EP2669027A1

EP2669027A1 - Verfahren und Presswerkzeug zur Herstellung eines Plattenwärmetäuschers

Info

Publication number: EP2669027A1
Application number: EP20120170500
Authority: EP
Inventors: Gerd Abker; Alfred Ernst; Bernd Müller; Klaus Mönig
Original assignee: GEA Ecoflex GmbH
Current assignee: Kelvion PHE GmbH
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: KR20130135748A; EP2669027B8; US20130319069A1; KR102029096B1; EP2669027B1; RU2607130C2; RU2012155994A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers mit von einem ersten und einem zweiten Medium durchströmten Strömungskanälen, die für das erste Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelplatten (1) und für das zweite Medium zwischen zu einem Plattenstapel (S) zusammengefügten Plattenpaaren (P) gebildet sind. Zur kostengünstigen Herstellung von sowohl Gegenstromplatten als auch Kreuzstromplatten innerhalb einer einzigen Fertigungsanlage schlägt die Erfindung vor, dass die Einzelplatten (1) jeweils aus einem ungepressten Plattenrohling hergestellt werden, wobei zuerst ein Werkzeug mit austauschbaren Pressformstücken zur Herstellung von entweder Kreuzstromplatten oder Gegenstromplatten konfektioniert wird, und anschließend der Plattenrohling mittels des konfektionierten Werkzeugs unter Ausbildung entsprechender Ränder (12) und/oder Anlageflächen (13) sowie Zu- und Abströmquerschnitten (Z1, Z2, A1, A2) entweder zu einer Kreuzstromplatte oder einer Gegenstromplatte gepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers mit von einem ersten und einem zweiten Medium durchströmten Strömungskanälen, die für das erste Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten und für das zweite Medium zwischen zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren gebildet sind, wobei die Einzelplatten und die Plattenpaare an jeweils parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Rändern und/oder Anlageflächen miteinander verbunden sind, wobei jede Einzelplatte in Hauptströmungsrichtung des ersten Mediums korrespondierende Zu- und Abströmquerschnitte für das erste Medium und in Hauptströmungsrichtung des zweiten Mediums korrespondierende Zu- und Abströmquerschnitte für das zweite Medium aufweist.
Im Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von Plattenwärmetauschern hinreichend bekannt. Dabei können die Plattenwärmetauscher als Gleich-/Gegenstromplattenwärmetauscher oder als Kreuzstromwärmetauscher ausgebildet sein.
Dabei ist es jeweils so, dass mit einer Fertigungsstrecke, welche für die Herstellung von Gegenstromplatten ausgelegt ist, nicht ohne weiteres auch Kreuzstromplatten hergestellt werden können und umgekehrt. Dies liegt an dem unterschiedlichen konstruktiven Aufbau von Gegenstromplatten beziehungsweise Kreuzstromplatten. Insbesondere unterscheiden sich die Position und Größe der Zu- und Abströmquerschnitte, über welche die Medien zwischen die benachbarten Wärmetauscherplatten strömen. Ebenso unterscheiden sich Gegenstromplatten und Kreuzstromplatten auch durch ihre Abmessungen. Die Wärmeübertragungsleistung der Gegenstromplatten wird beispielsweise im Wesentlichen über die Längen der Platten eingestellt. Im Sinne des Begriffes Gegenstromplatten sind hier jeweils sowohl Gegenstromplatten als auch Gleichstromplatten gemeint. Im Gegensatz zu Gegenstromplatten ist bei der Auslegung von Kreuzstromplatten mitzuberücksichtigen, dass das erste Medium über die Länge der Platte strömt, während das zweite Medium über die Breite der Platte strömt. Daher ist es besonders bei der Auslegung von Kreuzstromplatten wichtig, die Breite der Platte auf deren Länge abzustimmen beziehungsweise umgekehrt. Idealerweise nehmen Kreuzstromplatten eine nahezu quadratische Form an.
Insgesamt ergeben sich bei der Herstellung von Kreuzstromplatten beziehungsweise Gleichstromplatten widerstreitende Anforderungen, welche auf die notwendigen konstruktiven Besonderheiten der jeweiligen Einzelplatte zurückzuführen sind. Bei Gegenstromplatten ist es aus fertigungstechnischen Gründen insbesondere erwünscht, dass diese eine feste Plattenbreite aufweisen. Dadurch können diese einfach in die Fertigungsabläufe eingebunden werden. Die notwendige Auslegung für eine bestimmte Wärmeübertragungsleistung erfolgt dabei über die Plattenlänge. Mit einer vorgegebenen Breite lassen sich somit je nach den Anforderungen an die Wärmeübertragungsleistung unterschiedlich lange Platten fertigen. Bei Kreuzstromplatten sind hingegen andere Parameter vorrangig. Da die Kreuzstromplatten auf Ihrer Vorder- beziehungsweise Rückseite von den Wärmemedien aus unterschiedlichen Richtungen durchströmt werden, ist es notwendig, die Einzelplatte so zu konfektionieren, dass Maßnahmen ergriffen werden, die den Wärmeübergangskoeffizienten auf beiden Seiten der Plattengrundfläche im wesentlichen angleichen. Im Stand der Technik werden bei Kreuzstromplatten gleiche Wärmeübergangskoeffizienten dadurch sichergestellt, dass Plattenbreite und Plattenlänge aufeinander abgestimmt werden. Dies ist erforderlich, da das eine Medium die Platte entlang der Plattenlänge durchströmt, während das zweite Medium über die Breite der Platte fließt. Diese widerstreitenden Anforderungen sind dafür verantwortlich, dass die Herstellungsparameter und Verfahren zur Herstellung von Gegenstromplatten nicht auf Kreuzstromplatten übertragen werden können und umgekehrt.
Ebenfalls sind auch die Zu- und Abströmquerschnitte bei Gegenstromplatten und Kreuzstromplatten anders ausgebildet. Dies betrifft sowohl deren Position auf der jeweiligen Einzelplatte, als auch ihre Größe. Da bei Gegenstromplatten das erste und das zweite Medium in dieselbe beziehungsweise entgegensetzte Richtung strömen, ist es aus Platzgründen erforderlich als Zu- beziehungsweise Abströmquerschnitt jeweils nur die halbe Plattenbreite vorzusehen. Bei Kreuzstromplatten hingegen tritt dieses Problem nicht auf, da die Zu- beziehungsweise Abströmquerschnitte der beiden Plattenseiten um 90° zueinander versetzt sind. Somit ergibt sich auch in diesem Punkt keine Übertragbarkeit der von Gegenstromplatten bekannten Fertigungsprinzipien auf die Herstellung von Kreuzstromplatten. Weiterhin entsteht ein konstruktiv anderer Aufbau bei Gegenstromplatten beziehungsweise Kreuzstromplatten dadurch, dass durch die unterschiedliche Position der Zu- und Abströmquerschnitte auch die Position der Ränder und Anlageflächen eine unterschiedliche ist. Da bei Kreuzstromplatten jeder der vier Plattenränder entweder auf der Vorder- oder auf der Rückseite der Einzelplatte mit Zubeziehungsweise Abströmquerschnitten versehen wird, kann auch das Prinzip der Verbindung von zwei Einzelplatten zu einem Plattenpaar beziehungsweise der Verbindung von mehreren Plattenpaaren zu einem Plattenstapel nicht von der Gegenstromplatte auf die Kreuzstromplatte übertragen werden.
Insgesamt ergeben sich durch all diese konstruktiven Unterschiede sowohl unterschiedliche Dimensionen der Einzelplatten sowie andere Positionen und Dimensionen der Zu- /Abströmquerschnitten als auch in jedem Einzelfall eine völlig unterschiedliche Auslegung für die Erreichung eines gewünschten Wärmeübergangskoeffizienten beziehungsweise eines auf beiden Seiten der Plattengrundfläche gleichen Wärmeübergangskoeffizienten.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers zu schaffen, welches sowohl die Herstellung von Gegenstromplattenwärmetauschern als auch von Kreuzstromplattenwärmetauschern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einzelplatten jeweils aus einem ungepressten Plattenrohling hergestellt werden, wobei zuerst ein Werkzeug mit austauschbaren Pressformstücken zur Herstellung von entweder Kreuzstromplatten oder Gegenstromplatten konfektioniert wird, und anschließend der Plattenrohling mittels des konfektionierten Werkzeugs unter Ausbildung entsprechender Ränder und/oder Anlageflächen sowie Zu- und Abströmquerschnitten entweder zu einer Kreuzstromplatte oder einer Gegenstromplatte gepresst wird.
Kerngedanke ist dabei, die beispielsweise für die Herstellung von Gegenstromplatten ausgelegten Fertigungsanlagen ebenso mit möglichst geringem Umbauaufwand zur Herstellung von Kreuzstromplatten nutzen zu können. Insbesondere werden die zur Herstellung von Gegenstromplatten verwendeten Presswerkzeuge durch einfache und insbesondere preisgünstige Modifikationen so umgerüstet, dass diese auch zur Herstellung von Kreuzstromplatten geeignet sind. Die grundsätzliche Ausgestaltung der Wärmetauscherplatten bleibt dabei unverändert, so dass zur Herstellung von Kreuzstromplatten auch Plattenrohlinge zur Herstellung von Gegenstromplatten verwendet werden können. Das verwendete Werkzeug ist dabei nach einem Baukastenprinzip mit austauschbaren Pressformstücken ausrüstbar, so dass lediglich das geeignete Pressformstück zur Herstellung von Gegenstromplatten oder Kreuzstromplatten auf das Werkzeug aufgesteckt werden muss. Das verwendete Pressformstück dient zur Pressung der Plattenrohlinge an den Rändern und Anlageflächen beziehungsweise den Zu- und Abströmquerschnitten. Sofern in derselben Fertigungsanlage nach der Herstellung von Gegenstromplatten nun auf Kreuzstromplatten gewechselt werden soll, wird lediglich das für Kreuzstromplatten geeignete Pressformstück auf das Werkzeug aufgesetzt, welches die Zu- und Abströmquerschnitte an der für Kreuzstromplatten geeigneten Position ausbildet. Die Plattenrohlinge bleiben darüber hinaus die gleichen, egal ob Wärmetauscherplatten für Kreuzstromplattenwärmetauscher oder Gegenstromplattenwärmetauscher hergestellt werden sollen. Das bedeutet insbesondere auch, dass die Dimensionen der Plattenrohlinge gleichbleiben können. Andernfalls ergäbe sich das Problem, dass die für Kreuzstromplatten verwendeten Plattenrohlinge nicht in eine Fertigungsanlage für Gegenstromplatten integrierbar wären. Die weiteren Merkmale der Wärmetauscherplatten sind unabhängig davon, ob die Platte später als Kreuzstromplatte oder Gegenstromplatte verwendet werden soll. Dies betrifft insbesondere eine eingebrachte Noppenstruktur, wechselseitige Plattenabstützungen für die Abstützung der nebeneinander angeordneten Wärmetauscherplatten oder die Plattendicke.
Insgesamt ergibt sich damit durch die Erfindung ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von sowohl Kreuzstromplattenwärmetauschern als auch Gegenstromplattenwärmetauschern, welches nicht zwei separate Fertigungsanlagen für Kreuzstromplatten beziehungsweise Gegenstromplatten erfordert, sondern eine einzige Fertigungsanlage zur Herstellung beider Arten verwendet.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Einzelplatten Kreuzstromplatten sind, wobei die Kreuzstromplatten in solchem Abstand zueinander positioniert werden, dass sich auf beiden Seiten einer Kreuzstromplatte im Wesentlichen gleiche Wärmeübergangskoeffizienten in Bezug auf das erste und das zweite Medium ergeben.
Kreuzstromplatten sind weniger effektiv in der Ausbeutung als Gegenstromplatten, daher muss für den Einsatz einer Kreuzstromplatte, deren Plattenrohling die Dimensionen einer Gegenstromplatte trägt, eine besondere Maßnahme ergriffen werden, um die Effizienz zu erhöhen. Die Variation des Abstandes zwischen benachbarten Kreuzstromplatten ist dabei geeignet, den Wärmeübergangskoeffizienten auf beiden Seiten der Plattengrundfläche im Wesentlichen gleich einzustellen. Dadurch wird der Nachteil ausgeglichen, dass sich die Kreuzstromplatten gemäß der Erfindung nicht mit beliebiger Breite herstellen lassen, da diese weiterhin in eine Fertigungsanlage zur Herstellung von Gegenstromplatten integrierbar sein müssen. Damit fehlt ein Freiheitsgrad, um eine optimierte Ausgestaltung der bislang nur zur Herstellung von Gegenstromplatten genutzten Plattenrohlinge hinsichtlich der Verwendung als Kreuzstromplatten vorzunehmen. Um diesen Nachteil zu kompensieren, wird der Strömungsquerschnitt angepasst, der sich als Abstand zwischen zwei benachbarten Einzelplatten ergibt. Dabei wird der Plattenabstand verringert, was im Ergebnis zu einer erhöhten Durchflussgeschwindigkeit führt. Auf diese Weise entsteht ein Kreuzplattenwärmetauscher, der hinsichtlich der durchgeführten Medien unterschiedlich ausgestaltete Durchströmungsquerschnitte aufweist.
Dabei empfiehlt es sich insbesondere, dass der Abstand benachbarter Einzelplatten zueinander durch die Länge auf einer oder beiden Einzelplatten angeordneter Noppen bestimmt wird. Fertigungstechnisch wird damit eine besonders einfache Weise zur Einstellung der Plattenabstände geschaffen. Die Noppen dienen dabei als Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Einzelplatten, so dass durch einfache Einprägung tieferer beziehungsweise weniger tiefer Noppen der Abstand variabel einstellbar ist. Dabei ist die Noppentiefe fertigungstechnisch in einfacher Weise umzusetzen, da es nur darauf ankommt, werkzeugseitig entsprechende Noppenstempel einzusetzen. Weiterhin handelt es sich dabei nicht um einen zusätzlich einzuführenden Arbeitsschritt, da die Noppen ohnehin als strömungsverteilende Einrichtungen auf die Einzelplatten aufgebracht werden.
Weiterhin hat die Einstellung unterschiedlicher Plattenabstände auf gegenüberliegenden Seiten der Einzelplatte den Vorteil, dass der Durchströmungsquerschnitt für ein mit Fremd- oder Schmutzpartikeln angereichertes Wärmemedium, welches beispielsweise Rauchgas aus einer Müllverbrennungsanlage sein kann, entsprechend groß ausgebildet werden kann, womit die Gefahr von Verschmutzungen durch Anhaftung reduziert wird. Insofern wird der mangelnde Grad an Freiheit bezüglich der Plattenbreite vollständig dadurch ausgeglichen, dass sich die Produktion vereinfacht und sich darüber hinaus ein weiterer durch die freie Einstellbarkeit der Plattenabstände gegebener Vorteil ergibt.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass auf die Einzelplatte eine oder mehrere Trennprägungen aufgebracht werden, welche parallel zur Hauptströmungsrichtung des Mediums verlaufen. Aufgrund der abweichend verlaufenden Strömungskanäle zwischen benachbarten Kreuzstromplatten im Unterschied zu Gegenstromplatten kann eine Unterteilung der Platten durch Trennprägungen vorgenommen werden. Dies ergibt sich daraus, dass die Medien jeweils über die gesamte Plattenbreite der Kreuzstromplatte einströmen, während beim Gegenstromwärmetauscher die Medien jeweils nur über eine Plattenhälfte eingeführt werden. Die Ausbildung von Trennprägungen ist optional. Es können auch Platten ohne Trennprägungen vorgesehen sein.
Die Unterteilung durch Trennprägungen kann indes aus zweierlei Gründen erfolgen:

Zum einen kann durch die Unterteilung der Einzelplatte mittels einer oder mehreren Trennprägungen ein schlaufenartiger Rückführbetrieb vorgesehen sein, bei welchem das einströmende Medium die Wärmetauscherplatte lediglich auf einer Seite der Trennprägung überströmt, dann bei Erreichen des gegenüberliegenden Plattenrandes einen Richtungswechsel um 180° erfährt und sodann die Plattenbreite ein weiteres Mal, diesmal auf der anderen Seite der Trennprägung durchläuft, so dass dieses in Gegenrichtung strömt. Bei einer einzigen Trennprägung pro Plattenseite wird damit ein zweimaliges Durchströmen der Platte durch das Medium erreicht. Ebenso können jedoch auch mehrere Trennprägungen auf einer Plattenseite vorgesehen sein, so dass das Medium die Plattenbreite mehrfach durchläuft. Dadurch ergibt sich ein mäanderförmiger Durchfluss des Mediums innerhalb der Einzelplatte. Über die Anzahl der eingesetzten Trennprägungen kann somit nicht zuletzt der Wärmeübertragungskoeffizient für eine Einzelplatte eingestellt werden.

Zum anderen können die Trennprägungen jedoch auch eingesetzt werden, um den Strömungscharakter der durch eine Einzelplatte geführten Strömung zu verändern. Je nachdem, wie viele Trennprägungen und in welchem Abstand zueinander diese eingesetzt werden, kann die Strömung so konditioniert werden, dass diese in ungerührtem Zustand die Platte durchläuft. Um dies zu erreichen, muss eine besonders enge Führung des Mediums zwischen den Trennprägungen verwirklicht sein. Sofern mehrere Trennprägungen in möglichst geringen Abständen verwendet werden, lässt sich daher erfolgreich eine ungerührte Strömung beibehalten.
Bei der Ausbildung der Trennprägungen ist es weiterhin möglich, dass sowohl ein schlaufenartiger Rückführbetrieb erreicht werden kann, als auch gleichzeitig die Beibehaltung einer ungerührten Strömung. Somit können beide Parameter miteinander kombiniert werden, um die Vorteile beider Varianten zu nutzen und dadurch die Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers zu verbessern beziehungsweise die Wärmeübergangskoeffizienten auf beiden Seiten der Platte anzugleichen. In beiden Fällen wird die Separierung einzelner Bereiche der Platte voneinander durch eine einfache Einprägung erreicht, was werkzeugseitig besonders einfach erzielt werden kann. So kann das Werkzeug anstelle von Noppenstempeln eine durchgehende Pressleiste aus Metall aufweisen, wodurch ohne hohen Aufwand ein Werkzeug bereitgestellt wird, das neben der Noppenausprägung auch eine entsprechende Prägung für die Trennprägungen ausbildet.
Mit der Erfindung wird weiterhin ein Presswerkzeug zum Pressen von Einzelplatten für Plattenwärmetauscher vorgeschlagen, gekennzeichnet durch mehrere austauschbare Pressformstücke, welche sowohl Pressformstücke zur Herstellung von Kreuzstromplatten als auch Pressformstücke zur Herstellung von Gegenstromplatten umfassen. Somit ergibt sich ein baukastenartig aufgebautes Presswerkzeug, welches unterschiedliche Pressformstücke aufnehmen kann, unter denen sich sowohl Pressformstücke zur Herstellung von Kreuzstromplatten als auch Pressformstücke zur Herstellung von Gegenstromplatten befinden. Daher ist ein leichter Wechsel der Produktion von der Herstellung von Gegenstromplatten auf Kreuzstromplatten möglich.
Weiterhin schlägt die Erfindung ein System zur Herstellung von Einzelplatten für Plattenwärmetauscher mit mehreren zur Herstellung von sowohl Gegenstromplatten als auch Kreuzstromplatten geeigneten Plattenrohlingen vorgegebener Breite, und mit einem Presswerkzeug mit mehreren austauschbaren Pressformstücken, welche sowohl Pressformstücke zur Herstellung von Gegenstromplatten als auch Pressformstücke zur Herstellung von Kreuzstromplatten umfassen, vor. Mit diesem System lassen sich auf einfache und kostengünstige Art und Weise aus Plattenrohlingen, welche eigentlich nur für die Herstellung von Gegenstromplatten gedacht sind, Kreuzstromplatten für Kreuzstromplattenwärmetauscher herstellen.
Weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines aus mehreren Einzelplatten gebildeten Plattenstapels;
Fig. 2: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Einzelplatte;
Fig. 3: eine schematische Ansicht eines Plattenwärmetauschers mit Kreuzstromplatten.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel eines Plattenwärmetauschers aus Gegenstromplatten zeigt perspektivisch einen Plattenstapel S aus einer Mehrzahl geprägter Einzelplatten 1, die jeweils miteinander zu einem Plattenpaar P verbunden sind. Jede Einzelplatte 1 verfügt über eine Boden 11, Ränder 12, Anlageflächen 13 und Querränder 14a, 14b. Die Anlageflächen 13 sind gegenüber den Rändern 12 in der Höhe versetzt. Der Versatz zwischen der Anlagefläche 13 und dem zugehörigen Rand 12 ist doppelt so groß wie der Versatz zwischen den Rändern 12 und dem Boden 11 der Einzelplatte 1. Der Boden 11 liegt demzufolge höhenmäßig in der Mitte zwischen der Ebene der Ränder 12 und der Ebene der Anlageflächen 13. Die quer zu den Rändern 12 der Einzelplatte 1 verlaufenden Querränder 14a, 14b liegen beim Ausführungsbeispiel etwa zur Hälfte in der Ebene der Ränder 12 beziehungsweise in der Ebene der Anlagefläche 13. Die Fig. 1 lässt erkennen, dass hierbei die Querränder 14a, 14b einander diagonal gegenüberliegen.
Jeweils zwei der in Fig. 1 als oberstes Teil dargestellten Einzelplatten 1 werden gemäß der unteren Darstellung in Fig. 1 zu Plattenpaaren P verbunden. In Fig. 1 sind fünf komplette Plattenpaare P dargestellt, wobei auf dem obersten Plattenpaar noch eine Einzelplatte 1 angeordnet ist, die mit der im Abstand dargestellten obersten Einzelplatte 1 ebenfalls zu einem Plattenpaar P verbunden wird.
Durch das Verbinden der Plattenpaare P im Bereich der Anlageflächen 13 zum Plattenstapel S ergeben sich übereinander liegende Kanäle für die beiden am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien. Während das eine Medium in den Strömungskanälen strömt, die jeweils durch die Plattenpaare P gebildet werden, strömt das andere Medium in den Strömungskanälen, die sich durch das Zusammenfügen der Plattenpaare P zum Plattenstapel S ergeben. Die in der Ebene der Ränder 12 liegenden Querränder 14a, 14b der Einzelplatten 1 bilden hierbei den Zuströmquerschnitt Z1 beziehungsweise den Abströmquerschnitt A1 der Strömungskanäle für das zwischen den Plattenpaaren P strömende Medium. Die in der Ebene der Anlageflächen 13 verlaufenden Querränder 14a, 14b der Einzelplatten 1 bilden die Zuströmquerschnitte Z2 beziehungsweise die Abströmquerschnitte A2 für das andere Medium, das zwischen den Einzelplatten 1 jedes Plattenpaares P entweder in derselben oder in Gegenrichtung zum ersten Medium strömt. Die Fig. 1, die einen Gegenstromwärmetauscher zeigt, lässt erkennen, dass aufgrund der diagonalen Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen die Zuströmquerschnitte Z1 beziehungsweise Z 2 für das eine Medium neben den Abströmquerschnitten A2 beziehungsweise A1 für das andere Medium liegen, und zwar jeweils um eine halbe Höhe eines Plattenpaares P versetzt.
Fig. 2 zeigt eine Einzelplatte 1, deren Zuströmquerschnitt Z1 sich über die halbe Breite der Einzelplatte 1, von der Längsmitte bis zum Rand 12 erstreckt. Die Einzelplatte 1 weist über Ihre gesamte Breite bis zu den Anlageflächen 13 eine Turbulenzen erzeugende Profilierung 31, 32 auf. Diese Profilierung 31, 32 besteht aus einer großen Vielzahl in die Einzelplatte 1 eingeprägter Noppen 31, 32.
In Fig. 3 ist ein Kreuzstromplattenwärmetauscher dargestellt, welcher aus nebeneinander angeordneten Einzelplatten 1 (Kreuzstromplatten) besteht. Jede Kreuzstromplatte 1 verfügt über zwei korrespondierende Zu- und Abströmquerschnitte Z1, A1 (in Fig. 3 nicht weiter dargestellt), sowie zwei dazu um 90° versetzt angeordnete, korrespondierende Zu-und Abströmquerschnitte Z2, A2 an der gegenüberliegenden Plattenseite der Einzelplatte 1. Die gegenüberliegende Seite der Einzelplatte 1 befindet sich dabei in der Zeichenebene hinter der dargestellten Kreuzstromplatte. Auf der Einzelplatte 1 sind weiterhin Noppen 31, 32 angebracht, welche der Verteilung des Mediums über die gesamte Erstreckung der Einzelplatte 1 dienen. Auf der in Bildebene zu vorderst dargestellten Einzelplatte 1 befindet sich darüber hinaus eine Trennprägung 2, welche die Platte 1 in zwei vorzugsweise symmetrische Hälften teilt. Der Kreuzstromplattenwärmetauscher ist dabei insgesamt so ausgebildet, dass das erste Medium in den Zwischenraum zwischen dem dargestellten Plattenstapel P aus Einzelplatten 1 und der exemplarisch in Blattebene nach vorne gestellten Einzelplatte 1 einströmt, während das zweite Medium die einzeln dargestellte Platte 1 auf der Vorderseite durchströmt. Dabei fließt das erste Medium in Bildebene von oben nach unten, während das zweite Medium die Platte 1 von links nach rechts durchläuft, dort eine 180°-Wendung erfährt und anschließend die Platte 1 noch einmal von rechts nach links durchströmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers aus Einzelplatten 1 gemäß der Erfindung erfolgt so, dass beispielsweise der Betreiber einer Fertigungsanlage für Gegenstromplatten das von ihm eingesetzte Presswerkzeug so variiert, dass das Werkzeug mit austauschbaren, zur Herstellung von Kreuzstromplatten geeigneten Pressformstücken versehen ist. Sodann werden die üblicherweise zur Herstellung von Gegenstromplatten vorgesehenen Plattenrohlinge mittels des variierten Werkzeuges gepresst, wodurch die Zu- und Abströmquerschnitte Z1, Z2, A1, A2 an den Stellen gepresst werden, wo sie zur Ausbildung einer Kreuzstromplatte erforderlich sind. Weiterhin wird die Einzelplatte 1 mittels eines dementsprechenden Presswerkzeuges mit Noppen 31, 32 versehen, welche im Wesentlichen über die gesamte Platte 1 verteilt sind. Diese Noppen 31, 32 werden zudem in ihrer Länge so bemessen, dass sie als Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Einzelplatten 1 dienen. Über die Länge der Noppen 31, 32 wird der Abstand so reguliert, dass ein geeigneter Durchströmquerschnitt zwischen benachbarten Einzelplatten 1 entsteht, welcher geeignet ist, den Wärmeübergangskoeffizienten der beiden Wärmemedien auf gegenüberliegenden Plattenseiten im Wesentlichen gleichgroß einzustellen.
Weiterhin kann das Werkzeug mit einem Pressformstück zur Ausbildung einer Trennprägung 2 versehen sein, mittels welchem sich auf der Einzelplatte 1 eine oder mehrere Trennprägungen 2 einpressen lassen. Diese Trennprägungen 2 dienen zur Unterteilung der Einzelplatte 1 in mehrere parallel zur Strömungsrichtung des Mediums verlaufende Segmente, welche zum einen ein turbulentes Durchmischen des Wärmemediums verhindern und somit eine ungerührte Strömung ermöglichen und/oder zum anderen zur Schaffung mehrerer Segmente auf der Einzelplatte 1, in welchen das Wärmemedium in gegenläufigen Richtungen hin- und hergeführt werden kann, wobei es eine oder mehrere 180°-Wendungen durchläuft. Hierdurch lässt sich die Leistung des Plattenwärmetauschers deutlich steigern.

Bezugszeichen

A1: Abströmquerschnitt
A2: Abströmquerschnitt
P: Plattenpaar
S: Plattenstapel
Z1: Zuströmquerschnitt
Z2: Zuströmquerschnitt
1: Einzelplatte
2: Trennprägung
11: Boden
12: Rand
13: Anlagefläche
14a: Querrand
14b: Querrand
31: Noppe
32: Noppe

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers mit von einem ersten und einem zweiten Medium durchströmten Strömungskanälen, die für das erste Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelplatten (1) und für das zweite Medium zwischen zu einem Plattenstapel (S) zusammengefügten Plattenpaaren (P) gebildet sind, wobei die Einzelplatten (1) und die Plattenpaare (P) an jeweils parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Rändern (12) und/oder Anlageflächen (13) miteinander verbunden sind, wobei jede Einzelplatte (1) in Hauptströmungsrichtung des ersten Mediums korrespondierende Zu- und Abströmquerschnitte (Z1, A1) für das erste Medium und in Hauptströmungsrichtung des zweiten Mediums korrespondierende Zu- und Abströmquerschnitte (Z2, A2) für das zweite Medium aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einzelplatten (1) jeweils aus einem ungepressten Plattenrohling hergestellt werden, wobei zuerst ein Werkzeug mit austauschbaren Pressformstücken zur Herstellung von entweder Kreuzstromplatten oder Gegenstromplatten konfektioniert wird, und anschließend der Plattenrohling mittels des konfektionierten Werkzeugs unter Ausbildung entsprechender Ränder (12) und/oder Anlageflächen (13) sowie Zu- und Abströmquerschnitten (Z1, Z2, A1, A2) entweder zu einer Kreuzstromplatte oder einer Gegenstromplatte gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelplatten (1) Kreuzstromplatten sind, wobei die Kreuzstromplatten in solchem Abstand zueinander positioniert werden, dass sich auf beiden Seiten einer Kreuzstromplatte im Wesentlichen gleiche Wärmeübergangskoeffizienten in Bezug auf das erste Medium und das zweite Medium ergeben.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter Einzelplatten (1) zueinander durch die Länge auf einer oder beiden Einzelplatten (1) angeordneter Noppen (31, 32) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Einzelplatte (1) eine oder mehrere Trennprägungen (7) aufgebracht werden, welche parallel zur Hauptströmungsrichtung des Mediums verlaufen.
Presswerkzeug zum Pressen von Einzelplatten (1) für Plattenwärmetauscher, gekennzeichnet durch mehrere austauschbare Pressformstücke, welche sowohl Pressformstücke zur Herstellung von Kreuzstromplatten als auch Pressformstücke zur Herstellung von Gegenstromplatten umfassen.
System zur Herstellung von Einzelplatten (1) für Plattenwärmetauscher mit mehreren zur Herstellung von sowohl Gegenstromplatten als auch Kreuzstromplatten geeigneten Plattenrohlingen vorgegebener Breite, und mit einem Presswerkzeug mit mehreren austauschbaren Pressformstücken, welche sowohl Pressformstücke zur Herstellung von Gegenstromplatten als auch Pressformstücke zur Herstellung von Kreuzstromplatten umfassen.