Теплопередающая пластина и пластинчатый теплообменник
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении теплопередающих пластин пластинчатых теплообменников (2). Теплопередающая пластина(6) содержит область (26, 28, 30, 32, 34) края, проходящую вдоль края (20, 22, 24, 36, 38) этой пластины и выполненную волнистой таким образом, что она содержит чередующиеся гребни (40, 44) и впадины (42, 46), если смотреть на первую сторону (8) теплопередающей пластины. Гребни и впадины проходят перпендикулярно краю теплопередающей пластины, причем первый гребень (40а, 44а) из упомянутых гребней имеет верхнюю область (48, 54), проходящую в плоскости (Т) верхней области, и первая впадина (42а, 46а) из упомянутых впадин, соседняя первому гребню, имеет нижнюю область (50, 56), проходящую в плоскости (В) нижней области. Верхняя область первого гребня и нижняя область первой впадины соединены основным склоном (52, 58) и заканчиваются, так же как и основной склон, на краевом расстоянии (de) от края теплопередающей пластины. Теплопередающая пластина отличается тем, что наклон основного склона относительно плоскости нижней области, если смотреть от нижней области первой впадины, изменяется от минимального наклона до максимального наклона по длине верхней области первого гребня и нижней области первой впадины. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
Изобретение относится к теплопередающей пластине и пластинчатому теплообменнику, содержащему такую теплопередающую пластину.
Уровень техники
Пластинчатые теплообменники (plate heat exchangers - РНЕ), как правило, состоят из двух крайних пластин, между которыми установлен ряд теплопередающих пластин, выровненных друг относительно друга, т.е. с получением комплекта. В хорошо известных РНЕ одного типа, так называемых "РНЕ с прокладками", между теплопередающими пластинами установлены прокладки, как правило, в углублениях для прокладок, которые проходят вдоль краев теплопередающих пластин, причем области краев проходят между углублениями для прокладок и краями пластин. Крайние пластины и, таким образом, теплопередающие пластины сжимают в направлении друг к другу, в результате чего прокладки создают уплотнения между теплопередающими пластинами. Прокладки определяют параллельные каналы для потока между теплопередающими пластинами (один канал между каждыми двумя теплопередающими пластинами), через которые с чередованием могут протекать две текучие среды, первоначально имеющих разную температуру, для переноса тепла из одной текучей среды в другую.
Теплопередающие пластины, как правило, изготавливают путем вырезания заготовок из листов или рулонов нержавеющей стали и штамповки этих заготовок с рельефом, подходящим для предполагаемого применения теплопередающих пластин. Полученные в результате теплопередающие пластины, как правило, имеют волнистые области краев, т.е. области краев, содержащие гребни и впадины, для увеличения прочности отдельных теплопередающих пластин, а также комплекта теплопередающих пластин, так как гребни и впадины отдельных теплопередающих пластин могут примыкать друг к другу в этом комплекте. Другой важной функцией волнистых областей краев является то, что они служат опорой прокладкам и удерживают их на месте. Вырезание заготовок может привести к деформации краев заготовок, что, в зависимости от типа нержавеющей стали, в свою очередь, может привести к появлению деформационного мартенсита, или к деформационному упрочнению краев заготовок. Деформационный мартенсит является очень твердым и хрупким и, таким образом, может создать проблемы при штамповке заготовок. Более конкретно, растягивающие напряжения, возникающие при штамповке, могут привести к образованию трещин в областях краев, получаемых в результате теплопередающих пластин, из-за наличия деформационного мартенсита; эти трещины, как правило, проходят перпендикулярно краям пластины.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является предложить теплопередающую пластину, т.е. заготовку, штампованную с получением рельефа, в которой возникает относительно мало трещин (или не возникает вообще), обусловленных штамповкой заготовки, даже если заготовка будет содержать деформационный мартенсит, но которая по-прежнему остается прочной и должным образом может служить опорой прокладке. Основной идеей изобретения является адаптация рельефа штамповки к характеристикам материала в разных областях заготовки, в результате чего области заготовки с относительно высоким содержанием деформационного мартенсита штампуются "мягче" по сравнению с областями заготовки, которые имеют относительно низкое содержание деформационного мартенсита (либо в этих областях он полностью отсутствует) и которые, таким образом, лучше формуются.
Теплопередающая пластина, обеспечивающая решение указанной выше задачи, определена в пунктах приложенной Формулы изобретения и рассмотрена ниже.
Теплопередающая пластина, соответствующая изобретению, содержит область края, проходящую вдоль края этой пластины. Область края выполнена волнистой таким образом, чтобы она содержала чередующиеся гребни и впадины, если смотреть на первую сторону теплопередающей пластины, которые проходят перпендикулярно краю теплопередающей пластины. Первый гребень из упомянутых гребней имеет верхнюю область, проходящую в плоскости верхней области, и первая впадина из упомянутых впадин, соседняя первому гребню, имеет нижнюю область, проходящую в плоскости нижней области. Верхняя область первого гребня и нижняя область первой впадины соединены основным склоном и заканчиваются, так же как и основной склон, на краевом расстоянии от края теплопередающей пластины. Теплопередающая пластина отличается тем, что наклон основного склона относительно плоскости нижней области, если смотреть от нижней области первой впадины, изменяется от минимального наклона до максимального наклона по длине верхней области первого гребня и нижней области первой впадины.
Меньший наклон основного склона может соответствовать более мягкой штамповке и относительно "плавному" контуру области края. В отличие от этого больший наклон основного склона может соответствовать более "агрессивной" штамповке и относительно "резкому" контуру области края. В результате, согласно изобретению, разные участки области края теплопередающей пластины можно по-разному штамповать, что может уменьшить количество трещин в теплопередающей пластине.
Теплопередающая пластина может быть такой, что первый наклон основного склона на первом расстоянии от края теплопередающей пластины меньше второго наклона основного склона на втором расстоянии от края теплопередающей пластины, причем первое расстояние меньше второго расстояния. Соответственно, область края теплопередающей пластины может быть подвергнута относительно мягкой штамповке ближе к этому краю, который может быть относительно хрупким, в результате чего вероятность образования трещин в области края является относительно небольшой. В то же время область края может быть подвергнута относительно "жесткой" штамповке на большем удалении от края, в результате чего область края может по-прежнему оставаться прочной и способной обеспечить прочность пакету или комплекту теплопередающих пластин, а также адекватную опору прокладке.
Теплопередающая пластина может быть такой, что плоскость верхней области и плоскость нижней области параллельны центральной плоскости прохождения теплопередающей пластины. Это может означать, что высота первого гребня и глубина первой впадины, где направления по высоте и по глубине перпендикулярны центральной плоскости прохождения теплопередающей пластины, являются по существу постоянными в пределах верхней области и нижней области соответственно. В данном случае больший наклон основного склона может привести к получению более широких верхней и/или нижней областей, и наоборот, причем направление по ширине параллельно области края и центральной плоскости прохождения теплопередающей пластины. Как указано в качестве введения, пластинчатый теплообменник может содержать ряд теплопередающих пластин, установленных с получением комплекта между двумя крайними пластинами. Теплопередающие пластины в комплекте все могут быть аналогичными, или они могут быть разных типов. В любом случае гребень и впадина из гребней и впадин области края одной теплопередающей пластины, как правило, выполнены с возможностью примыкания к соответствующим впадине или гребню из гребней и впадин соответственно соседних теплопередающих пластин. Так как верхняя область первого гребня и нижняя область первой впадины соответственно являются плоскими и параллельными центральной плоскости прохождения теплопередающей пластины, между первым гребнем и первой впадиной и соответствующей впадиной и соответствующим гребнем в областях краев соседних теплопередающих пластин можно получить относительно большую, хорошо определенную зону устойчивого контакта.
Теплопередающая пластина может быть такой, что наклон основного склона на краевом расстоянии, т.е. там, где заканчиваются верхняя область первого гребня и нижняя область первой впадины, представляет собой упомянутый максимальный наклон. Такой вариант может соответствовать оптимизации опоры для прокладки.
Первый гребень и первая впадина могут проходить от края теплопередающей пластины. Это выгодно для обеспечения прочности области края теплопередающей пластины, а также прочности пакета или комплекта, содержащего теплопередающую пластину, так как становится возможным примыкание этой теплопередающей пластины и соседних теплопередающих пластин вплоть до их краев.
Теплопередающая пластина может быть такой, что наклон основного склона на краю теплопередающей пластины представляет собой упомянутый минимальный наклон. Этот вариант означает, что область края теплопередающей пластины подвергается наиболее мягкой штамповке на самом краю этой пластины, где, как правило, наиболее вероятно возникновение трещин из-за деформационного мартенсита.
Упомянутый минимальный наклон может соответствовать минимальному наименьшему углу αmin, измеренному между участком плоскости нижней области, расположенным под первым гребнем, и основным склоном, а упомянутый максимальный наклон может соответствовать максимальному наименьшему углу α max, измеренному между упомянутым участком плоскости нижней области и основным склоном, причем минимальный наименьший угол α min на 3-20 градусов меньше максимального наименьшего угла α max.
Характеристика "наименьший", относящаяся к указанным выше углам, используется для различения двух углов, которые могут быть измерены между упомянутым участком плоскости нижней области и основным склоном на конкретном расстоянии от края теплопередающей пластины, где один из этих углов измеряют от основного склона в направлении по часовой стрелке, а другой угол измеряют от основного склона в направлении против часовой стрелки.
Наклон основного склона может быть по существу постоянным между третьим расстоянием и четвертым расстоянием от края теплопередающей пластины, причем четвертое расстояние больше третьего расстояния, а третье расстояние больше первого расстояния. В результате область края можно подвергать "жесткой" штамповке там, где нет вероятности возникновения трещин, и более мягкой штамповке локально там, где вероятность образования трещин является относительно большой. Это может быть выгодно с точки зрения прочности теплопередающей пластины, а также прочности пакета или комплекта, содержащего теплопередающую пластину.
В качестве примера, разность между четвертым расстоянием и третьим расстоянием может соответствовать 0–85% краевого расстояния, что означает, что наклон основного склона является по существу постоянным на 0–85% протяженности верхней области первого гребня и нижней области первой впадины соответственно. Как правило, в данном случае более высокий процент может соответствовать более прочной области края теплопередающей пластины.
Наклон основного склона может непрерывно уменьшаться от третьего расстояния в направлении края теплопередающей пластины. Это делает возможным плавный переход между наклонами основного склона, что может облегчить изготовление теплопередающей пластины и, более конкретно, штамповку заготовки, из которой формуют теплопередающую пластину.
Пластинчатый теплообменник, соответствующий настоящему изобретению, содержит теплопередающую пластину, которая описана выше.
Другие задачи, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного далее подробного описания, а также из чертежей.
Краткое описание чертежей
Теперь изобретение будет описано более подробно со ссылкой на приложенные схематичные чертежи, из которых:
на Фиг.1 приведен схематичный вид сбоку пластинчатого теплообменника;
на Фиг.2 приведен схематичный вид сверху теплопередающей пластины;
на Фиг.3 приведен общий вид, в увеличенном масштабе, части теплопередающей пластины, показанной на Фиг.2;
на Фиг.4 приведен вид сбоку, в увеличенном масштабе, части теплопередающей пластины, показанной на Фиг.2;
на Фиг.5а приведено схематичное поперечное сечение части теплопередающей пластины, показанной на Фиг.2;
на Фиг.5b приведен схематичный вид сбоку части теплопередающей пластины, показанной на Фиг.2;
на Фиг.6а приведено схематичное поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению, приведенному на Фиг.5а, для обычной теплопередающей пластины; и
на Фиг.6b приведен схематичный вид сбоку, соответствующий виду сбоку, приведенному на Фиг.5b, для обычной теплопередающей пластины.
Подробное описание
На Фиг.1 показан пластинчатый теплообменник 2 с прокладками, содержащий множество теплопередающих пластин, установленных в пакет 4. Конструкция и функционирование пластинчатого теплообменника с прокладками по существу хорошо известны, они были кратко рассмотрены в качестве ознакомления и не будут здесь подробно описаны. Одна теплопередающая пластина из пакета 4 пластин обозначена ссылочной позицией 6 и более подробно показана на Фиг.2–5.
На Фиг.2 теплопередающая пластина 6 показана полностью, в то время как на Фиг.3 и 4 в увеличенном масштабе показана часть теплопередающей пластины, ограниченная пунктирным прямоугольником А на Фиг.2. По существу прямоугольную теплопередающую пластину 6, первая сторона 8 которой видна на чертежах, получают путем вырезания заготовки из рулона нержавеющей стали 304, которую затем штампуют с получением заранее определенного рельефа. Заготовка имеет ряд вырезанных отверстий, соответствующих отверстиям 10, 12, 14, 16 портов теплопередающей пластины 6. Назначение отверстий портов хорошо известно и не будет здесь описано. Как было рассмотрено в качестве ознакомления, резание нержавеющей стали может привести к деформационному упрочнению, более конкретно - к образованию мартенсита, на поверхностях резов, т.е., на краях заготовки.
Теплопередающая пластина 6 содержит углубление 18 для прокладки, проходящее вдоль внешнего края 20 пластины с окружением отверстий 10, 12, 14, 16 портов и непрерывно вдоль двух внутренних краев 22, 24 пластины, определяющих два отверстия 10, 14 портов соответственно, чтобы отдельно окружить эти отверстия. Кроме того, углубление 18 для прокладки проходит дважды "по диагонали" теплопередающей пластины, чтобы дополнительно окружить отверстия 10, 14 портов. Теплопередающая пластина 6, кроме того, содержит область 26 внешнего края, расположенную между углублением 18 для прокладки и внешним краем 20 пластины, и две области 28, 30 внутренних краев, расположенные между углублением 18 для прокладки и внутренними краями 22, 24 пластины соответственно. Кроме того, вдоль соответствующих двух внутренних краев 36, 38 пластины, определяющих отверстия 12, 16 портов соответственно, проходят области 32, 34 внутренних краев, аналогичные областям 28, 30 внутренних краев. Область 26 внешнего края выполнена волнистой, таким образом, чтобы она содержала чередующиеся гребни 40 и впадины 42 (изображены не на Фиг.2, а на Фиг.3 и 4). Помимо этого, волнистыми выполнены области 28, 30 внутренних краев, таким образом, чтобы они содержали чередующиеся гребни 44 и впадины 46 (Фиг.5а и 5b). Аналогичным образом волнистыми выполнены области 32, 34 внутренних краев, но это здесь не показано.
Часть области 26 внешнего края, показанная на Фиг.3 и 4, расположена на длинной стороне теплопередающей пластины 6. Гребни 40, так же как и впадины 42, распределенные по длинным сторонам теплопередающей пластины, все являются аналогичными. Однако для объяснения изобретения далее будут рассмотрены первый гребень 40а и первая впадина 42а, являющиеся соседними. Первый гребень 40а и первая впадина 42а проходят перпендикулярно внешнему краю 20 пластины. Верхняя область 48 первого гребня 40а проходит в плоскости Т верхней области, и нижняя область 50 первой впадины 42а проходит в плоскости В нижней области. Углубление 18 для прокладки также проходит в плоскости В нижней области. Как ясно из Фиг.3 и 4, плоскость Т верхней области и плоскость В нижней области параллельны центральной плоскости С прохождения теплопередающей пластины 6, т.е. параллельны плоскости Фиг.2. Центральная плоскость С прохождения определяет переход между первым гребнем и первой впадиной. Верхняя область 48 первого гребня 40а и нижняя область 50 первой впадины 42а соединены основным склоном 52.
Первый гребень 40а и первая впадина 42а проходят от внешнего края 20 теплопередающей пластины 6 в направлении внутрь нее, причем их верхняя 48 и нижняя 50 области и, таким образом, основной склон 52, заканчиваются на краевом расстоянии de от внешнего края 20 пластины. Это ясно из Фиг.3 и 4, на которых можно видеть, что сечение первого гребня 40а и первой впадины 42а в плоскостях, параллельных внешнему краю 20 пластины, изменяется в направлении D, которое перпендикулярно внешнему краю 20 пластины и параллельно центральной плоскости С прохождения теплопередающей пластины 6. Если говорить более конкретно, наклон основного склона 52 относительно плоскости В нижней области, если смотреть от нижней области 50 первой впадины 42а, изменяется в направлении D. Кроме того, ширина верхней области 48 первого гребня 40а, так же как и ширина нижней области 50 первой впадины 42а, изменяется в направлении D, где направление W по ширине перпендикулярно направлению D и параллельно центральной плоскости С прохождения теплопередающей пластины 6. Так как высота первого гребня и глубина первой впадины являются постоянными в пределах упомянутых верхней области и нижней области соответственно, более крутой наклон основного склона соответствует более широкой верхней области гребня и/или более широкой нижней области впадины, в данном случае – более широкой верхней области гребня и более широкой нижней области впадины и "жесткой" штамповке теплопередающей пластины. Аналогичным образом менее крутой наклон основного склона соответствует более узкой верхней области гребня и/или более узкой нижней области впадины, в данном случае - более узкой верхней области гребня и более узкой нижней области впадины и более "мягкой" штамповке теплопередающей пластины.
В пределах краевого расстояния de от внешнего края 20 пластины теплопередающую пластину 6 мягче штампуют в зоне поблизости от ее внешнего края, чем в зоне поблизости от углубления 18 для прокладки. В результате первый наклон основного склона 52 на первом расстоянии d1 от внешнего края 20 пластины меньше второго наклона основного склона 52 на втором расстоянии d2 от этого внешнего края, где d1<d2≤de. Другими словами, если использовать наименьший угол αх, измеренный между участком плоскости В нижней области, расположенным под первым гребнем 40а, и основным склоном 52, то наименьший угол α1 на расстоянии d1 меньше наименьшего угла α2 на расстоянии d2, где d1<d2≤de, углы αх, α1 и α2 на чертежах не показаны.
Наклон основного склона 52 изменяется от максимального наклона, соответствующего максимальному наименьшему углу αmax, до минимального наклона, соответствующего минимальному наименьшему углу α min, по длине верхней области 48 первого гребня 40а и нижней области 50 первой впадины 42а. В этом примере максимальный наименьший угол αmax составляет 49,4 градуса, в то время как минимальный наименьший угол α min составляет 32,4 градуса. Как ясно из Фиг.3 и 4, наклон основного склона 52 является максимальным на краевом расстоянии de от внешнего края 20 теплопередающей пластины 6, т.е. в конце верхней области 48 гребня и нижней области 50 впадины. Кроме того, наклон основного склона является минимальным на самом внешнем крае 20 пластины. Как описано ранее, подобное изменение наклона основного склона связано с низкой вероятностью образования трещин и обеспечением хорошей опоры для прокладки.
Переход от максимального наклона к минимальному наклону может быть линейным на всем протяжении. Однако в этом примере, если смотреть от внешнего края 20 пластины к углублению 18 для прокладки, наклон основного склона сначала непрерывно увеличивается, более конкретно до третьего расстояния d3 от внешнего края 20. После этого наклон основного склона остается постоянным до четвертого расстояния d4 от внешнего края 20 пластины. В данном случае четвертое расстояние d4 равно краевому расстоянию de, что означает, что постоянный наклон представляет собой максимальный наклон. В приведенном выше примере различные расстояния являются следующими: de = d4 = 10 мм, d1 = 2,5 мм, d2 = 4 мм и d3 = 5 мм. Это означает, что наклон основного склона является постоянным и максимальным на 50% протяженности основного склона 52. Как описано ранее, в данном случае максимальный наклон на большей части протяженности основного склона означает большие верхнюю область гребня и нижнюю область впадины, что, в свою очередь, соответствует прочной теплопередающей пластине.
Таким образом, в случае теплопередающей пластины 6 наклон основного склона в пределах области 26 внешнего края изменяется по длине верхней области 48 гребня и нижней области 50 впадины, что делает пластину менее подверженной образованию трещин, при этом она по-прежнему остается прочной и способной обеспечить хорошую опору для прокладки. В случае обычной теплопередающей пластины наклон основного склона в пределах области внешнего края является по существу постоянным по длине верхней области гребня и нижней области впадины. Таким образом, обычная пластина относительно сильнее подвержена образованию трещин.
Выше описано то, как наклон основного склона изменяется в пределах области 20 внешнего края теплопередающей пластины 6. В дополнение к этому или в качестве альтернативы может изменяться наклон основного склона в одной или более из областей 28, 30, 32, 34 внутренних краев, т.е. вокруг отверстий 10, 14, 12, 16 портов соответственно. Это показано на Фиг.5а и 5b. На Фиг.5а приведено поперечное сечение части области 28 внутреннего края на втором расстоянии d2 от внутреннего края 22 пластины. На Фиг.5b приведен вид сбоку части внутреннего края 22 пластины, т.е. поперечное сечение части области 28 внутреннего края на первом расстоянии d1 = 0 от внутреннего края 22 пластины. Фиг.6а и 6b соответствуют Фиг.5а и 5b, но они иллюстрируют обычную теплопередающую пластину, причем сравнение Фиг.5а и 5b с Фиг.6а и 6b дополнительно разъясняет настоящее изобретение.
Гребни, так же как и впадины, в пределах областей внутренних краев все являются аналогичными. Однако, чтобы объяснить изобретение, последующее описание будет относиться к одному гребню и одной впадине, которые можно видеть на Фиг.5а и 5b, т.е. к первому гребню 44а и первой впадине 46а, которые являются соседними. Первый гребень 44а и первая впадина 46а проходят перпендикулярно внутреннему краю 22 теплопередающей пластины 6, т.е. вдоль соответствующей воображаемой линии, проходящей по диаметру через центральную точку Р (Фиг.2) отверстия 10 порта. Верхняя область 54 первого гребня 44а проходит в плоскости Т верхней области, а нижняя область 56 первой впадины 46а проходит в плоскости В нижней области. Центральная плоскость С прохождения определяет переход между первым гребнем и первой впадиной. Верхняя область 54 первого гребня 44а и нижняя область 56 первой впадины 46а соединены основным склоном 58.
Первый гребень 44а и первая впадина 46а проходят от внутреннего края 22 теплопередающей пластины 6 в направлении внутрь нее, причем их верхняя 54 и нижняя 56 области заканчиваются на краевом расстоянии de от внутреннего края 22 пластины. Так же как и область 26 внешнего края, область 28 внутреннего края теплопередающей пластины 6 по-разному штампуют в пределах краевого расстояния de от внутреннего края 22 пластины. Если говорить более конкретно, наклон основного склона 58 относительно плоскости В нижней области, если смотреть от нижней области 56 первой впадины 46а, изменяется в направлении D. Кроме того, как ясно из Фиг.5а и 5b, ширина верхней области 54 первого гребня 44а, так же как и ширина нижней области 56 первой впадины 46а, изменяется в направлении D, причем направление по ширине определяется, как указано выше. Это является результатом действия двух факторов. Первым фактором является прохождение внутреннего края 22 пластины. Тот факт, что внутренний край пластины проходит по окружности, означает, что ширина верхней области и/или ширина нижней области, в данном случае - ширина верхней области и ширина нижней области, будут увеличиваться в направлении от внутреннего края пластины к ее внутренней части. Вторым фактором является изменение наклона основного склона. Так же как и в пределах области 26 внешнего края, более крутой наклон основного склона здесь соответствует более широким верхней области гребня и нижней области впадины, в то время как менее крутой наклон основного склона соответствует более узким верхней области гребня и нижней области впадины.
Так же как и на внешнем крае 20 пластины, в пределах краевого расстояния de от внутреннего края 22 пластины теплопередающую пластину 6 мягче штампуют в зоне поблизости от ее внутреннего края, чем в зоне поблизости от углубления 18 для прокладки. В результате первый наклон основного склона 58 на первом расстоянии d1 от внутреннего края 22 пластины меньше второго наклона основного склона 58 на втором расстоянии d2 от внутреннего края пластины, где d1<d2≤de, в данном случае d2=de. Другими словами, если использовать наименьший угол αх (на чертежах не показан), измеренный между участком плоскости В нижней области, расположенным под первым гребнем 44а, и основным склоном 58, наименьший угол α1 на первом расстоянии d1 меньше наименьшего угла α2 на втором расстоянии d2, как показано на Фиг.5а и 5b для d1=0 и d2=de.
Наклон основного склона 58 изменяется от максимального наклона, соответствующего максимальному наименьшему углу αmax, до минимального наклона, соответствующего минимальному наименьшему углу α min, по длине верхней области 54 первого гребня 44а и нижней области 56 первой впадины 46а. В этом примере максимальный наименьший угол αmax составляет 49 градусов, в то время как минимальный наименьший угол α min составляет 38 градусов. Наклон основного склона 58 является максимальным на краевом расстоянии de от внутреннего края 22 пластины, т.е. в конце верхней области 54 гребня и нижней области 56 впадины, где αmax = α2. Кроме того, наклон основного склона 58 является минимальным на самом внутреннем крае 20 пластины, где αmin = α1. Если смотреть от внутреннего края 22 пластины в направлении углубления 18 для прокладки, наклон основного склона непрерывно увеличивается до максимальной величины, которая, таким образом, достигается на расстоянии de от внутреннего края пластины, в данном случае de = 8 мм.
Фиг.6а и 6b иллюстрируют то, как наклон основного склона изменяется по окружности одного из отверстий портов в теплопередающей пластине, соответствующей известному уровню техники, которая, не считая штамповки областей внешнего и внутренних краев, аналогична теплопередающей пластине 6, показанной на оставшихся чертежах. Наклон основного склона на расстоянии d2, т.е. краевом расстоянии de, от внутреннего края пластины, определяющего отверстие порта, является одинаковым для теплопередающей пластины 6 и известной теплопередающей пластины (Фиг.5а и 6а), в то время как наклон основного склона на расстоянии d1, на самом внутреннем крае пластины, меньше в случае теплопередающей пластины 6, чем в случае известной теплопередающей пластины (Фиг.5b и 6b). Если говорить более конкретно, в случае известной пластины наклон основного склона не изменяется, а является постоянным. Кроме того, как ясно из Фиг.6а и 6b, ширина верхней области гребня и нижней области впадины изменяется в направлении D. Это является результатом только прохождения внутреннего края 22 пластины по окружности. За счет этого изменения по ширине верхней и нижней областей меньше в случае известной пластины, чем в случае пластины, соответствующей настоящему изобретению.
Необходимо подчеркнуть, что расстояния и наклоны основного склона, характеризующие область 26 внешнего края, могут отличаться от характеризующих области 28, 30, 32, 34 внутренних краев, либо они могут быть аналогичными.
Описанный выше вариант реализации настоящего изобретения должен рассматриваться только как примерный. Специалисту в данной области техники понятно, что рассмотренный вариант можно изменить разными путями, не отклоняясь от новаторской концепции.
Например, наклоны основного склона и расстояния, а также взаимосвязи между ними могут отличаться от указанных выше. А именно минимальный наклон, т.е. минимальный наименьший угол αmin, измеренный между участком плоскости нижней области, расположенным под первым гребнем, и основным склоном, может быть на 3-20 градусов меньше максимального наклона, т.е. максимального наименьшего угла αmax между плоскостью нижней области и основным склоном. Кроме того, наклон основного склона в пределах области внешнего края может быть постоянным на 0 – 85% протяженности верхней области гребня и нижней области впадины.
Нет необходимости, чтобы гребни и впадины проходили от краев пластины, они могут начинаться на некотором расстоянии от этих краев и проходить внутрь.
Наклоны основного склона в пределах областей краев могут изменяться по-другому, нежели описано выше. В качестве примера, наклон основного склона может изменяться на всей протяженности верхней области гребня и нижней области впадины также и в пределах области внешнего края (так, чтобы не имелось части с постоянным наклоном основного склона). В качестве другого примера, наклон основного склона может изменяться линейно вдоль части верхней области гребня и нижней области впадины на всей их протяженности. В качестве еще одного примера, наклон основного склона в пределах областей внутренних краев может быть постоянным на части верхней области гребня и нижней области впадины.
Нет необходимости в том, чтобы гребни и впадины в пределах областей внутренних краев, так же как и гребни и впадины в пределах области внешнего края, в теплопередающей пластине были одинаковыми. Так, наклон основного склона может изменяться различным образом в пределах разных участков областей внутренних краев и внешнего края. Кроме того, наклон основного склона может изменяться в пределах некоторых участков и оставаться постоянным в пределах других участков. В качестве примера, наклон основного склона может изменяться, как описано выше, не только на длинных сторонах, но также и на коротких сторонах теплопередающей пластины.
Настоящее изобретение можно использовать в теплопередающих пластинах с альтернативными конструкциями, например, в теплопередающей пластине с другим прохождением углубления для прокладки по пластине или с углублением для прокладки, которое проходит в плоскости, отличающейся от плоскости впадин. Кроме того, изобретение можно использовать вместе с альтернативными материалами теплопередающей пластины.
И наконец, настоящее изобретение можно использовать вместе с другими типами пластинчатых теплообменников, не исключительно в теплообменниках с прокладками, например, с теплообменниками, содержащими жестко соединенные теплопередающие пластины.
Необходимо подчеркнуть, что признаки "первый", "второй", "третий" и т.д. используются здесь всего лишь для различения элементов одного типа и не выражают какой-либо тип их взаимного порядка.
Необходимо подчеркнуть, что описание подробностей, не относящихся к настоящему изобретению, опущено и что чертежи являются всего лишь схематичными и не выполнены в масштабе. Необходимо также сказать, что некоторые чертежи более упрощены, чем другие. Таким образом, некоторые компоненты могут быть изображены на одном чертеже, но пропущены на другом чертеже.
Настоящее изобретение может быть объединено с изобретением, описанным в принадлежащей заявителю и находящейся на одновременном рассмотрении заявке на европейский патент, озаглавленной "Attachment means, gasket arrangement, heat exchanger plate and assembly" ("Крепежное средство, прокладочное средство, пластина и узел теплообменника"), которая зарегистрирована в тот же день, что и настоящая Европейская патентная заявка.
1. Теплопередающая пластина (6), содержащая область (26, 28, 30, 32, 34) края, проходящую вдоль края (20, 22, 24, 36, 38) теплопередающей пластины и выполненную волнистой таким образом, что она содержит чередующиеся гребни (40, 44) и впадины (42, 46), если смотреть на первую сторону (8) теплопередающей пластины, которые проходят перпендикулярно краю теплопередающей пластины, причем первый гребень (40а, 44а) из упомянутых гребней имеет верхнюю область (48, 54), проходящую в плоскости (Т) верхней области, и первая впадина (42а, 46а) из упомянутых впадин, соседняя первому гребню, имеет нижнюю область (50, 56), проходящую в плоскости (В) нижней области, при этом верхняя область первого гребня и нижняя область первой впадины соединены основным склоном (52, 58) и заканчиваются, точно так же как и основной склон, на краевом расстоянии (de) от края теплопередающей пластины,
отличающаяся тем, что наклон основного склона относительно плоскости нижней области, если смотреть от нижней области первой впадины, изменяется от минимального наклона до максимального наклона вдоль верхней области первого гребня и нижней области первой впадины.
2. Теплопередающая пластина (6) по п.1, в которой первый наклон основного склона (52, 58) на первом расстоянии (d1) от края (20, 22, 24, 36, 38) теплопередающей пластины меньше второго наклона основного склона на втором расстоянии (d2) от края теплопередающей пластины, причем первое расстояние меньше второго расстояния.
3. Теплопередающая пластина (6) по любому из предшествующих пунктов, в которой плоскость (Т) верхней области и плоскость (В) нижней области параллельны центральной плоскости (С) прохождения теплопередающей пластины.
4. Теплопередающая пластина (6) по любому из предшествующих пунктов, в которой наклон основного склона (52, 58) на краевом расстоянии (de) представляет собой упомянутый максимальный наклон.
5. Теплопередающая пластина (6) по любому из предшествующих пунктов, в которой первый гребень (40а, 44а) и первая впадина (42а, 46а) проходят от края (20, 22, 24, 36, 38) теплопередающей пластины.
6. Теплопередающая пластина (6) по любому из предшествующих пунктов, в которой наклон основного склона (52, 58) на краю (20, 22, 24, 36, 38) теплопередающей пластины представляет собой упомянутый минимальный наклон.
7. Теплопередающая пластина (6) по любому из предшествующих пунктов, в которой упомянутый минимальный наклон соответствует минимальному наименьшему углу αmin, измеренному между участком плоскости (В) нижней области, проходящим под первым гребнем (40а, 44а), и основным склоном (52, 58), а упомянутый максимальный наклон соответствует максимальному наименьшему углу αmax, измеренному между упомянутым участком плоскости нижней области и основным склоном, причем минимальный наименьший угол αmin по меньшей мере на 3 градуса меньше максимального наименьшего угла αmax.
8. Теплопередающая пластина (6) по п.7, в которой минимальный наименьший угол αmin меньше максимального наименьшего угла αmax на 20 градусов или менее.
9. Теплопередающая пластина (6) по любому из предшествующих пунктов, в которой наклон основного склона (52, 58) является по существу постоянным между третьим расстоянием (d3) и четвертым расстоянием (d4) от края (20, 22, 24, 36, 38) теплопередающей пластины, причем четвертое расстояние больше третьего расстояния, а третье расстояние больше первого расстояния (d1).
10. Теплопередающая пластина (6) по п.7, в которой разность между четвертым расстоянием (d4) и третьим расстоянием (d3) соответствует 0–85% краевого расстояния (de).
11. Теплопередающая пластина (6) по п.8 или 9, в которой наклон основного склона (52, 58) непрерывно уменьшается от третьего расстояния (d3) в направлении края (20, 22, 24, 36, 38) теплопередающей пластины.
12. Пластинчатый теплообменник (2), содержащий теплопередающую пластину (6) по любому из предшествующих пунктов.
