Теплообменное устройство с окружным уплотнительным элементом
Изобретение относится к теплообменному устройству (1), содержащему плиту (2), уплотнительный элемент (3) и крышку (4), причем плита (2) имеет две размещающие канавки (5, 5'), каждая из которых имеет нижнюю часть (7, 7'), при этом промежуточная область (10) образована в плоскости между двумя проходами (8), а наклонные участки (11) проходят между промежуточной областью (10) и нижними частями (7, 7') канавок. Уплотнительный элемент (3) проходит в размещающих канавках (5, 5'), при этом уплотняющая перемычка (12) проходит через два наклонных участка (11) и расположенную между ними промежуточную область (10), причем каждый наклонный участок (11) имеет закругление при переходе в размещающую канавку (5, 5') с радиусом (R1) и при переходе в промежуточную область (10) с радиусом (R2), при этом наклонные участки (11) наклонены на угол 20°<α<65° относительно промежуточной области (10) или имеют S-образный профиль, причем место (W) перегиба расположено в области от 10% до 80% разности (h) по высоте при отсчете от нижней части (7, 7') канавки размещающей канавки (5, 5'). Технический результат - обеспечение возможности адаптивной установки. 13 з.п. ф-лы, 13 ил.
Настоящее изобретение относится к теплообменному устройству, содержащему плиту, уплотнительный элемент и крышку, в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения.
Соединение крышки с плитой (трубной плитой или решеткой) теплообменного устройства требует надежного уплотнения между двумя указанными элементами для предотвращения выхода охладителя и, таким образом, возможной неисправности теплообменного устройства или узла, который необходимо охладить. Плита указанного типа теплообменного устройства часто, как трубная плита или решетка, оснащена соответствующими сквозными отверстиями, через которые, например, протянуты плоские трубки. Крышка может быть выполнена, например, в форме короба с охлаждающим веществом и, соответственно, содержать охлаждающее вещество. Обычно надежное уплотнение между крышкой и плитой осуществляют посредством уплотнительного элемента, вставленного в соответствующую принимающую канавку плиты. В данном случае принимающая канавка по факту образована из двух параллельных принимающих канавок, которые расположены перпендикулярно относительно сквозных отверстий в плите на краю плиты и которые созданы совместно во время пробивания и/или деформации плиты. Уплотнительный элемент проходит между двумя принимающими канавками, перпендикулярно относительно них, в частности, обычно аналогичным образом на краю плиты, в канавке, образованной специально для этого.
Для обеспечения возможности образования таких окружных принимающих канавок или канавок в трубной плите между сквозными отверстиями, требуется одно пробивающее приспособление для одного размера плиты или требуется относительно громоздкий набор приспособлений, в частности, если предполагается, что трубные плиты должны иметь различные длины.
В ЕР 2498040 А2 раскрыто теплообменное устройство, в котором, для тщательного уплотнения плиты с крышкой, в краевой области плиты не выполнена окружная канавка, в которой необходимо разместить уплотнительный элемент в виде окружного уплотняющего кольца, при этом на уплотнительном элементе затем размещают крышку или прижимают ее к нему. Наоборот, в известном теплообменном устройстве используют плиту, которая может быть произведена как материал, продаваемый метрами и которая обрезана по длине в соответствии с теплообменным устройством, которое необходимо изготовить. Для этого окружной уплотняющий элемент или окружное уплотнение размещают в двух противоположных принимающих канавках и, дополнительно, на концах указанных принимающих канавок, проходящих по поверхности плиты между двумя сквозными отверстиями.
В FR 2822532 В1 раскрыто еще одно теплообменное устройство.
Задача настоящего изобретения заключается в определении, для теплообменного устройства общего типа, альтернативного варианта реализации, который обеспечивает возможность, в частности, упрощенного изготовления.
Указанная задача решена в соответствии с изобретением объектом независимого п. 1 формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам реализации.
Настоящее изобретение основано на общей концепции обеспечения теплообменного устройства, плита (трубная плита или трубная решетка) которого должна быть выполнено в виде материала, продаваемого метрами, и которую, таким образом, можно использовать относительно адаптивным образом для теплообменных устройств различных размеров. В данном случае теплообменное устройство в соответствии с изобретением содержит плиту, уплотнительный элемент и крышку, причем плита, которую так же обычно называют трубной пластиной, имеет две принимающие канавки, которые расположены параллельно на расстоянии друг от друга и проходят в продольном направлении плиты и расположены на двух взаимно противоположенных сторонах плиты, и выполнены с возможностью приема боковых выступов крышки. Каждая из указанных принимающих канавок кроме того имеет основание канавки. Плита имеет по меньшей мере три сквозных отверстия, иначе говоря, отверстия для плоских трубок, которые расположены в плоскости, так что они расположены параллельно на расстоянии друг от друга, и так что они расположены на расстоянии от принимающих канавок и проходят перпендикулярно принимающим канавкам и между принимающих канавок. Между двумя такими сквозными отверстиями, в плоскости, образована промежуточная область, которая расположена параллельно на расстоянии от оснований канавок принимающих канавок, равном разности h по высоте. В данном случае между каждой промежуточной областью и основаниями канавок, параллельно продольному направлению сквозных отверстий, в каждом случае проходит один наклонный участок, причем наклонные участки расположены параллельно на расстоянии друг от друга. Уплотнительный элемент сам по себе выполнен в виде окружного уплотняющего шнура. В соответствии с изобретением, по сути уплотнительный элемент проходит в принимающих канавках и в каждом случае одна перемычка уплотнительного элемента проходит над двумя наклонными участками и расположенной между ними промежуточной областью, причем наклонные участки наклонены относительно плоскости промежуточной области, а именно, обычно по отношению к горизонтали, на угол 20°<α<65°, или имеют S-образный профиль, при этом место W перегиба расположено в области от 10% до 80% разности h по высоте при отсчете от основания принимающей канавки. Кроме того, в обоих вариантах, наклонные участки закруглены с соответствующим радиусом R1, R2 при переходе в принимающую канавку или при переходе в промежуточную область соответственно, в частности для минимизации пиковых значений напряжения при растяжении и сжатии на уплотнительном элементе в результате острого перегибания указанного уплотнительного элемента. В данном случае наклонный участок имеет закругление с радиусом R1 при переходе в принимающую канавку, в свою очередь указанный наклонный участок имеет закругление с радиусом R2 при переходе в промежуточную область.
С конструкцией плиты в соответствии с настоящим изобретением можно достичь того, что уплотнение в установленном состоянии зажато между плитой и крышкой без излишне сильного контактного давления или деформации. С теплообменным устройством в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, во-первых сутью является то, что может быть использован непрерывный лист металла в виде плиты, а во-вторых, контактное давление или деформация установленного уплотнительного элемента не превышает или не падает ниже критических пороговых значений. Посредством выбора угла α между 20° и 65° может быть оказано дополнительное влияние на уплотняющее действие и нагрузку на уплотняющий элемент. Угол α<20°, во-первых, повлечет за собой недостатки в виде последовательного процесса деформации сквозного отверстия, и, во-вторых, недостатки в отношении бокового направления уплотнительного элемента вдоль принимающей канавки. В случае угла α>65°, прижимающее усилие, прилагаемое к уплотнительному элементу, при некоторых обстоятельствах является слишком низким, вследствие чего, при некоторых обстоятельствах, нельзя будет обеспечить уплотняющее действие. Кроме того, в варианте с S-образным профилем, возможно достичь усовершенствованного упирания уплотнительного элемента в плиту, и таким образом усовершенствованной уплотняющей функции. Ниже или выше указанного диапазона, в особенности, будет иметь место возникновение радиусов R1 и R2, что будет оказывать либо нежелательное воздействие на последующий процесс деформации сквозного отверстия, либо будет оказывать неблагоприятное воздействие на ширину плиты и, таким образом, также на необходимое конструкционное пространство. Если место W перегиба расположено в области, меньшей, чем 10% от разности h по высоте, это повлечет за собой профиль S-образного наклонного участка, который будет оказывать, либо нежелательное воздействие на ширину плиты и, таким образом, на конструкционное пространство, либо оказывать нежелательное воздействие в отношении пиковых значений напряжения уплотнительного элемента. Если место W перегиба расположено в области, большей, чем 80% от разности h по высоте, это повлечет за собой профиль S-образного наклонного участка, который будет оказывать нежелательное воздействие на последующий процесс деформации.
Целесообразно по сути, чтобы соотношение радиусов R1 или R2 с радиусом R3 участка уплотняющего шнура или уплотнительного элемента в принимающей канавке в несжатом состоянии составляло 0,3<R1/R3<3,0 или 0,3<R2/R3<3,0. Определение данного диапазона соотношения между радиусом изгиба наклонного участка и радиусом уплотнительного элемента приводит к оптимизации уплотняющего действия. В частности, слишком низкое соотношения будет причиной утечки вследствие слишком низкого контактного давления в переходной области между принимающей канавкой и наклонным участком, причем избыточно высокое соотношение повлечет за собой также низкое прижимающее усилие вдоль наклонного участка, а также недостаток в отношении конструкционного пространства вследствие более широкой плиты.
Целесообразно по сути, чтобы продольный конец сквозного отверстия, направленный к принимающей канавке, находился в диапазоне на 1 мм<a<15 мм, в частности на 2 мм<a<6 мм, ближе к принимающей канавке, чем переход наклонного участка в промежуточную область. Посредством данного диапазона, определенного посредством тестов и вычислений, возможно снижение механического напряжения, присутствующего в области радиуса соответствующего сквозного отверстия, и таким образом снижение стрессовой нагрузки плиты в целом.
Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации решения в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере один из наклонных участков выполнен в виде канавки, которая проходит параллельно продольному направлению сквозных отверстий, и в котором уплотнительный элемент проходит участками, причем соотношение степени заполнения канавки уплотнительным элементом в канавке и по меньшей мере в одном наклонном участке к степени заполнения канавки уплотнительным элементом в принимающей канавке в сжатом состоянии уплотнительного элемента составляет от 1,0 до 1,4. В данном случае степень заполнения канавки определена как соотношение между сечением сжатого уплотнительного элемента и свободной области сечения. Обычно в конструкциях уплотнительных элементов заранее задана степень заполнения канавки между 70 и 85%, во-первых, для обеспечения уплотняющего действия, и, во-вторых, для обеспечения резервного объема для возможного увеличения уплотнительного элемента. Посредством указанного выше соотношения можно достичь того, что уплотнительный элемент может быть направлен и закреплен оптимальным образом и, в то же время, более сильное сжатие может быть достигнуто в области наклонного участка, что улучшает уплотняющую функцию. В частности, сжатие должно быть более сильным в области наклонного участка, чем вдоль принимающей канавки, для обеспечения оптимального уплотняющего действия.
Целесообразно по сути, чтобы наклонные участки имели ширину b1, а промежуточные области имели ширину b2, причем отношение b1 к b2 составляет от 0,3 до 1,0. Для достижения оптимального сжатия уплотнительного элемента в канавке промежуточной области и в принимающей канавке, степень заполнения канавки должна составлять от 70 до 100% в обоих местоположениях. Однако так как прижимающее усилие уплотнительного элемента в принимающей канавке к наклонным участкам варьируется, требуется достижение необходимой степени заполнения канавки от 70 до 100% посредством конструктивных построений. Чисто теоретически, это может осуществляться посредством изменений диаметра уплотнительного элемента вдоль наклонного участка, в частности, в переходной области, или, в другом случае, изменения свободной области сечения вдоль наклонного участка в переходной области. Посредством изменения ширины наклонных участков или промежуточных областей, может быть достигнута необходимая степени заполнения канавки особенно простым образом в отношении построения. Особенно предпочтительным является то, что сечение уплотнительного элемента составляет более 40%, в частности от 50% до 70%, от сечения несжатого уплотнительного элемента вдоль принимающей канавки.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации решения в соответствии с настоящим изобретением, уплотнительный элемент имеет по меньшей мере одну перемычку с предварительной нагрузкой для снижения напряжений растяжения на уплотнительном элементе, причем по меньшей мере одна перемычка с предварительной нагрузкой расположена параллельно перемычке уплотнительного элемента. Перемычка уплотнительного элемента в данном случае проходит над двумя наклонным участкам и над расположенной между ними промежуточной областью снаружи от перемычки с предварительной нагрузкой, которая проходит параллельно ей. Перемычки с предварительной нагрузкой могут в целом являться составными частями уплотнительного элемента и обеспечивать, чтобы указанный уплотнительный элемент испытывал предварительную нагрузку вдоль принимающих канавок, посредством чего может быть уменьшено напряжение растяжения на уплотнительном элементе в области перехода между сквозными отверстиями. Таким образом, возможно обеспечить необходимое расположение уплотнительного элемента, как вдоль принимающих канавок, так и между сквозными отверстиями.
Крышка предпочтительно выполнена в виде короба, которая имеет боковые выступы, проходящие вдоль продольной стороны на внешней области короба на двух взаимно противоположенных сторонах, причем боковые выступы проходят в принимающие канавки и имеют выступающие части, которые выступают продольно за пределы уплотнительного элемента.
Крышка предпочтительно выполнена в виде короба, которая имеет опору, причем на продольной стороне внешней области опоры короба расположен выступ для расположения короба на плите.
Выступ для расположения короба на плите может быть расположен на внешней области бокового выступа. Боковой выступ представляет собой, например, опору короба. Вследствие расположения уплотнительного элемента между сквозными отверстиями в области узкой стороны, предпочтительным для сжатия уплотнительного элемента, для соединения между плитой и крышкой или емкостью, является то, чтобы оно проходило вдоль принимающей канавки по меньшей мере до места, в котором уплотнительный элемент выгибается из принимающей канавки, над наклонным участком и в промежуточной области. В данном случае особенно предпочтительным является то, что боковой выступ вдоль принимающей канавки имеет выступающую часть, вследствие чего обеспечена H-образная конструкция. H-образная форма в данном случае осуществлена посредством двух выступающих частей боковых выступов на обеих сторонах в комбинации с перемычкой бокового выступа между сквозными отверстиями. В данном случае выступающие части бокового выступа могут, как оканчиваться заподлицо с принимающей канавкой или выступать за ее пределы.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации решения в соответствии с настоящим изобретением теплообменное устройство имеет боковую часть, которая вставлена через сквозное отверстие плиты, с выступающей частью s боковой части для закрывания плиты посредством крышки, причем среднее расстояние между боковой частью и соседней внешней плоской трубкой имеет значение q, и при этом соотношение s, деленное на q, составляет от 0,3 до 0,7. Такой вариант реализации обеспечивает достижение оптимального уплотняющего действия в области перемычки уплотнительного элемента, иначе говоря, промежуточной области, при одновременно минимальном конструкционном пространстве. Чисто теоретически, соотношение s, деленное на q, может также иметь значение, большее, чем 0,7, в частности, если необходима, в случае теплообменных устройств с большой температурной нагрузкой, частичная или полная блокировка внешней трубки. В данном случае геометрические параметры крышки должны быть выполнены так, что внешняя стенка крышки полностью предотвращает или по меньшей мене уменьшает поток через внешнюю трубку или через несколько внешних трубок. Аналогичным образом, геометрические параметры крышки могут также быть выбраны так, что один или более направляющих элементов ограничивают или полностью предотвращают поток к одной или более наиболее удаленных от центра трубок (плоских трубок).
Еще в одном предпочтительном варианте реализации все сквозные отверстия имеют одинаковый профиль и одинаковую площадь. Это обеспечивает простое изготовление плиты из непрерывного металлического листа.
Также предпочтительным может быть то, что по меньшей мере два внешних сквозных отверстия расположены на боковых концах плиты, так что они имеют площадь, которая отличается от другой аналогичной площади других сквозных отверстий на коэффициент от 0,8 до 1,3. Таким образом, могут быть использованы боковые части с различной толщиной стенок, посредством чего может быть повышена прочность компонента.
Другие важные признаки и преимущества изобретения будут видны из зависимых пунктов формулы, из чертежей и соответствующего описания чертежей.
Само собой разумеется, что признаки, упомянутые выше, и признаки, которые будут описаны ниже, могут быть использованы не только в соответствующей указанной комбинации, но также в других комбинациях или по отдельности без выхода за пределы объема настоящего изобретения.
Предпочтительные приведенные в качестве примера варианты реализации показаны на чертежах и будут описаны более подробно в нижеследующем описании, причем одинаковые ссылочные обозначения использованы для указания идентичных, одинаковых или выполняющих идентичную функцию компонентов.
На чертежах, в каждом случае схематически, показано:
на фиг. 1 показано в разрезе теплообменное устройство, имеющее крышку, плиту и уплотнительный элемент в соответствии с уровнем техники,
на фиг. 2 показан вид сверху плиты в соответствии с настоящим изобретением,
на фиг. 3 показан вид в разрезе в плоскости А-А плиты по фиг. 2 в области принимающей канавки, наклонного участка и промежуточной области,
на фиг. 4 показана диаграмма, иллюстрирующая прижимающее усилие FD уплотнительного элемента как функцию от угла α наклонного участка,
на фиг. 5 показан вид, как и на фиг. 3, но в случае наклонного участка S-образной формы,
на фиг. 6 показана диаграмма, иллюстрирующая возможную утечку L, как функцию радиуса R1 или R2 при переходе наклонного участка в принимающую канавку или в промежуточную область по отношению к радиусу R3 уплотнительного элемента,
на фиг. 7 показан вид сверху плиты в соответствии с настоящим изобретением для иллюстрации расстояния a между продольным концом сквозного отверстия и переходом наклонного участка в промежуточную область,
на фиг. 8 показана диаграмма, иллюстрирующая зависимость напряжения σR трубки от расстояния a,
на фиг. 9 показан вид сверху плиты в соответствии с настоящим изобретением для иллюстрации ширины b1 наклонного участка и ширины b2 промежуточной области,
на фиг. 10 показан вид сверху, а также вид в разрезе, уплотнительного элемента, относящегося к основанию в соответствии с настоящим изобретением, для иллюстрации профиля уплотнительного элемента с перемычкой уплотнительного элемента и перемычками с предварительной нагрузкой,
на фиг. 11 показан вид в разрезе теплообменного устройства в соответствии с настоящим изобретением для иллюстрации выступающей части s боковой стенки и расстояний между отдельными плоскими трубками друг между другом и от внешней плоской трубки до боковой стенки,
на фиг. 12 показана диаграмма для иллюстрации прочности соединения посредством выступов, осуществленного посредством выгнутой выступающей части s, как функции от соотношения s/q,
на фиг. 13 показан вид в разрезе теплообменного устройства в соответствии с настоящим изобретением с боковой выступающей частью для прикрепления крышки к основанию.
В соответствии с фиг. 1 и 11, теплообменное устройство 1 содержит плиту 2, уплотнительный элемент 3 и крышку 4. В данном случае, на фиг. 1 показано теплообменное устройство 1 в соответствии с уровнем техники, а на фиг. 11 показано теплообменное устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением. Рассматривая плиту 2, видно, что она имеет две параллельные принимающие канавки 5, 5', которые расположены параллельно на расстоянии друг от друга и проходят в продольном направлении плиты 2, а также расположены на двух взаимно противоположенных сторонах плиты 2 и выполнены с возможностью приема боковых выступов 6, иными словами опоры 15 короба, крышки 4. В данном случае, каждая из принимающих канавок 5, 5' имеет основание 7, 7' канавки. Кроме того, плита 2 имеет по меньшей мере три сквозных отверстия 8, которые расположены в плоскости, так что они расположены параллельно на расстоянии друг от друга, и так что они расположены на расстоянии от принимающих канавок 5, 5' и проходят перпендикулярно принимающим канавкам 5, 5' и между ними (см., в частности, также фиг. 2, 7, 9 и 11). Плоские трубки 9 проходят с уплотнением через сквозные отверстия 8, причем в каждом случае одна боковая часть 19 вставлена через два внешних сквозных отверстия. В плоскости, между двумя сквозными отверстиями 8, образована промежуточная область 10, которая расположена параллельно на расстоянии от оснований 7, 7' канавок принимающих канавок 5, 5', равном разности h по высоте (см. фиг. 3 и 5). Кроме того, между каждой промежуточной областью 10 и основаниями 7, 7' канавок, параллельно продольному направлению сквозных отверстий 8, в каждом случае проходит один наклонный участок 11, причем наклонные участки 11 соседних промежуточных областей 10 расположены параллельно на расстоянии друг от друга. Уплотнительный элемент 3 выполнен в виде окружного уплотняющего шнура.
В соответствии с настоящим изобретением, уплотнительный элемент 3 проходит в принимающих канавках 5, 5' и в каждом случае одна перемычка 12 уплотнительного элемента (см. фиг. 10) проходит над двумя наклонными участками 11 и расположенной между ними промежуточной областью 10, причем, в соответствии с настоящим изобретением, наклонные участки 11 наклонены относительно промежуточной области 10, и обычно также по отношению к горизонтали, на угол α, составляющий от 20 до 65° (см. фиг. 3), или имеют S-образный профиль (см. фиг. 5), при этом место W перегиба расположено в области от 10% до 80% разности h по высоте при отсчете от основания 7, 7' принимающей канавки 5, 5'. В данном случае, на фиг. 3, плита 2 вырезана для иллюстрации радиуса R2, но очевидно не имеет отверстия в указанной области. Каждый из наклонных участков 11 в данном случае имеет закругление с радиусом R1 при переходе в принимающую канавку 5, 5' и с радиусом R2 при переходе в промежуточную область 10. Радиусы R1 и R2 очевидно могут иметь различные размеры, причем больший радиус способствует уменьшению пиковых значений напряжения, действующих на уплотнительный элемент 3. При угле α, меньшем чем 20°, возможен, во-первых, нежелательный последовательный процесс деформации сквозного отверстия 8, и, во-вторых, ухудшение бокового направления уплотнительного элемента 3 вдоль принимающей канавки 5, 5'. В случае, когда угол α больше 65°, прижимающее усилие FD, приложенное к уплотнительному элементу 3 крышкой 4, будет низким, как показано на фиг. 4. В диапазоне угла 20°<α<65°, установленном посредством тестов, может быть достигнуто оптимальное принимающее усилие FD, посредством которого может быть обеспечено необходимое уплотняющее действие. Указанный диапазон высоты место W перегиба между 10 и 80% разности h по высоте обеспечит радиусы R1 и R2, которые в особенности подходят для упирания уплотнительного элемента 3 с плитой 2. Ниже или выше указанного диапазона получены такие радиусы R1 и R2, которые будут иметь неблагоприятный эффект на ширину плиты 2 и таким образом на требования к конструкционному пространству. Кроме того предпочтительным является то, что плита 2 в соответствии с настоящим изобретением теперь может быть изготовлена в виде непрерывного металлического листа, и таким образом возможно производство теплообменных устройств 1 с широким выбором размеров особенно адаптивным образом.
В предпочтительном варианте реализации решения в соответствии с настоящим изобретением, соотношение разности h по высоте и диаметра D участка уплотнительного элемента 3 в принимающей канавке 5, 5' в несжатом состоянии составляет 0,7<h/D<2,5, предпочтительно 1,0<h/D<2,0. Посредством соотношения h и D, выбранного из указанного диапазона, может быть достигнуто преимущество в прочности посредством полученных в результате геометрических параметров плиты.
Аналогичным образом предпочтительно, чтобы соотношение радиусов R1 или R2 с радиусом R3 участка уплотнительного элемента 3 в принимающей канавке 5, 5' в сжатом состоянии составляло 0,3<R1/R3<3,0 или 0,3<R2/R3<3,0. Более низкое соотношение, при некоторых обстоятельствах, может привести к утечке вследствие слишком низкого контактного давления в переходной области между принимающей канавкой 5, 5' и наклонным участком 11. Если соотношение имеет слишком высокое значение, это приведет к слишком низкому прижимающему усилию вдоль наклонного участка 11 и/или к недостатку в отношении конструкционного пространства, так как требуется более широкая плита 2. В данном случае, на фиг. 6, утечка (протекание L) показана как функция указанного соотношения радиусов, причем ясно видно, в случае, когда соотношение радиусов R1/R3 или R2/R3 составляет от 0,3 до 3,0, протекание, иными словами утечка, является наиболее низким.
Кроме того, для обеспечения возможности поддержания механических напряжений σR в плоской трубке как можно более низкими, продольный конец сквозного отверстия 8, направленный к принимающей канавке 5, 5', находится в диапазоне на 1 мм<a<15 мм, в частности на 2 мм<a<6 мм, ближе к принимающей канавке 5, 5', чем переход наклонного участка 11 в промежуточную область 10. Значение расстояния в данном случае показано на фиг. 7, а зависимость напряжения σR трубки от расстояния а показана на диаграмме по фиг. 8. Ясно видно в данном случае, что напряжение σR трубки может быть минимизировано в случае значения а от 2 до 6 мм.
По меньшей мере один из наклонных участков 11 кроме того может быть выполнен в виде канавки 13, которая проходит параллельно продольному направлению сквозных отверстий 8, и в котором уплотнительный элемент 3 проходит участками, причем отношение степени заполнения канавки уплотнительным элементом 3 в канавке 13 к степени заполнения канавки уплотнительным элементом 3 в принимающей канавке 5, 5' в сжатом состоянии уплотнительного элемента 3 должно составлять от 1,0 до 1,4. Если соотношение находится в указанном диапазоне, уплотнительный элемент 3, с одной стороны, может быть оптимальным образом направлен и закреплен, и, с другой стороны, может быть достигнута оптимальная уплотняющая функция посредством более сильного сжатия в области наклонного участка 11 и/или в переходной области участка 11 в принимающую канавку 5, 5' и/или в промежуточную область 10.
По фиг. 9 видно, что наклонные участки 11 имеют ширину b1, а промежуточные области 10 имеют ширину b2, причем отношение ширины b1 к b2 должно составлять от 0,3 до 1,0. Кроме того, сечение уплотнительного элемента 3 в области наклонного участка 11 должно составлять более 40% сечения уплотнительного элемента 3 в области принимающей канавки 5, 5', предпочтительно от 50% до 70%. Таким образом, оптимальная степень заполнения канавки может быть достигнута посредством простых конструкционных средств.
На фиг. 10 видно, что уплотнительный элемент 3 в дополнение к перемычке 12 уплотнительного элемента самой по себе имеет по меньшей мере еще одну перемычку 14 с предварительной нагрузкой, которая проходит параллельно перемычке 12 уплотнительного элемента и которая оказывает влияние на снижение напряжения растяжения на уплотнительном элементе 3. Таким образом, возможно обеспечить необходимое оптимальное расположение, требуемое для уплотняющего действия как вдоль принимающей канавки 5, 5', так и между сквозными отверстиями 8.
На фиг. 13 показано, что боковые выступы 6, или опоры 15 короба, проходят вдоль продольной стороны на двух взаимно противоположенных сторонах, причем, в изображенном случае, показана только одна из двух сторон, и при этом боковые выступы 6 проходят в принимающих канавках 5, 5' и имеют выступающую часть 16, которая выступает в продольном направлении за пределы соответствующей принимающей канавки 5, 5'. Выступающая часть 16 предназначена для выступания за пределы области, в которой изгибается уплотнительный элемент 3. В данном случае, указанный уплотнительный элемент может также выступать за пределы принимающей канавки 5, 5', или же оканчиваться заподлицо с ней. Вследствие расположения уплотнительного элемента 3 между сквозными отверстиями 8 в области узкой стороны, для уплотняющего сжатия уплотнительного элемента 3 предпочтительно, если соединение между плитой 2 и крышкой 3 проходит вдоль принимающей канавки 5, 5' по меньшей мере до места, в котором уплотнительный элемент 3 проведен между сквозными отверстиями 8, особенно предпочтительно, если опора 15 короба выступает вдоль принимающей канавки 5, 5' за пределы уплотнительного элемента 3, причем указанная опора короба может оканчиваться заподлицо с соответствующей принимающей канавкой 5, 5' или иметь выступающую часть 16, описанную выше. В данном случае выступающая часть 16 должна выступать за пределы области, в которой изгибается уплотнительный элемент 3.
Это влечет за собой H-образную форму конструкции бокового выступа. На фиг. 13 показано такое соединение крышки 4 с плитой 2, где показаны профиль уплотнительного элемента 3 и расположение внешнего покрывающего элемента 17, который проходит, через аналогичным образом показанную выступающую часть 16 на опоре 15 короба, за пределы профиля уплотнительного элемента 3 между сквозными отверстиями 8. Таким образом, возможно улучшенная уплотняющая функция, в частности посредством большего прижимающего действия.
Также может быть обеспечено, чтобы на опоре 15 короба был расположен выступ 20 для расположения крышки 4 на плите 2. Выступ 20 указанного типа служит для оптимального расположения крышки 4 по отношению к основанию 2 в продольном направлении, а также обеспечивает возможность снижения допусков в два раза в наборе допусков в продольном направлении.
Приемная канавка 5, 5' может кроме того иметь стенку 18, которая по меньшей мере частична изогнута для соединения крышки 4 с плитой 2, в частности таким образом, что она введена во взаимодействие за частью опоры 15 короба крышки 4. Стенка 18 принимающей канавки 5, 5' может иметь множество областей и/или зубцов, которые повторяются в отношении их геометрической формы, которые расположены симметрично относительно сквозных отверстий 8 плиты 2 и которые могут быть или являются изогнутыми вокруг опоры 15 короба крышки 4 (см. фиг. 1). Кроме того, теплообменное устройство 1 имеет боковую часть 19 с выступающей частью s боковой части для соединения плиты 2 с крышкой 4, причем среднее расстояние между боковой частью 19 и соседней внешней плоской трубкой 9 имеет значение q, и при этом соотношение s/q должно составлять от 0,3 до 0,7 (см. фиг. 11 и 12). В данном случае, на фиг. 11 показана комбинация с выступающей частью s боковой части, причем соотношение s/q в данном случае составляет 0,7. В случае, когда соотношение s/q равно 0,3, обеспечена меньшая контактная поверхность с боковым выступом 6 или опорой 15 короба. Выступающая часть s боковой части, таким образом, должна быть выбрана так, что, с одной стороны, может быть достигнуто принимающее усилие, необходимое для уплотненного соединения между плитой 2 и крышкой 4, но крышка 4 не препятствует потоку в наиболее удаленной от центра плоской трубке 9. В данном случае, на фиг. 12 показана сила закрывания и, таким образом, опосредованно уплотняющее действие, как функция от соотношения s/q.
Все сквозные отверстия 8 плиты 2 могут иметь одинаковый профиль и одинаковую площадь для трубок 9 и боковых частей 19, посредством чего упрощен процесс производства. Также возможно, чтобы внешние сквозные отверстия 8 имели, в зависимости от толщины стенки боковой части 19, меньшую или большую площадь, чем остальные сквозные отверстия 8.
Кроме того, форма переходных областей, в частности между двумя внешними сквозными отверстиями 8, может отличаться от формы других переходных областей. Например, наклонный участок 11 может быть выполнен только между тремя внешними сквозными отверстиями 8. Форма переходных областей может также различаться так, чтобы обеспечивать повторяющийся узор.
Посредством теплообменного устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, и в частности посредством плиты 2 в соответствии с настоящим изобретением, обеспечена возможность изготовления плиты 2 указанного типа в виде непрерывного металлического листа, и, таким образом, возможность ее использования высоко адаптивным образом в теплообменных устройствах 1 различных размеров. В то же время может быть достигнуто оптимальное уплотняющее действие.
1. Теплообменное устройство (1), содержащее плиту (2), уплотнительный элемент (3) и крышку (4), причем
плита (2) содержит две принимающие канавки (5, 5'), которые расположены параллельно на расстоянии друг от друга и проходят в продольном направлении плиты (2), а также расположены на двух взаимно противоположенных сторонах плиты (2) и выполнены с возможностью приема боковых выступов (6) крышки (4),
каждая из принимающих канавок (5, 5') содержит основание (7, 7') канавки,
плита (2) содержит по меньшей мере три сквозных отверстия (8), которые расположены в плоскости, так что они расположены параллельно на расстоянии друг от друга, и так что они расположены на расстоянии от принимающих канавок (5, 5') и проходят перпендикулярно принимающим канавкам (5, 5') и между ними,
в плоскости, между двумя сквозными отверстиями (8), образована промежуточная область (10), которая расположена параллельно и на расстоянии от оснований (7, 7') принимающих канавок (5, 5'), равном разности h по высоте,
между каждой промежуточной областью (10) и основаниями (7, 7') канавок, параллельно продольному направлению сквозных отверстий (8), в каждом случае проходит один наклонный участок (11), причем наклонные участки (11) расположены параллельно на расстоянии друг от друга,
уплотнительный элемент (3) содержит окружной уплотняющий шнур, и
отличающееся тем, что
уплотнительный элемент (3) проходит в принимающих канавках (5, 5') и в каждом случае одна перемычка (12) уплотнительного элемента проходит над двумя наклонными участками (11) и расположенной между ними промежуточной областью (10),
каждый наклонный участок (11) имеет закругление с радиусом R1 при переходе в принимающую канавку (5, 5') и с радиусом R2 при переходе в промежуточную область (10),
наклонные участки (11) наклонены относительно промежуточной области (10) на угол 20°<α<65° или имеют S-образный профиль, причем место (W) перегиба расположено в области от 10% до 80% разности h по высоте при отсчете от основания (7, 7') принимающей канавки (5, 5').
2. Теплообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что
соотношение разности h по высоте и диаметра D участка уплотнительного элемента (3) в принимающей канавке (5, 5') в несжатом состоянии составляет 0,7<h/D<2,5, предпочтительно 1,0<h/D<2,0.
3. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
соотношение радиусов R1 или R2 и радиуса R3 участка уплотнительного элемента (3) в принимающей канавке (5, 5') в сжатом состоянии составляет 0,3<R1/R3<3,0 или 0,3<R2/R3<3,0.
4. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
продольный конец сквозного отверстия (8), направленный к принимающей канавке (5, 5'), находится в диапазоне на 1 мм < а < 15 мм, в частности на 2 мм < а < 6 мм, ближе к принимающей канавке (5, 5'), чем переход наклонного участка (11) в промежуточную область (10).
5. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
по меньшей мере один из наклонных участков (11) выполнен в виде канавки (13), которая проходит параллельно продольному направлению сквозных отверстий (8) и в которой уплотнительный элемент (3) проходит участками,
причем отношение степени заполнения канавки уплотнительным элементом (3) в канавке (13) по меньшей мере одного наклонного участка (11) к степени заполнения канавки уплотнительным элементом (3) в принимающей канавке (5, 5') в сжатом состоянии уплотнительного элемента (3) составляет от 1,0 до 1,4.
6. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
наклонные участки (11) имеют ширину b1, а промежуточные области (10) имеют ширину b2, при этом отношение b1/b2 составляет от 0,3 до 1,0.
7. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
уплотнительный элемент (3) имеет по меньшей мере одну перемычку (14) с предварительной нагрузкой для снижения напряжений растяжения на уплотнительном элементе (3),
причем указанная по меньшей мере одна перемычка (14) с предварительной нагрузкой расположена параллельно перемычке (12) уплотнительного элемента.
8. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
крышка (4) выполнена в виде короба, который имеет боковые выступы (6), проходящие вдоль продольной стороны на внешней области короба на двух взаимно противоположенных сторонах,
причем боковые выступы (6) проходят в принимающие канавки (5, 5') и имеют выступающие части (16), которые выступают продольно за пределы уплотнительного элемента (3).
9. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
крышка (4) выполнена в виде короба, который имеет опору (15),
причем на продольной стороне внешней области опоры (15) короба расположен выступ (20) для расположения короба на плите (2).
10. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
приемная канавка (5, 5') имеет стенку (18), которая по меньшей мере частично изогнута так, что она введена во взаимодействие по меньшей мере за частью бокового выступа (6) крышки (4).
11. Теплообменное устройство по п. 10, отличающееся тем, что
стенка (18) принимающей канавки (5, 5') содержит множество областей и/или зубцов, которые повторяются в отношении их геометрической формы, которые расположены симметрично относительно сквозных отверстий (8) плиты (2) и которые выполнены с возможностью изгиба или являются изогнутыми вокруг бокового выступа (6) крышки (4).
12. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
теплообменное устройство (1) содержит боковую часть (19), вставленную через сквозное отверстие плиты, с выступающей частью s боковой части для соединения плиты (2) с крышкой (4),
причем среднее расстояние между боковой частью (19) и соседней внешней плоской трубкой (9) имеет значение q, и при этом соотношение s/q составляет от 0,3 до 0,7.
13. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
все сквозные отверстия (8) имеют одинаковый профиль и одинаковую площадь.
14. Теплообменное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что
по меньшей мере два внешних сквозных отверстия (8), расположенные на боковых концах плиты, имеют площадь, которая отличается от другой аналогичной площади других сквозных отверстий (8) на коэффициент от 0,8 до 1,3.
