SE506845C2 - Plattvärmeväxlare med bälgförsett foder till anslutningsrör - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 506 845 kontakt med värmeväxlingsfluiderna, vilket medför att dessa delar av plattvärmeväxlaren snabbt antar värmeväxlings- fluidernas temperatur och därmed undergàr snabba längd- förändringar. Stativplattorna däremot är väsentligt tjockare än värmeöverföringsplattorna och fodren och kommer inte i direkt kontakt med värmeväxlingsfluiderna. En stativplatta är sålunda med sin ena sida i kontakt med en yttre värmeöverföringsplatta i det nämnda plattpaketet och med sin andra sida i kontakt med omgivande luft. Detta gör att stativplattorna undergàr en mindre och framför allt långsammare längdförändring än värmeöverföringsplattorna.

Värmeöverföringsplattornas och stativplattornas olika längdförändring gör att fodren, deras förbindningarna med en yttre värmeöverföringsplatta samt de partier av den yttre värmeöverföringsplattan, som omger portarna, utsätts för stora krafter som kan leda till materialbrott med påföljande läckage i värmeväxlaren. Extremt stora blir krafterna om värmeöverföringplattorna och fodren är till- verkade av austenitiskt rostfritt stål, som har speciellt stor längdutvidgningskoefficient i jämförelse med icke rostfritt stål, varav stativplattorna normalt är till- verkade.

En lösning pà ovan beskrivna problem med materialbrott i eller i anslutning till fodren hos en plattvärmeväxlare av ovan beskrivna slag presenteras i WO 95/31687 Al. Denna kända plattvärmeväxlare har anslutningsrör 10, vilka invändigt är försedda med foder ll. Fodren 11, vilka har permanenta förbindningar med den värmeöverföringsplatta 3 som befinner sig närmast en stativplatta 6, är anordnade i anslutningsrören 10 med en spalt mellan respektive foder och anslutningsrör. Anslutningsrören 10 och fodren 11 har företrädesvis en längd som är àtminstone två gånger anslutningsrörens diameter. Fodrens längd och de nämnda 10 15 20 25 30 35 506 845 spalterna_ger fodren möjlighet till radiell rörelse i respektive anslutningsrör. Därmed reduceras krafterna som verkar pá fodren, de nämnda permanenta förbindningarna och den yttre värmeöverföringsplattan.

En generell fördel med plattvärmeväxlare är deras kompakta konstruktion. Den plattvärmeväxlare som är beskriven i ovan nämnda WO 95/31687 Al har dock en nackdel i detta avseende.

Sålunda bör enligt WO 95/31687 de nämnda anslutningsrören ha en relativt stor längd, t. ex. två gånger anslutnings- rörens diameter, för att fodren skall kunna röra sig radiellt i önskad utsträckning. I praktiken används ännu längre anslutningsrör; exempelvis kan en plattvärmeväxlare, som har värmeöverföringsplattor med måtten 1750 x 750 mm och porthål med 200 mm diameter, vara försedd med 800 mm långa anslutningsrör. De sålunda ganska långa anslutnings- rören gör plattvärmeväxlaren mindre kompakt än vad som normalt är önskvärt. Det har för övrigt visat sig att det ibland uppkommer materialbrott även hos plattvärmeväxlare konstruerade på detta sätt, oftast kring portarna i den yttre värmeöverföringsplattan. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en plattvärmeväxlare försedd med foder i anslutningsrören, vilken plattvärmeväxlare är mer kompakt än den genom WO 95/31687 Al tidigare kända plattvärmeväxlaren. Utgångs- punkten för uppfinningen är en plattvärmeväxlare av det inledningsvis angivna slaget, vid vilken varje foder har en permanent förbindning med en yttre värmeöverföringsplatta och är anordnat med utrymme för radiell rörelse invändigt i sitt anslutningsrör och i stativplattans genomgående hål.

Uppfinningen kännetecknas främst av att varje foder är försett med en bälg inrättad att - vid relativförskjutning mellan stativplattan och den yttre värmeöverföringsplattan i riktning tvärs anslutningsröret - underlätta böjning av 506 845 10 15 20 25 30 35 fodret. Därigenom minskar påfrestningarna på fodret, den permanenta förbindningen och den yttre värmeöverförings- plattan i dennas parti närmast förbindningen.

Tack vare uppfinningen kan varje anslutningsrör göras mycket kort, varvid hänsyn behöver tagas endast till att den nämnda bälgen måste ha erfoderlig axiell utsträckning för att medge en önskad radiell rörelse av fodret utan att detta utsätts för oacceptabelt stora krafter. Därmed kan en plattvärmeväxlare enligt uppfinningen göras mer kompakt än en plattvärmeväxlare enligt ovan nämnda WO-skrift. Sålunda kan en plattvärmeväxlare av ovan exemplifierad storlek förses med anslutningsrör som är ca en halv meter kortare än tidigare.

Vid plattvärmeväxlare enligt nämnda WO-skrift har material- brott ibland uppkommit då plattvärmeväxlarna har använts i applikationer där flödet av åtminstone ett av värme- växlingsfluiderna är intermittent. Ett sådant flöde medför temperaturändringar som leder till varierande belastningar i fodren, deras nämnda permanenta förbindningar och partierna kring portarna hos den yttre värmeöverförings- plattan. Sådana varierande belastningar kan ge upphov till utmattning och påföljande utmattningsbrott. En plattvärme- växlare, vid vilken fodren har försetts med bälgar i enlig- het med föreliggande uppfinning, kan tillåtas bli utsatta för tiofalt fler temperaturändringar än en plattvärme- växlare med foder som saknar bälgar. Detta ger sannolikt en marginal för antalet temperaturändringar före utmattnings- brott, vilken är så stor att materialbrott i plattvärme- växlare enligt uppfinningen helt kan undvikas.

Om en plattvärmeväxlare med bälgförsedda foder enligt uppfinningen används i tillämpningar, i vilka den inte utsätts för frekventa temperaturändringar, kan det 10 15 20 25 30 506 845 temperaturintervall, inom vilket det är möjligt att använda plattvärmeväxlaren, göras större än för en plattvärme- växlare med foder som inte är försedda med bälgar.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är fodret försett med tvà bälgar, en i vardera änden av fodret, och med ett stycke icke bälgförsett foder beläget mellan bälgarna. En plattvärmeväxlare med foder enligt denna utföringsform kan trots att fodret har tvà bälgar göras mer kompakt än en plattvärmeväxlare med ett bälglöst foder. Ett arrangemang med två bälgar medför att var och en av de tvà bälgarna utsätts för mindre böjning än en enda bälg, och därmed blir risken för utmattningsbrott ännu mindre.

Uppfinningen skall närmare beskrivas i det följande med hänvisning till bifogade ritningar som i fig. 1 och fig.2 visar tvà utföringsformer av uppfinningen.

Fig. 1 visar ett snitt genom en del av en permanent samman- fogad plattvärmeväxlare 1 enligt en första utföringsform av uppfinningen. Ett antal rektangulära värmeöverförings- plattor 2 är, exempelvis genom svetsning, permanent för- bundna med varandra till ett plattpaket 3. Varje Värmeöver- föringsplatta 2 är försedd med fyra portar 4, en i varje hörn av värmeöverföringsplattan 2. Värmeöverförings- plattornas 2 portar 4 bildar fyra kanaler för tvà värme- växlingsfluider genom plattpaketet 3. I fig. 1 visas endast tvà kanaler 5a, 5b utgörande inlopp för det ena värme- växlingsfluidet resp. utlopp för det andra värmeväxlings- fluidet. Plattpaketet 3 är monterat mellan tvà stativ- plattor, av vilka enbart en stativplatta 6 visas i fig. 1.

De tvâ stativplattorna hålls samman med ett antal bultar 7. 10 15 20 25 30 35 506 845 Stativplattan 6 är försedd med genomgående hål 8 i linje med respektive av kanalerna Sa, 5b. Vid de genomgående hålen 8 är anslutningsrör 9 fast förbundna med stativ- plattan 6. Via anslutningsrören 9 kan plattvärmeväxlaren 1 förbindas med ledningar, genom vilka de två värmeväxlings- fluiderna skall strömma till resp. från plattvärme- växlaren 1. Anslutningsrören 9 är invändigt försedda med foder 10, och varje foder 10 är försett med en bälg 11.

Mellan varje anslutningsrör 9 och resp. foder 10 finns en spalt 12. Varje foder 10 är vid sin ena ände medelst en förbindning 13 permanent förbundet med en yttre värme- överföringsplatta 14 kring en av dennas portar 4. En mellanring 15 kan ingå i förbindningen 13 för att under- lätta sammanfogningen av fodret 10 med den yttre värme- överföringsplattan 14. Vid sin andra ände är fodret 10 så utformat att det kan klämmas fast mellan en fläns 16 på anslutningsröret 9 och en fläns (ej visad) på en av de ovan nämnda ledningarna. I fig. 1 visas endast två av fyra anslutningsrör och foder.

Mellan värmeöverföringsplattorna 2 bildas strömnings- passager 17 för de två värmeväxlingsfluiderna. Varannan sådan strömningspassage stàr i förbindelse med inlopps- kanalen 5a för det ena fluidet men är avstängd från förbindelse med utloppskanalen 5b för det andra fluidet.

Dessa strömningspassager står även i förbindelse med en utloppskanal (ej visad) liknande inloppskanalen Sa. Övriga strömningspassager är avstängda från förbindelse med inloppskanalen 5a men står i förbindelse med en inlopps- kanal (ej visad) för det andra fluidet samt med utlopps- kanalen 5b.

Dà plattvärmeväxlaren 1 är i drift uppkommer ofta en temperaturdifferens mellan plattpaketet 3 och stativplattan 6 medförande att plattpaketet 3 och stativplattan 6 under- 10 15 20 25 30 35 506 845 går olika längdförändringar. Om exempelvis den yttre värme- överföringsplattan 14 undergår en förlängning som är större än den hos stativplattan 6 kommer fodrets 10 permanenta förbindning 13 att förskjutas relativt anslutningsröret 9.

Förbindningen 13 och fodret 10 förskjuts härvid radiellt inuti anslutningsrörets 9 ena ändparti eftersom spalten 12 ger utrymme för detta. I anslutningsrörets 9 andra änd- parti, dvs. i området för flänsen 16, förblir fodret 10 väsentligen orörligt relativt anslutningsröret 9.

Vid radiell förskjutning av fodrets 10 ena ände kommer fodret 10 att böjas och, således, vissa delar av fodret 10 att förlängas och andra att förkortas. Bälgen 11 är inrättad att ta upp dessa förlängningar resp. förkortningar och därigenom minska påfrestningarna på fodret 10, den permanenta förbindningen 13 samt den yttre värmeöver- föringsplattan 14 i dennas parti närmast förbindningen 13.

En föredragen andra utföringsform av ett foder avsett för en värmeväxlare enligt uppfinningen är visad i fig. 2. För likadana detaljer i fig. 1 och fig. 2 har samma hänvis- ningsbeteckningar använts.

Plattvärmeväxlaren 1 i fig. 2 är av samma typ som den ovan beskrivna men skiljer sig med avseende på fodrens 10 utformning. Som framgår är varje foder 10 försett med två bälgar 18, 19; en bälg vid vardera av fodrets 10 ändar.

Varje enskild bälg 18, 19 kommer att utsättas för mindre böjning än den enda bälgen 11 vid utföringsformen enligt fig. 1.

Var och en av bälgarna 11 resp. 18, 19 bör ha tillräckligt många veck för att fylla sin uppgift. Vid ett foder med endast en bälg kan 10-12 veck vara lämpligt för bälgen. Vid ett foder med två bälgar har varje bälg lämpligen 5 veck. 506 845 Bälgarnas veck är med fördel inte skarpa utan rundade, t.ex. formade såsom till varandra anslutande halvcirklar.

En bälg av det ovan beskrivna slaget kan med fördel, speciellt vid ett foder försett med en enda bälg, vara utformad som en flerskiktsbälg, d. v. s. bälgen kan innefatta flera tunna plàtskikt.

Claims (5)

10 15 20 25 30 506 845

1. Plattvärmeväxlare (1) innefattande ett paket (3) av värmeöverföringsplattor (2) försedda med in- och utloppsportar (4), vilka bildar kanaler genom paketet (3) för åtminstone ett värmeväxlings- fluidum, två stativplattor (6) mellan vilka nämnda paket (3) av värmeöverföringsplattor (2) är så monterat att en yttre värmeöverföringsplatta (14) i paketet (3) befinner sig intill den ena stativplattan (6), varvid åtminstone nämnda ena stativplatta (6) har minst ett genomgående hål (8), som kommunicerar med en av nämnda kanaler, minst ett anslutningsrör (9) fast förbundet med nämnda ena stativplatta (6) kring dennas genomgående hål (8), och minst ett rörformigt foder (10), vilket medelst en permanent förbindning (13) är fäst i nämnda yttre värmeöverföringsplatta (14) kring en av nämnda portar (4) och vilket sträcker sig genom nämnda genomgående hål (8) och anslutningsrör (9), varvid fodret (10) är anordnat med plats (12) för radiell rörelse i anslut- ningsröret (9), ' n n e t e c k n a d a v att nämnda foder (10) är försett med åtminstone en bälg (ll) inrättad att - vid relativförskjutning mellan nämnda ena stativplatta (6) och nämnda yttre värme- 10 15 20 505 845 10 Vöverföringsplatta (14) i riktning tvärs anslutnings- röret (9) - underlätta böjning av fodret.

2. Plattvärmeväxlare (1) enligt krav 1, k ä n n e - _t e c k n a d a v att nämnda foder (10) är försett med 'två bälgar (18, 19) anordnade en vid vardera änden av fodret (10) och med ett stycke icke bälgförsett foder beläget mellan bälgarna (18, 19).

3. Plattvärmeväxlare (1) enligt krav 1 eller 2, k ä n - n e t e c k n a d a v att nämnda permanenta förbindning (13) mellan nämnda foder (10) och nämnda yttre värmeöver- föringsplatta (14) innefattar en mellanring (15).

4. Plattvärmeväxlare (1) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda bälgs (11) eller bälgars (18, 19) veck är rundade.

5. Plattvärmeväxlare (1) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att varje bälg (ll, 18, 19) är en flerskiktsbälg innefattande flera tunna plátskikt.