DE2722867A1

DE2722867A1 - Dichtung fuer plattenfoermigen waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2722867A1
Application number: DE19772722867
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Kobayashi; Norio Komano
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1976-10-14
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2722867C3; SE7704464L; DE2722867B2; GB1562335A; FR2367961A1; FR2367961B1; SE424906B; CA1086301A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. E. Ed sr Dipl.-Ing. K. Echiaschke

8 München 40,EIiMbeUwtraee 34

Hisaka Works Ltd.
Osaka-shi, Osaka-fu, Japan

Dichtung fur plattenförmigen Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für einen plattenförmigen Wärmeaustauscher.

Fig. 1 zeigt hierbei eine schematische Vorderansicht einer Platte mit Dichtung nach dem bekannten Stand der Technik, wie sie herkömmlicherweise in einem plattenförmigen Wärmeaustauscher verwendet wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten Art plattenförmiger Wärmeaustauscher weist jede Wärmeaustauschplatte an den Ecken vier öffnungen 1, 2, 3 und 4 auf, die als Ein^ und Ausgänge für ein Wärmeaustauschfluid, z.B. eine Flüssigkeit oder ein Gas, dienen. Der Wärmeaustauscher umfaJit dabei eine Platte A mit einer darauf angeordneten Dichtung 5^a» die die auf einer Diagonallinie befindlichen öffnungen 1 und 2 umgibt und sie verbindet, während die anderen öffnungen $ und 4- gesperrt werden, sowie eine Platte B mit einer darauf befindlichen Dichtung 5"b, die die öffnungen t> und 4· umgibt und sie verbindet, während die anderen öffnungen 1 und 2 gesperrt werden.

Mehrere solcher Platten A und B sind im Abstand zueinander abwechselnd angeordnet, wobei der Zwischenraum jeweils Fluid-

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kanäle oder Warmeaustauschkaminern bildet, durch die verschiedene Warmeaustauschfluide mit einer der Platten A und B dazwischen strömen. Wenn beispielsweise ein Fluid mit hoher
Temperatur durch die öffnungen 1 zugeführt wird, während
durch die öffnungen 3 kaltes Wasser zugeleitet wird, läuft das durch die öffnungen 1 einströmende Fluid hoher Temperatur
entlang den Oberflächen der Platten A, wobei mit dem Fluid, d.h. dem kalten Wasser, in den benachbarten Warmeaustauschkammern ein Wärmeaustausch stattfindet, und strömt durch die
öffnungen 2 nach außen.

Andererseits läuft das kalte Wasser von den öffnungen t> entlang den Oberflächen der Platten B, wobei mit dem durch die benachbarten Fluidkanäle mit dazwischenliegenden Platten A
strömenden Fluid hoher Temperatur em Wärmeaustausch stattfindet, und strömt durch die öffnungen 4- wieder nach außen. Außerdem weist die gesamte Oberfläche jeder der Platten A und B eine Anzahl Rippen und Vertiefungen auf, um den Wärmeaustausch zu verbessern; die Dichtungen 5a und 5^ sind mittels dieser Vertxefungen befestigt.

Da mit dem von den öffnungen 1 auf die Platten A strömenden Fluid hoher Temperatur ein Wärmeaustausch stattfindet, sind die Bedingungen des Fluids nicht notwendigerweise konstant, soiidern sind an den verschiedenen Stellen auf der jeweiligen. Platte A unterschiedlich, so daß die Bedingungen für ihre
Berührung mit der jeweiligen Dichtung 5a unterschiedlich sind. Insbesondere ist auch die Temperatur des Fluids zwischen
einem Bereich nahe den öffnungen 1 und einem Bereich nahe den öffnungen 2 und somit die Verformungsbedingung der Dichtung 5a ebenfalls versdieden.

Wenn das Fluid nicht-korrodierend ist, wie z.B. Wasser, besteht keine Schwierigkeit, aber wenn es sxch um ein organisches Lösungsmittel handelt, besteht das Problem, daß die Berührungs-

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flächen der Dichtungen korrodiert werden. Da außerdem organische Lösungsmittel je nach der Temperatur in ihrer Schärfe variieren, kann es sein, daß einige Bereiche der Dichtungen 5a angegriffen werden und andere nicht.

Herkömmlicherweise wurden Dichtungen einheitlich aus einem elastischen Material hergestellt, die auch unter schwersten Bedingungen wahrend des Wärmeaustausche sicher verwendbar waren. Solche Dichtungen weisen jedoch eine höhere Widerstandsfähigkeit und elastische Verformbarkeit auf, als es in einem Bereich mit günstigen Bedingungen notwendig wäre. Infolgedessen verformen sich die Dichtungen bei längerem Gebrauch, und die Platten wölben sich.

Außerdem wurden die meisten Dichtungen für solche plattenförmigen Wärmeaustauscher aus einem elastischen Material, z.B. synthetischem Kautschuk hergestellt, um flüssigkeitsdichtend zu sein. Solche Dichtungen stellen solange kein Problem dar, als nicht-korrodierende Flüssigkeit oder Gas verwendet wird; bei Chemikalien, z.B. organischen Lösungsmitteln, besteht jedoch eine geringere Fluiddichtigkeit, da synthetischer Kautschuk gegenüber Chemikalien weniger widerstandsfähig ist und in dem Dichtungsbereich, der mit dem organischen Lösungsmittel in Berührung kommt, korrodiert wird. Daher wurden platt enförmige Wärmeaustauscher als für den Wärmeaustausch von Fluiden wie organischen Lösungsmitteln als ungeeignet betrachtet.

Um diese Nachteile zu beheben, wurde die Verwendung einer Dichtung aus Teflon mit seiner höheren Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärme und Chemikalien in Erwägung gezogen, jedoch ist Teflon nicht elastisch und sehr hart, so dau es als Dichtungsmaterial ungeeignet ist. Um eine genügende Fluiddichtigkeit zu erreichen, wäre es notwendig, die Platten

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ziemlich fest miteinander zu verbinden. Es ist daher bei dünnen Platten nicht geeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile herkömmlicher Dichtungen zur Vex-wendung in plattenförmigen Wärmeaustauschern zu vermeiden, und eine Dichtung zu schaffen, die den Berührungsbedingungen an den verschiedenen Stellen der Platten entspricht. Die Dichtung soll auoerdem höhere Elastizität aufweisen und gegenüber Wärme und Chemikalien widerstandsfähiger sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein elastisches Material mit einer Teflonschicht von U-förmigem Querschnitt bedeckt ist, und daß das elastische Material und die Teflonschicht durch ein Haftmittel oder durch ineinandergreifende Ausbildung fest miteinander verbunden sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten,bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer mit einer Dichtung versehenen Platte nach der Erfindung;

Fig. ^ eine vergrößerte Schnittansicht der Befestigung einer Dichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des wesentlichen Teils einer anderen Ausführungsform der Erfindung, ähnlich Fig· t>\

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Dichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 7-9 Quersctmittsansichten von Dichtungen zur Darstellung des Eingriffs zwischen einem elastischen Material und einer Teflonschicht.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung entsprechend Fig. 2 ist eine Dichtung 15 auf einer Platte 1OA angebracht. D^-e Dichtung 15 besteht aus einem elastischen Material 16, z. B. Gummi, und einer gegenüber Wärme und Korrosion stark widerstandsfähigen dünnen Teflonsciicht 17· Das elastische Material 16, das in einem Bereich angebracht ist, in welchem die Berührungsbedingungen während des Wärmeaustausehs relativ günstig sind, ist einheitlich entsprechend der Größe der Dichtung 15 geformt, während der Teil elastischen Materials, der einem Bereich mit erschwerten Berührungsbedingungen ausgesetzt ist, eine haftbefestigte U-förmige Teflonschicht 17 aufweist, deren Seitenfläche 17a eine Berührungs fläche mit einem Wänneaustauschfluid bildet. Die Teflonschicht 17 ist zur leichteren Anbringung entsprechend dem Abschnitt elastischen Materials 16 vorgeformt, auf dem es befestigt wird.

Die Oberfläche der Plattj 1oA, auf der die Teflonschicht 17 angeordnet werden soll, weist eine Stufe 1oa entsprechend der Stärke der Teflonschicht 17 auf, wie in Fig. 3 dargestellt ist, um eine unkorrekte Ausrichtung der Dichtung 15 bei der Anbringung zu verhindern. Wie in Fig. 4- dargestellt, können die Ober- und Unterseiten des elastischen Materials 16 Stufen 16a und 16b zur Aufnahme der Teflonschicht 17 aufweisen, damit diese nicht aus dem elastischen Material vorsteht.

Wenn ein chemisches Produkt, z.B. eine Lösungsmittel, verwendet wird, erlaubt die wie oben beschrieben hergestellte Dichtung einen Wärmeaustausch in der gleichen Weise wie in der Vergangenheit, ohne daß die Dichtung durch das Wärmeaustauschfluid angegriffen wird, wobei schwankende Berührungsbedingungen an

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verschiedenen Stellen der Platte wirksam durch die Eigenschaften des elastischen Materials 16 und der Teflonschicht 17, deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärme und Korrosion verschieden sind, aufgefangen werden können. Außerdem besteht der gleiche Berührungszustand an der gesamten Dichtung 15» unabhängig von Temperaturunterschieden und Schärfe auch bei einer Verwendung über längere Zeit, so daß sich die Platten nicht wölben.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 5 besteht die Dichtung 25 aus einem elastischen Material 26, z.B. synthetischem Kautschuk von rechteckigem Querschnitt, der mit einer dünnen Teflonschicht 27 von U-förmigem Querschnitt bedeckt ist.

Die Breite der Teflonschicht 27 entspricht im wesentlichen der Breite einer Dichtungsnut 28a oder 28b in einer Platte 2OA oder 2OB, wobei die Höhe der Seitenflache 27a größer als die Tiefe der Nut 28a oder 28b ist. Wenn daher die Dichtung 25 beispielsweise in der Nut 28b befestigt wird, steht der obere Teil der Seitenfläche 27a dem Fluidkanal gegenüber,und der obere Teil der Dichtung 25 steht über die Nut 28b heraus.

Bei der Befestigung des elastischen Materials 26 an der Teflonschicht 27 wird die U-förmig vorgeformte Teflonschicht 26 kreisförmig oder mit konischer Erweiterung z.B. durch eine Walze unter Wärmeeinwirkung so geformt, daß ihre Seitenfläche 27a eine innere Umfangsfläche wird,und das elastische Material 26 wird dann auf der Teflonschicht aufgebracht.

Die Oberfläche der Teflonschicht 27 ist glatt und stark rutschend, und die Dichtung ist schmal und länglich, so daß beim Festspannen der Platten 2OA und 2OB die Gefahr besteht,

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daß das elastische Material 26 zur offenen Seite der Teflonschicht 27 herausgedrückt wird, wenn es verfonnt wird. Um dies zu verhindern, wird die Innenfläche der Teflonschicht 27 oberflächenbehandelt, und es wird ein Haftmittel aufgebracht, um die beiden Teile aneinander zu befestigen. Wenn die Dichtung 25 außerdem an der Dichtungsnut 28b der Platte 2üB haftbefestigt wird, erleichtert dies weiter den Zusammenbau der Platten.

Weiter kann die Befestigung des elastischen Materials 26 an der Teflonschicht 27 oder deren Integration durch eine inemand ergreifende Gestaltung entsprechend der Darstellung in Fig. 7 bis 9 ohne Haftmittel erreicht werden: In der Ausführungsform nach Fig. 7 ist auf der Innenseite der Teflonschicht 27 ein Vorsprung 27b gebildet, der zur Festlegung in das elastische Material hineinragt. In Fig. 8 ist die Innenseite der Teflonschicht 27 aufgerauht oder korrodiert. In Fig. 9 sind in dem elastischen Material 26 Kerne 29 in Form von Klaviersaitendrähten oder ähnlichem eingebettet, um die Verformungsbeständigkeit des elastischen Materials zu erhöhen. Diflse Formen können entsprechend der FestSpannkraft an den Platten 2OA und 2OB gewählt werden.

Auf der Platte 2OB mit der haftend angebrachten Dichtung 25 in der Dichtungsnut 28b ist die Rückseite der anderen Platte 2OA angebracht, wobei der Grund der Nut 28a mit der Dichtung 25 in Berührung gelangt. In diesem Zustand wird die Anordnung festgespannt, wobei zwischen den Platten ein Fluidkanal oder eine Wärmeaustauschkammer 2OC gebildet wird.

So besteht ein enger Kontakt der Dichtung 25 mit den Oberflächen der entsprechenden Platten mit einer relativ geringen FestSpannkraft, wobei das Wärmeau&auschfluid nur mit der Teflonschicht 27 der Dichtung 25 in Berührung steht. Dadurch wird die Verwendung auch von organischen Lösungsmitteln für

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den Wärmeaustausch möglich. Außerdem verhindert die oben beschriebene Funktionsweise, daß das elastische Material 26 beim Festspannen der Platten 2uA und 2υΒ herausgepreßt wird. Somit ist eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet.

Dip?·-

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Claims

Dipl. - !r«. £ ^Eder Dipl-Ina- Κ· ί aschke

Patentansprüche :

Dichtung zur Verwendung in einem plattenförmigen Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Material mit einer Teflonschicht (17, 27) von U-förmigem Querschnitt bedeckt Ost , und daß das elastische Material (16, 26) und die Teflonschicht durch ein Haftmittel oder durch ineinandergreifende Ausbildung fest miteinander verbunden sind.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Außenumfangsfläche der Dichtung (15), der aus einem elastischen Material besteht, mit einer Teflonschicht bedeckt ist.
3. Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material Gummi ist. _

Patentanwälte Dip!. - 'iVvTE. Erlsr

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ORIGINAL INSPECTED