(57)【要約】  ライニング装置(30)、およびこのようなライニング装置(30)を含む熱交換器(2)が提供される。本ライニング装置(30)は、熱交換器(2)のエンドプレート(4)のポート孔(8)をライニングするために配置され、第1の部品(32)および第2の部品(34)を備える。第1の部品(32)は、内側(59)を有しポート孔(8)の内側を延在するように配置された管状の内側部分(42)、およびエンドプレート(4)の外側(O)上を延在するように配置された外側部分(46)を含む。第2の部品(34)は、内側(61)を有しポート孔(8)の内側を延在するように配置された管状の内側部分(44)、およびエンドプレート(4)の内側(I)上を延在するように配置された外側部分(48)を含む。本ライニング装置(30)は、壁厚(t)を有しポート孔(8)の内側を延在するように配置された管状の第3の部品(36)をさらに備えることを特徴とする。第3の部品(36)は、第1および第2の部品(32、34)の管状の内側部分(42、44)と係合して、第1の部品(32)と第2の部品(34)を結合するように配置される。第3の部品(36)の第1の区域(50)は、第1の重なり部(54)において第1の部品(32)の管状の内側部分(42)の重なり区域(52)と重なるように配置される。さらに、第3の部品(36)の第2の区域(56)は、第2の重なり部(60)において第2の部品(34)の管状の内側部分(44)の重なり区域(58)と重なるように配置される。
2020501102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の部品(32)および第2の部品(34)を備えた、熱交換器(2)のエンドプレート(4)のポート孔(8)をライニングするためのライニング装置(30)であって、
前記第1の部品(32)が、内側(59)を有し前記ポート孔(8)の内側を延在するように配置された管状の内側部分(42)、および前記エンドプレート(4)の外側(O)上を延在するように配置された外側部分(46)を含み、
前記第2の部品(34)が、内側(61)を有し前記ポート孔(8)の内側を延在するように配置された管状の内側部分(44)、および前記エンドプレート(4)の内側(I)上を延在するように配置された外側部分(48)を含むライニング装置(30)において、
壁厚(t)を有し前記ポート孔(8)の内側を延在するように配置され、前記第1および第2の部品(32、34)の前記管状の内側部分(42、44)と係合して、前記第1の部品(32)と前記第2の部品(34)を結合するように配置された管状の第3の部品(36)であって、前記第3の部品(36)の第1の区域(50)が、第1の重なり部(54)において前記第1の部品(32)の前記管状の内側部分(42)の重なり区域(52)と重なるように配置され、前記第3の部品(36)の第2の区域(56)が、第2の重なり部(60)において前記第2の部品(34)の前記管状の内側部分(44)の重なり区域(58)と重なるように配置された、第3の部品(36)をさらに備えることを特徴とするライニング装置(30)。
【請求項２】
前記第1および第2の部品(32、34)が引張成形され、前記第1の部品(32)の前記管状の内側部分(42)と外側部分(46)とが一体的に形成され、前記第2の部品(34)の前記管状の内側部分(44)と外側部分(48)とが一体的に形成された、請求項1に記載のライニング装置(30)。
【請求項３】
前記第3の部品(36)が、前記第1の部品(32)の前記管状の内側部分(42)および前記第2の部品(34)の前記管状の内側部分(44)と非永久的に係合するように配置された、請求項1または2に記載のライニング装置(30)。
【請求項４】
前記第1の部品(32)の前記管状の内側部分(42)と前記第3の部品(36)との間をシールするように配置された第1のシール手段(62)、および前記第2の部品(34)の前記管状の内側部分(44)と前記第3の部品(36)との間をシールするように配置された第2のシール手段(64)をさらに備えた、請求項1から3のいずれか一項に記載のライニング装置(30)。
【請求項５】
前記第1のシール手段(62)が、前記第1の重なり部(54)内で前記第1の部品(32)と前記第3の部品(36)との間を延在するように配置された環状の第1のガスケット(62)を備え、前記第2のシール手段(64)が、前記第2の重なり部(60)内で前記第2の部品(34)と前記第3の部品(36)との間を延在するように配置された環状の第2のガスケット(64)を備えた、請求項4に記載のライニング装置(30)。
【請求項６】
前記ポート孔(8)を画定する前記エンドプレート(4)の円筒状の内壁(49)の最も近くに位置するように配置された、前記第3の部品(36)の前記第1の区域(50)と、前記第1の部品(32)の前記重なり区域(52)との区域が、前記第1のガスケット(62)を受け入れるための環状の凹部(66)を備え、前記円筒状の内壁(49)の最も近くに位置するように配置された、前記第3の部品(36)の前記第2の区域(56)と、前記第2の部品(34)の前記重なり区域(58)との区域が、前記第2のガスケット(64)を受け入れるための環状の凹部(68)を備えた、請求項5に記載のライニング装置(30)。
【請求項７】
前記第3の部品(36)の外側(57)が、前記第1の重なり部(54)内で、前記第1の部品(32)の前記管状の内側部分(42)の前記内側(59)、および、前記第2の重なり部(60)内で、前記第2の部品(34)の前記管状の内側部分(44)の前記内側(61)を向くように配置された、請求項1から6のいずれか一項に記載のライニング装置(30)。
【請求項８】
前記第1の部品(32)が第1の係止手段(70)を備え、前記第3の部品(36)が第1の係止手段(74)を備え、前記第1の部品(32)の前記第1の係止手段(70)と前記第3の部品(36)の前記第1の係止手段(74)が、前記第1および第3の部品(32、36)の、前記第3の部品(36)の長手方向中心軸線(X)に平行な方向の互いに対する動きを制限するように、互いと係合するように配置された、請求項1から7のいずれか一項に記載のライニング装置(30)。
【請求項９】
前記第2の部品(34)が第2の係止手段(72)を備え、前記第3の部品(36)が第2の係止手段(76)を備え、前記第2の部品(34)の前記第2の係止手段(72)と前記第3の部品(36)の前記第2の係止手段(76)が、前記第2および第3の部品(34、36)の、前記第3の部品(36)の前記長手方向中心軸線(X)に平行な方向の互いに対する動きを制限するように、互いと係合するように配置された、請求項8に記載のライニング装置(30)。
【請求項１０】
前記第1の部品(32)の前記第1の係止手段(70)が、前記第1の部品(32)の前記管状の内側部分(42)の前記内側(59)に環状の第1のバルジ(70)を備え、前記第2の部品(34)の前記第2の係止手段(72)が、前記第2の部品(34)の前記管状の内側部分(44)の前記内側(61)に環状の第2のバルジ(72)を備え、前記第3の部品(36)の前記第1の係止手段(74)が、前記第3の部品(36)の環状の第1の縁(74)を備え、前記第3の部品(36)の前記第2の係止手段(76)が、前記第3の部品(36)の環状の第2の縁(76)を備えた、請求項9に記載のライニング装置(30)。
【請求項１１】
前記第1のバルジ(70)および前記第2のバルジ(72)の高さ(h)が、前記第3の部品(36)の前記壁厚(t)に本質的に等しい、請求項10に記載のライニング装置(30)。
【請求項１２】
前記第1の部品(32)の前記管状の内側部分(42)の壁厚(t)と、前記第2の部品(34)の前記管状の内側部分(44)の壁厚(t)と、前記第3の部品(36)の壁厚(t)とが本質的に同じである、請求項1から11のいずれか一項に記載のライニング装置(30)。
【請求項１３】
前記第1の部品(32)の前記外側部分(46)および前記第2の部品(34)の前記外側部分(48)のうちの少なくとも1つが、それぞれの管状の内側部分(42、44)から実質的に半径方向外向きに延在するフランジ(46、48)を備えた、請求項1から12のいずれか一項に記載のライニング装置(30)。
【請求項１４】
前記第1の部品(32)の前記外側部分(46)および前記第2の部品(34)の前記外側部分(48)のうちの少なくとも1つが、前記エンドプレート(4)の外壁(7)および内壁(5)のそれぞれに当接するように配置された、請求項1から13のいずれか一項に記載のライニング装置(30)。
【請求項１５】
請求項1から14のいずれか一項に記載のライニング装置(30)と、ポート孔(8)を備えたエンドプレート(4)とを含む熱交換器(2)であって、前記ポート孔(8)が前記ライニング装置(30)でライニングされた、熱交換器(2)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器のエンドプレートのポート孔をライニングするためのライニング装置、およびそのようなライニング装置を備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
短縮してPHEと呼ばれるプレート熱交換器など、さまざまな種類の熱交換器が存在する。PHEは典型的には2つのエンドプレートからなり、それらの間にいくつかの伝熱プレートが整列した様式で、すなわちスタックまたはパックに配置される。よく知られているPHEの一タイプ、いわゆるガスケット式プレート熱交換器では、ガスケットは伝熱プレート間に配置される。エンドプレート、したがって伝熱プレートはなんらかの締付手段によって互いの方に押圧され、それによってガスケットは伝熱プレート間をシールする。平行な流れチャネルが伝熱プレート間に形成され、1つのチャネルは伝熱プレートの各対の間にある。エンドプレートの入口/出口ポート孔を通ってPHEに/PHEから送られた、当初は温度が異なる2つの流体が、一方の流体から他方に熱を伝えるためのすべての第2のチャネルを通って流れることができる。流体は、エンドプレートの入口/出口ポート孔と連通する伝熱プレートの入口/出口を通ってチャネルに入る/ポート孔チャネルを出る。
【０００３】
PHEを通って流れる流体は、多かれ少なかれ腐食性があり得、伝熱プレートは典型的には、これらの流体の特性に適合させられる。例えば、腐食性の弱い流体を受け入れるように配置されたPHEの伝熱プレートはステンレス鋼製とすることがあり、一方、腐食性の強い流体を受け入れるように配置されたPHEの伝熱プレートはチタン製とすることがある。
【０００４】
典型的には、エンドプレートは、伝熱プレートよりもずっと厚く、したがって、伝熱プレートよりも安価で低耐食性の材料、例えば炭素鋼より作られる。エンドプレートのポート孔を流体から保護してエンドプレートの腐食を防ぐために、ポート孔は典型的にはライニング装置によってライニングされる。
【０００５】
プレート熱交換器用の知られているライニング装置は米国特許第6775909号に示されている。これは、それぞれがパイプ部分および当接部分を有する第1および第2の深絞りされた部品を含む。第1および第2の部品は、パイプ部分がポート孔の内部で重なるように、エンドプレートの反対側からエンドプレートのポート孔に挿入される。パイプ部分は溶接接合によって互いに接続される。第1の部品は、重なり部において第2の部品よりも材料厚さが厚い。このライニング装置は広く使用され、所望の目的を満たす場合でさえ、まだ改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第6775909号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術のライニング装置に比べて改善された、熱交換器のエンドプレートのポート孔をライニングするためのライニング装置を提供することである。本発明の基本的な概念は、上記の従来技術のライニング装置の第1および第2の部品に相当する部品をより短く作ることができるように、3つ以上の部品を備えたライニング装置を提供することである。本発明の別の目的は、このようなライニング装置を備えた、改善された熱交換器を提供することである。上記の目的を達成するためのライニング装置および熱交換器は、添付の特許請求の範囲に規定され、下記に説明される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による、熱交換器のエンドプレートのポート孔をライニングするためのライニング装置は、第1の部品および第2の部品を備える。第1の部品は、内側を有する管状の内側部分を含む。管状の内側部分は、ポート孔の内側を延在するように配置される。第1の部品は、エンドプレートの外側上を延在するように配置された外側部分をさらに含む。第2の部品は、内側を有する管状の内側部分を含む。管状の内側部分は、ポート孔の内側を延在するように配置される。第2の部品は、エンドプレートの内側上を延在するように配置された外側部分をさらに含む。ライニング装置は、壁厚を有しポート孔の内側を延在するように配置された管状の第3の部品をさらに備えることを特徴とする。第3の部品は、第1および第2の部品の管状の内側部分と係合して、第1の部品と第2の部品を結合するように配置される。第3の部品の第1の区域は、第1の重なり部において第1の部品の管状の内側部分の重なり区域と重なるように配置され、第3の部品の第2の区域は、第2の重なり部において第2の部品の管状の内側部分の重なり区域と重なるように配置される。
【０００９】
第1の部品と第2の部品を互いに結合するために第3の部品を提供することによって、第1および第2の部品は、重ねるように配置する必要がなく、または互いに接触するように配置することさえ必要でない。したがって、まったく同一のエンドプレートに合うように配置されたライニング装置を見ると、第1および第2の部品の管状の内側部分は、上記の従来技術のライニング装置の第1および第2の部品のパイプ部分よりも短く作ることができる。第3の部品が長ければ長いほど、第1および第2の部品の管状の内側部分は短くすることができる。
【００１０】
絞りプレス加工および引張成形が2つの異なる深絞り技法である。典型的には、引張成形は、絞りプレス加工よりも安価であり、形状が良好に制御される。しかしながら、比較的長い物体を作ろうとするときは絞りプレス加工を用いなければならないことがある。第1および第2の部品の管状の内側部分は、本発明に従って比較的短く作ることができるので、本発明によるライニング装置の第1および第2の部品は、絞りプレス加工よりむしろ引張成形で作ることができ、それは、経済的に有利であり、また、形状が良好に制御され、したがって良好に適合する。しかしながら、上記の知られているライニング装置は、その所望の最終寸法によっては絞りプレス加工を必要とすることがある。
【００１１】
さらに、第1の部品の管状の内側部分と外側部分とは一体的に形成することができ、第2の部品の管状の内側部分と外側部分とは一体的に形成することができる。
【００１２】
上記の知られているライニング装置の第1および第2の部品は、永久的に接続され、より具体的には、溶接接合によって互いに接続されている。このような溶接接合は比較的コストが高い。また、溶接は、第1および第2の部品のうちの少なくとも一方の壁厚が比較的厚いことを必要とする。本発明の実施形態によれば、第3の部品は、第1の部品の管状の内側部分および第2の部品の管状の内側部分と非永久的に係合するように配置することができる。したがって、本発明によれば、第1、第2、および第3の部品は、解放可能に、着脱可能に、または取外可能に互いと係合するように配置することができる、すなわち、繰返可能および非破壊的に取付可能/接続可能および取外可能/接続解除可能にすることができる。それによって、工具または装置を必要としないか、または比較的簡単なものしか必要でない、ライニング装置部品の安価な接続が可能になる。したがって、エンドプレートのポート孔へのライニング装置の取付、ライニング装置の保守および/または交換は、容易で、より迅速になり得る。また、溶接を伴わないので、第1および第2の部品のうちの少なくとも一方は比較的厚い壁厚である必要はなく、それはまた、経済的に有益である。
【００１３】
ライニング装置は、第1の部品の管状の内側部分と第3の部品との間をシールするように配置された第1のシール手段、および第2の部品の管状の内側部分と第3の部品との間をシールするように配置された第2のシール手段をさらに備えることができる。それによって、ポート孔を完全に保護することができる漏れのないライニング装置を達成することができる。
【００１４】
第1のシール手段と第2のシール手段は異なる種類のものであってもよい。例えば、第1のシール手段は、第1の重なり部内で第1の部品と第3の部品との間を延在するように配置された環状の第1のガスケットを備えてもよい。同様に、第2のシール手段は、第2の重なり部内で第2の部品と第3の部品との間を延在するように配置された環状の第2のガスケットを備えてもよい。
【００１５】
ライニング装置は、ポート孔を画定するエンドプレートの円筒状の内壁の最も近くに位置するように配置された、1)第3の部品の第1の区域と、2)第1の部品の重なり区域との区域が、第1のガスケットを受け入れるための環状の凹部を備えたようなものであってもよい。同様に、円筒状の内壁の最も近くに位置するように配置された、1)第3の部品の第2の区域と、2)第2の部品の重なり区域との区域が、第2のガスケットを受け入れるための環状の凹部を備えてもよい。言い換えれば、第1または第3の部品のどちらかが、第1のガスケットを受け入れるための凹部を備えてもよく、一方、第2または第3の部品のどちらかが、第2のガスケットを受け入れるための凹部を備えてもよい。第1および第3の部品の両方が、第1のガスケットを受け入れるための凹部を備え、かつ/または、第2および第3の部品の両方が、第2のガスケットを受け入れるための凹部を備えることも考えられる。これらの凹部は、第1および第2のガスケットを正しい位置に配置して保持することを容易にする。
【００１６】
第1のガスケットと第2のガスケットは異なるタイプものものであってもよい。例えば、それらは、信頼性が高く機械的に簡単にシールすることができるOリングであってもよい。
【００１７】
ライニング装置の第1、第2、および第3の部品は互いに対して異なる配置でもよい。第3の部品は、第1および第2の部品の管状の内側部分を少なくとも部分的に取り囲むように配置されてもよい。これに代えて、第1および第2の部品の管状の内側部分は、第3の部品を少なくとも部分的に取り囲むように配置されてもよい。後者の実施形態によれば、第3の部品の外側は、第1の重なり部内で、第1の部品の管状の内側部分の内側、および、第2の重なり部内で、第2の部品の管状の内側部分の内側を向くように配置されてもよい。これは、ライニング装置がエンドプレートにはめられたとき、第1および第2の部品の管状の内側部分が、第3の部品と、ポート孔を画定するエンドプレートの円筒状の内壁との間に配置されることを意味する。
【００１８】
ライニング装置は、第1の部品が第1の係止手段を備え、第3の部品が第1の係止手段を備えるようなものであってもよい。第1の部品の第1の係止手段と第3の部品の第1の係止手段は、第1および第3の部品の、第3の部品の長手方向中心軸線に平行な方向の互いに対する動きを制限するように、互いと係合するように配置されてもよい。これに代えて/これに加えて、ライニング装置は、第2の部品が第2の係止手段を備え、第3の部品が第2の係止手段を備えるようなものであってもよい。第2の部品の第2の係止手段と第3の部品の第2の係止手段は、第2および第3の部品の、第3の部品の長手方向中心軸線に平行な方向の互いに対する動きを制限するように、互いと係合するように配置されてもよい。これらの係止手段によって、ライニング装置の部品は正しく組み立てられ、それを保つことができる。
【００１９】
係止手段は異なる方法で形成されてもよい。例えば、第1の部品の第1の係止手段は、第1の部品の管状の内側部分の内側に環状の第1のバルジを備えてもよく、第2の部品の第2の係止手段は、第2の部品の管状の内側部分の内側に環状の第2のバルジを備えてもよく、第3の部品の第1の係止手段は、第3の部品の環状の第1の縁を備えてもよく、第3の部品の第2の係止手段は、第3の部品の環状の第2の縁を備えてもよい。この実施形態によって、第1の部品の環状の第1のバルジと第2の部品の環状の第2のバルジとの間に第3の部品を安定した機械的に直接的な方法で係止することができる。
【００２０】
第1および第2のバルジの高さは、第3の部品の壁厚と本質的に等しくすることができる。 それによって、ライニング装置が組み立てられたとき、第1および第2のバルジの頂面は、第3の部品の内面と面一になるように配置することができ、その結果、ライニング装置を通る流体の流れの乱れは比較的小さくすることができ、また、衛生的な観点からも有益となり得る。
【００２１】
ライニング装置は、第1の部品の管状の内側部分の壁厚と、第2の部品の管状の内側部分の壁厚と、第3の部品の壁厚とが本質的に同じであるようなものであってもよい。これによって、第1および第2の部品を製造するために同じ工具を使用することができる。
【００２２】
ライニング装置の第1および第2の部品の外側部分は、異なる形状、例えば、パイプ導管などに接続するための形状であってもよく、ねじ、バヨネットマウントなどを含む。一実施形態によれば、第1の部品の外側部分および第2の部品の外側部分のうちの少なくとも1つは、それぞれの管状の内側部分から実質的に半径方向外向きに延在するフランジを備える。
【００２３】
ライニング装置は、第1の部品の外側部分および第2の部品の外側部分のうちの少なくとも1つが、エンドプレートの外壁および内壁のそれぞれに当接するように配置されたようなものであってもよい。このような実施形態によって、第1および第2の部品のうちの少なくとも1つを、対応する管状の内側部分がエンドプレートのポート孔に挿入されて第3の部品と係合したときにエンドプレートに自動的に固定することができる。第1の部品の外側部分および第2の部品の外側部分のうちの前述の少なくとも1つがフランジを備えているとき、このフランジの内側を、エンドプレートの内壁または外壁に当接するように配置することができる。
【００２４】
本発明による熱交換器は、請求項1から14のいずれか一項に記載のライニング装置と、ポート孔を備えたエンドプレートとを含み、ポート孔はライニング装置でライニングされている。
【００２５】
もちろん、上記のライニング装置のさまざまな実施形態に関連した利点は、このライニング装置を備えた熱交換器に対しても有利である。
【００２６】
本発明のさらに他の目的、特徴、態様、および利点は、以下の発明を実施するための形態および図から明らかとなろう。
【００２７】
次に、添付の概略図を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】熱交換器の正面図である。
【図２】図1の熱交換器の側面図である。
【図３】ライニング装置を備えたエンドプレートの一部分の正面図である。
【図４】図3の線A-Aに沿って切り取られた、図3のエンドプレートおよびライニング装置の部分の断面図である。
【図５】図4の断面の部分Bの拡大図である。
【図６】代替のライニング装置に対する、図5に相当する図である。
【図７】代替のライニング装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図1および図2に、ガスケット式プレート熱交換器2を示す。これは、第1のエンドプレート4および第2のエンドプレート6を備え、これらは、それぞれ、フレームプレートおよび圧力プレートと呼ばれることもある。エンドプレート4および6は炭素鋼製である。内側Iに内壁5を有し、外側Oに外壁7を有するエンドプレート4は、4つのポート孔8、10、12、および14を備える。ポート孔8を備えるエンドプレート4の部分はまた、図3、図4、および図5にも見ることができる。
【００３０】
熱交換器は、エンドプレート4とエンドプレート6の間に配置され相互に位置合わせされたステンレス鋼の伝熱プレート18のパック16をさらに備える。伝熱プレート18のうちの最も外側のプレートは、エンドプレート4の内壁5に面するように配置される。伝熱プレートにはそれぞれ、伝熱プレートの中央延長面c-cに対して山谷のある波形パターンが設けられている。さらに、伝熱プレート18のそれぞれは、ポート孔を有しないエンドプレート6に最も近い伝熱プレートを除いては、4つのポート孔を備える。伝熱プレート18およびエンドプレート4のポート孔は、プレート熱交換器2の内部を延在する4つのポートを生成するように、互いに位置合わせされている。
【００３１】
プレートパック16において、伝熱プレート18は、長手方向外縁に沿って、および伝熱プレートのポート孔の周りを延在する伝熱プレートのガスケット溝に配置されたガスケット(図では見えていない)によって互いから分離されている。伝熱プレートはガスケットとともに、ポートと連通し2つの流体を受け入れて一方の流体から他方の流体に熱を移動するように配置された平行チャネルを形成する。このために、第1の流体はすべての第2のチャネルを流れるように配置され、第2の流体は残りのチャネルを流れるように配置される。チャネルに漏れがないようにするために、伝熱プレート18は互いに押し付けられていなければならず、それによって、ガスケットは伝熱プレート間をシールする。このために、プレート熱交換器2は、エンドプレート4および6をそれぞれ互いの方に押圧するように配置されたいくつかの締付手段20を備えている。
【００３２】
第1の流体は入口22を通ってプレート熱交換器2に入り、出口24を通って出る。同様に、第2の流体は入口26を通ってプレート熱交換器2に入り、出口28を通って出る。入口22、26および出口24、28は、プレート熱交換器の同じ側に配置される。入口および出口22、24、26、および28は、エンドプレート4のポート孔8、10、12、および14のうちのそれぞれの1つと連通し位置合わせされている。したがって、流体のそれぞれは、入口のうちの一方、ポートのうちの一方、チャネルのうちのすべての第2のチャネル、ポートのうちの他方、そして出口のうちの他方を通って送られる。
【００３３】
入口および出口はそれぞれパイプを備え、パイプには、パイプの周りに延在し、パイプの縁から半径方向外向きに延在する環状のフランジが設けられている。図2には、入口22に対するパイプとフランジが、それぞれ参照符号22aおよび22bによって示されている。
【００３４】
ポート孔8、10、12、および14の領域においてエンドプレート4を腐食する可能性がある流体からエンドプレート4を保護するために、プレート熱交換器2は4つの同様なライニング装置をさらに備え、これらのライニング装置のそれぞれは、ライニングするためにポート孔のそれぞれに配置されている。ポート孔8に配置されたライニング装置は参照符号30によって示され、図3〜図5において最も明瞭に示されている。
【００３５】
ライニング装置30は、第1の部品32、第2の部品34、および管状の第3の部品36を備える。第1の部品32と第2の部品34は同様のものであり、ステンレス鋼薄板を引張成形することによって形成される。第1および第2の部品32および34は、後でより詳細に説明するように、直径が変化するそれぞれ管状の内側部分42および44と、それぞれの管状の内側部分から半径方向外向きに延在するフランジの形態のそれぞれ外側部分46および48とを備える。第1の部品の管状の内側および外側の部分は、第2の部品の管状の内側および外側の部分と同様に一体的に形成される。管状の第3の部品36は、その直径は一定で、これもまた、管へと形成および溶接されたステンレス鋼薄板から形成される。第1、第2、および第3の部品32、34、および36の壁厚tは同じで、本質的に一定である。
【００３６】
ライニング装置30がエンドプレート4に取り付けられると、第1および第2の部品32および34のそれぞれの管状の内側部分42および44は、エンドプレートの円筒状の内壁49によって画定されたポート孔8の内側に延在する。さらに、フランジ状の外側部分46は、フランジ状の外側部分46の内側が外壁7に当接するようにエンドプレート4の外側O上を延在し、一方、フランジ状の外側部分48は、フランジ状の外側部分48の内側がエンドプレート4の内壁5に当接するようにエンドプレート4の内側I上を延在する。さらに、管状の第3の部品36は、ポート孔8の内側で、第1および第2の部品32および34の管状の内側部分42および44内を延在する。このように配置すると、第3の部品36は、第1の部品32と第2の部品34を結合しエンドプレート4にライニング装置30を固定するように、第1および第2の部品32および34の管状の内側部分42および44と係合する。より具体的には、第3の部品36の第1の区域50は、第1の重なり部54において、管状の内側部分42の重なり区域52(図5において破線L1およびL2によって範囲が定められた区域)と重なり、一方、第3の部品の第2の区域56は、第2の重なり部60において、管状の内側部分44の重なり区域58(図5において破線L3およびL4によって範囲が定められた区域)と重なる。したがって、第3の部品36の外側(図5)は、第1の重なり部54内で、管状の内側部分42の内側59(図4)を向き、第2の重なり部60内で、管状の内側部分44の内側61(図4)を向く。第1および第2の重なり部54および60内では、第1および第2の部品32および34の管状の内側部分42および44の公称の内径は、第3の部品36の外径と本質的に等しく、第3の部品と第1および第2の部品のそれぞれとの間で締りばめを可能にしている。
【００３７】
第1、第2、および第3の部品32、34、および36の間をそれぞれシールするため、および、ポート孔8を流体の露出から完全に保護する漏れのないライニング装置30にするため、ライニング装置30は、第1の部品32と第3の部品36との間をシールするための第1のシール手段62、および第2の部品34と第3の部品36との間をシールするための第2のシール手段64をさらに備える。第1シール手段62と第2のシール手段64は同様のものであり、それらは、第1および第2の環状のガスケットとして、より具体的には、第1および第2のゴムOリングとして形成される。第1のOリング62を受け入れるために、第1の部品32の管状の内側部分42には、重なり区域52内を延在し、管状の内側部分42の直径が局所的に大きくなった環状の凹部66が設けられる。同様に、第2のOリング64を受け入れるために、第2の部品34の管状の内側部分44には、重なり区域58内を延在し、管状の内側部分44の直径が局所的に大きくなった環状の凹部68が設けられる。
【００３８】
したがって、ライニング装置30がエンドプレート4に取り付けられると、第1のOリング62は、第1の重なり部54内で第1の部品32と第3の部品36との間を延在してシールするように凹部66内に配置され、一方、第2のOリング64は、第2の重なり部60内で第2の部品34と第3の部品36との間を延在してシールするように凹部68内に配置される。
【００３９】
ライニング装置が適切に機能するためには、これらの部品およびOリングを互いに対して、およびエンドプレート4に対して上記のように配置すべきである。ライニング装置30の部品とOリングの配置を保つために、第1の部品32は、第1の部品32の管状の内側部分42の内側に環状の第1のバルジの形態の第1の係止手段70を備える。この第1のバルジは、管状の内側部分42の第1の重なり区域52の外側で、フランジ状の外側部分46の近くに配置される。高さhの第1のバルジ70によって、管状の内側部分42の内径は局所的に第3の部品36の外径よりも小さい。同様に、第2の部品34は、第2の部品34の管状の内側部分44の内側に環状の第2のバルジの形態の第2の係止手段72を備える。この第2のバルジは、管状の内側部分44の第2の重なり区域58の外側で、フランジ状の外側部分48の近くに配置される。高さhの第2のバルジ72によって、管状の内側部分44の内径は局所的に第3の部品36の外径よりも小さい。さらに、第3の部品36は、管状の第３の部品の両側の環状の第1および第2の縁の形態で、それぞれ第1および第2の係止手段74および76を備える。
【００４０】
したがって、図5から明らかなように、ライニング装置30がエンドプレート4に取り付けられると、第3の部品36は、第1の部品32のバルジ70と第2の部品34のバルジ72との間に配置される。第3の部品の環状の第1および第2の縁74および76はそれぞれ、バルジ70および72と係合して、第3の部品36および組み立てられたライニング装置30の長手方向中心軸線(図4)に平行な方向に、第3の部品36が、第1および第2の部品32および34に対して移動する範囲を定めるように配置される。ライニング装置30の内側ができるだけ均一となるように、バルジ70および72の高さhは、ライニング装置の第3の部品36(したがって、同じく、第1および第2の部品)の壁厚tに本質的に等しい。
【００４１】
したがって、ライニング装置30の第1、第2、および第3の部品32、34、および36は、特別な工具または装置の必要なしに、簡単で、繰返可能かつ非破壊的にライニング装置を組立および分解することができるように、互いに非永久的に係合するように配置される。典型的には、ライニング装置30をエンドプレート4に取り付けようとするとき、Oリング62および64を第1および第2の部品32および34の凹部66および68内に配置し、第1の重なり部54を形成するように第3の部品36を第1の部品32の管状の内側部分42内に押し込め、第1の部品32のフランジ状の外側部分46がエンドプレートの外壁7に接触するまで、第3の部品をエンドプレート4の外側Oからポート孔8内に挿入し、第2の部品34の管状の内側部分44をエンドプレート4の内側Iからポート孔8内に挿入し、第2の重なり部60を形成するように、第2の部品のフランジ状の外側部分48がエンドプレート4の内壁5に接触するまで、第3の部品に押し込める。
【００４２】
凹部66および68は、バルジ70および72と同様に、それぞれ、Oリングを受け入れ、第1、第2、および第3の部品の相対移動を制限することのほかに、ライニング装置30の剛性を上げ、例えば、ポート孔8内の高い流体圧の結果としての変形を生じにくくすることも言っておかなければならない。
【００４３】
ガスケット(図示せず)は、ライニング装置30の第2の部品34のフランジ状の外側部分48とエンドプレート4に最も隣接して配置された伝熱プレートとの間に配置される。さらに、入口22は、入口22のフランジ22bとライニング装置30の第1の部品32のフランジ状の外側部分46との間に配置されたガスケット(図示せず)とともに、図示していない締付手段によってエンドプレート4に締め付けられる。
【００４４】
図2に、入口22のパイプとフランジがそれぞれ参照符号22aおよび22bによって示されている。
【００４５】
図6は、本発明の代替の実施形態によるライニング装置30'を示す。ここで、管状の第3の部品36'は、前述の実施形態とは逆に、第1および第2の部品32'および34'のそれぞれの管状の内側部分42'および44'をそれぞれ部分的に取り囲む。さらに、環状のガスケット62'および64'を受け入れるための環状の凹部66'および68'の結果、内側部分42'および44'の直径は局所的に大きくなるのではなく、局所的に小さくなる。ここで、第1および第2の部品32'および34'の内側部分42'および44'と外側部分46'および48'との間の移行部はそれぞれ、第1および第2の部品の第1および第2の係止手段70'および72'を構成し、一方、第3の部品36'の第1および第2の係止手段74'および76'は、前述の実施形態のように、第3の部品の環状の縁より構成される。
【００４６】
図7は本発明のさらに別の実施形態によるライニング装置30''を示す。ここで、第3の部品36''は、図6のように、第1および第2の部品32''および34''の管状の内側部分42''および44''の外側に配置される。さらに、第1の部品32''と第3の部品36''との間をシールする第1のシール手段62''、および第2の部品34''と第3の部品36''との間をシールする第2のシール手段64''はOリングではなく、第1および第2の部品32''および34''の管状の内側部分42''および44''のそれぞれの内側縁82''および84''を受け入れるためのそれぞれの環状の溝78''および80''が設けられた環状のガスケットである。したがって、ライニング装置30''では、ガスケット62''および64''は、管状の内側部分42''および44''の内側縁82''および84''を取り囲む。したがって、内側部分42''および44''は、ガスケットを受け入れる凹部を設ける必要がない。
【００４７】
本発明の上記の実施形態は、単なる一例とみなすべきである。当業者は、本発明の概念から逸脱することなく、説明した実施形態を変えていくつかの方法で組み合わせることができることを理解する。
【００４８】
一例として、上記の実施形態では、ガスケットを受け入れる凹部は、ライニング装置の第1および第2の部品の管状の内側部分に備えられている。この代わりに、ガスケットを受け入れる凹部をライニング装置の第3の部品に備えることができる。
【００４９】
上記のライニング装置は円形断面となるように設計されている。当然、非円形断面、例えば、楕円断面となるほかのライニング装置の設計が考えられる。
【００５０】
ライニング装置の第1の部品と第2の部品は上記のように等しくする必要はなく、異なる設計にすることができる。さらに、第1、第2、および第3の部品の壁厚は一定とする必要はなく、かつ/または同じにする必要はない。一例として、ガスケットを受け入れる凹部は、第1および第2の部品を削った溝であってもよく、これによって、第1および第2の部品の壁厚は変化し、おそらく直径は局所的に増減しない。
【００５１】
本ライニング装置は、ガスケット式プレート熱交換器以外の熱交換器で、基本的にライニング装置を備えるいかなる熱交換器、例えば、永久的に接合されたプレート熱交換器にも使用することができる。
【００５２】
ライニング装置の第1、第2、および第3の部品、ならびにOリングは、上記の材料から作る必要はなく、任意の適切な材料から作ることができる。例えば、第1、第2、および第3の部品は、その代わりに、例えば、ライニング装置を通る流体の特性および動作条件に応じてチタンまたはアルミニウムから作ることができる。
【００５３】
間を第3の部品が延在するように配置される第1および第2の部品のバルジの高さhは、第1、第2、および第3の部品の壁厚と等しくなくてもよい。
【００５４】
上記のライニング装置は、エンドプレート4、またはいわゆるフレームプレートに配置される。当然、その代わりに、熱交換器の入口および出口の配置の仕方に応じて、ライニング装置を他のエンドプレート6、いわゆる圧力プレートに配置することができる。
【００５５】
図5および図7は、本発明によるライニング装置に対する2つの異なるタイプのガスケット解決策を示している。当然、他のガスケットの解決策、例えば、本明細書において示したもの以外の断面のガスケットを有するガスケット解決策が考えられる。また、ガスケット以外のタイプのシール手段、例えば、第3の部品と、第1および第2の部品との間の接合部に留められ、そこを覆うシーラント、接着剤、またはテープが考えられる。
【００５６】
さらに、ライニング装置は第1および第2のシール手段を備える必要はない。その代わりに、第1、第2、および第3の部品は、溶接、ろう付け、糊付けなどによって永久的に接続されてもよい。
【００５７】
ライニング装置30の係止手段は、第1、第2、および第3の部品の相対移動を制限するように、互いと係合するように配置されたバルジと縁を備える。図5から明らかなように、バルジ間の距離は第3の部品の長さよりも長く、それによって、バルジのうちの1つが入る前に第3の部品がいくらか移動できる。当然、その代わりに、第3の部品が第1および第2の部品に対して移動することを完全に妨げるように、バルジ間の距離を第3の部品の長さに等しくすることができる。さらに、もちろん、本発明のライニング装置にバルジおよび縁以外のタイプの係止手段を使用することができる。一例として、第1および第2の部品の係止手段がそれぞれ突起を備えることができ、第3の部品の係止手段が凹部を備えることができ、突起は、第1および第2の部品に対する第3の部品の動きを制限する、または完全に妨げるように凹部のそれぞれと係合するように配置される。また、第1および第2の部品の一方だけが係止手段を備え、第3の部品が係止手段を1つだけ備え、これらの係止手段が、第1および第2の部品に対する第3の部品の移動を上記のような一方向だけでなく両方向とも制限するように、互いと係合するように配置されることも考えられる。
【００５８】
第1および第2の部品の管状の内側部分をフレア状にして、すなわち最も内側の部分の直径を公称直径とは異なる直径にしてライニング装置の組立を容易にすることができる。第3の部品を第1および第2の部品の内側部分の外側に配置しようとする場合、これらの最も内側の部分の直径は公称直径よりわずかに小さくすることができる。さらに、第3の部品を第1および第2の部品の内側部分の内側に配置しようとする場合、これらの最も内側の部分の直径は公称直径よりわずかに大きくすることができる。
【００５９】
上記のライニング装置は、第1の部品の外側部分と第2の部品の外側部分との間にエンドプレートを「クランプする」ように配置される。当然、ライニング装置をエンドプレートに固定するための接着などの代替/追加の手段を提供してもよい。
【００６０】
最後に、第1および第2の部品を一体的に形成する必要はない。例えば、その代わりに、溶接などによって一緒に接合されたパイプ部分とフランジ部分より構成されてもよい。
【００６１】
本発明に関連しない詳細の説明は省略され、図の少なくともいくつかは単なる概略図であり、縮尺に従って描かれていないことを強調しておく。図のいくつかは、他の図よりも簡略化されたものであることもまた言っておかなければならない。したがって、いくつかの構成部品は、1つの図には示されているが、他の図では省かれている、または簡略化されていることがある。
【符号の説明】
【００６２】
2  熱交換器
4  エンドプレート
5  内壁
6  エンドプレート
7  外壁
8  ポート孔
10  ポート孔
12  ポート孔
14  ポート孔
16  パック
18  伝熱プレート
20  締付手段
22  入口
22a  パイプ
22b  フランジ
24  出口
26  入口
28  出口
30  ライニング装置
30'  ライニング装置
30"  ライニング装置
32  第1の部品
32'  第1の部品
32"  第1の部品
34  第2の部品
34'  第2の部品
34"  第2の部品
36  第3の部品
36'  第3の部品
36"  第3の部品
42  内側部分
42'  内側部分
42"  内側部分
44  内側部分
44'  内側部分
44"  内側部分
46  外側部分
46'  外側部分
48  外側部分
48'  外側部分
49  内壁
50  区域
52  重なり区域
54  重なり部
56  区域
57  外側
58  重なり区域
59  内側
60  重なり部
61  内側
62  シール手段、Oリング、ガスケット
62'  ガスケット
62"  シール手段、ガスケット
64  シール手段、Oリング、ガスケット
64'  ガスケット
64"  ガスケット
66  凹部
66'  凹部
68  凹部
68'  凹部
70  係止手段、バルジ
70'  係止手段
72  係止手段、バルジ
72'  係止手段
74  係止手段、縁
74'  係止手段
76  係止手段、縁
76'  係止手段
78"  溝
80"  溝
82"  内側縁
84"  内側縁
h  高さ
I  内側
t  壁厚
O  外側
【図１】
2020501102.tif 000003
【図２】
2020501102.tif 000004
【図３】
2020501102.tif 000005
【図４】
2020501102.tif 000006
【図５】
2020501102.tif 000007
【図６】
2020501102.tif 000008
【図７】
2020501102.tif 000009
【国際調査報告】
2020501102.tif 000010
2020501102.tif 000011
2020501102.tif 000012