Dichtanordnung für Plattenwärmetauscher, bestehend aus weicheren Dichtungen,
die zwischen härteren Dichtungen liegen Es sind aus vielen einzelnen Platten aufgebaute
zerlegbare Wärmetauscher bekannt, deren Platten mit Abständen unter Zwischenfügen
von Dichtungsstreifen an den Plattenrändern ausgerichtet aufeinandergelegt und paketweise
miteinander verspannt sind. Dafür werden die Randzonen der Platten zum Einfügen
der Dichtungsstreifen wannenähnlich verformt. Der Querschnitt der die Dichtung aufnehmenden
Vertiefungen entspricht den Breitenabmessungen des Dichtungsstreifens. Durch jeweils
zwei benachbarte einer Vielzahl insgesamt gebildeter Hohlräume solcher Plattenpakete
wird das wärmeabgebende und das wärmeaufnehmende Medium geleitet. Bei mehr als zwei
Hohlräumen kommunizieren demzufolge einerseits die das wärmeabgebende und andererseits
die das wärmeaufnehmende Medium enthaltenden Plattenhohlräume.Sealing arrangement for plate heat exchangers, consisting of softer seals,
that lie between harder seals. They are made up of many individual plates
Dismountable heat exchangers known whose plates are spaced with interposing
of sealing strips on the edges of the panels, aligned one on top of the other and in packets
are braced together. For this purpose, the edge zones of the panels are used for pasting
the sealing strip is deformed like a tub. The cross section of the gasket receiving
Depressions correspond to the width dimensions of the weather strip. Through each
two adjacent to a plurality of total formed cavities of such plate packs
the heat-emitting and the heat-absorbing medium is conducted. If there are more than two
Accordingly, cavities communicate on the one hand the heat emitting and on the other hand
the plate cavities containing the heat-absorbing medium.
Diesen bekannten Plattenwärmetauschern wird überall dort gegenüber
anderen Wärmetauschertypen, z. B. Rohrbündelwärmetauschern, der Vorzug gegeben,
wo es in gleichem Maße auf gute Wärmeaustauschbedingungen und auf eine gute Reinigungsmöglichkeit
der die Medien führenden Hohlräume ankommt. Man hat bisher solche Wärmetauscher
vor allem in Molkereien, Brauereien und Nahrungsmittelbetrieben verwendet.These known plate heat exchangers are everywhere opposite
other types of heat exchangers, e.g. B. Shell and tube heat exchangers, given preference
where it is equally important to have good heat exchange conditions and good cleaning options
the cavities carrying the media arrives. So far, such heat exchangers have been used
mainly used in dairies, breweries and food factories.
Der grundsätzliche Aufbau der bekannten Plattenwärmetauscher ist in
Fig. 1 dargestellt. Zwei Platten 1 sind untereinander und gegenüber den weitgehend
biegesteifen Endplatten 2 a und 2 b durch streifenförmige Dichtungen
3 so abgestützt, daß dazwischen getrennte Hohlräume a und b entstehen. Durch die
äußeren, miteinander verbundenen Hohlräume a wird beispielsweise das wärmeaufnehmende
und durch den dazwischenliegenden Hohlraum b das wärmeabgebende Gut geführt. Für
die Dichtungsstreifen 3 werden meistens elastische Werkstoffe verwendet, insbesondere
Gummi oder gummiähnliche Stoffe. Die Endplatten 2 a und 2 b sind durch
Zuganker 4 verbunden und verspannen das Plattenpaket, wobei die Gummidichtungen
3 die gesamte aufgegebene Pressung aufnehmen müssen. Die Gummidichtungen 3 sind
ferner ständig von einer Seite den Einwirkungen der durch die Hohlräume
a und b geführten Medien ausgesetzt.The basic structure of the known plate heat exchangers is shown in FIG. Two plates 1 are supported with one another and with respect to the largely rigid end plates 2 a and 2 b by strip-shaped seals 3 in such a way that separate cavities a and b are formed between them. For example, the heat-absorbing material is guided through the outer, interconnected cavities a and the heat-emitting material is guided through the intermediate cavity b. For the sealing strips 3, elastic materials are mostly used, in particular rubber or rubber-like substances. The end plates 2 a and 2 b are connected by tie rods 4 and brace the plate pack, with the rubber seals 3 having to absorb the entire pressure applied. The rubber seals 3 are also constantly exposed from one side to the effects of the media guided through the cavities a and b.
Bei einem Einsatz derartiger Plattenwärmetauscher in der Nahrungsmittelindustrie
werden Veränderungen der Dichtungswerkstoffe kaum festgestellt, und die Abdichtung
bleibt über verhältnismäßig große Zeitspannen gewährleistet. Setzt man indes solche
Plattenwärmetauscher in der chemischen Industrie ein, so werden die Gummidichtungen
3 fast immer sehr rasch angegriffen, mindestens aber durch die in den Hohlräumen
a und b enthaltenen Medien in ihrer Härte verändert. Dadurch werden
die sicheren Abdichtungsverhältnisse nach und nach aufgehoben.When such plate heat exchangers are used in the food industry, changes in the sealing materials are hardly noticed, and the seal is ensured over a relatively long period of time. If, however, such plate heat exchangers are used in the chemical industry, the rubber seals 3 are almost always attacked very quickly, but at least their hardness is changed by the media contained in the cavities a and b. As a result, the secure sealing conditions are gradually canceled.
Um diese Nachteile zu beheben, ist es ferner bekannt, einen weichen
Dichtungsstreifen in die Aussparung eines am Plattenrand angeordneten härteren Dichtungselementes
einzulegen, wobei das härtere Dichtungselement die Vorspannung der weichen Dichtung
begrenzt und einen gleichbleibenden Abstand der Platten untereinander sicherstellt.
Die Querschnittsabmessungen der weichen Dichtung sind bei dieser bekannten Ausführungsform
größer als die Querschnittsabmessungen der Aussparung im härteren Dichtungselement.
Eine Verdrängungsmöglichkeit der weichen Dichtung etwa in Richtung der Plattenebene
zwischen den begrenzenden Flanken der Aussparung ist daher nicht gegeben. Die Abdichtung
der Platten untereinander kommt hierbei ausschließlich durch jenen Querschnittsbereich
der weichen Dichtung zustande, der über die Ebene der Aussparung im härteren Dichtungselement
hervorragt. Bei einer bestimmten Vorspannung des Plattenpaketes werden jedoch im
Dauerbetrieb die Abdichtungsverhältnisse zunehmend unsicher. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn aggressive Medien oder Temperatureinflüsse auf den weichen Dichtungsstreifen
einwirken, ohne daß gleichzeitig die Vorspannung der Dichtungsanordnung entsprechend
überprüft und geändert wird.
Es wurde nun gefunden, daß diese Schwierigkeiten
behoben werden können, wenn der Raum zwischen den härteren Dichtungen und den Platten
keilförmig gestaltet ist und auf der Innendruckseite und der dem Innendruck abgewandten
Seite der weichen Dichtungen ein auch nach dem Verspannen des Plattenpaketes bestehenbleibender
freier Raum vorgesehen ist.To overcome these disadvantages, it is also known to use a soft
Sealing strip in the recess of a harder sealing element arranged on the edge of the plate
insert, the harder sealing element the bias of the soft seal
limited and ensures a constant distance between the plates.
The cross-sectional dimensions of the soft seal are in this known embodiment
larger than the cross-sectional dimensions of the recess in the harder sealing element.
A possibility of displacement of the soft seal approximately in the direction of the plane of the plate
between the bounding flanks of the recess is therefore not given. The waterproofing
the plates below each other come exclusively through that cross-sectional area
the soft seal comes about, which is above the level of the recess in the harder sealing element
stands out. With a certain preload of the plate pack, however, the
Continuous operation the sealing conditions are increasingly unsafe. This is particular
This is the case when aggressive media or temperature influences affect the soft sealing strip
act without at the same time the bias of the sealing arrangement accordingly
is checked and changed.
It has now been found that these difficulties
Can be fixed if the space between the harder seals and the plates
Is designed wedge-shaped and on the internal pressure side and facing away from the internal pressure
On the side of the soft seals, a permanent one even after the plate pack has been braced
free space is provided.
An Hand der Fig. 2 bis 4 sei die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.The invention will be described in more detail below with reference to FIGS. 2 to 4.
Die Fig. 2 zeigt vier Platten eines Wärmetauscherplattenpaketes ohne
die biegungssteifen Endplatten. Die weichen Dichtungselemente befinden sich am Rand
der Platten 1 zwischen zwei wesentlich härteren bzw. festeren Dichtungselementen
5, die in ihrer den Abstand der Platten 1 bestimmenden Höhe etwas niedriger sind
als die weichen Dichtungen 3. Beim Verspannen des Plattenpaketes werden demzufolge
die weichen Dichtungen 3 nur so weit belastet, bis die Platten 1 auf den härteren
abstützenden Dichtungselementen 5 aufliegen. Alle weiteren Kräfte, die von den Zugankern
des Paketes ausgeübt werden, nehmen also ausschließlich die festen Dichtungen 5
auf. Werden in einem solchen Fall die innenliegenden, abstützend wirkenden Dichtungen
5 durch ein chemisches Medium angegriffen oder in einer anderen Weise verändert,
so tritt hierdurch noch keine Verschlechterung der gesamten Abdichtung ein. Die
Platten 1 behalten ihren gegenseitigen Abstand bei. Die weichere Dichtung 3 wird
durch einen aus den Hohlräumen a oder b
ausgeübten Druck gegebenenfalls
weiter nach außen verdrängt. Diese Verdrängung kann so weit gehen, daß die weiche
Dichtung bei wesentlicher Verformung in die toten Winkel einer außenliegenden festen
Dichtung 5 vom runden Querschnitt eintritt und auf diese Weise eine unter dem Einfiuß
des inneren Druckes selbstdichtende Wirkung hervorruft.Fig. 2 shows four plates of a heat exchanger plate pack without the flexurally rigid end plates. The soft sealing elements are located on the edge of the plates 1 between two much harder or more solid sealing elements 5, which are slightly lower in their height, which determines the distance between the plates 1, than the soft seals 3 loaded until the plates 1 rest on the harder supporting sealing elements 5. All other forces that are exerted by the tie rods of the package, therefore only take up the fixed seals 5. If, in such a case, the internal, supporting seals 5 are attacked by a chemical medium or changed in some other way, this does not yet result in any deterioration of the overall seal. The plates 1 maintain their mutual spacing. The softer seal 3 is optionally displaced further to the outside by a pressure exerted from the cavities a or b. This displacement can go so far that the soft seal enters the dead angle of an external fixed seal 5 with a round cross-section when it is significantly deformed and in this way produces a self-sealing effect under the influence of the internal pressure.
Dabei muß man die außenliegende abstützende Dichtung 5 in der Höhe
etwas kleiner halten als die innenliegende Dichtung 5, sofern nur wenige Platten
1 zu einem Paket vereinigt sind. Aus der unterschiedlichen Höhe der außenliegenden
und der innenliegenden festeren Dichtung 5 ergibt sich dann ein konischer Spalt,
in den hinein die weiche Dichtung 3 bei zunehmendem Druck des durch die Hohlräume
a bzw. b
geführten Mediums bei gleichzeitig größer werdender Dichtkraft
verdrängt wird.The outer supporting seal 5 must be kept slightly smaller in height than the inner seal 5, provided that only a few plates 1 are combined into a package. The different heights of the outer and inner, more rigid seals 5 result in a conical gap into which the soft seal 3 is displaced as the pressure of the medium passed through the cavities a and b increases and the sealing force increases at the same time.
In der Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers
nach der Erfindung wiedergegeben. An Stelle von runden oder ovalen Dichtungselementen
5 ist an den Plattenrändern eine rechteckige und mit einer Nut 6 profilierte feste
Dichtung 5 angeordnet. In die Nut 6 ist die weiche Dichtung 3 eingelegt. Die Höhe
der beispielsweise rechteckigen weichen Dichtung 3 ist größer bemessen als das Tiefenmaß
der Nut 6. Die Pressung der weichen Dichtung 3 wird in diesem Fall durch die Höhe
der Stege 5 a und 5 b der profilierten härteren Dichtung 5 begrenzt.3 shows another embodiment of a plate heat exchanger according to the invention. Instead of round or oval sealing elements 5, a rectangular fixed seal 5 profiled with a groove 6 is arranged on the plate edges. The soft seal 3 is inserted into the groove 6. The height of the, for example, rectangular soft seal 3 is larger than the depth dimension of the groove 6. The compression of the soft seal 3 is limited in this case by the height of the webs 5 a and 5 b of the profiled, harder seal 5.
Bei dieser Ausführungsform läßt sich erfindungsgemäß unter einem zunehmenden
inneren Druck des wärmeabgebenden und/oder wärmeaufnehmenden Mediums eine selbstwirkend
gesteigerte Dichtkraft der weichen Dichtung 3 durch eine keilförmige Ausbildung
der Nut 6 in der Dichtung 5 erzielen, wie es vergrößert in Fig. 4 dargestellt ist.
Sofern also der Druck des Mediums aus den Hohlräumen a bzw. b
an der
durch den Steg 5 b gegebenen Dichtfläche vorbei auf die weiche Dichtung 3
wirkt, wird diese in dem konischen Spalt nach außen gedrängt und vergrößert dabei
die Pressung gegen die Platten 1.In this embodiment, according to the invention, under an increasing internal pressure of the heat-emitting and / or heat-absorbing medium, a self-acting increased sealing force of the soft seal 3 can be achieved through a wedge-shaped design of the groove 6 in the seal 5, as shown enlarged in FIG. If the pressure of the medium from the cavities a or b acts on the soft seal 3 past the sealing surface given by the web 5 b , it is pushed outward in the conical gap and thereby increases the pressure against the plates 1.
Im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens sind auch andere Formen
für die harte Dichtung der Fig. 3 und 4 möglich. Die Nut 6 kann z. B. mit runden
Konturen ausgeführt sein und ein rundes bzw. ovales weiches Dichtungselement 3 aufnehmen.
Die Wirkungen eines keilförmigen Spaltes sind dann ebenfalls gegeben.Other forms are also within the scope of the general inventive concept
for the hard seal of FIGS. 3 and 4 possible. The groove 6 can, for. B. with rounds
Be designed contours and accommodate a round or oval soft sealing element 3.
The effects of a wedge-shaped gap are then also given.