PT96844B

PT96844B - Permutador de calor do tipo placa

Info

Publication number: PT96844B
Application number: PT96844A
Authority: PT
Inventors: Junichi Nakamura
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 1998-08-31
Also published as: ATE105076T1; ES2054493T3; EP0469160B1; CA2049933C; DE69101814D1; JPH03263594A; AU7325191A; WO1991013310A1; US5178212A; AU633197B2; JP3069592B2; PT96844A; DK0469160T3; DE69101814T2; EP0469160A1

Description

Antecedentes

Esta invenção refere-se a um permutador de calor . do tipo placa compreendendo um número requerido de placas laminadas através de empanque, e é usada nos campos da alimentação e dos medicamentos, onde deve evitar-se o uso dum agen te adesivo na ligação do empanque às placas, em como no campo da química geral, onde sãod esejáveis melhoramentos na ma. nutenção de substituição do empanque.

Geralmente, um permutador de calor do tipo placa compreende um número determinado de placas, tendo cada uma delas uma superfície de transferência de calor conhecida com uma forma devidamente alcantilada,e sendo cada placa laminada através de empanques, para definir uma pluralidade de canais entre placas adjacentes, com dois tipos de meios fluindo através de canais alternados. A Fig. 9 é uma perspectiva par ciai mostrando um exemplo concreto de um permutador de calor do tipo placa típico, em que o número 1 representa as placas tendo, cada uma delas, uma superfície de transferência de ca lor com uma forma convenientemente alcantilada (não mostrada), orifícios 3, 4, 5, 6 nos quatro cantos, e empanques 7 de borracha sintética ou de outro material elástico com resistência ao calor; estes empanques são montados contornando cada um, a superfície de transferência de calor 2 associada, de forma a estabelecerem comunicação entre os orifícios 3 e 4 e a taparem os outros orifícios 5 e 6. Tais placas 1, num número requerido, são alternadamente viradas ao contrário e laminadas para definir um canal 8 para um meio a e um canal 9 para um meio b .

Num tal permutador de calor do tipo placa, como

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Ref: P91-014 o mostrado na Fig? 10,o empanque 7 é introduzido num encaixe de empanque 10 formado na bordo periférica da placa 1. As placas 1 são laminadas, pelo que os empanques 7 são pressionados contra as superfícies posteriores dos encaixes de empanque de placas adjacentes 1, definindo canais estanques 8 e 9 entre as placas 1 e formando, assim, uma construção estanque que impede os meios de escoarem para fora.

Anteriormente, era prática comum fixar os referidos empanques nos encaixes de empanque 10 por meio de um agente adesivo. Isto é, dado que tal agente adesivo fixa convenientemente o empanque 7 no encaixe de empanque 10 mas permite a remoção relativamente fácil do empanque quando é necessário substituí-lo, ele tem sido geralmente usado para fixar os empanques nos respectivos encaixes 10. Contudo , quando se pretende fixar adesivamente os empanque 7 nos encaixes de empanques 10 das placas 1, é necessário limpar o óleo, a gordura e outras substâncias estranhas que impedem a adesão das superfícies das placas 1, antes da aplicação do agente adesivo. Além disso, a aplicação, e secagem e a actuja ção do agente adesivo levam tempo, tendo, também, havido necessidade de operação de manutenção, incluindo a limpeza cui. dadosa do antigo agente adesivo dos encaixes de empanque 10 antes da adesão de novos empanques 7 em substituição dos antigos empanques 7. Por outro lado, no caso da transferência de calor ser realizada para fluídos para alimentação ou medi, camentos, a migração do agente adesivo torna-se, por vezes, um problema. Por isso, tem-se procurado fixar os empanques 7 nos encaixes de empanques 10 das placas 1 sem utilização de qualquer agente adesivo.

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De acordo com um esquema conhecido para fixação dos empanques 7 nos encaixes de empanques 10 sem utiliza ção de qualquer agente adesivo, como se mostra nas Fig. 11 a 13, são integralmente fixadas, a intervalos convenientes, à superfície lateral periférica não contactada pelo líquido do corpo de empanque de um empanque 7 aba de fixação 7b, sendo integralmente fixada a cada aba de fixação 7b; uma projecção

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de fixação 7c;enquanto que a superfície lateral periférica não contactada pelo líquido de cada encaixe de empanque 10 da placa 1 é rebaixada para formar uma porção de inserção e fixação de empanque 10a correspondente à referida aba de fixação 7b, e o fundo da dita porção de inserção e fixação de empanque 10a é.formada com uma ranhura apropriada 10b, associada com aquela projecção de fixação 7c e destinada a receber esta última; sendo a referidà projecção de fixação 7c da dita aba 7b encaixada por pressão na referida ranhura apropriada 10b da porção de inserção e fixação 10a, fixando assim o empanque 7-ao encaixe de empanque 10 da placa 1.

De acordo com o processo acima descrito torna-se possível fixar o empanque 7 ao encaixe de empanque 10 da placa 1 sem usar qualquer agente adesivo; mas têm-se verificado os seguintes problemas.

material para empanques a usar em pe.rmutadores de calor do tipo placa é convenientemente escolhido de acordo com a temperatura, a pressão e os líquidos a utilizar Assim, muitos materiais de empanque já foram escolhidos e utilizados .

Primeiro, no caso de um empanque 7 que é feito de um material elástico com resistência ao calor, tal como borracha sintética, o comprimento é sempre diferente em virtude da contração verificada durante o fabrico devida às diferenças do material, mesmo que se use o mesmo molde metálico para fabricar empanques de borracha sintética. Mesmo se se usar o mesmo material, quando os lotes de produção diferem dá-se um alargamento no comprimento do corpo de empanque

7a; além disso, tal alargamento de dimensão não é constante ι

por toda a periferia do corpo de empanque 7a mas verifica-se localmente. Por isso, no caso do empanque convencional 7 no qual o ponto de fixação da aba de fixação 7b é colocado num ponto especifico, o alargamento no comprimento do corpo de empanque 7a não pode ser harmonizado com a operação de fi xação. Assim, se o corpo do empanque 7a do empanque 7 for comprido, quando o empanque 7 é fixado no encaixe de empan63.209

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que 10 da placa 1, o carpo do empanque 7a curva-se localmente, como se mostra na Fig. 14(a) , e levanta-se do encaixe de empanque 10 da placa 1 de forma que, quando as placas 1 são presas para laminação, o empanque 7 não é recebido na po sição predeterminada no encaixe de empanque 10 da placa 1; então a propriedade de estanqueidade torna-se um problema. Além disso, se o corpo de empanque 7a for curto, como se mos tra na Fig. 14(b), a fixação do empanque 7 no encaixe de em panque 10 é efectuada com a aba de fixação 7b posicionada de forma dobrada na porção de inserção e fixação de empanque 10a do encaixe de empanque 10. Assim, a operacionalidade pa ra fixação do empanque 7 no encaixe de empanque 10 degrada-se e o corpo de empanque 7a é levantado do encaixe de empan que 10 pela aba de fixação 7b dobrada, de forma que, quando as placas l.são laminadas, o empanque 7 não é recebido no en caixe de empanque 10 da placa 1, levantando um problema de estanqueidade. Por outro lado, como o empanque 7 é dimples e integralmente formado com as abas de fixação 7b projectando-se do corpo de empanque 7a, havendo apenas uma área limitada de junção, a aba de fixação 7b tem uma resistência limi tada, tendendo a dobrar-se em relação ao corpo do empanque 7a. Assim, para conseguir uma fixação firme do empanque 7 no encaixe de empanque 10 da placa 1, devem formar-se muitas abas de fixação 7b com um lançamento pequeno, pelo que o equipamento de processamento da placa e o tempo de processamento do empanque aumentam, conduzindo a um acréscimo de cus to. Além disso, as abas de fixação 7b do empanque 7 tendem a dobrar-se em relação ao corpo de empanque 7a, e a projecção de fixação 7c é integralmente formada com a projecção de fixação 7c na superfície posterior da extremidade frontal da quelas abas; por isso, quando uma pluralidade de empanques 7 são empacotados durante o fabrico ou manuseamento , as abas de fixação 7b e as projecções de fixação 7c interferem umas com as outras, tornando o manuseamento inconveniente ou dani ficando as abas de fixação 7b. De mais a mais, com a força de fixação criada pela pressão de ajuste entre a projecção

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de fixação 7c integralmente formada na superfície posterior da extremidade frontal da aba de fixação 7b do empanque 7 e a ranhura apropriada 10b formada na placa 1 é fraca, o empan que 7 tende a separar-se da placa; assim tem havido problemas de qualidade de estanqueidade.

Esta invenção foi realizada com vista à resolução dos problemas referenciados para o permutador de calor do tipo placa convencional, e tem como objectivo providenciar um permutador de calor do tipo placa, em que a operação de fixação dos empanques nos encaixes de empanque das placas seja melhorada, se obtenha uma força de fixação elevada e os empanques sejam raramente danificados.

Descrição da Invenção

Para se conseguir o referido objectivo, esta invenção providencia um permutador de calor do tipo placa compreendendo uma pluralidade de placas laminadas através de empanques fixados em encaixes de empanque formados nas suas bordas periféricas, sem utilização de qualquer agente adesivo; sendo o referido permutador de calor do tipo placa carac terizado pelo facto da superfície lateral periférica, não contactada pelo líquido, do corpo de empanque do referido em panque ser integralmente formada com abas de fixação convenientamente espaçadas, compreendendo, cada uma, duas ou mais peças salientes que se projectam do referido corpo de empanque, e uma peça de fixação disposta paralelamente ao corpo de empanque que liga as ditas peças salientes; e tendo a referida placa porções de fixação de empanque correspondentes às abas de fixação do referido empanque destinadas a prender as ditas abas de fixação por pressão - encaixando-se as peças de fixação das referidas abas de fixação em ranhuras dis postas paralelamente ao dito encaixe de empanque. Além disso de acordo com esta invenção, a superfície lateral periférica não contactada pelo líquido, do corpo de empanque do referido empanque é integralmente formada com abas de fixação em forma de L, convenientemente espaçadas, compreendendo, cada

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Ref: P91-014 uma delas, uma peça saliente que se projecta- do corpo de em panque e uma peça de fixação disposta paralelamente ao dito corpo de empanque e integralmente ligada à extremidade frontal da referida peça saliente; tendo a dita placa porções de fixação de empanque correspondentes às abas de fixação do re ferido empanque, destinadas a prender as ditas abas de fixação por pressão - encaixando-se as peças de fixação das refe ridas abas de fixação em ranhuras dispostas paralelamente ao referido encaixe de empanque.

empanque é fixado à placa por pressão de en caixe do corpo de empanque no encaixe de empanque da placa e por pressão de encaixe das peças de fixação das abas de fixa ção nas ranhuras formadas na placa 1.

De acordo com esta invenção, como as abas de fixação do empanque podem ser livres uma direcção paralela ao encaixe do empanque na placa, mesmo que exista um alargamento no comprimento do corpo de empanque durante o fabrico dos empanques, ele pode ser colocado na posição desejada e no comprimento total do empanque durante a operação de fixação. Além disso, na Reivindicação 1 desta invenção, uma vez que a aba de fixação é formada por ligação de duas ou mais peças salientes que se projectam do corpo de empanque median te uma peça de fixação, a aba de fixação tem muito maior resistência do que a aba de fixação convencional que se projeç ta simplesmente do corpo de empanque com uma pequena área de junção

De acordo com esta invenção, como é conferida liberdade à posição de fixação do empanque na placa, mesmo que exista um alargamento no comprimento do corpo de empanque durante o fabrico dos empanques, este pode ser acomodado durante a operação de fixação; assim, é melhorada a operacio nalidade da fixação do empanque no encaixe de empanque da placa, e o desempenho do permutador de calor é estabilizado. Na invenção descrita na Reivindicação 1, como a resistênçia da aba de fixação do empanque é aumentada, obtém-se umamaior força de fixação e previne-se a danificação da aba de fixa63.209

Ref: P91-014 ção, diminuindo-se portanto, o número de unidades defeituosas .

Breve Descrição dos Desenhos

As Figs. 1 a 4 mostram uma primeira configuração da invenção. A Fig. 1 é uma vista parcelar mostrando uma construção para fixação de uma placa um permutador de calor do tipo placa, de acordo com a primeira configuração, e colocada em posição; a Fig. 2 é uma perspectiva expandida dela; as Figs. 3 e 4 são vistas tomadas segundo secções ao longo das linhas A-A e B-B da Fig. 1 , respectivamente.

As Figs. 5 a 8 mostram uma segunda configuração da invenção. A Fig. 5 é uma perspectiva parcelar mostrando uma construção para fixar um empanque num permutador de calor do tipo placa, de acordo com a segunda configuração da invenção; a Fig. 6 é uma vista expandida dela; e as Figs. 7 e 8 são vistas tomadas segundo secções ao longo das linhas C-C e D-D da Fig. 5, respectivamente.

A Fig. 9 é uma perspectiva parcelar expandida mostrando um exemplo de uma placa de um permutador de calor do tipo placa; e a Fig. 10 é uma vista duma secção de tais placas laminadas.

As Figs. 11 a 13 mostram uma construção para fixar um empanque um permutador de calor do tipo placa convencional; a Fig. 11 é uma perspectiva parcelar; a Fig. 12 é uma perspectiva expandida; a Fig. 13 é uma vista duma secção t£ mada segundo a linha E-E da Fig. 11.

A Fig. 14 é uma vista parcial de um empanque mostrando a ocorrência duma desvantagem uma construção de fixação de empanque convencional.

Melhor Forma de Levar a Cabo a Invenção

A invenção será agora descrita com referência às configurações representadas nos desenhos. As Figs. 1 a 4 mos tram uma primeira configuração da invenção. A Fig. 1 é uma

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vista parcelar mostrando uma construção para fixar um placa num permutador de calor do tipo placa, de acordo com a primeira configuração, e colocada na sua posição; a Fig. 2 é uma perspectiva expandida dela; e as Figs. 3 e 4 são vistas de secções tomadas ao longo das linhas A-A e B-B da Fig. 1, respectivamente.

Nas Figs. 1 a 4 o número 11 representa a placa tendo uma superfície da transferência de calor 12 com uma forma alcantilada conveniente (não representada); a referida placa tem um encaixe de empaque 13, de forma trapezoidal invertida, ao longo de toda a sua periferia, de modo a envolver a superfície de transferência de calor 12, sendo a super fície lateral periférica, não contactada pelo líquido, do re ferido encaixe de empanque 13 formada com porções de fixação de empanque 14 dispostos a intervalos convenientes. A porção de fixação de empanque 14 compreende uma porção convexa 14a com uma forma trapezoidal, porções côncavas 14b dispostas em lados opostos da referida porção convexa para comunicarem com o encaixe de empanque 13 na direcção ortogonal, e uma ra nhura 14c formada na dita porção convexa, disposta paralelamente ao encaixe de empanque, e comunicando com as referidas porções côncavas 14b. 0 número 15 representa um empanque feito de um material elástico, tal como borracha sintética, tendo resistência ao calor, e compreendendo um corpo de empanque 16 de secção substancialmente hexagonal adaptada para encaixar no dito encaixe de empanque 13. A superfície lateral periférica, não contactada pelo líquido, do referido empanque é integralmente formado com abas de fixação 17 em for ma de U, correspondendo às ditas porções >de fixação de empan que 14 da placa 11. A aba de fixação 17 compreende peças salientes 17a a que se projectam do corpo de empanque com o mesmo espaçamento que as porções côncavas 14b da porção de fixação de empanque 14 da placa 11, e uma peça de fixação 17b disposta paralelamente ao corpo de empanque 16 e interli gando as extremidades frontais das referidas peças salientes 17a.

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Ref: P91-014 , I empanque 15 é fixado à placa 11 mediante o encaixe do corpo do empanque 16 no encaixe de empanque da placa 11, sendo as peças salientes 17a das abas de fixação 17 encaixados com folga nas porções côncavas 14b da porção de fixação de empanque 14, e sendo a peça de fixação 17b da aba de fixação 17 encaixada por pressão na ranKura 14c da porção convexa 14a.

No permutador de calor do tipo placa de acordo com a primeira configuração, como o empanque 15 é fixado à placa 11 por encaixe, com folga, das peças salientes 17a da aba de fixação 17 nas porções côncavas 14b da porção de fixa ção de empanque 14 da placa 11, e por encaixe, por pressão, da peça de fixação 17b da aba de fixação 17 na ranhura 14c da porção convexa 14a da porção de fixação de empanque 14, a aba de fixação 17 do empanque 15 pode ser fixada paralelamen te ao encaixe de empanque 13 e de uma forma versátil na direcção paralela; e na posição de fixação da aba de fixação 17 do empanque 15 em relação à porção de fixação de empanque 14 da placa 11, pode haver liberdade na direcção paralela ao corpo de empanque 16.

Por isso, mesmo que se dê um alargamento no comprimento do corpo de empanque 16 do empanque 15 durante o fabrico do empanque 15, podem evitar-se o afastamento do corpo de empanque 16 do encaixe de empanque 13 d a fixação da aba de fixação 17 numa posição encurvada na porção de fixação de empanque 14 da placa 11, e ajustar-se a posição desejada por simples deslocação da posição de fixação da aba de fixação 17 do empanque 15 relativamente à porção de fixação de empanque 14; assim a operacionalidade da fixação do empanque 15 no encaixe de empanque 13 da placa 11 é melhorada, bem como a 'qualidade de estanqueidade. Além disso, como a forma em U da aba de fixação 17 do empanque 15 aumenta a resistência à torção da aba dé fixação 17 relativamente ao corpo de empanque 16, pode evitar-se que o corpo de empanque 16 se afaste ou se desloque do encaixe de empanque 13 e a operacionalidade da fixação do empanque 15 no encaixe de em63.209

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panque 13 é melhorada.

Por outro lado, a interferência que tende a verificar-se durante o fabrico e manuseamento dos empanques 15 pode ser prevenida para facilitar o manuseamento. E, também possível aumentar a resistência à quebra das abas da fixação 17 para diminuir as unidades defeituosas.

AsTEigs. 5 a 8 mostram uma segunda configuração da invenção . A Fig. 5 é uma vista parcelar mostrando a construção para fixação dum empanque num permutador de calor do tipo placa, de acordo com a segunda configuração da inven ção, a Fig. 6 é uma perspectiva expandida dela; e as Figs. 7 e 8 são vistas de secções tomadas ao longo das linhas C-C e D-D da Fig. 5, respectivamente. As partes correspondentes às da primeira configuração são marcadas com os mesmos números de referência, para omitir a uma descrição.

Na segunda configuração, a superfície lateral periférica, não contactada pelo líquido, do encaixe de empan que 13 da placa 11 é formada com porções de fixação de empan que 18 a intervalos convenientes, compreendendo cada porção de fixação de empanque uma porção côncava 18a que comunica ortogonalmente com o referido encaixe de empanque 13, e uma ranhura 18b, disposta na superfície final e numa superfície lateral da referida porção côncava, etestendé^-separalelamente ao encaixe de empanque 13. A superfície lateral periférica, não contactada pelo líquido, do corpo de empanque 16 do empanque 15 é integralmente formada com abas de fixação 19 em forma de L, que correspondem com as referidas porções de fixação de empanque 18 da placa 11, compreendendo cada aba de fixação 19 uma peça saliente 19a que se projecta integral e

ortogonalmente do corpo de empanque(16 je uma peça de fixação 19b, integralmente formada na extremidade frontal da referida peça saliente 19a e disposta paralelamente ao corpo de empanque 16. 0 corpo de empanque 16 do empanque 15 é encaix_a do no encaixe de empanque 13 com a peça saliente 19a da aba de fixação 19 do empanque 15 encaixada com folga na porção côncava 18a da porção de fixação de empanque 18, e com a pe63.209

Ref: P91-014 ça de fixação 19b da aba de fixação 19 encaixada por pressão na ranhura 18b da porção de fixação de empanque 18, de forma que o empanque 15 é fixado à placa 11.

No permutador de calor do tipo placa de acordo com esta segunda configuração, a aba de fixação 19 do empanque 15 pode ser fixada paralelamente ao encaixe de empamque 13 da placa 11 e de forma versátil na direcção paralela, podendo ser dada liberdade, na direcção paralela, ao corpo de empanque em relação à posição fixa da aba de fixação 19 do empanque 15 relativamente à porção de fixação de empanque 18 da placa 11. Assim, podem obter-se as mesmas funções e méritos da primeira configuração.

Descreveram-se até aqui, configurações da presente invenção. Contudo, a invenção não se limita a elas , que podem ser modificadas no âmbito da invenção. Por exemplo, na primeira configuração, a aba de fixação 17 do empanque 15 foi descrita como tendo duas peças salientes 17a interligadas, nas suas extremidades frontais, por uma peça de fixação 17b; contudo, podem interligar-se três ou mais peças salientes 17a para se obter a força de fixação requerida, neste caso, a porção de fixação de empanque 14 da placa 11 será construída em conformidade. Além disso, não é necessário que as ranhuras 14c e 18b das' placas sejam abertas através das suas alturas.

Claims

-REIVINDICAÇÕES1-. - Permutador de calor do tipo placa corapr£ endendo uma pluralidade de placas laminadas através de empan ques'fixados em encaixes de empanque formados nas bordas per;_Lféricas delas sem utilização de qualquer agente adesivo, caracterizado por a superfície lateral periférica do corpo de empanque, do empanque de líquido não contactado, ser integra^ mente formada, com abas de fixação convenientemente espaçadas compreendendo, cada uma, duas ou mais peças salientes pr^ jectando-se do dito corpo de empanque e uma peça de fixação disposta paralelamente ao dito corpo de empanque e ligando as

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Ref: P91-014 referidas peças salientes, sendo a referida placa formada com porções de fixação de empanque associadas com as abas de fixação do referido empanque, para prender as referidas abas de fixação por pressão - encaixando as peças de fixação das ditas abas de fixação em ranhuras dispostas paralelamente ao referido encaixe de empanque.
2-. - Permutador de calor do tipo placa de acordo cora a reivindicação 1, compreendendo uma pluralidade de placas laminadas; através de empanques fixados em encaixes de empanque formados nas suas bordas periféricas sem utiliza ção de qualquer agente adesivo, caracterizado por a superfície lateral periférica do corpo de empanque, do empanque de líquido não contactado, ser integralmente formada com abas de fixação em forma de L convenientemente espaçadas compreen dendo cada uma delas uma peça saliente projectando-se do dito corpo de empanque e uma peça de fixação disposta paralela mente ao corpo do empanque e integralmente ligada à extremidade frontal da referida peça saliente, sendo a dita placa formada com porções de fixação de empanque associadas com as abas de fixação do referido empanque, para prender as ditas abas de fixação por pressão - encaixando as peças de fixação das referidas abas de fixação em ranhuras dispostas paralela mente ao referido encaixe de empanque.