SE516178C2 - Värmeöverföringsplatta, plattpaket, plattvärmväxlare samt användning av platta respektive plattpaket för framställning av plattvärmeväxlare - Google Patents

Description

-v en.. n v 10 15 20 25 30 35 u . ø - .o _ 516 178 2 dande av de två åtskilda kanalerna för det första respek- tive det andra fluidumet.

Eftersom det under drift uppstår ansenliga tryckni- vàer för fluiderna i värmeväxlaren, måste plattorna vara tillräckligt styva så att de inte deformeras av fluidum- trycket. För att man skall kunna använda plattor av tunn- plàtsämnen måste dessa på något sätt stödjas. Detta löses vanligtvis genom att värmeöverföringsplattorna utformas med någon form av korrugering så att de anligger mot var- andra vid ett stort antal punkter. Plattorna spänns sam- man mellan två styva ändplattor i ett s k stativ och bil- dar därmed styva enheter med flödeskanaler i varje platt- mellanrum. För erhållande av den önskade anliggningen mellan plattorna tillverkas två olika sorters plattor som varvas så att varannan platta i värmeväxlaren är av en första sort och varannan är av en andra sort.

Ett modernt exempel på en plattvärmeväxlare av detta slag visas i US-A-5,226,474. Denna plattvärmeväxlare är avsedd för förångning av ett vätskeformigt fluidum som tas in genom ett centralt inlopp vid respektive plattas nedre kant och som i form av ånga och koncentrerat väts- keformigt fluidum leds ut ur plattvärmeväxlaren genom ett utlopp placerat vid plattans ena övre hörn. Det andra fluidumet tas in i form av ånga genom ett inlopp placerat vid plattans andra övre hörn och leds ut i form av kon- densat och restånga genom två utlopp placerade vid de båda nedre hörnen av respektive platta.

För tillverkning av en plattvärmeväxlare av detta slag erfordras två olika sorters plattor, vilket kräver två uppsättningar av pressverktyg, något som i sin tur innebär stora investeringar. Behovet av två olika sorters plattor medför också att det behövs stora lagerutrymmen både för färdiga plattor och för pressverktyg. Vidare krävs det verktygsbyte i samband med pressningen av plat- torna.

Alltsedan man började tillverka plattvärmeväxlare med värmeöverföringsplattor av tunnplåtsämnen har det 10 15 20 25 30 35 -516 178 3 inom branschen funnits önskemål om en lösning som innebär att man endast behöver en enda sorts platta, vilket skulle vara mer ekonomiskt.

Det finns idag vissa fall där man använder en enda sorts platta, exempelvis vid tillämpningar där man stäl- ler två principiella konstruktionskrav; dels att man kan placera inlopp och utlopp för varje värmeväxlingsfluidum vid samma sidokant av plattorna, dels att man kan utforma plattorna på så vis att inlopp och utlopp är lika stora för respektive fluidum. Ett exempel på en sådan platta visas i US-A-4,359,087.

Vid dylika specialfall tillses att plattornas portar och tätningsdetaljer, såsom svetsförberedda åsar och/eller packningar, är placerade symmetriskt kring en symmetrilinje, som är belägen mitt pà plattan mellan in- lopp och utlopp för de bäda fluiderna och som sträcker sig tvärs fluidernas huvudströmningsriktning. Plattorna i värmeväxlaren placeras på så sätt att varannan platta är roterad eller "voltad" l80° kring sin symmetrilinje. Kra- vet på in- och utloppens placering uppkommer på grund av att tätningarnas placering i förhållande till de portar som definierar inlopps- och utloppskanalerna skall vara densamma för samtliga plattor. Vid denna placering av in- och utloppen utnyttjas dock inte hela plattans yta på ett effektivt sätt för värmeöverföring, eftersom det uppstår stora skillnader i flödeshastigheter mellan ett delflöde som löper den kortaste vägen mellan in- och utloppet och ett delflöde som på sin väg från inloppet till utloppet löper i en krökt bana via den motsatta kanten av plattan.

Det finns andra tillämpningar där man standardmäs- sigt använder en enda sorts metallplatta, men olika sor- ters packningar i vartannat mellanrum, för att bygga upp hela plattvärmeväxlaren. Varannan platta är vid denna konstruktion vriden l80° i sitt eget plan kring en cen- tral linje som således sträcker sig vinkelrätt mot plat- tans plan. Detta ställer, precis som i det ovannämnda fallet, krav på att de olika portarna är lika stora. Vid 10 15 20 25 30 35 s o o c nu a u -516 178 4 denna plattutformning använder man också ofta olika sor- ters förstyvningar i form av speciella packningar eller vågband. Detta medför dock merkostnader för tillverkning och montering av förstyvningarna. Dessutom har dessa förstyvningar ofta haft negativ inverkan på värmeväxla- rens funktion, eftersom de stör flödet på ett oönskat sätt.

Som ytterligare exempel på känd teknik kan nämnas GB-A-2,12l,525 som visar en plattvärmeväxlare i form av en förångare försedd med två olika sorters plattor i ett plattpaket.

Det finns dock ett stort antal tillämpningar där ovannämnda specialfall inte är användbara. Exempelvis fungerar de inte då något eller båda fluiderna undergår en fasomvandling. Det finns t ex förångnings- och/eller kondensationsprocesser där vätska fasomvandlas till ånga respektive ånga fasomvandlas till vätska, vilket kräver olika storlekar på inlopp och utlopp för respektive flui- dum (se förutnämnda US-A-5,226,474).

Det finns således ingen generell teknik för hur man i en och samma plattvärmeväxlare skall kunna reducera an- talet plattsorter till en enda. De försök till lösningar som föreslagits har antingen varit begränsade till mycket speciella tillämpningar, eller så har vinsten med en enda plattsort försvunnit i och med att det samtidigt har krävts speciella förstyvningar och packningar, som för- dyrat och försämrat konstruktionen.

Framförallt är behovet av reduktion av plattsorter stort vid olika former av kondensations- och förångnings- tillämpningar, eftersom dessa kräver relativt stora plat- tor för att effektivt värmeutbyte skall erhållas även om något fluidum är i ångfas. Behovet blir än mer uttalat i samband med processer för storskalig industriell drift.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en lös- ning på de i det föregående relaterade problemen. 10 15 20 25 30 35 »no an. u o u n n n o a o u . os. oss u n o a a c 516 178 5 Närmare bestämt har uppfinningen till primärt ända- mål att åstadkomma en värmeväxlingsplatta, som är av så- dan konstruktion att en plattvärmeväxlare kan framställas till så låg kostnad som möjligt, i vilken plattvärmeväx- lare vart och ett av två värmeväxlande fluider ges en så jämn strömningsfördelning som möjligt i respektive platt- mellanrum. Konstruktionen skall vidare vara sådan att värmeöverföringsplattan, när den är anordnad tillsammans med likadana plattor i en plattvärmeväxlare, skall kunna motstå stora skillnader i tryck mellan de värmeväxlande fluiderna. Därtill skall konstruktionen vara sådan att de nyss angivna fördelarna kan uppnås även om ett eller båda av fluiderna avses undergå en fasomvandling under värme- växlingen i plattvärmeväxlaren och varje värmeväxlings- platta därför måste vara försedd med en inloppsportarea som skiljer sig i storlek från utloppsportarean för vart och ett av fluiderna, eller för blott det ena fluidet.

Enligt uppfinningen uppnås detta ändamål medelst en värmeöverföringsplatta, vilken är av det inledningsvis angivna slaget och har de särdrag som anges i patent- kravet 1.

Uppfinningen avser även ett plattpaket för använd- ning i en plattvärmeväxlare, vilket omfattar ett antal värmeöverföringsplattor enligt ovan och dessutom har de särdrag som anges i patentkravet 17.

Vidare avser uppfinningen en plattvärmeväxlare, vil- ken har de särdrag som anges i patentkravet 21.

Slutligen avser uppfinningen även användning av en värmeöverföringsplatta av det ovan angivna slaget.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen framgår av de underordnade patentkraven.

Genom att plattan har en symmetrilinje, vilken sträcker sig i huvudströmningsriktningen för värmeväx- lingsfluiderna från nämnda första kant till nämnda andra kant av plattan och relativt vilken plattans värmeöver- föringsparti, tätningspartier och portar för genomström- ning av vart och ett av nämnda fluider är symmetriskt . nan-oc 10 15 20 25 30 35 « 516 1 7 s *If 6 placerade, erhålls en platta som kan voltas kring sin symmetrilinje och ansättas mot en annan identisk platta för bildande av ett plattpar eller ett plattpaket med flera plattor som är av en och samma sort.

För att plattan, när den är anordnad tillsammans med likadana plattor i en plattvärmeväxlare, skall kunna mot- stå stora skillnader i tryck mellan de värmeväxlande flu- iderna är nämnda upphöjningar och nedsänkningar så place- rade i förhållande till nämnda symmetrilinje att när två likadana plattor läggs mot varandra - den ena vänd rela- tivt den andra l80° kring symmetrilinjen - plattornas nämnda upphöjningar kommer att bilda distansorgan mellan plattorna vid ett stort antal ställen fördelade över plattornas värmeöverföringspartier.

Tack vare symmetriegenskaperna erfordras endast en sorts platta vilket gör att det endast krävs en uppsätt- ning pressverktyg, något som i sin tur innebär mindre in- vesteringar i förhållande till känd teknik.

Ovannämnda symmetrivillkor är sådana att man kan ut- forma inloppsportarna och utloppsportarna för respektive fluidum med olika form och olika totalstorlek, vilket in- nebär att plattan även kan användas i plattvärmeväxlare där ett eller båda fluiderna helt eller delvis genomgår en fasomvandling.

Den symmetriska placeringen av portarna ger också fördelen att fluidumflödena kommer att täcka större delen av plattornas ytor istället för att endast strömma utmed plattornas ena eller andra kanter. Vidare medför den sym- metriska placeringen att det uppstår en mindre skillnad i strömningsväg och därmed i strömningshastighet mellan olika delflöden av ett fluidum i ett och samma plattmel- lanrum. Tack vare detta säkerställs en hög verkningsgrad för värmeväxlaren, vilket gör att man för en given värme- växlingsuppgift kan använda mindre, och därmed billigare, plattor. Dessutom minskar risken för att fluidumflödet vid något parti av plattorna blir så litet att detta 10 15 20 25 30 35 - 516 1 7 8 šïï* - Éffï - z 7 parti "går torrt", vilket kan innebära att ett av flui- derna bränns fast på plattan vid detta parti.

För avgränsning av önskade flödesomràden på respek- tive sidor av plattorna är dessa med fördel utformade med runtomgående àsar. Dessa åsar bildar både distansorgan och tätningsorgan.

Ett föredraget sätt att säkerställa att distansorga- nen är punktvis symmetriska i förhållande till symmetri- linjen är att utforma plattan med làngsträckta korruge- ringar som bildar i förhållande till symmetrilinjen asym- metriskt anordnade àsar.

Då plattor av ovannämnda slag används i ett plattpa- ket, i vilket varannan platta är voltad relativt de öv- riga plattorna 180° kring nämnda symmetrilinje, erhålles ett plattpaket som är väl lämpat för parsvetsning men som också kan användas med valfritt tätningssystem. Volt- ningen av varannan platta kring symmetrilinjen medför att portarna och distansorganen sammanfaller med motsvarande komponenter på en angränsande platta. Plattorna kommer att vara anordnade med respektive plattas första sida mot en närliggande plattas första sida och respektive plattas andra sida mot en närliggande plattas andra sida.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det föl- jande under hänvisning till bifogade schematiska rit- ningar som i exemplifierande syfte visar för närvarande föredragna utföringsformer av uppfinningen enligt dess olika aspekter.

Fig 1 visar i planvy en värmeöverföringsplatta en- ligt uppfinningen sedd från dess ena sida.

Fig 2 visar samma värmeöverföringsplatta sedd från den i förhållande till fig 1 andra sidan.

Fig 3 är ett tvärsnitt utmed linjen III-III i fig 1.

Fig 4 är ett tvärsnitt utmed linjen IV-IV i fig 1.

Fig 5 är ett tvärsnitt utmed linjen IV-IV i fig 1 enligt en alternativ utföringsform. 10 15 20 25 30 35 1516 1,8 8 Fig 6 visar en värmeöverföringsplatta enligt en al- ternativ utföringsform av uppfinningen avsedd för par- svetsning.

Fig 7 visar en värmeöverföringsplatta som motsvarar den i fig 6 visade plattan och som är avsedd för hel- svetsning.

Detalíerad beskrivning av föredragna utförinqsformer Värmeöverföringsplattor utformade enligt uppfin- ningen är avsedda att användas i en konventionell platt- värmeväxlare, vars funktion därför inte kommer att be- skrivas närmare.

En värmeöverföringsplatta 1 enligt uppfinningen be- står av pressad tunnplåt och har, såsom framgår av fig 1 och 2, eller sida la (se fig 1) har plattan 1, vid sin ena (för- sta) kant 2, Vidare har plattan 1 på sin första sida la, vid den rela- ett rektangulär huvudkontur. På sin ena (första) sida eller kortsida, ett första inloppsparti A. tivt den första kanten 2 motsatta, andra kanten 3, första utloppsparti B.

Plattan 1 har en geometrisk symmetrilinje S som sträcker sig mellan det första inloppspartiet A och det första utloppspartiet B.

Det första inloppspartiet A och det första utlopps- partiet B står i flödesförbindelse med varandra via ett första flödesområde eller värmeöverföringsparti 10 på plattans 1 första sida la. Det första inloppspartiet A uppvisar en första, centralt placerad inloppsport 11, som definieras av ett genomgående hàl, vilket är centralt be- läget så att det korsas eller genomskärs av symmetrilin- jen S och vilket är utformat symmetriskt på båda sidor om denna. Det första utloppspartiet B innefattar tvà första utloppsportar 12 och 13, som till form och placering är symmetriska i förhållande till symmetrilinjen S. De båda utloppsportarna 12, 13 har identisk form och är varandras speglingar i symmetrilinjen S samt är belägna på samma avstånd från symmetrilinjen S. v avv- v 10 15 20 25 30 35 5-16 178 9 På sin andra sida 1b (se fig 2) har plattan 1 ett andra inloppsparti C som är beläget vid samma kant 3 som det första utloppspartiet B och som innefattar en andra inloppsport 21. Plattan 1 har vidare på sin andra sida lb ett andra utloppsparti D som är beläget vid den motsatta kanten 2 och som innefattar två andra utloppsportar 22 och 23. De båda utloppsportarna 22, 23 är också symmet- riska till sin form och placering såtillvida att de har identisk form och är varandras speglingar i symmetrilin- jen S samt är belägna på samma avstånd från symmetrilin- jen S. Det andra inloppspartiet C och det andra utlopps- partiet D står i flödesförbindelse med varandra via ett andra flödesomràde eller värmeöverföringsparti 20 på plattans 1 andra sida lb.

De sex beskrivna portarna 11-13 och 21-23 är samt- liga symmetriskt anordnade i förhållande till symmetri- linjen såtillvida att de portar 12, 13 och 22, 23 som är belägna på avstånd från symmetrilinjen har andra portar 13, 12 och 23, 22, vilka är exakta spegelbilder av de- samma, och att de portar 11, 21 som skärs av symmetrilin- jen delas i mitten av denna och har två identiska halvor, vilka är speglade i symmetrilinjen S.

Det första inloppspartiet A och det andra utlopps- partiet D är anordnade vid samma kant 2 och har väsentli- gen samma utsträckning utmed symmetrilinjen S. Eftersom portarna 11, 22, 23 bildas av genomgående hål, kan det första inloppspartiet A i viss geometrisk mening anses uppvisa de andra utloppsportarna 22, 23, men såsom kommer att framgå nedan så står dessa portar 22, 23 inte i flö- desförbindelse med det första inloppspartiet A. Motsva- rande geometriska respektive flödesorienterade definitio- ner gäller också för den första inloppsporten 11 samt för portarna 12, 13, 21 som är utformade i det första ut- loppspartiet B och det andra inloppspartiet C.

För tydlighetens skull är de portar som är avsedda att leda ett första fluidum markerade runda eller ellips- formade medan de portar som är avsedda att leda ett andra 10 15 20 25 30 35 | - 1 . nu 5-16 178 10 fluidum, är markerade fyrkantiga. Formen pà portarna kan givetvis varieras alltefter vilka sorters fluidum som plattvärmeväxlaren skall användas till.

Inloppsporten 11 för det första fluidumet har en to- talarea som är större än totalarean för de bàda utlopps- portarna 12, 13 för det första fluidumet. För portarna 21-23 är förhållandet det omvända; den totala utlopps- arean är större än inloppsarean. Med denna utformning är plattan avsedd för kondensation av det första fluidumet och föràngning av det andra fluidumet.

Plattan 1 har en godstjocklek av ungefär 0,4-1 mm och är försedd med nedpressningar och upphöjningar sà att den sträcker sig mellan två parallella geometriska plan P1 och P2 som är belägna pà ett avstånd av 2-10 mm frän varandra. Dessa bàda dimensioner är dock starkt beroende pä vilken tillämpning plattan är avsedd för. Nedpress- ningarna och upphöjningarna är sà utformade att de dels utgör distansorgan, packningsspàr och/eller tätningsytor, dels styr fluidumflödet.

Upphöjningarna innefattar en första runtomgàende, kontinuerlig às 14 pà plattans 1 första sida la. Åsen 14 bildar en slinga som omger och avgränsar ovannämnda för- sta flödesomràde 10 pà plattans 1 första sida la. Vidare omger àsen 14 den första inloppsporten 11 och nämnda för- sta utloppsportar 12, 13. Åsen 14 är emellertid sä utfor- mad att den andra inloppsporten 21 och nämnda andra ut- loppsportar 22, 23 är belägna utanför slingan. Dessutom har àsen 14 sådan höjd att den utmed hela sin utsträck- ning tangerar det första geometriska planet P1. Denna ut- formning av àsen 14 gör att dä plattan 1 läggs an mot en identisk platta som vridits eller ”voltats” 180° kring nämnda symmetrilinje S, kommer de bàda plattornas àsar 14 att ligga an varandra och begränsa ett slutet utrymme 10 som förbinder den första inloppsporten 11 med de bàda första utloppsportarna 12, 13. Det slutna utrymmet 10 av- tätas genom att topparna pà de båda plattornas àsar 14 svetsas samman så att de bàda plattorna blir fast förank- 10 15 20 25 30 35 -516- 178 ll rade vid varandra. Svetsningen gör också att det slutna utrymmet 10' avtätas mot omgivningen.

Nedpressningarna innefattar ett spår som bildar en andra runtomgående, kontinuerlig ås 24 på plattans l andra sida lb. Denna às 24 bildar en slinga som omger hela plattan l. Åsen 24 pà plattans l andra sida lb är belägen närmare plattans 1 kant än àsen 14 pà plattans l första sida la. Den andra àsen 24 omger alla portarna ll- l3, 21-23 och ovannämnda andra flödesområde 20 på plat- tans andra sida lb. Åsen 24 har sådan höjd att den utmed hela sin utsträckning tangerar det andra geometriska pla- net P2. Denna utformning av åsen 24 gör att då plattan l läggs an mot en identisk platta som vridits eller ”voltats” l80° kring nämnda symmetrilinje S, kommer de båda plattornas àsar 24 att ligga an mot varandra och be- gränsa ett slutet utrymme 20 som förbinder den andra in- loppsporten 21 med de båda andra utloppsportarna 22, 23.

För att det slutna utrymmet 20 inte skall stå i för- bindelse med portarna ll-13 för det första fluidumet har plattan l pà sin andra sida lb ett antal kontinuerliga àsar 25-27 som omger dessa portar ll-13 och som också ut- med hela sin utsträckning tangerar det andra geometriska planet P2. Därigenom avgränsas dessa portar ll-13 så att de inte står i förbindelse med nämnda slutna utrymme 20.

Det slutna utrymmet 20 avtätas genom att topparna på de båda plattornas runtomgående och portomgärdande àsar 24- 27 svetsas samman så att de båda plattorna blir fast för- ankrade vid varandra. Svetsningen gör också att det slutna utrymmet 20 avtätas mot omgivningen. De portomgär- dande åsarna 25-27 är belägna närmare respektive port ll- l3 än àsen 14 är på plattans l första sida la. Sådan sam- mansvetsning av flera plattor beskrivs närmare i t ex EP- A-623 204.

Enligt ett alternativt utförande kan den yttre àsen 24 på plattans l andra sida lb ersättas med en packning 40 som då lämpligtvis placeras i den dal på den andra si- dan lb som bildas av baksidan av àsen 14 på den första 10 15 20 25 30 35 516. 178 12 sidan la. I detta fall ersätts lämpligtvis också àsarna 25-27 på den andra sidan lb kring den första inloppspor- ten ll och de båda första utloppsportarna 12, 13 med ett packningsspår och en packning. Detta sätt att parsvetsa och placera en packning i vartannat mellanrum beskrivs i det inledningsvis nämnda patentet US-A-4,359,087.

Plattans 1 centrala parti, d v s det parti av plat- tan 1 som är beläget mellan inlopps- och utloppsparti- erna, är utformat med ett antal långsträckta korruge- ringar 30 som växelvis bildar åsar och dalar på plattans 1 båda sidor. således plattans 1 symmetrilinje S under en vinkel avvi- Korrugeringarna 30 är snedställda och skär kande från 90° varigenom de är asymmetriskt anordnade i förhållande till symmetrilinjen S. Korrugeringarnas 30 inbördes avstånd, utsträckning, profilform, placering och orientering styrs i stor utsträckning av de fluidumflöden som värmeväxlaren är avsedd för. Exempelvis kan korruge- ringarna ha formen av s k fiskbensmönster utmed en rikt- ning tvärs symmetrilinjen S (se fig 6 och fig 7). Åtmin- stone vissa av ovannämnda korrugeringar tangerar ovan- nämnda geometriska plan P1, P2, så att då två plattor läggs an mot varandra de asymmetriska àsarna kommer att korsande ligga an mot varandra vid ett stort antal punk- ter. Dessa punkter säkerställer att plattorna ligger på korrekt inbördes avstånd och ger det erforderliga stöd som respektive platta behöver för att inte deformeras av det tryck som fluiderna utövar på respektive platta under drift. Punkterna, som definieras av de asymmetriska kor- rugeringarnas 30 anliggning mot varandra, är symmetriskt anordnade i förhållande till symmetrilinjen S. Korruge- ringarna 30 har således två funktioner; dels är de av- sedda att påverka fluidumflödet, dels fungerar de som di- stansorgan mellan plattorna.

Såsom komplement eller alternativ till de asymmet- riska långsträckta korrugeringarna 30 kan plattan 1 ut- formas med korta àsar eller punktformiga knastar 31, som ~.~. n 10 15 20 25 30 35 516 178 l3 då är symmetriskt anordnade i förhållande till symmetri- linjen S.

Plattor av ovan beskrivet slag används i plattpaket till plattvärmeväxlare. Ett antal plattor placeras dä i ett paket så att de är inbördes parallella och ligger an mot varandra med ovan beskrivna àsar, knastar, korruge- ringar och eventuella packningar. Varannan platta i plattpaketet är vriden eller ”voltad” l80° kring nämnda symmetrilinje. Därmed sammanfaller plattornas respektive portar och bildar kanaler som sträcker sig genom plattpa- ketet. Vidare bildar de runtomgàende àsarna och flödesom- ràdena pà ovan beskrivet sätt de slutna utrymmena eller flödeskanalerna i plattmellanrummen. Flödeskanalen i vartannat plattmellanrum stàr i förbindelse med nämnda första in- och utloppsportar och flödeskanalerna i de andra plattmellanrummen står i förbindelse med nämnda andra in- och utloppsportar.

Plattorna i plattpaketet är enligt en utföringsform fast förankrade vid varandra genom sammansvetsning av plattornas mot varandra anliggande äsar (se fig 3 och 4).

Då alla plattorna är fast förankrade vid varandra, är de àsar som omger flödesomràdena 10 respektive 20 och de àsar 25-27 som omgärdar de portar 11-13, vilka inte skall stå i förbindelse med det andra flödesomràdet 20, samman- svetsade med varandra.

Enligt en annan utföringsform är plattorna i paketet endast parvis fast förankrade vid varandra genom samman- svetsning av de två plattornas mot varandra anliggande àsar (ej visat). Exempelvis kan man svetsa samman àsarna pà respektive plattas andra sida lb och använda baksidan av den runtomgàende àsen som ett packningsspàr pà respek- tive plattas första sida la. Därmed behövs endast en en- kel packning. Plattpaketet byggs därmed upp av ett antal plattpar, s k kasetter, varvid packningar anordnas mellan plattparen.

Ställningstagandet om plattorna skall fast förankras parvis, inte alls vara förankrade eller vara förankrade 10 15 20 25 30 35 516 178 14 allihop bestäms alltefter aktuell tillämpning för värme- växlaren. Exempelvis kan man parsvetsa plattorna och an- ordna packningar i vartannat mellanrum. Detta är t ex lämpligt dà man har vatten som ett fluidum och någon livsmedelsprodukt, eller annan produkt som kräver rengö- ring av plattorna, som det andra fluidumet. I detta fall leds vattnet genom de fast förankrade plattparen och det andra fluidumet leds i de mellanrum som är tätade med packningar och som därmed är åtkomliga för rengöring (se fig 5).

Enligt en alternativ utföringsform omfattar plattan 101, som har rektangulär huvudform (se fig 6), ett första portparti E vid en första kant 102 av plattan 101 och ett andra portparti F vid en andra kant 103 som är belägen motstàende den första kanten 102. De båda portpartierna E, F uppvisar vart och ett tre portar 111-112, 121-124.

Den centrala porten 111 i det första partiet E är in- loppsport för ett första fluidum och den centrala porten 112 i det andra partiet F är utloppsport för det första fluidumet. De bàda yttre portarna 121, 122 i det andra portpartiet F är inloppsportar för ett andra fluidum och de båda yttre portarna 123, 124 i det första portpartiet E är utloppsportar för det andra fluidumet.

Den i fig 6 visade plattan 101 är avsedd för par- svetsning, d v s plattorna skall vara fast förbundna par- vis och plattparen skall inbördes vara tätade med pack- ningar. Plattan 101 har ett antal nedsänkningar eller spår 114, 115a-d, 116, 117 varav vissa är avsedda att mottaga packningar.

Plattan 101 omfattar ett runt plattans 101 hela om- krets sig sträckande spår 114 som är pressat med hela pressdjupet och som är anordnat att mottaga en packning.

Pà baksidan av plattan 101 i fig 6 kommer nämnda spår 114 att bilda en às som kommer att ligga an mot en motsva- rande às hos en anliggande platta, varvid dessa àsar svetsas samman. 10 15 20 25 30 35 MS16 178 .... 1 v v oc: n o n - n s nu 15 Plattan 101 omfattar vidare spår 115a-d som är be- lägna vid respektive hörn av plattan 101. Dessa hörnspår ll5a-d ansluter till det runtomgàende spåret 114 och är anordnade att vart och ett mottaga en packning. Spåren ll5a-d är dock inte pressade till hela pressdjupet, var- för de av dessa spår ll5a-d bildade ásarna på andra sidan av plattan 101 inte kommer att anligga mot motsvarande åsar på en anliggande platta. Anledningen är att de i hörnorna belägna portarna 121-124 skall stå i förbindelse med varandra via värmeöverföringsytan 120 på nämnda andra sida av plattan. För att tillräckligt packningstryck skall erhållas kan hörnspåren 115a-d vara försedda med ett antal punktformiga nedsänkningar som är pressade till hela pressdjupet, så att de bildade ásarna på plattans andra sida kommer att ligga an mot varandra punktvis. Al- ternativt kan s k vågband placeras på plattans 101 bak- sida så att tillräckligt packningstryck erhålles. Pack- ningarna i spåren ll5a-d är följaktligen tunnare än den packning som finns i spåret 114.

Plattan 101 omfattar vidare ett spår 116 kring in- loppsporten 111 och ett spår 117 kring utloppsporten 112 för det första fluidumet. Dessa spår är pressade till hela pressdjupet och är avsedda att svetsas samman på baksidan såsom det runtomgàende spårets 114 baksida. De portomgärdande spåren 111, 112 är dock inte avsedda att mottaga någon packning.

Med den ovan beskrivna utformningen av plattan 101 kommer det första fluidumet att flöda mellan de centrala portarna 111, 112 och utmed den i fig 6 visade främre el- ler första sidan av plattan. Packningarna i hörnspåren ll5a-d och den packningen i det runtomgàende spåret 114 avtätar detta flöde gentemot omgivningen och de i hörnen belägna portarna 121-124. På andra sidan av plattan 101 kommer det andra fluidumet att flöda. Sammansvetsningen av baksidorna av det runtomgàende spåret 114 och de portomgärdande spåren 116, 117 avtätar detta flöde gent- emot omgivningen respektive de centrala portarna 111, 10 15 20 25 30 35 o ø o | co 16 112. Eftersom hörnspåren 115a-d inte är pressade till hela pressdjupet kan det andra fluidumet flöda mellan portarna 121-124 och värmeöverföringsytan. Även denna platta 101 innefattar ett antal nedsänkningar och upphöj- ningar 130 i plattans 101 värmeöverföringsparti 110, vilka bildar distansorgan såsom beskrivits ovan. Nedsänk- ningarna och upphöjningarna är i detta fall utformade sà- som en korrugering i ett s k fiskbensmönster, d v s varje korrugeringsås är sammansatt av två i förhållande till varandra snedställda åspartier, som bildar en pilform.

Flera sådan pilformade àsar och mellanliggande dalar är anordnade utefter en gemensam "pil" eller fiskbenslinje.

I fig 7 visas en platta 201 som har en portkonfigu- ration såsom den i fig 6 visade plattan 101 och som är avsedd för helsvetsade konstruktioner.

Plattan 201 har en långsträckt rektangulär huvudform och innefattar sex portar 211, 212, 221-224 som är anord- nade i portpartier belägna vid plattans 201 båda kortsi- dor. Mellan portpartierna har plattan 201 ett värmeöver- föringsparti 210.

Vidare har plattan 201 en central port 211, 212 i vartdera portpartiet, vilka portar är avsedda att stå i förbindelse med varanda via ett flödesområde över ena si- dan 201a av plattans 201 värmeöverföringsparti 210. Detta flödesområde avtätas gentemot omgivningen av en runtomgå- ende às 214, som sträcker sig runt om plattans 201 hela omkrets och som är avsedd att anligga mot och svetsas samman med en motsvarande às på en intilliggande platta.

Plattan 201 har vidare fyra àspartier 215a-d som ansluter till och tillsammans med den runtomgående åsen 214 omger och avtätar fyra i plattans 201 respektive hörn belägna portar 221-224 som är avsedda att stå i förbindelse med varandra via plattans 201 andra sida. Hörnåsarna 215a-d är också avsedda att svetsas samman med motsvarande àsar hos en anliggande platta.

Plattan 201 har en runtomgående às 244 på sin andra sida (motsatt den i fig 7 visade sidan 201a). Denna äs 10 15 20 25 30 35 17 244 är avsedd att ligga an mot och svetsas samman med en motsvarande äs hos en anliggande platta för att avtäta flödesomràdet på plattans 201 andra sida fràn omgiv- ningen. För att de centrala portarna 211, 212 inte skall stå i förbindelse med detta flödesomráde har plattan 201 ytterligare två àsar 216, 217 pà sin andra sida som omger respektive central port 211, 212. Dessa àsar 216, 217 är också avsedda att svetsas samman med motsvarande àsar hos en anliggande platta.

Härutöver har plattan 201 korrugeringar 230 som bil- dar fiskbensmönster i plattans 201 vàrmeöverföringsparti.

Korrugeringarna 230 är avsedda att fungera som distans- organ.

Det inses att en mängd modifieringar av de häri be- skrivna utföringsformerna är möjliga inom ramen för upp- finningen, vilken definieras i de efterföljande patent- kraven.

Exempelvis kan andra material med tillräcklig värme- överföringsförmàga användas för värmeöverföringsplattorna istället för metall. Detta är framförallt tillämpbart dà något fluidum är korrosivt, frätande eller pà något annat sätt olämpligt att använda i samband med metaller. Olika metaller kan också användas i olika tillämpningar bero- ende pà de fluider som leds genom värmeväxlaren.

Svetsningen kan också ersättas med någon annan pro- cess, såsom exempelvis limning eller lödning, som ger en fast förbindning och erforderlig tätning.

Det finns vidare andra varianter pà hur plattorna kan konfigureras med avseende på fast förbindning respek- tive packningar. Exempelvis kan man fast förbinda platt- orna till plattpaket om exempelvis tio plattor, varvid flera plattpaket sätts samman till en plattvärmeväxlare, i vilken packningar är anordnade att täta mellan närbe- lägna plattpaket.

Claims (23)

10 15 20 25 30 35 516 178 18 PATENTKRAV

1. Värmeöverföringsplatta för en plattvärmeväxlare, vilken platta innefattar ett värmeöverföringsparti (10, 20; 110, 120; 210, 220), som är beläget mellan tvà motstàende kanter (2, 3; 102, 103; 202, 203) av plattan (1; 101; 201) och som pà lOla; 201a) höjningar och nedsänkningar (30; 130; 230), vilka bildar en första sida (la; av plattan uppvisar upp- motsvarande nedsänkningar respektive upphöjningar på plattans motsatta andra sida(1b; 101b; 201b), (A, D; E; G). vid en första (2; 102; 202) av nämnda kanter och som upp- ett första portparti som är beläget (11; 111; 211) för genomströmning av (22, 23; 123, 124; 223, 224) för genomströmning av ett andra fluidum, visar minst en port ett första fluidum och minst en port ett andra portparti (B, C; F; H), som är beläget vid en andra (3, 103; 203) av nämnda kanter och som uppvisar minst en port (12, 13; 112; 212) för genomströmning av nämnda första fluidum och minst en port (21; 121, 122; 221, 222) för genomströmning av nämnda andra fluidum, första tätningspartier (14; 114, 115a-d; 214, 215a- d), vilka på nämnda första sida (la, 101a, 201a) av plat- tan dels omger en första yta, som täcker plattans värme- överföringsparti (10, 110; 210) och portarna (11-13; 111, 112; 211, 212) för genomströmning av nämnda första flu- idum, dels separat omger portarna (21-23; 121-124; 221- 224) för genomströmning av nämnda andra fluidum, och andra tätningspartier (24-27; 114; 116, 117; 244, 216, 217), vilka på nämnda motsatta andra sida (lb, 101b, 201b) av plattan dels omger en andra yta, som täcker plattans värmeöverföringsparti (10, 110, 210) och por- tarna (21-23; 121-124; 221-224) för genomströmning av nämnda andra fluidum, dels separat omger portarna (11-13; lll, 112; 211, 212) fluidum, för genomströmning av nämnda första 10 15 20 25 30 35 i 516 178 19 varigenom när plattan ingår i en plattvärmeväxlare portarna för nämnda första fluidum är anordnade att kom- municera med ett första genomströmningsutrymme, som be- gränsas av nämnda första sida av plattan i omràdet för nämnda värmeöverföringsparti, medan portarna för nämnda andra fluidum är anordnade att kommunicera med ett andra genomströmningsutrymme, som avgränsas av nämnda motsatta andra sida av plattan i området för värmeöverförings- partiet, k ä n n e t e c k n a d a v att plattan har en symmetrilinje (S), vilken 102; 202) till av plattan och relativt sträcker sig fràn nämnda första kant (2; 103; 203) vilken plattans värmeöverföringsparti, tätningspartier nämnda andra kant (3; och portar för genomströmning av vart och ett av nämnda fluider är symmetriskt placerade, och att nämnda upphöjningar och nedsänkningar (30; 130; 230) är så placerade i förhållande till nämnda symmetri- linje (S) att när tvà likadana plattor är lagda mot var- andra - den ena vänd relativt den andra 180 grader kring symmetrilinjen (S) - plattornas nämnda upphöjningar (30; 130; 230) kommer att bilda distansorgan mellan plattorna vid ett antal ställen fördelade över plattornas värme- överföringspartier (10; 110; 210).

2. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 1, vid vilken nämnda första tätningspartier omfattar en pà plat- tans första sida belägen första às (14; 114; 214) som har en utsträckning kring nämnda första yta.

3. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 2, vid vilken àsens (14; 114; 214) utsträckning är symmetrisk i förhållande till symmetrilinjen (S).

4. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 2 eller 114; 214) baksida bildar ett packningsspàr pá plattans andra sida. 3, vid vilken àsens (14;

5. Värmeöverföringsplatta enligt något av patent- kraven 2-4, vid vilken nämnda andra tätningspartier om- 10 15 20 25 30 35 516 178 20 fattar en på plattans andra sida belägen andra ås (24; 114; 244) som har en utsträckning kring nämnda andra yta.

6. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 5, vid vilken den nämnda andra àsens (24; 114; 244) utsträckning är symmetrisk i förhållande till symmetrilinjen (S).

7. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregående patentkrav, vid vilken den totala portarean för ett av fluiderna i nämnda första portparti (A, D; E; G) skiljer sig i storlek för samma fluidum i nämnda andra portparti (B, C; F; H).

8. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregående patentkrav, vid vilken den totala portarean för vart och ett av fluiderna i nämnda första portparti (A, D; E; G) skiljer sig i storlek från den totala portarena för respektive fluid i nämnda andra portpartiet (B, C; F; H).

9. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 7 eller 8, vid vilken den totala portarean för vart och ett av fluiderna är större i nämnda första portparti (A, D; E; G) än i nämnda andra portparti (B, C; F; H).

10. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregå- ende patentkrav, vid vilken nämnda första portparti (A, D; E; G) omfattar en central inloppsport (11; 111; 211) som genomskärs av symmetrilinjen (S).

11. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregå- ende patentkrav, vilken omfattar minst tre portar vid nämnda första kant (2, 102, 202) och tre portar vid nämnda andra kant (3, 103, 203) av plattan.

12. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 11, vilken har tre portar i respektive portparti, varav den mittersta porten (11) vid nämnda första kant står i för- bindelse med de båda yttre portarna (12, 13) vid nämnda andra kant och den mittersta porten (21) vid den andra kanten står i förbindelse med de båda yttre portarna (22, 23) vid den första kanten.

13. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 11, vilken har tre portar i respektive portparti, varav den mittersta porten (1l1; 211) vid nämnda första kant står i u... a. -~. 10 15 20 25 30 35 ~ ø ø . no 5-16 178 21 förbindelse med den mittersta porten (112; 212) vid nämnda andra kant och de båda yttre portarna (121, 122) vid den andra kanten står i förbindelse med de båda yttre portarna (123, 124) vid den första kanten.

14. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregå- ende patentkrav, vilken har en huvudsakligen långsträckt rektangulär form, varvid portpartierna är belägna vid respektive kortände.

15. Värmeöverföringsplatta enligt något av föregå- ende patentkrav, vid vilken distansorganen omfattar ett antal åsar (30; 130; 230) som är asymmetriskt anordnade i förhållande till symmetrilinjen, så att när två likadana plattor är lagda mot varandra - den ena vänd relativt den andra 180 grader kring symmetrilinjen - nämnda åsar hos respektive platta kommer att korsande anligga mot var- andra vid ett stort antal ställen fördelade över plattor- nas värmeöverföringspartier (10; 110; 210).

16. Värmeöverföringsplatta enligt patentkrav 15, vid vilken àsarna (30; 130; 230) sträcker sig parallellt i en riktning som bildar vinkel med symmetrilinjen.

17. Plattpaket för en plattvärmeväxlare, k ä n n e- t e c k n a t a v att det omfattar ett flertal värme- överföringsplattor enligt något av föregående patentkrav, varvid varannan Värmeöverföringsplatta är roterad 180° kring nämnda symmetrilinje så att Värmeöverföringsplatt- orna i plattpaketet anligger mot varandra med respektive plattas första sida (1a; 101a; 20la) mot en närliggande plattas första sida (1a; 101a; 20la) och respektive plat- tas andra sida (1b; 101b; 201b) mot en närliggande plat- tas andra sida (1b; 101b; 201b).

18. Plattpaket enligt patentkrav 17, vid vilket plattorna är parvis permanent och tätande förbundna med varandra för bildande av ett plattpar.

19. Plattpaket enligt patentkrav 18, vid vilket_ packningar är anordnade mellan närbelägna plattpar. 10 i 516 178 šïïíïï: 22 Plattpaket enligt patentkrav 18, vid vilket

20. plattparen är permanent och tätande förbundna med var- andra.

21. Plattvärmeväxlare, k ä n n e t e c k n a d a v att den har minst ett plattpaket enligt något av patent- kraven 17-20.

22. Användning av en värmeöverföringsplatta enligt något av patentkraven 1-16 för framställning av en platt- värmeväxlare enligt patentkrav 21.

23. Användning av ett plattpaket enligt något av pa- tentkraven 17-20 för framställning av en plattvärmeväx- lare enligt patentkrav 21.