EP0167993A2 - Aus Platten aufgebauter Wärmetauscher - Google Patents

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EP0167993A2
EP0167993A2 EP85108313A EP85108313A EP0167993A2 EP 0167993 A2 EP0167993 A2 EP 0167993A2 EP 85108313 A EP85108313 A EP 85108313A EP 85108313 A EP85108313 A EP 85108313A EP 0167993 A2 EP0167993 A2 EP 0167993A2
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plates
heat exchanger
edge section
double edge
double
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Rudolf Seibel
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Fischbach & Cokg Verwaltungsgesellschaft GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching

Definitions

  • the present invention relates to a plate-type heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • the plates of such a heat exchanger consist of a sheet material that is as thin as possible and has good thermal conductivity.
  • the small thickness of the sheet metal material is important not only for reasons of cost and weight, but above all for achieving the lowest possible heat transfer resistance through the plates and thus good heat exchange between the media flowing through the heat exchanger.
  • the mechanical stability of the plates is therefore very low. It is therefore important that the fold connection between the edge sections of adjacent plates on the one hand achieves the best possible stiffening, but on the other hand the inflow cross sections between the sheets are not adversely affected by the fold connection.
  • the invention has for its object to develop a heat exchanger of the type mentioned, in which the sealing connection between adjacent plates is formed such that the mechanical stability of the plate arrangement and the dimensional accuracy and uniformity of the inflow openings are as large as possible.
  • Figure 1 shows a small section of a heat exchanger according to the invention.
  • the plates are actually much longer than shown in the figure, which is indicated by the break lines a. Only a few plates 1a to 1f of the actually very large (for example 200 and more) number of plates are shown in the vertical direction.
  • the plates 1 consist of thin sheets of good heat-conducting material.
  • the plates are stacked one above the other and preferably have a square cut.
  • Projections 2 are embossed into the plates, some of them according to one and some. protrude from the plate on the other side and which are arranged alternately from plate to plate such that the plates are held at a mutual distance by abutting projections, the height of which is equal to twice the height of the projections 2.
  • the projections are arranged in such a way that continuous parallel flow paths are formed between two adjacent plates, alternating between two Plates are directed in a first flow direction S1 and in a second flow direction S2 perpendicular thereto (perpendicular to the plane of the drawing).
  • the medium involved in the heat exchange flows through the heat exchanger in the direction of S1 and the other in the direction of S2.
  • the adjacent plates on two opposite sides 3a and 3b or 3c and 3d are connected to one another in a sealing manner, which is done by the fold connection 5.
  • FIG 2 shows the detail T in Figure 1 enlarged.
  • the edge sections 4 of the two plates 1b and 1c are bent towards one another until they lie close together and form a double edge section 6.
  • This double edge section is combined to form a sealing fold connection, the bent parts 11 to 14 of the double edge section being present on both sides of the inner part 7 of the double edge section at least over part of the width B of the fold connection in two layers 11, 12 and 13, 14, respectively .
  • Seen in the direction of arrow g, the double-edge section 6 is first led with its part 7 to the outside of the heat exchanger and then bent by 180 degrees, so that part 11 abuts the inner part 7.
  • the double edge section is then bent outwards by 180 degrees (part 12) and is bent over the first bending point 15 to the other side (parts 13 and 14) of the inner part 7 of the double edge section, the end part 14 of the double edge section being turned inwards by 180 degrees is.
  • the parts 11 to 14 are shown with lateral distances from each other. This only serves to make the structure easier to see. It is understood that the parts are really close to each other.
  • the seam connection is characterized by high tightness and high rigidity, which contributes significantly to the mechanical stability of the entire heat exchanger.
  • the fold connection is symmetrical to the two adjacent flow channels and ensures mechanically stable inflow and outflow edges for the flow channels.
  • Another possibility of forming the fold connection consists in that the end part 14 is turned outwards by 180 degrees, so that the part 13 lies directly against the inner part 7.
  • the plates of the heat exchanger can be designed such that the top plate 1a and the correspondingly designed (not shown) bottom plate, each with a side support plate 20, form a flow channel 21 halfway up the flow channels between the other plates. In this case, two edge sections that can be connected to form a fold are not available for the lateral connection.
  • the edge section 4 of the two end plates mentioned is therefore bent over the lateral edge of the support plate and clamped between the support plate 20 and an angle rail 22a, 22b, 22c or 22d, which is part of the support structure of the heat exchanger.
  • this support structure consists of a support plate 20 at the upper and lower end of the heat exchanger, four angle rails 22a to 22b, which are fastened in a frame-like manner to the support plate 20, for example by rivet connections 23, and four angle rails 24a to 24d, which the four outer edges of the heat exchanger are arranged perpendicular to the plate levels.
  • corner angle rails are connected on the one hand to the angle rails 22, for example by rivets 25, Screwing or gluing, and on the other hand they are connected to the corner regions of the plates by means of a sealing compound, which at the same time prevents a connection between the flow channels intended for the two flow media via the corner regions of the plates.

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Abstract

Aus Platten aufgebauter Wärmetauscher, dessen Platten übereinander gestapelt und durch Distanzstücke, wie beispielsweise in die Platten (1) eingeprägte Vorsprünge (2), auf Abstand voneinander gehalten werden, wobei jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten (3a, 3b bzw. 3c, 3d) zweier benachbarter Platten die Randabschnitte (4) der beiden Platten aufeinanderzugebogen sind und zu einem Doppelrandabschnitt (6) aneinandergelegt sind, welcher Doppelrandabschnitt zu einer dichtenden Falzverbindung zusammengefalzt ist. Gemäß der Erfindung ist die Falzverbindung derart ansgebildet, daß die abgebogenen Teile (11-14) des Doppelrandabschnittes wenigstens über einen Teil der Breite (B) der Falzverbindung auf beiden Seiten des inneren Teils (7) des Doppelrandabschnittes (6) in zwei Lagen (11, 12: 13.14) übereinander liegen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus Platten aufgebauten Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Die Platten eines solchen Wärmetauschers bestehen aus einem möglichst dünnen und gut wärmeleitendem Blechmaterial. Die geringe Dicke des Blechmaterials ist nicht nur aus Kosten-und Gewichtsgründen wichtig, sondern vor allem zur Erzielung eines möglichst niedrigen Wärmedurchgangswiderstandes durch die Platten und damit eines guten Wärmeaustausches zwischen den den Wärmetauscher durchströmenden Medien. Die mechanische Stabilität der Platten ist daher sehr gering. Deshalb ist es wichtig, daß durch die Falzverbindung zwischen den Randabschnitten benachbarter Platten einerseits eine möglichst gute Versteifung erzielt wird, andererseits jedoch die Anströmquerschnitte zwischen den Blechen durch die Falzverbindung nicht nachteilig beeinflußt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die abdichtende Verbindung zwischen benachbarten Platten derart ansgebildet ist,daß die mechanische Stabilität der Plattenanordnung sowie die Maßhaltigkeit und Gleichmäßigkeit der Anströmöffnungen möglichst groß sind.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.
  • Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
    • Figur 1 einen Ausschnitt aus einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung im Schnitt längs der Linie A-A in Figur 3.
    • Figur 2 in vergrößerter Darstellung den in Figur 1 mit T bezeichneten Teil mit der Falzverbindung.
    • Figur 3 den Wärmetauscher gemäß Figur 1 in Draufsicht.
  • Figur 1 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung. In horizontaler Richtung in Figur 1 sind die Platten in Wirklichkeit wesentlich länger als in der Figur dargestellt, was durch die Bruchlinien a angedeutet ist. In senkrechter Richtung sind nur wenige Platten 1a bis 1f der in Wirklichkeit sehr großen (beispielsweise 200 und mehr) Anzahl von Platten dargestellt. Die Platten 1 bestehen aus dünnen Blechen aus gut wärmeleitendem Material. Die Platten sind übereinander gestapelt und haben vorzugsweise einen quadratischen Zuschnitt. In die Platten sind Vorsprünge 2 eingeprägt, die zum Teil nach der einen und zum Teil. nach der anderen Seite aus der Platte hervorstehen und die abwechselnd von Platte zu Platte derart angeordnet sind, daß die Platten durch aneinanderstoßende Vorsprünge auf einen gegenseitigen Abstand gehalten werden, dessen Höhe gleich der doppelten Höhe der Vorsprünge 2 ist. Zugleich sind die Vorsprünge so angeordnet, daß sich zwischen je zwei benachbarten Platten durchgehende parallele Strömungswege ausbilden, die abwechselnd zwischen je zwei Platten in einer ersten Durchströmrichtung S1 und in einer dazu senkrechten zweiten Durchströmrichtung S2 (senkrecht zur Zeichenebene) gerichtet sind. Das eine am Wärmeaustausch beteiligte Medium durchströmt den Wärmetauscher in Richtung S1 und das andere in Richtung S2.
  • Zur seitlichen Abdichtung der Strömungskanäle müssen die benachbarten Platten an je zwei gegenüberliegenden Seiten 3a und 3b Bzw. 3c und 3d (Figur 3) dichtend miteinander verbunden werden, was durch die Falzverbindung 5 geschieht.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung dieser Falzverbindung ist am besten aus Figur 2 ersichtlich, die den Ausschnitt T in Figur 1 vergrößert dargestellt. Die Randabschnitte 4 der beiden Platten 1b und 1c sind aufeinander zugebogen bis sie dicht aneinanderliegen und einen Doppelrandabschnitt 6 bilden. Dieser Doppelrandabschnitt ist zu einer abdichtenden Falzverbindung zusammengefaßt, wobei auf beiden Seiten des inneren Teils 7 des Doppelrandabschnittes die abgebogenen Teile 11 bis 14 des Doppelrandabschnittes wenigstens über einen Teil der Breite B der Falzverbindung in je zwei Lagen 11, 12 bzw. 13, 14 vorhanden sind. In Pfeilrichtung g gesehen ist der Doppelrandabschnitt 6 mit seinem Teil 7 zunächst zur Außenseite des Wärmetauschers geführt und dann um 180 Grad abgebogen, so daß der Teil 11 am inneren Teil 7 anliegt. Der Doppelrandabschnitt ist dann um 180 Grad nach außen abgebogen (Teil 12) und über die erste Biegestelle 15 hinweg zur anderen Seite (Teil 13 und 14) des inneren Teils 7 des Doppelrandabschnitt abgebogen, wobei das Endteil 14 des Doppelrandabschnittes nach innen um 180 Grad eingeschlagen ist. In Figur 2 sind die Teile 11 bis 14 mit seitlichen Abständen voneinander dargestellt. Dies dient nur der besseren Erkennbarkeit des Aufbaus. Es versteht sich, daß die Teile in Wirklichkeit dicht aneinander liegen.
  • Auf diese Weise wird eine Falzverbindung geschaffen, deren Dicke D gleich der zehnfachen Materialstärke der Platten ist. Die Falzverbindung zeichnet sich durch hohe Dichtigkeit und hohe Steifigkeit aus, was erheblich zur mechanischen Stabilität des gesamten Wärmetauschers beiträgt. Die Falzverbindung liegt symmetrisch zu den beiden ihr benachbarten Strömungskanäle und sorgt für mechanisch stabile Ein- und Ausströmkanten für die Strömungskanäle.
  • Eine andere Möglichkeit der Ausbildung der Falzverbindung besteht darin, daß das Endteil 14 um 180 Grad nach außen eingeschlagen ist, so daß das Teil 13 unmittelbar am inneren Teil 7 anliegt.
  • Die Platten des Wärmetauschers können so ausgebildet sein, daß die oberste Platte 1a und die entsprechend ausgebildete (nicht dargestellte) unterste Platte mit je einer seitlichen Stützplatte 20 einen Strömungskanal 21 von halber Höhe der Strömungskanäle zwischen den übrigen Platten bilden. In diesem Falle stehen für die seitliche Verbindung nicht zwei zu einem Falz verbindbare Randabschnitte zur Verfügung.
  • Gemäß der Erfindung wird daher der Randabschnitt 4 der genannten beiden Endplatten über die seitliche Kante der Stützplatte hinweggebogen und zwischen der Stützplatte 20 und einer Winkelschiene 22a, 22b, 22c, bzw. 22d festgeklemmt, die Teil der Stützkonstruktion des Wärmetauschers ist. Diese Stützkonstruktion bestheht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus je einer Stützplatte 20 am oberen und unteren Ende des Wärmetauschers, je vier Winkelschienen 22a bis 22b, die rahmenförmig an der Stützplatte 20 befestigt sind, zum Beispiel durch Nietverbindungen 23, und vier Winkelschienen 24a bis 24d, die an den vier Außenkanten des Wärmetauschers senkrecht zu den Plattenebenen angeordnet sind. Diese Eckwinkelschienen sind einerseits mit den Winkelschienen 22 verbunden, zum Beispiel durch Nieten 25, Schrauben oder Kleben, und andererseits sind sie mittels einer Dichtungsmasse mit den Eckbereichen der Platten verbunden, wodurch zugleich eine Verbindung zwischen den für die beiden Strömungsmedien bestimmten Strömungskanäle über die Eckbereiche der Platten verhindert wird.

Claims (6)

1. Aus Platten aufgebauter Wärmetauscher, dessen Platten übereinander gestapelt und durch Distanzstücke, wie beispielsweise in die Platten (1) eingeprägte Vorsprünge (2), auf Abstand voneinander gehalten werden, wobei jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten (3a, 3b bzw. 3c, 3d) zweier benachbarter Platten die Randabschnitte (4) der beiden Platten aufeinanderzugebogen sind und zu einem Doppelrandabschnitt (6) aneinandergelegt sind, welcher Doppelrandabschnitt zu einer dichtenden Falzverbindung zusammengefalzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Falzverbindung derart ansgebildet ist, daß die abgebogenen Teile (11-14) des Doppelrandabschnittes wenigstens über einen Teil der Breite (B) der Falzverbindung auf beiden Seiten des inneren Teils (7) des Doppelrandabschnittes (6) in zwei Lagen (11, 12; 13, 14) übereinander liegen.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Doppelrandabschnitt (6) - gesehen in Richtung vom Platteninneren zum Plattenrand - zunächst nach außen geführt ist (Teil 7), daß er dann nach einer Seite um etwa 180 Grad abgebogen ist (Teil 11), daß er dann um 180 Grad nach außen abgebogen ist (Teil 12) und über die erste Biegestelle (15) hinweg zur anderen Seite des inneren Teils (7) des Doppelrandabschnittes (6) abgebogen ist und daß das Endteil (14) des Doppelrandabschnitts um 180 Grad eingeschlagen ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Endteil (14) des Doppelrandabschnitts nach innen eingeschlagen ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Endteil (14) des Doppelrandabschnitts nach außen eingeschlagen ist.
5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Randabschnitte (4) der im Plattenstapel außen gelegenen beiden Platten (1a) um eine seitliche Stützplatte (20) umgeschlagen sind und an dieser dichtend befestigt sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Befestigung an der Stützplatte (20) mittels einer Stützleiste, zum Beispiel einer Winkelschiene (22a, 22b) erfolgt, die Teil der Stützkonstruktion des Wärmetauschers ist.
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