DE2054422A1

DE2054422A1 - Plattenwärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2054422A1
Application number: DE19702054422
Authority: DE
Inventors: K. 7135 Oberderdingen Radel
Original assignee: SCHMIDT KG KUEHLERWERK
Current assignee: SCHMIDT KG KUEHLERWERK
Priority date: 1970-11-05
Filing date: 1970-11-05
Publication date: 1972-05-10
Also published as: SE384080B; AT312019B; GB1364705A; FR2112472B3; IT940804B; FR2112472A3

Description

Plattenwärmeaustauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmeaustauscher-, dessen Plattenpaket zwischen einer Gestellplatte und einem lösbaren Deckel, die jeweils aus relativ dünnen Platten mit auf der dem Plattenpaket abgewandten Seite angeordneten Versteifungen bestehen, mittels Spannbolzen eingespannt ist, die sich jeweils seitlich des Plattenpakets und rechtwinklig zu dessen Einzelplatten erstrecken und mit ihren Enden an der Gestellplatte und am Deckel in Aufnahmöigehalten sind.

Die Einzelplatten sind bei Plattenwärmeaustauschern dieser Art zu dem Plattenpaket zusammengepreßt, wobei die Einzelplatten zwischen sich einen Strömungsraum für abwechselnd eines der Wärmeaustauschmedien bilden und ümfangsdichtungen aufweisen, durch die die Strömungsräume nach außen hin abgedichtet sind. Das Zusammenpressen erfolgt mit Hilfe der Spannbolzen, die den lösbaren Deckel gegen das Plattenpaket und dieses gegen die feststehende Gestellplatte pressen.

Sollen diese Plattenwärmeaustauscher bei höheren Betriebsdrükken eingesetzt werden, oder handelt es sich um große Bauarten, die zusätzlich für den Einsatz bei höheren Betriebsdrücken gesein sollen, dann werden insbesondere an die Gestellplatten und die lösbaren Deckel hohe Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Formbeständigkeit gestellt.

Es wurde bei einem bekannten Plattenwärmeaustauscher dieser Art versucht, diesen Anforderungen dadurch gerecht zu werden, daß die Gestellplatte und der lösbare Deckel aus sehr dikken Platten hergestellt werden. Diese Ausführungsform hat jedoch den Nachteil, daß sie wegen des großen Materialaufwandes teuer und sehr schwer ist und daß ferner ihr Anwendungsbereich begrenzt ist. Bei einem anderen Plat-

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tenwärmeaustauscher ist versucht worden, diesen Anforderungen dadurch zu genügen, daß die Gestellplatte und der lösbare Deckel jeweils aus einem Kastenprofil gebildet werden. Das Kastenprofil, das aus zwei parallelen, relativ dünnen Platten und zwischen diesen verlaufenden,

/miteinander verschweißten Längs- und Querstreben besteht, erfordert aufwendige und teuere Schweißarbeiten. Nach erfolgtem Schweißen sind ferner aufwendige Richtarbeiten notwendig, die die Herstellung noch verteuern. Es ergibt sich ein zwar formbeständiges aber auch starres Bauteil. Infolge der Starrheit können die Schweißnähte zum Teil in Bereichen auftretender Spannungsspitzen liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Plattenwärmeaustauscher mit zwischen einer Gestellplatte und einem lösbaren Deckel mittels Spannbolzen eingespanntem Plattenpaket zu schaffen, dessen Gestellplatte und Deckel mit geringem Kostenaufwand herstellbar sind und ferner ein geringes Gewicht und dennoch einerseits die geforderte Formbeständigkeit und Festigkeit aufweisen und andererseits elastisch genug sind.

Die Aufgabe ist bei einem Plattenwärmeaustauscher der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Versteifungen aus Einzeljochen gebildet sind, die sich quer über relativ dünnen Platten erstrecken und an ihren über die Platten vorstehenden Enden die Aufnahmen für die Spannbolzenenden aufweisen.

Diese Ausbildung der Gestellplatte und des Deckels des Plattenwärmeaustauschers gemäß der Erfindung führt zu preisgünstigen, mit geringem Fertigungsaufwand herstellbaren Bauteilen geringen Gewichts, die ferner die geforderte Formbeständigkeit und Festigkeit und unter Vermeidung eines dabei starren Gebildes auch dLne hohe Elastizität aufweisen.

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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Plattenwärmeaustauschers gemäß der Erfindung weisen die Einzeljoche Flachprofile auf, deren Flachseiten etwa rechtwinklig zur Ebene der Platten verlaufen und deren den Platten zugewandte •schmale Stirnflächen auf die Platten aufstoßen. Mittels so ausgebildeter Einzeljoche lassen sich relativ große Kräfte von relativ dünnen und daher leichten Flachprofilen und Platten aufnehmen. Dies trägt auch zur Herabsetzung der Materialkosten bei.

Gemäß einer v/eiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann jedes Einzeljoch aus zwei in Abstand voneinander angeordneten Flachprofilen gebildet sein. Von Vorteil kann es ferner sein, wenn zumindest ein Flachprofil jedes Einzeljoches einen in der Ebene der Platten etwa V-förmig und dabei vorzugsweise stumpfwinklig gebogenen Mittelteil aufweist, wobei sich der Mittelteil in Längsrichtung des Flachprofils etwa vom einen Rand der Platte zum anderen und in Querrichtung des Flachprofils etwa über die halbe Breite des Abstandes zwischen diesem Einzeljoch und dem benachbarten nächsten Einzeljoch erstreckt. Diese Ausführungsform der Einzeljoche hat den Vorteil, daß die an den Enden im Bereich der Aufnahmen der Einzeljoche angreifenden Zugkräfte im Vergleich zu geraden, ungebogenen Flachprofilen auf eine größere Fläche der Platten und damit gleichmäßiger verteilt werden. Diese Wirkung kann noch gesteigert werden, wenn ein oder mehrere Einzeljoche zwei Flachprofile mit V-förmig gebogenem Mittelteil aufweisen, die mit der den stumpfen Winkel bildenden Ecke einander abgewandt und spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

Die Einzeljoche können in einigen Fällen lose auf die Platten aufgelegt werden, an denen sie beispielsweise mittels geeigneter Führungselenente in ihrer Position gehalten sind. In der Regel sind sie mit den Platten jedoch durch Schweißen verbunden. Die Schweißnähte liegen dabei etwa im Bereich der

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neutralen Faser des Deckels und/öder der Gestellplatte. Dies fuhrt dazu, daß die Schweißnähte auf einfache Welse, beispielsweise mittels einfacher SchweiBmethoden hergestellt und relativ dünn ausgeführt werden können, was zur weiteren Senkung des Herstellungsaufwandes beiträgt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines Plattenwärmeaustauschers gemäß der Erfindung werden die Aufnahmen von den über die Plattenränder vorstehenden Enden der Einzeljoche selbst gebildet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß für die Aufnahme keine besonderen Herstellungsvorgänge und Kosten erforderlich sind. Die Enden der Einzeljoche bilden dabei zwei im Abstand voneinander verlaufende flache Laschen, zwischen denen die Spannbolzenendabschnitte verlaufen und auf deren der zugeordneten Platte abgewandten schmalen Stirnfläche vorzugsweise etwa hammerkopfförraige, an den Spannbolzen feste oder mittels Muttern gehaltene Kopfstücke aufliegen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Plattenwärmeaustauschers ,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Teiles des Deckels des in Fig. 1 dargestellten Plattenwärmeaustauschers und

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt des Deckels entlang der Linie III-III in Fig. 2

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In Fig. 1 ist ein Plattenwärmeaustauscher gezeigt, der eine auf dem Boden aufstehende und dort beispielsweise verankerbare Gestellplatte 10 aufweist, an der zwei Führungsträger 11 angreifen, die an einer Stütze 12 befestigt sind, die ebenfalls auf dem Boden aufsteht und dort verankert werden kann. Zwischen den Führungsträgern V/ ruht ein Plattenpaket 13 aus Einzelplatten, zwischen denen jeweils durch Umfangsdlchtungen an den Einzelplatten nach außen abgedichtete Strömungsräume gebildet sind, die beispielsweise jeweils in abwechselnder Folge von einem ersten Wärmeaustauschmedium und einem zweiten Wärmeaustauschmedium durchströmt sind, über einen Anschlußstutzen 14 wird das erste Wärmeaustauschmedium in das Plattenpaket 13 eingeführt und über einen Anschlußstutzen. 15 wieder herausgeführt. Das zweite Wärmeaustauschmedium gelangt über einen Anschlußstutzen 16 in das Plattenpaket und wird über einen Anschlußstutzen 17 aus diesem herausgeführt, Die Anschlußstutzen 14 bis 17 sind an der Gestellplatte

10 angeordnet. Ferner ist ein lösbarer, plattenförmiger Deckel 18 vorgesehen, der zwischen den Führungsträgern

11 gehalten und geführt ist. Die konstruktive Gestaltung des Deckels 18 entspricht in etwa derjenigen der Gestellplatte 10. Zwischen der Gestellplatte 10 und dem Deckel 18 ist das Plattenpaket 13 mit Hilfe von Spannbolzen 19 eingespannt, die jeweils seitlich des Plattenpakets 13 und dabei rechtwinklig zur Ebene der Einzelplatten verlaufen. Mit ihren Enden 20 und 21 sind die Spannbolzen 19 an der Gestellplatte 10 und am Deckel 18 in Aufnahmen so gehalten, daß sie in der Ebene der Einzelplatten und dabei in zum Plattenpaket 13 abgewandter Richtung herausnehmbar und in entgegengesetzter Richtung einsetzbar sind.

Die Gestellplatte 10 und der Deckel 18 weisen jeweils eine relativ dünne Platte 22 bzw. 23 auf, deren Randabmessungen

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etwa denjenigen der Einzelplatten des Plattenpakets 13 entsprechen. Auf der Seite der Platten 22 und 23, die dem Plattenpaket 13 abgewandt ist, sind als Versteifungen jeweils Einzeljoche 24 bzw. 124 angeschweißt. Diese Einzeljoche der Gestellplatte 10 und des Deckels 18 können völ-

lig gleich sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist das bis auf Abweichungen in der Nähe der Führungsträger 11 der Fall, weshalb bei der nachfolgenden Erläuterung von Fig. 1 lediglich auf die Einzeljoche 24 der Gestellplatte 10 Bezug genommen wird.

Die Einzeljoche 24 der Gestellplatte 10 sind in Abständen voneinander, d.h. in der Darstellung in Fig. 1 untereinander angeordnet und erstrecken sich quer, d.h. bei der Darstellung in Fig. 1 in waagerechter Richtung über die Platte 22. Sie weisen jeweils zwei in Abstand voneinander angeordnete Flachprofile 27 und 28 auf, deren großflächige Flachseiten etwa rechtwinklig zur Ebene der Platte 22 verlaufen, während deren der Platte 22 zugewandte schmale Stirnflächen auf die Platte 22 aufstoßen. Die Flachprofile 27 und 28 sind derart geformt, daß sich in der Ebene der Platte 22 gesehen, jeweils ein etwa V-förmig und dabei stumpfwinklig, d.h. mit einem Winkel größer als 90° gebogener Mittelteil 29 bzw. 30 mit abgerundeter Ecke 31 bzw. 32 ergibt. Die Größe des Winkels des Mittelteiles 29 und 30 hängt unter anderem von der Breite der Platte 22 sowie der Anzahl der darauf angeordneten Einzeljoche 24 ab. Bei anderen Ausführungsformen kann sich auch ein spitzer Winkel, d.h. ein Winkel kleiner als 90° ergeben. Die derart gebogenen Flachprofile 27 und 28 sind spiegelbildlich zueinander angeordnet, wobei die Ecken 31 und 32 voneinander wegweisen. Der Mittelteil 29 und der Flachprofile 27 und 28 erstreckt sich jeweils in Richtung der Breite der Platte 22, d.h. in Längsrichtung der Flachprofile gesehen, etwa von einem Rand der Platte 22

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zum anderen, und in Querrichtung der Flachprofile etwa über die halbe Breite des mit Ά bezeichneten Abstandes zwischen diesem Einzeljoch 24 und dem benachbarten, in der Zeichnung darüber- oder darunterliegenden anderen Einzeljoch. Die Enden der Flachprofile 27 und 28 stehen jeweils über die Seitenränder der Platte 22 vor, wie das bei der Darstellung in Fig* 1 bei den Enden 41 und 42 zu erkennen ist. Im Bereich der Führungsträger 11, d.h. bei der Darstellung in Fig. 1 am oberen und unteren Ende der Platte 22, sind Einzeljoche mit jeweils nur einem Flachprofil 35 angeordnet, das aus einem ungebogenen, ebenen Flacheisen besteht.

In gleicher Weise wie die Einzeljoche 24 der Gestellplatte 10 in Fig. 1 ist auch ein Teil der Einzeljoche, z.B. das Einzeljoch 124 des in Fig. 2 schematisch gezeigten Deckels 18 ausgebildet, weshalb weitere Einzelheiten auch aus Fig. 2 und der zugeordneten Beschreibung hervorgehen. Das in der Darstellung obere Einzeljoch 33 unterscheidet sich⁵ von dem Einzeljoch 124 dadurch, daß es lediglich ein Flachprofil 34 mit einem entsprechend dem Flachprofil 129 des Joches 124 gebogenen Mittelteil aufweist. Das andere Flachprofil 135 besteht dagegen aus einem ebenen Flacheisen, das nicht gebogen ist. Die Flachprofile 127 und 128 stehen mit ihren Laschen bildenden Enden 141, 39 bzw. 142, 40 über die seitlichen Ränder der Platte 23 vor und bilden dort die Aufnahmen für das jeweils zugeordnete Ende eines Spannbo1ζens 19.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, verlaufen die Enden 20 und des Spannbolzens 19 zwischen den Enden 41 und 42 an der Gestellplatte 10 sowie zwischen den Enden 141 und 142 am Deckel 18. An beiden Enden 20 und 21 besitzt der Spannbolzen 19 etwa hammerkopfförmige Kopfstücke 43 und 44,

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von denen das Kopfstück 43 fest, z.B. durch Schweißen mit dem Spannbolzen 19 verbunden ist, während das andere Kopf-" stück 44 lose auf dem Spannbolzen 19 aufsitzt und mittels einer auf einem Gewinde am Spannbolzenende gehaltenen Mutter 45 verschiebbar ist. Die Kopfstücke 43 und 44 liegen jeweils auf den schmalen, den Platten 22 bzw. 23 abgewandten Stirnflächen der Enden 41, 42 bzw. 141, 142 auf.

Bei einem gleichmäßigen Anziehen der Muttern45 von zwei In einer Höhe liegenden parallelen Spannbolzen wirkt jeweils an beiden Enden der Einzeljoche am Deckel 18 und an der Gehäuseplatte 10 eine Zugkraft, die über die Einzeljoche auf einen großen Flächenbereich der Platten 22 und 23 tibertragen wird. Die besondere Formgebung und Anordnung der Einzeljoche und der zugeordneten Platten 22 und 23 führen einerseits zu hoher Formbeständigkeit und Festigkeit der Gestellplatte 10 und des Deckels 18 und andererseits zu einer hohen Elastizität der gesamten Konstruktion. j

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Schweißnähte 146, 147 und 148, 149 des an der Platte 23 angeschweißten EinzelJoches 124 etwa im Bereich der neutralen Faser e des Deckels 18

Einzelliegen. In gleicher Weise liegen auch die Schweißnähte aer joche 24, die an der Gestellplatte 10 angeschweißt sind, im Bereich der neutralen Faser der Gestellplatte 10. Somit liegen die Schweißnähte in nur geringfügig belasteten Bereichen, so daß sie auf einfache Weise, z.B. mittels einfacher Schweißverfahren und ohne eine eventuelle Wärmenachbehandlung und dabei relativ dünn ausgeführt werden können. '

Bei einer anderen, nicht gezeigten Ausfuhrungsform eines Plattenwärmeaustauschers können die Einzeljoche an der Gestellplatte und/oder am Deckel lose aufliegen und mittels

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entsprechender Halterungen fixiert sein. Ferner können z.B. aus Platzgründen die Einzeljoche sämtlich oder nur zum Teil jeweils aus Flachprofilen gebildet sein, die aus ebenen, zueinander parallelen Flacheisen bestehen, die nicht gebogen sind. Bei einer anderen Ausführungsform, können die Einzeljoche beispielsweise aus ProfiMaterial gebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

Plattenwärmeaustauscher, dessen Plattenpaket zwischen einer Gestellplatte und einem lösbaren Deckel, die jeweils aus relativ dünnen Platten mit auf der dem Plattenpaket abgewandten Seite angeordneten Versteifungen bestehen, mittels Spannbolzen eingespannt ist, die sich jeweils seitlich des Plattenpakets und rechtwinklig zu dessen Einzelplatten erstrecken und mit ihren Enden an der Gestellplatte und am Deckel in Aufnahmen gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen aus Einzeljochen (24, 124) gebildet sind, die sich quer über die relativ dünnen Platten (22, 23) erstrecken und an ihren über die Platten vorstehenden Enden (41, 42, 141, 142) die Aufnahmen für die Spannbolzenanden (20, 21) aufweisen.

Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeljoche (24, 124, 33) Flachprofile (27, 28/ 127, 128, 34, 135) aufweisen, deren Flachseiten etwa rechtwinklig zur Ebene der Platten (22; 23) verlaufen und deren den Platten zugewandte schmale Stirnflächen auf die Platten aufstoßen.

3. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzeljoch (24, 124, 33) aus zwei in Abstand voneinander angeordneten Flachprofilen (27, 28, 127, 128, 34, 135) gebildet ist.

4. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flachprofil (27, 28; 127, 128, 34) jedes Einzeljoches (24, 124, 33) einen in der Ebene der Platten (22, 23) etwa V-förmig und dabei vorzugsweise stumpfwinklig gebogenen Mittelteil (29, 30, 129, 130) aufweist.

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5. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mittelteil (29, 30, 129, 130) in Längsrichtung des Flachprofils (27, 28, 127, 128) etwa von einem Rand der Platte (22_# 23) zum anderen und in Querrichtung des Flachprofils etwa über die halbe Breite (A) des Abstandes zwischen diesem Einzel j oc'-i (24, 124) und dem benachbarten Einzeljoch erstreckt.

6. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Einzel j och (24,· 124) zwei Flachprofile (27, 28, 127, 128) mit V-förmig gebogenem Mittelteil (29, 30, 129, 130) aufweist, die mit der den stumpfen Winkel bildenden Ecke (31, 32,, 131, 132) einander abgewandt und spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

7. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen von den über die Platten (22, 23) vorstehenden Enden (41, 42, 141, 142) der Einzeljoche (24; 124) selbst gebildet sind, zwischen denen die Spannbolzenendabschnitte (20, 21) verlaufen und auf deren der zugeordneten Platte abgewandten schmalen Stirnflächen vorzugsweise.etwa hammerkopfförmige, an den Spannbolzen (19) feste oder mittels Muttern (45) gehaltene Kopfstücke (43, 44) aufliegen.

8. Plattenwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeljoche (24, 124) an den Platten 22, 23) angeschweißt sind und die Schweißnähte (146 bis 148) etwa im Bereich der neutralen Faser (e) des Deckels (18) und/oder der Gestellplatte (10) liegen.

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