DE3141161A1 - Plattenwaermeaustauscher - Google Patents

Description

Plattenwä. rmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeaustaus'cher mit in einem Rahmengestell miteinander fluchtend geführten und zwischen einer Gestellplatte und einer Deckelplatte des Rahmengestells flächig gegeneinander zu einem Stapel gespannten, aus Blechen gepreßten Wärmeaustauschplatten, zwischen denen durch auf einer Seite jeder Platte angeordnete Umfangsdichtungen geschlossene Plattenzwischenräume gebildet sind, die über von Platten gebildete, miteinander fluchtende Zu- und Abströmöffnungen mit den am Wärmeaustausch beteiligten Medien beschickbar sind, wobei durch entsprechende Anordnung der Dichtungen jede Platte auf einer Seite mit einem Medium und auf der anderen Seite mit einem anderen Medium in Kontakt ist.

Derartige Plattenwärmeaustauscher, bei denen üblicherweise Umfangsdichtungen in Form von Flachdichtungen in geprägten Umfangsnuten der Platten angeordnet sind, sind allgemein bekannt. Sie bringen gerade für die Bewältigung höherer Drücke und Temperaturen das Problem mit sich, daß durch die für das dichte Zusammenpressen des Plattenpaketes erforderlichen hohen Spannkräfte einzelne Platten aus dem miteinander fluchtenden Verbund aus-

scheren wollen oder ausscheren. Die Ursache hierfür muß einmal darin gesehen werden, daß sich wegen der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen sowohl hinsichtlich des Rahmengestells als auch hinsichtlich der Platten sowie der zwischen diesen angeordneten Dichtungen eine über den Umfang der Platten gleichmäßige Spannkrafteinleitung nicht erreichen läßt. Dadurch können sich auf einzelne Platten quer zur Spannrichtung wirkende Kräfte ergeben, die bei hohen Vorspannkräften so stark anwachsen können, daß die Platten unter Beschädigung oder Zerstörung ihrer Führung gegenüber den Führungsbalken des Rahmengestells seitlich ausbrechen. Erschwerend kommt hinzu, daß die den Querkräften entgegenwirkenden, von den Führungsbalken auf die Platten übertragenen Reaktionskräfte wiederum zwischen den einzelnen Platten und den Führungsbalken wirkende Reibungskräfte verursachen,welche das Verschieben der Platten auf den Führungsbalken beim Zusammenpressen des Plattenpaketes behindern. Diese 'der Anspannkraft entgegengerichteten Reibungskräfte summieren sich beim Zusammenpressen der Platten über die Länge des Plattenpaketes. Sie erhöhen dadurch noch die ohnehin erforderlichen Spannkräfte und steigern damit wiederum>die Gefahr des Ausscherens einzelner Platten. Schließlich werden vielfach die Oberfläche der Dichtungen und Dichtflächen zur Verhinderung eines Festklebens der Dichtungen mit einem d£e Reibung zwischen Dichtung und Dichtfläche vermindernden Trennmittel bestrichen. Dies begünstigt ein Ausscheren von Platten besonders dann, wenn zur Bewältigung höherer Drücke und Temperaturen entsprechend hohe Spannkräfte in das Plattenpaket eingeleitet werden.

Um dem vorstehend geschilderten Problem" au begenen, ist es bereits durch die DE-OS 27 13 Ö77 bekäHht, die Platteh im Bereich des Leckraumes nebeil den ikih«¹ Ühd Aüstrittsöffnungen mit sickenförmig hervorstehenden Nocken zu versehen, welche in die entsprechenden kohkäven Ausnehmungen der Nachbarplatten formschlüssig eingreifen und so ein gegenseitiges seitliches Verschieben benachbarter Platten verhindern zu Pollen',

Mit dieser Bauform verbindet sich jedoch einerseits der Nachteil, daß die ineinandergreifenden Nbckeil und Ausnehmungen mit Rücksicht auf deri ftir ihre Anordnung verfügbaren Raum nur relativ eng begrenzte Abmessungen haben können, so daß auch ihre Wirksamkeit beschrankt ist. Andererseits muß auch das Öeätell ftiif den hervorstehenden Nocken entsprechenden" AüsnehMihgeri versehen werden, was zu einer Verteuerung del? Konstruktion führt*

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Plättehwärmeaustauscher der eingangs genannten Art die* AUsbildaing der Platten so zu gestalten, daß siö Untereinander eine formschlüssige, auftretende Querkräfte wirksam abstützende Verbildung haben, ohne daß däfÜf eih zusätzlicher Aufwand an Material- oder Fertigungskosten erforderlich ist.

Diese Aufgabe ist ausgehend von dehn eingangs gehahnten Plattenwärmeaustauscher erfindühgsgeitnäU dadurch gelöst, daß bei wenigstens einer miteinander fluehtefadeh Serie der von den Platten gebildeten £ü- öder Äbströmöffnüngen der Öffnungsrand über einen Teil seines ühifahges¹ mit wenigstens einem einstückig angeformten j gegenüber der Senkrechten zur Plattenfläche geringfügig schräg ver-

laufenden, gerade oder stufenförmig abgebogenen Kragenstück versehen ist und daß dessen äußere Kontur mit der inneren Kontur des Kragens der in seiner Richtung nächstfolgenden Platte in formschlüssigem Eingriff steht.

Es ist zweckmäßig, daß der Kragen sich im wesentlichen über dem Plattenzwxschenraum abgewandten Teil des Öffnungsrandes erstreckt. Hier liegt der Kragen zwischen Umfangsdichtung und Öffnung, so daß er der Strömung des jeweiligen Meidums von der Öffnung in den Plattenzwischenraum nicht im Wege steht und somit auch kein Strömungshindernis darstellen kann.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es in äußerst einfacher und kostengünstiger Weise möglich, benachbarte Platten mit einem gegenseitigen Formschluß zu versehen, ohne daß hierfür ein zusätzlicher Aufwand an Material- und Fertigungskosten erforderlich ist. Denn der erfindungsgemäße Kragen läßt sich bei der Herstellung der Platten durch Pressen aus einem Blech bei entsprechender Gestaltung des Formwerkzeuges in einfacher Weise mitausbilden. Die so erzeugten, miteinander in formschlüssigem Eingriff stehenden Kragenflächen benachbarter Wärmeaustauscherplatten sind wegen der Größe der Zu- und Abflußöffnungen in den Platten mehrfach größer als die an den Führungsbalken anliegenden Führungsflächen der Platten, so daß sie auch große auf einzelne Platten wirkende Querkräfte unter Vermeidung hoher Flächenpressungen auf mehrere Platten verteilen und dadurch das Ausscheren einzelner Platten verhindern können.

Darüber hinaus ergibt die Anwendung des erfindungsgemäßen Kragens eine Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes, ohne daß damit ein Stabilitätsverlust am Öffnungsrand in Kauf genommen werden müßte, der üblicherweise durch die Ausbildung von Wellen oder Sicken versteift ist.

Ferner lassen sich die Kragen der Wärmeaustauscherplatten und die im Gestell angeordneten Anschlußstutzen leicht so ausbilden, daß der oder die Kragen der unmittelbar an der Gestell- oder Druckplatte anliegenden Wärmeaustauschplatte in das Innere der Anschlußstutzen hineinragen, so daß die zusätzliche Ausnehmungen im Gestell nicht erforderlich sind.

Schließlich kann auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Kragens die Abdichtung zwischen benachbarten Platten nicht beeinträchtigen, da der Kragen nicht über den gesamten Öffnungsrand umlaufend ist und darum im notwendigen Rahmen geringfügig elastisch ausweichen kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß bei Ausstattung mehrerer Öffnungsserien mit Kragen diese Öffnungsserien entweder symmetrisch zu einer Symmetrieachse der Platten oder symmetrisch zum Mittelpunkt der Platten angeordnet sind. Dadurch ergeben sich entsprechend auch bezüglich der Querkräfte entgegenwirkenden Haltekräfte symmetrische Verhältnisse, so daß ein einseitiges Verziehen des Plattenpaketes nicht stattfinden kann.

Schließlich können die Kragen sickenförmige, zur Mitte der Öffnung offene Ausbuchtungen ihres Randes aufweisen.

Bei dieser Ausbildung berühren sich die Kragen benachbarter Platten dann nur noch im Bereich zwischen den Ausbuchtungen, während an den Ausbuchtungen Verbindungskanäle zwischen den Öffnungen und den Hohlräumen zwischen Kragen und benachbarter Dichtung gebildet sind. Über diese Verbindungskanäle kann dauernd ein turbulenter Medienaustausch zu Hohlräumen stattfinden, so daß sich dort keine Schmutzablagerungen od. dgl. bilden können.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger deren Ausführungsformen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen bekannten Plattenwärmeaustauscher in Explosionsdarstellung;

Fig. 2 einen Ausschnitt einer bekannten Wärmeaustauschplatte;

Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie III - III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Ausschnitt gemäß Fig. 2 aus einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauschplatte;

Fig. 5 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen Ausschnitt gemäß Fig. 2 aus einer erfindungsgemäßeη Wärmeaustauschplatte nach einer anderen Ausführungsform und

Fig. 7 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6.

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Gemäß Fig. 1 besteht ein bekannter Plattenwärmeaustauscher aus einem Rahmengestell mit einer Gestellplatte 1 und einer Stütze 2, die in Längsrichtung oben und unten durch Führungsbalken 3 bzw. 4 über Muttern 5 miteinander verbunden sind. Zwischen die Führungsbalken 3 und 4 sind Wärmeaustauschplatten 6 eingesetzt, die durch eine Deckelplatte 7 bei fertigmontiertem Plattenwärmeaustauscher zu einem Paket zusammengespannt werden, wie dies teilweise bei 8 veranschaulicht ist. Zum Spannen dienen Spannschrauben 9 mit Muttern 10, die an den Wärmeaustauschplatten vorbei durch Öffnungen- 11 der Gestellplatte 1 bzw. 12 der Deckelplatte 7 gesteckt werden.

Im dargestellten Beispiel hat die Gestellplatte 1 vier Anschlußstutzen 13, die mit entsprechenden Zu- und Abflußöffnungen der Wärmeaustauschplatten 6 fluchten, wobei die Anordnung der Dichtungen 14 abwechselnd so vorgenommen ist, daß ein Medium dem Wärmeaustauscher über einen Kanal 15 zuströmt, dann die ihm zugeordneten Plattenzwischenräume entlang dem Pfeil 16 bestreicht, um schließlich über den Kanal 17 wieder abzuströmen, während das andere Medium über den Kanal 18 zuströmt, die ihm zugeordneten Plattenzwischenräume entlang dem Pfeil 19 bestreicht, um schließlich über den Kanal 20 wieder abzuströmen.

Fig. 2 zeigt eine der Platten 6 gemäß Fig. 1 bezüglich ihres oberen rechten Endes in vergrößerter Ausschnittdarstellung. Bei dieser bekannten Wärmeaustauschplatte ist die der Medienführung dienende Öffnung 21 durch die Umfangsdichtung 22 außen umgeben, so daß das über diese Öffnung kommende bzw. fortgehende Medium in Richtung des Pfeiles 23 Verbindung zu dem links unterhalb der Öffnung

liegenden Plattenzwischenraum hat. Der Rand der Öffnung 21 ist durch Profilierungen 24 in bekannter Weise versteift. Auf die übrige Gestaltung bzw. Prägung der Platte soll nicht näher eingegangen werden, da diese bekannt ist. Lediglich sei darauf hingewiesen, daß bei 25 teilweise die Ausnehmung ersichtlich ist, mit der die Platte gemäß Fig. 2 formschlüssigen Eingriff mit dem Führungsbalken 3 gemäß Fig. 1 hat.

Fig. 3 zeigt die Schnittansicht gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2. Hier ist ersichtlich, wie mehrere Platten 6 nebeneinander angeordnet sind und die von diesen gebildeten Plattenzwischenräume 26 nach außen hin durch die in den Plattennuten 27 liegenden Umfangsdichtungen 22 nach außen abgeschlossen bzw. abgedichtet sind.

Die Fig. 4 und 5 zeigen in der entsprechenden Darstellung gemäß Fig. 2 und 3 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauschplatte 33, auf deren Einzelheiten, soweit sie mit der bekannten Wärmeaustauschplatte übereinstimmen, nicht näher eingegangen werden soll.

Die Platte gemäß Fig. 4 und 5 unterscheidet sich jedoch von den bekannten Platten dadurch, daß an die Öffnung 28 bei der Herstellung der Platte durch Prägen bzw. Pressen ein Kragen 29 angeformt wurde, der sich im wesentlichen über den dem Plattenzwischenraum abgewandten Bogen der Öffnung 28 erstreckt und, wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, so stufenförmig und leicht schräg zur Senkrechten auf die Platte ausgebildet ist, daß die Kragen 29a und 29c benachbarter Platten formschlüssig ineinandergreifen, in dem jeweils

ihre Außenkontur 30a bis 30c in Anlage an die Innenkontur 31a und 31c des benachbarten Kragens kommt. Mit 32 ist wiederum die Umfangsdichtung bezeichnet, an der sich jedoch gegenüber dem Bekannten nichts geändert hat.

Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, ist verglichen mit der bekannten Platte gemäß Fig. 2 der Kragen 29 ohne zusätzlichen Materialaufwand aus dem Material gebildet, welches dort die Profilierung 24 zur Versteifung des Öffnungsrandes bildet. Damit ist einerseits der Strömungsquerschnitt für die Öffnung 28 vergrößert und es ist andererseits bezüglich der Versteifung des Öffnungsrandes keine Einbuße in Kauf zu nehmen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine gegenüber den Fig. 4 und 5 abgewandelte Wärmeaustauschplatte 34, Hier ist der Kragen 35 mit in die Öffnung 36 ragenden Sicken 37 versehen, durch die Kanäle 38 gebildet werden, über die die Hohlräume 39 zwischen den Platten 34 und den Dichtungen 40 vom Medium angeströmt werden können, so daß sich dort keine Ablagerungen bilden können.

Wie insbesondere aus den Fig. 5 und 7 ersichtlich, ist die schräg verlaufende Anordnung der Kragen als stufenförmige Schrägstellung oder wellenförmige Abkröpfung zu verstehen. Wesentlich ist nur, daß sich benachbarte Kragen formschlüssig ineinanderschachteln lassen, ohne dadurch die Ausbildung der Abdichtung zwischen benachbarten Wärmeaustausplatten zu behindern.

Im übrigen versteh es sich von selbst, daß die im Zusam-

menhang mit den Fig. 2 bis 7 anhand einer Plattenöffnung beschriebenen Kragen sich auch an allen oder mehreren miteinander fluchtenden Plattenöffnungen anbringen lassen, wobei jedoch eine symmetrische Ausbildung bezüglich einer Symmetrieachse der Wärmeaustauschplatten oder deren Mitte zweckmäßig ist. Dies gilt selbstverständlich auch unabhängig von der in den Beispielen dargestellten Plattenform und der dortigen Lage der Öffnungen, da sich der Gegenstand der Erfindung auch bei anders ausgebildeten Wärmeaustauschplatten mit entsprechenden anderer Lage der Zu- und Abströmöffnungen für die Medien gleichermaßen anwenden läßt.

Claims (4)

Patentanwälte DIPL-ING. R. LEMCKE DR.-ING. H. J. BROMMER AMALIENSTRASSE 28 KARLSRUHE 1 W. Schmidt KG, Kühlerwerk, Pforzheimer Straße 46, 7518 Bretten Patentansprüche

1. Plattenwärmeaustauscher mit einem Rahmengestell miteinander fluchtend geführten und zwischen einer Gestellplatte und einer Deckelplatte des Rahmengestells flächig gegeneinander zu einem Stapel gespannten, aus Blechen gepreßten Wärmeaustauschplatten, zwischen denen durch auf einer Seite jeder Platte angeordnete Umfangsdichtungen geschlossene Plattenzwischenräume gebildet sind, die über von den Platten gebildete, miteinander fluchtende Zu- und Abströmöffnungen mit den am Wärmeaustausch beteiligten Medien beschickbar sind, wobei durch entsprechende Anordnung der Dichtungen jede Platte auf einer Seite·mit einem Medium und auf der anderen Seite mit einem anderen Medium in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß bei wenigstens einer miteinander fluchtenden Serie der von den Platten (33, 34) gebildeten Zu- oder Abströmöffnungen (28, 36) der Öffnungsrand über einen Teil seines Umfanges mit wenigstens einem einstückig angeformten, gegenüber der Senkrechten zur Plattenfläche

geringfügig schräg verlaufenden, gerade oder stufenförmig abgebogenen Kragenstück (29, 35) versehen ist und daß dessen äußere Kontur mit der inneren Kontur des Kragens der in seiner Richtung nächstfolgenden Platte in formschlüssigem Eingriff ist.

2. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (29, 35) sich im wesentlichen über den dem Plattenzwischenraum abgewandten Teil des Öffnungsrandes erstreckt.

3. Plattenwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausstattung mehrerer Öffnungsserien mit Kragen diese Öffnungsserien entv/eder symmetrisch zu einer Symmetrieachse der Platten oder symmetrisch zum Mittelpunkt der Platten angeordnet sind.

4. Plattenwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragen (35) sickenförmige, zur Mitte der; Öflnung;. (36) offene Ausbuchtungen (37) ihres Randes aufweisen.