DE2704183A1

DE2704183A1 - Plattenwaermeaustauscher, aus verschiedenartigen platten gebildet

Info

Publication number: DE2704183A1
Application number: DE19772704183
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-12
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1977-08-18
Also published as: BR7700817A; FR2341119B1; IT1055235B; US4176713A; AT343699B; FR2341119A1; GB1565249A; ATA324176A

Description

Plattenwärmeaustauscher, aus verschiedenni-ti on Platten gebildet

Gegenstand der Erfindung ist ein Plattenwä'rmeauctauschor, bei welchem zwischen zwei massiven Platten drei oder mehrere aneinandergereihte, aus Blech gepreßte V/ärnieaustauschplatten eingespannt sind, deren flüssirkeitjsi'ührenaer Mittelteil von einer Dichtung umgeben ist, welche in einer sickenförmigen Vertiefung eingebettet liegt.

Die meisten Plattenwärmeaustauscher besitzen die Kirenschaft, daß die Strömungsmerkmale zweier benachbarter j'latuerizwischenräume gleichartig sind, d.h. es treten auf beider. i-ieiton der Wärmeaustauschplatte gleich hohe Wärmeübergangszahlen auf, sofern man voraussetzt, daß die beiden Medien gleiche physikalische Daten besitzen und in gleichen henr.en durch beide Plattenzwischenräume strömen. Auch die Druckverluste sind unter diesen Voraussetzungen gleich hoch.

Nun besteht jedoch häufig die Notwendigkeit, Platrenwärmeaustauscher für den Wärmeaustausch zwischen stark unterschiedlichen Flüssigkeitsmengen zu verwenden. Zur Vermei':un·· von zu hohen Durchflußwiderständen auf der Seite der größeren ]jurchsatzrner. ~e ist man gezwungen, auf dieser Seite mehr Strömun./τ,ν.'ο c M.-.rnllel zu schalten als beim Medium der kleineren Durchcatzmenre. Zur Vermeidung dieses Nachteiles baute man bisher Micl· iLr;uenwärmeaustauscher mit unterschiedlichen Strömunrsmerkni'.len zwischen benachbarten Plattenzwischenräumen. Dies wurde normalerweise dadurch erreicht, daß man jene Plattenzwischenrrume, die für höhere Durchflußmengen bestimmt sind, durch VerrrröJierunr des normalen Plattenabstandes erweitert.

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BAD ORIGiNAL

Dies wird zumeist dadurch erreicht, daß man diese Platten mit Dichtungen übernormaler Stärke versieht, nachteilig ist hiebei der Umstand, daß die Platten mit vergößerten Abstand einander in ihren flüssigkeitsführenden Mittelteilen nicht mehr wie üblich berühren, wodurch die Stützwirkunr, die zur Konstanthaltung des Plattenabstandes dient, verloren geht. Ist der Flüssigkeitsdruck in den breiteren Kammern niedriger als in den schmäleren, dann kommt es zu Durchbiegungen der Platten und somit zu Verengungen der breiteren Kammern, wodurch deren Strömungswiderstände ansteigen.

Ein anderer Lösungsvorschlag besteht darin, daß man gleichartige Platten so aneinanderreiht, daß sie abwechselnd mit ihren Vorderseiten und ihren Rückseiten aneinanderliegen, wodurch zwei Arten von Zwischenräumen entstehen, die verschiedene Strömungsbedingungen für die am Wärmeaustausch beteiligten Medien schaffen. Dieser Lösungsvorschlag geht jedoch an dem aus ihm resultierenden Problem der Abdichtung der Platten vorbei: um nach beiden Seiten hin abdichten zu können, müßten diese Platten mit nach beiden Seiten stehenden Doppeldichtungen versehen sein, was jedoch bei aus Blech gepreßten Platten technisch nicht möglich ist. Aus diesem Grunde hat dieser Lösungsvorschlag auch keine praktische Bedeutung erlangt.

Der Erfindung lag die Aufgabenstellung zugrunde, Plattenwärmeaustauscher zu konstruieren, bei denen - unter Beibehaltung gleicher Plattenabstände für die beiden im Wärmeaustausch befindlichen Medien -Strömungskanäle mit unterschiedlichen Strömungsmerkmalen gebildet würden, um eine möglichst genaue Anpassung des Wärmeaustauschers an die jeweiligen Betriebserfordernisse zu ermöglichen.

Beim Gegenstand der Erfindung werden unter Verwendung von mindestens zwei Arten von Wärmeaustauschplatten, Flüssigkeits— kammern mit unterschiedlichen Strömungsmerkmalen gebildet. Die Platten sind in bekannter Weise mit zahlreichen, schräg zur Fließrichtung verlaufenden, wellenförmigen Auspressungen versehen, deren Höhe gleich dem Plattenabstand ist.

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- Inzwischen den Wellen befinden sich zahlreiche Verbindungsstege oder knopfförmige Auspressungen, deren Höhe gleich der Höhe der Wellen ist. Beide Plattenarten haben Wellen gleichen Querschnittes, ihre Neigung in Bezug auf die I-iittelachse der Platte schließt entgegengesetzte Winkel ein. Die Platten cind so aneinandergereiht, daß sich bei einem Teil von ihnen die Wellen kreuzen, zum anderen Teil parallel zueinander verlaufen.

Flüssigkeitskammern, die durch parallel zueinander verlaufende Wellen gebildet werden, ergeben eine Strömungscharakteristik mit wesentlich niedrigeren Durchflußwiderständen als ,jene, die durch sich kreuzende Wellen gebildet werden.

Die erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht es, dem Wärmeaustauscher für das erste Medium eine andere Strömungscharakteristik zu geben als für das zweite, indem abwechselnd Kannern mit sich kreuzenden Wellen und welche mit parallel zueinander verlaufenden Wellen gebildet werden. Es ist jedoch darüber hinaus auch möglich, für ein und dasselbe Medium einen Teil der Fließwere mit sich kreuzenden Wellen auszubilden, den anderen Teil mit parallel verlaufenden Wellen. Hiedurch wird eine besonders genr.ue Anpassung der thermischen Charakteristik des Plattenwä'rmeaustauschers an die jeweiligen Erfordernisse ermöglicht.

In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Figuren 1, 2, 5 und M-zeigen Warmeaustauschplatten eines erfindungsQemäß ausgeführten Wärmeaustauschers in Ansicht, in einer Reihenfolge, wie sie im Apparat aneinandergereiht werden, wenn man ungleiche Strömungsmerkmale für die beiden Medien erzielen möchte. Die Figuren 5, 6, 7 und 8 zeigen eine Ausführungsart eines ebensolchen Wärmeaustauschers, dessen Platten jedoch in ihrem liittelteil gegenüber der Plattenquerachse symmetrisch gestaltet sind.

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Figur 1 zeigt eine Platte A, deren flüssigkeitsführender i-iittelteil 1 von einer Dichtung 2 umgeben ist. Die Dichtung liegt, wie bei derartigen Plattenwärmeaustauschern üblich, in einer sickenförmigen Vertiefung eingebettet, welche auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. In dem rechteckigen iiittelteil der rlatte sind schräg zur Längsachse 3 verlaufende Wellen ¹IA₁. angeordnet. Die Wellen, deren Höhe gleich dem Plattenobstand ist, sind durch Stege 5 miteinander verbunden, welche die gleiche Höhe wie die Wellen besitzen. Die nach oben ragenden V/ellenscheitel und die Verbindungsstege sind als Striche dargestellt. Die Verbindungsstege könnten aber auch nach unten stehen und die Wellentäler miteinander verbinden.

Durch Drehung der in Fig. 1 dargestellten Platte, um ihre senkrecht zur Plattenebene stehende Mittelachse 11 um 100° entsteht die Platte der Fig. 2, deren Wellung 4-Ap auch im gedrehten Zustand mit der Platte der Fig. 1 deckungsgleich ist, deren Stege 5 jedoch so gegeneinander versetzt sind, daß sie beim Ubereinanderliegen zweier solcher um 180 verdrehten Platten an den Wellen der benachbarten Platte zum Aufliegen kommen und die notwendige. Stützwirkung herstellen.

Fig. 3 zeigt eine Platte B, die sich von jener der Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die im Mittelteil 1 angeordneten Wellen 4-B- in Bezug auf die Längsachse 3 einen Winkel & einschließen, während im Mittelteil 1 der Platte A It. Fipr. 1 die Wellen einen gleich großen, aber entgegengesetzt gerichteten ,Winkelc£ einschließen. Legt man die Platte It. Fig. 3 auf die der Fig. 2 dann entsteht zwischen den beiden Platten ein Flüssigkeitsraum mit sich kreuzenden Wellen. Diese i'orin bewirkt schon bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten hohe V/ärmeübergangszahlen. Die daran liegende Platte It. Fig. 'I- wird analog wie die Platten der Figuren 1 und 2 durch Drehung der ilatte It. Fig. 3 gebildet und ergibt daher, zusammen mit dieser, wieder einen Flüssigkeitsraum mit parallel gewellten Flächen. Reiht man an die Platte It. Fig. 4 wieder eine Gruppe von Platten It. Fig. 1 bis 4, so ergeben sich immer abwechselnd Kanäle mit parallel gewellten Wänden und solche mit sich kreuzenden V/ellen.

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Die Platten des Ausführungsbeispieles der Figuren 5 bis 8 besitzen Mittelteile 1, deren wellenförmige Auspressunren in Bezug auf die Querachse 6 symmetrisch sind. Die Soere 5 sind dabei so versetzt angeordnet, daß sie bei benachbarten, deckungsgleich gewellten Platten, Fig. 5 und 6, auf den unteren Scheitellinien der angrenzenden Platte aufliegen und diese abstützen. Die Platte It. Fig. 6 entspricht der um die Achse um 180° gedrehten Platte It. Fig. 5· Die Platten It. ?i~. 6 und ergeben zusammen einen Flüssigkeitsraum mit sich kreuzenden Wellen,

Die obere Hälfte 7 des Mittelteiles der Platte It. Fir, 5 ist identisch mit der unteren Hälfte 9 der Platte It. Fig. 7 und die untere Hälfte 8 der Fig. 5 mit der oberen Hälfte 10 der Fig. 7· Vorteilhaft an dieser Ausführungsart ist u.a. der Umstand, daß durch bloßes Vertauschen von Werkzeugteilen die beiden, für die Herstellung der Platten benötigten Preßformen gebildet v/erden können, was eine beträchtliche Verbillirung der Werkzeugkosten ergibt.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche.» " '".·''■

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, 1) Plattenwarmeaustauscher bestehend aus·, zwei massiven Platten zwischen denen 3 oder mehrere aneinandergereihte, aus Blech gepreßte Wärmeaustauschplatten eingespannt sind, deren flüssigkeitsführender Mittelteil 1 von einer Dichtung 2 umgeben ist, welche, in einer sickenförmigen Vertiefung eingebettet liegt und diese Platten in ihrem Mittelteil 1 zahlreiche schräg zur Plattenlängsachse 3 verlaufende, wellen- .* förmige Auspressungen 4A,., 4^, 4B^ 4Bp besitzen, deren Höhe gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Platten ist und sich zwischen den Wellen zahlreiche Verbindungsstege oder knopfförmige Auspressungen 5 befinden, deren Höhe gleich der Höhe der Wellen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenpaket des Apparates aus zwei oder mehreren Arten von Platten A und B besteht, deren Wellen den gleichen Querschnitt besitzen, deren Neigung in Bezug auf die Längsachse 3 der Platte Jedoch entgegengesetzte V/inkel d. u. β einschließen und die Platten im Apparat so angeordnet sind,' daß ein Teil der Platten so aufeinander liegen, daß sich die Wellen 4Ag und 4B. kreuzen und ein Teil, daß die Wellen 4A,. und 4A₂ bzw. 4 B> und 4Bp parallel zueinander verlaufen,
2) Plattenwärmeaustauscher It. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Plattenart die schräg zur Plattenlängsachse 3 verlaufenden Wellen in Bezug auf die Querachse 6 symmetrisch sind und daß die obere Hälfte 7 des rechteckigen Mittelteiles der einen Plattenart A It. Pig. 5 die gleichen Auspres£ mgen aufweist wie die untere Hälfte 9 der zweiten Plattenafft B It. Pig. ? und die untere Hälfte 8 der ersten Plattenarti die gleichen Auspressungen wie die obere Hälfte 10 der zweiten Plattenart.

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• ORIGINAL INSPECTED <
3) Plattenwärmeaustauscher lt.* Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Platten It. Fig. 1, 2_t 3, 4 bzw. It. Fig. 5, 6, 7, 8 jeweils um die senkrecht zur Plattenebene stehende Mittelachse 11 um 180° gedreht eingebaut sind: und daß zur Erzielung von Zwischenräumen mit parallel zueinander verlaufenden gewellten Wänden jeweils zwei gleichartige Platten aufeinander folgen, Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 5 und 6, während für Zwischenwände mit sich kreuzenden Wellen jeweils zwei ungleiche Plattenarten Fig. 2 und .3 bzw. 6 und 7 aufeinander folgen.

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