Пластинчатый теплообменник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) 28 Р 3/00 8 О 9/ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СПИ АВТ пер ла, Е.Т, Ша 90, кл. Р 28 М 1064111,СР М 1108321 СР М 1489309 СР М. 620784 ОБМЕННИК обмена пото й аппаратуре ф 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Одесский институт низкотетехники и энергетики(57) Использование: для теплокоз в различной теплообменно и, в частности, в рекуперативных теплообменниках матричного типа, Сущность изобретения: пластинчатый теплообменник имеет расположенные между перфорированными пластинами 1 проставки 3. Отверстия 2 перфорации, расположенные в зоне проставок выполнены с поочередно отогнутыми в разные стороны от пластины кромками 4, 5. Эти кромки могут быть расположены по внешнему и/или внутреннему контуру проставок, Последние установлены между кромками отверстий смежных пластин. Длина кромки отверстий перфорации лежит в интервале от половины толщины проставки до суммы последней и толщины пластины. Кромки могут быть выполнены треугольными. Кромки могут быть выполнены у основания прямоугольными и треугольными на периферии. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к теплообменной аппаратуре для жидкостей и газов, в частности, к рекуперативным теплообменникам матричного типа, и может быть применено в холодильной технике и других областях для теплообмена потоков,Известны теплообменники, содержащие пакет пластин с перфорацией, разделенных проставками. Проставки входят в состав стенок между каналами для прохода рабочих сред теплоносителей. При сборке пакета для его изготовления любым способом - сдавливанием, склеиванием, сваркой, пайкой - необходима фиксация как пластин, так и проставок друг относительно друга, Обычно для фиксации используют либо внутпенн 1 е направляющие сте,. г.и, под которые в пластинах выполняются отверстия, я 1.о)аруж 1 ые напрдвляюьи.,рж ни или полосы, Как правило, приходится использовать и то, и другое для конструкций, содержащих несколько про:тезок или группу плес-ин для множества каналов (в указанных а.с., как и в других аналогичных, устройства для фиксации деталей не описаны). Недостатком при этом является необходимость введения в конструкцию нефункциональных с точки зрения теплообмена деталей, уменьшение полезной площади пластин, усложнение сборки пакета, Увеличивается продольный поток тепла по стержням, что снижает эффективность теплообмена,Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции является теплообменник, Аппарат содержит перфорированные пластины со сквозными пазами в области стенки между каналами и уплогнительные прокладки с выступами, входящими при сборке в указанные пазы, Теплообменник собираот из пар пластина - прокладка, предварительно скрепленных, ,например, сваркой, а затем повторной сваркой скрепляют п.оы в единый пакет, Сопряжение; ы,тупсв прокладок со сквозными пазами пластин обеспецивает их взаимное центрирование и надежность теплообменника,Недостатки конструкции следующие Сочетание выступ-паз увеличивает поверхность контакта пластины с проставкой, причем новая поверхность не находится в одной плоскости, Зто в значительной мере увеличивает версятность неплотного прилегания деталей и, следовательно, может привести к потере герметичности стенки между каналами. Для обеспечения плотнос" и соединения деалей в этих условиях необходима высокая точность изготовления выступов и пазов и герметизации щелей между ними в различных плоскостях, что повышает стоимость изготовления. Удорожает производство и необходимость предварительного скрепления каждой пары пластина - проставка. В связи с наличием сквозных пазов в пластине в области стенки между каналами уменьшается площадь указанной стенки и ее сечение, что, как известно, снижает теплопередачу от одного потока другому через указанную стенку.Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и удешевление производства.Цель достигается тем, что в каждой пластине по внешнему или внутреннему контуру, или по обоим контурам прилегающих к пластине проставок выполнены лепестки, Лепестки вырублены из пластин и отогнуты по обе ее стороны в пространство каналов с чередованием направления отгиба, Проставки, расположенные между соседними пластинами в соответствии с указанными контурами, фиксируются лепестками. Лепестки на пластине могут иметь треугольную, прямоугольную или комбинированную форму, т,е, прямоугольную вблизи линии отгиба и треугольную в конечном участке. Пределы оптимальной длины лепестка составляют от 0,5 толщины проставки до суммы толщины проставки и пластины,При длине лепестка за пределами минимальной фиксация может оказаться недостаточной; кроме того, слишком малый лепесток практически трудно отогнуть. Максимальный предлагаемый предел длины лепестка позволяет ему фиксировать не только проставку, но и дополнительно следующую за ней пластину, в отверстие которой от отогнутого в аналогичном направлении лепестка он входит, Дальнейшее увеличение длины лепестка не дает улучшения качества, а, напротив, приводит к слишком большому отверстию на пластине и загромождению канала,Выбор формы лепестка зависит от конкретных условий - толщины деталей, их пластичности и возможностей штамповки. Например, при малой толщине пластин (менее 0,5 мм) треугольный лепесток с его малой площадью не обеспечит нужную жесткость фиксации; в этом случае лучше больший по площади при той же длине прямоугольный лепесток, При большей толщине пластины и, следовательно, большей ее жесткости, достаточно треугольного лепес гка. В случае необходимости максимального упрочнения пакета за счет длинных лепестков, фиксирующих и проставку, и ближайшую к ней пластину, наилучшей будет комбинированная форма лепестка, котораяобеспечит и необходимую жесткость за счет прямоугольной своей части, и возможность легкого попадания треугольного конца лепестка в отверстие последующей пластины,Указанные формы лепестков и пределы их длин позволяют выбрать наилучшую технологию изготовления для конкретных материалов и оборудования.Изготовление отогнутых лепестков на пластинах можст произвсдиться на штампе и не вызывает затруднений, Проставки не нуждаются в дополнительной обработке, поверхность их контакта с пластиной лежит в одной плоскости и легко герметизируется, Сбоока пакета может быть осуществлена однократно постепенным наращиванием количества чередующихся элементов до заданного размера пакета. Сечение стенки между каналами непрерывно и равно номинальному, Отверстия в пластинах, образованные при отгибе лепестков, являются дополнительно перфорацией, причем лепестки в пространстве канала способствуют турбулизации проходящего потока. Таким образом достигается дополнительный эффект - интенсификация теплообмена.На фиг. 1 показана пластина тепдообменника 1 с отверстиямл 2, Пунктирными линиями обозначены контуры проставок 3, прилегающих; пластине с двух сторон в пакете матричного теплообменника.По внешнему контуру проставки на пластине выполнены вырубленные кромки, причем кромки 4 отогнуты вверх и фиксируют снизу проставку, находящуюся на пластине 1, а кромки 5 отогнуты вниз и фиксируют проставку, находящуюся по другую сторону пластины.На фиг. 2 показана пластика 1 с кромками, вырубленными по внутреннему контуру проставок, также с чередованлем направления отглба в обе стороны,На фиг, 3 показана пластина 1 с кромками, часть которых вырублена по внутреннему контуру проставок, а часть - по внешнему,Приведенные трл варианта расположения кромок равнозначны по своим основным функциям - фиксации проставок и пластин. Конкретный выбор варланта зависит ог удобства расположения деталей конкретнол формы и размеров, Кромки могут быть прямоугольными иди любой другой формы. При наличии в теплообменнике нескольких параллельных канадов, ограниченных проставками, все онл фиксируются аналогичным образом, В варианте фиг, 2 перфоозция от отогнутых лепестков может полностью исключить необходимость какой-либо иной перфорации во внутреннемканале, 5 10 15 20 "5 30 соединением их в одно целое простым наложением. При необходимости контроля сборки пакет можно разнять и снова сложить в любом его месте, не разбирая всех элемен 55 тов последовательно от конца сборки до нужного места. Все это сказывается на качестве сборки, а, значит, на герметичности и надежности теплообменника. На фиг, 4 показаны возможные формы отогнутых кромок: треугольная, прямоугольная и комбинированная,На фиг. 5 показан разрез собранного пакета теплообменника с пластинами 1, имеющими отверстия 2 (такая же перфорация и на внешней от проставки поверхности пластины, на фиг, не показана). Г 1 роставки 3 фиксируются сверху кромками 5, а снизу - кромками 4, Кромки имеют длину, большую, чем толщина проставок 3, поэтому концы крсмок как 4, так и 5 входят в отверстия от кромок соседних пластин. Этим достигается полная одновременная фиксация пакета при его сборка.Сопоставление предлагаемой конструкции с прототипом показывает, что она имеет следующие отличительные признаки:- на пластине выполнены кромки по контуру проставок,- кромки отогнуты с чередованием по разные стороны пластины,- проставки фиксируются относительно обеих прилегающих пластин между их встречно-напраьденными кромками,- кромки имеют оптимальную длину в пределах а" 0,5 толщины проставок до суммы толщин одной пары пласти-:а-гроставка,- кромки имеют треугольную, прямоугольную или комбинированную формуАнализ конструкций известных теплообменников показывает что ни один из указанных признаков в них не содержитсяИзвестно лишь выполнение вырубленных элементов на пластине для интенсификации теплообмена, однако расположение этихэлементов, их размер и форма не связаныфункционально с простаеками; указанные элементы не могут служить средством для взаимной фиксации пластин и проставок, что является основной задачей предлагаемой конструкции.Предлагаемая конструкция позволяет упростлть изготовление матричного теплообменника, делает ненужным введение в пакет каких-либо стержней или направляющих для его сборки, что может снизить стоимость изготовления на 10 - 15 оо. Появляется всэможность введения блочной сборки пакета, т.е, сборки в отдельностидвух - трех - четырех блоков с последующимПредлагаемая конструкция пластинчатого теплообменника собирается из отдельных своих элементов следующим образом, На пластину 1 накладывается проставка (или ряд проставок в соответствии с количеством каналов), затем накладывается следующая пластина и т,д. На пластинах предварительно выполнены выступы в виде кромок, отогнутых в разные стороны. Таким образом, каждая проставка фиксируется встречно-направленными кромками двух соседних пластин, Одновременно этим самым фиксируются и пластины. В результате образуются каналы 1 и 11 для прохода теплообменивающихся потоков, Герметизация производится любым из известных способов; сдавливанием, склеиванием, пайкой, сваркой.Формула изобретения 1. Пластинчатый теплообмен ник, содержащий установленные с образованием каналов для прохода сред перфорированные пластины и расположенные между ними проставки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, отверстияперфорации, расположенные в зоне проставок, выполнены с поочередно отогнутыми вразные стороны от пластины кромками, рас 5 положенными по внешнему и/или внутреннему контуру проставок, которыеустановлены между кромками отверстийсмежных пластин,2,Теплообменник по п.1, отл и ч а ю щи й 10 ся тем, чтодлина кромки отверстий перфорациилежит в интервале от половины толщиныпроставки до суммы последней и толщиныпластины,3. Теплообменник по пп. 1 и 2, о т л и ч а 15 ю щ и й с я тем, что кромки выполнены прямоугольными,4, Теплообменник по пп, 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что кромки выполнены треугольными.20 5, Теплообменник по пп, 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что кромки у основаниявыполнены прямоугольными и треугольнымина периферии.10 1768913 50 кт Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аз 3635 ВНИИП Составитель О.КовалТехред М.Моргентал к Корректор Н.Ревска