Проволочный разделитель для пластинчатого теплообменника, пластинчатый теплообменник, снабженный таким проволочным разделителем, и способ усовершенствования теплообменника

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Проволочный разделитель (20) для разделения двух смежных теплопередающих пластин (2, 4) пластинчатого теплообменника (1). Проволочный разделитель (20) сформирован из изогнутой проволоки, которая поочередно поддерживает две смежные теплопередающие пластины (2, 4), в то же время проходя вдоль канала (6, 8) для жидкости теплообменника (1). Проволочный разделитель (20) имеет первый и второй опорные сегменты (24, 26), выполняющие функцию поддержки пластин, и разделяющие сегменты (28) для поддержания минимального вертикального расстояния (Δy) между теплопередающими пластинами (2, 4) в ходе работы теплообменника. Первые нижние опорные сегменты (24) выполнены проволочными путями (32), образующими плоскость (S1), совпадающей с верхней поверхностью нижней теплопередающей пластины (2), и позволяют проволочному разделителю (20) сохранять неизменность своей ориентации относительно теплопередающих пластин. Технический результат – упрощение сборки теплообменника. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к проволочному разделителю для пластинчатого теплообменника, и к пластинчатому теплообменнику, снабженному множеством таких проволочных разделителей. Более того, изобретение относится к способу усовершенствования существующих пластинчатых теплообменников.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Традиционный пластинчатый теплообменник, как правило, содержит множество пластин теплообменника, формирующих пространственно разделенные, но термически взаимодействующие каналы для жидкости, по которым могут проходить потоки жидкостей с разными температурами. Это обеспечивает осуществление теплопередачи от более горячей жидкости более холодной жидкости.

[0003] Из патента США № 2595457 известны различные конфигурации пластинчатого теплообменника, имеющего сборку пластин теплообменника или пластинчатый сердечник, содержащий теплопередающие пластины, между которыми установлены элементы теплообменника в форме периодически (например, синусоидально) изогнутых проволок. Одной из функций таких изогнутых проволок является обеспечение обширных поверхностей из проволочных ребер, которые повышают эффективность области теплообмена теплопередающих пластин. Второй функцией изогнутых проволок является поддержание параллельной ориентации смежных теплопередающих пластин, для того чтобы каналы для жидкости не деформировались в результате перепадов температур, возникающих в ходе использования. Как показано в патенте США № 2595457, периодически изогнутые проволочные разделители, как правило, содержат первые опорные сегменты (например, бугельный участок U-образной формы) для поддержки первой теплопередающей пластины вдоль первой опорной линии в направлении потока жидкости, вторые опорные сегменты (например, бугельный участок перевернутой U-образной формы) для поддержки второй теплопередающей пластины вдоль второй опорной линии, на расстоянии удаления от первой опорной линии, и разделяющие элементы (например, ножки U-образной формы), соединяющие между собой первые опорные сегменты и вторые опорные сегменты чередующимся образом.

[0004] Периодические проволочные разделители из патента США №2595457 должны быть приварены или припаяны своими бугельными участками к по меньшей мере одной из теплопередающих пластин, для того, чтобы зафиксировать ориентацию проволочного разделителя относительно пластин, и обеспечить достаточное термическое соединение для получения увеличенной эффективной площади теплопередачи. Требуемая сварка или пайка усложняют производство такого теплообменника.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Требуется обеспечить проволочный разделитель для пластинчатого теплообменника, упрощающий конструкцию и/или ремонт теплообменника.

[0006] Поэтому, в соответствии с первым объектом, обеспечивается проволочный разделитель в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.

[0007] Проволочный разделитель в соответствии с данным объектом изобретения формируется путем изгибания жесткой проволоки в желаемую вытянутую форму. Механическая прочность (или жесткость) проволочного материала должна быть достаточной для поддержания определенной формы проволоки в ходе использования теплообменника, для надлежащего разделения (т.е. поддержания желаемого пространства между) теплопередающими пластинами. Минимальная требуемая прочность определяется допустимой деформацией проволочных разделителей и теплопередающих пластин при типовых перепадах температур и механических напряжениях, возникающих в ходе работы теплообменника. Участок проволоки, перпендикулярный пластинам, должен быть жестким относительно нагрузок, оказываемых на проволоку, и толщина проволоки должна быть выбрана так, чтобы соответствовать этому требованию.

[0008] Как правило, теплопередающие пластины имеют толщину 1-2 мм, таким образом поперечное сечение проволоки (или диаметр, в случае цилиндрической проволоки), как правило, должно быть в диапазоне 2-4 мм. Для такой конфигурации, высота вертикального участка должна быть на 0,1-0,2 мм меньше, чем расстояние удаления между теплопередающими пластинами, как в холодном состоянии, так и в ходе заводской сборки, с тем, чтобы допускать небольшую деформацию из-за перепадов температур в ходе работы.

[0009] Материал проволоки необходимо выбирать на основании ожидаемой рабочей температуры теплообменника и силы перепада давления. Среди возможных материалов проволоки можно назвать проволоку из углеродистой стали (без покрытия, или алюминизованной или оцинкованной), различные марки аустенитных нержавеющих сталей. Предпочтительным является круглое поперечное сечение проволоки, однако также допустимы другие формы поперечных сечений проволоки (например, многоугольная).

[0010] Проволочные пути совместно образуют опорную плоскость, параллельную и поддерживающую первую (нижнюю) теплопередающую пластину. «Образование плоскости» в настоящем контексте означает обеспечение по меньшей мере трех точек, не совпадающих друг с другом и не лежащих на одной линии, которые вместе образуют опорную плоскость. Термин «проволочный путь» в настоящем контексте обозначает непрерывный участок изогнутой проволоки, проходящий по искривленной или изогнутой траектории проволоки, образуя по меньшей мере одну линию, но, предпочтительно, образуя участок опорной плоскости (например, путем формирования полукруглой формы, U-образной формы, S-образной формы или W-образной формы, внутри опорной плоскости). В любом случае, проволочные пути формируются так, чтобы по меньшей мере совместно образовывать опорную плоскость, содержащую первую опорную линию.

[0011] Первая опорная линия формирует путь вдоль первой теплопередающей пластины, этот путь может, например, быть линейным вдоль первого направления, соответствующего основному направлению потока жидкости внутри канала, образованного смежными теплопередающими пластинами, например, в пластинчатом теплообменнике с перекрестным потоком с линейными каналами потока. Альтернативно, первая опорная линия может быть слегка искривлена, или даже существенно искривлена так, чтобы следовать по более сложной траектории, например, по траектории, образованной искривленными каналами для жидкости в Z-образом пластинчатом теплообменнике с параллельными или перекрестными потоками.

[0012] Каждый проволочный путь переходит, когда его траектория заканчивается, в соответствующие разделяющие сегменты. Разделяющие сегменты соединяют между собой первые опорные сегменты и вторые опорные сегменты чередующимся образом, и обладают механической прочностью, достаточной для поддержания первой и второй теплопередающих пластин на желаемом расстоянии удаления, как было описано здесь выше.

[0013] Копланарные формы проволочных путей сообщаются для формирования опорной плоскости, так, чтобы проволочный разделитель мог быть расположен между теплопередающими пластинами, при этом указанная общая опорная плоскость будет параллельна и будет опираться на теплопередающую поверхность первой теплопередающей пластины. В предполагаемой ориентации, разделяющие сегменты фиксируют ориентацию вторых опорных сегментов на желаемом расстоянии удаления относительно основных участков проволоки и опорной плоскости. Таким образом, в действительности, каждый проволочный путь в проволочном разделителе в соответствии с данным объектом изобретения выполняет функцию основания для поддержания проволочного разделителя, и для фиксации ориентации проволочного разделителя относительно теплопередающих пластин.

[0014] В соответствии с воплощениями проволочного разделителя, разделяющие сегменты проходят по меньшей мере частично и, предпочтительно, полностью вдоль второго направления, которое локально перпендикулярно первой опорной линии.

[0015] В случае прямой первой опорной линии, второе направление перпендикулярно первому направлению. Для смежных параллельных теплопередающих пластин, это второе направление будет перпендикулярно теплопередающим поверхностям обеих теплопередающих пластин.

[0016] В целом, предложенный проволочный разделитель в соответствии с данным объектом обеспечивает возможность простого размещения между двумя смежными теплопередающими пластинами, без необходимости в дополнительных приспособлениях для удерживания проволочного разделителя в правильной вертикальной ориентации.

[0017] Предлагаемые проволочные разделители могут быть выполнены, как относительно тонкие вытянутые конструкции, которые не занимают существенного объема. В отличие от этого, стержневые разделители (например, известные из патентного документа США №5383516) занимают больший объем, существенно уменьшают эффективное поперечное сечение каналов для жидкости, и претерпевают существенно дифференциальное тепловое расширение и тепловые нагрузки в ходе работы теплообменника. Подобным образом, тисненые пластинчатые теплообменники (например, известные из патентного документа США №2281754) создают большие препятствия потоку, и соответствующие потери давления.

[0018] В соответствии с одним воплощением, проволочные пути проволочного разделителя совместно проходят в двух направлениях от первой опорной линии вдоль поперечного направления, которое перпендикулярно первой опорной линии и находится в пределах опорной плоскости.

[0019] В соответствии с дополнительными воплощениями, проволочные пути могут содержать плавно изогнутые участки и/или соединенные линейные сегменты, или различные другие формы, определяющие опорную плоскость. Например, любой из проволочных путей может содержать соединенные между собой сегменты линейного пути, которые сориентированы в опорной плоскости и перпендикулярны первой опорной линии. Альтернативно, любой проволочный путь может иметь плавно изогнутую форму, при этом его кривизна лежит в опорной плоскости, например, полукруглый проволочный путь.

[0020] В соответствии с одним воплощением, каждый проволочный путь проходит до по меньшей мере одной стороны первой опорной линии вдоль поперечного направления, которое сориентировано перпендикулярно первой опорной линии. Проволочные пути могут проходить по направлению к противоположным сторонам чередующимся образом вдоль проволочного разделителя. Например, один отдельный проволочный путь может проходить в положительном поперечном направлении, а предшествующий и последующие проволочные пути могут проходить в отрицательном (т.е. противоположном) поперечном направлении. Такая чередующуюся конфигурация позволяет зафиксировать ориентацию проволочного разделителя между теплопередающими пластинами, в то же время требуя минимального количества проволоки.

[0021] В соответствии с дополнительным воплощением, каждый проволочный путь может быть отдельно изогнут в определенной степени в двух направлениях вдоль как положительного, так и отрицательного поперечных направлений от первой опорной линии, так, чтобы покрывать всю ширину основания.

[0022] Проволочный путь, который сам по себе проходит в обоих направления от первой опорной линии, позволяет стабилизировать его ориентацию относительной первой теплопередающей пластины. Более того, если каждый проволочный путь имеет идентичную форму так, чтобы проходить в обоих поперечных направлениях, то проволочный разделитель может быть выполнен как периодическая структура из последовательных идентичных блоков, каждый из которых содержит соединенный квадруплет, образованный первым опорным сегментом, разделяющим сегментом, вторым опорным сегментом, и еще одним разделяющим сегментом. Такая периодичность существенно упрощает производственный процесс, при котором проволока изгибается для формирования предлагаемого проволочного разделителя.

[0023] В соответствии с дополнительным воплощением, общая ширина основания равна расстоянию удаления.

[0024] Если общая ширина основания равна расстоянию удаления, то идентичное возникновения локальных витков проволочного разделителя вокруг оси, параллельной опорной линии (т.е. повороты проволочных путей в плоскости, определенной направлением разделения и поперечным направлением) не будет оказывать отрицательного воздействия на функцию разделения. В месте витка, повернутый путь проволоки с общей шириной основания, соответствующей желаемому расстоянию удаления, все равно будет местно обеспечивать функцию разделения.

[0025] В соответствии с одним воплощением, проволочный путь может быть сформирован множеством соединенных между собой линейных сегментов пути, расположенных своими длинными осями в направлении вдоль поперечного направления. Эти линейные сегменты пути могут опираться друг на друга при виде вдоль опорной линии, и могут быть соединены между собой короткими изогнутыми участками в соответствующих конечных точках сегментов. В такой конфигурации, длина проволочного пути при виде вдоль опорной линии (т.е. первого из направлений потока жидкости) может быть минимизирована, в то время как опорная ширина в поперечном направлении будет максимизирована. Таким образом, стабилизация направления удаления и поперечного направления оптимизируется, в то время как площадь эффективного термического контакта между проволочным разделителем и теплопередающей пластиной остается относительно маленькой.

[0026] Например, проволочный путь может иметь одну из следующих форм: U-образную форму, сжатую S-образную форму или сжатую W-образную форму. Любая из этих форм легко выполняется в ходе производственного процесса, включающего в себя действия по сгибанию проволоки только в положительном или отрицательном поперечных направлениях. Таким образом, действий по сгибанию проволоки в направлениях вдоль опорной линии, которые усложняют производственный процесс, можно избежать.

[0027] В соответствии с другим воплощением, проволочный путь плавно изогнут в опорной плоскости. В соответствии с другими воплощениями, проволочный путь образует одну из следующих форм: U-образную форму, S-образную форму или изогнутую W-образную форму.

[0028] Плавно изогнутый проволочный путь легко формируется путем сгибания проволоки в желаемую форму, без образования острых витков или складок. Плавные изгибы минимизируют риск разлома проволоки в ходе ее конфигурирования. Плавно изогнутый проволочный путь обеспечивает существенную структурную опорную площадь в опорной плоскости, в то же время минимизируя площадь термического контакта между проволочным разделителем и первой теплопередающей пластиной. Любая из указанных форм: U-образная, S-образная и изогнутая W-образная легко формируются в ходе производственного процесса, включающего в себя действия по сгибанию проволоки только в поперечном направлении. Таким образом, можно избежать действий по сгибанию проволоки в направлении вдоль первой опорной линии, которые затрудняют производственный процесс.

[0029] В соответствии с одним воплощением, вторые опорные сегменты формируются с помощью линейных опорных сегментов, при этом длины опорных сегментов расположены вдоль первой опорной линии.

[0030] Первые опорные сегменты эффективно разнесены вдоль первой опорной линии с помощью линейных опорных сегментов. Предпочтительные длины этих линейных опорных сегментов определяются ожидаемыми перепадами давления между смежными каналами, и рабочими температурами, преобладающими в теплообменнике. В частности, путем формирования опорных сегментов одинаковой длины, проволочные разделители приобретают линейную симметрию, что обеспечит практически равномерную линейную опорную способность вдоль первой опорной линии. Соответственно, процесс изготовления проволочного разделителя значительно упрощается.

[0031] В соответствии с еще одним воплощением, опорные длины являются равными опорными длинами в диапазоне от 100 мм до 200 мм.

[0032] Опорные длины в диапазоне от 100 мм до 200 мм обеспечивают устойчивое разделение в теплообменнике, имеющем теплопередающие пластины толщиной 1-2 мм, и работающем при перепаде давлений 500-1000 Па в диапазоне температур 100-300°С.

[0033] В соответствии с одним воплощением, разделяющие сегменты формируются перпендикулярными линейными сегментами с высотой разделения, равной расстоянию удаления. При желании, проволока может проходить поперечно на конце перпендикулярных линейных сегментов, дополнительно или альтернативно опорным сегментам вдоль первой опорной линии.

[0034] Опорные сегменты, состояние из линейных сегментов, сориентированных вдоль направления удаления, обеспечивают максимальную структурную целостность и опору.

[0035] В соответствии с одним воплощением, поперечное сечение изогнутой проволоки круглое.

[0036] Круглую проволоку можно изготовить легко и дешево. Благодаря своей цилиндрической симметрии, круглую проволоку легко изгибать в любую желаемую форму вытянутого проволочного разделителя. Кроме того, изотропное сопротивление изгибу круглой проволоки позволяет изгибать ее в поперечном направлении и в направлении удаления, как требуется для формирования по существу трехмерной конфигурации предлагаемого проволочного разделителя в соответствии с первым объектом. Круглое поперечное сечение также минимизирует площадь контакта между проволочным разделителем и теплопередающими пластинами, таким образом, помогая избежать чрезмерных перепадов температур и результирующих напряжений, возникающих в ходе работы теплообменника (как в случае с разделителями со шпильками или шипами, приваренными к теплопередающим пластинам, например, известным из патентного документа WO96/19708). Более того, любое теплоизоляционное покрытие может быть нанесено на гладкую поверхность круглого проволочного разделителя легким и надежным способом.

[0037] В соответствии с дополнительным воплощением, диаметр проволоки изогнутой проволоки лежит в диапазоне от 2 до 4 мм.

[0038] При ожидаемых расчетных температурах в теплообменнике и силах, обусловленных перепадом давления, как описано выше, при таком диапазоне диаметров можно получить проволочный разделитель, который является достаточно жестким для предотвращения деформации, в то же время позволяющий без труда изготавливать проволоку. Более толстую проволоку будет трудно обрабатывать, а более тонкая проволока не сможет предотвратить деформацию.

[0039] В соответствии с одним воплощением, изогнутая проволока имеет первый конец и второй конец, при этом каждый конец снабжен крепежными средствами для соединения проволочного разделителя с первой теплопередающей пластиной и/или со второй теплопередающей пластиной. При желании, это соединение может осуществляться посредством контактной сварки или с помощью шпильки, приваренной к первой и/или второй теплопередающим пластинам.

[0040] Путем обеспечения проволочного разделителя крепежными средствами на противоположных концах проволоки, проволочный разделитель может быть легко закреплен относительно теплообменника путем присоединения к доступным снаружи участкам теплообменника, например, к кромкам пластин около отверстий для каналов для жидкости, или к элементам для направления потока (ободкам), расположенным на кромках пластин.

[0041] В соответствии со вторым объектом, с учетом соответствующих действий и преимуществ, описанных выше, обеспечивается пластинчатый теплообменник, как определено в пункте 11 формулы изобретения.

[0042] Как описано выше со ссылкой на первый объект изобретения, первое направление, соответствующее основному направлению потока жидкости внутри канала, образованного смежными теплопередающими пластинами, может определять прямую первую опорную линию вдоль первой теплопередающей пластины (как в теплообменнике с перекрестным потоком с линейными каналами для жидкости). Альтернативно, это первое направление может также быть интерпретировано как локальное направление, которое может изменяться вдоль первой опорной линии. Это позволяет первой опорной линии искривляться вдоль канала для жидкости теплопередающей пластины (как в искривленных каналах для жидкости в Z-образном пластинчатом теплообменнике с прямоточными или перекрестными потоками).

[0043] В соответствии с одним воплощением, по меньшей мере один проволочный разделитель пластинчатого теплообменника с возможностью снятия помещен между смежными теплопередающими пластинами, при этом первый конец и второй конец проволочного разделителя прикреплены к соответствующим наружным кромкам теплопередающих пластин. При желании, это соединение может быть осуществлено с помощью контактной сварки или привариванием шпилькой к теплопередающим пластинам.

[0044] В соответствии с третьим объектом изобретения, обеспечивается способ усовершенствования существующего пластинчатого теплообменника, как определено в пункте 14 формулы изобретения.

[0045] Действия и преимущества теплообменника, получившегося в результате способа усовершенствования в соответствии с данным объектом, уже были описаны здесь со ссылкой на другие объекты. Помимо способа для усовершенствования существующего теплообменника, способ в соответствии с данным объектом может также представлять этап повторной сборки после очистки или ремонта любого теплообменника, снабженного проволочными разделителями в соответствии с первым объектом данного изобретения. При таких способах очистки или ремонта, начальный этап содержит удаление проволочных разделителей из каналов для жидкости пластинчатого теплообменника. После этого теплопередающие пластины, после удаления проволочных разделителей, могут быть легко очищены или починены с применением подходящих методов, при этом проволочные разделители не составляют препятствий. Затем исходные проволочные разделители или отремонтированные сменные разделители повторно помещаются в каналы для жидкости, как определено данным третьим объектом изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0046] Теперь воплощения будут описаны, лишь в виде примера, со ссылкой на прилагаемые схематичные чертежи, на которых соответствующие ссылочные позиции указывают на соответствующие части, и на которых:

[0047] Фиг.1 схематично изображает теплообменник в соответствии с одним воплощением, и

[0048] Фиг.2а-2d представляют виды в перспективе проволочных разделителей в соответствии с воплощениями;

[0049] Чертежи предназначены лишь в целях иллюстрации и не служат ограничением пределов защиты, определенных в формуле изобретения.

ОПИСАНИЕ ВОПЛОЩЕНИЙ

[0050] Фиг.1 изображает вид в перспективе пластинчатого теплообменника 1 для обмена тепловой энергией между первой жидкостью 14 и второй жидкостью 16, имеющими разную температуру. Показанный теплообменник 1 содержит ряд сложенных теплопередающих пластин 2, 4. Между каждыми двумя смежными теплопередающими пластинами 2, 4 сформированы первые каналы 6 для жидкости и вторые каналы 8 для жидкости для транспортировки первой жидкости 14 и второй жидкости 16, соответственно.

[0051] Первый и второй каналы 6, 8 для жидкости сориентированы перпендикулярно друг другу, вдоль первого направления Х и поперечного направления Z, соответственно. Первый и второй каналы 6, 8 для жидкости расположены в теплообменнике 1 чередующимся образом во втором (вертикальном) направлении Y, перпендикулярном первому направлению Х и поперечному направлению Z. Такая конфигурация пластин формирует так называемый пластинчатый теплообменник с перекрестными потоками. Смежные теплопередающие пластины 2, 4 удалены друг от друга на высоту удаления Δy во втором направлении Y. Несколько из первых каналов 6 для жидкости снабжены множеством проволочных разделителей 20. Показанные проволочные разделители 20 содержат первые опорные сегменты 24, вторые опорные сегменты 26 и разделительные сегменты 28, соединяющие между собой первые опорные сегменты 24 и вторые опорные сегменты 26.

[0052] Первые опорные сегменты 24 выполнены так, чтобы поддерживать первую теплопередающую пластину 2 вдоль первой опорной линии С1, и вторые опорные сегменты 26 выполнены так, чтобы поддерживать вторую теплопередающую пластину 4 вдоль второй опорной линии С2.

[0053] Первые опорные сегменты 24 изогнуты в проволочные пути 32, которые совместно определяют первую опорную плоскость S1, содержащую первую опорную линию С1. Как показано на Фиг.1 и дополнительно показано на Фиг.2а, каждый проволочный путь 32 содержит три линейных сегмента пути 34а-с, которые соединены друг с другом посредством остро изогнутых сегментов, совместно формирующих сжатую S-образную форму. В результате, линейные сегменты пути 34а-с каждого проволочного пути 32 совместно проходят в двух направлениях от первой опорной линии С1, и распространяют первую опорную плоскость S1 как вдоль первой опорной линии С1, так и вдоль поперечного направления Z. Следовательно, каждый проволочный путь 32 формирует опорный участок, который имеет общую ширину основания Δz и эффективно удерживает проволочный разделитель 20 прочно между теплопередающими пластинами 2, 4, при этом разделяющие проволочные сегменты 28 занимают вертикальную ориентацию. Предпочтительно, общие ширины основания Δz проволочных путей 32 равны расстоянию удаления Δy между вторыми опорными сегментами 26 и первой опорной линией С1.

[0054] Вторые опорные сегменты 26 выполнены как линейные проволочные сегменты со вторым опорными длинами Δx2 вдоль второй опорной линии С2. Здесь, вторые опорные длины Δx2 каждого следующего второго опорного сегмента 26 показаны равными. Типовое значение для вторых опорных длин Δx2 может лежать в диапазоне от 100 мм до 200 мм.

[0055] Разделяющие сегменты 28 соединяют между собой первые опорные сегменты 24 и вторые опорные сегменты 26 чередующимся образом. Разделяющие сегменты 28 в показанных воплощениях выполнены как линейные проволочные сегменты, перпендикулярные первой опорной плоскости S1, которые удерживают вторые опорные сегменты 26 на расстоянии удаления Δy от первой опорной линии С1. Для стальных теплопередающих пластин толщиной 1-2 мм, расстояние удаления Δy предпочтительно на 0,1-0,2 мм меньше, чем расстояние между теплопередающими пластинами 2, 4 каналов 6, 7 для жидкости в холодном состоянии.

[0056] Проволочный разделитель 20 выполнен из изогнутой проволоки, имеющей круглое поперечное сечение, формирующей периодическую структуру, имеющую множество описанных сегментов. Типовой диаметр проволоки ∅ изогнутой проволоки (см. Фиг.2а) имеет величину в диапазоне от 2 до 4 мм.

[0057] На Фиг.1 показано, что каждая изогнутая проволока имеет первый конец 6 проволоки, расположенный на одной стороне первого канала 6 для жидкости. На этом первом конце 6 проволоки изогнутая проволока снабжена крепежными средствами 44 для соединения проволочного разделителя 20 с первой теплопередающей пластиной 2. На противоположной стороне первого канала 6 для жидкости проволочный разделитель 20 оканчивается вторым концом (не показано), при этом второй конец также снабжен подобными средствами 44 для крепления к пластине. Проволочные разделители 20 с возможностью снятия располагаются между смежными теплопередающими пластинами 2, 4 посредством временно крепления каждого проволочного разделителя 20 его первым и вторым концами с помощью крепежных средств 44 к соответствующим наружным кромкам первой теплопередающей пластины 2. Альтернативно, крепежные средства 44 также могут быть снабжены на вертикальном изогнутом участке проволочного разделителя 20, так, чтобы соединять проволочный разделитель 20 со второй теплопередающей пластиной (4). Крепежные средства 44 могут включать в себя концы проволоки, соединенные с помощью контактной сварки или с помощью приварки шпильки с теплопередающей пластиной 2 и/или 4.

[0058] В альтернативном воплощении, показанном на Фиг.2b, каждый проволочный путь 32 содержит лишь два линейных сегмента пути 34а, 34b, которые соединены между собой посредством одного остро изогнутого сегмента, и которые совместно формируют сжатую U-образную форму. Здесь каждый проволочный путь 32 проходит лишь в одном поперечном направлении Z в пределах первой опорной плоскости S1 от первой опорной линии С1. Последующие проволочные пути 32, 32' поперечно проходят в противоположных поперечных направления, так, чтобы проволочные пути 32 совместно проходили в двух направлениях от первой опорной линии С1.

[0059] Допустимы множество альтернативных проволочных разделителей 20, снабженных проволочными путями 32, сформированными из линейных сегментов пути и остро изогнутых соединительных сегментов. Например, проволочный путь 32 может состоять из сжатых W-образных форм с четырьмя линейными сегментами пути, соединенными тремя остро изогнутыми соединительными сегментами.

[0060] Фиг.2С изображает альтернативное воплощение проволочного разделителя 20, в котором проволочные пути 32 плавно изогнуты в пределах опорной плоскости S1, так, чтобы формировать плавную S-образную форму. Также в данном воплощении каждый проволочный путь 32 проходит в двух направлениях от первой опорной линии С1, и покрывает общую ширину основания Δz. Проволочный разделитель 20 на Фиг.2С имеет плавно изогнутый первый опорный сегмент 24 с первой опорной длиной Δx1, которая существенно больше, чем в предыдущих воплощениях.

[0061] Допустимо множество альтернативных воплощений, снабженных проволочными путями 32 плавной формы. Например, проволочный путь 32 может иметь U-образную форму, или изогнутую W-образную форму.

[0062] Фиг.2d изображает дополнительное альтернативное воплощение проволочного разделителя 20, в котором каждый проволочный путь 32 содержит три линейных сегментам пути 34а-с, соединенных между собой остро изогнутыми сегментами, совместно формирующими сжатую S-образную форму, подобно воплощению, показанному на Фиг.2А. Однако на Фиг.2d проволочный путь 32 поочередно формирует первые опорные сегменты 24 вдоль линий С1 и С2, со вторыми опорными сегментами 26 и разделяющими сегментами 28 между ними.

[0063] Любой из проволочных путей 32, описанных выше, обладает особенностью, заключающейся в том, что проволочный разделитель 20 формируется путем изгибания проволоки с помощью лишь операций по сгибанию в направлении, поперечном основному направлению вдоль проволочного разделителя 20, т.е. вдоль первого направления Х (или любой из опорных линий С1, С2).

[0064] Альтернативно, проволочный путь 32 может быть сформирован посредством операций по сгибанию проволоки назад и вперед вдоль этого основного направления вдоль проволочного разделителя 20, хотя это будет усложнять производственный процесс. При помощи такого процесса можно получить проволочный разделитель 20, имеющий более сложную конфигурацию проволочного пути 32. Примерном такого сложного проволочного пути 32 является (почти) круглый проволочный путь (не показано), начинающийся на конце разделяющей проволоки 28, проходящий перпендикулярно вдоль поперечного направления Z, изгибающийся назад вдоль отрицательного первого направления -Х, по направлению к отрицательному поперечному направлению -Z, по направлению к положительному первому направлению Х, и назад вдоль поперечного направления Z, проходя в следующую разделяющую проволоку.

[0065] Вышеприведенное описание предназначено для иллюстрации, а не для ограничения. Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что альтернативные и эквивалентные воплощения изобретения могут быть допустимы и выполнены на практике, не нарушая пределов формулы изобретения, изложенной ниже.

[0066] Например, любая комбинация проволочных путей 32, описанных выше, может быть предусмотрена в рамках одного проволочного разделителя 20.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 пластинчатый теплообменник

2 первая теплопередающая пластина

4 вторая теплопередающая пластина

6 первый канал для жидкости

8 второй канал для жидкости

10 первое отверстие для жидкости

12 второе отверстие для жидкости

14 первая жидкость

16 вторая жидкость

18 кромка пластины

20 проволочный разделитель

24 первый опорный сегмент

26 второй опорный сегмент

28 разделяющий сегмент проволоки

30 участок основания проволоки

32 проволочный путь

34a-c линейный сегмент пути

40 первый конец

44 крепежные средства проволочного разделителя

Ø диаметр проволоки

X первое направление

Y второе направление

Z поперечное направление

S1 первая опорная плоскость

S2 вторая опорная плоскость

C1 первая опорная линия

C2 вторая опорная линия

Δx1 первая опорная длина

Δx2 вторая опорная длина

Δy расстояние удаления

Δz ширина основания.

1. Проволочный разделитель (20) для разделения первой теплопередающей пластины (2) и второй теплопередающей пластины (4) в пластинчатом теплообменнике (1), при этом проволочный разделитель содержит изогнутую проволоку, содержащую:

- первые опорные сегменты (24) для поддержания первой теплопередающей пластины (2) вдоль первой опорной линии (С1);

- вторые опорные сегменты (26) для поддержания второй теплопередающей пластины (4) вдоль второй опорной линии (С2);

- разделяющие сегменты (28), соединяющие между собой первые опорные сегменты и вторые опорные сегменты чередующимся образом и удаляющие вторые опорные сегменты на расстояние удаления (Δy) от первой опорной линии;

при этом первые опорные сегменты (24) изогнуты в проволочные пути (32), которые совместно образуют опорную плоскость (S1), содержащую первую опорную линию (С1).

2. Проволочный разделитель (20) по п.1, в котором проволочные пути (32) совместно проходят в двух направлениях от первой опорной линии (С1) вдоль поперечного направления (Z), перпендикулярного первой опорной линии (С1) в пределах опорной плоскости (S1).

3. Проволочный разделитель (20) по п.2, в котором каждый проволочный путь (32) проходит в двух направлениях и покрывает общую ширину основания (Δz), которая предпочтительно равна расстоянию удаления (Δy).

4. Проволочный разделитель (20) по п.1, в котором проволочный путь (32) содержит соединенные линейные сегменты пути (34), проходящие в поперечном направлении (Z), и предпочтительно образует одну из следующих форм: сжатую U-образную форму, сжатую S-образную форму или сжатую W-образную форму.

5. Проволочный разделитель (20) по п.1, в котором проволочный путь (32) плавно изогнут в опорной плоскости (S1) и предпочтительно образует одну из следующих форм: U-образную форму, S-образную форму или изогнутую W-образную форму.

6. Проволочный разделитель (20) по п.1, в котором вторые опорные сегменты образованы линейными опорными сегментами (26) с опорными длинами (Δxi) вдоль второй опорной линии (С2), предпочтительно при этом опорные длины являются равными опорными длинами (Δx) в диапазоне от 100 мм до 200 мм.

7. Проволочный разделитель (20) по п.1, в котором разделяющие сегменты образованы перпендикулярными линейными сегментами (28), высоты удаления которых равны расстоянию удаления (Δy).

8. Проволочный разделитель (2) по п.1, в котором проволочный путь (32) проходит в двух направлениях от второй опорной линии (С2) вдоль поперечного направления (Z), перпендикулярного второй опорной линии (С2).

9. Проволочный разделитель (20) по п.1, в котором поперечное сечение изогнутой проволоки является круглым, и в частности, в котором диаметр проволоки (∅) изогнутой проволоки лежит в диапазоне от 2 до 4 мм.

10. Проволочный разделитель (20) по п.1, в котором изогнутая проволока имеет первый конец (40) и второй конец, при этом каждый конец снабжен крепежными средствами (44) для соединения проволочного разделителя с первой теплопередающей пластиной (2) и/или со второй теплопередающей пластиной (4).

11. Пластинчатый теплообменник (1) для обмена тепловой энергией между двумя жидкостями (14, 16), содержащий две смежные теплопередающие пластины (2, 4), формирующие канал (6) для жидкости вдоль первого направления (Х) и удаленные друг от друга на высоту удаления (Δy) во втором направлении (Y), при этом пластинчатый теплообменник содержит по меньшей мере один проволочный разделитель (20) по одному из пп.1-10, расположенный между двумя смежными теплопередающими пластинами.

12. Пластинчатый теплообменник (1) по п.11, в котором по меньшей мере один проволочный разделитель (20) с возможностью снятия размещен между смежными теплопередающими пластинами (2, 4), причем первый конец (40) и второй конец проволочного разделителя прикреплены к соответствующим наружным кромкам (18) теплопередающих пластин.

13. Способ сборки пластинчатого теплообменника (1), модифицированного для обмена тепловой энергией между двумя жидкостями (14, 16), содержащего две смежные теплопередающие пластины (2, 4), формирующие канал (6) для жидкости вдоль первого направления (Х) и удаленные друг от друга на высоту удаления (Δy) во втором направлении (Y), содержащий:

- ввод по меньшей мере одного проволочного разделителя (20) по любому из пп.1-10 между двух смежных теплопередающих пластин (2, 4);

- расположение проволочных путей (20) первых опорных сегментов (24) так, чтобы они поддерживали первую теплопередающую пластину (2) вдоль первой опорной линии (С1) в первом направлении (Х), и

- расположение вторых опорных сегментов (26) так, чтобы они поддерживали вторую теплопередающую пластину вдоль второй опорной линии (С2) на расстоянии удаления (Δy) от первой опорной линии, таким образом разделяя смежные теплопередающие пластины.



 

Похожие патенты:

Пластина (1) для пластинчатого теплообменника (12) для использования в системе (9) для концентрирования веществ в воде. Теплообменная зона (2) определяет множество первых каналов на первой поверхности пластины (1) и множество вторых каналов на второй поверхности пластины (1).

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора. Способ изготовления пластинчатого теплообменника, заключающийся в том, что наружные и внутренние гофрированные пластины изготавливают методом штамповки, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам, а образованные при этом теплообменные элементы (1) соединяют друг с другом с помощью наружного цилиндрического корпуса, двух периферийных (3, 4) и одного центрального (2) разделительных колец, в каждом теплообменном элементе (1) выполняют отбортовки (11, 12), образующие впускные и выпускные коллекторные окна (13, 14), таким образом, что они (11, 12) выступают за периферийную кромку пластин по внутреннему диаметру теплообменника, при этом периферийные (3, 4) кольца изготавливают соединением по меньшей мере двух соединительных элементов (15) таким образом, чтобы они образовывали замкнутую линию, при этом в каждый соединительный элемент (15) устанавливают по меньшей мере два теплообменных элемента (1).

Панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, содержит наружную поверхность (22), которая предназначена для обдувания воздушным потоком и начиная от которой выполнены пластинки (26) в заранее определенных первом и втором главных направлениях, при этом полости (20) образуют резонаторы Гельмгольца и соединены с первыми концами (30) воздушных каналов, вторые концы которых сообщаются с упомянутым воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения упомянутых резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении, по меньшей мере одну масляную камеру (16), расположенную между упомянутой наружной поверхностью и упомянутой по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом, причем, упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в упомянутых пластинках.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора. Пластинчатый теплообменник содержит первую секцию теплообменника, которая включает цилиндрический наружный корпус, одно центральное и два периферийный разделительных кольца, размещенные между корпусом и кольцами и опирающиеся на центральное разделительное кольцо теплообменные элементы, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин, при этом теплообменные элементы имеют выступающие за периферийную кромку отбортовки, образующие впускные и выпускные коллекторные окна, соединенные без зазора с окнами соседних теплообменных элементов и охватываемые разделительными кольцами, причем отбортовки, центральное и периферийные кольца формируют коллекторы подвода и отвода внутреннего теплоносителя, а торцевые части теплообменника выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения между теплообменными элементами внешнего теплоносителя, при этом теплообменник снабжен дополнительной секцией, аналогичной по конструкции и расположенной коаксиально первой секции.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. Изобретение заключается в выполнении теплообменной поверхности для интенсификации теплоотдачи при турбулентном течении теплоносителя в виде периодически нанесенных выемок, которые выполнены овально-траншейной формы, состоящей из двух половинок сферической выемки диаметром b, соединенных цилиндрической вставкой длиной l, развернутых под углом ϕ к набегающему потоку и с оптимальной геометрической формой.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Изобретение заключается в том, что в теплообменнике (1), содержащем верхнюю пластину (2) и нижнюю пластину (3), а также множество структурированных пластин (4, 5), расположенных между верхней пластиной (2) и нижней пластиной (3), смежные структурированные пластины (4, 5) взаимодействуют друг с другом для образования каналов (10) для первичной текучей среды и каналов (11) для вторичной текучей среды между соседними структурированными пластинами (4, 5), при этом теплообменник (1) содержит по меньшей мере два набора структурированных пластин (14, 15).

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменниках с использованием кипения теплоносителя. Теплообменник, выполненный с возможностью осуществлять теплообмен за счет кипения жидкости при передаче тепла от источника тепла через теплопередающий элемент в эту жидкость, содержит на поверхности теплопередающего элемента, находящейся со стороны, приходящей в контакт с жидкостью, вызывающей ее кипение, первую теплопроводящую область и вторую теплопроводящую область, которые имеют вид чередующихся полос.

Изобретение относится к теплоэнергетике, конкретно к теплообменным аппаратам, системам охлаждения промышленных газотурбинных энергоустановок и авиационных двигателей, и позволяет повысить эффективность охлаждения теплонапряженных элементов, увеличить ресурс их работы при упрощении технологии изготовления и снижении затрат в процессе производства.

Материалы, компоненты, узлы и способы в соответствии с раскрытием направлены на изготовление и применение листов материала для обеспечения каналов для охлаждения посредством потока газа.

Настоящее изобретение относится к способу уменьшения скопления жидкости и замораживания в пластинчатом противоточном теплообменнике (100), содержащем пакет теплопроводящих пластин (102).

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора. Способ изготовления пластинчатого теплообменника, заключающийся в том, что наружные и внутренние гофрированные пластины изготавливают методом штамповки, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам, а образованные при этом теплообменные элементы (1) соединяют друг с другом с помощью наружного цилиндрического корпуса, двух периферийных (3, 4) и одного центрального (2) разделительных колец, в каждом теплообменном элементе (1) выполняют отбортовки (11, 12), образующие впускные и выпускные коллекторные окна (13, 14), таким образом, что они (11, 12) выступают за периферийную кромку пластин по внутреннему диаметру теплообменника, при этом периферийные (3, 4) кольца изготавливают соединением по меньшей мере двух соединительных элементов (15) таким образом, чтобы они образовывали замкнутую линию, при этом в каждый соединительный элемент (15) устанавливают по меньшей мере два теплообменных элемента (1).

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора. Способ изготовления пластинчатого теплообменника, заключающийся в том, что наружные и внутренние гофрированные пластины изготавливают методом штамповки, а затем попарно соединяют по периферийным кромкам, а образованные при этом теплообменные элементы (1) соединяют друг с другом с помощью наружного цилиндрического корпуса, двух периферийных (3, 4) и одного центрального (2) разделительных колец, в каждом теплообменном элементе (1) выполняют отбортовки (11, 12), образующие впускные и выпускные коллекторные окна (13, 14), таким образом, что они (11, 12) выступают за периферийную кромку пластин по внутреннему диаметру теплообменника, при этом периферийные (3, 4) кольца изготавливают соединением по меньшей мере двух соединительных элементов (15) таким образом, чтобы они образовывали замкнутую линию, при этом в каждый соединительный элемент (15) устанавливают по меньшей мере два теплообменных элемента (1).

Изобретение относится к области энергетического машиностроения. Водогрейный котел содержит камеру сгорания с каналами подвода топлива и воздушного потока, низкотемпературную секцию и высокотемпературную секцию, сообщенную с выходом топочной камеры для направления потока горючих газов по каналам продуктов сгорания в сторону турбокомпрессорного узла, включающего по крайней мере один турбокомпрессор.

Панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, содержит наружную поверхность (22), которая предназначена для обдувания воздушным потоком и начиная от которой выполнены пластинки (26) в заранее определенных первом и втором главных направлениях, при этом полости (20) образуют резонаторы Гельмгольца и соединены с первыми концами (30) воздушных каналов, вторые концы которых сообщаются с упомянутым воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения упомянутых резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении, по меньшей мере одну масляную камеру (16), расположенную между упомянутой наружной поверхностью и упомянутой по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом, причем, упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в упомянутых пластинках.

Панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, содержит наружную поверхность (22), которая предназначена для обдувания воздушным потоком и начиная от которой выполнены пластинки (26) в заранее определенных первом и втором главных направлениях, при этом полости (20) образуют резонаторы Гельмгольца и соединены с первыми концами (30) воздушных каналов, вторые концы которых сообщаются с упомянутым воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения упомянутых резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении, по меньшей мере одну масляную камеру (16), расположенную между упомянутой наружной поверхностью и упомянутой по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом, причем, упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в упомянутых пластинках.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора. Пластинчатый теплообменник содержит первую секцию теплообменника, которая включает цилиндрический наружный корпус, одно центральное и два периферийный разделительных кольца, размещенные между корпусом и кольцами и опирающиеся на центральное разделительное кольцо теплообменные элементы, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин, при этом теплообменные элементы имеют выступающие за периферийную кромку отбортовки, образующие впускные и выпускные коллекторные окна, соединенные без зазора с окнами соседних теплообменных элементов и охватываемые разделительными кольцами, причем отбортовки, центральное и периферийные кольца формируют коллекторы подвода и отвода внутреннего теплоносителя, а торцевые части теплообменника выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения между теплообменными элементами внешнего теплоносителя, при этом теплообменник снабжен дополнительной секцией, аналогичной по конструкции и расположенной коаксиально первой секции.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в технике для подогрева жидких или газообразных сред, например, в качестве рекуператора. Пластинчатый теплообменник содержит первую секцию теплообменника, которая включает цилиндрический наружный корпус, одно центральное и два периферийный разделительных кольца, размещенные между корпусом и кольцами и опирающиеся на центральное разделительное кольцо теплообменные элементы, выполненные из попарно соединенных по периферийным кромкам гофрированных пластин, при этом теплообменные элементы имеют выступающие за периферийную кромку отбортовки, образующие впускные и выпускные коллекторные окна, соединенные без зазора с окнами соседних теплообменных элементов и охватываемые разделительными кольцами, причем отбортовки, центральное и периферийные кольца формируют коллекторы подвода и отвода внутреннего теплоносителя, а торцевые части теплообменника выполнены таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения между теплообменными элементами внешнего теплоносителя, при этом теплообменник снабжен дополнительной секцией, аналогичной по конструкции и расположенной коаксиально первой секции.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а конкретно к способам гидродинамической внутренней очистки от загрязнений пластинчатых теплообменников, и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и др.

Изобретение относится к лазерной сварке тавровых и угловых соединений и может быть использовано для изготовления ребристых интегральных конструкций из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Проволочный разделитель для разделения двух смежных теплопередающих пластин пластинчатого теплообменника. Проволочный разделитель сформирован из изогнутой проволоки, которая поочередно поддерживает две смежные теплопередающие пластины, в то же время проходя вдоль канала для жидкости теплообменника. Проволочный разделитель имеет первый и второй опорные сегменты, выполняющие функцию поддержки пластин, и разделяющие сегменты для поддержания минимального вертикального расстояния между теплопередающими пластинами в ходе работы теплообменника. Первые нижние опорные сегменты выполнены проволочными путями, образующими плоскость, совпадающей с верхней поверхностью нижней теплопередающей пластины, и позволяют проволочному разделителю сохранять неизменность своей ориентации относительно теплопередающих пластин. Технический результат – упрощение сборки теплообменника. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх