ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩАЯ ПЛАСТИНА И КАССЕТА ДЛЯ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
HEAT TRANSFER PLATE AND CASSETTE FOR PLATE HEAT EXCHANGER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к теплопередающей пластине для пластинчатого теплообменника, содержащей расположенные противоположно первую и вторую выемки, соответственно для приема первой и второй балки теплообменника соответственно. Первая и вторая выемки по меньшей мере частично окружены первым и вторым краевым участком соответственно.  Изобретение также относится к кассете для пластинчатого теплообменника, содержащей две такие теплопередающие пластины, скрепленные друг с другом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Пластинчатые теплообменники, ПТО, в типичных случаях содержат две концевые плиты, в промежутке между которыми располагается некоторое количество выровненных теплопередающих пластин в виде стопы или пакета. Возможны теплопередающие пластины ПТО одного и того же или разных типов, и их можно укладывать стопой разными способами. В некоторых ПТО теплопередающие пластины укладывают стопой так, что передняя сторона и задняя сторона одной теплопередающей пластины оказываются обращенными к задней стороне и передней стороне, соответственно, других теплопередающих пластин, а каждая вторая теплопередающая пластина перевернута по отношению к остальным теплопередающим пластинам. В типичных случаях, это называют «теплопередающими пластинами, «повернутыми» по отношению друг к другу. В других ПТО теплопередающие пластины уложены стопой так, что передняя сторона и задняя сторона одной теплопередающей пластины оказываются обращенными к передней стороне и задней стороне, соответственно, других теплопередающих пластин, а каждая вторая теплопередающая пластина перевернута по отношению к остальным теплопередающим пластинам. В типичных случаях это называют теплопередающими пластинами, «являющиеся зеркальными отражениями» по отношению друг к другу.
В ПТО одного хорошо известного типа - так называемых разборных ПТО, теплопередающие пластины в типичных случаях «являются зеркальными отражениями» по отношению друг к другу и сварены попарно, образуя непроницаемые кассеты, а между кассетами расположены прокладки. Торцевые плиты, а значит - и теплопередающие пластины, прижаты друг к другу затягивающими средствами некоторого типа, вследствие чего прокладки осуществляют герметизацию между кассетами. Прокладки ограничивают параллельные проточные каналы между теплопередающими пластинами, по одному каналу между теплопередающими пластинами каждой пары. По каждому второму каналу могут в чередующемся порядке протекать две текучих среды с изначально разными температурами, подаваемые в и из ПТО через впуски и выпуски и входящие и выходящие через проходные отверстия впусков и выпусков в теплопередающих пластинах, сообщающиеся со впусками и выпусками ПТО.
Концевые плиты разборных ПТО 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 балка для несения теплопередающих пластин, а также - возможно - к рамной плите крепится прижимная плита и простирается от ее верхней части мимо прижимной плиты к несущей колонне. Аналогичным образом, нижняя балка для направления теплопередающих пластин или придания им опоры и выравнивания, 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. С этой целью теплопередающие пластины снабжены содержащими выемки для верхней и нижней штанг, соответственно, участками контактного взаимодействия с верхней и нижней балками.
Теплопередающие пластины в сборных ПТО, именуемые далее просто «пластинами», изготовлены из листов металла разной толщины с вышеупомянутыми проходными отверстиями впуска и выпуска, а также верхней и нижней выемками. Поэтому пластины прессуют, чтобы снабдить их отличающейся структурой гофров и - возможно - гребнями, окружающими верхнюю и нижнюю выемки. Эти гребни придают прочность верхней и нижней выемкам и делают их более стойкими к деформации, возникающей в результате контактного взаимодействия с верхней и нижней балками. Чтобы гарантировать, что гребни одной пластины не будут мешать гребням другой пластины в сборном ПТО, гребни не должны выходить за пределы гофров пластин. Соответственно, на пластинах, имеющих относительно малую глубину прессования, гребни могут быть относительно малыми или пологими, а значит - и непрочными. Кроме того, гребни двух разных пластин, имеющих разные толщины, окажутся разными даже при использовании одного и того же прессового штампа для прессования двух разных пластин. В частности, наклон гребней относительно соответственной центральной плоскости протяженности пластин может отличаться между пластинами. В случае более толстой пластины, пластину можно гнуть относительно резче, чтобы сформировать гребень, а в случае более тонкой пластины, пластину можно гнуть менее резко. Таким образом, о глубине гребня говорят, что это протяженность гребня, перпендикулярная по отношению к центральной плоскости протяженности пластины, причем глубина гребня более толстой пластины будет большей, чем глубина гребня более тонкой пластины. Гребень с меньшей глубиной гребня обычно слабее, чем гребень с большей глубиной гребня. Соответственно, чтобы иметь возможность получения достаточно прочного гребня, для пластин разной толщины может понадобиться использование разных режущих инструментов с целью получения разных толщин пластин, что может оказаться делом хлопотным и дорогостоящим.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать теплопередающую пластину и кассету, которые решают вышеупомянутые проблемы. Основной замысел изобретения заключается в том, чтобы придать принадлежащим теплопередающей пластине участкам контактного взаимодействия с верхней и нижней балками разные конструкции, что позволит любому гребню выходить за пределы гофров, не создавая риск возникновения помех между гребнями некоторого количества теплопередающих пластин, соответствующих изобретению, когда они скомпонованы надлежащим образом в пакете пластин. Таким образом, поскольку гребень может выходить за пределы гофров пластины, пластину можно резать так, что после прессования достаточная глубина гребня будет достигаться безотносительно толщины пластины. Это может позволить использование одного-единственного режущего инструмента для пластин разных толщин.
Теплопередающая пластина для теплообменника, соответствующая данному изобретению, имеет толщину t и содержит первую и вторую противоположные стороны, участок контактного взаимодействия с первой балкой вдоль первой стороны, участок контактного взаимодействия со второй балкой вдоль второй стороны и часть внешнего края, содержащую гофры, проходящие между первой и второй плоскостями и в них. Первая и вторая плоскости параллельны друг другу и разделены расстоянием, равным x. Участок контактного взаимодействия с первой балкой содержит первую выемку для приема первой балки пластинчатого теплообменника и первый краевой участок, окружающий первую выемку. Участок контактного взаимодействия со второй балкой содержит вторую выемку для приема второй балки пластинчатого теплообменника и второй краевой участок, окружающий вторую выемку. По меньшей мере, часть первого краевого участка проходит от первой плоскости к третьей плоскости, которая параллельна первой плоскости, а, по меньшей мере, часть второго краевого участка проходит от первой плоскости к четвертой плоскости, которая параллельна первой плоскости. Теплопередающая пластина отличается тем, что вторая и третья плоскости расположены с одной и той же стороны от первой плоскости, а третья плоскость расположена на расстоянии d1 > 0 от первой плоскости, так что упомянутая, по меньшей мере, часть первого краевого участка выступает от передней части теплопередающей пластины. Кроме того, четвертая плоскость расположена на расстоянии d2≥0 от первой плоскости. Кромка первого краевого участка также ограничивает первую область, а кромка второго краевого участка - вторую область, причем первая область умещается внутри второй области.
Как упоминалось выше, пластина или - конкретнее - лист металла, из которого эта пластина изготовлена, имеет толщину t. Когда в этом описании делается ссылка на некоторую конкретную плоскость, эта плоскость проходит в центре листа металла на уровне t/2.
Например, теплопередающая пластина, соответствующая изобретению, может быть прямоугольной или круглой. Под прямоугольной или, по существу, прямоугольной теплопередающей пластиной понимается теплопередающая пластина, имеющая две противоположные длинные стороны и две противоположные короткие стороны и срезанные или несрезанные углы. В случае, по существу, прямоугольной теплопередающей пластины, первая и вторая стороны, упомянутые выше, могут быть двумя противоположными короткими сторонами.
Гофры внешнего края теплопередающей пластины содержат расположенные в чередующемся порядке гребни и впадины, выполненные упирающимися в гребни и впадины соседних теплопередающих пластин в ПТО. Часть внешнего края теплопередающей пластины может содержать гофры вдоль всей ее протяженности либо только одной или нескольких ее частей.
Первый и второй краевые участки могут окружать первую и вторую выемки полностью и быть поэтому кольцевыми, или не полностью и быть поэтому полукольцевыми. В данном случае под термином «кольцевой» не обязательно понимается «круговой», поскольку первая и вторая выемки, а значит - и первый и второй краевые участки, могут иметь многие разные формы, такие, как овальная или многоугольная или a Y-образная.
Так как третья плоскость расположена отдельно от первой плоскости и, по меньшей мере, часть первого краевого участка проходит к третьей плоскости от первой плоскости, первый краевой участок образует первый гребень, соответствующий гребням вышеописанных известных пластин.
Соответственно, если четвертая плоскость расположена отдельно от первой плоскости, поскольку второй краевой участок проходит к четвертой плоскости от первой плоскости, второй краевой участок образует второй гребень, соответствующий гребням вышеописанных известных пластин. Вместе с тем, если четвертая плоскость совпадает с первой плоскостью, т.е., если d2 = 0, второй краевой участок будет плоским, а вторая выемка будет, по меньшей мере, частично окружена участком плоской пластины, расположенным в первой плоскости, и параллельна ей.
Третья и четвертая плоскости могут совпадать, вследствие чего первые и вторые краевые участки должны образовывать гребни, глубина которых одинакова.
Между прочим, в зависимости от толщины пластины, а также режущего и прессового штампа, используемых для изготовления пластины, первый и второй краевые участки могут проходить от первой плоскости с разными наклонами относительно первой плоскости.
Следует подчеркнуть, что первая плоскость определяет «нулевое положение» и что все плоскости, расположенные на некотором «положительном» расстоянии, т.е., некотором расстоянии ˃ 0 от первой плоскости, расположены с одной и той же стороны от первой плоскости, тогда как все плоскости (если они есть), расположенные на некотором «отрицательном» расстоянии, т.е., некотором расстоянии > 0 от первой плоскости, должны быть расположены с противоположной стороны от первой плоскости. Таким образом, если d2 ≠ 0, третья и четвертая плоскости расположены с одной и той же стороны от первой плоскости.
Выражения «передняя сторона» и «задняя сторона» (последнее определено в зависимом пункте формулы изобретения) употребляются лишь для того, чтобы внести различие между противоположными сторонами теплопередающей пластины и не предусматривают для сторон пластины никакие конкретные характеристики или требования, например, касающиеся ориентации в ПТО. «Переднюю сторону» сторону можно было бы также назвать «задней стороной», или наоборот.
В зависимости от конструкции первой и второй выемок, первая и вторая области могут быть разомкнутыми или замкнутыми. Поскольку первая область, ограниченная кромкой первого краевого участка, умещается внутри второй области, ограниченной кромкой второго краевого участка, первая область меньше, чем вторая область. Здесь под областью понимается область, охватываемая кромкой краевого участка, видимой, когда переднюю сторону пластины рассматривают с некоторого расстояния.
Так как, по меньшей мере, первый краевой участок образует первый гребень, по меньшей мере, частично окружающий первую выемку, кассета, содержащая две теплопередающие пластины, соответствующая изобретению, будет, как дополнительно описывается ниже, содержать, по меньшей мере, один гребень на каждой из двух ее противоположных сторон, а эти гребни сделают кассету более стойкой к деформации, являющейся результатом контактного взаимодействия между балками ПТО и кассетой. Кроме того, поскольку первая область, ограниченная кромкой первого краевого участка, меньше, чем вторая область, ограниченная кромкой второго краевого участка, гребни, образованные первыми краевыми участками кассеты, и любые гребни, образованные вторыми краевыми участками кассеты, можно сделать такими, что не станут мешать друг другу или не окажутся на пути друг друга которые ни в коем случае не являются или не будут являться мешающим друг другу, вследствие чего можно оптимизировать присущие им глубины гребней, а значит - и прочности.
Первую и вторую выемки можно сформировать как соответственное отверстие сквозь теплопередающую пластину, которое расположено на некотором расстоянии от соответственной одной из первой и второй сторон и полностью окружено соответственным одним из первого и второго краевых участков. В таком случае, первая и вторая области, ограниченные кромками первого и второго краевых участков, будут замкнутыми. В альтернативном варианте первая и вторая выемки могут проходить от первой и второй сторон, соответственно. Такие первая и вторая выемки частично окружены первым и вторым краевыми участками, а первая и вторая области, ограниченная кромками первого и второго краевых участков, являются разомкнутыми. Конкретнее первая и вторая области будут охвачены кромками первого и второго краевых участков и воображаемыми кратчайшими линиями, «замыкающими» первую и вторую выемки.
Теплопередающая пластина может быть такой, что четвертая плоскость будет расположена на таком же расстоянии от первой плоскости, как третья плоскость, т.е., такой, что d2 = d1. Такой вариант осуществления означает, что глубина гребня, присущая гребням, образованным первыми и вторыми краевыми участками, т.е., первому и второму гребням, оказывается одинаковой. Внедрение этой особенности в производство теплопередающих пластин выгодно тем, что теплопередающие пластины после прессования можно располагать в штабелях не переворачивая. Вместе с тем, даже если d1 и d3 номинально одинаковы, d1 и d2 могут быть немного различающимися из-за допусков на изготовление.
Вместо этого, теплопередающая пластина может быть такой, что четвертая плоскость будет расположена ближе к первой плоскости, чем третья плоскость, т.е., такой, что d2 < d1. Такой вариант осуществления означает, что глубина гребня, присущая гребню, образованным первым краевым участком, т.е., первому гребню, больше, чем глубина гребня, присущая гребню, образованному вторым краевым участком, т.е., второму гребню, что может оказаться выгодным, когда первый гребень выполнен с возможностью контактного взаимодействия со балками ПТО.
Первую и третью плоскости можно располагать с противоположных сторон от второй плоскости, т.е., d1 может быть больше, чем x. Кроме того, d1 может быть больше, чем (x+0,5t), и это означает, что гребень, образованный первым внешним краем, выходит за пределы гофров пластины, т.е., имеет относительно большую глубину гребня, а значит - и является относительно прочным.
Первую и четвертую плоскости можно располагать с противоположных сторон от второй плоскости, т.е., d2 может быть больше, чем x. Кроме того, d2 может быть больше, чем (x+0,5t), и это означает, что гребень, образованный вторым внешним краем, выходит за пределы гофров пластины, т.е., имеет относительно большую глубину гребня, а значит - и является относительно прочным.
Теплопередающая пластина может быть такой, что расстояние d1 между первой и третьей плоскостями будет ≤(2x+1,5t). Такой вариант осуществления означает, что гребень, образованный первым внешним краем, не будет выходить за пределы остальной кассеты, содержащей две теплопередающие пластины, соответствующие изобретению, как будет дополнительно рассмотрено ниже. Тем самым можно исключить риск того, что первый гребень станет мешать гребням других кассет ПТО.
Теплопередающая пластина может быть такой, что расстояние d2 между первой и четвертой плоскостями будет ≤(2x+0,5t). Такой вариант осуществления может исключить риск того, что гребни, образованные вторыми краевыми участками теплопередающей пластины и еще одной теплопередающей пластины кассеты, соответствующей изобретению, будут мешатьдруг другу.
Теплопередающая пластина может дополнительно содержать канавку для прокладки, проходящую на задней стороне теплопередающей пластины, причем дно канавки для прокладки будет проходить во второй плоскости. Такая теплопередающая пластина подходит для применения в сборном ПТО.
Теплопередающей пластине можно придать такую конструкцию, что первая и вторая области, ограниченные кромками первого и второго краевых участков теплопередающей пластины, окажутся, по существу, единообразными (т.е., имеющими, по существу, одну и ту же форму), но, как указано выше, имеющими разные размеры. Этот вариант осуществления обеспечивает, по существу, постоянное расстояние между первыми и вторыми краевыми участками вдоль их протяженностей, что выгодно в контексте прочности кассеты, соответствующей изобретению.
Соответственный центр первой и второй выемок теплопередающей пластины можно располагать на воображаемой прямой центральной линии выемок, проходящей параллельно продольной центральной оси теплопередающей пластины. Воображаемая прямая центральная линия выемок может совпадать или не совпадать с продольной центральной осью. Такой вариант осуществления обеспечивает механически относительно простую конструкцию теплопередающей пластины.
Кассета для теплообменника, соответствующая данному изобретению, содержит скрепленные первую и вторую теплопередающие пластины, соответствующие данному изобретению. Вторая теплопередающая пластина повернута на 180 градусов вокруг поперечной центральной оси относительно первой теплопередающей пластины. Либо передняя сторона первой теплопередающей пластины упирается в переднюю сторону второй теплопередающей пластины, либо задняя поверхность первой теплопередающей пластины упирается в заднюю поверхность второй теплопередающей пластины. Первая область первой теплопередающей пластины расположена в пределах второй области второй теплопередающей пластины, а первая область второй теплопередающей пластины расположена в пределах второй области первой теплопередающей пластины. Первая и вторая теплопередающие пластины могут быть постоянно скрепленными, скажем, сваренными, склеенными или спаянными твердым припоем друг с другом.
Выгоды многих, если не всех, рассмотренных выше возможных признаков предлагаемой теплопередающей пластины станут очевидными при объединении двух таких теплопередающих пластин в кассету, соответствующую данному изобретению, поскольку эти признаки облегчают беспрепятственное осуществление такого объединения.
Из нижеследующего описания, а также из чертежей, станут очевидными и другие задачи, признаки, аспекты и преимущества изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь изобретение будет описано подробнее со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, при этом:
на фиг.1 представлен схематический вид спереди сборного пластинчатого теплообменника;
на фиг.2 представлен схематический вид сбоку пластинчатого теплообменника согласно фиг.1;
на фиг.3 представлен схематический вид в плане теплопередающей пластины, иллюстрирующий ее перед;
на фиг.4 представлены схематический вид в плане теплопередающей пластины, иллюстрирующий ее заднюю сторону, и схематический вид в плане кассеты;
на фиг.5 иллюстрируется упирающиеся части внешних краев соседних теплопередающих пластин в пакете пластин, рассматриваемые снаружи пакета пластин;
на фиг.6 представлено схематическое сечение кассеты, проведенное вдоль линии A—А согласно фиг.4;
на фиг.7 представлено схематическое сечение кассеты, проведенное вдоль линии B-B согласно фиг.4;
на фиг.8 представлен вид в увеличенном масштабе принадлежащего теплопередающей пластине согласно фиг.3 участка контактного взаимодействия с первой балкой;
на фиг.9 представлен вид в увеличенном масштабе принадлежащего теплопередающей пластине согласно фиг.3 участка контактного взаимодействия со второй балкой;
на фиг.10 представлено схематическое сечение другой кассеты, соответствующее сечению согласно фиг.6;
на фиг.11 представлено схематическое сечение упомянутой другой кассеты, соответствующее сечению согласно фиг.7;
на фиг.12 представлено схематическое сечение еще одной кассеты, соответствующее сечению согласно фиг.6;
на фиг.13 представлено схематическое сечение упомянутой еще одной кассеты, соответствующее сечению согласно фиг.7;
на фиг.14 представлено схематическое сечение еще одной дополнительной кассеты, соответствующее сечению согласно фиг.6; и
на фиг.15 представлено схематическое сечение упомянутой еще одной дополнительной кассеты, соответствующий сечению согласно фиг.7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На фиг.1 и 2 показан снабженный прокладками сборный пластинчатый теплообменник 2, описанный в порядке введения. Он содержит рамную плиту 4, прижимную плиту 6, пакет теплопередающих пластин 8, впуски и выпуски 10 текучей среды, затягивающие средства 12, верхнюю балку 14 и нижнюю балку 16.
Все теплопередающие пластины 8, также именуемые далее просто «пластинами», аналогичны. Две из них, обозначенные позициями 8a и 8b, подробно изображены также на фиг.3 и 4, соответственно. Пластины 8a и 8b представляют собой, по существу, прямоугольные листы нержавеющей стали. Они содержат две противоположные длинные стороны 18, 20 и две противоположные короткие стороны 22, 24. Кроме того, каждая из пластин имеет продольную центральную ось 26, проходящую параллельно длинным сторонам 18, 20 и на полпути между ними, и поперечную центральную ось 28, проходящую параллельно коротким сторонам 22, 24 и на полпути между ними, а значит - и перпендикулярно продольной центральной оси 26. Каждая из пластин 8a, 8b имеет переднюю сторону 30 (изображенную на фиг.3), заднюю сторону 32 (изображенную на фиг.4), канавку 34 для прокладки, проходящую на задней стороне 32, и четыре проходных отверстия 36, 38, 40 и 42.
Теплопередающие пластины 8a, 8b прессованы обычным способом в прессовом штампе для придания им желаемой структуры, такой, как предусматривающая разные структуры гофров в пределах разных участков теплопередающей пластины. Структуры гофров оптимизированы для конкретных функций соответственных участков пластины. С учетом этого, пластины 8a, 8b содержат две области 44 распределения, каждая из которых снабжена распределительной структурой, адаптированной для оптимизированного распределения текучей среды по теплопередающей пластине. Кроме того, пластины 8a, 8b содержат 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, пластины 8a, 8b содержат внешнюю краевую часть 48, проходящую вдоль внешнего края 50 пластин. Внешняя краевая часть 48 содержит гофры 52, выполненные с возможностью упираться в гофры соседних пластин в пакете пластин пластинчатого теплообменника 2. В зависимости от конструкции распределительной и теплопередающей структур, пластины 8a, 8b могут быть или не быть выполненными с возможностью упираться в соседние теплопередающие пластины также в пределах областей 44 и 46 распределения и теплопередачи, соответственно. Однако это здесь дополнительно не обсуждается.
В пакете пластин пластинчатого теплообменника 2 пластины расположены так, что передняя сторона 30 и задняя сторона 32 одной пластины 8 оказываются обращенными к передней стороне и задней стороне, соответственно, соседних теплопередающих пластин. Кроме того, каждая вторая пластина 8 повернута на 180 градусов (как изображено на фиг.4) относительно ориентации, соответствующей началу отсчета (изображенной на фиг.3), вокруг направления нормали к плоскости чертежа согласно фиг.3. На фиг.5 изображен контакт между гофрами 52 внешних краевых частей 48 пластин 8a и 8b и еще одной пластины 8c в пакете пластин пластинчатого теплообменника 2. Как изображено для пластины 8a, гофры 52 проходят между первой плоскостью 54 и второй плоскостью 56, которые параллельны плоскости чертежа согласно фиг.3, и в упомянутых плоскостях. Первая и вторая плоскости 54, 56 разделены расстоянием x. Дно канавки 34 для прокладки (изображенной на фиг.4) на задней стороне 32 пластин проходит во второй плоскости 56. Как изображено на фиг.5, пластины имеют толщину t.
Пластины 8 пакета пластин сварены друг с другом попарно, передняя сторона 18 к передней стороне 18, образуя кассеты 57. На фиг.4 показана одна из кассет 57, содержащая пластину 8a, изображенную на фиг.3 (не видимую на фиг.4), и пластину 8b, видимую на фиг.4. Пластины 8a и 8b приварены друг к другу вдоль линии 58 сварного шва, изображенной пунктирными линиями согласно фиг.3. Линия 58 сварного шва является прерывистой и частично выровнена с канавкой 34 для прокладки (не видна) на задней стороне 32 пластины 8a. На левой стороне теплопередающих пластин 8a, 8b, как видно на фиг.3 и 4, линия 58 сварного шва проходит снаружи канавки 34 для прокладки. В пакете пластин пластинчатого теплообменника 2 сварные кассеты 57 разделены прокладками 60, а все эти прокладки 60 аналогичны одной из этих прокладок 60, изображаемой на фиг.4. Каждая из прокладок 60 расположена в противоположных канавках 34 для прокладок двух соседних теплопередающих пластин 8, содержащихся в двух соседних кассетах 57. В данном случае, каждая из прокладок 60 является прерывистой, так что содержит участок 60а поля и два отдельных участка 60b проходных отверстий. Вместе с тем, в альтернативных вариантах осуществления прокладка может быть непрерывной, так что ее участки поля и проходных отверстий становятся выполненными как единое целое.
Теперь подробности теплопередающих пластин 8 будут описаны со ссылками, в частности, на пластину 8a и на фиг.3 и 6—9. Пластина 8a содержит участок 62 контактного взаимодействия с первой балкой вдоль короткой стороны 22 и участок 64 контактного взаимодействия со второй балкой вдоль короткой стороны 24. Свою очередь, участок 62 контактного взаимодействия с первой балкой содержит первую выемку 66 для приема первой балки или верхней балки 14 (фиг.2) пластинчатого теплообменника 2 и первый краевой участок 68 с кромкой 70, окружающий первую выемку 66 (фиг.3, 6, 8). Аналогично, участок 64 контактного взаимодействия со второй балкой содержит вторую выемку 72 для приема второй балки или нижней балки 16 (фиг.2) пластинчатого теплообменника 2 и второй краевой участок 74 с кромкой 76, окружающий вторую выемку 72 (фиг.3, 7, 9). Первая и вторая выемки 66 и 72 проходят от соответственных коротких сторон 22 и 24, соответственно. Как изображено на фиг.8 и 9, соответственные центры C1 и C2 первой и второй выемок 66 и 72 расположены на воображаемой прямой центральной линии 77 выемок, проходящей параллельно продольной центральной оси 26 теплопередающей пластины 8a. Воображаемая прямая центральная линия 77 выемок смещена вправо от продольной центральной оси 26, давая место для линии 58 сварного шва, проходящей снаружи канавки 34 для прокладки на левой стороне теплопередающей пластины 8a.
Как явствует из фиг.6, первый краевой участок 68 проходит от первой плоскости 54 к третьей плоскости 78, которая параллельна первой плоскости 54. Как явствует из фиг.7, второй краевой участок 74 проходит от первой плоскости 54 к четвертой плоскости 80, которая параллельна первой плоскости 54. Вторая и третья плоскости 56 и 78 расположены с одной и той же стороны от первой плоскости 54, а третьей плоскость 78 расположена на расстоянии d1 > 0, конкретнее - составляющем 2x + 1,5t, от первой плоскости 54. Это означает, что первый краевой участок 68 образует первый гребень, выступающий с передней стороны 30 теплопередающей пластины 8a. Вторая и четвертая плоскости 56 и 80 расположены с одной и той же стороны от первой плоскости 54, а четвертая плоскость 80 расположена на расстоянии d2 ˃ 0, конкретнее - составляющем x + 0,5t, от первой плоскости 54. Это означает, что второй краевой участок 74 образует второй гребень, выступающий с передней стороны 30 теплопередающей пластины 8a.
Обращаясь к фиг.8, отмечаем, что кромка 70 первого краевого участка 68 вместе с первой воображаемой прямой линией 82, замыкающей первую выемку 66, ограничивают первую область 84. Аналогично, обращаясь к фиг.9, отмечаем, что кромка 76 второго краевого участка 74 вместе со второй воображаемой прямой линией 86, замыкающей вторую выемку 72, ограничивают вторую область 88. Первая и вторая области 84 и 88 единообразны, т.е., имеют одну и ту же форму, но первая область 84 меньше, чем вторая область 88 и поэтому может уместиться внутри нее.
Описание, приведенное выше, правомерно также для теплопередающей пластины 8b, за исключением того, что первая выемка 66 участка 62 контактного взаимодействия с первой балкой пластины 8b выполнена с возможностью приема нижней балки 16 (фиг.2) пластинчатого теплообменника 2, тогда как вторая выемка 72 участка 64 контактного взаимодействия со второй балкой пластины 8b выполнена с возможностью приема верхней балки 14 (фиг.2) пластинчатого теплообменника 2.
Обращаясь к фиг.6 и 7, отмечаем, что в кассете 57, содержащей теплопередающие пластины 8a и 8b, эти пластины 8a и 8b имеют ориентации, изображенные на фиг.3 и 4, соответственно, и, как уже упоминалось, они упираются друг друга - передняя сторона 30 в переднюю сторону 30. Кроме того, второй краевой участок 74 пластины 8a окружает первый краевой участок 68 пластины 8b, так что первая область 84, ограниченная кромкой 70 первого краевого участка 68 пластины 8b, оказывается в пределах второй области 88, ограниченной кромкой 76 второго краевого участка 74 пластины 8a. Аналогично, второй краевой участок 74 пластины 8b окружает первый краевой участок 68 пластины 8a, так что первая область 84, ограниченная кромкой 70 первого краевого участка 68 пластины 8a, оказывается в пределах второй области 88, ограниченной кромкой 76 второго краевого участка 74 пластины 8b. Как явствует из фиг.6 и 7, поскольку пластины 8a и 8b имеют по-разному спроектированные участки 62, 64 контактного взаимодействия с первой и второй балками, первые и вторые краевые участки 68, 74 пластин 8a, 8b не будет мешать друг другу в кассете 57, даже если они выходят за пределы соответственной второй плоскости 56 пластин 8a, 8b, что допускает формирование относительно прочных гребней. Кроме того, поскольку первые и вторые краевые участки 68, 74 пластин 8a, 8b не выходят за пределы кассеты 57, они не будут мешать другим кассетам пакета пластин пластинчатого теплообменника 2 независимо от их наклона относительно первой плоскости 54.
Когда кассета 57 расположена в пластинчатом теплообменнике 2, верхняя балка 14 проходит сквозь первую выемку 66 пластины 8a и вторую выемку 72 пластины 8b, при этом первый краевой участок 68 пластины 8a образует более глубокий, а значит - и более прочный гребень, чем второй краевой участок 74 пластины 8b, ближайший к верхней балке 14. Аналогично, нижняя балка 16 проходит сквозь первую выемку 66 пластины 8b и вторую выемку 72 пластины 8a, при этом первый краевой участок 68 пластины 8b образует более глубокий, а значит - и более прочный гребень, чем второй краевой участок 74 пластины 8a, ближайший к нижней балке 16.
На фиг.10 и 11 изображена кассета 90, содержащая теплопередающие пластины 92, которые выполнены подобными теплопередающим пластинам 8a, 8b, за исключением тех случаев, когда речь идет об участке контактного взаимодействия со второй балкой. Далее будут описаны только различия между участками 92 контактного взаимодействия со второй балкой пластин 92 и 8a, 8b. Пластины 92 содержат соответственный участок 94 контактного взаимодействия со второй балкой, в свою очередь содержащий вторую выемку 96 для приема верхней или нижней балки 14, 16 (фиг.2) пластинчатого теплообменника 2 и второй краевой участок 98 с кромкой 100, окружающий вторую выемку 96. Второй краевой участок 98 проходит от первой плоскости 54 к четвертой плоскости 102. Четвертая плоскость 102 расположена на расстоянии d2 = 0 от первой плоскости 54, т.е., четвертая плоскость 102 совпадает с первой плоскостью 54. Это означает, что второй краевой участок 98 является плоским и проходит параллельно первой плоскости 54 и поэтому не образует гребень, выступающий с передней стороны 30 теплопередающей пластины 90. Кромка 100 второго краевого участка 98 вместе с второй воображаемой прямой линией (не изображена), замыкающей вторую выемку 96, ограничивают вторую область, которая единообразна с первой областью, ограниченной участком контактного взаимодействия с первой балкой пластин 92, но больше, чем она.
В кассете 90, содержащей теплопередающие пластины 92, одна из пластин 92 перевернута относительно другой пластины, а пластины приварены друг к другу - передняя сторона 30 к передней стороне 30. Кроме того, второй краевой участок 98 каждой из пластин 92 окружает первый краевой участок 68 другой пластины 92. Поскольку пластины 92 имеют по-разному спроектированные участки контактного взаимодействия с первой и второй балками, первые и вторые краевые участки 68, 98 пластин 8a, 8b не будут мешать друг другу в кассете 90, даже если первый краевой участок выходит за пределы соответственной второй плоскости 56 пластин, что допускает формирование относительно прочного гребня.
Вышеописанные варианты осуществления данного изобретения следует рассматривать лишь в качестве примеров. Специалист в данной области техники поймет, что обсужденные варианты осуществления можно в рамках изобретательского замысла изменять целым рядом способов.
В качестве примера, отметим, что третью плоскость можно располагать на другом расстоянии от первой плоскости, как большем, так и меньшем, чем расстояние в описанных вариантах осуществления. Аналогично, четвертую плоскость можно располагать на другом расстоянии от первой плоскости, как большем, так и меньшем, чем расстояние в описанных вариантах осуществления. Например, как изображено на фиг.12 и 13, третью и четвертую плоскости можно располагать на одном и том же расстоянии от первой плоскости, так что гребни, образованные первым и вторым краевыми участками пластины, будут иметь одинаковую глубину гребня, т.е., так, что d1 = d2.
В вышеописанных вариантах осуществления все пластины и прокладки между кассетами аналогичны, но это не обязательно. В качестве примера, отметим, что в пакете пластин можно объединять пластины разных типов.
Любой гребень, образованный первым и вторым краевыми участками пластины, не обязательно имеет постоянную глубину гребня, а может иметь изменяющуюся глубину гребня≥0 вдоль его протяженности.
В вышеописанных вариантах осуществления теплопередающие пластины кассеты расположены так, что гребни пластин обращены друг к другу. В альтернативных вариантах осуществления, как изображено на фиг.14 и 15, пластины кассеты вместо этого могут быть расположены так, что гребни будут обращены друг от друга. Тогда, если пластины обладают признаками, указанными в независимом пункте формулы изобретения, гребни кассеты не будут мешать гребням других кассет в пакете пластин.
В альтернативном варианте пластины могут быть «повернутыми» вместо того чтобы - в качестве альтернативы - быть «зеркальными отражениями» друг относительно друга, как в вышеописанных вариантах осуществления.
Предлагаемую теплопередающую пластину можно использовать в связи с пластинчатыми теплообменниками других типов, а не сборными, например - пластинчатыми теплообменниками, снабженными прокладками.
В вышеописанном первом варианте осуществления первый и второй краевые участки проходят с одной и той же стороны от теплопередающей пластины, а кромки первого и второго краевых участков обращены от пластины. В альтернативных варианте осуществления первый и второй краевые участки могут по-прежнему проходить с одной и той же стороны от теплопередающей пластины, но одна из кромок первого и второго краевых участков будет обращена от пластины, а другая - к пластине (например, за счет изгиба на 180 градусов).
Следует подчеркнуть, что определения «первый(-ая)», «второй(-ая)», «третий(-ья)», и т.д., употребляются здесь лишь для различения между объектами одного и того же типа, а не для выражения какой-либо разновидности взаимного порядка между этими объектами.
Следует подчеркнуть, что описание подробностей, не имеющих отношения к данному изобретению, опущено и что чертежи являются лишь схематическими, а не выполненными в масштабе. Следует также упомянуть, что некоторые из чертежей упрощены больше, чем остальные. Поэтому некоторые компоненты могут быть проиллюстрированы на одном чертеже, но обойдены вниманием на другом.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ ЧЕРТЕЖЕЙ
2 - Снабженный прокладками сборный пластинчатый теплообменник
4 - Рамная плита
6 - Прижимная плита
8 - Теплопередающая пластин
8a - (Первая) теплопередающая пластина
8b - (Вторая) теплопередающая пластина
10 - Впуски и выпуски текучей среды
12 - Затягивающие средства
14 - Верхняя балка (первая балка)
16 - Нижняя балка (вторая балка)
18, 20 - Длинные стороны
22, 24 - Короткие стороны (первая и вторая стороны)
26 - Продольная центральная ось
28 - Поперечная центральная ось
30 - Передняя сторона пластины
32 - Задняя сторона пластины
34 - Канавка для прокладки
36, 38, 40, 42 - Проходные отверстия
44 - Область распределения
46 - Область теплопередачи
48 - внешняя краевая часть
50 - Внешний край
52 - Гофры
54 - Первая плоскость
56 - Вторая плоскость
57 - Кассета
58 - Линия сварного шва
60 - Прокладка
60a - Участок поля прокладки
60b - Участок проходных отверстий прокладки
62 - Участок контактного взаимодействия с первой балкой
64 - Участок контактного взаимодействия со второй балкой
66 - Первая выемка
68 - Первый краевой участок
70 - Кромка первого краевого участка
72 - Вторая выемка
74 - Второй краевой участок
76 - Кромка второго краевого участка
77 - Воображаемая прямая центральная линия выемок
78 - Третья плоскость
80 - Четвертая плоскость
82 - Первая воображаемая прямая линия
84 - Первая область
86 - Вторая воображаемая прямая линия
88 - Вторая область
90 - Кассета
92 - Теплопередающие пластины
94 - Участок контактного взаимодействия со второй балкой
96 - Вторая выемка
98 - Второй краевой участок
100 - Кромка второго краевого участка
102 - Четвертая плоскость
C1 - Центр первой выемки
C2 - Центр второй выемки
d1 - Расстояние между первой и третьей плоскостями
d2 - Расстояние между первой и четвертой плоскостями
t - Толщина пластины
x - Расстояние между первой и второй плоскостями