktigt höga tryck uppstår ibland problemet att det inte längre finns utrymme utmed plattornas om- krets för alla de bultar som skulle behövas.

Vidare behöver man använda kraftiga stativ, vilket ytterligare fördyrar konstruktionen. Framförallt vid plattvärmeväxlare med relativt litet antal plattor där stativkostnaden utgör en större del blir denna konstruk- tion alltför dyr i förhållande till den erhållna värme- överföringskapaciteten.

I sammanhanget bör också nämnas den typ av plattvär- meväxlare som finns beskriven i DE-Al-19716200. I denna skrift beskrivs en plattvärmeväxlare där samtliga portar, dvs även portarna för de olika fluiderna, ligger utmed en och samma linje. Det ändamål som anges i DE-skriften är att man önskar erhålla en bättre fördelning av flödet över värmeöverföringsplattornas bredd. Plattan har en väsentligen långsmal, rektangulär form och de båda por- tarna för en av fl iderna är belägna ytterst på vardera av plattans kortsida, medan de båda portarna för den andra fluiden är belägna innanför. Detta får till följd 10 15 20 25 30 » ; v . f. 9 570 UW ...S \ 4 att flödet mellan de båda yttre portarna fördelas utmed värmeöverföringsplattans hela bredd, men flödet mellan de båda inre portarna erhåller en mycket dålig fördelning över plattans bredd. Således erbjuder inte heller denna konfiguration någon användbar lösning på ovannämnda pro- blem.

Vidare bör också nämnas en annan typ av plattvärme- växlare där det är vanligt att använda smala plattor, nämligen en väldigt speciell typ av värmeväxlare, s k fallfilmsförångare. Sådana beskrivs exempelvis i EP-Al- 548360 och EP-Al-411123. En fallfilmsförångare används för att förånga vatten eller annan vätska ur exempelvis fruktjuice, sockerlösning eller liknande för erhållande. av en högre koncentration av fruktjuicen respektive sock- ret i lösningen.

I en sådan fallfilmsförångare används en mycket spe- ciell typ av långsmala plattor och ett speciellt tät- ningssystem. Ånga tillförs oftast via en port som är be- lägen allra överst och leds nedåt i vartannat plattmel- lanrum för att slutligen ledas bort från förångaren via en eller flera portar belägna längst ned på plattan. Den fluid som man önskar förånga vätska ur leds in via en övre port och ut via en nedre port. Dock är den övre por- ten inte belägen vid den övre delen av plattan utan den är förskjuten en avsevärd sträcka nedåt mot den nedre porten. Vätskan stiger uppåt i en smal, långsträckt av packningar åstadkommen förvärmningskanal upp från in- loppsporten tills den når övre delen av plattan, där den därefter leds nedåt på ömse sidor av förvärmningskanalen till en i plattans nedre parti belägen utloppsport. I EP- Al-4ll123 är inloppsporten belägen ända nere vid det nedre partiet av plattan och i EP-Al-548360 är den övre porten belägen strax ovanför mitten av plattan. Denna konstruktion är endast avsedd att användas för de mycket speciella flödesförnållafiden som råder vid fallfilmsför- ångare och den skulle inte överhuvudtaget fungera vid konventionella användningsområden för allmänna plattvär- 10 15 20 25 30 | ø « Q f. 519 570 5 Om denna konstruktion skulle användas för skulle tryckfallet bli extremt högt, vilket meväxlare. stora flöden, skulle leda till en alldeles för läg verkningsgrad.

Vidare bör den i US-A-4708199 beskrivna plattvärme- växlaren kommenteras. I detta patent visas en cirkulär platta med ett antal flänsförsedda genomgående hål och plana öppningar som är växelvis placerade på samma radie och med lika delning i omkretsled. Ett antal plattor pla- ceras ovanpå varandra, varvid varje platta är roterad en delning i förhållande till den underliggande. Flänsarna kring hålen åstadkommer en tätning mot undersidan av den ovanpåliggande plattan och avgränsar därmed detta häl mot det flödesomràde som erhålles mellan plattan ifråga och' plattan ovanför. Eftersom plattorna är roterade en del- ning i förhållande till varandra, kommer varannan port att stå i förbindelse med vartannat flödesomràde. Denna speciella konstruktion har utvecklats för användning vid svetsade plattvärmeväxlare med målsättningen undvika att det behövs två olika plattor som omväxlande staplas på varandra. Denna konstruktion är dock inte tillfredstäl- lande vid användning vid höga tryck, eftersom cirkulära plattor ger en maximal spännvidd i förhållande till en given värmeöverföringsyta och därmed utsätts för alltför stora belastningar.

Det finns således inte något till fullo tillfred- ställande konventionellt plattvärmeväxlarkoncept som kan användas vid höga tryck. De varianter som finns medför olika nackdelar. Exempelvis leder de till att stativets konstruktion blir onödigt kraftig, att plåten utnyttjas dåligt eller att flödet fördelas bristfälligt över platt- ornas bredd. Framför allt det sistnämnda fördelnings- problemet är viktigt att lösa eftersom en plattvärmeväx- lares verkningsgrad är kraftigt beroende av en god för- delning av flödet av fluiderna utmed plattans hela bredd. 10 15 20 25 30 35 ~+ -~~ 1 a ~ ~ \ .H a. z « š» - . . _ . , _ , » f» 1 , 1 1 . . . . , _ . ß n f =- . ». . . i . « . . , f a x. . 6 Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en lösning på ovan nämnda problem. Ett speciellt ändamål är att åstadkomma en god flödesfördelning vid plattvärmeväx- lare av det slag som beskrivits ovan. Vidare avses att åstadkomma en konstruktion som innebär att man kan bygga enkla och billiga stativ i förhållande till de kända kon- struktionerna vid tillämpningar med fluider som står un- der relativt högt tryck. Ännu ett ändamål är att åstad- komma en konstruktion som möjliggör ett bättre utnyttjan- de av materialet hos värmeöverföringsplattorna. Ytter- ligare ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande beskrivningen. V Ändamålen med uppfinningen har uppnåtts medelst en värmeöverföringsplatta som är av ovan angivet slag och som kännetecknas av att en flödesavgränsare är anordnad åtminstone i det första portpartiet vid minst en av por- tarna som är belägen närmast det andra portpartiet; att flödesavgränsaren har en sådan utsträckning att varje rät, geometrisk linje, vilken konstrueras så att den sträcker sig mellan nämnda port och en port som är belä- gen i det motstående portpartiet och är avsedd för samma fluid, att flödesavgränsaren är belägen mellan nämnda port och sträcker sig genom nämnda flödesavgränsare; och det andra portpartiet.

Genom att utforma värmeöverföringsplattan på detta sätt erhålls en konstruktion där man får en bra nyttjan- degrad av plattans värmeöverföringsyta. Detta leder i sin tur till att man kan utforma värmeöverföringsplattorna och därmed också stativplattorna så små som möjligt. Vi- dare gör portplaceringen att man i sig erhåller en god fördelning av fluidumflödet från den port som är belägen längst från det motstående portpartiet. Till skillnad från kända konstruktioner erbjuder dessutom den nya kon- struktionen en god fördelning av fluidumflödet även från den port som är belägen närmast det motstående portpar- ....-. l0 15 25 30 35 - » . . v: 519 570 7 tiet. Detta àstadkoms med hjälp av flödesavgränsaren, som är anordnad vid minst en av nämnda portar.

Genom att flödesavgränsaren sträcker sig på ovan an- givet slag vid nämnda port erhålls en god fördelning av den till eller från porten strömmande fluiden utan att något större tryckfall orsakas. Med detta konstruktions- mässiga särdrag säkerställs att ett fluidumflöde inte kan strömma direkt mellan två portar utan måste avlänkas el- ler åtminstone påverkas av en flödesavgränsare på dess väg från inloppsporten till utloppsporten.

Vidare är flödesavgränsaren belägen mellan nämnda port och det andra portpartiet, vilket gör att fluidum- flödet fördelas över värmeöverföringspartiets hela bredd istället för att ledas direkt till den motsvarande in- eller utloppsporten. Flödesavgränsaren gör dessutom att man kan styra fluidernas strömningssträcka så att de båda fluiderna strömmar utmed en sträcka som är väsentligen lika lång, vilket är fördelaktigt med tanke pä optimering av värmeutbytet mellan fluiderna. Som framgår av det nyss sagda kan man utforma plattorna så, att de är smala sam- tidigt som man erhàller en god verkningsgrad med avseende på värmeutbytet. Detta är speciellt fördelaktigt vid tillämpningar med höga tryck hos fluiderna, eftersom breda plattor skulle kräva alltför kraftiga och kostsamma stativ och stativplattor. Den uppfinningsenliga konstruk- tionen erbjuder sàledes en lösning på de ovannämnda pro- blemen.

Föredragna utföringsformer framgår av de underord- nade patentkraven.

Enligt en föredragen utföringsform utgör nämnda flödesavgränsarförsedda port en inloppsport för en av fluiderna. Genom att styra inflödet av en fluid erhåller man en god fördelning av nämnda fluid redan vid inför- seln.

Enligt en föredragen utföringsform utgör nämnda flödesavgränsarförsedda port en utloppsport för en av fluiderna. Genom att styra utflödet av en fluid erhåller .10 15 20 25 30 35 . . - . I. 519 570 i » « , , . 8 man en god fördelning av nämnda fluid över plattans hela bredd även vid det sista partiet strax innan utflöde via utloppsporten.

Företrädesvis sträcker sig flödesavgränsaren i om- kretsled kring ungefär hälften av nämnda ports omkrets, vilket gör att man säkerställer en god fördelning av flö- det.

Med fördel är en ytterligare eller andra flödesav- gränsare anordnad i det andra portpartiet vid en av por- tarna som dels är belägen närmast det första portpartiet, dels utgör en utloppsport för en av fluiderna. Detta gör att man erhåller en god fördelning av båda fluiderna. Be- roende pä portplaceringen är den första flödesavgränsaren belägen vid en motsvarande inloppsport eller vid en ut- loppsport för den andra fluiden. Behovet av flödesavgrän- sare är framförallt uttalat vid utformning av den eller de portar i respektive portparti som är belägen närmast det motstàende portpartiet. Den port som är belägen när- mast det motstàende portpartiet utgör i de flesta fall en tillräcklig flödesavgränsare för flödet till eller från den eller de portar som är belägna längst frän det mot- stående portpartiet.

Med fördel uppfyller den andra flödesavgränsaren liknande konstruktionskrav som för den första flödesav- gränsaren. För förklaring till de olika särdragens bidrag hänvisas till motsvarande förklaring avseende den första flödesavgränsaren.

I enlighet med en föredragen utföringsform omfattar en flödesavgränsare en i ett stycke med plattan utformad, pressad às som är anordnad att i plattans monterade läge i en plattvärmeväxlare ligga an mot en närliggande värme- överföringsplatta. Detta är en tillverkningstekniskt för- delaktig utformning. Genom att använda en platta utformad med en äs kan man exempelvis bygga upp plattpaket med plattor som är sammansvetsade tvä och tvä. En sådan kon- struktion är exempelvis förmånlig vid tillämpningar där den ena fluiden utgörs av juice, sockerlösning eller nä- -10 15 20 25 30 | | - ~ -v - . . . t» gon annan fluid som kräver rengöring av plattorna med vissa tidsintervall och den andra fluiden är vatten. Ef- tersom endast vartannat plattmellanrum behöver rengöras och man vid demontering vill ha en så enkel hantering som möjligt, är det lämpligt att endast de mellanrum som be- höver rengöras är åtkomliga och att de andra finns inuti de kassetter som hanteras.

Enligt en föredragen utföringsform omfattar en flö- desavgränsare en i ett stycke med plattan utformad, pres- sad dal och en i dalen anordnad packning som är anordnad att i monterat läge i en plattvårmeväxlare ligga an mot en närliggande värmeöverföringsplatta. Detta är en till- verkningstekniskt fördelaktig utformning. Exempelvis kan denna utformning användas då man önskar tillverka en typ av platta vad avser portar och mönster, men vill erhålla två typer av plattor vad avser tätningar kring portar och liknande. Genom att använda packningar på rätt sätt kan man då erhålla tvà med varandra blandbara, olika plattor som framställs med hjälp av en och samma typ av pressad plåt. Eftersom pressverktygen är dyra år det önskvärt att kunna använda plattkonfigurationer som endast kräver en typ av pressmönster och därmed endast ett pressverktyg.

Vid en föredragen utföringsform är portarna i vart och ett av portpartierna belägna utmed en och samma geo- metriska linje. Detta gör att man kan utforma värmeöver- föringsplattan mycket smal, att man automatiskt erhåller en flödesfördelning av flödet till och från de portar som är belägna längst från det motstående portpartiet och att man erhåller en portkonfiguration som är enkel att ut- forma så att plattan är blandbar med sig själv.

Enligt en annan föredragen utföringsform är den första geometriska linjen utmed vilken portarna i det första portpartiet är belägna väsentligen parallell med och förskjuten ett avstånd i en tvärriktning hos värme- överföringsplattan i förhållande till den andra geomet- riska linjen utmed vilken portarna i det andra portpar- tiet är belägna. Med denna utformning kan man exempelvis 10 15 20 b) kl: : e v | -Q 519 570 . - . . ,. v u 10 erhålla en platta som är blandbar med sig själv och som åstadkommer lika lång flödesväg för de båda fluiderna.

Vidare gör portplaceringen att det blir enkelt att er- hålla en god flödesfördelning över plattans hela bredd.

Vid en föredragen utföringsform är flödesavgränsa-i ren delvis öppen utmed sin utsträckning i omkretsled för möjliggörande av ett delfluidumflöde genom flödesavgrän- saren. Med denna utformning erhålls en mycket god flödes- fördelning över plattans hela bredd. Vid vissa tillämp- ningar skulle en helt tät flödesavgränsare kunna ge upp- hov till ett alltför litet flöde invid flödesavgränsaren vid den bort från porten vända sidan av flödesavgränsa- ren. Ett litet delflöde genom flödesavgränsaren elimine- rar denna risk.

Enligt en föredragen utföringsform är de portar som i respektive portparti är belägna närmast det motstàende portpartiet avsedda för en första fluid och de portar som i respektive portparti är belägna längst från det motstà- ende portpartiet är avsedda för en andra fluid. På detta sätt kan man exempelvis utnyttja det faktum att en fluid som genomgår en fasomvandling från ånga till vätska eller tvärtom inte behöver lite lång flödesväg för att ge upp- hov till lika stort värmeutbyte som en fluid som inte ge- nomgår någon fasomvandling. Vidare åstadkommer de portar som är belägna närmast det motstàende portpartiet automa- tiskt flödesfördelande verkan för fluidumflödet mellan portarna som är belägna längst från det motstàende port- partiet.

För att erhålla en med sig själv blandbar värme- överföringsplatta är portarna anordnade symmetriskt i förhållande till en symmetrilinje. Beroende på om plattan skall utformas för fasomvandling av en fluid, båda flui- derna eller ingen av fluiderna kan denna symmetrilinje väljas på olika sätt.

Ovannämnda ändamål med uppfinningen uppnås också medelst ett plattpaket och en plattvärmeväxlare av det slag som framgår av respektive självständigt krav.

JO 15 20 25 30 519 57Ü '''' " . . . - .- . u ll Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det föl- jande under hänvisning till bifogade schematiska rit- ningar som i exemplifierande syfte visar för närvarande föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Fig l visar en värmeöverföringsplatta som är bland- bar med sig själv genom rotation kring sin längdaxel el- ler sin tväraxel.

Fig 2 visar en värmeöverföringsplatta som är bland- bar med sig själv genom rotation kring en i plattans centrum placerad normal till plattans plan.

Fig 3-4 visar en värmeöverföringsplatta som är av-V sedd för fasomvandling av en av fluiderna och som är blandbar med sig själv genom rotation kring sin längd- axel. I detta fall sker en fasomvandling av en ånga till en vätska (se fig 3).

Fig 5-6 visar en värmeöverföringsplatta som är av- sedd för fasomvandling av en av fluiderna och som är blandbar med sig själv genom rotation kring sin längd- axel. I detta fall sker en fasomvandling av en vätska till en änga (se fig 5).

Fig 7-8 visar en värmeöverföringsplatta som är ut- formad att klara fasomvandling för båda fluiderna och som är blandbar med sig själv genom rotation kring en i plat- tans centrum placerad normal till plattans plan.

Fig 9 visar en värmeöverföringsplatta som är bland- bar med sig själv genom rotation kring sin längdaxel el- ler sin tväraxel.

Fig 10 visar en alternativ utformning av den i fig 3 visade värmeöverföringsplattan. 10 15 20 25 30 35 , . . . - . 519 570 12 Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Såsom framgår av figurerna har värmeöverförings- plattan enligt de föredragna utföringsformerna en långsträckt, väsentligen rektangulär form. Vid vardera kortsidan är ett portparti A, B utformat. I respektive portparti A, B är två genomgående hål, s k portar 1-4, utformade. Dessa plattor är anordnade att sättas samman till ett plattpaket på konventionellt sätt på så vis att var och en av portarna l-4 kommer att bilda en kanal som sträcker sig genom plattpaketet. Den första porten l bil- dar en första inloppskanal som är avsedd för en första fluid medan den andra porten 2 bildar en första utlopps- kanal som är avsedd för nämnda fluid. Den tredje porten 3 bildar en andra inloppskanal som är avsedd för en andra fluid och den fjärde porten 4 bildar en andra utloppska- nal som är avsedd för nämnda fluid.

Vanligtvis står vartannat plattmellanrum i förbin- delse med den första inloppskanalen och den första ut- loppskanalen, varvid dessa plattmellanrum är anordnade att var för sig definiera ett flödesområde och leda ett flöde av den första fluiden mellan nämnda in- och ut- loppskanaler. På motsvarande sätt står övriga plattmel- lanrum i förbindelse med den andra inlopps- och den andra utloppskanalen för ett flöde av den andra fluiden. Platt- orna står således i kontakt med den ena fluiden via sin ena sidoyta och med den andra fluiden via sin andra sido- yta, vilket möjliggör stort värmeutbyte mellan de båda fluiderna. Av figurerna framgår hur flödet av respektive fluid år avsett att ske på vardera sidan av plattan. Hel- dragna pilar visar flödet på den i förhållande till rit- ningens plan övre sidan och streckade pilar visar flödet på den i förhållande till ritningens plan nedre eller bakre sidan.

Såsom framgår av figurerna uppvisar värmeöverfö- ringsplattan vidare flödesavgränsare 5-6 som är anordnade vid den port i respektive parti som är belägen närmast det motstäende portpartiet. Flödesavgränsarna 5-6 är ut- -10 15 20 25 30 35 « - | | -u 519 570 u. i.. l3 formade som en pressad äs utformad att ligga an mot en motsvarande ás hos en intilliggande platta. Som flödesav- gränsare 5-6 kan man också använda en packning som ligger i ett pressat spår i de båda intill varandra liggande plattorna. I figurerna visas tätande packningar eller sammansvetsade flödesavgränsare medelst heldragna linjer, på den visade sidan utformade för svetsning avsedda åsar visas som tunna punktstreckade linjer och på andra sidan utformade för svetsning avsedda åsar eller på denna sidan utformade men icke fyllda packningsspàr visas medelst punktstreckade linjer.

Flödesavgränsarna 5-6 kan vara raka eller utformade med någon annan föredragen form som väljes av t.ex. V strömningstekniska skäl. De i figurerna visade flödesav- gränsarna 5-6 sträcker sig företrädesvis ungefär kring hälften av respektive ports omkrets och har en väsentli- gen halvcirkelformad utsträckning. Flödesavgränsarna 5-6 är belägna vid den sida av porten som är vänd mot det motstående portpartiet.

I beskrivningen ovan har inte någon speciell hänsyn tagits till specifika utföringsformer utan beskrivningen ovan är tillämplig på i det följande beskrivna utförings- former om något speciellt inte anges i samband med be- skrivning av respektive utföringsform.

I den i fig 1 visade utföringsformen omfattar värme- överföringsplattan en första inloppsport 1 i det övre portpartiet A och en första utloppsport 2 i det nedre portpartiet B, vilka portar är avsedda för ett flöde av en första fluid. Vidare har plattan 1 en andra inlopps- port 3 i det nedre portpartiet B och en andra utloppsport 4 i det övre portpartiet A, vilka portar är avsedda för ett flöde av en andra fluid.

Plattan är avsedd för s k helsvetsade eller lödda värmeväxlare och är utformad med ett antal parallellt med avsedda 8 kring sin periferi och kring sina portar. sar 7 och dalar 9)' varandra löpande, för svetsning På den sida som är vänd uppåt ur ritningens plan har plattan ett inre -10 15 20 25 30 . . . . ,. 14 flödesbegränsande område som omsluts av en inre ås 7 som är anordnad att svetsas samman med en motsvarande às hos en intilliggande platta. Vidare finns en motsvarande ås 7 kring var och en av de båda yttre portarna 3, 4. Dessa àsar 7 visas med en punktstreckad linje. På den andra si- dan har plattan l en ås (dal 8 på den i fig l visade si- dan av plattan) som sträcker sig kring plattans periferi och som är anordnad att svetsas samman med en motsvarande ås hos en intilliggande platta. Vidare finns en motsva- rande às (dal 8 pà den i fig visade sidan av plattan) kring var och en av de båda inre portarna 1,2. På detta sätt har man säkerställt att hela värmeväxlaren har avtä- tats mot omgivningen och vartannat plattmellanrum står i flödesförbindelse med två av portarna medan övriga platt- mellanrum står i flödesförbindelse med övriga portar. Om plattorna utformas av pressad tunnplåt, kommer en ås pá en sida innebära en dal på den motstående sidan, vilket i sin tur innebär att àsar på olika sidor av plattorna inte kan korsa varandra om extra material inte läggs dit. Där- för är det viktigt notera vilken às som ligger innerst respektive ytterst i respektive fall i förhållande till periferi hos plattan respektive portarna.

Såsom framgår av fig 1 kommer flödet mellan de båda yttre portarna 3, 4 tvingas att fördela sig över plattans hela bredd eftersom den inre porten 1, 2 i respektive portparti måste vara avtätad från det andra fluidumflödet (streckade pilar). Det andra fluidumflödet tvingas därmed att delas upp i ett delflöde på vardera sidan av de båda inre portarna l, 2. För att kunna fördela det första flu- idumflödet (heldragna pilar) är ovannämnda flödesavgrän- sare 5-6 anordnade mellan respektive port l, 2 och det motstående portpartiet.

I fig 2 visas en annan föredragen utföringsform. I denna utformning står den i ena portpartiet yttre porten 1 (dvs den port som är belägen längst från det motstående portpartiet) i flödesförbindelse med den i andra portpar- tiet inre porten 2 (dvs den port som är belägen närmast una..- -10 15 25 30 35 » . 1 » ~ v 519 570 15 det motstående portpartiet). Plattan är försedd med pack- ningar (de heldragna tjocka linjerna) och år utformad att vara blandbar med sig själv genom rotation kring en i plattans mittpunkt placerad normal N till plattans plan.

Detta innebär att den packningskonfiguration som finns på den nedre halvan på plattans framsida är likadan som den som finns på den övre halvan på angränsande plattas fram- sida. Som framgår av fig 2 är det utloppsporten 4 som är försedd med flödesavgränsare 5. Liksom i tidigare be- skrivna utföringsformer är flödesavgränsaren 5 huvud- sakligen U-formad och belägen mellan porten ifråga och det motstående portpartiet. De båda inloppsportarna 1,13 är inte försedda med någon flödesavgränsare. Det behövs inte i detta fall eftersom de båda inre portarna 2, 4 utgör en avgränsning av flödet eftersom flödet från inloppsporten 1, 3 vid de båda portpartierna måste dela sig och flöde på vardera sidan av de mellanliggande utloppsportarna 2, 4.

I fig 3-4 visas ytterligare en annan föredragen ut- föringsform. I denna utformning står de båda yttre por- tarna 1, 2 i flödesförbindelse med varandra och de båda inre portarna 3, 4 står i flödesförbindelse med varandra.

De båda inre portarna 3, 4 är försedda med flödesavgrän- sare 5, 6 av det slag som beskrivits ovan. Den översta porten 1 som utgör inloppsport för den första fluiden upptar en relativt stor del av plattans bredd. I den i fig 10 visade varianten upptar porten 1 större delen av plattans bredd. Den nedersta porten 2 som utgör utlopps- port för den första fluiden är betydligt mindre än in- loppsporten 1. I detta fall är den också mindre än de båda portarna 3, 4 för den andra fluiden. Plattan är en s k semisvetsad platta, vilket innebär att plattorna svetsas samman parvis. Motsvarande funktion kan vid pack- ningsförsedda plattor uppnås genom att packningsspåren förläggs i halvplan, vilket gör det möjligt att placera packningar på plattans båda sidor. _10 15 20 25 30 DJ lJl 519 570 16 Vid semisvetsning är åsarna är anordnade att svetsas samman med motsvarande ås hos intilliggande platta och de är avsedda att på andra sidan bilda en dal som på vissa partier är avsedd att uppta en packning. Exempelvis fram- går detta i fig 4 och fig 10 på långsidorna där den hel- dragna, tjocka linjen övergår i en heldragen linje som viker av inåt i portpartiet och en punktstreckad linje som fortsätter uppåt. Den heldragna linjen utmed långsi- dan betecknar en packning 9 som är placerad i en genom hela pressdjupet tryckt dal 10 som på andra sidan defini- erar en för svetsning avsedd ås. Då den heldragna linjen viker av inåt betecknar den en packning 11 placerad i en dal som endast är pressad till halva pressdjupet. Om I denna dal skulle vara pressad till hela pressdjupet, skulle den på andra sidan definiera en tätande äs, men i detta fall tillåts på baksidan ett flöde från den översta porten ned till själva värmeöverföringspartiet. Den streckade linjen som fortsätter kring plattans periferi betecknar fortsättningen på den till hela pressdjupet pressade dalen som på andra sidan definierar en för svetsning avsedd äs. Runt de båda yttre portarna 1, 2 finns ett packningsspàr som är pressat till huvudsakligen halva pressdjupet och som uppbär en kring respektive port sig sträckande packning 12.

Istället för att använda blandat halva och hela pressdjup kan man konsekvent använda halva pressdjup och sedan se till att placera packningar i spåren där man vill orsaka tätning. Exempelvis skulle man därvid ha packningar på båda sidorna av plattan utmed dess peri- feri, medan man kring de olika portarna endast skulle ha packning på endera sidan av plattan. Flödesfördelaren kan därvid åstadkommas genom att man placerar en packning i packningsspåret kring porten eller portarna i fråga i den önskade, U-formade utsträckning som framgår av fig 3, 4 och 10.

I fig 5-6 visas ett annat sätt att använda den i fig 3-4 och 10 plattan. I denna alternativa användning ström- -10 15 20 25 30 17 mar fluiderna i motsatt riktning. Denna flödesriktning är användbar då man önskar förånga en fluid. Den förångade fluiden strömmar från den nedre, mindre porten 1 upp till den övre, större porten 2. Den andra fluiden strömmar i motsatt riktning mellan de båda inre portarna 3, 4. I öv- rigt är packningar, svetsningar etc utformade på något av de sätt som framgår av beskrivningen i samband med den i fig 3-4 och fig 10 visade utföringsformen.

I fig 7-8 visas ytterligare en annan föredragen ut- föringsform. I denna platta är portarna 2, 3 i det övre portpartiet B förskjutna mot den ena längskanten och por- tarna l, 4 i det nedre portpartiet A förskjutna mot den andra längskanten. Den yttre porten 3 i det övre portpar- tiet B står i flödesförbindelse med den inre porten 4 i det nedre portpartiet A. På motsvarande sätt står den inre 2 porten i det övre portpartiet B i flödesförbin- delse med den yttre porten l i det nedre portpartiet A.

De båda yttre portarna l, 3 är större än de båda inre portarna 2, 4 och utgör inloppsportar för de båda flui- derna.

Genom att konfigurera portarna på detta sätt kan man erhålla lika lång flödesväg och olika portstorlek på in- lopp 1, 3 och utlopp 2, 4 för båda fluiderna. Detta är exempelvis lämpligt för att erhålla god värmeväxlingska- pacitet vid tillämpningar med fasomvandling.

Genom att förskjuta portarna på det vis som framgår av fig 7-8 kan man utnyttja plattans yta på ett mycket fördelaktigt sätt. Fluidumflödet på respektive sida kan ledas nästan ända upp till den yttre porten 1, 3 och se- dan avlänkas tillbaka till den inre porten 2, 4 (se exem- pelvis övre vänstra hörnet i fig 7). Denna avlänkning 6 som sträcker sig 4 omkrets. I åstadkoms medelst flödesavgränsare 5, kring ungefär hälften av respektive ports 2, det fall en något som visas i fig 7-8 har flödesavgränsarna 5, 6 avvikande form i förhållande till de former som visats i samband med de andra föredragna utföringsfor- me Ina . »--.- -10 15 20 25 30 . ø + . .n LT! -A xD Un \J CD .n f.. 18 I fig 7 i det övre portpartiet B kring den inre por- ten 2 visas ett packningssystem (heldragna, tjocka lin- jer) som består av en packning 10 som sträcker sig från strax under centrum i vänstra sidan l0a, nedåt lOb, upp- till högra sidan lOc och diagonalt uppåt åt vänster lOd mellan den inre 2 och den yttre porten 3. Dessutom finns en packning ll som sträcker sig från den nedersta punkten snett nedåt åt höger ut till den utmed längskanten sig sträckande packningen 12. I denna konfiguration utgör packningar lOa-c som är belägna nedanför portens 2 cent- rum en form av flödesavgränsare 5, eftersom de påverkar fluidumflödet så att det inte kan ta närmaste vägen mel- lan portarna 2, 4 ifråga. Detta kan också uttryckas som att nämnda flödesfördelare 5 sträcker sig utmed nämnda ports 2 omkrets i sådan utsträckning att varje geomet- risk, rät linje som kan konstrueras mellan nämnda port 2 och en port 4 som är belägen i det motstående portpartiet och avsedd för samma fluid sträcker sig genom nämnda flö- desavgränsare 5. Samtliga visade föredragna utföringsfor- mer uppfyller detta särdrag. Noterbart är att i detta fall år det endast utloppsportarna 2, 4 som är försedda med flödesavgränsare 5, 6.

Den i fig 7-8 visade plattan är avsedd att tätas mot intilliggande plattor med hjälp av packningar och är blandbar med sig själv genom rotation kring en i mitt- punkten placerad normal N till plattans plan.

I fig 9 visas ytterligare en föredragen utförings- form. I denna utföringsform står de båda inre portarna l, 2 i flödesförbindelse med varandra och de båda yttre por- tarna 3, 4 i flödesförbindelse med varandra. De båda inre portarna 1, 2 har en form som är uppbyggd av en cirkel där dess utsträckning i tvärriktningen minskats med två räta kanter. Vidare sträcker sig flödesavgränsarna 5, 6 vidare utåt förbi respektive ports 1, 2 centrum i det närmaste ut till den yttersta punkten lb, 2b hos respek- tive port 1, 2. Med denna utformning av flödesfördelarna 5, 6 erhålles en synnerligen god flödesfördelning. Vidare _10 15 20 . . » | nu 19 gör tillplattningen av de inre portarna l, 2 att flödet mellan de båda yttre portarna 3, 4 hindras i relativt li- ten utsträckning. I övrigt motsvarar plattan en platta av det slag som framgår av den i fig 1 visade utföringsfor- men. För övrig förklaring hänvisas till den till fig l hörande beskrivningen.

Det inses att en mängd modifieringar av de häri be- skrivna utföringsformerna av uppfinningen är möjliga inom ramen för uppfinningen, vilken definieras i de efterföl- jande patentkraven.

Exempelvis kan man utforma flödesavgränsaren så, att den inte helt och hållet tätar av flödet, utan att det finns möjlighet att ett litet delflöde flödar genom flö- desavgränsaren. Detta visas schematiskt i fig 10 där den nedre flödesavgränsaren 5 har genombrutits pà vissa stäl- len. En mer eller mindre genombruten flödesavgränsare kan åstadkommas genom att packningen eller àsen utformas nà- got lägre eller till och med tas bort helt över vissa kortare sträckor utmed flödesavgränsarens utsträckning.

Claims (21)

l0 15 20 25 30 35 519 570 20 PATENTKRAV

1. l. Värmeöverföringsplatta för plattvärmeväxlare in- nefattande ett första portparti (A) som är beläget vid en för- sta kant av värmeöverföringsplattan och som omfattar minst en port (1, 4) för var och en av tvà fluider, ett andra portparti (B) som är beläget vid en andra kant av värmeöverföringsplattan och som omfattar minst en port (2, 3) för var och en av fluiderna, samt ett värmeöverföringsparti som är beläget mellan nämnda portpartier (A, B), varvid portarna (1, 4) vid det första portpartiet (A) är belägna utmed en första geometrisk linje (LA; LA1, LA2) som är väsentligen parallell med en längdriktning (L) hos plattan, och varvid portarna (2, 3) vid det andra portpartiet (B) är belägna utmed en andra geometrisk linje (LB; LBl, LB2) som är väsentligen parallell med plattans längdriktning (L), k ä n n e t e c k n a d av att en flödesavgränsare (5) är anordnad àtminstone i det första portpartiet (A) vid minst en av portarna som är belägen närmast det andra portpartiet (B), att flödesavgränsaren (5) har en sådan utsträckning att varje rät, geometrisk linje, vilken konstrueras sä att den sträcker sig mellan nämnda port och en port som är belägen i det motstàende portpartiet (B) och är avsedd för samma fluid, sträcker sig genom nämnda flödesavgrän- (5), att flödesavgränsaren (5) är belägen mellan nämnda sare och port och det andra portpartiet (B).

2. Värmeöverföringsplatta enligt krav l, vid vilken nämnda flödesavgränsarförsedda port utgör en inloppsport för en av fluiderna.

3. Värmeöverföringsplatta enligt krav 1, vid vilken nämnda flödesavgränsarförsedda port utgör en utloppsport för en av fluiderna. lO 15 20 25 30 35 519 570 21

4. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregående krav, vid vilken flödesavgränsaren (5) sträcker sig i om- kretsled kring ungefär hälften av nämnda ports omkrets.

5. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregående krav, vid vilken en ytterligare flödesavgränsare (6) är anordnad i det andra portpartiet (B) vid en av portarna som dels är belägen närmast det första portpartiet (A), dels utgör en utloppsport för en av fluiderna.

6. Värmeöverföringsplatta enligt krav 5, vid vilken nämnda ytterligare flödesavgränsare (6) har en sådan ut- sträckning att varje rät, geometrisk linje, vilken kon- strueras sä att den sträcker sig mellan nämnda port och en port som är belägen i det motstàende portpartiet (A) och är avsedd för samma fluid, sträcker sig genom nämnda flödesavgränsare (6).

7. Värmeöverföringsplatta enligt krav 5 eller 6, vid vilken nämnda ytterligare flödesavgränsare (6) sträcker sig i omkretsled kring ungefär hälften av nämnda ports omkrets.

8. Värmeöverföringsplatta enligt något av kraven 5- 7, vid vilken nämnda ytterligare flödesavgränsare (6) är belägen mellan nämnda port och det första portpartiet (A).

9. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregående krav, vid vilken flödesavgränsaren eller flödesavgrän- sarna (5; 6) omfattar en i ett stycke med plattan utfor- mad, pressad às som är anordnad att i plattans monterade läge i en plattvärmeväxlare ligga an mot en närliggande värmeöverföringsplatta.

10. Värmeöverföringsplatta enligt nàgot av föregå- ende krav, vid vilken flödesavgränsaren eller flödes- avgrànsarna (5; 6) omfattar en i ett stycke med plattan utformad, pressad dal och en i dalen anordnad packning som är anordnad att i monterat läge i en plattvärmeväxla- re ligga an mot en närliggande värmeöverföringsplatta.

11. ll. Värmeöverföringsplatta enl gt något av föregå- i ende krav, vid vilken portarna (l, 4; 2, 3) i vart och 10 15 20 25 30 35 22 ett av portpartierna (A; B) är belägna utmed en och samma geometriska linje (L).

12. Värmeöverföringsplattan enligt något av kraven 1-10, vid vilken en första geometrisk linje (LA1, LA2) utmed vilken portarna (1, 4) i det första portpartiet (A) är belägna är väsentligen parallell med och förskjuten ett avstånd i en tvärriktning hos värmeöverföringsplattan i förhållande till den andra geometriska linjen (LB1, LB2) utmed vilken portarna (2, 3) i det andra portpartiet (B) är belägna.

13. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregå- ende krav, vid vilken flödesavgränsaren eller flödesav- gränsarna (5, 6) är delvis öppen utmed sin utsträckning i omkretsled för möjliggörande av ett delfluidumflöde genom flödesavgränsaren eller flödesavgränsarna (5, 6).

14. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregå- ende krav, vid vilken de portar som i respektive port- parti är belägna närmast det motstående portpartiet är avsedda för en första fluid och de portar som i respek- tive portparti är belägna längst från det motstående portpartiet är avsedda för en andra fluid.

15. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregå- ende krav, vid vilken portarna är anordnade symmetriskt i förhållande till en symmetrilinje.

16. Värmeöverföringsplatta enligt krav 15, vid vil- ken nämnda symmetrilinje sträcker sig i plattans plan.

17. Värmeöverföringsplatta enligt krav 16, vid vil- ken nämnda symmetrilinje sträcker sig utmed en huvudflö- desriktning för nämnda fluider.

18. Värmeöverföringsplatta enligt krav 16, vid vil- ken nämnda symmetrilinje sträcker sig tvärs en huvudflö- desriktning för nämnda fluider.

19. Värmeöverföringsplatta enligt krav 15, vid vil- ken nämnda symmetrilinje utgör en normal till plattans plan.

20. Plattpaket för plattvärmeväxlare, k ä n n e - t e c k n a t av att det innefattar ett antal värmeöver- 519 570 23 föringsplattor av det slag som anges i något av kraven l- 19.

21. Plattvärmeväxlare, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett antal värmeöverföringsplattor av det slag som anges i något av kraven l-19.