[发明专利]热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及具有免接触式(contact-free)分配通道的板式热交换器中的衬垫支架(gasket support)。本发明还涉及包括具有衬垫支架的多个热交换器匣盒(cassette)的热交换器。

背景技术

食品制造典型地以需要加工和处理高粘度产品为特征，例如，用于碳酸饮料、汁、汤、乳制品以及其它流体一致性产品的浓缩物。由于自然的原因，在这方面的卫生愿望和期望非常高以满足各个管理机构的要求。包含颗粒或纤维的高粘度流体还用于该工业的其它领域，例如在不同的加工工业中。

板式热交换器由于许多不同的目的而用于该工业中。使用例如用于食品工业中的板式热交换器的一个问题是，有些产品包含混合在流体中的纤维和其它固体材料。在大多数板式热交换器中，热交换器包括一种板，其与每隔一个旋转180度的板一起装配，以形成用于流体的两个不同的通道，一个通道用于冷却介质，一个通道用于待冷却的产品。在各个板之间提供密封。这种布置节约成本并用于许多应用，但是当涉及到包括纤维和其它固体材料的饮料和其它产品时表现出一些缺点，这是因为板将在一些接触点上彼此支承。各个板具有脊部和谷部，以便一方面提供机械刚度而另一方面改善流体的热交换。该板将在板的图案彼此交会的位置彼此支承，这将改善板组件的机械刚度。这尤其在流体具有不同压力时是重要的。彼此支承的板的缺点在于，各支承点将构成流量限制，在此处包含在流体中的材料可被捕获并可积累。积累的材料将进一步限制流量，从而导致更多材料积累。这将有些类似于河流三角洲的形成，其中，小的流量差异将沉积一些材料，而这些材料反过来导致更多材料沉积。

对于板式热交换器中关于材料堵塞的问题的一个解决方案是，使用产品通道是免接触式的热交换器。这种热交换器减少在产品通道中的材料积累。然而，重要的是，接近密封衬垫的区域也设计成不积累材料，并且它们同时是机械坚硬的。一个这种特定区域是围绕所谓的斜衬垫(diagonal gasket)的区域。

US4781248A描述在进口和出口区域与传热区域之间的范围中具有华夫饼干状(waffle-like)的网格结构图案的热交换器。华夫饼干状的图案用于改善热交换器中的流量分配。

US4403652描述具有免接触式通道的热交换器。该热交换器包括具有由腹板和通过铸造制成的特定集管分段连接的两个侧面的特定的、挤压成型的热面板。由于集管分段是铸造的，故围绕衬垫的区域可设计成没有脆弱点。这种解决方案是非常昂贵和复杂的，但可用于一些应用。

为了在将传统的热交换器板用于免接触式的板式热交换器时获得足够的坚硬性，板例如通过焊接或铜焊成对地永久联接在一起。这样，两个板形成在板之间具有多个接触点的匣盒，其中接触点以及板的边缘联接在一起。匣盒将是足够坚硬的，以处理两种流体之间的压力差，从而实现免接触式的产品通道。一个具有免接触式通道的板式热交换器从JP2001272194中已知。在该热交换器中，具有纵向凹槽的相同类型的两个板永久地彼此连接以形成匣盒，其中形成纵向通道用于热交换流体。这种匣盒使用衬垫堆叠，从而在两个匣盒之间形成免接触式的产品通道。

另一个具有免接触式的产品通道的热交换器在W02006/080874中公开。在该公开的热交换器中，使用垂直于流向的波纹状的和起伏状的图案，以便为板提供坚硬性并改善两种流体之间的传热。由于围绕斜衬垫凹槽的区域相对于热交换器板的图案成角度，故脊部和谷部在衬垫凹槽处将是不对称的。由于这种不对称，在斜衬垫凹槽中的支撑点之间的距离将是不规则的，这将在衬垫凹槽中产生具有非均匀的机械刚度的弱区域。该弱区域，即其中支撑点之间的距离较大，可能不能够充分地支撑衬垫，这在压力超过特定值时可导致迫使衬垫脱离凹槽。这可导致产品通路中的泄漏并还可导致热交换器板的显著变形。

在WO2006/080874中公开的热交换器是所谓的半焊接板式热交换器，也就是说，热交换器包括通过将热交换器板成对地焊接或硬焊到一起而形成的许多匣盒。焊缝通常沿着匣盒的侧边缘并围绕孔口延伸。衬垫布置在相应的匣盒之间，并通常由橡胶材料制成且位于热交换器板的凹槽中。一种流体在匣盒内流动，另一种流体在匣盒之间流动。匣盒内的流动通道是用于加热/冷却流体的，匣盒之间的流动通道是用于纤维性流体的。半焊接板式热交换器容许较高的压力并使得开启板组件和清洁成对的焊接热交换器板之间的空间成为可能。代替在热交换器板的传热表面周围的、每隔一个板之间的空间中的衬垫的焊接减少衬垫更换的需要并提高安全性。

这些解决方案对一些应用可起作用，但是它们仍表现出一些弱点。因此，存在改进的余地。