DE3137296A1

DE3137296A1 - Platten-waermetauscher

Info

Publication number: DE3137296A1
Application number: DE19813137296
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ing.(Grad.) 4715 Ascheberg Beckmann; Otto Dipl.-Ing. 4700 Hamm Schulze-Berge
Original assignee: BECKMANN KARL HEINZ ING GRAD; SCHULZE BERGE OTTO
Current assignee: BECKMANN KARL HEINZ ING GRAD; SCHULZE BERGE OTTO
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1983-04-14

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Platten-Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Herkömmliche Plattenwärmetauscher bestehen aus mehreren · parallel zueinander verlaufenden Platten, die durch einen Rahmen, beispielsweise eine Stahlblech-Umitiantelung, in genau definierten Lagen gehalten werden. Die Wärmetauschermedien, beispielweise Zuluft und Abluft, werden im Kreuzbzw. Gegenstrom durch die Zwischenräume zwischen den Platten geführt.

Die Platten bestehen üblicherweise aus Aluminium, das gegebenenfalls mit einem Korrosionsschutz versehen ist, aus Glas oder aus Kunststoff. Insbesondere bei korrosiven Medien bietet sich die Verwendung von Glas an.

Bei Verwendung von Glasplatten tritt jedoch das folgende Problem auf: Um auch bei größeren Flächen ausreichende Stabilität zu haben, müssen die Glasplatten eine bestimmte Mindestdicke in der Größe von 3 bis 6 mm haben; wenn die Zwischenräume zwischen den einzelnen Glasplatten ebenfalls in der Größenordnung von etwa 5 mm liegen, benötigt eine einzige Strömungseinheit aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Platten und den anteiligen Dicken der beiden Platten einen Raum von etwa 1 cm, so daß ein solcher Platten-Wärmetauscher nicht kompakt ausgelegt werden kann.

Dabei muß insbesondere berücksichtigt werden, daß zur Erzielung eines ausreichenden Durchsatzes eine große Durchströmfläche und entsprechend viele Glasplatten benötigt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Platten-Wärmetauscher der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.

Insbesondere soll ein Plattenwärmetauscher geschaffen werden, der bei sehr kompakten Volumen eine ausreichende Durchströmfläche bietet.

Dies wird neuerungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Neuerung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf der Verwendung von Hohlkammerplatten,- also zweiwandigen Flachhohlkörpern, deren Wände durch Stege miteinander verbunden sind. Diese Hohlraumplatten lassen sich mit unterschiedlichen Wandungsdicken und Steghöhen herstellen, so daß sie unter Berücksichtigung des jeweiligen Anwendungszwecks ausgewählt werden können.

Die üblichen Hohlkörperplatten haben eine Dicke von etwa 6 mm, d.h. ihre Dicke liegt in der gleichen Größenordnung wie die Dicke von Vollg'lasplatten; dabei muß jedoch berücksichtigt werden, daß bei dieser Dicke der Hohlkammerplatten bereits das offene Volumen mit eingeschlossen ist, d.h., diese Dicke beinhaltet bereits einen Durchströmungsquerschnitt. Daraus läßt sich sofort erkennen, daß beim Einsatz solcher Hohlkammerplatten zur Erzielung der gleichen Durchströmfläche weniger Platz benötigt wird, als beispielsweise bei Verwendung von Glasplatten.

Ein weiterer Vorteil dieser Hohlkammerplatten liegt darin, daß sie aus sehr korrosionsfesten Materialien hergestellt werden können, beispielsweise Polykarbonat oder einem Copolymerisat von Polypropylen und Polyethylen, Polyvinylchlorid-Hart-, Aluminium-Druck-Guß oder auch aus Glas.

Ein solcher Plattenwärmetauscher kann sowohl als Kreuz-

strom- als auch als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgelegt werden. Dabei wird jedoch die Ausführungsform als Kreuzstromwärmetauscher bevorzugt, da bei Gegenstrombetrieb Schwierigkeiten mit der Zu- und Abführung der Wärmetauschermedien auftreten könnten.

Bei einer ersten Ausführungsform eines solchen Plattenwärmetauschers werden die Hohlkammerplatten Fläche an Fläche angeordnet, wobei die jeweils benachbarten Hohlkammerplatten um 90° zueinander verdreht sind; d.h. also, daß die Durchströmöffnungen einer ersten Reihe von Hohlkammerplatten in einer ersten Richtung liegen, während die Durchströmöffnungen der zweiten Reihe um 90° zu dieser ersten Richtung versetzt sind? dieser Platten-Wärmetauscher arbeitet also im Kreuzstrombetrieb.

Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß keine zusätzlichen Dichtungen benötigt werden, sondern nur die Hohlkammerplatten fest miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, aber auch durch einen äußeren Rahmen. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsform, daß relativ viele Hohlkammerplatten benötigt werden.

Deshalb werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die einzelnen Hohlkammerplatten im Abstand voneinander angeordnet, und zwar in der Weise, daß die Durchflußöffnungen dieser Hohlkammerplatten in der gleichen Richtung verlaufen; an den Stirnflächen werden die Zwischenräume zwischen den einzelnen Hohlkammerplatten durch Dichtungen verschlossen, wodurch ebenfalls der Kreuzstrombetrieb möglich ist. Im Vergleich mit der oben beschriebenen Ausführungsform läßt sich die benötigte Menge an Hohlkammerplatten bei gleichem Volumen und damit gleicher Tauscherfläche halbieren.

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Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß bei diesem Plattenwärmetauscher, ausgehend vom gleichen Volumen, eine größere Tauscherfläche zur Verfügung steht, als bei herkömmlichen Platten-Wärmetauschern, also sich ein besserer Wirkungsgrad ergibt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Hohlkammerplatten selbsttragend sind, also keine zusätzliche Stabilisierung benötigen und deshalb bei einer Dicke, die in etwa der Dicke einer herkömmlichen Glasplatte entspricht, bereits eine ausreichende Durchströmfläche zur Verfügung stellen.

Die Neuerung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen 15

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Hohlkammerplatte ,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Plattenwärmetauschers aus Hohlkammerplatten, die jeweils in Winkeln von 90° zueinander angeordnet sind, und

Fig. 3 eine Ansicht eines Platten-Wärmetauschers aus Hohlkammerplatten, die in gleicher Richtung angeordnet sind.

Wie man in Fig. 1 erkennen kann, handelt es sich bei einer Hohlkammerplatte, die durch das Bezugszeichen 10 angedeutet ist, um einen zweiwandigen Flachhohlkörper mit einer unteren Wand 12 und einer oberen Wand 14, die durch Stege 16 miteinander verbunden sind. Solche Hohlkammerplatten, die aus Polykarbonat oder einem Copolymerisat von Polypropylen und Polyethylen bestehen, können durch Extrusion hergestellt werden, wobei die wesentlichen Konstruktionsparameter, nämlich die Gesamtdicke der Hohlkammerplatte, die

Dicke der Wände, die Dicke der Stege, die Abstände zwischen zwei benachbarten Stegen und die Gurtdicke, also der Abstand zwischen der unteren Wand 12 und der oberen Wand 14, in Abhängigkeit von den gestellten Anforderungen variiert werden können.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 20 angedeuteten Plattenwärmetauschers aus solchen Hohlkammerplatten 10, die jeweils Fläche an Fläche aneinander befestigt, beispielsweise miteinander verklebt, sind. Dabei sind die jeweils benachbarten Hohlkammerplatten 10 um einen Winkel von 90° zueinander versetzt, so daß, beginnend mit dem linken Wärmetauscher 10,der erste Wärmetauscher in horizontaler Richtung, der zweite Wärmetauscher in vertikaler Richtung, der dritte Wärmetauscher wieder in horizontaler Richtung usw. von den Wärmetauschermedien durchflossen werden können. Damit wird ein Kreuzstrombetrieb möglich, indem beispielsweise beim Einsatz in einer Klimaanlage die Abluft in horizontaler Richtung und die Zuluft in vertikaler Richtung durch einen solchen Platten-Wärmetauscher 20 geführt wird.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Platten-Wärmetauschers 30, bei der im Vergleich mit der Ausführungsform nach Fig.

nur die Hälfte der Hohlkammerplatten 10 benötigt werden.

Bei dieser Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 30 werden die Hohlkammerplatten 10 jeweils im Abstand voneinander und parallel zueinander so angeordnet, daß sie alle in der gleichen Richtung von dem Wärmetauschermedium durchflossen werden können, bei der Darstellung gemäß Fig. 3 beispielsweise in horizontaler Richtung. An den Stirnflächen des dadurch entstehenden Gebildes werden die Zwischenräume zwischen den beiden benachbarten Hohlkammerplatten 10 durch Dichtungen 32 verschlossen, so daß getrennt von den Hohlräumen der Hohlkammerplatten weitere Hohlräume entstehen, die in horizontaler Richtung durchströmt werden können.

Die Durchströmrichtungen sind in den Figuren 2 und 3 durch Pfeile angedeutet.

Auch diese Ausführungsform arbeitet.also im Kreuzstrombetrieb, wobei z. B. die Abluft in horizontaler Richtung und die Zuluft in vertikaler Richtung durch den Plattenwärmetauscher 30 geführt wird.
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Werden die Abstände zwischen zwei benachbarten Hohlkammerplatten 10 bei der Ausführungsform nach Fig. 3 gleich der Dicke einer Hohlkammerplatte 10 gemacht, so läßt sich erkennen, daß bei praktisch gleichem Durchströmvolumen im Vergleich mit der Ausführungsform nach Fig. 2 nur die Hälfte der Hohlkammerplatten benötigt wird.

Die Hohlkammerplatten können neben den bereits erwähnten Materialien, nämlich Polykarbonat oder ein Copolymerisat von Propylen und Polyethylen, auch aus Polivinylchlord-Hart-, Aluminium-Druck-Guß oder Glas hergestellt werden.

Obwohl die Dichtungen 32 sowohl aus elastischem als auch aus unelastischem Material bestehen können, wird zweckmäßigerweise ein elastisches Material verwendet, wie beispielsweise elastischer Kunststoff, Gummi oder ein Silikon-Kautschuk.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten, aus den einzelnen Hohlkammerplatten 10 bestehenden Wärmetauscher-Module werden in der auf diesem Gebiet üblichen Technik in einem kastenförmigen Rahmen angeordnet, der die einzelnen Hohlkammerplatten bzw. bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die Hohlkammerplatten 10 und die Dichtungen 32 zusammenhält. An diesem Rahmen befinden sich dann auch die Anschlüsse für die Gasströme.

Claims

Patentanwalt Dr. Lothar Marx

Dipl.-Phys.

3137295

Am Brombeerschlag 29 8000 München 70 Telefon 089 713813

Anwaltsakte 481 4

17. Sept. 1981

und

Dipl.-Ing. Otto Schulze-Berge Feldgarten 9

4700 Hamm 1

Ing. (grad) Karl-Heinz Beckmann Schüttwall 34

4715 Ascheberg-Herbern

Platten-Wärmetauscher

Patentansprüche

Platten-Wärmetauscher mit mehreren, parallel zueinander verlaufenden Platten, die Kreuzstrom- bzw. Gegenstromwege für die Wärmetauschermedien bilden, gekennzeich net durch mehrere, parallel zueinander angeordnete Hohlkammerplatten (10).
2. Platten-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkammerplatten (10) Fläche an Fläche miteinander montiert sind.

Deutsche Bank MOnchen 57/41111 (BLZ 70070010) Postscheckkonto München 154221-803
3. Platten-Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei nebeneinanderliegende Hohlkammerplatten (10) um 90° zueinander verdreht sind.
4. Platten-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkammerplatten (10) im Abstand zueinander angeordnet sind, und daß die Zwischenräume zwischen den benachbarten Hohlkammerplatten (10) an zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen durch Dichtungen (32) verschlossen sind.
5. Platten-Wärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,' dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkammerplatten (10) aus Polykarbonat, einem Copolymerisat von Polypropylen und Polyethylen, Polyvinylchlorid-Hart-, Aluminium-Druck-Guß oder aus Glas bestehen.
6. Platten-Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichtungen (32) aus einem elastischen Material bestehen.
7. Platten-Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichtungen (32) aus elastischem Kunststoff, Gummi oder Silikon-Kautschuk bestehen.