DE69309921T2 - Wärmetauscher mit geschweissten platten - Google Patents

Wärmetauscher mit geschweissten platten

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Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit geschweißten Platten, der nach allgemein bekannten Bauart metallische vorgezogene Platten aufweist, die paarweise durch Schweißen verbunden sind und gestapelte modulare Elemente bilden, die zwei unabhängige, d.h. keine Verbindung miteinander aufweisende, Kreisläufe, jeweils für ein erstes Fluid und für ein zweites Fluid, hinsichtlich eines Wärmetausches untereinander definieren.
  • Die Industrie hat gegenwärtig, schon seit mehreren Jahren, zahlreiche Vorteile aus der Verwendung von Wärmetauschern, die Wärmetauscher mit Platten genannt werden, gezogen, insbesondere hinsichtlich der Leistung, des Raumbedarf und des Preises. Man kann ganz allgemein Tauscher mit Platten und Abdichtungen einerseits und Tauscher mit verschweißten Platten andererseits unterscheiden. Letztere können selbst nach zwei Typen klassifiziert werden: einen ersten Typ, bei welchem die tauschende Oberfläche, wie bei den Tauschern mit Platten und Abdichtungen, aus mit Sparren versehenen Platten verwirklicht ist, wobei die Menge der Berührpunkte einer Platte, welche auf einer anderen, in entgegengesetzter Richtung angeordneten Platte gestapelt ist, hierbei die mechanische Stabilität der Anordnung gewährleistet; und einen zweiten Typ, bei welchen ein dem ersten Kreislauf zugehöriges Kreislaufelement durch Schweißverbinden zweier vorgezogener Platten verwirklicht ist, während der zweite Kreislauf des Tauschers aus der Verbindung zweier, den ersten Kreislauf definierender modularer Elemente oder einfach aus dem Abstand zwischen diesen Elementen des ersten Kreislaufes folgt. Der letzte Tauschertyp, an welchen vorliegende Erfindung anknüpft, ist zum Beispiel aus den Druckschriften EP-A- 0165179 und EP-A-01 86592 bekannt.
  • Obgleich sie jeden der zahlreichen Vorteile mit sich bringen, leiden alle beide vorste hend erläuterten Tauschertypen unter folgenden Nachteilen:
  • - Die Platten werden auf Grund Ihrer Verformung durch Ziehen einem erheblichen Grad an Verformung unterzogen, erleiden also eine Veränderung der mechanischen und chemischen Anfangseigenschaften ihres Metalls.
  • - Es ist unmöglich in ihren beiden Kreisläufen belastete Fluide zu verwenden, wobei erstere beide keinen freien Durchlaß aufweisen.
  • - Die thermischen Ausdehnungsspannungen sind schwer zu beseitigen; insbesondere im Falle des zweiten, oben erläuterten Tauschertyps behindert eine starkwandige Ausführung der Fluidverteilerkammern, oder des Brüdenraums , eine Ausdehnung und verursacht erhebliche Kosten.
  • Diese Nachteile sind besonders im Falle der bekannten, charakteristischen, in den beiden obenerwähnten Druckschriften beschriebenen Ausführungen feststellbar. So ist der Tauscher in der Druckschrift EP-A-0165179 aus horizontalen Plattenelementen von allgemeinem rechteckigen Äußerem hergestellt, dessen an den Ecken ausgeführte Verformung deren Ränder zur Erzeugung eines vertikalen Anschlags alternierend nach oben und nach unten falzt. Also erfährt das Basismaterial bereits an jeder Ecke eine starke Eigenschaftsänderung. An seinen so gebildeten, vier vertikalen Anschlägen ist jedes Plattenelement unmittelbar an starre Stützen geschweißt. Die starren Stützen gehören zu einem Gehäuse, welches aus vier Stützen und zwei Böden bzw. Grundplatten, jeweils einer unteren und einer oberen, gebildet ist. Eine unterschiedliche Ausdehnung des durch die Anordnung der gestapelten Platten gebildeten Tauscherblocks einerseits und des Gehäuses andererseits ist in diesem Fall nicht möglich. Die resultierenden Ausdehnungsspannungen können sehr erheblich sein und zu einem Ausfall des Tauschers führen. Außerdem erlauben die wärmetauschenden Oberflächen, da sie entweder mit Rillen versehen oder durch in die zwischen den Platten bestimmten Kanäle eingesetzte Profilelemente vervollständigt sind, keine mechanische Reinigung des Tauschers und vermeiden, im Falle mit Fasern oder mit anderen in Suspension befindliche Materialien belasteter Fluide, eine Verstopfung der Kreisläufe nicht.
  • Bei dem Tauscher nach der Druckschrift EP-A-0186592 erlauben in den Platten ausgestaltete Vertiefungen, einen Abstand zwischen diesen Platten aufrechtzuerhalten, und vermeiden durch ihr Verschweißen miteinander eine Ausdehnung unter der Wirkung eines in einem der Kreisläufe des Tauschers auftretenden Kanaldrucks, in wel chen diese Vertiefungen ragen. Der gleiche Kanal ist andererseits durch Schweißnähte verschlossen, was einen Zugang zu den tauschenden Oberflächen der Seite dieses Kreislaufs unmöglich macht. Der Tauscher ist daher nur für ein einziges belasteten Fluid, welches durch den anderen Kreislauf strömt, verwendbar, während das den ersten Kreislauf durchströmende Fluid davor zwangsläufig sauber ist. Außerdem bilden die zu diesem Tauscher zusammengebrachten Platten eine Anordnung aus einem Block, mit welchen Eingangs- und Ausgangsverteiler verbunden sind, während diese Anordnung von miteinander mittels geschraubter Klammern verbundenen Platten umschlossen ist. Diese Anordnung macht eine axiale Ausdehnung des tauschenden Bündeis möglich. Andererseits müssen die Eingangs- und Ausgangsverteiler durch ihre bloße Stärke dem Druck widerstehen und folglich muß ein Bündel Bleche mit geringer Dicke an die Kammern mit starker Dicke geschweißt sein. Außerdem dehnen sich die Kammern mit starke Dicke nicht gleichförmig mit dem tauschenden Bündel in transversaler Richtung aus, und man beobachtet dort bei der Verwendung das Auftreten weiterer Spannungsbeanspruchungen.
  • Des weiteren beschreibt die Druckschrift DE-B-1064907 einen Wärmetauscher mit horizontalen, gestapelten, metallischen Platten, die einen Tauscherblock mit rechteckigem Querschnitt bilden und an vier parallele, korrespondierend zu den vier Ecken des genannten rechteckigen Querschnitts angeordnete Rinnen mit U -förmigen Profil geschweißt sind. Die Druckschrift beschreibt zwei Platten, deren Ecken mit quadratischen Ausnehmungen versehen sind, in welche die U-förmigen Träger eingesetzt sind, die den Stapel der Platten durch Einfügung eingeschobener Teile (die Teile sind nicht dargestellt) halten. Eine unterschiedliche Ausdehnung des durch die Anordnung der gestapelten Platten gebildeten Tauscherblocks einerseits und des durch die winkligen Rinnen gebildeten Gehäuses andererseits ist folglich unmöglich und die resultierenden Ausdehnungsspannungen können sehr erheblich sein.
  • Vorliegende Erfindung zielt auf eine Beseitigung aller dieser Nachteile, schafft einen leicht in allen seinen inneren Bereichen mechanisch zu reinigenden und daher als Wärmetauscher zwischen zwei belasteten und/oder verschmutzten Fluiden zu verwendenden Wärmetauscher mit geschweißten Platten der betreffenden Gattung, und unterdrückt alle durch unterschiedliche Ausdehnung bedingten Spannungen, obgleich sie verhältnismäßig einfach und wirtschaftlich ohne Veränderung der ursprünglichen Eigenschaften des Herstellungsmaterials der Platten verwirklicht werden kann.
  • Zu diesem Zweck ist bei einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit geschweißten Platten, bei welchem der Plattensatz, um einen Tauscherblock mit rechtwinkligen Querschnitt zu bilden, durch Verschweißen mit vier parallelen, korrespondierend zu den vier Ecken des genannten rechteckigen Querschnitts angeordneten Rinnen zusammengefügt ist, vorgesehen, daß die vier winkligen Rinnen abschnittsweise vier Stützen jeweils zugehörig zum Gestell des Tauschers umfassen und jede Stütze aus einem oder mehreren Stücken ausgeführt ist, die dazu geeignet sind, in der zugehörigen winkligen Rinne zu gleiten.
  • Folglich bildet der Satz der geschweißten Platten mit den mit diesen verschweißten Rinnen einen Tauscherblock, der sich frei in axialer Richtung durch Gleiten bezüglich der Stützen in den winkligen Rinnen verschieben kann. Das Gestell umfaßt nicht nur die vier Stützen sondern auch zwei außenliegende Grundplatten, an welchen die gegenüberliegenden Enden der Stützen befestigt sind. Das Gestell ist an den seitlichen Flächen durch vier unbewegliche Abdeckungen vervollständigt, die an seinem Umfang insbesondere durch Verschraubung an den Bereichen der Stützen befestigt sind, die nicht durch die winkligen Rinnen sowie die Ränder der zwei außenliegenden Grundplatten abgedeckt sind.
  • Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die gestapelten modularen Elemente des Tauscherblocks jedes aus zwei rechtwinkligen Plattenelementen gebildet, von denen jedes an jedem seiner Winkel einen rechtwinkligen Abschnitt aufweist, der an seinem innenliegenden Winkel eine längliche Aussparung aufweist, wobei die Ränder jedes dieser Plattenelemente um 90 entweder in eine Richtung oder in die andere zur Bildung von Mantellinien abgekantet sind, an denen jeweils die vier winkligen Rinnen angeschweißt sind.
  • Dieser vorteilhafte Rohling, der durch Aussparungen gekennzeichnet ist, erlaubt es, an jeder Ecke des Tauscherblocks eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Mantellinie zu erhalten, unter Beachtung des maximalen, durch die Herstellungsregeln auferlegten Grads der Verformung, an welche Mantellinie die entsprechende winklige Rinne dann durch einfache Stoßnaht verschweißt sein können wird. So werden die mit der Herstellung (der Verformung, dem Schweißen) verbundenen Span nungen zusätzlich zu den mit dem Gebrauch verbundenen Belastungen (unterschiedliche Ausdehnung) minimiert.
  • Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung teilen sich die vier winkligen Rinnen in zwei Rinnenpaare auf, bei denen jeweils zwei Rinnen jeweils miteinander durch eine Seitenwand verbunden sind, in der quer angeordnete parallele Öffnungen ausgespart sind, an deren Rändern durch Andocken die Enden von Elementen eines ersten Kreislaufes angeschweißt sind, der jeweils durch zwei Plattenelemente gebildet ist, die aneinander durch Verschweißen festgelegt sind, wohingegen die freien Räume zwischen diesen Kreislaufelementen den zweiten Kreislauf des Tauschers bilden.
  • Bei dieser auf eine Kehinaht zurückgreifenden Ausführungsform ist gleichermaßen der Grad der Verformung reduziert.
  • Vorteilhafterweise umfaßt der Tauscherblock noch zwei Platten mit kreuzartigen Außenkanten, die in Kombination mit den Flächen der vier winkligen Rinnen vier seitliche Verteilerkammern begrenzen, mit einem ersten Paar gegenüberliegende Verteilkammern, die mit dem ersten Kreislauf verbunden sind, und mit einem anderen Paar von gegenüberliegenden Verteilerkammern, die mit dem zweiten Kreislauf des Tauschers verbunden sind.
  • Im Allgemeinen weist der Tauscherblock übereinander angeordnete, durch die Platten begrenzte Kanäle auf, die alternierend in das erste Verteilerkammernpaar und in das zweite Verteilerkammernpaar münden. Diese Kanäle sind frei durchgängig und alle für ihre mechanischen Reinigung nach Demontage der Abdeckungen von den vier Seitenwänden des Tauschers zugänglich.
  • Da die Verteilerkammern unmittelbar durch die winkligen Rinnen geschaffen sind, löst die Erfindung auch das Problem, welches durch die Verschweißung zwischen dem Tauscherblock und den Verteilerkammern bedingt ist, da die Anordnung Tauscherblock - Verteilerkammern eine konstante Dicke aufweist (was die Erfindung grundlegend von dem bekannten Stand der Technik nach der oben erwähnten Druckschrift EP-A-01 86592 unterscheidet).
  • In zusammengebautem Zustand weist der erfindungsgemäße Tauscher die Vorteile etlicher bekannter Typen von Wärmetauschern mit Platten auf und bietet darüber hinaus:
  • - eine bessere Garantie in Hinsicht auf Ermüdungskorrosion (reduzierter Verformungsgrad);
  • - eine höhere Zuverlässigkeit, da alle Schweißnähte sichtbar und kontrollierbar sind;
  • - eine stark verbesserte Anpassungsfähigkeit, da der Tauscherblock eine konstante Dicke aufweist und sich axial frei bezüglich des Gestells ausdehnt;
  • - eine Verbesserung auf dem Gebiet der Wartung, dank des durch die vier Seiten zu den zwei inneren Kreisläufen ermöglichten Zugangs;
  • - eine Anwendungsvielseitigkeit, dank der Unterdrückung thermischer Spannung, wodurch ein zufriedenstellender Betrieb bei einer Unterbrechung ermöglicht wird, und dank der frei passierbaren Kanäle, die den Kreislauf gleichermaßen belasteter Fluide ermöglichen.
  • Die Erfindung wird in jedem Falle besser mit Hilfe der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf anliegende Schemazeichnung verstanden, die zwei Ausführungsformen dieses Wärmetauschers mit zwei Platten beispielhaft und nicht begrenzend darstellt:
  • Figur 1 ist eine Aufsicht auf ein Plattenelement vor dem Biegen, welches die Konstruktion eines erfindungsgemäßen Tauschers nach einer ersten Ausführungsform erlaubt;
  • Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Form der Platte nach Figur 1 nach dem Verbiegen zeigt;
  • Figur 3 ist eine Darstellung des Verschweißens zweier Plattenelemente nach Figuren 1 und 2;
  • Figur 4 ist eine perspektivische Darstellung eines modularen Elements, welches aus dem Verbindungsvorgang nach Figur 3 erhalten wurde;
  • Figur 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von Plattenelementen eines Tauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • Figur 6 ist ein Querschnitt durch ein Kreislaufelement, welches aus den Plattenelementen nach Figur 5 erhalten wurde;
  • Figur 7 ist eine Aufsicht auf ein Blech, welches die Konstruktion zweier Außenplatten des Tauschers bei beiden Ausführungsformen ermöglicht;
  • Figur 8 ist ein Horizontaischnitt, welcher die Befestigung der modularen Elemente mit den senkrechten Rinnen bei der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers zeigt;
  • Figur 9 ist eine perspektivische Teildarstellung bezüglich der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers, die das Andocken der Kreislaufelemente an die vertikalen Rinnen zeigt;
  • Figur 10 ist eine vordere Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Tauschers gemäß beider Ausführungsformen
  • Figur 11 ist ein Vertikaischnitt durch den Tauscher entlang XI-XI nach Figur 10;
  • Figur 12 ist ein Horizontaischnitt durch diesen Tauscher entlang XII-XII nach Figur 10;
  • Figur 13 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers;
  • Figur 14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers.
  • Wenn man sich auf anliegende Figuren bezieht, ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher, in allgemeiner Weise, ein Tauscher mit zwei unabhängigen Kreisläufen von einer Bauart, die aus übereinander gestapelten modularen Elementen besteht, welche derart ausgeführt sind, daß sie im wesentlichen rechtwinklige Querschnitte bilden. Im folgenden werden, als Alternativen, zwei Ausführungsformen dieses Tauschers beschrieben, um ihre Gemeinsamkeiten und ihre Unterschiede in der Reihenfolge der Herstellungsschritte darzulegen.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden die modularen Elemente, von metallischen Platten 1 ausgehend, hergestellt, die gezogen und paarweise einander gegenüberliegend angeordnet werden (Figuren 1 bis 4).
  • Jede Platte 1 ist ein vorgestanztes Blech mit quadratischen Ausstanzungen 2 an seinen vier Ecken; jede der Ausstanzungen 2 weist jeweils an ihrer inneren Ecke eine Aussparung 3 auf - wie Figur 1 entnehmbar ist.
  • Die vier Ausstanzungen 2 und ihre Aussparungen 3 erlauben, wie in Figur 2 dargestellt, die Verformung der Platte 1 mittels eines Ziehvorgangs. Längs zweier gegenüberliegender Seiten der Platte 1 sind zwei parallele 90 Kanten 4 ausgebildet, so daß die einander gegenüberliegenden, an die Kanten 4 grenzenden Ränder 5 nach oben gebogen sind. Längs der beiden anderen Seiten der Platte 1 sind zwei weitere, parallele 90 Kanten 6 ausgebildet, so daß die einander gegenüberliegenden, an die Kanten 6 grenzenden Ränder 6 nach unten gebogen sind. An jeder Ecke der Platte 1 sind die aneinander liegenden, entsprechenden Seiten 8 und 9 der zum einen nach oben und zum anderen nach unten gebogenen Ränder 5 und 7 auf einer senkrechten Mantellinie 10 gelegen.
  • In dem durch die Kanten 4 und 6 begrenzten, zentralen, viereckigen Bereich der Platte 1 sind durch Tiefziehen Buckel 11 in Form kegelstumpfartiger Wannen mit flachem Boden gebildet, die in regelmäßiger Anordnung vorgesehen sind. Die Tiefe der Buckel 11 ist gleich der Höhe der abgeknickten Ränder 5 und 7.
  • Zwei, wie vorstehend erläutert, tiefgezogene Plattenelemente 1 sind gegeneinander angeordnet und miteinander verschweißt, um ein modulares Element 12 des Tauschers zu bilden. Wie Figur 3 zeigt, sind die beiden Platten 1 derart gegeneinander angeordnet, daß ihre tiefgezogene Buckel 11 einander näher und in Übereinstimmung gebracht sind, und es wird eine Widerstandspreßschweißung mittels gegeneinander angeordneter Schweißelektroden 13 und 14 durchgeführt, um die beiden Buckel 11 jedes in Übereinstimmung gebrachten Buckelpaars durch ihre flachen Böden zu versteifen.
  • Ist einmal dieser Schweißvorgang durchgeführt, erhält man das in Figur 4 dargestellte, einen viereckigen horizontalen Querschnitt aufweisende modulare Element 12, dessen Mantellinien 10 an den vier Ecken gelegen sind, welche die Seiten aller abgeknickten Ränder 5 und 7 der beiden Plattenelemente 1 beinhalten. Erstere abgeknickte Ränder 5 erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen, so daß zwischen diesen zwei längliche rechteckige Öffnungen 15 an zwei gegenüber liegenden Seiten des modularen Elements 12 gebildet sind. Die anderen abgeknickten Ränder 7 erstrecken sich einer gegen den anderen, so daß das modulare Element 12 an seinen beiden anderen Seiten geschlossen ist. in einer nachfolgend detailliert beschriebenen Weise sind die oben beschriebenen modularen Elemente 12 stapelbar, wobei ihre Mantellinien 10 in Übereinstimmung gelangen, und die senkrechten Rinnen 16 (Figuren 8 und folgende) an diese modularen Elemente 12, nämlich an die vier Ecken, entsprechend dieser Mantellinien 10, geschweißt sind.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers (Figuren 5 und 6) sind die modularen Basiselemente ebenfalls jeweils durch zwei Platten 18 und 19 aus Blech verwirklicht und aus diesen zusammengesetzt. Die erste Platte 18 weist eine viereckige Form auf und verbleibt flach. Die zweite Platte 19 weist ein im wesentlichen viereckiges Aussehen auf und ist durch Tiefziehen derart verformt, daß sie gegenüberliegende Ränder 20, die mit einer bestimmten Neigung gewinkelt sind, und eine Reihe zueinander und in Bezug auf die abgewinkelten Ränder 20 paralleler Rippen 21 aufweist. Die erste Platte 18 ist auf der zweiten Platte 19 aufgelegt und mit letzterer durch Punkt- oder Nahtschweißen verschweißt Im einzelnen sind zwei einander gegenüberliegende Seiten der ersten Platte 18 auf diese Weise mit den abgewinkelten Rändern 20 der zweiten Platte 19 und ein Oberflächenbereich der ersten Platte 18 mit den Scheiteln der Rippen 22 (21) der zweiten Platte 19 verschweißt.
  • Man erhält auf diese Weise die Basiselemente 17 (Figur 6), welche die Kreislaufelemente bilden, mit einer Vielzahl paralleler Durchlässe 23, die an ihren beiden Enden offen sind. Diese Basiselemente 17, die eines über dem anderen mit der gleichen Orientierung angeordnet sind, sind gleichermaßen mit den senkrechten Rinnen verschweißt.
  • Im einzelnen sind, wie Figur 9 zeigt, zwei der eigentlichen, an zwei nebeneinander liegenden Winkeln des Tauschers gelegenen, senkrechte Rinnen 16 miteinander durch eine senkrechte Seitenwand 24 verbunden, in welcher übereinander angeordnete, horizontale Öffnungen 25 mit im wesentlichen trapezförmiger Umrandung ausgespart sind, welche sich so gut wie über die gesamte Breite der Seitenwand 24 erstrecken. Die Enden der Basiselemente 17 sind durch Andocken an die Ränder der Öffnungen 25 geschweißt. Der vertikale Abstand dieser Öffnungen 25 bestimmt den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgender Basiselemente 17. Der Satz der Kreislaufelemente 17 bildet einen ersten Kreislauf des Tauschers. Der Satz der freien Räume zwischen diesen Elementen 17 definiert den zweiten Kreislauf des Tauschers.
  • Zur Herstellung dieses Wärmetauschers sieht man bei beiden Ausführungsformen ferner zwei horizontale Außenplatten 26 vor, die aus Blech in Form eines Kreuzes mit T-förmigen Enden (Figur 7) hergestellt sind. Die vier äußeren Ränder 27 der beiden Außenplatten 26, die entsprechend am Sockel und am oberen Ende des Tauschers abgeordnet sind, werden abgewinkelt, um diese in vertikale Ebenen zu bringen.
  • Jede der an den vier Ecken des Tauschers angeordneten Rinnen 16 ist ein senkrechtes Profil, dessen horizontaler Querschnitt ein Rechteck beschreibt. Jede Rinne 16 weist zwei aneinander liegende Seiten 28 und 29, die einer ganzen Begrenzungsseite des Rechtecks entsprechen, und zwei weitere Seiten 30 und 31 auf, die vorstehende Seiten verlängern und einem Teilbereich des Randes des besagten Rechtecks entsprechen - siehe insbesondere Figur 8 und ebenfalls Figuren 9, 12, 13 und 14.
  • Die beiden nebeneinander liegenden Rinnen 16, die zu einer gleichen Seitenfläche des Tauschers gehören, sind an ihrem Sockel und an ihrem oberen Ende mittels zu zwei Außenplatten 26 gehörenden Bereichen, und insbesondere mittels der abgewinkelten Ränder 27 dieser Außenplatten, miteinander verbunden, wobei die Montage durch Schweißen erfolgt. Auf diese Weise begrenzen bei dieser Anordnung die vier Rinnen 16 und die beiden Außenplatten 26 an den vier Seitenflächen des Tauschers vier Verteilerkammern 32, 33, 34 und 35, die paarweise gegenüber liegen - siehe Figur 12. Ein erstes Paar gegenüberliegender Verteilerkammern 32 und 33 gewährleistet die Verteilung eines Fluids in den ersten Kreislauf des Tauschers und dessen Zusammenführung am Ausgang dieses ersten Kreislaufes. Das zweite Paar der gegenüberliegenden Verteilerkammern 34 und 35 gewährleistet die Verteilung eines anderen Fluids in den zweiten Kreislauf des Tauschers, unabhängig von dem ersten, und dessen Zusammenführung am Ausgang dieses zweiten Kreislaufes. Diese Beschreibung der Verteilerkammern 32 bis 35 bezieht sich auf beide Ausführungsformen.
  • Bezugnehmend auf Figuren 8 und 12 bis 14, umfaßt der Tauscher des weiteren vier vertikale Stützen 36 mit quadratischem Horizontalquerschnitt, die entsprechend an seinen vier Ecken angeordnet sind. Jede Stütze 36 ist in einer senkrechten Rinne 16 aufgenommen, die diese teilweise umgibt. Das untere Ende jeder Stütze 36 ist an einer Ecke einer unteren, rechteckigen Grundplatte 37 und das obere Ende jeder Stütze 36 ist an einer Ecke einer oberen, entsprechend rechteckigen Grundplatte 38 befestigt.
  • Die vier Seitenflächen des Tauschers sind entsprechend durch vier Abdeckungen 39, 40, 41 und 42 verschlossen, die an die senkrechten Stützen 36 und an die beiden Grundplatten, die untere 37 und die obere 38, geschraubt sind - siehe Figuren 10 bis 14. Bestimmte Abdeckungen 39 und 40 sind von entsprechenden Anschlußstutzen 43 und 44 für den Ein- und den Auslaß von Fluiden, als Zufuhr in den Tauscher und als Ausspeisung, durchstoßen, wobei die genannten Fluide die beiden inneren Kreisläufe des Tauschers durchlaufen. Die notwendigen Abdichtungen, insbesondere auf Höhe der Abdeckungen, werden vorliegend nicht beschrieben, müssen aber naturgemäß, dem Stand der Technik folgend, vorgesehen sein.
  • Durch diese Anordnung erhält man folglich einen Tauscher, welcher zum einen Teil aus einem im wesentlichen quaderförmigen Austauschblock, insbesondere einschließlich der durch die Rinnen verbundenen Kreislaufelemente 12 oder 17 und zum anderen Teil aus einem Gehäuse besteht, welches durch die Stützen 36, die untere Grundplatte 37 und die obere Grundplatte 38 gebildet ist. Das Fehlen einer Schweißverbindung zwischen dem Austauschblock und dem Gehäuse, insbesondere zwischen den Rinnen 16 und den Stützen 36, erlaubt es, alle Spannungen durch unterschiedliche Ausdehnung zu vermeiden. Das Verschließen der Verteilerkammern 32 bis 35 durch die entsprechenden angeschraubten Abdeckungen 39 bis 42, die leicht zu demontieren sind, erlaubt eine schnelle Wartung, insbesondere zur Reinigung der beiden Fluidkreisläufe, und einen Zugang zu allen Schweißstellen.
  • Dank seiner vorstehend erwähnten, guten Eigenschaften kann ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher ohne weiteres hoch belastete oder eine mechanische Reinigung der wärmetauschenden Oberflächen erzwingende Fluide enthalten. Da die Ausformung der Plattenelemente im allgemeinen, wie das Verbinden dieser Platten auf den anderen Scheidewänden bei der zweiten Ausführungsform ohne Änderung der mechanischen Charakteristika des Ausgangsmaterials (Verformungsgrad unter 15%) geschieht, ist es möglich, diesen Wärmetauscher in sehr chiorhaltiger Umgebung zu verwenden, und zwar ohne Rückgriff auf Metallverarbeitungsmethoden zur Entspannung, so wie Glühen oder Abschrecken.
  • Die erfindungsgemäßen Wärmetauscher können Gase oder Flüssigkeiten enthalten und sie kommen bei Anwendungen auf zahlreichen Gebieten vor: der chemischen Industrie, der Heizung von Wohnräumen und anderem, der landwirtschaftlichen Nahrungsmittelindustrie, der Papierherstellung, etc., ganz besonders in den Fällen, in welchen die Natur der Fluide eine mechanische Reinigung der tauschenden Oberflächen erzwingt, z.B. der Extrationssaft bei der Zuckerherstellung, die Schwarzlauge bei der Papierherstellung, die Würze bei den Gärprozessen in Brennereien oder Brauereien,
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf zwei einzige Ausführungsformen dieses Wärmetauschers mit geschweißten Platten beschränkt, die oben beispielhaft beschrieben sind; im Gegenteil, sie umfaßt alle Ausführungsvarianten und Anwendungsmöglichkeiten, die das gleiche Wesen wahren. Man rückt folglich insbesondere nicht von dem Rahmen der Erfindung ab:
  • - durch Detailveränderungen der Ausführungsformen, so wie derjenigen der Plattenelemente, der Anordnung der eigentlichen tauschenden Oberflächen oder überdies der Gestalt der Verteilerkammern, wobei insbesondere die horizontalen quadratischen Querschnitte durch rechteckige Querschnitte ersetzbar sind;
  • - durch Verwendung anderer als der genannten Formungs- und Schweißtechniken, insbesondere für die beschriebenen Platten;
  • - durch Ausführung der Stützen aus zwei oder mehr Teilen, insbesondere für ein Mitgehen mit der axialen Ausdehnung des Tauscherblocks;
  • - durch eine nicht vertikale sondere eine horizontale Verwendung dieses Wärmetauschers, wobei die in vorstehender Beschreibung verwendeten Begriffe vertikal und horizontal nur in Bezug auf die beschriebenen Figuren eine indizielle Bedeutung haben.

Claims (9)

1. Wärmetauscher mit geschweißten Platten, aufweisend metallische vorgezogene Platten (1; 18,19), die paarweise durch Schweißen verbunden sind und gestapelte modulare Elemente (12,17) bilden, die zwei unabhängige Kreisläufe jeweils für ein erstes Fluid und für ein zweites Fluid definieren, die Anordnung der Platten (1; 18, 19) in einer Weise verbunden ist, um einen Austauschblock mit rechtwinkligem Querschnitt zu bilden, der durch Schweißen mit vier parallelen Rinnen (16) verbunden ist, die abhängig von den vier Winkeln des besagten rechtwinkligen Querschnittes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die vier winkligen Rinnen (16) abschnittsweise vier Stützen (36) jeweils zugehörig zum Gestell des Tauschers umfassen, jede Stütze (36) aus einem oder mehreren Stücken ausgeführt ist, die dazu geeignet sind, in der zugehörigen winkligen Rinne (16) zu gleiten.
2. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gestapelten modularen Elemente (12) des Tauscherblocks jedes aus zwei rechtwinkligen Plattenelementen (1) gebildet sind, von denen jedes an jedem seiner vier Winkel einen rechtwinkligen Abschnitt aufweist, der an seinem innenliegenden Winkel eine längliche Aussparung aufweist, die Ränder (5, 7) jedes dieser Plattenelemente (1) um 90º (bei 4, 6) entweder in eine Richtung oder in die andere zur Bildung von Mantellinien (10) abgekantet sind, an denen jeweils die vier winkligen Rinnen (16) angeschweißt sind.
3. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Buckel (11) in Form von Wannen mit flachem Boden durch Tiefziehen in dem mittleren Bereich der Plattenelemente (1) gebildet sind, die tiefgezogenen Buckel (11) jeweils von zwei Plattenelementen (1), die zur Bildung eines modularen Elementes (12) gegenüber angeordnet sind, an ihren flachen Bodenteilen durch einen Schweißvorgang aneinander befestigt sind, um die beiden Plattenelemente (1) eines an dem anderen festzulegen.
4. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vier winkligen Rinnen (16) sich aufteilen in zwei Paare von Rinnen, bei denen jeweils zwei Rinnen (16) jeweils miteinander durch eine Seitenwand (24) verbunden sind, in der querangeordnete parallele Öffnungen (25) ausgespart sind, an deren Rändern durch Andocken Elemente (17) eines ersten Kreislaufes angeschweißt sind, der jeweils durch zwei Plattenelemente (18, 19) gebildet ist, die aneinander durch Verschweißen festgelegt sind, wohingegen der freie Raum zwischen diesen Elementen des Kreislaufes (17) den zweiten Kreislauf des Tauschers bilden.
5. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element des Kreislaufes (17) sich zusammensetzt aus einem ebenen Plattenelement (18) und einem zweiten Plattenelement (19), das durch Tiefziehen deformiert ist, mit zwei gegenüberliegenden abgewinkelten Rändern (20) und einer Reihe von parallelen Rippen (21) zwischen ihnen und an den abgewinkelten Rändern (20) sind die beiden Plattenelemente (18,19) durch Schweißen im Bereich der abgewinkelten Ränder (2) und an den Scheiteln der Rippen (21) jeweils aneinander festgelegt.
6. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauscherblock ebenfalls zwei Platten mit kreuzartigen Außenkanten (26, 27) enthält, die in Kombination mit den Flächen (28, 29) der vier winkligen Rinnen (16) vier seitliche Verteilerkammern (32, 33, 34, 35) begrenzen, mit einem ersten Paar gegenüberliegender Verteilerkammern (32, 33), die mit dem ersten Kreislauf verbunden sind, und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden Verteilerkammern (34, 35), die mit dem zweiten Kreislauf des Tauschers verbunden sind.
7. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Stützen (36) seines Gestells jede einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, und daß jede seiner winkligen Rinnen (16), sich darstellend wie ein Profil, einen Bereich zum Festhalten an dem Rechteck enthält, aufweisend zwei benachbarte Flächen (28, 29) entsprechend einer Begrenzung an diesem Rechteck, und zwei andere Flächen (30, 31), die vorhergehenden verlängernd und korrespondierend zu einem Teilbereich des Randes des besagten Rechteckes.
8. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gestell außer den vier Stützen (36) zwei außenliegende Grundplatten (37, 38) beinhaltet, an denen die gegenüberliegenden Enden der Stützen (36) befestigt sind, dieses Gestell an seinen seitlichen Flächen durch vier Abdeckungen (39, 40, 41, 42) vervollständigt ist, die unbeweglich an seinem Umfang insbesondere durch Verschraubung an den Bereichen der Stützen (36) befestigt sind, die nicht durch die winkligen Rinnen (16) sowie die Ränder der zwei außenliegenden Grundplatten (37, 38) abgedeckt sind.
9. Wärmetauscher mit geschweißten Platten gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei unabhängigen Kreisläufe der Fluide nach der Demontage der Abdeckungen (39, 40, 41, 42) frei zugänglich und mechanisch waschbar sind, die beiden Kreisläufe dazu geeignet sind, von dem einen oder dem anderen der gewählten Fluide durchtreten zu werden.
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