SE537142C2 - Plattvärmeväxlare med förbättrad hållfasthet i portområdet - Google Patents

Abstract

537 142 varmeoverforingsplatta. Forstarkningsplattan är anordnad utanffir en av de yttre varmeoverforingsplattorna. Sammanfattning av uppfinningen Syftet med foreliggande uppfinning är att minska eller atminstone mildra de nackdelar som namns ovan samt att tillhandahalla en plattvarmevaxlare med hog hallfasthet. Syftet är vidare en plattvarmevaxlare som kan tillverkas till lag kostnad. Framfor allt är syftet med uppfinningen att uppria en permanent sammanfogad plattvarmevaxlare med forbattrad hallfasthet. Detta syfte uppnas med den inledningsvis definierade plattvarmevaxlaren, kannetecknad av att en distansplatta är anordnad mellan en fcirstarkningsplatta och respektive yttre varmeoverforingsplatta, dar namnda distansplatta innefattar minst tva porthal som är koncentriska med vart och ett av porthalen i den yttre varmeoverforingsplattan respektive forstarkningsplattan, samt att distansplattans porthal är stone an porthalen i den yttre varmeoverforingsplattan respektive porthalen i forstarkningsplattan. Tack vare distansplattan kan plattvarmevaxlaren motsta hogre tryck an vad som annars skulle vara mojligt. I en foredragen utforingsform av uppfinningen är plattorna permanent sammanfogade med varandra. I en annan foredragen utfciringsform av uppfinningen bar distansplattan samma storlek och form som forstarkningsplattan.

Description

537 142 PLATTVARMEVAXLARE MED FORBATTRAD HALLFASTHET I PORTOMRADET Uppfinningens bakgrund Foreliggande uppfinning avser en plattvarmevaxlare innefattande eft plattpaket med permanent sammanfogade varmeoverforingsplattor, mellan vilka passager for minst tva varmeoverforingsvatskor är utformade. Varje varmeoverforingsplatta är forsedd med porthal som tillsammans med motsvarande porthal i de ovriga varmeoverforingsplattorna bildar portkanaler genom plattpaketet.

Varmeoverforingsplattorna i en plattvarmevaxlare av denna typ är vanligtvis permanent sammanfogade med varandra genom svetsning, lodning eller bonding. I en plattvarmevaxlare dar varmeoverforingsplattorna är permanent sammanfogade med varandra genom hardlodning är varmevaxlaren ofia fersedd med tva andplattor som ar tjockare an varmeoverforingsplattorna och permanent sammanfogade med plattpaketets bath respektive yttre varmeoverforingsplattor. Vanligtvis as den ena av andplattorna forsedd med motstaende oppningar till portkanalerna genom plattpaketet, men aven den andra andplattan kan vara forsedd med en eller flera motstaende oppningar till portkanalema. Pa atminstone en av andplattorna är anslutningsdetaljer, vanligtvis i form av rorstutsar, fasta genom t.ex. hardlodning kring plattornas respektive oppningar. De bada andplattorna behover inte vara tillverkade i ett stycke, utan kan vara tillverkade av tva eller flera delar.

Passagerna for varmevaxlingsvatskorna mellan varmeoverforingsplattorna är normalt anslutna till portkanalerna sa att varannan passage genomstrommas av den ena varmevaxlingsvatskan och saledes ingar i en forsta uppsattning passager. Ovriga passager bildar en andra uppsattning passager, vilka genomstrommas av den andra varmevaxlingsvatskan. Nar plattvarmevaxlaren är i drift strommar den forsta varmevaxlingsvatskan genom en forsta rorstuts in i en ffirsta portkanal och vidare via den forsta uppsattningen passager till en andra portkanal och ut genom en andra rorstuts. Den andra varmevaxlingsvatskan strommar genom en tredje rorstuts in i tredje oppning och vidare genom en andra uppsattning passager till en fjarde oppning och ut genom en fjarde ffirstuts.

I manga applikationer for permanent sammanfogade, t.ex. hardlodda, plattvarmevaxlare, ar det nadvandigt med hog hallfasthet for att klara de hoga arbetstrycken hos ett eller flera av de 1 537 142 media som passerar genom plattvarmevdxlaren eller ndr arbetstrycket hos nagot av dessa media varierar over tid. For att sakerstalla att plattvarmevaxlarnas hallfasthet och stabilitet uppfyller kraven pa hogre hallfasthet testas de fore leverans. I samband med provtryckningen är det onskvat att den plastiska deformationen är sa liten som mojligt.

For att uppfylla kraven pa hogre hallfasthet är det som narnnts ovan en valetablerad teknik att anvanda tjockare and- eller forstarkningsplattor, dvs. de tvA plattor som sitter ytterst i plattpaketet. Sadana forstarkningsplattor kan aven vara utformade som adapterplattor eller stativ- och tryckplattor. Platar, mellanlagg eller tjocka plana plattor kan dven vara anordnade utanpa stativ- och/eller tryckplattorna. En nackdel med sadana ytterligare plattor, mellanlagg eller liknande är aft tillverkningen blir mer komplicerad eftersom fler komponenter maste fastas ndr plattvdrmevaxlaren tillverkas, till exempel ndr den hardlods.

En annan nackdel med tjockare forstarkningsplattor med mer material är att den termiska "trogheten" okar for dessa fcirstarkningsplattor. Denna hogre termiska troghet hos forstarkningsplattorna resulterar i forsamrade termiska utmattningsegenskaper hos plattvarmevaxlaren, framfor alit i de varmeoverforingsplattor som sitter narmast intill forstdrkningsplattorna. Eftersom vdrmeoverforingsplattorna är tillverkade av tunnare material anpassar de sig snabbare till mediets temperatur, vilket resulterar i oonskade temperaturskillnader mellan varmeoverforingsplattorna och forstarkningsplattorna, och armed i termiskt beroende pakarmingar.

Vidare resulterar tjockare forstarkningsplattor i nackdelen att materialatgangen okar och armed i aft kostnadema for plattvdrmevdxlaren akar.

US-A-4.987.955 redovisar en plattvarmevaxlare innefattande ett flertal varmeoverfOringsplattor som utbreder sig parallellt med ett huvudutbredningsplan. Plattoma innefattar ett flertal av varmeoverforingsplattor och Atminstone en forstarkningsplatta. Vdrmeoverforingsplattorna är monterade intill varandra och bildar ett plattpaket med ett forsta plattmellanrum for ett forsta medium och ett andra plattmellanrum fdr eft andra medium. Varje varmeoverfdringsplatta har fyra porthal som bildar kanaler genom plattpaketet. Vdrmeoverforingsplattoma innefattar en yttre varmeoverforingsplatta pa ena sidan av plattpaketet och en yttre varmeoverforingsplatta pa den andra sidan av plattpaketet. TvA av plattmellanrummen i plattpaketet bildar var sitt yttre plattmellanrum pa bada sidor av plattpaketet, vilka begransas utat av respektive yttre 2 537 142 varmeoverforingsplatta. Forstarkningsplattan är anordnad utanffir en av de yttre varmeoverforingsplattorna. 5 Sammanfattning av uppfinningen Syftet med foreliggande uppfinning är att minska eller atminstone mildra de nackdelar som namns ovan samt att tillhandahalla en plattvarmevaxlare med hog hallfasthet. Syftet är vidare en plattvarmevaxlare som kan tillverkas till lag kostnad. Framfor allt är syftet med uppfinningen att uppria en permanent sammanfogad plattvarmevaxlare med forbattrad hallfasthet.

Detta syfte uppnas med den inledningsvis definierade plattvarmevaxlaren, kannetecknad av att en distansplatta är anordnad mellan en fcirstarkningsplatta och respektive yttre varmeoverforingsplatta, dar namnda distansplatta innefattar minst tva porthal som är koncentriska med vart och ett av porthalen i den yttre varmeoverforingsplattan respektive forstarkningsplattan, samt att distansplattans porthal är stone an porthalen i den yttre varmeoverforingsplattan respektive porthalen i forstarkningsplattan. Tack vare distansplattan kan plattvarmevaxlaren motsta hogre tryck an vad som annars skulle vara mojligt.

I en foredragen utforingsform av uppfinningen är plattorna permanent sammanfogade med varandra.

I en annan foredragen utfciringsform av uppfinningen bar distansplattan samma storlek och form som forstarkningsplattan.

I en annan utforingsform av uppfinningen är distansplattan permanent sammanfogad med den yttre varmeoverforingsplattan och forstarkningsplattan.

I ytterligare en annan utforingsform är distansplattan anordnad mellan en stativplatta och forstarkningsplattan respektive en tryckplatta och forstarkningsplattan. 3 537 142 Kort beskrivning av ritningarna Foreliggande uppfinning forklaras nu narmare med hj alp av beskrivningar av olika utffiringsformer och med hanvisning till de tillhorande bifogade ritningama.

Fig. 1 visar en sidovy av en tidigare kand plattvarmevaxlare.

Fig. 2 visar en frontvy av plattvarmevaxlaren i fig. 1. 10Fig. 3 visar en frontvy av en varrneoverffiringsplatta i plattvdrmevaxlaren i fig. 1.

Fig. 4 visar en sprangskiss av en utffiringsform av varmevaxlaren enligt foreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av olika utforingsformer av uppfinningen En tidigare kand plattvarmevaxlare visas i fig. 1-3. Plattvarmevaxlaren 1 innefattar ett flertal plattor, vilka var och en utbreder sig huvudsakligen parallellt med ett huvudutbredningsplan p.

Plattoma innefattar ett flertal av varmeoverforingsplattor 2 och atminstone en ferstarkningsplatta 3. I det visade utffirandet innefattar plattvarmevaxlaren fyra forstarkningsplattor 3. Dessutom innefattar plattoma en stativplatta 4 och en tryckplatta 5, vilka är anordnade pa bada sidor av varmeoverforingsplattorna 2. VarmeoverfOringsplattorna 2 bildar ett plattpaket med ett forsta plattmellanrum 6 for ett forsta medium och ett andra plattmellanrum 7 for ett andra medium. Plattmellanrummen 6 och 7 är anordnade i omvaxlande ordning sá att vartannat plattmellanrum utgor ett forsta plattmellanrum 6 och de ovriga plattmellanrummen ett andra plattmellanrum 7.

Varje varmeoverforingsplatta 2 har fyra porthal 8 som bildar kanaler genom plattpaketet och utgor inlopp och utlopp for de tva mediema till de ffirsta plattmellanrummen 6 respektive de andra plattmellanrummen 7. Inloppen och utloppen är anslutna till de schematiskt visade inlopps- och utloppsroren 9. Varje varmeaverffiringsplatta 2 har en inre varmeoverforingszon 10 och en yttre kantzon 11 som stacker sig runt varmeoverffiringszonen 10. Den yttre kantzonen 11 innefattar eller bildar en omgivande flans som stacker sig ut fran utbredningsplanet p. Aven stativplattan 4 och tryckplattan 5 har en sadan yttre kantzon 11 som 4 537 142 innefattar eller bildar en flans som strdeker sig ut fran utbredningsplanet p. I den foredragna utforingsformen bar varje forstarkningsplatta 3 en sadan storlek att de ryms inorn den yttre kantzonen 11. Forstarkningsplattorna 3 kan aven vara forsedda med ett forstarkande monster i omradet kring tva av portama 8.

Vidare har varje varmeoverforingsplatta 2 ett i sig kant pressmonster 12, se fig. 3, i form av atminstone en korrugering med forhojningar och fordjupningar i varmeoverforingszonen 10. Pressmonstret 12 som visas i fig. 3 är endast schematiskt och ett exempel pa ett sadant monster. Det bar noteras att varmeoverfOringsplattorna 1 kan ha pressmonster med en rad olika utformningar.

Varmeoverferingsplattorna 2 innefattar en yttre varmeoverforingsplatta 2" pa plattpaketets motstaende sida. Vidare bildar varmeoverforingsplattoma 2, 2' och 2" tva yttre plattmellanrum pa bada sidor av plattpaketet. De tva yttre plattmellanrummen avgransas utat av de bada yttre varmeoverforingsplattorna 2' respektive 2". Forstarkningsplattoma 3 är monterade utanfor de yttre varmeoverferingsplattorna 2' respektive 2".

I en foredragen utforingsform av uppfinningen är stativplattan 4 monterad omedelbart utanfor den yttre varmeoverferingsplattan 2' och tryckplattan 5 omedelbart utanfor den yttre varmeoverforingsplattan 2". Stativplattan 4 och tryckplattan 5 bar ingen termisk funktion i detta utforande, dvs. inget av mediema passerar mellan den yttre varmeoverforingsplattan 2' och stativplattan 4, eller mellan den yttre varmeoverfciringsplattan 2" och tryckplattan 5. Stativplattan 4 och tryckplattan 5 kan darfor i alit vdsentligt vara plana, dvs. sakna det pressmonster 12 som finns pa varmeoverforingsplattorna 1.

Enligt uppfinningen är en distansplatta 13, med huvudsakligen samma yttermatt som forstdrImingsplattan 3, anordnad i en sandwiehkonstruktion mellan stativplattan 4 och forstarkningsplattan 3 och/eller tryckplattan 5 och forstdrkningsplattan 3. Distansplattan 13 är forsedd med porthal 14 som är koncentriska med porthalen 8 i stativplattan 4 oeh/eller tryckplattan 5 och porthalen 14 i forstarkningsplattan 3. Storleken pa porthalen 14 i distansplattan 13 är dock stone an storleken pa porthalen 8 i plattorna, stativplattan och forstarkningsplattan 3. Tack vare den stone storleken, dvs. diametem hos porthalen 14 i distansplattan 13, kan en plattvdrmevaxlare med forbdttrad hallfasthet och stabilitet uppnas. 537 142 Samtliga plattor, dvs. forstarkningsplattorna 3, stativplattan 4, varmeoverforingsplattorna 2, 2', 2" och tryckplattan 5, är permanent sammanfogade med varandra, fOretradesvis genom smaltning av ett metallmaterial, t.ex. hardlodning, bondning, svetsning eller en kombination av dessa. Inlopps- och utloppsroren 9 kan aven vara hardlodda mot plattorna, och narmare bestamt mot forstarkningsplattorna 3. Plattorna kan aven vara permanent sammanfogade genom limning.

Plattorna kan aven sammanfogas med hjalp av ett lostagbart forband dar plattorna pressas mot varandra med hjalp av ankarbultar.

I en foredragen utforingsform är forstarkningsplattorna monterade omedelbart utanfor stativplattorna 4 respektive omedelbart utanfor tryckplattan 5. Forstarkningsplattorna 3, som är monterade intill stativplattan 4, har tva porthal som är koncentriska relativt motsvarande porthal 8. Forstarkningsplattorna 3, som är monterade intill tryckplattan 5, kan vara heltackande, dvs. de behover inte ha nagra porthal 8.

Under drift uppstar eft tryck inuti plattvarmevaxlaren, vilkettryck tenderar att pressa plattorna utat, framfor alit de yttre varmeoverforingsplattorna 2, 2' och 2". Med hjalp av distansplattan 13 monterad omedelbart utanfOr stativplattan 4 och omedelbart utanfor tryckplattan 5, kan en sadan utatriktad bojning forebyggas.

Uppfinningen ãr inte begransad till de beskrivna utforandena, utan kan varieras och modifieras inom ramen for foljande krav. 6

Claims (5)

537 142 PATENTKRAV

1. Plattvarmevaxlare innefattande ett flertal plattor, vilka var och en utbreder sig parallellt med ett huvudutbredningsplan (p) och som innefattar ett flertal varmevaxlarplattor (2) och atminstone en forstarkningsplatta (3), varvid varmevaxlarplattorna (2) är anordnade bredvid varandra och bildar ett plattpaket med forsta plattmellanrum (6) far ett forsta medium och andra plattmellanrum (7) for ett andra medium, varvid var och en av varmevaxlarplattorna har fyra porthal (8), som bildar portar som stacker sig genom plattpaketet, varvid varmevaxlarplattorna (2) innefattar en yttersta varmevaxlarplatta (2') vid en sida av plattpaketet och en yttersta varmevaxlarplatta (2") vid en motsatt sida av plattpaketet varvid tva av namnda plattmellanrum (6, 7) i plattpaketet bildar ett yttersta plattmellanrum vid respektive sida av plattpaketet, vilka är begransade utat av respektive yttersta varmevaxlarplatta (2', 2"), och kannetecknad av att en distansplatta (13) är anordnad mellan namnda farstarkningsplatta (3) och en stativplatta (4) respektive en tryckplatta (5) anordnade utanpa de respektive yttersta varmevaxlarplattorna (2', 2"), varvid namnda distansplatta (13) innefattar atminstone tva porthal (14), vilka är koncentriska med vart och ett av respektive porthal (8) hos de yttersta varmevaxlarplattorna (2', 2"), stativplattan (4), tryckplattan (5) samt forstarkningsplattan (3), och att porthalen (14) hos distansplattan (13) är storre an porthalen (8) hos de yttersta varmevaxlarplattorna, stativplattan (4) och tryckplattan (5) samt porthalen (8) hos forstarkningsplattan (3).

2. Plattvarmevaxlare enligt krav 1, varvid plattorna är permanent forbundna med varandra.

3. Plattvarmevaxlare enligt krav 1 eller 2, varvid storleken och formen hos distansplattan (13) är samma som storleken och formen hos forstarkningsplattan (3).

4. Plattvarmevaxlare enligt nagot av krav 1-3, varvid distansplattan (13) är permanent forbunden med stativplattan (4) repektive tryckplattan (5) och forstarkningsplattan (3). 7 537 142 1/2