Wärmeaustausehei#. Zur Bewerkstelligung der Wärmeüber tragung zwischen zwei unter verschiedenen Drücken und bei verschiedenen Temperatu ren strömenden Arbeitsmitteln sind Wärme austauschvorrichtungen bekannt, welche in einem oder mehreren Bündeln übereinander angeordnete Platten (Bleche) von ungefähr gleicher Gestalt enthalten. In einem Platten bündel sind je zwei aneinandergrenzendePlat- ten an ihrem Umfange miteinander paarweise in dichtender Weise verbunden (z.
B. ver schweisst), so dass der zwischen ihnen auf diese Weise entstehende geschlossene Raum sich zur Leitung des. Arbeitsmittels höheren Druckes eignet. Das Arbeitsmittel von niedri gerem Druck strömt zwischen den aufeinan derfolgenden Plattenpaaren und tritt zu die sem Zwecke bei dem einen Ende der Platten in das das Plattenbündel einhüllende geschlos sene Gehäuse ein bezw. gelangt innerhalb dieses Gehäuses zu dem einen Ende der Plat ten, durchströmt hierauf den Raum zwischen den Plattenpaaren und verlässt schliesslich das Gehäuse an dem gegenüberliegenden Ende der Platten.
Um das Arbeitsmittel von höhe rem Druck in den Innenraum der Platten paare einführen und aus diesem, in bezug auf die Strömung des Arbeitsmittels niedrigeren Druckes, zweckmässig in Gegenstrom, fort leiten zu können, sind bei den einander gegen überliegenden Enden je eines Plattenpaares, zwischen den Platten desselben, am Platten umfang Ein- und Austrittsöffnungen(Spalte) freigelassen, die in je einen gemeinsamen Zuleitungs- bezw. Ableitungskanal münden.
Bei einer derartigen Ausbildung ist aber die Zerlegung der Plattenpaare des Platten- bündels zwecks Reinigung, Ausbesserung usw. wesentlich erschwert; daher sind bereits auch Anordnungen solcher Art bekannt, bei denen zwecks Beseitigung dieser Schwierig keit die Zu- und Ableitung des im Innern der Plattenpaare strömenden Arbeitsmittels quer zur Plattenebene erfolgt. Um dies zu e7.-möglichen, ist in den Innenraum jedes ein zelnen Plattenpaares eine zwischen den Plat- ten irgendwie befestigte, in der Mitte durch brochene Einlage, z.
B. ein Ring, eingebaut, der an seinem Umfange mit für den Durch lass des Arbeitsmittels dienenden, radialen Öffnungen (Bohrungen) versehen ist. Diese Einlagen bezw. Ringe sind zwischen den Platten der aufeina.ndergelegten Plattenpaare übereinander angeordnet und sind senkrecht zu den Platten miteinander und mit den Platten in dichtender Weise zusa.mmenge- presst, wobei die Platten an den Durchbruch stellen der Einlagen in entsprechender Weise ausgeschnitten sind,
so dass auf diese Weise für das Arbeitsmittel höheren Druckes ge meinsame Zu- bezw. Ableitungskanäle ent stehen, die senluecht zu den Platten gerichtet sind und mit den Innenräumen der Platten paare in Verbindung stehen.
Die Wärmeüber tragung zwischen dem über diese Kanäle in den letzteren Raum eintretenden bezw. von hier austretenden Arbeitsmittel höheren Druckes und dem zwischen den Plattenpaaren strömenden Arbeitsmittel niedrigerenDruckes wird durch die Platten des Plattenbündels vermittelt, welche die Hochdruck- und Nie derdruck-Arbeitsräume voneinander abson dern.
Zum besseren Verständnis des Obengesag- ten ist ein Ausführungsbeispiel des in die ser letzteren Weise ausgebildeten, bekannten @#@Tärmeaustauschers in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.
In dieser Ausführung, welche hinsichtlich der allgemeinen Anordnung der Plattenpaare, Einsatzringe sowie der Zu und Ableitungskanäle beispielsweise auch für die erfindungsgemässe Ausbildung massgebend sein kann, sind im Niederdruck-Arbeitsraum zwecks Vergrösserung der wärmeübertragen den Oberfläche Einsatzbleche eingesetzt, die in der Richtung der Durehströmung gewellt sind; die Anwendung dieser Einsatzbleche ist jedoch im Falle der Erfindung nicht. unbe dingt erforderlich und deshalb für die Erfin dung nicht kennzeichnend.
In der bekannten Ausführung gemäss Fig. 1 bis 3 sind die Platten 1 und 1' des verwendeten einzigen Plattenbündels mit ihren am Umfang verlaufenden Rändern 2 paarweise so aufeinandergeleg-t, dass zwischen ihnen für die Leitung des Arbeitsmittels höheren Druckes der Spalt 6 freigelassen ist. Zwecks Einführung des Arbeitsmittels in die Spalte 6 und zwecks Abführung desselben aus diesen Spalten sind die Platten mit den Vertiefungen 3 und 3' ausgebildet, in die die Ringe 4 bez-v. 4' eingesetzt sind. Nach Einsetzen der Ringe -erden die Platten an ihren Rändern paarweise, z.
B. mittels Ver- nietens, Verlötens, Vcrsch-,veissens, Aufbör- delns oder in anderer Weise verbunden, so dass die im Vorhergehenden erwähnten, aus ,je zwei Platten bestehenden Plattenpaare ent stehen.
Diese Plattenpaare sind derart an- eina.ndergeleggt, dass die Ringe 4 und 4', die an den Platten gegebenenfalls auch befestigt sein können, sieh mit den zwischen ihnen befindlichen Platten aufeinander abstützen, so da,ss die Öffnungen der Ringe sowie die in den Platten zu diesen konzentrisch ausge- schnittenen, kreisförmigen Öffnungen einan der decken.
Die Ringe 4 und 4' sind mit radialen Bohrungen 5 bezw. 5' versehen, welche zwischen den von den Plattenpaaren umschlossenen Spalten 6 und den aus den Ringen gebildeten Kanälen 7 bezw. 8 Ver- bindunc herstellen. Diese Kanäle sind durch Aneinanderpressen der Plattenpaare von dem zwischen den Platten befindlichen andern Arbeitsraum 16 (vom Niederdruck-Arbeits- raum) abgesperrt.
Das Plattenbündel ist in das Gehäuse 10 eingesetzt, und seine Platten sind zum Zwecke des erwähnten dichtenden Abschlusses aneinandergepresst. Dieses Zu sammenpressen kann z. B. mittels der Schrau benspindel 12 erfolgen, die die Plattenpaare bezw. die Ringe 4 und 4' durch Vermittlung der Versteifungsplatte 9 zusammenpresst und dieselben in einem am Gehäuse 10 sowie an den die Verlängerungen der Kanäle 7-8 bildenden Anschlüssen 13 bezw. 13' befestigt; es ist jedoch auch möglich, das Zusammen pressen der Platten z.
B. auf solche Weise zu bewerkstelligen, dass eine in die Boden platte 14 des Gehänses 10 eingeschraubte Schraube 15 sich auf die Versteifungsplatte 9 (Fig.l rechts) stützt. Zwecks Vergrösserung der \wärmeübertragenden. Oberfläche sind in dem Niederdruck-Arbeitsraum, welcher im Vergleich zum Hochdruck-Arbeitsraum einen grösseren Rauminhalt (grössere Spaltabmes sung) aufweist, sich auf die Platten der Plattenpaare stützende Einlagen angebracht,
die zwischen je zwei Plattenpaaren beispiels- weise aus den gewellten Blechen 17 und 18 und dem zwischen diesen angeordneten, glat ten Blech 19 bestehen.
Derartige Einlagen, die also gleichzeitig auch zur Abstützung zwischen den benachbarten Platten dienen, können sowohl zu diesem Zweck als auch zum Zwecke der Erhöhung der wärmeüber tragenden Oberfläche auch im Hochdruck- Arbeitsraum angebracht werden, und falls die Anwendung solcher Einlagen vermieden werden kann,
können die Platten auch mittels in sie eingepresster Stützrippen unmittelbar i aufeina nder abgestützt werden. Die Einsatz- bleche 17, 18 und 19 sind bei den Ringen 4 und 4' mit das Aufeinanderpressen derselben bezw. der Plattenvertiefungen $ bezw. 3' ermöglichenden, kreisförmigen Ausschnitten versehen.
In Fig. 1 und 3 sind die Durchströ- mungsrichtungen beider Arbeitsmittel (d. h. des Hochdruck- sowie des Niederdruck-Ar- beitsmittels) mit Pfeilen bezeichnet.
Ein wesentlicher Nachteil der soeben be schriebenen Wärmeaustauscher besteht darin, dass der gegenseitige Abstand der einzelnen Platten des Plattenbündels, insbesondere so weit es sich um den Niederdruck-Arbeifs- raum (d. h. gemäss den Fig. 1 bis 3 um den Arbeitsraum 16) handelt, nicht unter einen gewissen Wert, z. B. nicht unter 2 bis 3 mm, herabgesetzt werden kann.
In diesem Falle würde nämlich keine genügende Bauhöhe zur Verfügung stehen, um die zwischen den paar weise dichtend verbundenen Platten befind lichen Ringeinlagen auszubilden, in diesen die zum Durchlass des Arbeitsmittels dienen den Bohrungen anzubringen, ferner um ober- und unterhalb dieser Bohrungen eine dich tende Werkstoffschicht belassen zu können, obwohl es aus andern Gesichtspunkten, unter andern auch, um die in der Ausführung gemäss den Fig. 1 bis 3 verwendeten, gewell- ten Einlagen vermeiden zu können,
oder in je einem Plattenzwischenraum eine je klei nere Anzahl solcher Einlagen übereinander anwenden zu müssen, wünschenswert wäre, den Plattenabstand so weitgehend als möglich zu verringern. Die Erfindung ermöglicht die Beseitigung dieses Nachteils, unter Aufrecht erhaltung der allgemeinen Anordnung der beschriebenen Vorrichtung und des in ihrer Zerlegbarkeit liegenden Vorteils, durch Ver teilung der mit Bohrungen versehenen Ein lagen abwechselnd auf mehrere - wenigstens auf zwei - Zu- und Ableitungskanäle,
bezw. durch abwechselndes Anschliessen der zwi schen den paarweise verbundenen Platten ent standenen Arbeitsraumteile an diese Kanäle grundsätzlich in der Weise, wie dies bei spielsweise aus den in den Fig. 4 bis 14 dar gestellten Konstruktionseinzelheiten und aus der nachfolgenden Beschreibung derselben hervorgeht. Von den eben erwähnten Figuren zeigt Fig. 4 den Einbau der Ringe bezw. der durchbrochenen Einlagen zwischen die Plat ten der Plattenpaare.
In den Fig. 5, 7 und 9 sind von oben gesehen die miteinander ver bundenen Plattenpaare und die Anordnung der durch die Einlage gebildeten Kanäle an den einander gegenüberliegenden Enden der genannten Plattenpaare ersichtlich. Auf den Fig.6, 8 bezw. 10 sind die die einzelnen Platten der Plattenpaare dieser Anordnungen und schliesslich auf den Fig. 11 bis 14 einige zweckmässige Ausführungsvarianten der Ringeinlagen dargestellt.
In der Ausführung gemäss Fig. 5 sind, von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten An ordnung abweichend, an den Plattenenden je zwei, in der Ausführung gemäss Fig. 9 hin gegen je drei Kanäle senkrecht zur Ebene der Platten ausgebildet.
Wie Fig.5, 7 und 9 zeigen, decken sich die übereinandergeschich- teten, dichtend verbundenen Plattenpaare in der Umgebung der Kanäle 7, 7' und 8, 8' (bezw. 7, 7', 7" und 8, 8', 8") nicht voll kommen, sondern sind von solcher Gestalt und abwechselnd so aneinandergelegt, dass die zur Zu- bezw. Ableitung des Arbeitsmittels dienenden, mit Einsatzring versehenen Teile zweier an ihrem Mittelteil nicht benach barten Plattenpaare miteinander in Berüh rung stehen, da auf einem Plattenpaare,
das zwischen zwei bei ihren Einsatzringen mit einander in Berührung stehenden Platten paaren liegt, der diese Berührung hindernde Teil fortgelassen ist. In der einfachsten Aus führung gemäss Fig. 5 sind sämtliche Plat tenpaare von der gleichen Gestalt, und zwar auf die Mittelebene 22-22 des Platten bündels bezogen, derart asymmetrisch, dass, falls die Plattenpaare I und II abwechselnd in Spiegelbildstellung (bezw. nach Umwen dung jedes zweiten Plattenpaares um die Achse 22-22) aufeinandergelegt werden, ein erfindungsgemässer Wärmeaustauschapparat entsteht.
Bei dem Plattenbündel gemäss Fig. 9, das je drei Zu- und Ableitungskanäle besitzt, sind im Gegensatz hierzu Platten von wenig stens zweierlei Schnittform erforderlich, da, wie dies aus der (drei aufeinanderfolgende Plattenpaare dieser Ausbildung in zerlegtem Zustand darstellenden) Fig. 10 ersichtlich ist, das Plattenpaar I durch seine Wendung um die Achse 22-22 in die Lage II gebracht, und hierdurch für die Plattenpaare I und Il dieselbe Plattenform verwendet werden kann,
während für die Platten III des Platten paares eine neue, zweite Schnittform vor gesehen werden muss. Das Ausschneiden der Platten I, II und III des Plattenbündels kann, in wenigstens zwei Formen, natürlich auch anders bewerkstelligt werden. Die an ein Plattenpaar anschliessenden Zu- oder Ableitungskanäle können in jeder Anordnung auch in anderer Weise geteilt sein. Eine derartige, ebenfalls aus vollkom men identischen Plattenpaaren bestehende, beispielsweise Variante der Anordnung ge mäss den Fig. 5 und 6 ist auf den Fig. 7 und 8 dargestellt.
Fig. 4, die ein am Ende des Plattenbün dels durch einen solchen Kanal gelegter Schnitt ist, zeigt klar, dass jener Teil der Plattenpare 26, 27<B>....</B> der die Berührung der Plattenpaare 23, 24, 25<B>...</B> bei den Ein satzringen hindern würde, fehlt; wenn also der auf Fig. 4 dargestellte Kanalteil im Falle der Ausführung gemäss Fig. 5 z. B. zum Kanal 7 gehört, so schliessen sich die Innen räume der Plattenpaare 26, 27 ... in einer der Fig. 4 entsprechenden Weise an den Kanal 7' an, anderseits sind in der Umgebung dieses letzteren Kanals die die Berührung hindernden Teile der Plattenpaare 23, 24, 25 ... entfernt.
Diese Anordnung ermöglicht es, in der aus Fig. 4 eisichtlichen Weise die Höhe der Einsatzringe von dem Platten- abstand innerhalb gewisser Grenzen unab hängig zu machen, d. h. auch bei baulich befriedigender Ringhöhe geringere Platten spalte als in den Fig. 1 bis 3 anzuwenden.
Während nämlich in der bekannten Anord nung gemäss Fig. 1 bis 3 die Höhe des Ein satzringes im besten Falle dem im Platten bündel gemessenen Teilungsabstand der äusse ren Platten einer aus drei aufeinanderfolgen den Platten bestehenden Plattengruppe an dem mittleren Teil des Bündels gleichkommt, kann dieselbe Abmessung im Falle der An wendung von je zwei Kanälen (F'ig. 5) prak tisch das Doppelte, und im Falle der Anwen dung von je drei Kanälen (Fig. 9) das Drei fache des erwähnten Plattenabstandes betra gen, usw.
Die Verringerung der Höhenabmessung der Einsatzringe unter einen gewissen Grenz wert ist, wie dies dem aus der Fzg. 4 ersicht lichen Ringquerschnitt zu entnehmen ist, liauptsäehlich durch den Umstand gehindert, dass auch der Querschnitt der in den Ringen ausgebildeten Durchlassbohrungen 28 genü gend reichlich sein muss, und dabei oberhalb und unterhalb der Bohrungen noch eine ge nügende Werkstoffschichtenhöhe verbleiben muss,
um die zwischen die Stirnflächen von je zwei benachbarten Ringen fallenden Plat tenteile gegenüber dem im Hochdruck- Arbeitsraum herrschenden Druck durch die Ringe in dichtender Weise gut zusammen pressen zu können. Die auf Fig. 11 ersicht liche Ausführungsvariante des Ringes kann in dieser Hinsicht, insbesondere was das Herausarbeiten der Bohrungen betrifft, in gewissem Masse bereits als zweckmässiger betrachtet werden.
Eine noch zweckmässigere Variante stellen die Fig. 12 und 13 dar, von welchen die F'ig.12 eine Oberansicht der Einlage, die Fig. 13 hingegen ein Zylinder schnitt derselben ist. Gemäss diesen Figuren besteht die Einlage aus drei Ringen, und zwar aus den äussern, ebenen Druckringen 29 und 30 und einem zwischen diesen befind lichen Faltring 31, dessen Falten durch Pressen hergestellt sind.
Die Durchlassöff- nungen des Einsatzringes werden in diesem Falle durch die Wellenzwischenräume des Faltringes gebildet. Die äussern Druckschei ben 29 und 30 sind zur Erzielung des erfor derlichen Dichtungsdruckes nötig und können zweckmässigerweise an den Faltring auch an geschweisst werden. Eine weitere Variante ist in Zylinderschnitt auf Fig. 14 dargestellt; in dieser Ausführung besteht die Einlage aus dem gezahnten Ring 32 und der sich auf die Zähne des letzteren stützenden Druck scheibe 33. Die Kanaleinlagen können ausserdem noch sehr verschiedenartig ausgebildet werden. So kann man z.
B. den Falten in der Ausfüh rung gemäss den Fig. 12 und 13 auch einen '-Querschnitt geben, und es können die Ringe im Falle der Ausführung gemäss Fig. 4 sowohl in der Ebene der Bohrungen als, auch senkrecht hierzu geteilt sein; ausserdem kön nen diese in allen Ausführungsfällen an einer Stelle des Umfanges auch aufgeschnit ten sein. Dabei müssen die Einlagen auch nicht unbedingt kreisringförmig sein; sie können vielmehr in der Oberansicht auch eine ovale, viereckige oder vieleckige Form haben.
Zur Sicherung des Abstandes der benach barten Platten können auch bei den beschrie benen Ausführungsformen in die Platten ein gepresste Rippen oder zwischengelegte ge furchte Blecheinlagen dienen, wobei die letz teren mit den wärmeübertragenden Platten zweckmässigerweise auch verschweisst werden können. Die Anwendung derartiger gefurch ter Einsatzbleche ist hauptsächlich dann be- gründet,
wenn in irgendeinem Arbeitsraum (in erster Linie im Arbeitsraum von niedri gerem Drucke und grösserem Rauminhalt) die Vergrösserung der wärmeübertragenden Ober fläche erwünscht ist.
Die Stützrippen bezw. die Furchen der Einsatzbleche müssen selbst verständlich so ausgebildet werden, dass die selben gleichzeitig auch die Strömung führen und die gute Verteilung des strömenden Arbeitsmittels in dem Strömungsraum zwi schen den Platten sichern, Wie die Fig.9 und 10 zeigen, tritt die Notwendigkeit der Befriedigung dieser letzteren Forderung um so mehr in den Vordergrund, je grösser (z. B.
drei gegenüber zwei) die Anzahl der Zu- und Ableitungskanäle ist, da in einem .solchen Falle in erhöhtem Masse möglich ist, dass sich in den zwischen den Platten befindlichen Räumen vom Standpunkte der Strömung iso lierte (tote) Räume bilden. Die Beseitigung dieses Nachteils wird z. B. im Falle der Aus: führung gemäss den Fig. 9 und 10 im erwähn ten Sinne durch in die Bleche eingepresste, strömungsführende und stützende Rippen 34 ermöglicht.
Der Vollständigkeit halber wird bemerkt, dass die aus miteinander dichtend verbunde nen Platten bestehenden Plattenpaare sich auch in ihren wärmeübertragenden, mittleren Teilen nicht unbedingt decken müssen, sondern sie gegeneinander in ihren ' Ebenen in bezug auf die Strömungsrichtung abwechselnd nach rechts und nach links auch verschoben wer den können.
Demzufolge wird zwar die Spalt abmessung im Niederdruck-Arbeitsraum in der Nähe der Seitenkanten der gegeneinander abwechselnd verschobenen Plattenpaare ver grössert; dies verursacht jedoch gewöhnlich keine namhafte Verschlechterung des Wir kungsgrades der Wärmeübertragung; ander seits kann man hierdurch gegebenenfalls eine bessere und leichtere Anordnung der an dem selben Plattenende ausgebildeten Zu- und Ableitungskanäle erhalten, besonders wenn die Plattenbreite im Vergleich zum Kanal durchmesser nicht sehr gross ist.
Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher eignet sich hauptsächlich zur Erwärmung bezw. Abkühlung von gasförmigen Arbeits mitteln im Gegenstrom, was besonders beim Betrieb von Gasturbinen oder andern mit Wärmeaustauschern arbeitenden Wärmekraft- maschinenanlagen hervorragende Wichtigkeit besitzt.
In diesem Falle strömt in den zweckmässig mittels. elektrischer Linien schweissung - dichtend abgeschlossenenPlat- teninnenräumen das Arbeitsmittel von höhe rem Druck und niedrigerer Temperatur, welches bei dem zur Verfügung stehenden Temperaturgefälle die Wärmemenge des im andern Arbeitsraume strömenden Arbeits mittels von niedrigerem Druck und höherer Temperatur übernimmt.
Heat exchanger #. To accomplish the heat transfer between two working fluids flowing under different pressures and at different temperatures, heat exchange devices are known which contain plates (sheets) of approximately the same shape arranged one above the other in one or more bundles. In a plate bundle, two adjacent plates are connected to one another in a sealing manner around their circumference (e.g.
B. welded ver), so that the resulting closed space between them in this way is suitable for the line of. Working medium higher pressure. The working fluid of niedri gerem pressure flows between the aufeinan the following pairs of plates and occurs for this purpose at one end of the plates in the closed housing enveloping the plate bundle. reaches one end of the plates within this housing, then flows through the space between the plate pairs and finally leaves the housing at the opposite end of the plates.
In order to introduce the working fluid of higher pressure into the interior of the plates pairs and from this, with respect to the flow of the working fluid lower pressure, conveniently in countercurrent, to be able to forward, are at the opposite ends of a pair of plates, between the Plates of the same, on the plate circumference inlet and outlet openings (column) left free, each in a common supply line respectively. Discharge channel open.
With such a design, however, the dismantling of the plate pairs of the plate bundle for the purpose of cleaning, repair, etc. is considerably more difficult; therefore, arrangements of this type are already known in which the supply and discharge of the working fluid flowing inside the pairs of plates takes place transversely to the plate plane in order to eliminate this difficulty. In order to make this possible, an insert, somehow fastened between the plates and broken in the middle, is in the interior of each individual pair of plates, e.g.
B. a ring, built in, which is provided on its circumference with serving for the passage of the working fluid, radial openings (holes). These deposits respectively. Rings are arranged one above the other between the plates of the stacked plate pairs and are pressed together and with the plates in a sealing manner perpendicular to the plates, the plates being cut out in a corresponding manner at the openings in the inserts,
so that in this way for the working medium higher pressure common zu- or. Drainage channels are created which are directed towards the plates and are in communication with the interiors of the plate pairs.
The heat transfer between the respectively entering through these channels in the latter space. The higher pressure working medium exiting here and the lower pressure working medium flowing between the plate pairs is conveyed through the plates of the plate bundle, which separate the high pressure and low pressure working spaces from one another.
For a better understanding of the above, an embodiment of the known heat exchanger designed in this latter way is shown in FIGS. 1 to 3.
In this embodiment, which can also be decisive for the design according to the invention with regard to the general arrangement of the plate pairs, insert rings and the inlet and outlet channels, for example, insert sheets are used in the low-pressure workspace in order to increase the heat-transferring surface, which are corrugated in the direction of the throughflow ; however, these insert sheets are not used in the case of the invention. absolutely necessary and therefore not indicative of the invention.
In the known embodiment according to FIGS. 1 to 3, the plates 1 and 1 'of the single plate bundle used are placed on top of one another with their circumferential edges 2 so that the gap 6 is left free between them for the conduction of the higher pressure. For the purpose of introducing the working medium into the column 6 and for the purpose of removing it from these columns, the plates are formed with the depressions 3 and 3 'into which the rings 4 bez-v. 4 'are used. After inserting the rings -erden the plates at their edges in pairs, e.g.
B. connected by riveting, soldering, joining, welding, flanging or in some other way, so that the above-mentioned pairs of plates each consisting of two plates are created.
These pairs of plates are laid on one another in such a way that the rings 4 and 4 ', which can optionally also be attached to the plates, rest on one another with the plates located between them, so that the openings in the rings and those in the Plates to these concentrically cut, circular openings on top of one another.
The rings 4 and 4 'are respectively with radial holes 5. 5 'provided which between the gaps 6 enclosed by the plate pairs and the channels 7 formed from the rings respectively. 8 Establish connection. By pressing the pairs of plates together, these channels are closed off from the other working space 16 located between the plates (from the low-pressure working space).
The plate bundle is inserted into the housing 10, and its plates are pressed against one another for the purpose of the aforementioned sealing. To squeeze this can, for. B. by means of the screw benspindel 12, which BEZW the plate pairs. the rings 4 and 4 'are pressed together by the mediation of the stiffening plate 9 and the same in a on the housing 10 and on the connections 13 and 8 forming the extensions of the channels 7-8 respectively. 13 'attached; However, it is also possible to press the plates together z.
B. to accomplish in such a way that a screw 15 screwed into the bottom plate 14 of the housing 10 is supported on the stiffening plate 9 (Fig.l right). For the purpose of increasing the heat transferring. Surface are in the low-pressure working space, which has a larger volume compared to the high-pressure working space (larger gap dimensions), inserts supporting themselves on the plates of the plate pairs,
which consist, for example, of the corrugated metal sheets 17 and 18 and the smooth sheet metal 19 arranged between them between each pair of plates.
Such inserts, which at the same time also serve to support between the adjacent plates, can also be attached in the high-pressure work space for this purpose as well as for the purpose of increasing the heat transferring surface, and if the use of such inserts can be avoided,
the panels can also be supported directly on one another by means of support ribs pressed into them. The insert sheets 17, 18 and 19 are in the rings 4 and 4 'with the pressing of the same or. of the plate recesses $ or. 3 'enabling circular cutouts.
In FIGS. 1 and 3, the directions of flow of both working media (that is, the high pressure and the low pressure working media) are indicated by arrows.
A major disadvantage of the heat exchangers just described is that the mutual spacing of the individual plates of the plate bundle, in particular as far as the low-pressure working space (ie the working space 16 according to FIGS. 1 to 3) is concerned, is not below a certain value, e.g. B. not below 2 to 3 mm, can be reduced.
In this case, namely, there would not be sufficient overall height available to form the ring inserts located between the pair of sealingly connected plates, in which the holes are used to allow the working medium to pass through, and a sealing layer of material above and below these holes to be able to leave it, although from other points of view, among other things, in order to be able to avoid the corrugated inserts used in the embodiment according to FIGS. 1 to 3,
or to have to use a smaller number of such deposits on top of each other in each plate gap, it would be desirable to reduce the plate spacing as much as possible. The invention makes it possible to eliminate this disadvantage, while maintaining the general arrangement of the device described and the advantage of being able to be dismantled, by distributing the bored A layers alternately on several - at least two - supply and discharge channels,
respectively by alternately connecting the between tween the plates connected in pairs ent up work space parts to these channels basically in the way that is evident from the construction details provided in FIGS. 4 to 14 and the description below. Of the figures just mentioned, Fig. 4 shows the installation of the rings BEZW. the perforated inlays between the plat th of the plate pairs.
In Figs. 5, 7 and 9, the interconnected pairs of plates and the arrangement of the channels formed by the insert at the opposite ends of said pairs of plates are seen from above. On the Fig.6, 8 respectively. 10 are the individual plates of the plate pairs of these arrangements and finally on FIGS. 11 to 14 some useful design variants of the ring inserts.
In the embodiment according to FIG. 5, deviating from the arrangement shown in FIGS. 1 to 3, two channels are formed at each of the plate ends, while in the embodiment according to FIG. 9, three channels are formed perpendicular to the plane of the plates.
As shown in FIGS. 5, 7 and 9, the layered, sealingly connected pairs of plates coincide in the vicinity of the channels 7, 7 'and 8, 8' (or 7, 7 ', 7 "and 8, 8', 8 ") do not come fully, but are of such a shape and alternately placed next to one another that the to- or. Discharge of the working medium, provided with an insert ring, of two pairs of plates that are not adjacent at their middle part are in contact with one another, since one pair of plates,
which lies between two plates which are in contact with one another at their insert rings, the part preventing this contact being omitted. In the simplest embodiment according to FIG. 5, all plate pairs are of the same shape, based on the central plane 22-22 of the plate bundle, so asymmetrically that, if the plate pairs I and II alternate in a mirror image position (or after Umwen tion of every second pair of plates around the axis 22-22) are placed on top of one another, a heat exchange apparatus according to the invention is created.
In the plate bundle according to FIG. 9, which each has three inlet and outlet channels, plates of at least two different sectional shapes are required, as can be seen from FIG. 10 (which shows three successive plate pairs of this design in a disassembled state) is, the pair of plates I brought into position II by turning around the axis 22-22, and as a result, the same plate shape can be used for the pairs of plates I and II,
while for the plates III of the plate pair a new, second cut shape must be seen before. The plates I, II and III of the plate bundle can of course also be cut out differently in at least two forms. The supply or discharge channels adjoining a pair of plates can also be divided in a different manner in any arrangement. Such, also consisting of completely identical pairs of plates, for example a variant of the arrangement according to FIGS. 5 and 6 is shown in FIGS.
Fig. 4, which is a cut at the end of the Plattenbün dels through such a channel, shows clearly that that part of the plate pairs 26, 27 <B> .... </B> the contact of the plate pairs 23, 24, 25 <B> ... </B> with the insert rings is missing; So if the channel part shown in FIG. 4 in the case of the embodiment according to FIG. B. belongs to the channel 7, so close the inner spaces of the plate pairs 26, 27 ... in a manner corresponding to FIG. 4 to the channel 7 ', on the other hand, in the vicinity of this latter channel are the parts preventing the contact Plate pairs 23, 24, 25 ... removed.
This arrangement makes it possible, in the manner shown in FIG. 4, to make the height of the insert rings independent of the plate spacing within certain limits; H. even with a structurally satisfactory ring height, smaller slabs than in FIGS. 1 to 3 should be used.
While in the known Anord voltage according to Fig. 1 to 3, the height of the insert ring in the best case equals the pitch of the outer plates measured in the plate bundle of a plate group consisting of three consecutive plates on the middle part of the bundle, the same dimension can in the case of the use of two channels each (Fig. 5) practically double that, and in the case of the use of three channels each (Fig. 9) three times the plate spacing mentioned, etc.
The reduction in the height dimension of the insert rings below a certain limit, as can be seen from the ring cross-section visible in vehicle 4, is mainly prevented by the fact that the cross-section of the through-holes 28 formed in the rings must also be sufficiently plentiful , and a sufficient material layer height must remain above and below the boreholes,
in order to be able to compress the falling between the end faces of two adjacent rings Plat tenteile against the pressure prevailing in the high-pressure working space through the rings in a sealing manner. The on Fig. 11 ersicht Liche variant of the ring can in this respect, especially as regards the machining of the bores, to a certain extent already be considered more expedient.
12 and 13 represent an even more expedient variant, of which FIG. 12 is a top view of the insert, while FIG. 13 is a cylinder section of the same. According to these figures, the insert consists of three rings, namely from the outer, flat pressure rings 29 and 30 and a folding ring 31 located between these, the folds of which are produced by pressing.
In this case, the passage openings of the insert ring are formed by the spaces between the corrugations of the folded ring. The outer pressure washers 29 and 30 are necessary to achieve the necessary sealing pressure and can conveniently also be welded to the folding ring. Another variant is shown in cylinder section in FIG. 14; In this embodiment, the insert consists of the toothed ring 32 and the pressure disk 33, which is supported on the teeth of the latter. The channel inserts can also be designed in very different ways. So you can z.
B. the folds in the Ausfüh tion according to FIGS. 12 and 13 also give a 'cross-section, and in the case of the embodiment according to FIG. 4, the rings can be divided both in the plane of the bores and perpendicular thereto; In addition, these can also be cut open at one point in the scope in all cases. The deposits do not necessarily have to be circular; Rather, they can also have an oval, square or polygonal shape in the top view.
To secure the distance between the neighboring plates can also be used in the described embodiments in the plates, a pressed ribs or interposed ge furrowed sheet metal inlays, the latter teren can also be conveniently welded to the heat transferring plates. The use of such grooved insert sheets is mainly justified when
if in any work space (primarily in the work space with lower pressures and larger volume) the enlargement of the heat transferring surface is desired.
The support ribs respectively. The grooves of the insert sheets must of course be designed so that the same also guide the flow and ensure the good distribution of the flowing working medium in the flow space between the plates, As FIGS. 9 and 10 show, the need to satisfy this occurs the latter requirement, the more prominent the greater (e.g.
three compared to two) is the number of inlet and outlet channels, since in such a case it is possible to an increased extent that in the spaces between the plates isolated (dead) spaces are formed from the standpoint of the flow. The elimination of this disadvantage is e.g. B. in the case of Aus: Execution according to FIGS. 9 and 10 in the sense mentioned by pressed into the sheets, flow-guiding and supporting ribs 34 made possible.
For the sake of completeness, it should be noted that the plate pairs consisting of sealingly connected plates do not necessarily have to coincide in their heat-transferring, central parts, but they are shifted against each other in their 'planes in relation to the flow direction alternately to the right and to the left the can.
As a result, although the gap is dimensioned in the low-pressure working space near the side edges of the alternately shifted plate pairs ver enlarged; however, this usually does not cause any significant deterioration in heat transfer efficiency; On the other hand, a better and easier arrangement of the inlet and outlet channels formed on the same end of the plate can thereby be obtained, especially if the plate width is not very large compared to the channel diameter.
The heat exchanger according to the invention is mainly suitable for heating BEZW. Cooling of gaseous working fluids in countercurrent, which is particularly important when operating gas turbines or other thermal engine systems that work with heat exchangers.
In this case flows into the appropriate means. electrical line welding - sealingly closed panel interiors the working medium of higher pressure and lower temperature, which, with the available temperature gradient, takes over the amount of heat from the work flowing in the other working area by means of lower pressure and higher temperature.