SE467275B - Loedd dubbelvaeggig plattvaermevaexlare med bockade kanter - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 'l |\\ beskrivna slaget, liksom vid andra typer av plattvärmeväxlare. Dubbel- väggsteknik innebär att varje plattelement innefattar två skilda värme- överföringsplattor, som tätt anligger mot varandra men som trots detta medger att ett värmeväxlingsfluidum, som läcker ut genom ett hål i den ena värmeöverföringsplattan, leds mellan värmeöverföringsplattorna till plattelementets kantparti, där läckaget kan uppmärksammas.

Plattvärmeväxlare med dubbelväggsteknik behövs vid överföring av värme från ett fluidum till ett annat, när fluiderna är av sådana slag att extra säkerhet måste tillskapas för att det ena fluidet inte skall kunna läcka in i flödesvägarna för det andra. Alternativet till dubbel- väggsteknik är i sådana fall att två separata, konventionella platt- värmeväxlare används, varvid ett tredje fluidum av något lämpligt slag utnyttjas för att i den ena plattvärmeväxlaren mottaga värme från det nämnda ena fluidet och i den andra plattvärmeväxlaren överlämna värmet till det nämnda andra fluidet. Sådana plattvärmeväxlarsystem innefattande lödda plattvärmeväxlare används exempelvis i samband med uppvärmning av kranvatten i bostadshus med hjälp av hetvatten från en fjärrvärmeanläggning.

Vid försök att använda dubbelväggstekniken vid lödda plattvärmeväxlare av det inledningsvis beskrivna slaget har emellertid svårigheter uppstått i samband med lödningsoperationen, eftersom lödningsmaterial har trängt in mellan och på ett okontrollerbart sätt lött samman värmeöverföringsplattorna i varje enskilt plattelement. Därigenom har möjligheten till upptäckt av läckage av ett värmeväxlingsfluidum genom en av värmeöverföringsplattorna i ett plattelement ej alltid kunnat garanteras.

Dubbelväggstekniken har förvisso tidigare utnyttjats i samband med lödda plattvärmeväxlare av annat slag, vilket framgår exempelvis av US 4,249,597. En lödd plattvärmeväxlare av detta slag saknar dock de fördelar från tillverkningssynpunkt som inledningsvis har beskrivits i samband med plattelement, vilka kan staplas med sina bockade kantpar- tier riktade åt samma håll i stapeln. 10 15 20 25 30 35 .Du O'\ -a N) \ 1 '-1 Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är därför att åstadkomma en lödd plattvärmeväxlare, vilken kan tillverkas så billigt som möjligt och vid vilken den s.k. dubbelväggstekniken kan utnyttjas.

Detta ändamål kan genom uppfinningen uppnås på så sätt att en platt- värmeväxlare av det inledningsvis angivna slaget modifieras, så att varje plattelement är av dubbelväggskonstruktion och innefattar två lika stora och till väsentligen samma form pressade tunna värmeöver- föringsplattor, som tätt anligger mot varandra men medger att ett värmeväxlingsfluidum, som läcker ut genom ett hål i den ena värmeöver- föringsplattan, leds mellan värmeöverföringsplattorna till platt- elementets kantparti, och att värmeöverföringsplattorna i varje platt- element har brätten belägna utanför den del av plattelementets kant- parti, som medelst nämnda förbindningsmaterial är förbunden med en motsvarande del av ett närbeläget plattelements kantparti, varvid brättena är bockade så att två närbelägna brätten hos två närbelägna plattelement befinner sig på avstånd från varandra.

Genom en sådan utformning av plattelementen har det visat sig möjligt att i samband med lödningsoperationen undvika oönskad inträngning av lödningsmaterial mellan de tätt mot varandra anliggande värmeöver- föringsplattorna i respektive plattelement. Lödningsmaterial i flytande form, som normalt finns i visst överskott mellan plattelementen, kan nu samlas och genom ytspänningskrafter hållas kvar i utrymmena mellan plattelementens nämnda brätten på väsentligt avstånd från dessas yttersta kanter. Lödningsmaterialet ges alltså ej möjlighet att av kapillärkrafter sugas in mellan värmeöverföringsplattorna i vart och ett av plattelementen.

För undvikande av fördyrande extra bearbetning och hantering av vissa värmeöverföringsplattor är företrädesvis de nämnda brättena så utfor- made att brättena hos två värmeöverföringsplattor i samma plattelement anligger tätt mot varandra på samma sätt som övriga delar av värmeöver- föringsplattorna. Om en förhöjd säkerhet skulle önskas mot inträngning av förbindningsmaterial mellan värmeöverföringsplattorna i varje platt- 10 15 20 25 30 35 467 275 4 element kan dock inom ramen för uppfinningen brättena hos dessa värme- överföringsplattor vara så utformade att de icke alls eller blott i på avstånd från varandra belägna områden utmed plattelementets kant anligger mot varandra.

'U Tack vare de nämnda brättena får värmeöverföringsplattorna kantpartier, vilkas utformning väsentligt underlättar plattornas framställning och hantering med hjälp av maskinell utrustning. Detta bidrar till att göra plattvärmeväxlaren billig i tillverkning.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till bifogade ritning, på vilken Fig 1-3 schematiskt visar en plattvärmeväxlare av det slag som uppfinningen avser, sedd framifrån (fig. 1), från sidan (fig 2) resp. i sektion (fig 3) längs en linje III-III i fig l, Fig 4 schematiskt visar en del av värmeöverföringsplattorna vid platt- värmeväxlaren enligt fig l-3, åtskilda från varandra, Fig 5 visar en sektion genom några av värmeöverföringsplattorna vid en plattvärmeväxlare enligt uppfinningen, tagen efter en linje V-V i fig 4, och Fig 6 visar en sektion genom några av värmeöverföringsplattorna enligt uppfinningen, tagen efter en linje VI-VI i fig 4.

Plattvärmeväxlaren i fig 1-3 innefattar ett paket l av dubbla värme- överföringsplattor och fyra ändplattor Za, 2b och 3a, 3b. Samtliga plattor är permanent sammanfogade med varandra genom lödning. Värme- ' överföringsplattorna har i sin övre del i linje med varandra belägna genomströmningsöppningar, vilka bildar passager 4, 5 genom plattpaketet * (fig 3). Passagen 4 kommunicerar med vissa mellanrum mellan värmeöver- föringsplattorna, medan passagen 5 kommunicerar med andra plattmellan- 10 15 20 25 30 35 rum, såsom schematiskt antytts i fig 3. Två rörformiga anslutningsorgan 6 och 7 är anordnade mitt för passagerna 4 resp. 5 och tätar mot utsidan av ändplattan 3a. Anslutningsorganen hålls löstagbart pressade mot ändplattan 3a medelst stänger 8 resp. 9, vilka är fast förbundna med brickor 10 och 11 belägna utanför ändplattan 2a. Stängerna 8 och 9 sträcker sig genom centrala hål i korsformiga ok 12 och 13, vilka är fast förbundna med anslutningsorganen 6 resp. 7. Muttrar 14 och 15 är gängade på stängernas 8, 9 ändpartier utanför oken 12 resp. 13.

Motsvarande passager, anslutningsorgan, stänger, ok, etc. förefinns i den nedre delen av plattpaketet, såsom framgår av fig 1 och 2.

I fig 4 visas schematiskt fyra dubbla eller åtta enkla likadana värme- överföringsplattor avsedda att ingå i plattvärmeväxlaren enligt fig 1-3. Av plattorna, som är numrerade 15-22, är plattorna 17, 18.och 21, 22 vridna 1800 i sina respektive plan relativt plattorna 15, 16 och 19, 20.

Plattorna 15-22 är framställda av tunn plåt, som genom pressning har försetts med korrugeringar i form av åsar 23 och dalar 24. Dessa åsar och dalar bildar ett fiskbensmönster på båda sidorna av varje plattas s.k. värmeöverföringsparti.

Varje platta är rektangulär och har i vart och ett av sina hörnpartier, i fortsättningen kallade portpartier, en genomströmningsöppning.

Sålunda har plattorna 15, 16, 19 och 20, vilka alla är orienterade på samma sätt, i linje med varandra belägna genomströmningsöppningar A, B, C resp. D, och var och en av plattorna 17, 18, 21 och 22 har mot- svarande genomströmningsöppningar A-D, vilka dock är placerade annor- lunda till följd av dessa plattors vridning 1800 relativt de övriga plattorna.

Med streckade linjer har i fig 4 illustrerats hur de olika värmeöver- föríngsplattorna är avsedda att täta mot varandra, när de är permanent 10 15 20 25 30 35 honfogade i ett plattpaket. Sålunda framgår att plattorna 15 och 16 skall vara hopfogade och täta mot varandra endast omkring genomström- ningsöppningarna A-D. Genom att plattorna 15 och 16 är orienterade på samma sätt i plattpaketet kommer åsarna 23 hos plattan 16 att vara belägna i de dalar på baksidan av plattan 15, vilka bildar åsarna 23 på plattans 15 framsida. Mellan plattorna 15 och 16 bildas således inget egentligt mellanrum utan plattorna har kontakt med varandra väsentligen över hela sina ytor. Inget värmeväxlingsfluidum skall normalt strömma mellan plattorna 15 och 16.

På samma sätt skall plattorna 17, 18 och 19, 20 och 21, 22 ha kontakt med varandra och tätande hopfogas med varandra blott omkring var och en av genomströmningsöppningarna A-D.

Plattorna 16 och 17, vilka är orienterade på olika sätt, skall till- sammans avgränsa ett plattmellanrum, varigenom ett värmeväxlingsfluidum skall strömma. För detta ändamål skall dessa plattor vara fluidumtätt hopfogade med varandra dels längs plattornas kantpartier, dels omkring två av varje plattas genomströmningsöppningar, såsom framgår av fig 4.

Sålunda visas i fig 4 en streckad linje längs plattans 17 kantparti omkring både värmeöverföringspartiet och alla fyra portpartierna av plattan 17. Därtill visas en streckad linje omkring plattans 17 genom- strömningsöppning C. En motsvarande streckad linje skulle ha visats omkring plattans genomströmningsöppning B, vilken dock är dold bakom plattan 16. Som framgår finns det ej några streckade linjer som omger var och en av plattans 17 öppningar A och D.

I mellanrummet mellan plattorna 16 och 17 kommer plattans 17 åsar 23 att korsa och anligga mot de åsar på plattans 16 baksida, vilka bildas av dalarna 24 på denna plattas framsida.

Plattorna 16 och 17 skall vara permanent sammanfogade i alla de kontaktställen, som uppkommer mellan mot varandra anliggande åsar, men mellan dessa kontaktställen bildas ett strömningsutrymme mellan plattorna. Detta strömningsutrymme kommunicerar med öppningarna A och D ___.) 1»- lá 10 l5 20 25 30 7 467 275 till höger i plattan 17 (med avseende på fig 4) och med de mitt emot dessa belägna öppningarna B och C i plattan 16, men strömningsutrymmet kommunicerar icke med övriga öppningar i dessa båda plattor.

Liksom plattorna l6 och l7 samverkar även plattorna 20 och 21.

Plattorna 18 och l9 samverkar på ett liknande sätt, men i detta fall kommunicerar strömningsutrymmet mellan plattorna med öppningarna A och D till vänster i plattan 19 (med avseende på fig 4) och med de mitt emot dessa belägna öppningarna B och C i plattan 18.

Värmeöverföringsplattornas genomströmningsöppningar A~D bildar passager genom plattpaketet för två värmeväxlingsfluida. Medelst pilar i fig 4 illustreras hur ett första fluidum Fl leds in i plattpaketet via plattans 15 öppning B och kommer tillbaka via samma plattas öppning C, och hur ett andra fluidum F2 leds in i paketet via plattans l5 öppning D och kommer tillbaka via samma plattas öppning A. Fluidet Fl kommer under plattvärmeväxlarens drift, såsom visas, att genomströmma de parallellkopplade utrymmena mellan plattorna 16 och 17 och mellan plattorna 20 och Zl, medan fluidet F2 kommer att genomströma utrymmet mellan plattorna 18 och 19.

För åstadkommande av anliggning mellan två portpartier hos en värme- överföringsplatta, t.ex. nr 18, och två portpartier hos en närliggande platta, t.ex. plattan 19, som är vriden 1800 i sitt eget plan rela- tivt den förstnämnda plattan, är två diagonalt placerade portpartier av varje platta belägna i olika plan. Sålunda är portpartierna omkring öppningarna B och C på den visade sidan av varje platta belägna i samma plan som åsarnas 23 toppar, medan portpartierna omkring öppningarna A och D på den andra sidan av plattan är belägna i samma plan som topparna av de åsar, vilka bildas på denna andra sida av plattan av dalarna 24. 10 15 20 25 30 35 467 275 8 För åstadkommande av anliggning mellan kantpartierna av närliggande plattor, av vilka den ena plattan är vriden 1800 i sitt eget plan relativt den andra, är samtliga plattors kantpartíer bockade åt samma håll så att de kommer att delvis överlappa varandra. Detta framgår av fig 5, som visar en sektion genom några samverkande plattor i en plattvärmeväxlare enligt uppfinningen.

I fig 5, som kan betraktas som en sektion efter linjen V-V i fig 4 genom de där visade plattorna, när dessa är sammanfogade till ett plattpaket, visas att plattorna parvis anligger mot varandra yta mot yta utan att bilda något strömningsutrymme, och att närliggande sådana plattpar mellan sig bildar strömningsutrymmen 25, 26 och 27 för två värmeväxlingsfluida. Strömningsutrymmena 25 och 27 är avsedda för det ena värmeväxlingsfluidet och strömningsutrymmet 26 är avsett för det andra värmeväxlingsfluidet. Endast det sistnämnda strömningsutrymmet 26 kommunicerar med den visade passagen 5 genom plattpaketet (se fig 3).

Plattorna 15-18 liksom plattorna 19-22 är fluidumtätt förenade med varandra runt passagen 5. Vid plattornas kantpartier är endast plattorna 16, 17 och 18, 19 och 20, 21 fluidumtätt sammanfogade, medan plattorna 15, 16 och 17, 18 och 19, 20 och 21, 22 blott anligger mot varandra.

Ovan har i anslutning till plattarrangemanget i fig 4 beskrivits hur två värmeväxlingsfluida avses ströma i en plattvärmeväxlare enligt uppfinningen. Om ett av dessa fluida, t.ex. fluidet Fl, är starkt korrosivt och därför efter en tids drift av värmeväxlaren skulle för- orsaka ett hål i en värmeöverföringsplatta, t.ex. plattan 17, kommer en del fluidum Fl att läcka ut mellan plattorna 17 och 18. Dessa plattor anligger tätt mot varandra, men på grund av det tryck som råder i strömningsutrymmet mellan plattorna 16 och 17 kommer fluidet att pressas ut mellan plattorna 17 och 18 och strömma vidare åt något håll mot och förbi dessa plattors kanter. Läckaget kan därmed uppmärksammas, så att åtgärder hinner vidtagas, innan fluidet Fl har förorsakat ett 'u (-1 10 15 20 25 30 \C CH *~l ND \.\'| (TI hål även i plattan 18 och resulterar i att fluiderna Fl och F2 blandas.

I fig 5 är de delar av plattornas kantpartier, vilka genom sin bockning delvis överlappar varandra, betecknade med 28. Utanför dessa delar 28 är plattorna utformade med brätten 29. Varje sådant brätte sträcker sig i ett plan parallellt med det plan, vari huvuddelen av plattan i övrigt sträcker sig.

Liksom plattorna i övrigt anligger brättena 29 parvis mot varandra.

Utan att vara förbundna med varandra anligger sålunda brättena 29 hos plattorna 15, 16 och 17, 18 och 19, 20 och 21, 22 tätt mot varandra, medan väsentliga avstånd föreligger mellan brättena 29 hos plattorna 16, 17 och 18, 19 och 20, 21.

I fig 6 visas plattornas 15-18 kantpartier i en sektionsvy tagen längs linjen VI-VI i fig 4 omedelbart innan plattorna har lötts samman. En tunn folie 30 av något lödningsmaterial har anbringats mellan plattorna 16 och 17.

På det sätt som illustreras i fig 6 staplas sålunda först ett antal plattor, varvid en tunn folie 30 av ett lödmaterial med i huvudsak samma storlek som en platta placeras i vartannat plattmellanrum, dvs. i vart och ett av mellanrummen mellan plattorna 16 och 17, mellan plattorna 18 och 19 och mellan plattorna 20 och 21. I övriga platt- mellanrum, dvs. i vart och ett av mellanrummen mellan plattorna 15 och 16, mellan plattorna 17 och 18, mellan plattorna 19 och 20 och mellan plattorna 21 och 22, anbringas lödningsmaterial endast i områdena för plattornas portpartier. Därefter anbringas ändplattorna 2a, 2b och 3a, 3b samt lödningsmaterial mellan dessa och paketet av värmeöverförings- plattor. Hela plattpaketet sammanpressas så att god kontakt erhålls mellan plattorna, varefter plattpaketet i en ugn utsätts för värme, så att plattorna löds samman. 467 275 10 Tack vare brättena 29 kan en viss begränsad mängd överskottslödnings- material i flytande form, som befinner sig mellan plattornas 16 och 17 brätten - närmast dessa plattors bockade och varandra överlappande delar 28 - ej tränga in mellan plattorna 15, 16 resp. 17, 18.

När plattpaketet uttagits ur ugnen kan vid godtycklig tidpunkt stängerna 8, 9 med sina plattor 10, ll anbringas och anslutningsorganen 6, 7 med sina ok 12, 13 skruvas fast medelst muttrarna 14, 15.

Claims (3)

10 15 20 25 30 35 ll .Ls CJ\ *J N) \1 U 'I Patentkrav

1. Plattvärmeväxlare innefattande en stapel av plattelement, vart och ett av vilka har ett centralt värmeöverföringsparti och ett detta omgivande kantparti, varvid plattelementens värmeöverföringspartier är permanent förbundna med varandra på ett flertal åtskilda ställen samt mellan sig avgränsat strömningsutrymmen för två värmeväxlings- fluida, och plattelementens kantpartier har omkring plattelementen sig sträckande delar, vilka är bockade åt samma håll i nämnda stapel och är permanent förbundna med varandra medelst ett förbindnings~ material (30), t.ex. ett lödningsmaterial, som i ett skede har varit flytande, k ä n n e t e c k n a d a v - att varje plattelement är av dubbelväggskonstruktion och innefattar två lika stora och till väsentligen samma form pressade tunna värmeöverföringsplattor (15, 16) som tätt anligger mot varandra men medger att ett värmeväxlingsfluidum, som läcker ut genom ett hål i den ena värmeöverföringsplattan, leds mellan värmeöverförings- plattorna till plattelementets kantparti, och - att värmeöverföringsplattorna (15, 16) i varje plattelement har brätten (29) belägna utanför den del (28) av plattelementets kantparti, som medelst nämnda förbindningsmaterial (30) är förbunden med en motsvarande del (28) av ett närbeläget plattelements kant- parti, varvid brättena är bockade så att två närbelägna brätten (29) hos två närbelägna plattelement befinner sig på avstånd från varandra.

2. Plattvärmeväxlare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att brättena (29) hos de två värmeöverföringsplattorna (15, 16) i varje plattelement tätt anligger mot varandra.

3. Plattvärmeväxlare enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att brättena (29) sträcker sig i plan parallella med planen för värmeöverföríngsplattornas (15, 16) huvuddelar.