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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.
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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.
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Obgleich sie jeden der zahlreichen Vorteile mit sich bringen, leiden alle beide vorste
hend erläuterten Tauschertypen unter folgenden Nachteilen:
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- 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.
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- Es ist unmöglich in ihren beiden Kreisläufen belastete Fluide zu verwenden, wobei
erstere beide keinen freien Durchlaß aufweisen.
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- 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei dieser auf eine Kehinaht zurückgreifenden Ausführungsform ist gleichermaßen
der Grad der Verformung reduziert.
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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.
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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.
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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).
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In zusammengebautem Zustand weist der erfindungsgemäße Tauscher die Vorteile
etlicher bekannter Typen von Wärmetauschern mit Platten auf und bietet darüber
hinaus:
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- eine bessere Garantie in Hinsicht auf Ermüdungskorrosion (reduzierter
Verformungsgrad);
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- eine höhere Zuverlässigkeit, da alle Schweißnähte sichtbar und kontrollierbar sind;
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- eine stark verbesserte Anpassungsfähigkeit, da der Tauscherblock eine konstante
Dicke aufweist und sich axial frei bezüglich des Gestells ausdehnt;
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- eine Verbesserung auf dem Gebiet der Wartung, dank des durch die vier Seiten zu
den zwei inneren Kreisläufen ermöglichten Zugangs;
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- 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.
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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:
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Figur 1 ist eine Aufsicht auf ein Plattenelement vor dem Biegen, welches die
Konstruktion eines erfindungsgemäßen Tauschers nach einer ersten
Ausführungsform erlaubt;
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Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Form der Platte nach
Figur 1 nach dem Verbiegen zeigt;
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Figur 3 ist eine Darstellung des Verschweißens zweier Plattenelemente nach
Figuren 1 und 2;
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Figur 4 ist eine perspektivische Darstellung eines modularen Elements,
welches aus dem Verbindungsvorgang nach Figur 3 erhalten wurde;
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Figur 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von Plattenelementen
eines Tauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
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Figur 6 ist ein Querschnitt durch ein Kreislaufelement, welches aus den
Plattenelementen nach Figur 5 erhalten wurde;
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Figur 7 ist eine Aufsicht auf ein Blech, welches die Konstruktion zweier
Außenplatten des Tauschers bei beiden Ausführungsformen
ermöglicht;
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Figur 8 ist ein Horizontaischnitt, welcher die Befestigung der modularen
Elemente mit den senkrechten Rinnen bei der ersten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers zeigt;
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Figur 9 ist eine perspektivische Teildarstellung bezüglich der zweiten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers, die das Andocken
der Kreislaufelemente an die vertikalen Rinnen zeigt;
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Figur 10 ist eine vordere Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Tauschers
gemäß beider Ausführungsformen
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Figur 11 ist ein Vertikaischnitt durch den Tauscher entlang XI-XI nach Figur
10;
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Figur 12 ist ein Horizontaischnitt durch diesen Tauscher entlang XII-XII nach
Figur 10;
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Figur 13 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der ersten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers;
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Figur 14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der zweiten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauschers.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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,
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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:
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- 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;
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- durch Verwendung anderer als der genannten Formungs- und Schweißtechniken,
insbesondere für die beschriebenen Platten;
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- durch Ausführung der Stützen aus zwei oder mehr Teilen, insbesondere für ein
Mitgehen mit der axialen Ausdehnung des Tauscherblocks;
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- 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.