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Wärmeaustauscher Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher,
bei welchen die Flüssigkeit Kammern nacheinander durchströmt, welche durch stapelartig
zusammengesetzte, mit je einer Durchtrittsöffnung für die Flüssigkeit versehene
Platten mit zwischen den Platten angeordneten Rahmen gebildet sind, wobei Rahmen
und Platten außerhalb der Kammern und der Durchtrittsöffnungen von Stangen geführt
und. gehalten bzw. zusamrnengepreßt werden. Es handelt sich um Wärmeaustauscher,
die zum Pasteurisieren, Sterilisieren oder anderen Wärmebehandlungen für Milch,
Bier, Most, Wein, Fruchtsäften u. dgl. Flüssigkeiten dienen.
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Bei bekannten Ausführungen bilden eine Serie von aneinandergeschlossenen
Kammern Abteilungen, die je aus einer Platte und mit den Platten vereinigten Rahmen
bestehen, wobei die Rahmen wesentlich dicker sind als die Platten. Die Platten besitzen
Durchlaßöffnungen für die Flüssigkeit; die Kammern sind gegen: die Flüssigkeit abgedichtet.
Befindet sich eine solche Abteilung zwischen Serien von Wärmeaustauschplatten, so
werden Umführungsleitunge@n für das wärmeverändernde Medium vorgesehen, die sich
meist in den Rändernder Abteilungen und Platten befinden.
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Ausführungen :dieser Art besitzen verschiedene Nachteile. So ist es,
beispielsweise notwendig, in die verhältnismäßig tiefen oder dicken Kammern Prallplatten
einzulegen, um den Strom der Flüssigkeit genau einstellen zu können. Die Benutzung
solcher Prallplatten. führt in der Praxis zu erheblichen Schwierigkeiten. Da ;die
Kammern eine erhebliche Tiefe besitzen, macht sich der nach außen gerichtete hydraulische
Druck stärker bemerkbar. Aus diesem
Grunde müssen die Kammern dickere
Rahmenteile aus verhältnismäßig teurem Material besitzen und zum Teil durch innere
Hilfsträger versteift wenden.
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Die Erfindung bringt demgegenüber einen exheblichen technischen Fortschritt.
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Die Erfindung bestellt darin:, daß innere und äußere Rahmenteile durch
ein Zwischenistück einen im Querschnitt H-förmigen, geschlossenen Rahmen bilden
mit einer Ausnehmung auf jeder Seite zur Aufnahme von Packungen oder Dichtungsmitteln,
welche sich gegen die Platten abstützen: Zweckmäßig werden die Rahmenteile und Zwischenstücke
durch Schweißen oder Löten verbunden. Von Vorteil ist es, wenn nur der innere und
äußere Rahmen aus korrosionsbeständigem Material bestehen, z. B. nichtrostendem
Stahl.
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Ferner können die Seitenkanten der Platten umgebördelt werden, die
durch Umfassen: des äußeren Rahmenteils ein Ausbeulen nach auswärts verhindern.
Bei einer wahlweisen Ausführung können die umgebördelten Kanten nach entgegengesetzten
Richtungen eingelegt werden. Vorzuc"sweis@e wenden .die Platten mit einer Öffnung
für die Behandlungsflüssigkeit entlang einer Querseite und über die ganze Breite
hinweg versehen. Um .die Platten und Rahmen an Tragstangen od!. dgl. zu befestigen,
können .die Platten und Rahmen mit geschlitzten oder mit Bohrurigen versehenen Nasen
ausgeführt werden.
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Sollen die Rahmen und Platten zu einer Abteileng zusammengefügt wenden,
so können diese durch Mittel, wie z. B. Verbinidungsbolzen od. dgl., in gegenseitiger
dichter Verbindung gehalten werden. Bei einer vorteilhaften. Ausführung werden Durchlässe
als Umführungsleitungen für das w ärmeverändernde Mittel in Rahmen .und Seitenplatten-
vorgesehen, die durch flüssigkeitsdichtende Mittel verbunden sind. In Verfolg des
Erfindungsgedankens: werden diese Durchlässe in. den Befestigungsnasen der Rahmen
und Platten angebracht. Es ist ferner möglich, gesonderte Umführungsleitungen für
.das wärmeveränderndeMittel anzubringen, die nicht mit den Rahmen und Platten in
Verbindung stehen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Rahmen, in Seitenansicht; Abb. 2 zeigt in größerem
Maßstab einen Querschnitt nach der Linie II-II der Abb. i mit Dichtungseinlage in
,den Seitenflächen des Rahmenteils; Abb. 3 zeigt in. Seitenansicht eine Abschlußplatte
einer Kammer; Abb.4 ist ein horizontaler Schnitt gemäß der Linie IV-IV von Abb.
3; Abb.5 zeigt im horizontalen Ausschnitt in größerem Maßstab das Zusammenfügen
einer Mehrzahl voll Kammern; Alb. 6 zeigt in Seitenansicht einen Wärmeaustauscher
mit einer Äbteilung Kammern.
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Jede Kammer besitzt einen im wesentlichen parällelogrammartigverlaufendem
Rahmen io mit senkrecht verlaufenden Seitenteilen und geneigt verlaufenden oberen
und unteren Querteilen; die gegenüberliegenden Seiten können durch Platten ri von
im wesentlichen derselben Größe und Form wie der Rahmen io geschlossen wenden. Der
Rahmen wird von .dünnen Innen- und Außenrahmenteilen oder Stegen i2, 13 gebildet,
die in einem gegenseitigen Abstand zueinander stehen und aus korrosionsbeständigem
Material, z. B. rostfreiem Stahl, bestehen. Ein Zwischenstück 14 ist durch Punktschweißen,
Strichschweißen oder Löten aufgesetzt und besteht beispielsweise aus weichem Stahl.
Die Rahmenteile 12, r fl sind tiefer als das verhältnismäßig dünne Zwischenistück
14; sie formell mit ihm zusammen eine Rahmenkonstruktion von H-förmigem Querschnitt,
in der Ausnehmungen sich ringsum an ihren Seitenflächen erstrecken. Jede .dieser
Ausnehmungen kann eine Dichtungsmanschette 15 aus Gummistreifen oder anderen geeigneten
nachgiebigen Dichtungs- oder Packungsstoffen aufnehmen. Jede Dichtungsmanschette
ist im ursprünglichen: Querschnitt so geformt und bemessen, daß-sie den freien Raum
im Rahmen wirksam ausfüllt, wenn sie durch Zusammendrücken der Rahmen io und Platten
i i zusammengepreßt und deformiert wind.
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Die Rahmen io und Platten ii, welche ebenfalls aus korrosionsbeständigem
Material; z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt sind, können, wie in Abb. 5 zu
einer Reihe von nebeneinanderstehenden Platten zusammengesetzt sein.; sie bilden
so eine Abteilung mit dem notwendigen Fassungsvermögen, in der die durchströmende
Flüssigkeit auf :das gewünschte Maß herabgesetzt wird. Jede Platte i i ist mit einer
seitlichen Öffnung 16 versehen, die sich entlang einer Querkante der Platte und
hauptsächlich über ihre ganze Breite erstreckt; die Platten i i können abwechselnd
umgelehrt werden; so daß die Flüssigkeit tin entgegengesetzten senkrechten. Richtungen
durch die nachfolgenden Kammern hindurchfließt. In Abwechslung hierzu können die
Platten iz teilweise in Reihe und teilweise parallel angeordnet sein. Der Einbau
oder Kammerrahmen io wird erleichtert durch Vorsehen von.- geschlitzten Nasen 17,
18 oben und unten an jedem Rahmen r o und all jeder Platte i i, mit welchen Stangen
oder Verbimdungsbolzen 2i in bekannter Weise zusammenwirken. Die Öffnungen 16 in:
.den Seitenplatten i i, die die Außenseiten .der Endkammern der Abteilung abschließen,
sind mit Eimaß- und Auslaßleitungen verbunden oder mit ,den entsprechenden Austauschabteilungen,
die an den benachbarten Seiten eines Halteabschnitts angeordnet sind, wenn dieser
Halteabschnitt einen Teil einer einheitlichen Anlage mit Wärmeaustauschabteilungen
bildet.
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Wie in Abb.3, 4 und 5 dargestellt, sind die Platten i i entlang ihrer
senkrechten Kanten umgebördelt (Bördel ig) ; hierdurch wirken die Platten i i auch
als Bindeglieder, welche die Seiten, der Kammerrahmen io, gegen eine Auswärtsbeulung
unter dem .Druck der innerhalb der Kammer befindliehen Flüssigkeit sichern. In der
gezeichneten Darstellung erstrecken sich ,die Bördel ig ein wesentliches Stück über
die Kanten der Platten i i, ob- 1 wohl sie auch in die entgegengesetzte Richtung
urigewendet
eingesetzt werden können, =wenn es gewünscht wird.
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Wenn der Kammerabschnitt einen Teil einer einheitlichen Anlage mit
Wärmeaustauschabteilungen in entsprechender Anordnung bildet, sind Mittel vorgesehen,
um das wärmeverändernde Medium von der einen Seite des Kammerabschnitts hindurch-oder
vorbeizuführen ohne Wärmeaustausch mit den Kammcri. Durch die zusammengepreßten
Kammern können Rohre oder Leitungen 2@2, von denen eine in Abb. 6 gezeigt ist, bequem
für diesen Zweck vorgesehen werden; die genanntenLeitungen sind jeweils außerhalb
der oberen und unteren: geneigte Querkante der Kammer angeordnet ohne Verbindung
mit diesen. Diese Anordnung führt zu einer leichteren: Herstellung und gibt ein
einfaches :Mittel, eine sichere, tropffreie Verbindung herzustellen. Die Durchführungsleitungen
können im Bereich der Rahmen und der Platte bei den vorstehenden Nasen 17, 18 angeordnet
sein, wie durch strichpunktierte Linien in Abb. i und 3 mit 18a bezeichnet ist;
sie bilden in den genannten Vorsprüngen passende Öffnungen, welche miteinander durch
flü:ssigkeitsidichte Verbindungsstücke verbunden werden.
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Abb. 5 zeigt zwei Platten 27 eines Standardplattenwärmeaustauschers,
die an. einem Ende der Kammerabteilung angeordnet sind, wobei die innere Platte
27 den äußeren Dichtungsstreifen 15 der benachbarten Platte hereindrückt und von
der nächsten Platte 27 durch einen Dichtungsstreife i2.8 getrennt ist. Die Platten
27 sind an ihren oberen und unteren Enden mit Tragnasen versehen ähnlich 17 und
18 der Rahmen oder Platten.
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Abb. 6 zeigt den Aufbau einer Wärmeabteilung gemäß :der Erfindung
bei einem Wärmeaustauscher bekannten Typs. Die Kammerabteilung 23 umfaßt eine Mehrzahl
von Kammern, die auf obere und untere Stangen 21 montiert sind und die zwischen
einem Lagerschild bzw. Kopf 24 und einem Wärmeaustauschabschnitt 25 angeordnet sind;
dieser Abschnitt 25 enthält eine Mehrzahl von Wärmeaustauschplatten 27, wobei diese
Halte- und Wärmeaustauschabschnitte in ihre Stellung durch einen Schiebekopf 26
einge:preßt werden.
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Bei einer wahlweisen Ausführungsform sind, die Rahmenteile 12, 13
und 14 gegossen oder anderweitig geformt in einem Stück oder in zwei oder mehr zusammensetzbaren
Teilen. Beispielsweise können der auswärtige Rahmenteil 12 und das Zwischenstück
14 aus weichem Stahl in T-Form gewalzt sein, in welche der innere Rahmenteil 13
eingesetzt wird. Ferner können die Ösen 17, i8 durch Bohren, hergestellt werden,
um die Verbindungsbolzen 21 od. dgl. aufzunehmen, an denen die Platten getragen
werden.
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Bei einer möglichen Ausführungsform kann der Aufbau des Kammerabschnitts
aus einer Kombination von zwei oder mehr Gruppen von Kammern in Serien- oder Parallelschaltung
bestehen, um im erforderlichen Maß den Querschnitt zu vergrößern und den Weg zu
verlängern, auf dem die Flüssigkeit einer Behandlung unterworfen wird. Aus dem Vorstehenden
ist erklärlich, daß ein Kammerabschnitt erheblich leichter wird, wenn die Kammern
aus einen H-förtn.igen Rahmen gebildet und mit Platten verschlossen. werden, .die
gleichzeitig durch ihre Form ein Ausbeulen verhindern. Außerdem werden :die Herstellungskosten
bei solch einer Rahmenkonstruktion herabgesetzt, namentlich dann, wenn man bei einem
zusammengesetzten Rahmen das Zwischenstück 14 aus einem billigeren Material herstellt
als. -die Teile 12 und 13.