DE2856678A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

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Wärmetaus eher.

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Platten, deren jede mit vorspringenden Abschnitten ausgebildet ist, die entsprechend an gegenüberliegendenden Seiten eines Körpers der Platte '-orspringen, wobei die Platten Seite an Seite in Berührung miteinander derart angeordnet sind, dass wenigstens einige der vorspringenden Abschnitte jeder Platte mit denen einer anliegenden Platte in Berührung gelangen und wenigstens zwei Gruppen von Durchgängen bilden, durch welche gasförmige oder andere Ströiaungsmedien getrennt, für den Wärmeaustausch durch die Platten von dem einen in das andere Strömungsmedium, strömen können.

Wärmeaustauscher dieser Art werden häufig Plattenwärmetauscher genannt, um sie von anderen zu unterscheiden, die im wesentlichen aus Rohren bestehen»

Es ist vorteilhaft einen Wärmetauscher dieser Art zum Vorheizen von Verbrennungsluft zu verwenden, die in einer Verbrennungskammer einer Wärmekraftmaschine, z.B„ einer Heissgasmaschine strömt.

Es ist eine der Erfindung zu G-runde liegende Aufgabe, die Konstruktion eines Wärmetauschers dieser Art, der für eine Heissgasmaschine geeignet ist, zu verbessern, um unnötiges Gewicht oder komplizierten Aufbau zu vermeiden«

Gemäss der Erfindung ist ein Wärmetauscher dieser Art dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte zwei im wesentlichen parallele längsverlaufende Kanten aufweist, in deren Bereich längsverlaufende vorspringende Randabschnitte vorgesehen sind, wobei in dem Wärmetauscher die Platten in Paaren angeordnet sind,

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in deren jedem die Randabsennitte der beiden Platten sich, flüs-■sigkeitsdicht miteinander berühren, und eine der Gruppen von Durchgängen zwischen den beiden Platten gebildet ist, wobei eine, andere der Gruppen von Durchgängen zwischen jeweils zwei aneinanderliegenden Paaren gebildet ist, und wobei die Durchgänge in etwa in Längsrichtung der Platten verlaufen.

Vorzugsweise hat jede Platte zwei Querkanten, in deren Bereich quer verlaufende vorspringende Randabschnitte vorgesehen sind, wobei die quer verlaufenden vorspringenden Randabschnitte der zwei Platten in jedem der Paare in flüssigkeitsdichter Berührung mit den quer verlaufenden vorspringenden Randabschnitten von zwei, anderen Platten liegen, deren jeweils eine in einem von zwei anderen Paaren enthalten ist.

In einem für die Verwendung mit einer Heissgasmaschine gut geeignetem Wärmetauscher sind die Platten in einem Ring angeordnet, wobei ihre Längskanten in zwei imaginären koaxial gerichteten zylindrischen Flächen liegen, und die Platten so gekrümmt sind, dass, in der Richtung entlang der gemeinsamen Achse dieser Flächen betrachtet, sie im wesentlichen mit Evolventenkurven zwischen den Flächen übereinstimmen»

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 eine Draufsicht auf eine Platte eines Wärmetauschers gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III - III in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV - IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt durch drei aufeinander gelegte Platten, etwa entlang der Linie II - II in Fig. 1,

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Pig« 6 und 7 entsprechende Schnittansichten entlang den Linien III - III und IV - IV durch diese aufeinander gelegten Platten,

Pig. 8 einen vertikalen Axialschnitt durch einen Wärmetauscher gemäss der Erfindung,und

Pig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX - IX in Pig. 8.

Die Zeichnungen zeigen eine Platte 100, die aus einem dünnen Metallblech hergestellt ίε L und zwei parallele Längskanten 1 und 2 aufweist. Zwei in Längsrichtung verlaufende vorspringende R*ondabschnitte 3 und 4 springen an den Kanten 1 und 2 vom Körper der Platte in einer Richtung bis auf wenigstens zwei unterschiedliche Höhen vor» Ein quer verlaufender vorspringender Randabschnitt 5 liegt im Bereich einer quer verlaufenden Oberkante 6 der Platte, wobei dieser Abschnitt 5 in einem maximalen oder grösseren Ausmass im Vergleich zu den Abschnitten 3 und 4 vorspringtο Ein im wesentlichen dreieckiger vorspringender Abschnitt 7 im Bereich des Abschnittes 5 springt in einem geringeren Ausmass \or und in ihm sind hohle Kappen 8 durch lokal hergestellte Einprägungen in einer Richtung ausgebildet und hohle Kappen 9 sind lokal in der entgegengesetzten Richtung auf die gleiche maximale Höhe wie der Abschnitt 5 ausgebildet, wie in Pig. 2 dargestellt.

Angrenzend an den Abschnitt 7 der Platte 100 liegt ein Bereich ° schmalen, ^&

10, der mit schräg verlaufendenJnebeneinander vorspringenden Abschnitten 11 versehen ist, die die gleiche Höhe haben, wie der Abschnitt 5« Angrenzend an den Abschnitt 10 ist ein dreieckiger vorspringender Abschnitt 12 durch verformendes Eindrücken auf einen geringeren Grad als die Abschnitte 11 und 5 ausgebildet, jedoch nicht notwendigerweise bis zu der gleichen Höhe, wie der dreieckige Abschnitt 7. Der dreieckige Abschnitt 12 ist mit hohlen Kappen 13 und 14 versehen, die auf die gleiche Weise wie die Kappen 8 und 9 ausgebildet sind. Ein quer verlaufender Randabschnitt 15 springt angrenzend an eine untere

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Querkante 16 der Platte im Verhältnis zu den Abschnitten 3 und 4 auf die gleiche Höhe vor, wie der Abschnitt 5 β

Die Fig_c 5, 6 und 7 zeigen, wie zwei Platten 100 mit einer zwischen die Platten 100 eingelegten Platte 101 aufeinander gestapelt sinde Die Platte 101 hat im wesentlichen die gleiche Umfangsform wie die Platte 100,jedoch verlaufen alle vorspringenden Abschnitte in entgegengesetzten Richtungen im Verhältnis zum Hauptkörper der Platte und auf diese Weise kreuzt der schräg verlaufende enge Abschnitt 11 den Abschnitt 11 der Platte 100. Die obere Platte 100 und die Platte 101 bilden ein Paar, dessen Längsrandabschnitte in flüssigkeitsdichter Berührung miteinander stehen.

Nach dem Aufeinanderstapeln der Platten 100 und 101 werden die Kanten 1 der beiden Platten in jedem Paar von Platten 100 und 101, in welchen die Randabschnitte aneinander stossen, miteinander verschweisst. Ebenso werden die Kanten 2 in jedem der Paare miteinander verschweisst.

Jedes auf diese Weise ausgebildete Paar berührt zwei benachbarte Paare entlang den Abschnitten 5 und 15 und die Kanten 6 und 16, wo sie miteinander in Berührung stehen, werden miteinander verschweisst.

Wie in gestrichelten Linien in Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, können die Randabschnitte 3 und 4 um etwa 90° gebogen sein, um Dichtungsmittel zu schaffen, falls erforderlich mittels zusätzlicher Schweissung oder anderen nicht dargestellten Elementen.

Der Stapel von Platten 100 und 101 bildet auf diese Weise einen Wärmetauscher, in welchem heisse Gase durch einen Durchgang 20 zwischen jeweils zwei sich entlang der Abschnitte 5 im oberen Teil und 15 im unteren Teil berührenden Platten eintreten können (siehe Fig. 1 unc(5)· Die Strömung des heissen ^ases setzt sich weiter nach unten durch Durchgänge 21 fort (Fig. 6). End-

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lieh, verlassen die heissen G-ase den Wärmetauscher durch einen Durchgang 22 (Figo 7). Dieser Durchgang 22 kann vorteilhafterweise etwas grosser.als der Durchgang 20 sein. Der Unterschied wird durch stärkeres Eindrücken des Anschnittes 12 als des Abschnittes 7 erreicht. Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass dies eine gleichmässigere Verteilung der Gasströmung durch die Durchgänge 21 bewirkt.

Der kalte Gasstrom tritt zwischen den unteren Enden der Platten in dein Stapel durch Durchgänge 30 ein, die zwischen den sich, einander entlang der Randabschnitte 3 und 4 berührenden Platten gebildet werden (Pig. 7)« Der Strom verläuft nach oben durch Portsetzungen der Durchgänge 30 (Pig. 5 und 6).

Wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, kann der Stapel von Platten 100 und 101 in einem Ring angeordnet sein, der zwischen einer äusseren zylindrischen Fläche 40 und einer inneren zylindrischen Fläche 41 liegt. Γ er auf diese Weise gebildete Wärmetauscher liegt um eine Brennkammer 42, in welcher durch eine Düse 43 zugeführter Brennstoff mit vorerhitzter Luft reagiert, deren Strom durch den als Vorerhitzer wirkenden Wärmetauscher durch. Doppelpfeile angezeigt ist. Die gebildeten Verbrennungsgase gehen zwischen Rohren 44 durch und entweichen über den Plattenwärmetauscher, der als Vorerhitzer wirkt, wobei ihr Weg durch einfache Pfeile dargestellt ist.

Pig. 9 zeigt, wie die Platten des als Vorerhitzer wirkenden Wärmetauschers entlang Evolventenkurven gekrümmt sind, um sicherzustellen dass der Abstand zwischen den Platten, betrachtet in Längsrichtung der gemeinsamen Achse der Zylinder flächen 40 und 41, die koaxial liegen und imaginär sein können, konstant ist.

Wie in Fig. 6 im Querschnitt rechtwinklig zu den Durchgängen 21 und 30 gezeigt, haben die Platten 100 und 101 zickzackförmige Ausbildungen und die Durchgänge 21 und 30 haben etwa quadratischen Querschnitt.

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Claims (1)

1. Dr. F. Zumstein sen. - Or. £\ Acarnann - Dr. Π. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - QioL-lng. R Kiingsaifeen - Dr. F. Zumstein jun.

   PATENTANWÄLTE
   80OO München 2 · Bräuhausstraöe 4 · Telefon SammelNr. 225341 · Telegramme Zurnpat · Telex 529979

   Case 96 40/4/Zi

   Kommanditbolaget United Stirling (SwedenjAB & Co.,Malmö (Schweden)

   Patentansprüche :

   (l.j Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Platten, deren jede mit vorspringenden Abschnitten ausgebildet ist, die entsprechend an gegenüberliegenden Seiten eines Körpers der Platte vorspringen, wobei die Platten Seite an Seite in Berührung miteinander so angeordnet sind, dass wenigstens einige der vorspringenden Abschnitte jeder Platte diejenigen auf einer anliegenden Platte'berühren und wenigstens zwei Gruppen von Durchgängen begrenzen, durch welche gasförmige oder andere strömende Medien getrennt strömen können, zur Übertragung von Wärme durch die Platten von einem der Strcmungsmedien zu dem anderen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (100, 101) zwei im wesentlichen parallele längskanten (1, 2) aufweist, in deren Bereich in Längsrichtung verlaufende vorspringende Randabschnitte (3, 4) liegen, und dass in dem Wärmetauscher die Platten (100, 101) in Paaren angeordnet sind, in deren jedem die Randabschnitte (3, 4) der Platten (100, 10l) in flüssigkeitsdichter Be-

   909827/1043 OKiQlNAL INSPECTED

   rührung miteinander stehen, und eine der Gruppen von Durchgängen (30) zwischen den beiden Platten (100, 101) gebildet ist, und die andere der Gruppen von Durchgängen (21) zwischen zwei nebeneinander liegenden Paaren gebildet ist, und dass alle Durchgänge (21, 30) etwa in Längsrichtung der Platten (100,101) verlaufen.

   Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ■ zeichnet, dass jede Platte (100, 101) zwei Querkanten (6, 16) aufweist und angrenzend an diese quer verlaufende vorspringende Randabschnitte (5, 15) liegen, und jeder der quer verlaufenden vorspringenden Randabschnitte (5, 15) ■der beiden Platten (100, 101) in jedem der Paare in flüssigkeitsdichter Berührung mit einem quer verlaufenden vorspringenden Randabschnitt (5, 15) einer von zwei anderen Platten (100, 101) steht, die in je einem von zwei anderen Paaren liegen.

   3· Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennze i c h η e t , dass die Platten (100, 101) in einem Ring mit ihren Längskanten (1, 2) in zwei imaginären koaxial gerichteten zylindrischen Flächen (40, 41) angeordnet sind, wobei die Platten (100, 101) so gekrümmt sind, dass sie entlang der gemeinsamen Achse der Flächen (40, 41) betrachtet, im wesentlichen Evolventenkurven zwischen 'den Flächen (40, 41) entsprechen.

   4· Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die beiden Platten (100, 101) jedes der Paare so gebogen sind, dass sie längsverlaufende vorspringende Randabschnitte (3, 4) haben, die auf ein benachbartes Paar von Platten (100, 101) zu verlaufen.

   5. Wärmetauscher nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass anliegend an jedem der quer verlau-

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   fenden vorspringenden Randabschnitte (5, 15) ein vorspringender Abschnitt (7, 12) vorgesehen ist, welcher um ein geringeres Mass vorspringt als die angrenzenden quer verlaufenden vorspringenden Randabschnitte (5» 15).

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