DE4241859A1 - Plattenelement für einen Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Plattenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Wärmetauscher, bei denen Flüssigkeit (Wasser) über ein Plattenelement rieselt und Gas (Luft) im Gegenstrom über die Flüssigkeitsoberfläche strömt. Hierfür gibt es vielerlei Anwendungen und eine davon ist Abwasserkühlung bei einem Kraftwerk oder in einer Industrieanlage. Wichtig hierbei ist, daß bei gegebenem Kühlturmvolumen eine möglichst große Flüssigkeitsoberfläche vorhanden ist, wobei aber die Gasströmung nicht behindert werden darf. Im allgemeinen werden viele Plattenelemente in dicken Stapeln mit Abstand parallel zueinander angeordnet. Wegen der Art der Verbindung der Plattenelemente untereinander wird eine größere Anzahl von Plattenelementen bereits beim Hersteller zu einem Plattenstapel verbunden. Diese Plattenstapel enthalten somit die Kanäle für den späteren Luftgegenstrom, was aber im Stadium der Lagerung und des Transports bis zum Einsatzort sehr viel Lagervolumen bean­ sprucht. Besonders verursacht dies große Frachtkosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Plattenelement zu schaffen, das es ermöglicht, Frachtkosten zu sparen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das wellenförmige Grobprofil ergibt sich ohne zusätzliche Bauteile die Ausbildung genügend großer Luftquerschnitte, wenn der Wellenkamm eines Plattenelementes an das Wellental eines darüberliegenden Plattenelementes angelegt wird. Die von Laien ohne weiteres vorzunehmende Verbindung der Plattenelemente mittels der angeformten Rast- und Gegenrastelemente eröffnet die Möglichkeit, die Plattenelemente zum Zweck der Lagerung und des Transports äußerst platz­ sparend ineinander zu stapeln, indem die Profilwellen gleichphasig aufeinander gelegt werden. Die Plattenelemente können dann am Einsatzort auch von wenig qualifiziertem Personal richtig zusammengesetzt werden.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ergibt fertigungstechnisch einfache Verbindungs­ elemente.

Bei größeren Kühlleistungen entstehen beachtliche Luftgeschwindigkeiten, die auch große Sogkräfte auf die Plattenelemente ausüben. Die Maßnahme nach Anspruch 3 stabilisiert dabei den Plattenstapel auch gegen Vibrationen.

Die Maßnahmen gemäß der Ansprüche 4 bis 6 ergeben sehr preiswert herstell­ bare und im Praxiseinsatz gut handhabbare Plattenelemente. Denn einerseits können sie ohne weiteres in Bahnbreiten bis etwa 2 m bei beliebiger Zuschnitt­ länge hergestellt werden, andererseits sind auch große Plattenformate bequem von einer Person zu tragen. Die Elastizität erlaubt sehr einfach ausgebildete Rastvorsprünge und erlaubt auch einen bogenförmigen Einbau der Plattenelemente.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels veranschaulicht.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf einen Teilbereich eines Plattenelementes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung 2 von Fig. 1 auf ein Plattenelement voller Breite,

Fig. 3 eine der Schnittebene 3-3 von Fig. 2 entsprechende Ansicht eines Stapels von drei Plattenelementen in verschiedenen Stadien der Verbindung.

Der Teilbereich eines wellenförmig profilierten Plattenelements 11 gemäß Fig. 1 zeigt eine obere Profilgruppe 12, eine untere Profilgruppe 13 und einen dazwischenliegenden Profilwechselbereich 14. Die Profilgruppen 12, 13 sind untereinander gleich, jedoch seitlich um eine halbe Wellenlänge gegeneinander versetzt. So fluchten die Wellenkämme 15 der Profilgruppe 12 in der Draufsicht gemäß dem Pfeil 2 (Fig. 2) mit den Wellentälern 16 der anschließenden Profilgruppe 13. Deren Wellenkämme 17 wiederum fluchten mit den Wellentälern 18 der oberen Profilgruppe 12. Die Wellenkämme 15, 17 und Wellentäler 16, 18 verlaufen in ihren Längsrichtungen jeweils geradlinig und untereinander parallel.

Die obere Profilgruppe 12 wird nun stellvertretend näher beschrieben. Ihre Wellenkämme 15 und Wellentäler 18 entstehen durch ein etwa trapezförmiges Grobprofil, mit flachen und parallel zu einer Plattenmittenebene ausgerichteten oberen Kuppen 19 und unteren Kuppen 20 und dazwischen gerade verlaufenden Flanken 21. Die Übergänge sind natürlich leicht gerundet. Der Abstand zwischen den oberen Kuppen 19 benachbarter Wellenkämme 15 beträgt beispielsweise 5 cm und die Tiefe zwischen einer oberen Kuppe 19 und einer unteren Kuppe 20 mißt 2 cm. Die Kuppen 19, 20 haben eine Breite von etwa 6 mm und sind daher in der Breitenrichtung gesehen erheblich kürzer als die Flanken 21 , die etwa 25 mm lang sind.

Wegen des trapezförmigen Grobprofils zeigt der Profilwechselbereich 14 wechsel­ weise geneigte Rautenflächen 22 und 23.

Quer zur Längsrichtung des Grobprofils erstreckt sich über die Kuppen 19, 20 und Flanken 21 ein ebenfalls trapezförmiges Feinprofil 24, wodurch Querrippen 25 mit einer Rippenbreite von 5 mm und einer Rippentiefe von 2 mm etwa entstehen. Dieses Feinprofil ist im Bereich des Profilwechselbereichs 14 nicht ausgebildet.

An den Kuppen 19 der Wellenkämme 15 sind pilzförmige Vorsprünge 26 angeformt und zwar in Längsrichtung jeweils mehrere im regelmäßigen Abstand. Wie die Fig. 2 zeigt, sind an den Wellenkämmen 17 der zweiten Profilgruppe 13 ebensolche Vorsprünge 26 angeformt. Der Abstand zwischen den Vorsprüngen 26 in Profillängsrichtung kann 10 bis 20 cm sein. In den Kuppen 20 der Wellen­ täler 18 sind Löcher 27 vorgesehen, ebenso in den Wellentälern 16.

Die Positionen der Vorsprünge 26 und Löcher 27 sind gemäß Fig. 2 so festgelegt, daß die Vorsprünge 26 eines Plattenelementes in die Löcher 27 eines darauf liegenden, seitlich um eine halbe Wellenlänge versetzten, zweiten Plattenelementes eingreifen können.

In der Fig. 2 ist das Feinprofil der besseren Übersicht wegen nicht gezeichnet und das Grobprofil ist nur schematisch angedeutet. Das Plattenelement 11 ist vorzugsweise aus einer etwa 0,2 mm starken Kunststoffolie geformt und dadurch extrem leicht. Dadurch ist auch der Bereich um jedes Loch 27 so weit nachgiebig, daß ein Vorsprung 26 (eines anderen Plattenelementes) darin eingerastet werden kann. Das Plattenelement 11 hat beispielsweise eine Breite von 50 cm und kann als Endlosbahn hergestellt und nach Bedarf zugeschnitten werden. Es versteht sich, daß andere Bahnbreiten sowie feste Plattenlängen ebenso hergestellt werden können. Das Material läßt sich zudem ganz einfach mit einer Schere zuschneiden.

Die Fig. 3 zeigt in der unteren Lage einen Querschnitt eines Teilbereichs des Plattenelementes 11, geschnitten in der Profilgruppe 13, mit Blick in Richtung der folgenden Profilgruppe 12. So sieht man in der Schnittebene die Wellentäler 16 mit den Löchern 27 (die hier nicht sichtbar sind) und die Wellenkämme 17 mit den davon hochragenden Vorsprüngen 26. Dann sieht man dahinter den Profilwechselbereich 14 mit den Rautenflächen 22, 23, die letztere von der Unterseite. Sodann sieht man die Wellentäler 18 und Wellenkämme 15 mit den davon hochragenden Vorsprüngen 26.

In der obersten Lage von Fig. 3 ist ein gleichartiger Ausschnitt eines Platten­ elementes 11′ dargestellt. Darunter, in der mittleren Lage, befindet sich ein um eine halbe Wellenlänge nach rechts versetztes Plattenelement 11′′, wobei ein Teil seiner Vorsprünge in die Löcher des Plattenelementes 11′ eingerastet ist. Die Vorsprünge 26 links in Fig. 3 sind noch nicht eingerastet. Das untere Plattenelement 11 ist noch zur Gänze frei. Man kann, wie daraus hervorgeht, beliebig dicke Stapel von Plattenelementen zusammenfügen. Dabei entstehen über die Länge der Profilgruppe 13 sich jeweils gerade erstreckende, grob gesehen im Querschnitt etwa quadratische Kanäle 28. Normalerweise stehen die Plattenelemente und damit die Kanäle 28 senkrecht, so daß die Flüssigkeit (Wasser) von oben kommend an den Kanalwänden nach unten rieselt, während das Gas (Luft) von unten nach oben strömt. Jeder Kanal 28 im Bereich der Profilgruppe 13 mündet über den Profilwechselbereich 14 in zwei weiterführende Kanäle 29, 30 der Profilgruppe 12. Somit hat die Flüssigkeit die Möglichkeit, sich gleichmäßiger auf die Kanäle zu verteilen, falls sie oben ungleichmäßig in die Kanäle eingeleitet werden sollte.

Nicht dargestellt ist der Transportzustand. Hierbei sind die Plattenelemente so aufeinander gestapelt, daß Wellenkamm auf Wellenkamm liegt. Genau genommen stoßen die Vorsprünge 26 an die Innenwände der jeweils darüber liegenden Kuppen 19. Die Löcher 27 liegen deckungsgleich übereinander und daher kann man durch sie Bolzen oder Schnüre hindurchführen, um den Platten­ stapel während des Transports zusammen zu halten.

Claims (6)

1. Plattenelement für einen Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß es ein etwa wellenförmiges Grobprofil aufweist, daß an den zu einer ersten Plattenseite weisenden Wellenkämmen (15, 17) Rastelemente (26) angeformt sind und daß in den zur gegenüberliegenden zweiten Plattenseite weisenden Wellentälern (16, 18) Gegenrastelemente (27) ausgebildet sind.

2. Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastelemente als pilzkopfartige Vorsprünge (26) und die Gegenrast­ elemente als Löcher (27) ausgebildet sind und daß die Positionen der Vorsprünge und Löcher derart festgelegt sind, daß die Vorsprünge eines Plattenelementes (11′′) in die Löcher eines zweiten, gleich ausgebildeten und parallel dazu angeordneten Plattenelementes (11′) einsetzbar sind.

3. Plattenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung jedes Wellenkammes (15, 16) in regelmäßigen Abständen jeweils mehrere Vorsprünge (26) verteilt ausgebildet sind und daß in Längs­ richtung jedes Wellentales (16, 18) in regelmäßigen Abständen jeweils mehrere Löcher (27) verteilt vorgesehen sind.

4. Plattenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest im Bereich der Löcher (27) elastisch nachgiebig ausgebildet ist.

5. Plattenelement nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Kunststoffolie geformt ist.

6. Plattenelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie eine Dicke von etwa 0,4 mm hat.