Теплопередающая пластина и пакет пластин для теплообменника, содержащего множество таких теплопередающих пластин
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. Предложены теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) и пакет (2) пластин для теплообменника. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) имеет противоположные первую и вторую стороны (6, 8) и содержит первый, третий и четвертый направляющие участки (60, 64, 66). В теплопередающей пластине каждый из первого и четвертого направляющих участков (60, 66) содержит охватываемый выступ (68, 70), выступающий за пределы первой плоскости (54), и охватывающую выемку (78, 80). Третий направляющий участок (64) содержит охватываемый выступ (90), выполненный с возможностью контактного взаимодействия со второй соседней теплопередающей пластиной, и охватывающую выемку (100), выполненную с возможностью контактного взаимодействия с первой соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и первой соседней теплопередающей пластины. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 22 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к теплопередающей пластине и ее конструкции. Изобретение также относится к пакету пластин для теплообменника, содержащего множество таких теплопередающих пластин.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Пластинчатые теплообменники, ПТО, в типичных случаях состоят из двух концевых плит, в промежутке между которыми в виде стопы или пакета располагается некоторое количество теплопередающих пластин. Теплопередающие пластины ПТО могут быть пластинами одного и того же или разных типов, и их можно укладывать в стопу разными способами. В некоторых ПТО теплопередающие пластины уложены в стопу так, что передняя сторона и задняя сторона одной теплопередающей пластины обращены к задней стороне и передней стороне, соответственно, других теплопередающих пластин, а каждая вторая теплопередающая пластина перевернута относительно остальных теплопередающих пластин. В типичных случаях, это называют ситуацией, в которой теплопередающие пластины оказываются «повернутыми» друг относительно друга. В других ПТО теплопередающие пластины уложены в стопу так, что передняя сторона и задняя сторона одной теплопередающей пластины обращены к передней стороне и задней стороне, соответственно, других теплопередающих пластин, а каждая вторая теплопередающая пластина перевернута относительно остальных теплопередающих пластин. В типичных случаях, это называют ситуацией, в которой теплопередающие пластины «зеркально отражены» друг относительно друга.
В хорошо известных ПТО одного типа - так называемых ПТО, снабженных прокладками, между теплопередающими пластинами расположены прокладки. Концевые плиты, а значит - и теплопередающие пластины, прижаты друг к другу некими затягивающими средствами, вследствие чего прокладки создают уплотнения между теплопередающими пластинами. Между теплопередающими пластинами образованы параллельные проточные каналы, по одному каналу между теплопередающими пластинами каждой пары. Через каждый второй канал могут течь две текучие среды с изначально разными температурами для передачи тепла от одной текучей среды другой, причем эти текучие среды попадают в каналы и покидают их через проходные отверстия входа и выхода в теплопередающих пластинах, сообщающиеся с входами и выходами ПТО.
Концевые плиты ПТО, снабженных прокладками, часто называют рамной плитой и прижимной плитой. Рамная плита часто крепится к опорной поверхности, такой, как пол, при этом прижимная плита выполнена с возможностью перемещения относительно рамной плиты. К рамной плите зачастую крепится верхняя несущая штанга для несения теплопередающих пластин, а также - возможно - прижимная плита, крепится к рамной плите и простирается от ее верхней части мимо прижимной плиты к несущей колонне. Аналогичным образом, нижняя направляющая штанга для направления теплопередающих пластин, а также - возможно - прижимная плита, крепится к рамной плите и простирается от ее нижней части на некоторое расстояние от грунта мимо прижимной плиты к опорной колонне.
Для работы ПТО надлежащим образом важно, чтобы теплопередающие пластины были выровнены друг с другом в стопе, поскольку не выровненные теплопередающие пластины могут привести к протекающему ПТО. Хотя несущая и направляющая штанги теплообменника могут обеспечивать выравнивание теплопередающих пластин за счет контактного взаимодействия с ними, это выравнивание может оказаться недостаточным. К тому же, в некоторых ПТО может не быть несущей штанги и/или направляющей штанги. Ввиду этого, некоторые теплопередающие пластины снабжены направляющими участками, причем расположение направляющего участка одной теплопередающей пластины обеспечивает контактное взаимодействие с направляющим участком другой теплопередающей пластины для выравнивания теплопередающих пластин. Такие теплопередающие пластины, расположенные в стопе, раскрыты в документе WO 2010/064975, при этом каждая вторая теплопередающая пластина «повернута» относительно других теплопередающих пластин. Хотя документе WO 2010/064975 раскрыто решение, которое предусматривающее возможность направления и работает очень хорошо, оно ограничивается выравниванием теплопередающих пластин «повернутых» друг относительно друга.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать теплопередающую пластину, которая решает вышеупомянутую проблему. Основной замысел заключается в том, чтобы разработать теплопередающую пластину с помощью решения, которое предусматривает возможность направления и является более гибким, чем известные решения, в том, что дает возможность выравнивания теплопередающей пластины и еще одной теплопередающей пластины безотносительно того, «повернуты» ли или «зеркально отражены» ли эти две пластины друг относительно друга. Еще одна задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать пакет пластин для теплообменника, содержащего первую, вторую и третью такие теплопередающие пластины. Теплопередающая пластина и пакет пластин для решения вышеупомянутых задач охарактеризованы в прилагаемой формуле изобретения и рассматриваются ниже.
Теплопередающая пластина, соответствующая данному изобретению, имеет противоположные первую и вторую стороны, внешний край и центральную плоскость протяженности и включает в себя краевой участок, содержащий гофры. Гофры простираются между первой и второй плоскостями, которые параллельны центральной плоскости протяженности, а центральная плоскость протяженности расположена между первой и второй плоскостями. Гофры расположены так, что на первой стороне теплопередающей пластины упираются в первую соседнюю теплопередающую пластину, а на второй стороне теплопередающей пластины упираются во вторую соседнюю теплопередающую пластину, когда теплопередающая пластина расположена в пластинчатом теплообменнике. Продольная и поперечная центральные оси теплопередающей пластины, простирающиеся параллельно центральной плоскости протяженности и перпендикулярно друг другу, определяют первую, вторую, третью и четвертую области пластины. Первая и вторая области пластины расположены на одной и той же стороне от поперечной центральной оси, а первая и третья области пластины расположены на одной и той же стороне от продольной центральной оси. Первая, третья и четвертая области пластины содержат первый, третий и четвертый направляющие участки, соответственно. Теплопередающая пластина отличается тем, что каждый из первого и четвертого направляющих участков содержит, как видно с первой стороны теплопередающей пластины, охватываемый выступ, выступающий за пределы первой плоскости и выполненный с возможностью контактного взаимодействия с первой соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и первой соседней теплопередающей пластины, а как видно со второй стороны теплопередающей пластины - охватывающую выемку, выполненную с возможностью контактного взаимодействия со второй соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и второй соседней теплопередающей пластины. Кроме того, третий направляющий участок содержит, как видно со второй стороны теплопередающей пластины, охватываемый выступ, выступающий за пределы второй плоскости и выполненный с возможностью контактного взаимодействия со второй соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и второй соседней теплопередающей пластины, а как видно с первой стороны теплопередающей пластины - охватывающую выемку, выполненную с возможностью контактного взаимодействия с первой соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и первой соседней теплопередающей пластины.
Первую и вторую стороны теплопередающей пластины также можно назвать передней и задней сторонами.
Центральная плоскость протяженности может быть расположена на полпути между первой и второй плоскостями.
Продольная центральная ось может простираться вдоль противоположных длинных сторон теплопередающей пластины, а поперечная центральная ось может простираться вдоль противоположных коротких сторон теплопередающей пластины.
Краевой участок может быть внешним периферийным краевым участком теплопередающей пластины или внутренним краевым участком, таким, как краевой участок, ограничивающий проходное отверстие теплопередающей пластины. Кроме того, весь краевой участок может, либо только один его участок может или несколько его участков могут содержать гофры. Гофры могут быть распределены по краевому участку равномерно или неравномерно, и они могут выглядеть одинаково все или не все. Краевой участок может дополнительно содержать гофры, простирающиеся в пределах или снаружи первой и второй плоскостей.
Гофры ограничивают гребни и впадины, которые могут придать краевому участку волнообразную конструкцию. Как видно с первой стороны пластины, когда теплопередающая пластина расположена в пластинчатом теплообменнике, гребни расположены так, что упираются в первую соседнюю пластину, а впадины расположены так, что упираются во вторую соседнюю теплопередающую пластину.
Теплопередающая пластина может быть, по существу, прямоугольной, а продольная и поперечная центральные оси могут быть, по существу, перпендикулярными друг другу, тем самым ограничивая четыре, по существу, прямоугольные области пластины.
Фраза «как видно с первой стороны теплопередающей пластины» означает ситуацию, когда с некоторого расстояния смотрят на первую сторону теплопередающей пластины. Аналогичным образом, фраза «как видно со второй стороны теплопередающей пластины» означает ситуацию, когда с некоторого расстояния смотрят на вторую сторону теплопередающей пластины.
Теплопередающая пластина, а также первая и вторая соседние теплопередающие пластины, могут все быть пластинами одного и того же типа. В альтернативном варианте, теплопередающая пластина, а также первая и вторая соседние теплопередающие пластины, могут быть пластинами разных типов. Например, теплопередающая пластина, а также первая и вторая соседние теплопередающие пластины, могут все содержать направляющие участки в соответствии с ограничениями на формуле изобретения, а в противном случае могут быть выполнены по-другому.
Вышеупомянутая конфигурация направляющих участков может дать возможность выравнивания теплопередающей пластины и соседней теплопередающей пластины безотносительно того, «повернута» ли или «зеркально отражена» ли соседняя теплопередающая пластина относительно теплопередающей пластины. Кроме того, допустимо выравнивание теплопередающей пластины и соседней теплопередающей пластины посредством, по меньшей мере, двух направляющих участков теплопередающей пластины, что улучшает выравнивание. Более того, допустимо выравнивание теплопередающей пластины и двух соседних теплопередающих пластин, например, первой и второй соседних теплопередающих пластин, о которых шла речь выше, посредством каждого из упомянутых, по меньшей мере, двух направляющих участков теплопередающей пластины, что улучшает выравнивание. Естественно, возможность выравнивания зависит от конструкции соседней теплопередающей пластины (соседних теплопередающих пластин).
Вторая область пластины может содержать второй направляющий участок, содержащий, как видно со второй стороны теплопередающей пластины, охватываемый выступ, выступающий за пределы второй плоскости и выполненный с возможностью контактного взаимодействия со второй соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и второй соседней теплопередающей пластины, а как видно с первой стороны теплопередающей пластины - охватывающую выемку, выполненную с возможностью контактного взаимодействия с первой соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и первой соседней теплопередающей пластины. В силу этого, допустимо выравнивание теплопередающей пластины и соседней теплопередающей пластины посредством всех направляющих участков теплопередающей пластины, что улучшает выравнивание. Более того, допустимо выравнивание теплопередающей пластины и двух соседних теплопередающих пластин, например, первой и второй соседних теплопередающих пластин, о которых шла речь выше, посредством каждого из всех направляющих участков теплопередающей пластины, что улучшает выравнивание. И опять, возможность выравнивания, естественно, зависит от конструкции соседней теплопередающей пластины (соседних теплопередающих пластин).
Соответственная вершина охватываемых выступов первого и второго направляющих участков может простираться от расстояния ML1 до расстояния ML2 от поперечной центральной оси, а также от расстояния MW1 до расстояния MW2 от продольной центральной оси, а соответственный проем или исток охватывающих выемок третьего и четвертого направляющих участков может простираться от расстояния FL1 до расстояния FL2 от поперечной центральной оси и от расстояния FW1 до расстояния FW2 от продольной центральной оси, причем FL1˂ML1˂ML2˂FL2 и FW1˂MW1˂MW2˂FW2. Кроме того, охватываемые выступы первого и второго направляющих участков могут садиться в охватывающие выемки (каждый из охватываемых выступов первого и второго направляющих участков может садиться в каждую охватывающую выемку) третьего и четвертого направляющих участков. Под словом «садиться» понимается, что охватываемые выступы могут быть заключены, по меньшей мере - частично, в охватывающих выемках. Например, охватываемые выступы могли бы иметь внешние окружности, которые меньше внутренних окружностей охватывающих выемок, и/или внешние поверхности охватываемых выступов могли бы ограничивать объемы, которые меньше, чем объемы, ограничиваемые внутренними поверхностями охватывающих выемок. Естественно, заключение охватываемых выступов теплопередающей пластины в охватывающих выемках той же самой теплопередающей пластины не имеет значения и невозможно без деформирования или разрезания теплопередающей пластины. Вместе с тем, этот вариант осуществления может дать возможность выравнивания теплопередающей пластины, а также первой и второй соседних теплопередающих пластин такого же типа, как упомянутая теплопередающая пластина, или, по меньшей мере, содержащих направляющие участки, охарактеризованные выше, путем вставления охватываемых выступов первого и второго направляющих участков теплопередающей пластины в охватывающие выемки третьего и четвертого направляющих участков первой и второй соседних теплопередающих пластин и заключения охватываемых выступов первого и второго направляющих участков первой и второй соседних теплопередающих пластин в охватывающих выемках третьего и четвертого направляющих участков теплопередающей пластины.
Соответственная вершина охватываемых выступов третьего и четвертого направляющих участков может простираться от расстояния ML3 до расстояния ML4 от поперечной центральной оси и от расстояния MW3 до расстояния MW4 от продольной центральной оси, а соответственный проем или исток охватывающих выемок первого и второго направляющих участков может простираться от расстояния FL3 до расстояния FL4 от поперечной центральной оси и от расстояния FW3 до расстояния FW4 от продольной центральной оси, причем FL3<ML3<ML4<FL4 и FW3<MW3<MW4<FW4. Кроме того, охватываемые выступы третьего и четвертого направляющих участков могут садиться в охватывающие выемки (каждый из охватываемых выступов третьего и четвертого направляющих участков может садиться в каждую охватывающую выемку) первого и второго направляющих участков. Слово «садиться» имеет такой же смысл, как указанный выше. Этот вариант осуществления может дать возможность выравнивания теплопередающей пластины и первой и второй соседних теплопередающих пластин такого же типа, как упомянутая теплопередающая пластина, или, по меньшей мере, содержащих направляющие участки, охарактеризованные выше, путем вставления охватываемых выступов третьего и четвертого направляющих участков теплопередающей пластины в охватывающие выемки первого и второго направляющих участков первой и второй соседних теплопередающих пластин, заключения охватываемых выступов третьего и четвертого направляющих участков первой и второй соседних теплопередающих пластин в охватывающие выемки первого и второго направляющих участков упомянутой теплопередающей пластины.
Каждый из первого и четвертого направляющих участков может содержать участок первой плоскости, простирающийся между внешним краем теплопередающей пластины и охватываемым выступом, или даже окружающий охватываемый выступ, и параллельно центральной плоскости протяженности. Кроме того, каждый из второго и третьего направляющих участков может содержать участок второй плоскости, простирающийся между внешним краем теплопередающей пластины и охватываемым выступом, или даже окружающий охватываемый выступ, и параллельно центральной плоскости протяженности. Этот вариант осуществления исключает расположение охватываемых выступов непосредственно на внешнем краевом участке теплопередающей пластины, что может повысить стабильность направляющих участков.
Аналогичным образом, каждый из первого и четвертого направляющих участков может содержать участок второй плоскости, простирающийся между внешним краем теплопередающей пластины и охватывающей выемкой, или даже окружающий охватывающую выемку, и параллельно центральной плоскости протяженности, а каждый из второго и третьего направляющих участков может содержать участок первой плоскости, простирающийся между внешним краем теплопередающей пластины и охватывающей выемкой, или даже окружающий охватывающую выемку, и параллельно центральной плоскости протяженности. Этот вариант осуществления исключает расположение охватывающих выемок непосредственно на внешнем краевом участке теплопередающей пластины, что может повысить стабильность направляющих участков.
Участки первой и второй плоскостей, о которых шла речь выше, могут простираться в разных плоскостях. Например, они могут простираться в первой и второй плоскостях, соответственно, теплопередающей пластины. Тогда участки первой и второй плоскостей можно выполнить упирающимися в первую и вторую соседние теплопередающие пластины, соответственно, что может повысить стабильность направляющих участков.
Каждый из участков первой плоскости первого, второго, третьего и четвертого направляющих участков может «ответвляться» к внешнему краю теплопередающей пластины с тем, чтобы ограничить и, по меньшей мере, частично огородить соответственный участок третьей плоскости, простирающийся во второй плоскости.
Теплопередающая пластина может быть такой, что, как видно с первой стороны теплопередающей пластины, две упрочняющие выемки - относительно участков первой плоскости - расположены на противоположных сторонах каждого из участков первой плоскости, а два упрочняющих выступа - относительно участков второй плоскости - расположены на противоположных сторонах каждого из участков второй плоскости. Упрочняющие выемки и выступы могут быть расположены последовательно вдоль внешнего края теплопередающей пластины. Как подразумевается их названиями, упрочняющие выемки выполнены с возможностью увеличения прочности и жесткости теплопередающей пластины с тем, чтобы снизить риск деформации направляющих участков теплопередающей пластины, когда она осуществляет контактное взаимодействие с первой и второй соседними теплопередающими пластинами, т.к. деформация могла бы негативно повлиять на выравнивание трех теплопередающих пластин. Донья упрочняющих выемок могут простираться во второй плоскости, а вершины упрочняющих выступов могут простираться в первой плоскости. Тогда упрочняющие выемки и выступы можно расположить так, что они будут упираться в первую и вторую соседнюю теплопередающие пластины, соответственно, что может повысить стабильность направляющих участков. Например, одна или несколько упрочняющих выемок и один или несколько упрочняющих выступов могли бы содержать соответственный один гофров краевого участка теплопередающих пластин.
Первый, второй, третий и четвертый направляющие участки могут быть расположены в соответственном одном из четырех углов теплопередающей пластины. Тогда направляющие участки могут быть расположены как можно дальше друг от друга и подходящим образом, что может привести к оптимизированному выравниванию между теплопередающей пластиной и первой и второй соседними теплопередающими пластинами.
Теплопередающая пластина может содержать две противоположные длинные стороны, простирающиеся параллельно продольной центральной оси, и две противоположные короткие стороны, простирающиеся параллельно поперечной центральной оси. В пределах каждого из первого, второго, третьего и четвертого направляющих участков охватывающая выемка и охватываемый выступ могут быть расположены на противоположных сторонах от воображаемой прямой линии, простирающейся под углом 45 градусов относительно одной из длинных сторон и одной из коротких сторон теплопередающей пластины. Это может привести к оптимизированному выравниванию между теплопередающей пластиной и первой и второй соседними теплопередающими пластинами.
Теплопередающая пластина может быть выполнена так, что глубина охватывающих выемок третьего и четвертого направляющих участков будет больше высоты охватываемых выступов первого и второго направляющих участков или равна этой высоте, а глубина охватывающих выемок первого и второго направляющих участков будет больше высоты охватываемых выступов третьего и четвертого направляющих участков или равна этой высоте. Такой вариант осуществления может дать возможность заключения охватываемых выступов теплопередающей пластины полностью в выемках первой и второй соседних теплопередающих пластин такого же типа, как упомянутая теплопередающая пластина, или, по меньшей мере, содержащих направляющие участки, о которых шла речь выше, и возможность заключения охватываемых выступов первой и второй соседних теплопередающих пластин полностью в охватывающих выемках упомянутой теплопередающей пластины. Это, в свою очередь дает возможность оптимизированного выравнивания упомянутой теплопередающей пластины и первой и второй соседних теплопередающих пластин.
По меньшей мере, один из охватываемых выступов первого и второго направляющих участков и, по меньшей мере, одна из охватывающих выемок третьего и четвертого направляющих участков могут иметь, по меньшей мере, частично неизменное поперечное сечение, параллельное центральной плоскости протяженности. Аналогичным образом, по меньшей мере, одна из охватывающих выемок первого и второго направляющих участков и, по меньшей мере, один из охватываемых выступов третьего и четвертого направляющих участков может иметь, по меньшей мере, частично неизменное поперечное сечение, параллельное центральной плоскости протяженности. В силу этого, оказывается возможным приемлемое соответствие между охватываемыми выступами и охватывающими выемками теплопередающей пластины и первой и второй соседних теплопередающих пластин такого же типа, как упомянутая теплопередающая пластина, или, по меньшей мере, содержащих направляющие участки, о которых шла речь выше.
По меньшей мере, один из охватываемых выступов первого и второго направляющих участков и, по меньшей мере, одна из охватывающих выемок третьего и четвертого направляющих участков могут иметь поперечное сечение, параллельное центральной плоскости протяженности, содержащее два перпендикулярных участка, т.е., два участка, которые перпендикулярны друг другу. Аналогичным образом, по меньшей мере, одна из охватывающих выемок первого и второго направляющих участков и, по меньшей мере, один из охватываемых выступов третьего и четвертого направляющих участков могут иметь поперечное сечение, параллельное центральной плоскости протяженности, содержащее два перпендикулярных участка каждое. В силу этого, выравнивание возможно осуществляемое в двух перпендикулярных направлениях, т.е., оптимальное выравнивание упомянутой теплопередающей пластины и первой и второй соседних теплопередающих пластин такого же типа, как упомянутая теплопередающая пластина, или, по меньшей мере, содержащих направляющие участки, о которых шла речь выше.
Пакет пластин для теплообменника, соответствующий изобретению, содержит первую, вторую и третью теплопередающие пластины, описанные выше, которые могут быть или не быть одинаковыми. Вторая теплопередающая пластина расположена между первой и третьей теплопередающими пластинами. Когда первая и вторая стороны второй теплопередающей пластины упираются во вторую сторону первой теплопередающей пластины и первую сторону третьей теплопередающей пластины, соответственно, а вторая теплопередающая пластина повернута на 180 градусов относительно первой и третьей теплопередающих пластин вокруг оси, простирающейся параллельно нормали к центральной плоскости протяженности и через точку пересечения продольной и поперечной центральных осей второй теплопередающей пластины, т.е., когда теплопередающие пластины повернуты друг относительно друга в соответствии с вышеупомянутым определением,
охватываемые выступы первого и четвертого направляющих участков второй теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках четвертого и первого направляющих участков, соответственно, первой теплопередающей пластины,
охватываемые выступы второго и третьего направляющих участков первой теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках третьего и второго направляющих участков, соответственно, второй теплопередающей пластины,
охватываемые выступы четвертого и первого направляющих участков третьей теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках первого и четвертого направляющих участков, соответственно, второй теплопередающей пластины, а
охватываемые выступы второго и третьего направляющих участков второй теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках третьего и второго направляющих участков, соответственно, третьей теплопередающей пластины.
Кроме того, когда первая и вторая стороны второй теплопередающей пластины упираются в первую сторону первой теплопередающей пластины и вторую сторону третьей теплопередающей пластины, соответственно, а вторая теплопередающая пластина повернута на 180 градусов относительно первой и третьей теплопередающих пластин вокруг оси, совпадающей с поперечной центральной осью второй теплопередающей пластины, т.е., когда теплопередающие пластины зеркально отражены друг относительно друга в соответствии с вышеупомянутым определением,
охватываемые выступы первого и четвертого направляющих участков второй теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках третьего и второго направляющих участков, соответственно, первой теплопередающей пластины,
охватываемые выступы первого и четвертого направляющих участков первой теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках третьего и второго направляющих участков, соответственно, второй теплопередающей пластины,
охватываемые выступы второго и третьего направляющих участков третьей теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках четвертого и первого направляющих участков, соответственно, второй теплопередающей пластины, а
охватываемые выступы второго и третьего направляющих участков второй теплопередающей пластины приняты в охватывающих выемках четвертого и первого направляющих участков, соответственно, третьей теплопередающей пластины.
Другие задачи, признаки, аспекты и преимущества изобретения будут вытекать из нижеследующего подробного описания, а также из чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет приведено более подробное описание изобретения, при этом:
на фиг.1 представлен схематический вид в плане теплопередающей пластины и пакета пластин для теплообменника в соответствии с изобретением;
на фиг.2a представлен схематический вид в плане участка верхнего левого угла теплопередающей пластины согласно фиг.1, содержащего первый направляющий участок;
на фиг.2b представлен схематический вид в плане участка верхнего правого угла теплопередающей пластины согласно фиг.1, содержащего второй направляющий участок;
на фиг.2c представлен схематический вид в плане участка нижнего левого угла теплопередающей пластины согласно фиг.1, содержащего третий направляющий участок;
на фиг.2d представлен схематический вид в плане участка нижнего правого угла теплопередающей пластины согласно фиг.1, содержащего четвертый направляющий участок;
фиг.3a схематически иллюстрирует поперечное сечение A-A участка согласно фиг.2a;
фиг.3b схематически иллюстрирует поперечное сечение B-B участка согласно фиг.2b;
фиг.3c схематически иллюстрирует поперечное сечение C-C участка согласно фиг.2c;
фиг.3d схематически иллюстрирует поперечное сечение D-D участка согласно фиг.2d;
фиг.3e схематически иллюстрирует поперечное сечение E-E участка согласно фиг.2d;
фиг.3f схематически иллюстрирует поперечное сечение F-F участка согласно фиг.2d;
фиг.3g схематически иллюстрирует поперечное сечение G-G участка согласно фиг.2d;
фиг.4a схематически иллюстрирует поперечное сечение X-X участка пакета пластин согласно фиг.1 с теплопередающими пластинами, повернутыми друг относительно друга;
фиг.4b схематически иллюстрирует поперечное сечение Y-Y участка пакета пластин согласно фиг.1 с теплопередающими пластинами, повернутыми друг относительно друга;
фиг.4c схематически иллюстрирует поперечное сечение Z-Z участка пакета пластин согласно фиг.1 с теплопередающими пластинами, повернутыми друг относительно друга;
фиг.4d схематически иллюстрирует поперечное сечение Q-Q участка пакета пластин согласно фиг.1 с теплопередающими пластинами, повернутыми друг относительно друга;
фиг.5a схематически иллюстрирует поперечное сечение участка пакета пластин, соответствующее поперечному сечению X-X, с теплопередающими пластинами, зеркально отраженными друг относительно друга;
фиг.5b схематически иллюстрирует поперечное сечение участка пакета пластин, соответствующее поперечному сечению Y-Y, с теплопередающими пластинами, зеркально отраженными друг относительно друга;
фиг.5c схематически иллюстрирует поперечное сечение участка пакета пластин, соответствующее поперечному сечению Z-Z, с теплопередающими пластинами, зеркально отраженными друг относительно друга;
фиг.5d схематически иллюстрирует поперечное сечение участка пакета пластин, соответствующее поперечному сечению Q-Q, с теплопередающими пластинами, зеркально отраженными друг относительно друга;
фиг.6 схематически иллюстрирует поперечное сечение участка пакета пластин фиг.4a—4d, а также участка пакета пластин согласно фиг.5a—5d, параллельного соответственной продольной центральной оси, и через соответственный внешний краевой участок теплопередающих пластин; и
фиг.7 схематически иллюстрирует альтернативное поперечное сечение охватывающей выемки или охватываемого выступа направляющих участков.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Обращаясь к фиг.1, отмечаем, что здесь показан пакет 2 пластин для снабженного прокладками пластинчатого теплообменника, содержащего множество теплопередающих пластин. Все теплопередающие пластины являются пластинами одного и того же типа. На фиг.4a-4d, которые будут дополнительно рассмотрены ниже, иллюстрируются первая, вторая и третья теплопередающие пластины 4a, 4b и 4c, соответственно, этого множества теплопередающих пластин. Первая теплопередающая пластина 4а видна также на фиг.1. Конструкция и функционирование пластинчатого теплообменника, снабженного прокладками, хорошо известны и рассматривались во вводной части, поэтому их дальнейшее описание здесь приведено не будет.
Теперь, со ссылками на фиг. 1, 2a—2d и 3a—3g, которые иллюстрируют готовую теплопередающую пластину, участки и поперечные сечения теплопередающей пластины, соответственно, будет приведено дальнейшее описание теплопередающей пластины 4а. Теплопередающая пластина 4a представляет собой, по существу, прямоугольный лист нержавеющей стали, имеющий противоположные первую и вторую стороны 6 и 8, соответственно, которые также можно назвать передней и задней сторонами. На фиг.1 видна только первая сторона 6. Теплопередающая пластина 4а содержит две противоположные длинные стороны 10 и две противоположные короткие стороны 12.
Теплопередающая пластина также имеет продольную центральную ось 20, простирающуюся параллельно длинным сторонам 10 и на полпути между ними, и поперечную центральную ось 22, простирающуюся параллельно коротким сторонам 12 и на полпути между ними, а значит - перпендикулярно продольной центральной оси 20 (фиг.1). Продольная и поперечная центральные оси делят теплопередающую пластину 4a на четыре равновеликие первую, вторую, третью и четвертую области 24, 26, 28 и 30 пластины, соответственно. Первая и вторая области 24 и 26 пластины расположены на одной и той же стороне от поперечной центральной оси 22, а первая и третья области 24 и 28 пластины расположены на одной и той же стороне от продольной центральной оси 20.
Теплопередающая пластина 4а содержит четыре проходных отверстия 32, расположенные в соответственном одном из четырех углов 34, 36, 38 и 40 теплопередающей пластины, и выемки (углубления) 42, простирающиеся от соответственной одной из коротких сторон 12 теплопередающей пластины 4a и выполненные с возможностью заключения в них несущей и направляющей штанг пластинчатого теплообменника.
Теплопередающая пластина 4а прессована обычным способом в прессующем инструменте для придания желаемой конструкции, а конкретнее - разных структур гофров в пределах разных участков теплопередающей пластины. Структуры гофров оптимизированы для конкретных функций соответственных участков пластины. Исходя из этого, теплопередающая пластина 4а содержит две области 44 распределения, каждая из которых снабжена распределительной структурой, адаптированной для оптимизированного распределения текучей среды по теплопередающей пластине. Кроме того, теплопередающая пластина 4а содержит область 46 теплопередачи, расположенную между областями 44 распределения и снабженную теплопередающей структурой, адаптированной для оптимизированной теплопередачи между двумя текучими средами, протекающими на противоположных сторонах теплопередающей пластины. Более того, теплопередающая пластина 4а содержит внутренние краевые участки 48, окружающие проходные отверстия 32, и внешний краевой участок 50, простирающийся вдоль внешнего края 51 теплопередающей пластины 4a. Внутренний и внешний краевые участки 48 и 50 содержат гофры 52, которые делают внутренний и внешний краевые участки жестче, и поэтому теплопередающая пластина 4a оказывается более стойкой к деформации. Кроме того, гофры 52 образуют несущую структуру, потому что они выполнены упирающимися в соседние теплопередающие пластины, когда теплопередающая пластина 4a расположена в пластинчатом теплообменнике. В зависимости от конструкции распределительной и теплопередающей структур, теплопередающая пластина 4a также может быть выполнена упирающейся в соседние теплопередающие пластины в пределах распределительной и теплопередающей областей 44 и 46 теплопередачи, соответственно, когда теплопередающая пластина расположена в пластинчатом теплообменнике. Однако дальнейшего рассмотрения этого здесь не будет. Теплопередающая пластина 4а также содержит канавку 53 и выполнена с возможностью заключения прокладки в этой канавке.
Обращаясь, в частности, к фиг.2d, 3e и 3f, отмечаем, что гофры 52 простираются в пределах и между первой плоскостью 54 и второй плоскостью 56, которые параллельны центральной плоскости 58 протяженности и плоскости чертежа согласно фиг.1. Центральная плоскость 58 протяженности простирается на полпути между первой и второй плоскостями 54 и 56, соответственно, а дно канавки 53 простирается в центральной плоскости протяженности, т.е., в так называемой полуплоскости.
Первая, вторая, третья и четвертая области 24, 26, 28 и 30 пластины содержат первый, второй, третий и четвертый направляющие участки 60, 62, 64 и 66, соответственно, расположенные в соответственном одном из четырех углов 34, 36, 38 и 40 теплопередающей пластины 4a. Обращаясь, в частности, к фиг.2a, 3a, 2d, 3d и 3f, отмечаем, что первый и четвертый участки 60 и 66 содержат, как видно с первой стороны 6 теплопередающей пластины 4a, соответственные охватываемые выступы 68 и 70. Охватываемые выступы 68 и 70 выступают от соответственных участков 72 и 74 первой плоскости первого и четвертого направляющих участков 60 и 66, окружающих соответственные охватываемые выступы 68 и 70 и простирающихся в первой плоскости 54. Таким образом, охватываемые выступы 68 и 70 выступают от первой плоскости 54 до третьей плоскости 76, расположенной на стороне первой плоскости 54, противоположной той, где находится центральная плоскость 58 протяженности. Кроме того, первый и четвертый участки 60 и 66 содержат, как видно со второй стороны 8 теплопередающей пластины 4a, соответственные охватывающие выемки (углубления) 78 и 80. Охватывающие выемки 78 и 80 простираются от соответственных участков 82 и 84 второй плоскости первого и четвертого направляющих участков 60 и 66, окружающих соответственные охватывающие выемки 78 и 80 и простирающихся во второй плоскости 56. Таким образом, охватывающие выемки 78 и 80 простираются от второй плоскости 56 к четвертой плоскости 86, расположенной на той же стороне центральной плоскости 58 протяженности, что и первая плоскость 54.
Аналогичным образом, обращаясь, в частности, к фиг.2b, 3b, 2c и 3c, отмечаем, что второй и третий участки 62 и 64 содержат, как видно со второй стороны 8 теплопередающей пластины 4a, соответственные охватываемые выступы 88 и 90. Охватываемые выступы 88 и 90 выступают от соответственных участков 92 и 94 второй плоскости второго и третьего направляющих участков 62 и 64, окружающих соответственные охватываемые выступы 88 и 90 и простирающихся во второй плоскости 56. Таким образом, охватываемые выступы 88 и 90 выступают от второй плоскости 56 к пятой плоскости 96, расположенные на стороне второй плоскости 56, противоположной той, где находится центральная плоскость 58 протяженности. Кроме того, второй и третий участки 62 и 64 содержат, как видно с первой стороны 6 теплопередающей пластины 4a, соответственные охватывающие выемки (углубления) 98 и 100. Охватывающие выемки 98 и 100 простираются от соответственных участков 102 и 104 первой плоскости второго и третьего направляющих участков 62 и 64, окружающих соответственные охватывающие выемки 98 и 100 и простирающихся в первой плоскости 54. Таким образом, охватывающие выемки 102 и 104 простираются от первой плоскости 54 к шестой плоскости 106, расположенной на той же стороне центральной плоскости 58 протяженности, что и вторая плоскость 56.
Естественно, охватываемые выступы, как видно с одной стороны теплопередающей пластины, образуют охватывающие выемки, как видно с другой стороны пластины, и наоборот.
Таким образом, как явствует из фиг. 2a, 2b, 2c и 2d, каждый из первого, второго, третьего и четвертого направляющих участков 60, 62, 64 и 66 содержит охватываемый выступ и охватывающую выемку. В пределах каждого из первого, второго, третьего и четвертого направляющих участков, охватывающая выемка и охватываемый выступ расположены на противоположных сторонах от воображаемой прямой линии 108, простирающейся от соответственного одного из углов 34, 36, 38 и 40 под углом 45 градусов относительно длинной стороны и короткой стороны, ограничивающих соответственный один из углов.
Все охватываемые выступы 68, 70, 88 и 90 и охватывающие выемки 78, 80, 98 и 100 имеют параллельно центральной плоскости 58 протяженности, по существу, неизменное прямоугольное поперечное сечение, причем поперечное сечение охватывающих выемок больше, чем поперечное сечение охватываемых выступов. Все охватывающие выемки имеют, по существу, одно и то же поперечное сечение и в то же время все охватываемые выступы имеют, по существу, одно и то же поперечное сечение. Таким образом, охватываемые выступы садятся в охватывающие выемки. Кроме того, все охватывающие выемки имеют, по существу, одну и ту же глубину d и в то же время все охватываемые выступы имеют, по существу, одну и ту же высоту h, а d, по существу, равна h. Глубина d и высота h охватывающей выемки 78 и охватываемого выступа 68 первого направляющего участка 60 иллюстрируются на фиг.2a.
Как явствует из фиг.1 в сочетании с фиг. 2a, 2b, 2c и 2d, проемы 78ʽ и 98ʽ, проемы 78ʽ и 98ʽ каждой из охватывающих выемок 78 и 98 первого и второго направляющих участков 60 и 62, соответственно, простираются от расстояния FL3 до расстояния FL4 от поперечной центральной оси 22, и от расстояния FW3 до расстояния FW4 от продольной центральной оси 20. Кроме того, вершины 90ʽ и 70ʽ каждого из охватываемых выступов 90 и 70 третьего и четвертого направляющих участков 64 и 66, соответственно, простираются от расстояния ML3 до расстояния ML4 от поперечной центральной оси 22 и от расстояния MW3 до расстояния MW4 от продольной центральной оси 20. FL3˂ML3˂ML4˂FL4 и FW3˂MW3˂MW4˂FW4. Помимо этого, вершины 68ʽ и 88ʽ каждого из охватываемых выступов 68 и 88 первого и второго направляющих участков 60 и 62, соответственно, простираются от расстояния ML1 до расстояния ML2 от поперечной центральной оси 22 и от расстояния MW1 до расстояния MW2 от продольной центральной оси 20. Кроме того, проемы 100ʽ и 80ʽ каждой из охватывающих выемок 100 и 80 третьего и четвертого направляющих участков 64 и 66, соответственно, простираются от расстояния FL1 до расстояния FL2 от поперечной центральной оси 22 и от расстояния FW1 до расстояния FW2 от продольной центральной оси 20. FL1˂ML1˂ML2˂FL2 и FW1˂MW1˂MW2˂FW2.
Обращаясь, в частности, к фиг.2a, 2b, 2c, 2d, 3e, 3f и 3g, отмечаем, что для увеличения жесткости углов 34, 36, 38 и 40 теплопередающей пластины 4a, каждый из участков первой плоскости 72, 102, 104 и 74 первого, второго, третьего и четвертого направляющих участков 60, 62, 64 и 66, соответственно, «ответвляется» к внешнему краю 51 теплопередающей пластины 4а с тем, чтобы ограничить и, по меньшей мере, частично огородить соответственный участок 110ʽ, 112ʽ, 114ʽ и 116ʽ третьей плоскости, соответственно, простирающийся во второй плоскости 56. Конкретнее, каждый из участков 72, 102, 104 и 74 первой плоскости содержит «ответвляющийся» или субучасток, образующий первый упрочняющий выступ 72ʽ, 102ʽ, 104ʽ и 74ʽ на одной стороне соответственного одного из участков 82, 92, 94 и 84 второй плоскости. Соответственные ближайшие из гофров 52 на другой противоположной стороне участков 82, 92, 94 и 84 второй плоскости образуют вторые упрочняющие выступы 52A, 52B, 52C и 52D. Каждый из участков 110ʽ, 112ʽ, 114ʽ и 116ʽ третьей плоскости образует дно соответственной первой упрочняющей выемки 110, 112, 114 и 116, расположенной на одной стороне соответственного одного из участков 72, 102, 104 и 74 первой плоскости. Соответственные ближайшие из гофров 52 на другой противоположной стороне участков 72, 102, 104 и 74 первой плоскости образуют вторые упрочняющие выемки 52a, 52b, 52c и 52d.
Фиг. 4a-4d иллюстрируют поперечные сечения первой, второй и третьей теплопередающих пластин 4a, 4b и 4c пакета 2 пластин согласно фиг.1. Вторая теплопередающая пластина 4b расположена между первой и третьей теплопередающими пластинами 4a и 4c. Кроме того, вторая теплопередающая пластина 4b повернута на 180 градусов - относительно первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c - вокруг оси, перпендикулярной ее поперечной и продольной центральным осям 20 и 22 и проходящей через точку их пересечения. В силу этого, первая и вторая стороны 6 и 8 второй теплопередающей пластины 4b упираются во вторую сторону 8 первой теплопередающей пластины 4a и первую сторону 6 третьей теплопередающей пластины 4c, соответственно. Конкретнее, участки второй теплопередающей пластины 4b, простирающиеся в первой плоскости 54, контактируют с противоположными участками первой теплопередающей пластины 4a, простирающимися во второй плоскости 56, а участки второй теплопередающей пластины 4b, простирающиеся во второй плоскости 56, контактируют с противоположными участками третьей теплопередающей пластины 4c, простирающимися в первой плоскости 54. Например, как схематически иллюстрируется на фиг.6 для внешних краевых участков теплопередающих пластин 4a, 4b и 4c, гофры 52 внутреннего и внешнего краевых участков 48 и 50 (фиг.1) второй теплопередающей пластины 4b упираются в гофры 52 внутреннего и внешнего краевых участков 48 и 50 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c на первой стороне 6 и второй стороне 8, соответственно, второй теплопередающей пластины 4b. Кроме того, первые упрочняющие выступы 72ʽ, 102ʽ, 104ʽ, 74ʽ и участки 110ʽ, 112ʽ, 114ʽ, 116ʽ третьей плоскости второй теплопередающей пластины 4b частично упираются в участки 116ʽ, 114ʽ, 112ʽ, 110ʽ третьей плоскости первой теплопередающей пластины 4a и первые упрочняющие выступы 74ʽ, 104ʽ, 102ʽ, 72ʽ третьей теплопередающей пластины 4c, соответственно.
Кроме того, четвертый направляющий участок 66 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие с первыми направляющими участками 60 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.4a). Конкретнее, охватываемый выступ 70 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 78 первой теплопередающей пластины 4a, а участок 74 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 82 второй плоскости первой теплопередающей пластины 4a. Кроме того, охватываемый выступ 68 третьей теплопередающей пластины 4c заключен в охватывающей выемке 80 второй теплопередающей пластины 4b, а участок 72 первой плоскости третьей теплопередающей пластины 4c упирается в участок 84 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b.
Кроме того, третий направляющий участок 64 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие со вторыми направляющими участками 62 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.4b). Конкретнее, охватываемый выступ 88 первой теплопередающей пластины 4a заключен в охватывающей выемке 100 второй теплопередающей пластины 4b и участок 92 второй плоскости первой теплопередающей пластины 4a упирается в участок 104 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b. Кроме того, охватываемый выступ 90 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 98 третьей теплопередающей пластины 4c и участок 94 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 102 первой плоскости третьей теплопередающей пластины 4c.
Кроме того, второй направляющий участок 62 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие с третьими направляющими участками 64 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.4c). Конкретнее, охватываемый выступ 90 первой теплопередающей пластины 4a заключен в охватывающей выемке 98 второй теплопередающей пластины 4b, а участок 94 второй плоскости первой теплопередающей пластины 4a упирается в участок 102 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b. Кроме того, охватываемый выступ 88 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 100 третьей теплопередающей пластины 4c, а участок 92 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 104 первой плоскости третьей теплопередающей пластины 4c.
Кроме того, первый направляющий участок 60 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие с четвертыми направляющими участками 66 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.4d). Конкретнее, охватываемый выступ 68 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 80 первой теплопередающей пластины 4a, а участок 72 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 84 второй плоскости первой теплопередающей пластины 4a. Кроме того, охватываемый выступ 70 третьей теплопередающей пластины 4c заключен в охватывающей выемке 78 второй теплопередающей пластины 4b, а участок 74 первой плоскости третьей теплопередающей пластины 4c упирается в участок 82 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b.
В силу этого, в пакете 2 пластин вторая теплопередающая пластина 4b осуществляет контактное взаимодействие на всех четырех ее участках 60, 62, 64 и 66 с обеими - первой и третьей - теплопередающими пластинами 4a, 4c, что приводит к надежному и эффективному выравниванию первой, второй и третьей теплопередающих пластин.
В вышеописанном пакете 2 пластин теплопередающие пластины «повернуты» друг относительно друга. В альтернативном пакете пластин в соответствии с изобретением теплопередающие пластины вместо этого «зеркально отражены» друг относительно друга. Исходя из этого, вторая теплопередающая пластина 4b расположена между первой и третьей теплопередающими пластинами 4a и 4c. Кроме того, первая и третья теплопередающие пластины 4a и 4b обе повернуты на 180 градусов вокруг своей соответственной поперечной центральной оси 22 относительно второй теплопередающей пластины 4b. В силу этого, первая и вторая стороны 6 и 8 второй теплопередающей пластины 4b упираются в первую сторону 6 первой теплопередающей пластины 4a и вторую сторону 8 третьей теплопередающей пластины 4c, соответственно. Конкретнее, участки второй теплопередающей пластины 4b, простирающиеся в первой плоскости 54, контактируют с противоположными участками первой теплопередающей пластины 4a, простирающимися в первой плоскости 54, а участки второй теплопередающей пластины 4b, простирающиеся во второй плоскости 56, контактируют с противоположными участками третьей теплопередающей пластины 4c, простирающимися во второй плоскости 56. Например, как схематически иллюстрируется на фиг.6 для внешних краевых участков теплопередающих пластин 4a, 4b и 4c, гофры 52 внутреннего и внешнего краевых участков 48 и 50 (фиг.1) второй теплопередающей пластины 4b упираются в гофры 52 внутреннего и внешнего краевых участков 48 и 50 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c на первой стороне 6 и второй стороне 8, соответственно, второй теплопередающей пластины 4b. Кроме того, первые упрочняющие выступы 72ʽ, 102ʽ, 104ʽ, 74ʽ и участки 110ʽ, 112ʽ, 114ʽ, 116ʽ третьей плоскости второй теплопередающей пластины 4b частично упираются в первые упрочняющие выступы 104ʽ, 74ʽ, 72ʽ, 102ʽ первой теплопередающей пластины 4a и участки 114ʽ, 116ʽ, 110ʽ, 112ʽ третьей плоскости третьей теплопередающей пластины 4c, соответственно.
Кроме того, третий направляющий участок 64 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие с первыми направляющими участками 60 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.5a). Конкретнее, охватываемый выступ 68 первой теплопередающей пластины 4a заключен в охватывающей выемке 100 второй теплопередающей пластины 4b, а участок 72 первой плоскости первой теплопередающей пластины 4a упирается в участок 104 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b. Кроме того, охватываемый выступ 90 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 78 третьей теплопередающей пластины 4c, а участок 94 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 82 второй плоскости третьей теплопередающей пластины 4c.
Кроме того, четвертый направляющий участок 66 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие со вторыми направляющими участками 62 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.5b). Конкретнее, охватываемый выступ 70 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 98 первой теплопередающей пластины 4a, а участок 74 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 102 первой плоскости первой теплопередающей пластины 4a. Кроме того, охватываемый выступ 88 третьей теплопередающей пластины 4c заключен в охватывающей выемке 80 второй теплопередающей пластины 4b, а участок 92 второй плоскости третьей теплопередающей пластины 4c упирается в участок 84 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b.
Кроме того, первый направляющий участок 60 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие с третьими направляющими участками 64 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.5c). Конкретнее, охватываемый выступ 68 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 100 первой теплопередающей пластины 4a, а участок 72 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 104 первой плоскости первой теплопередающей пластины 4a. Кроме того, охватываемый выступ 90 третьей теплопередающей пластины 4c заключен в охватывающей выемке 78 второй теплопередающей пластины 4b, а участок 94 второй плоскости третьей теплопередающей пластины 4c упирается в участок 82 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b.
Кроме того, второй направляющий участок 62 второй теплопередающей пластины 4b осуществляет контактное взаимодействие с четвертыми направляющими участками 66 первой и третьей теплопередающих пластин 4a и 4c (фиг.5d). Конкретнее, охватываемый выступ 70 первой теплопередающей пластины 4a заключен в охватывающей выемке 98 второй теплопередающей пластины 4b, а участок 74 первой плоскости первой теплопередающей пластины 4a упирается в участок 102 первой плоскости второй теплопередающей пластины 4b. Кроме того, охватываемый выступ 88 второй теплопередающей пластины 4b заключен в охватывающей выемке 80 третьей теплопередающей пластины 4c, а участок 92 второй плоскости второй теплопередающей пластины 4b упирается в участок 84 второй плоскости третьей теплопередающей пластины 4c.
В силу этого, в вышеописанном пакете пластин вторая теплопередающая пластина 4b осуществляет контактное взаимодействие на всех четырех ее участках 60, 62, 64 и 66 с обеими - первой и третьей - теплопередающими пластинами 4a, 4c, что приводит к надежному и эффективному выравниванию первой, второй и третьей теплопередающих пластин.
Таким образом, благодаря предлагаемой конструкции первого, второго, третьего и четвертого направляющих участков 60, 62, 64 и 66, теплопередающие пластины 4a, 4b и 4c надлежащим образом выровнены друг с другом в пакете пластин безотносительно того, повернуты ли или зеркально отражены ли они друг относительно друга. Благодаря конструкции и местонахождению охватывающих выемок и охватываемых выступов на теплопередающих пластинах, фактическое выравнивание теплопередающих пластин осуществляется посредством внешних участков охватывающих выемок и охватываемых выступов, т.е., участков охватывающих выемок и охватываемых выступов, обращенных к соответственным внешним краям 51 теплопередающих пластин. Таким образом, когда теплопередающие пластины выровнены, внешние участки охватывающих выемок и охватываемых выступов одной теплопередающей пластины осуществляют контактное взаимодействие с внешними участками охватываемых выступов и охватывающих выемок, соответственно, соседних пластин. Внутренние участки охватывающих выемок и охватываемых выступов, т.е., участки охватывающих выемок и охватываемых выступов, обращенные от соответственных внешних краев 51 теплопередающих пластин, не осуществляют контактное взаимодействие с друг с другом.
По той причине, что участки 72, 74, 102, 104 и 82, 84, 92 и 94 первой и второй плоскостей простираются в первой и второй плоскостях 54 и 56, а глубина охватывающих выемок 78, 80, 98 и 100 равна высоте охватываемых выступов 68, 70, 88 и 90, участки первой и второй пластин, как и внутренние поверхности доньев охватывающих выемок и внешние поверхности вершин охватываемых выступов, будут упираться друг в друга в пакете пластин и поэтому сделают пакет пластин более стабильным.
Вышеописанные варианты осуществления данного изобретения следует рассматривать только в качестве примера. Специалист в данной области техники ясно представит себе, что обсужденные варианты осуществления можно изменять и объединять рядом способов, не отклоняясь от изобретательского замысла.
Например, охватывающие выемки и охватываемые выступы не обязательно должны иметь прямоугольное поперечное сечение. В качестве примера, отметим, что они могут иметь круглое, треугольное или пятиугольное поперечное сечение, такое, как поперечное сечение, иллюстрируемое на фиг.7, которое ограничивает прямой угол и содержит два внешних участка 118 и 120, которые перпендикулярны друг другу, для оптимального выравнивания теплопередающих пластин. Поскольку функция выравнивания имеет место в пределах внешних участков 118 и 120, внутренние участки можно срезать или укоротить с тем, чтобы обеспечить компактные охватывающие выемки и охватываемые выступы с большой выравнивающей способностью.
Кроме того, охватывающие выемки не обязательно должны все иметь одно и то же поперечное сечение и одну и ту же глубину. Аналогичным образом, охватываемые выступы не обязательно должны все иметь одно и то же поперечное сечение и одну и ту же высоту. Глубина охватывающих выемок также не обязательно должна быть равна высоте охватываемых выступов, а могла бы быть большей или даже меньшей. Один или несколько участков первой плоскости направляющих участков также могут простираться в плоскости, отличающейся от первой плоскости. Аналогичным образом, одном или несколько участков второй плоскости направляющих участков могут простираться в плоскость, отличающейся от второй плоскости.
Функция выравнивания также не обязательно должна иметь место исключительно в пределах внешних участков охватывающих выемок и охватываемых выступов, а вместо этого могла бы иметь место исключительно в пределах внутренних участков охватывающих выемок и охватываемых выступов, или в пределах одного или нескольких из внешних участков и/или одного или нескольких из внутренних участков охватывающих выемок и охватываемых выступов.
Теплопередающая пластина не обязательно должны быть прямоугольной, а может иметь другие формы, такие, как, по существу, прямоугольная со скругленными углами вместо прямых углов, круглая или овальная. Теплопередающая пластина не обязательно должна быть изготовлена из нержавеющей стали, а могла бы быть из других материалов, таких, как титан или алюминий.
Направляющие участки теплопередающей пластины не обязательно должны быть расположены в соответственном углу теплопередающей пластины, а могли бы быть расположены ближе к продольной центральной оси и/или ближе к поперечной центральной оси. В пределах каждого из направляющих участков, охватывающая выемка и охватываемый выступ также не обязательно должны располагаться на противоположных сторонах, а могли бы вместо этого располагаться на одной и той же стороне от воображаемой прямой линии 108, проиллюстрированной на фиг.2a, 2b, 2c и 2d. Кроме того, расстояние между охватывающей выемкой и охватываемым выступом каждого направляющего участка могло бы быть изменяющимся. В типичных случаях, охватывающие выемки и охватываемые выступы расположены там, где на теплопередающей пластине есть место, например, в углах и/или в центре коротких сторон, близко к внешнему краю теплопередающей пластины.
Вышеописанные пакеты пластин содержат пластины только одного типа. Естественно, пакеты пластин могли бы вместо этого содержать расположенные в чередующемся порядке теплопередающие пластины двух или более разных типов, например теплопередающие пластины с разными теплопередающими структурами и/или направляющими участками, если теплопередающие структуры и/или участки совместимы друг с другом.
Данное изобретение можно было бы использовать в связи с пластинчатыми теплообменниками других типов (а не снабженными прокладками), такими, как паяные, цельносварные, полусварные пластинчатые теплообменники (где теплопередающие пластины попарно приварены друг к другу в кассетах, которые разделены прокладками). Данное изобретение также можно было бы использовать с пластинчатыми теплообменниками без несущей и направляющей штанг, т.е., для теплопередающих пластин без выемок для заключения в них таких несущей и направляющей штанг.
Места нахождения первой, второй, центральной протяженности, третьей, четвертой, пятой и шестой плоскостей 54, 56, 58, 76, 86, 96 и 106 не обязательно должны быть такими, как определенные выше, а могли бы быть изменены. В качестве примера, обращаясь к фиг. 3a, 3d и 4a, отметим, что четвертая плоскость 86 могла бы вместо этого простираться между второй плоскостью 56 и центральной плоскостью 58 протяженности, а третья плоскость 76 могла бы вследствие этого простираться ближе к первой плоскости 54. В качестве еще одного примера, четвертая плоскость 86 могла бы вместо этого простираться между первой плоскостью 54 и третьей плоскостью 76, а третья плоскость 76 могла бы вследствие этого простираться дальше от первой плоскости 54.
Следует подчеркнуть, что описание подробностей, не имеющих отношения к данному изобретению, опущено и что чертежи являются несколько схематическими, а н вычерченными в масштабе. Следует также сказать, что некоторые из чертежей более упрощены, чем другие. Поэтому некоторые компоненты могут быть проиллюстрированными на одном чертеже, но опущенными на другом чертеже.
1. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c), имеющая противоположные первую и вторую стороны (6, 8), внешний край (51) и центральную плоскость (58) протяженности и включающая в себя краевой участок (48, 50), содержащий гофры (52), простирающиеся между первой и второй плоскостями (54, 56), которые параллельны центральной плоскости протяженности, причем центральная плоскость (58) протяженности расположена между первой и второй плоскостями (54, 56), при этом гофры (52) расположены так, что на первой стороне (6) теплопередающей пластины упираются в первую соседнюю теплопередающую пластину, а на второй стороне (8) теплопередающей пластины упираются во вторую соседнюю теплопередающую пластину, когда теплопередающая пластина расположена в пластинчатом теплообменнике, причем продольная и поперечная центральные оси (20, 22) теплопередающей пластины, простирающиеся параллельно центральной плоскости (58) протяженности и перпендикулярно друг другу, определяют первую, вторую, третью и четвертую области (24, 26, 28, 30) пластины, при этом первая и вторая области (24, 26) пластины расположены на одной и той же стороне от поперечной центральной оси (22), а первая и третья области (24, 28) пластины расположены на одной и той же стороне от продольной центральной оси (20), при этом первая, третья и четвертая области (24, 28, 30) пластины содержат первый, третий и четвертый направляющие участки (60, 64, 66) соответственно, отличающаяся тем, что каждый из первого и четвертого направляющих участков (60, 66) содержит, как видно с первой стороны (6) теплопередающей пластины, охватываемый выступ (68, 70), выступающий за пределы первой плоскости (54) и выполненный с возможностью контактного взаимодействия с первой соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и первой соседней теплопередающей пластины, а как видно со второй стороны (8) теплопередающей пластины, - охватывающую выемку (78, 80), выполненную с возможностью контактного взаимодействия со второй соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и второй соседней теплопередающей пластины, и третий направляющий участок (64) содержит, как видно со второй стороны (8) теплопередающей пластины, охватываемый выступ (90), выступающий за пределы второй плоскости (56) и выполненный с возможностью контактного взаимодействия со второй соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и второй соседней теплопередающей пластины, а как видно с первой стороны (6) теплопередающей пластины, - охватывающую выемку (100), выполненную с возможностью контактного взаимодействия с первой соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и первой соседней теплопередающей пластины.
2. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по п.1, отличающаяся тем, что вторая область (26) пластины содержит второй направляющий участок (62), содержащий, как видно со второй стороны (8) теплопередающей пластины, охватываемый выступ (88), выступающий за пределы второй плоскости (56) и выполненный с возможностью контактного взаимодействия со второй соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и второй соседней теплопередающей пластины, а как видно с первой стороны (6) теплопередающей пластины, - охватывающую выемку (98), выполненную с возможностью контактного взаимодействия с первой соседней теплопередающей пластиной для выравнивания теплопередающей пластины и первой соседней теплопередающей пластины.
3. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по п.2, отличающаяся тем, что вершина (68’, 88’) охватываемых выступов (68, 88) первого и второго направляющих участков (60, 62) простирается от расстояния ML1 до расстояния ML2 от поперечной центральной оси (22), а также от расстояния MW1 до расстояния MW2 от продольной центральной оси (20), а соответственный проем (100’, 80’) охватывающих выемок (100, 80) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) простирается от расстояния FL1 до расстояния FL2 от поперечной центральной оси (22) и от расстояния FW1 до расстояния FW2 от продольной центральной оси (20), причем FL1<ML1<ML2<FL2 и FW1<MW1<MW2<FW2, при этом охватываемые выступы (68, 88) первого и второго направляющих участков (60, 62) посажены в охватывающие выемки (100, 80) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66).
4. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2, 3, отличающаяся тем, что вершина (90’, 70’) охватываемых выступов (90, 70) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) простирается от расстояния ML3 до расстояния ML4 от поперечной центральной оси (22) и от расстояния MW3 до расстояния MW4 от продольной центральной оси (20), а соответственный проем (78’, 98’) охватывающих выемок (78, 98) первого и второго направляющих участков (60, 62) простирается от расстояния FL3 до расстояния FL4 от поперечной центральной оси (22) и от расстояния FW3 до расстояния FW4 от продольной центральной оси (20), причем FL3<ML3<ML4<FL4 и FW3<MW3<MW4<FW4, при этом охватываемые выступы (90, 70) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) посажены в охватывающие выемки (78, 80) первого и второго направляющих участков (60, 62).
5. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что каждый из первого и четвертого направляющих участков (60, 66) содержит участок (72, 74) первой плоскости, простирающийся между внешним краем (51) теплопередающей пластины и охватываемым выступом (68, 70) и параллельно центральной плоскости (58) протяженности, а каждый из второго и третьего направляющих участков (62, 64) содержит участок (92, 94) второй плоскости, простирающийся между внешним краем (51) теплопередающей пластины и охватываемым выступом (80, 90) и параллельно центральной плоскости (58) протяженности.
6. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-5, отличающаяся тем, что каждый из первого и четвертого направляющих участков (60, 66) содержит участок (82, 84) второй плоскости, простирающийся между внешним краем (51) теплопередающей пластины и охватывающей выемкой (78, 80) и параллельно центральной плоскости (58) протяженности, а каждый из второго и третьего направляющих участков (62, 64) содержит участок (102, 104) первой плоскости, простирающийся между внешним краем (51) теплопередающей пластины и охватывающей выемкой (98, 100) и параллельно центральной плоскости (58) протяженности.
7. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.5-6, отличающаяся тем, что участки (72, 74, 102, 104, 82, 84, 92, 94) первой и второй плоскостей простираются в первой и второй плоскостях (54, 56), соответственно, теплопередающей пластины.
8. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что, как видно с первой стороны (6) теплопередающей пластины, две упрочняющие выемки (110, 52a, 112, 52b, 114, 52c, 116, 52d) - относительно участков (72, 102, 104, 74) первой плоскости - расположены на противоположных сторонах каждого из участков первой плоскости, а два упрочняющих выступа (72’, 52A, 102’, 52B, 104’, 52C, 74’, 52D) - относительно участков (82, 92, 94, 84) второй плоскости - расположены на противоположных сторонах каждого из участков второй плоскости.
9. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-8, отличающаяся тем, что первый, второй, третий и четвертый направляющие участки (60, 62, 64, 66) расположены в соответственном одном из четырех углов (34, 36, 38, 40) теплопередающей пластины.
10. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-9, отличающаяся тем, что содержит две противоположные длинные стороны (10), простирающиеся параллельно продольной центральной оси (20), и две противоположные короткие стороны (12), простирающиеся параллельно поперечной центральной оси (22), причем в пределах каждого из первого, второго, третьего и четвертого направляющих участков (60, 62, 64, 66) охватывающая выемка (78, 80, 98, 100) и охватываемый выступ (68, 70, 88, 90) расположены на противоположных сторонах от воображаемой прямой линии (108), простирающейся под углом 45 градусов относительно одной из длинных сторон (10) и одной из коротких сторон (12) теплопередающей пластины.
11. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-10, отличающаяся тем, что глубина (d) охватывающих выемок (100, 80) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) больше высоты (h) охватываемых выступов (68, 88) первого и второго направляющих участков (60, 62) или равна этой высоте, а глубина (d) охватывающих выемок (78, 98) первого и второго направляющих участков (60, 62) больше высоты (h) охватываемых выступов (90, 70) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) или равна этой высоте.
12. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-11, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из охватываемых выступов (68, 88) первого и второго направляющих участков (60, 62) и по меньшей мере одна из охватывающих выемок (100, 80) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) имеют по меньшей мере частично неизменное поперечное сечение, параллельное центральной плоскости (58) протяженности, и по меньшей мере одна из охватывающих выемок (78, 98) первого и второго направляющих участков (60, 62) и по меньшей мере один из охватываемых выступов (90, 70) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) имеют по меньшей мере частично неизменное поперечное сечение, параллельное центральной плоскости (58) протяженности.
13. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из охватываемых выступов (68, 88) первого и второго направляющих участков (60, 62) и по меньшей мере одна из охватывающих выемок (100, 80) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) имеют поперечное сечение, параллельное центральной плоскости (58) протяженности, содержащее два перпендикулярных участка каждое.
14. Теплопередающая пластина (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-13, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из охватывающих выемок (78, 98) первого и второго направляющих участков (60, 62) и по меньшей мере один из охватываемых выступов (90, 70) третьего и четвертого направляющих участков (64, 66) имеют поперечное сечение, параллельное центральной плоскости протяженности (58), содержащее два перпендикулярных участка каждое.
15. Пакет (2) пластин для теплообменника, содержащий первую, вторую и третью теплопередающие пластины (4a, 4b, 4c) по любому из пп.2-14, причем вторая теплопередающая пластина (4b) расположена между первой и третьей теплопередающими пластинами (4a, 4c),
при этом когда первая и вторая стороны (6, 8) второй теплопередающей пластины (4b) упираются во вторую сторону (8) первой теплопередающей пластины (4a) и первую сторону (6) третьей теплопередающей пластины (4c), соответственно, а вторая теплопередающая пластина (4b) повернута на 180 градусов относительно первой и третьей теплопередающих пластин (4a, 4c) вокруг оси, простирающейся параллельно нормали к центральной плоскости (58) протяженности и через точку пересечения продольной и поперечной центральных осей (20, 22) второй теплопередающей пластины (4b),
охватываемые выступы (68, 70) первого и четвертого направляющих участков (60, 66) второй теплопередающей пластины (4b) приняты в охватывающие выемки (80, 78) четвертого и первого направляющих участков (66, 60), соответственно, первой теплопередающей пластины (4a),
охватываемые выступы (88, 90) второго и третьего направляющих участков (62, 64) первой теплопередающей пластины (4a) приняты в охватывающие выемки (100, 98) третьего и второго направляющих участков (64, 62), соответственно, второй теплопередающей пластины (4b),
охватываемые выступы (70, 68) четвертого и первого направляющих участков (66, 60) третьей теплопередающей пластины (4c) приняты в охватывающие выемки (78, 80) первого и четвертого направляющих участков (60, 66), соответственно, второй теплопередающей пластины (4b), а
охватываемые выступы (88, 90) второго и третьего направляющих участков (62, 64) второй теплопередающей пластины (4b) приняты в охватывающие выемки (100, 98) третьего и второго направляющих участков (64, 62), соответственно, третьей теплопередающей пластины (4c),
и при этом когда первая и вторая стороны (6, 8) второй теплопередающей пластины (4b) упираются в первую сторону (6) первой теплопередающей пластины (4a) и вторую сторону (8) третьей теплопередающей пластины (4c), соответственно, а вторая теплопередающая пластина (4b) повернута на 180 градусов относительно первой и третьей теплопередающих пластин (4a, 4c) вокруг оси, совпадающей с поперечной центральной осью (22) второй теплопередающей пластины (4b),
охватываемые выступы (68, 70) первого и четвертого направляющих участков (60, 66) второй теплопередающей пластины (4b) приняты в охватывающие выемки (100, 98) третьего и второго направляющих участков (64, 62), соответственно, первой теплопередающей пластины (4a),
охватываемые выступы (68, 70) первого и четвертого направляющих участков (60, 66) первой теплопередающей пластины (4a) приняты в охватывающие выемки (100, 98) третьего и второго направляющих участков (64, 62), соответственно, второй теплопередающей пластины (4b),
охватываемые выступы (88, 90) второго и третьего направляющих участков (62, 64) третьей теплопередающей пластины (4c) приняты в охватывающие выемки (80, 78) четвертого и первого направляющих участков (66, 60), соответственно, второй теплопередающей пластины (4b), а
охватываемые выступы (88, 90) второго и третьего направляющих участков (62, 64) второй теплопередающей пластины(4b) приняты в охватывающие выемки (80, 78) четвертого и первого направляющих участков (66, 60), соответственно, третьей теплопередающей пластины (4c).
