SE533359C2 - Platta och packning till en plattvärmeväxlare - Google Patents

Description

25 30 'ii .i m: Lill Eli in Olika designutföranden av värmeöverföringsplattan och den tillhörande packningen är kända från branschen. Ett exempel är en plattvärmeväxlare känd från US-A~5 070 939, där den sista värmeöverföringsplattan har ett packnings- spår med motsvarande packning med noppor som är limmade mot packnings- spåret. Nopporna fungerar som anvisningar för var limmet ska appliceras. l ett annat dokument i enlighet med teknikens ståndpunkt, GB-A-668 905, har värmeöverföringsytan växelvis dragits tillbaka längs transportriktningen för att skapa ökad turbulens i mediet. I USA-5 927 395, WO-A1-00/77468 och WO-At- 2005/O45346 visas andra lösningar för hur packningen kan fästas mot värme- överföringsplattan genom att klämma fast den runt plattans kant samt genom formning av packningsspåret.

Nackdelarna med ovanstående lösningar är att de kräver stor yta längs värmeöverföringsplattornas kanter för applicering, vilket därmed reducerar den potentiella värmeöverföringsytan. Vidare är fästanordningarnas design relativt komplicerad.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Syftet med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad värmeöver- föringsplatta och förebygga eller åtminstone reducera de nackdelar som antyds ovan, samt att tillhandahålla en bättre lösning för en värmeöverförlngsplatta som omfattar en packning och ett packningsspàr. Specifika mål är en ny och bättre värmeöverföringsplatta och en packning som möjliggör ett optimalt utnyttjande av plattans värmeöverlöringsomràde och som därmed resulterari bättre prestanda för en plattvärmeväxlare med ett givet antal plattor.

Detta syfte uppnås i enlighet med uppfinningen med hjälp av en värme- överföringsplatta till en plattvärmeväxlare enligt vad som sägs i inledningen och kännetecknad av att packningsspàret har minst en inbuktning längs varje sida av värmeöverföringsområdet samt att inbuktningen möjliggör säker fastsättning av ett fästclips i värmeöverföringsplattans kant vid inbuktningen.

Uppfinningen gör det möjligt att tillhandahålla en värmeöverförlngsplatta där en större del av plattans yta kan användas för värmeöverföring. 10 15 20 25 30 'Il .Qi Q; Il W ff! :Jr l enlighet med ett utförande av uppfinningen är inbuktningarna längs varje sida av värmeöverföringsområdet anbringade i motstående positioner och på samma inbördes avstånd från varandra eller på samma avstånd frän den horisontala centrumlinjen. l enlighet med ett annat utförande av uppfinningen är kantomràdet bredare vid inbuktningen längs värmeöverföringsomrädet än det övriga kant- omràdet längs värmeöverföringsomràdet. l enlighet med ett ytterligare utförande av uppfinningen har inbuktningen en övre och en nedre position för fästclips som möjliggör växelvis placering av ett fästclips i två olika positioneri inbuktningen. l enlighet med ännu ett utförande av uppfinningen är tvà värmeöver- föringsplattor permanent sammanfogade parvis sä att de bildar en kassett.

Kassetterna har packningar anbringade mellan sig för tätning gentemot en angränsande kassett i plattvärmeväxlaren. Värmeöverföringsplattorna är sammanfogade parvis genom svetsning så att de bildar kassetter.

Ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en packning anpassad till värmeöverföringsplattornas design i enlighet med uppfinningen.

Detta syfte uppnås i enlighet med uppfinningen med hjälp av en pack- ning försedd med fästclips som fäster packningen mot värmeöverföringsplattan vid packningsspàrets inbuktningar samt fästclips som fäster packningen mot värmeöverföringsplattan nära värmeöverföringsplattans öppningar.

I enlighet med ett utförande av uppfinningen är fästclipsen utformade för att kunna sättas växelvis i de övre och nedre fästclipspositionerna i motstående inbuktningar på varje sida av värmeöverföringsplattan. Packningen är tillverkad av ett gummi- eller poiymerrnaterial.

Ytterligare ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en plattvärmeväxlare som innehåller ett paket med värmeöver- föringsplattor och packningar.

Uppfinningen gör det möjligt att producera en värmeväxlare med högre prestanda. Antalet plattor kan minskas med bibehållande av samma kapacitet, vilket resulterari kostnadsbesparingar i fråga om både material och utrymme. 10 15 20 25 30 'Il al. i få lüll ltïl 1.521 Eftersom många applikationer, t.ex. för aggressiva media, involverar mycket dyra material, är värmeöverföringskapaciteten och därmed antalet värmeöver- föringsplattor av avgörande betydelse för kostnaden. Det är inte ovanligt att en plattvärmeväxlare omfattar upp till tusen värmeöverföringsplattor, vilket innebär att till och med en till synes liten kapacitetsförbättring hos en värmeöverförings- platta och en plattvärmeväxlare i enlighet med uppfinningen kan ha mycket stor inverkan på lönsamheten.

Ytterligare aspekter av uppfinningen definieras i de osjälvständiga kraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Den föreliggande uppfinningen förklaras i det följande med beskriv- ningar av olika utföranden och hänvisningar till de bifogade figurerna.

Fig. 1 visar en sidovy av en plattvärmeväxlare; Fig. 2 visar en schematisk frontvy av en värmeöverföringsplatta; Fig. 3 visar en frontvy av en värmeöverföringsplatta i enlighet med ett utförande av uppfinningen; Fig. 4 visar en första partiell detaljvy av en värmeöverföringsplatta i enlighet med ett utförande av uppfinningen; Fig. 5 visar en andra partiell detaljvy av en värmeöverföringsplalta i enlighet med ett utförande av uppfinningen; och Fig. 6 visar en tredje partiell detaljvy av en värmeöverföringsplatta i enlighet med ett utförande av uppfinningen, där två värmeöverföringsplattor är placerade ovanpå varandra.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGENS UTFÖRANDEN Värmeväxlare används för att överföra värme mellan två vätskor som àtskiljs av en fast kropp. Värmeväxlare kan vara av olika typ, de vanligaste är spiralvärmeväxlare, tub- och rörvärmeväxlare samt plattvärmeväxlare. Platt- värmeväxlare används för att överföra värme mellan en kall och en varm vätska som strömmar i olika genomströmningspassager som bildas mellan en upp- sättning värmeöverföringsplattor. Ett arrangemang av värmeöverföringsplattor enligt ovanstående definition är inneslutna mellan ändplattor som jämförelsevis 10 15 20 25 30 är tjockare än värmeöverföringsplattorna. lnnersidan av varje ändplatta vetter mot värmeöverföringsplattorna.

Fig. 1 visar en schematisk vy av en plattvärmeväxlare 100 bestående av ett antal formpressade värmeöverföringsplattor 1 monterade parallellt efter varandra så att de tillsammans bildar ett plattpaket 2. Plattpaketet 2 är inrymt mellan en första ändplatta 4, även kallad stativplatta, och en andra ändplatta 5, även kallad tryckplatta. Mellan värmeöverföringsplattorna 1 bildas primära och sekundära plattmellanrum. Ändplattorna 4 och 5 trycks mot plattpaketet 2 och mot varandra med hjälp av spännbultar 6, vilka löper genom ändplattorna 4 och 5.

Plattvärmeväxlaren 100 har en primär inloppsöppning och en primär utloppsöppning för primärsidans medium, samt en sekundär inloppsöppning och en sekundär utloppsöppning för sekundärsidans medium. ln- och utlopps- öppningarna löper genom den ena ändplattan 4 och plattpaketet 2. Det är självfallet även möjligt att anbringa in- och utloppsöppningar på båda sidor av plattvärmeväxlaren 100, dvs. på båda ändplattorna 4 och 5. De två mediema kan föras in i samma eller motsatta riktningar relativt varandra.

Värmeöverföringsplattan 1 är designad så att det räcker med en plattyp för att montera plattvärmeväxlaren 100. Sålunda vänds varannan värmeöver- föringsplatta 1 upp och ned relativt en horisontal axel (B) för att åstadkomma de olika flödeskanalerna när plattvärmeväxlaren 100 monteras. Det får värmeöver- föringsplattornas mönster att samverka så att mönstret på en värmeöverförings- platta 1 ligger an mot mönstret på nästa värmeöverföringsplatta 1 så att ett stort antal mellanliggande kontaktpunkter skapas.

Fig. 2 visar en schematisk vy av en värmeöverföringsplatta 1 tillverkad av formpressad plåt, t.ex. rostfritt stål, titan eller något annat för applikationen lämpligt material. Såsom beskrivs ovan omfattar värmeöverföringsplattan 1 vidare övre och nedre fördelningsområden 12 samt, mellan dessa, ett värme- överföringsomräde 13. Ett primärt s.k. adiabatiskt område 14 återfinns vid öppningarna 8 och 9, och ett sekundärt adiabatiskt område 15 vid öppningarna 10 och 11. Det finns ett kantomràde 16 utanför och runt öppningarna 8, 9, 10 och 11 samt områdena 12-15. 10 15 20 25 30 'titt I ïl till Call Iifil ifs Samtliga ovan nämnda områden 12-15 är korrugerade med förhöj- ningar och fördjupningar. Mönstret i respektive område kan variera beroende på dess särskilda syfte, dvs. om det är ett fördelningsområde 12, ett vårmeöver- föringsområde 13 eller ett adiabatiskt område 14, 15. En vanlig mönsterdesign är ett s.k. fiskbensmönster där korrugeringarna uppvisar en eller flera riktnings- ändringar. En enkel form av fiskbensmönstret är V-formen. l de visade exemplen utgörs det korrugerade mönstret av raka longitudinella korrugeringar.

Den korrugerade ytans mönster, dvs. Förhöjningarna och fördjupningarna, är vinklade relativt värmeöverföringsplattans 1 longitudinella axel. Beroende på vilket mönster som används kan detta vara spegelvänt eller inte med avseende på värmeöverföringsplattans 1 horisontala axel. Plattans områden utanför värmeöverföringsområdet 13, dvs. de övre och nedre fördelningsomrädena 12, är alltid spegelvända ide visade exemplen.

Värmeöverföringsplattan 1 har i det visade utförandet fyra öppningar 8- 11 som löper genom värmeöverföringsplattan 1. Öppningarna 8-11 är normalt placerade i närheten av sina respektive hörn på värmeöverföringsplattan 1, men andra placeringar av öppningarna 8-11 är också möjliga inom ramen för uppfinningen.

Värmeöverföringsplattan 1 i det visade utförandet är anbringad på ett sådant sätt i plattpaketet 2 så att primära plattmellanrum bildas som kommunicerar med den primära inloppsöppningen 8 och den primära utlopps- öppningen 9, samt sekundära plattmellanrum som kommunicerar med den sekundära inloppsöppningen 10 och den sekundära utloppsöppningen 11. De primära och sekundära plattmellanrummen är placerade växelvis i plattpaketet 2. Separationen av plattmellanrummen kan åstadkommas med hjälp av packningar 30 anbringade i packningsspåren 20, 22 som bildas vid formpress- ningen av värmeöverföringsplattorna 1. Packningen 30 är vanligtvis tillverkad av ett gummi- eller polymermaterial.

I Fig. 2 visas hur ett första packningsspår 20 i en värmeöverförings- platta 1 löper längs plattkanten 21 runt värmeöverföringsområdet 13, fördel- ningsområdet 12, de primära och sekundära adiabatiska områdena 14, 15 samt runt Öppningarna 8-11. Ett andra packningsspår 22 löper diagonalt mellan det 10 15 20 25 30 primära adiabatiska området 15 och det intilliggande fördelningsområdet 12.

För att kunna utnyttja så mycket som möjligt av värmeöverföringsomrâdet 13, är det önskvärt att packningsspåret 20 kan positioneras så nära plattkanten 21 som möjligt. En begränsande faktor är dock att kantomrädet 16 av hàllfasthets- skäl måste vara försett med ett vågformigt korrugeringsmönster med för- höjningar och fördjupningar som bildar ett antal s.k. nabbar som upptar en minsta yta av kantområdet 16. Det måste därför finnas en minsta avstånd mellan plattkanten 21 och packningsspåret 20.

En annan begränsande faktor som måste beaktas är hur packningen 30 kan appliceras på Värmeöverföringsplattan 1 för att vara helt fäst och kunna fullgöra sin tätningsfunktionalitet. Bästa sättet att fästa packningen 30 mot Värmeöverföringsplattan 1, men också för att möjliggöra enkelt utbyte av packningen 30, är att använda fästclips längs packningen 30. Ett exempel på en sådan med clips fäst packning visas i mönsterskyddsansökan EU 000788674- 0001. Fästclipsen är bockade runt plattkanten 21 för att fästa packningen mot Värmeöverföringsplattan 1. En alternativ metod för att fästa packningen 30 mot Värmeöverföringsplattan 1 är att använda limmade packningar. Ofta används en kombination med en packning försedd med fästclips som limmas mot värme- överföringsplattan.

För att uppnå en optimerad lösning med så stor värmeöverföringsyta som möjligt och fortfarande ha stabilitet vid plattkanten och möjlighet att fästa packningen säkert, är värmeöverföringsområdet 13 försett med lokala inbukt- ningar 40 i packningsspåret 20 in i värmeöverföringsområdet 13, se Fig. 3-6, som möjliggör användning av en packning 30 med fästclips 41, men som ändå ger ett maximalt värmeöverföringsområde 13. Värmeöverföringsplattan 1 i Fig. 3 har försetts med fem inbuktningar 40 i värmeöverföringsområdet 13 längs båda plattkanterna 21, men dessa kan vara färre eller fler beroende på värme- överföringsplattans 1 längd. Antalet inbuktningar 40 och motsvarande fästclips 41 anpassas för att säkerställa att packningen 30 är säkert fäst.

Eftersom bara en typ av värmeöverföringsplatta 1 används i plattvärme~ växlaren 100, är det avgörande att fästclipsen 41 inte placeras i motstàende positioner längs plattkanten 21, dvs. att fästclipsen inte spegeivänds relativt 10 15 20 25 30 l ïl tiil W tïl w värmeöverföringsplattans 1 longitudinella centrumlinie A. Se Fig. 3 och 5. För att göra monteringen av packningen på värmeöverföringsplattan 1 relativt enkel är inbuktningarna 40 utformade så att fästclipsen 41 kan monteras i två olika positioner, en nedre position 42 och en övre position 43. l Fig. 5 har det högra fästciipset 44 monterats i den nedre positionen 42 och det vänstra fästclipset 45 iden övre positionen 43. l Fig. 3 visas även att fästclipsen 41 är monterade växelvis i de övre och nedre positionerna 42, 43. l Fig. 6 visas en partiell detaljvy där två värmeöverföringsplattor 1 är placerade ovanpå varandra. För att underlätta förståelsen är värmeöverförings- plattorna 1 transparenta. Fästclipsen 41 på de två värmeöverföringsplattorna 1 sitter bredvid varandra eftersom de har monterats i olika positioner 42, 43 i inbuktningen 40. Om fästclipsen 41 hade monterats i samma positioner 42,43 i inbuktningen 40 skulle clipsen 41 ha hamnat ovanpå varandra, och mont- eringen av plattvärmeväxlaren 100 skulle inte ha fungerat.

Avståndet mellan inbuktningarna 40 längs båda sidor av värmeöver- föringsområdet 13 bör helst vara lika såsom visas i fig. 3, men avståndet mellan inbuktningarna 40 kan även variera förutsatt att avståndet mellan inbuktningen och en horisontal centrumlinje C i mitten av värmeöverföringsplattan 1 för mot- stående inbuktningar 40 är lika. Därigenom blir det möjligt att vända angräns- ande värmeöverföringsplattor 180 grader relativt den horisontala axeln B och fortfarande matcha fästclipsen 41 och inbuktningarna 40 på angränsande värmeöverföringsplattor, oberoende av avståndet mellan angränsande inbuktningar 40.

Kapaciteten hos värmeöverföringsplattan 1 och plattvärmeväxlaren 100 ökar därför eftersom värmeöverföringsområdet 13 kan göras större och färre plattor behöver användas för att uppnå önskade prestanda. Resultatet är en stor besparing ifråga om materialkostnader.

Fig. 4-6 kan ge intrycket att packningen 30 inte fyller ut hela packnlngs- spåret 20, men det gör den. Packningen 30 är försedd med en mittrygg 31 (visad i Fig. 4). Packningen 30 anbringas dessutom i packningsspåren 20 och 22 runt öppningarna samt runt de intilliggande adiabatiska områdena och för- delningsområdena. 10 De visade exemplen beskriver packningsspåren och dessas lokala inbuktningar för värmeöverförïngsplattor monterade i ett plattpaket med pack- ningar mellan varje värmeöverföringsplatta, men det är även möjligt att använda lokala inbuktningar för packningsspàren när två värmeöverföringsplattor är permanent sammanfogade parvis så att de bildar en kassett, t.ex. genom svetsning. Packningar anbringas då med fördel mellan angränsande Kassetter.

Uppfinningen är inte begränsad till de konstruktioner som beskrivs ovan och som visas på ritningarna, utan kan kompletteras och modifieras på valfritt sätt i enlighet med upptinningens syfte såsom definieras i bifogade krav.

Claims (12)

10 15 20 25 30 f Ti I .L l 'UA C43! Lil “ä ø 10 PATENTKRAV

1. En värmeöverföringsplatta (1 ) till en plattvärmeväxlare (100), där vårmeöverföringsplattan (1 ) har ett antal öppningar (8, 9, 10, 11), fördelnings- områden (12), adiabatiska områden (14, 15), ett värmeöverföringsområde (13) och ett kantområde (16) som sträcker sig utanför öppningarna (8,9, 10, 11) och sagda områden (12, 13, 14, 15), och där värmeöverföringsplattan (1) inkluderar ett packningsspår (20) som sträcker sig in i kantområdet (16) utanför sagda områden (12, 13, 14, 15) samt runt öppningarna (8, 9, 10, 11), varvid pack- ningsspåret (20) inrymmer en packning (30) för tätning gentemot en angräns- ande värmeöverföringsplatta (1) i plattvärmeväxlaren (100), k ä n n e t e c k n a d a v a tt packningsspåret (20) har minst en inbuktning (40) i värmeöverföringsområdet (13) längs båda sidor av värmeöverförings- området (13), där kantområdet (16) är bredare vid den minst ena inbuktningen (40) längs värmeöverföringsomràdet (13) än det övriga kantområdet (16) längs värmeöverföringsomràdet (13), och att inbuktningen (40) gör det möjligt att säkert fästa ett fästclips (41) i värmeöverföringsplattans (1) kantområde (16) vid inbuktningen (40).

2. En värmeöverföringsplatta i enlighet med krav 1, i vilken inbukt- ningar (40) är anbringade längs båda sidor av värmeöverföringsområdet (13) i motstående positioner.

3. En värmeöverföríngsplatta i enlighet med krav 2, i vilken inbukt- ningar (40) är anbringade längs båda sidor av värmeöverföringsområdet (13) på lika avstånd relativt varandra.

4. En värmeöverföringsplatta ienlighet med krav 2, i vilken inbukt- ningar (40) är anbringade längs båda sidor av värmeöverföringsomrädet (13) på lika avstånd relativt en horisontal centrumlinje (C). 10 15 20 25 30 35 1.51 031 m 1.51 i 11

5. En värmeöverföringsplatta i enlighet med något av kraven 1-4, där inbuktningarna (40) är försedd med en övre fästclipsposition (43) och en nedre fästclipsposition (42) som möjliggör växelvis placering av ett fästclips (41) i två olika positioner (42, 43) i inbuktningarna (40).

6. Värmeöverföringsplattori enlighet med något av kraven 1~5, där två värmeöverföringsplattor (1) är permanent sammanfogade parvis så att de bildar en kassett.

7. Värmeöverföringsplattori enlighet med krav 6, där kassettema har packningar (30) anbringade mellan sig för tätning gentemot en angränsande kassett i plattvärmeväxlaren (100).

8. Värmeöverföringsplattori enlighet med något av kraven 6 eller 7, där värmeöverföringsplattorna (1) är sammanfogade parvis så att de bildar Kassetter.

9. En packning (30) till en värmeöverföringsplatta (1) i enlighet med något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d a v a tt packningen (30) är försedd med fästclips (41) som fäster packningen (30) till värmeöverförings- plattan (1) vid inbuktningarna (40) i packningsspàret (20), och även ärförsedd med fästclips (41) som fäster packningen (30) mot värmeöverföringsplattan (1) nära värmeöverföringsplattans (1) öppningar (8, 9, 10, 11).

10. En packning (30) i enlighet med krav 9, därfästclipsen (41) är utformade för att kunna sättas växelvis i de övre och nedre fästclipspositionerna (42, 43) i motstàende inbuktningar (40) på varje sida av värmeöverföringspiattan (1 ).

11. En packning (30) i enlighet med något av kraven 9 eller 10, där packningen (30) ärtillverkad av ett gummi- eller polymermaterial.

12. En plattvärmeväxlare (100) inklusive ett paket (2) med värmeöver- föringsplattor (1) och packningar (30) i enlighet med något av kraven 1-11 ovan.