SE521382C2 - Plattvärmeväxlare av korsströmstyp - Google Patents

Description

521 N32 kantpartier av den ena plattan är sammanfogade med två i samma plan anordnade kantpartier av den andra plattan medan två i ett annat plan anordnade kantpartier av den ena plattan ligger på avstånd från två i samma andra plan anordnade kantpartier av den andra plattan, vilka två på avstånd från varandra liggande kantpartier bildar ut- och inströmningsspalter till och från en mellan plattorna bil- dad genomströmningsspalt, vilka ut- och inströmningsspal- ter har i huvudsak samma höjd som nämnda genomströmnings- spalt, och varvid två närliggande plattor dessutom är så anordnade att de till kantpartierna snedställda korruge- ringsàsarna korsar varandra i nämnda genomströmningsspalt.

Plattvärmeväxlare av den ovannämnda korsströmstypen är tidigare kända från skriften US,A, 4 099 928. Vid dessa kända plattvärmeväxlare krävs det separata tätningsorgan för att åstadkomma erforderlig tätning i plattvärmeväx- larens hörn. Sådana separata tätningsorgan måste vara exakt anpassade till plattvärmeväxlaren för att erhålla erforderlig tätning i dess hörn, det krävs monterings- arbete för att anbringa dem och de måste hållas pà plats med hjälp av hörnskenor i en ramkonstruktion.

Syftet med föreliggande uppfinning har varit att vid en plattvärmeväxlare av den inledningsvis nämnda typen åstad- komma en konstruktion vid vilken nämnda separata tätnings- organ kan undvaras. Detta àstadkommes enligt uppfinningen genom att plattvärmeväxlaren i huvudsak uppvisar de känne- tecken som framgår av efterföljande patentkrav l.

Plattvärmeväxlaren enligt uppfinningen uppvisar bl.a. följande fördelar: l) genom att korrugeringsåsarna korsar varandra och är snedställt anordnade i förhållande till kantpartierna uppnås stark turbulens i genomströmningsspalterna, vil- ket är fördelaktigt, 521 582 2) genom att in- och utströmningsspalterna när plattorna är monterade har i huvudsak samma höjd som genomström- ningsspalterna undvikes strypning av flödet vid genom- strömningsspalternas in- och utgångar, 3) genom att plattorna uppvisar hörnpartier som är tätt sammanfogade med varandra slipper man förse plattvärme- växlaren med separata tätningsorgan och denna kan istället bestå av endast plattor av samma typ och pla- cerade i 90° i förhållande till varandra, 4) genom att hörnpartierna, kantpartierna och korruge- ringsàsarna är utformade så att plattorna enkelt kan staplas ovanpå varandra och genom att de är sammanfogade genom lödning kan plattvärmeväxlaren tillverkas genom ett snabbt och effektivt lödningsförfarande så att denna blir gastät, och 5) genom att också korrugeringsåsarna är sammanfogade genom lödning blir plattvärmeväxlaren mycket formstyv och hållbar och separata ramverk för att erhålla erfor- derlig täthet och stabilitet kan undvaras helt.

Uppfinningen skall nedan förklaras närmare med hänvis- ning till bifogade ritningar, pà vilka figur l visar en plattvärmeväxlare enligt uppfinningen med en perspektivvy; figur 2 visar två i plattvärmeväxlaren enligt figur 1 in- gående plattor i perspektiv vända mot varandra i sådana första lägen i vilka de kan anbringas vid varandra; figur 2a visar plattorna vända mot varandra som i figur 2 med en frontvy och delvis i snitt; 521 3232 figur 2b visar plattorna vända mot varandra som i figur 2a och anbringade vid varandra; figur 3 visar tvà i plattvärmeväxlaren enligt figur 1 in- gàende plattor i perspektiv men vända i sådana andra lägen vid vilka de också kan anbringas vid varandra; figur 3a visar plattorna vända mot varandra som i figur 3 med en frontvy och delvis i snitt; figur 3b visar plattorna vända mot varandra som i figur 3a och anbringade vid varandra; figur 3c visar med en planvy ett hörnparti av en platta innan detsamma bockats; figur 3d visar med en planvy samma hörnparti av plattan efter det att detsamma bockats; figur 3e visar en vy 3e av hörnpartiet enligt figur 3d; figur 4 visar ett snitt utefter linjen IV-IV av en av de i figur 2 visade plattorna; och figur 5 schematiskt visar mediumströmmar genom genom- strömningskanaler mellan tvà intill varandra liggande plattor i plattvärmeväxlaren enligt figur 1.

Den pà ritningarna visade plattvärmeväxlaren är av kors- strömstyp för värmeväxling mellan olika medier av vilka àtminstone det ena är gas. Denna plattvärmeväxlare upp- visar en plattstapel 1 under vilken kan vara anordnad en bottenplatta 2 och ovanpà vilken kan vara anordnad en topplatta 3. Plattstapeln 1 uppvisar plattor 8a, 8b som pà ritningarna visas kvadratiska men som alternativt kan vara rektangulära. Plattorna framställs lämpligen av 521 582 plàtmaterial som veckas så att det bildas långsträckta, ungefär i vågform fram- och återgàende korrugeringsåsar 15.

Plattor 8a, 8b bildar tillsammans genomströmningsspalter 9 och 10 av vilka varannan genomströmningsspalt 9 sträcker sig genom plattvärmeväxlaren och är avsedd för att släppa igenom ett första medium V, t.ex. varmluft. Övriga genom- strömningsspalter 10 sträcker sig korsvis i förhållande till genomströmningsspalterna 9 genom plattvärmeväxlaren och är avsedda att släppa igenom ett andra medium K, t.ex. kalluft.

Varje platta 8a resp. 8b bildar en mellanvägg mellan de två olika genomströmningsspalterna 9, 10 så att värme- överföring kan ske från det ena av medierna, t.ex. varm- luften V, till det andra av medierna, t.ex. kalluften K, via nämnda platta 8a resp. 8b.

Närliggande plattor 8a, 8b är så anordnade att dess korru- geringsåsar 15 korsar varandra i en mellan plattorna 8a, 8b bildad genomströmningsspalt 9 eller 10.

Av två närliggande plattor 8a, 8b är lämpligen en plattas 8a korrugeringsåsar 15 i en mellan de närliggande plattor- na 8a, 8b bildad genomströmningsspalt 9 eller 10 riktade i en sidoriktning i förhållande till en inströmningsrikt- ning av ett i genomströmningsspalten 9 eller 10 inström- mande medium V eller K.

Den andra plattan 8b av nämnda närliggande plattors 8a, 8b korrugeringsåsar 15 i nämnda genomströmningsspalt 9 eller 10 är riktade i en annan sidoriktning i förhållande till nämnda inströmningsriktning.

Plattorna 8a, 8b uppvisar motstående kantpartier 11, 12 resp. 13, 14 och korrugeringsåsarna 15 är lämpligen sned- ställt riktade i förhållande till dessa. 521 382 Närliggande plattors 8a, 8b korrugeringsàsar 15 anligger punktvis mot varandra i den mellan nämnda plattor 8a, 8b bildade genomströmningsspalten 9 eller 10 och är anbringade vid varandra i anliggningspunkterna.

En av de närliggande plattorna 8a, 8b bildad genomström- ningsspalt 9 eller 10 och av motstàende kantpartier 11, 12 eller 13, 14 av plattorna 8a, 8b bildade inströmnings- och utströmningsspalter 17, 18 för in- och utströmning av ett av nämnda medier V, K till eller fràn nämnda genom- strömningsspalt 9 eller 10 uppvisar företrädesvis samma eller i huvudsak samma höjd H.

Plattorna 8a, 8b i plattstapeln 1 är dessutom sä anord- nade att tvà motstàende kantpartier 13, 14 eller 11, 12 av första och andra plattor 8a, 8b är tätt anbringade vid varandra för att tillsluta mellan nämnda plattor 8a, 8b bildade genomströmningsspalter 9 eller 10 vid tvà mot- stàende sidor medan tvà andra motstàende kantpartier 11, 12 eller 13, 14 av första och andra plattor 8a, 8b mellan sig bildar inströmnings- och utströmningsspalter 17, 18 till och frän nämnda genomströmningsspalter 9 eller 10.

Varje plattas 8a resp. 8b två motstàende kantpartier 11 och 12 ligger företrädesvis i samma första plan P1 och dess tva andra motstàende kantpartier 13 och 14 ligger företrädesvis i samma andra plan P2.

Varje plattas 8a resp. 8b korrugeringsàsar 15 sträcker sig fram- och àtergàende mellan nämnda första och andra plan Pl och P2 sä att ytterdelar 15a av varannan korrugerings- às 15 ligger i det första planet P1 och ytterdelar 15a av mellan dessa liggande korrugeringsàsar 15 ligger i det andra planet P2.

Närliggande plattor 8a, 8b i plattstapeln 1 kan uppvisa tvà olika inbördes lägen i förhållande till varandra, 521 382 nämligen antingen sådana lägen som framgår av figurerna 2, 2a och 2b eller sådana lägen som framgår av figurerna 3, 3a och 3b. Gemensamt för dessa två olika inbördes lägen är att de närliggande plattorna 8a, 8b är så anord- nade i förhållande till varandra att dess korrugerings- åsar 15 förlöper korsvis i förhållande till varandra. Dess- utom är de två närliggande plattorna 8a, 8b så vända mot varandra att korrugeringsåsar 15 på den ena plattan 8a är vända mot korrugeringsåsar 15 på den andra plattan 8b.

Ytterdelarna 15a av de två närliggande plattornas 8a, 8b mot varandra vända korrugeringsåsar anligger mot varandra.

De två närliggande plattorna 8a, 8b bildar mellan sig en sådan genomströmningsspalt 9 eller 10 vars höjd H är något mindre än avståndet A1 mellan den ena plattans 8a två plan P1 och P2 plus avståndet A2 mellan den andra plattans 8b två plan P1 och P2. Närmare bestämt är höjden H lika med avstånden A1+A2 minus två plattors 8a, 8b väggtjocklek.

Plattorna 8a, 8b kan vara så utformade att avståndet A1 resp. A2 mellan plattans 8a resp. plattans 8b plan P1 och P2 är lika, vilket innebär att genomströmningsspalten 9 eller 10 är dubbelt så hög som avståndet mellan den ena plattans plan P1 och P2. Emellertid kan plattorna 8a, 8b alternativt vara så utformade att avståndet mellan den ena plattans 8a plan P1 och P2 kan vara mindre än avstån- det mellan den andra plattans 8b motsvarande plan P1 och P2. I detta fall blir genomströmningsspaltens 9 eller 10 höjd H mindre än summan av avståndet mellan den ena och den andra plattans 8a, 8b plan Pl och P2.

Nämnda två närliggande plattor 8a, 8b har dessutom sådana inbördes lägen att två motstående kantpartier 13, 14 resp. 11, 12 av den ena plattan 8a anligger mot och är anbringade vid två motstående kantpartier 13, 14 av den andra plat- tan 8b. Två andra motstående kantpartier 11, 12 av den ena plattan 8a och två andra motstående kantpartier 11, 12 av den andra plattan 8b bildar mellan sig en sàdan in- strömningsspalt 17 till och utströmningsspalt 18 fràn genomströmningsspalten 9 eller 10 vars höjder H motsvarar eller i huvudsak motsvarar höjden H pà genomströmnings- spalten 9 eller 10.

Som ovan nämnts kan de närliggande plattorna 8a, 8b upp- visa tvà olika lägen i förhållande till varandra. Dà plat- torna intar de lägen i förhållande till varandra som visas i figurerna 2, 2a och 2b anligger sàdana motstàende kant- partier 13, 14 som pà plattan 8a ligger i samma andra plan P2 mot och är anbringade vid sàdana motstàende kantpar- tier 13, 14 som pà plattan 8b också ligger i nämnda andra plan P2.

De andra motstàende kantpartierna 11, 12 av den första plattan 8a, som ligger i samma första plan P1, och de andra motstàende kantpartierna ll, 12 av nämnda andra platta 8b bildar mellan sig nämnda inströmningsspalt 17 och utströmningsspalt 18.

Dà plattorna 8a, 8b istället intar de inbördes lägen i förhållande till varandra som visas i figurerna 3, 3a och 3b anligger sådana motstàende kantpartier 11, 12 som pà en platta 8b ligger i samma första plan P1 mot och är anbringade vid sàdana motstàende kantpartier 13, 14 som pà en närliggande platta 8a ligger i nämnda andra plan P2.

De andra motstàende kantpartierna 13, 14 av plattan 8b som ligger i nämnda andra plan P2 och andra motstàende kantpartier 11, 12 av plattan 8a bildar mellan sig nämnda inströmningsspalt 17 och utströmningsspalt 18.

För att täta genomströmningsspalterna 9, 10 vid platt- stapelns 1 hörn uppvisar varje platta 8a, 8b fyra hörn- partier 20. Dà plattorna 8a, 8b är anordnade i nämnda 521 582 KO plattstapel 1 är insidan av en plattas 8a eller 8b hörn- partier 20 anbringad vid utsidan av motsvarande hörnpar- tier 20 av en närliggande platta 8b eller 8a.

För att åstadkomma ett sàdant hörnparti 20 vid exempelvis plattan 8b (se figurerna 3c, 3d) sträcker sig en hörndel 20a av plattan snett fràn det kantparti 14 som ligger i planet Pl till det kantparti 12 som ligger i planet P2 av plattan. Hörnpartiet 20 bockas nedàt (eller uppàt) längs en bockningslinje 20b som, uppifràn sett (figur 3c), sträcker sig fràn kantpartiet 14 till kantpartiet 12.

Genom att bocka plattan 8a resp. 8b nedàt (eller uppåt) utefter denna bockningslinje 20b bockas kantpartiets 14 ytterdel nedàt, hörndelen 20a nedàt utmed en snett mellan planen P1, P2 sig sträckande del av bockningslinjen 20b och kantpartiets 12 ytterdel nedàt. För att härvid säker- ställa att hörnpartiet 20 blir rakt eller i huvudsak rakt nedàtriktat trots att det delvis utgàr fràn en bocknings~ linje 20b som förlöper snett mellan planen P1 och P2 for- mas hörnpartiet 20, företrädesvis i samband med bockningen, så att dess ena sida 20c blir längre än dess andra sida 20d och denna längdskillnad är beroende av avståndet mel- lan planen P1 och P2.

Plattans 8a hörnparti 20 àstadkommes pà motsvarande sätt.

Dà plattorna 8a, 8b anbringas vid varandra i ovannämnda lägen bildas genomströmningsspalter 9, 10 i vilka de av plattorna 8a, 8b bildar en ”genomströmningslabyrint” för de genom dessa passerande mediumströmmarna. Genom att bilda denna ”genomströmningslabyrint” kan oönskad tempera- turskiktning vid utströmningsspalterna 18 förhindras eller i vart fall motverkas.

Korrugeringsàsarnas 15 vinklar G i förhållande till inström- ningsspalterna 17 för varmt medium V kan exempelvis vara mindre än korrugeringsàsarnas 15 vinklar ß i förhållande till inströmningsspalter 17 för kallt medium K. I detta exempel uppnås att det uppstår ett större strömningsmot- stand för varmt medium V i plattvärmeväxlaren än för kallt medium K.

Vinklarna Q kan vara ca. 300 och vinklarna ß följaktligen ca. 60° men dessa vinklar Q, ß kan variera i beroende av de strömningsmotstànd som önskas för varje medium V och K.

Korrugeringsàsarna 15 eller en del av dessa kan bilda ut- rymmen 16 i en av tvà intill varandra liggande plattor 8a eller 8b som är riktade fràn en första inströmningsspalt 17 av plattvärmeväxlaren för ett medium, företrädesvis kallt medium K, snett mot en inströmningsspalt 17 av plattvärme- växlaren för ett andra medium, företrädesvis varmt medium V.

Härigenom kan nämnda kalla medium K snabbt kyla en sàdan del av plattvärmeväxlaren som värms upp mest av nämnda varma medium V.

Plattorna 8a, 8b kan uppvisa identisk form eller i huvud- sak samma form. Som exempel kan nämnas att samtliga plattor 8a, 8b kan uppvisa i samma riktning vända hörnpartier 20.

Alternativt kan varannan platta 8a, 8b uppvisa i motsatt riktning vända hörnpartier 20 men i övrigt kan plattorna 8a, 8b vara identiskt lika.

Plattorna 8a, 8b är tillverkade i metallmaterial och de är anbringade vid varandra genom lödning. Lödningen kan till- gà sà att det placeras ett för lödning lämpligt material mellan plattorna 8a, 8b (och eventuellt även mellan ram- konstruktionens 4 delar och plattorna), varefter platt- värmeväxlaren placeras i en uppvärmningsanordning i vil- ken lödmaterialet bringas smälta. När plattvärmeväxlaren tages ur uppvärmningsanordningen och det smälta lödmate- rialet svalnat är lödningen färdig och plattvärmeväxlaren 521 582 ll. tät. Dessutom är de mot varandra anliggande ytterdelarna 15a av korrugeringsàsarna 15 anbringade vid varandra genom nämnda lödning vilket medför att plattstapeln 1 blir stabil.

Plattorna 8a, 8b kan genom lödning av mot varandra an- liggande kantpartier 11, 12 eller 13, 14 och punktvis mot varandra anliggande korrugeringsàsar 15 bilda en sta- bil fackverkskonstruktion som har sådan styvhet att den- samma är användbar utan utanpåliggande ramkonstruktion.

Det kan avslutningsvis nämnas att ovan beskrivna utföran- den av plattvärmeväxlaren kan variera inom ramen för efterföljande patentkrav och att plattvärmeväxlaren kan användas för tvà gasformiga medier eller för ett gasfor- migt medium och ett medium i vätskeform.

Claims (7)

Patentkrav: II II II II II II II II II II

1. Plattvärmeväxlare av korsströmstyp för värmeväxling mellan olika medier av vilka åtminstone det ena är gas, varvid plattvärmeväxlaren uppvisar plattor (8a, 8b) med långsträckta och i olika växlande riktningar utskjutande korrugeringsåsar (15), varvid plattvärmeväxlaren uppvisar genomströmningsspalter (9) för ett första medium (V) och genomströmningsspalter (10) för ett andra medium (K), varvid genomströmningsspalterna (9, 10) sträcker sig kors- vis i förhållande till varandra genom plattvärmeväxlaren så att nämnda första och andra medium (V, K) strömmar korsvis i förhållande till varandra genom densamma, varvid varje platta (8a resp. 8b) bildar en mellanvägg mellan två olika genomströmningsspalter (9, 10) för olika medier (V resp. K) så att värmeöverföring mellan dessa olika medier (V resp. K) sker via nämnda platta (8a resp. 8b), varvid korrugeringsåsarna (15) är anordnade mellan två plan (Pl, P2), varvid varje platta (8a, 8b) uppvisar två kantpartier (ll, 12) som är anordnade i det ena planet (Pl) och två andra motstående kantpartier (13, 14) som är anordnade i det andra planet (P2), varvid korrugeringsåsarna (15) är snedställt anordnade i förhållande till nämnda kantpartier (ll-14), varvid tvà närliggande plattor (8a, 8b) är sä anordnade i förhållande till varandra att tvà i ett plan (P2) anord- nade kantpartier (13, 14) av den ena plattan (8a) är sam- manfogade med tvà i samma plan (P2) anordnade kantpartier (13, 14) av den andra plattan (8b) medan tvà i ett annat plan (P1) anordnade kantpartier (ll, 12) av den ena plattan (8a) ligger pà avstånd fràn tvà i samma andra plan (P1) anordnade kantpartier (11, 12) av den andra plattan (8b), vilka tvà pà avstànd fràn varandra liggande kantpartier (11, 12) bildar ut- och inströmningsspalter (17, 18) till och fràn en mellan plattorna (8a, 8b) bildad genomström- ningsspalt (9 eller 10), vilka ut- och inströmningsspal- ter (17, 18) har i huvudsak samma höjd (H) som nämnda genomströmningsspalt (9 eller 10), och varvid tvà närliggande plattor (8a, 8b) dessutom är sä anordnade att de till kantpartierna (11-14) snedställda korrugeringsàsarna (15) korsar varandra i nämnda genom- strömningsspalt (9 eller 10), k ä n n e t e c k n a d a v att varje platta (8a, 8b) uppvisar fyra hörnpartier (20) för tätning mellan genomströmningsspalterna (9, 10) vid plattornas (8a, 8b) hörn, att varje hörnparti (20) av en platta (8a eller 8b) genom lödning är tätt sammanfogat med ett motsvarande hörnparti (20) av en närliggande platta (8b eller 8a), och att kantpartierna (ll-14) och korrugeringsàsarna (15) av tvà närliggande plattor (8a, 8b) är sammanfogade genom lödning.

2. Plattvärmeväxlare enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d a v att en genom lödning av plattorna 14. (8a, 8b) mot varandra bildad plattstapel (l) saknar utan- pà densamma anordnad ramkonstruktion.

3. Plattvärmeväxlare enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att varje hörnparti (20) bildas av att plattan (8a resp. 8b) är sä bockad utefter en bockningslinje (20b), att densamma uppvisar ytterdelar av tvà i olika plan (Pl, P2) belägna kantpartier (14, 12) och mellan nämnda ytterdelar liggande hörndelar (20a) av plattan (8a resp. 8b) som vid nämnda bockningslinje (20b) sträcker sig snett mellan nämnda plan (Pl, P2) och att varje hörnparti (20) har två sidor (20c, 20d) utformade med olika längd så att hörnpartiet (20) är riktat i rät vinkel eller i huvudsak rät vinkel i förhållande till plattan (8a resp. 8b).

4. Plattvärmeväxlare enligt nàgot av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att plattorna (8a, 8b) är identiska med undantag av hörnpartier (20) som pà varannan platta (8a resp. 8b) i plattstapeln (l) är vända i förhållande till hörnpartier (20) av övriga plattor.

5. Plattvärmeväxlare enligt nàgot av patentkraven l-3, k ä n n e t e c k n a d a v att plattorna (8a, 8b) är identiska och uppvisar i samma riktning vända hörnpar- tier (20).

6. Plattvärmeväxlare enligt nägot av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att korrugerings- àsarnas (15) vinklar (G) i förhållande till kantpartier vid inströmningsspalter (17) för det medium (V) för vilket värmeöverföringen i plattvärmeväxlaren skall maximeras är mindre än korrugeringsàsarnas (15) vinklar (B) i förhål- lande till kantpartier vid inströmningsspalter (17) för det medium (K) för vilket motståndet i plattvärmeväxlaren skall minimeras. 521 3232 15.

7. Plattvärmeväxlare enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att de punktvis mot varandra anliggande korrugeringsàsarna (15) genom lödning är sammanfogade i anliggningspunkterna.