DE2209395B2 - Wärmetauscherplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscherplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine Wärmetauscherplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der britischen Patentschrift 12 07016 bekannt Dort dient das Verstärkungselement dazu, den von Durchbrechungen freien Bereich, der im Betrieb einem Druckdifferential gleich dem Doppelten des Druckabfalls in jedem zwischen zwei Platten gebildeten Strömungsraum ausgesetzt ist, abzustützen und auszusteifen, insbesondere bei solchen Zonen von großem Durchmesser in Platten, die aus dünnem Material hergestellt sind.

Die praktischen Erfahrungen haben gezeigt, daß bei dieser bekannten Ausbildung der Wärmetauscherplatte trotz der Verwendung des plattenförmigen Verstärkungselementes membranartige Wirkungen und Beanspruchungen in dem von Durchbrechungen freien Bereich auftreten können, welche zu Beschädigungen und/oder zu Beeinträchtigungen der Dichtungswirkung führen können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wärmetauscherplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß eine membranartige Wirkung oder Beanspruchung des von Durchbrechungen freien Bereiches zuverlässig ausgeschlossen wird und eine einwandfreie Dichtung unier allen Verhältnissen, insbesondere auch bei großflächigen, von Durchbrechungen freien Zonen, gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aufgrund dieser Maßnahme erfolgt nicht lediglich eine einfache Versteifung der ringförmigen, das plattenförmige Versteifungselement umgebenden Zone, vielmehr ist durch die bestimmte Ausbildung und Anordnung der verschiedenen Versteifungselemente gewährleistet, daß in der gefährdeten Ringzone keine Kreislinie eingeschrieben werden kann, die parallel zu dem äußeren Wandbereich der die Dichtung aufnehmenden Nut verläuft und die nicht durch die Versteifungselemente unterbrochen ist. Damit wird die membranartige Beanspruchung der Ringzone zuverlässig und vollständig ausgeschlossen. Die Folge ist, daß nunmehr das Verstärkungselement seine Funktion voll entfalten und auch bei großflächigen, von Durchbrechungen freien Zonen und dünnen Flächen eine zuverlässige Abstützung dieser Zone gegenüber den auftretenden Druckunterschieden sicherstellt.

Es ist an sich bekannt, die Platten von Wärmetauschern an gewünschten Bereichen durch Einprägungen oder dgl. zu versteifen. So zeigt die deutsche Patentschrift 6 89 056 Versteifungsrippen nahe einer Durchbrechung der Platte. Ähnliche Maßnahmen sind auch bei sogenannten Kammerapparaten bekannt (vergl. die DE-PS 63 757, 58 501). Bei diesen Wärmetauschern handelt es sich um flache Platten, die in Rahmen eingespannt sind. Hierbei ist es bekannt, in der Nähe eine Durchbrechung wellen- oder zick-zackförmige Elemente in die Platten einzuprägen, die vor allem Führungen für das in die Kammer einströmende Fluid bilden und zugleich im Bereich zwischen dem Rand der Durchbrechung und der eigentlichen Kammer eine

gegenseitige Abstützung der durchströmten Platten ermöglichen und ein Durchbiegen der dünnen Platte verhindern.

Demgegenüber handelt es sich beim Gegenstand der Ansprüche um Wärmetauscherplatten und um Maßnahmen, um die von Durchbrechungen freien Zonen in den Platten, die in Fluchtung mit Zonen in anderen Platten liegen, in denen Durchbrechungen vorgesehen sind, gegen auftretende Differenzdrücke zuverlässig zu sichern.

Der Umrß des Verstärkungselementes weist zweckmäßigerweise einen gezahnten oder gewellten Verlauf auf. Ebenso kann die innere Wand der die Dichtung aufnehmenden Nut in dem das Verstärkungselement umgebenden Bereich einen entsprechend gezahnten oder wellenförmigen Verlauf aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher eriäutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Eckenbei eiches einer bevorzugten Ausführungsform einer Wärmetauscherplatte,

Fig.2 in größerer Darstellung einen Schnitt entlang der Schnittlinie 11-11 der F i g. 1 und

Fig.3 eine schematische Darstellung eines Stapels von Wärmetauscherplatten zur Bildung bestimmter Strömungszonen innerhalb des Wärmetauschers.

Der in Fig. 1 gezeigte Eckenbereich eine Wärmetauscherplatte grenzt an die zwischen den Platten gebildete Strömungskammer 1 an. Die Strömungskammer ist über die Ausdehnung der Platte durch eine Umfangsdichtungsnut 2 begrenzt, die im Randbereich 3 der Platte vorgesehen ist. In dem dargestellten Eckenbereich ist die Dichtungsnut durch einen Kreisbogenabschnitt 4 zu einer im wesentlichen ringförmigen Nut ergänzt, die einen von Durchbrechungen freien Bereich 6 der Blechplatte umschließt. In dieser von Durchbrechungen freien Blechzone 6 ist ein plattenförmiges Verstärkungselement 5 fest angeschweißt.

Aus der Schnittdarstellung nach F i g. 2 geht hervor, daß die beiden unteren Wärmetauscherplatten jeweils einen eine von Durchbrechungen freie Blechzone 6 aufweisen, derart, daß das plattenförmige Verstärkungselemer.t 5 zwischen diesen Bereichen eingeschlossen ist. Die obere Platte weist dagegen in Fluchtung mit den Zonen 6 eine Durchbrechung 7 auf, welche zur Führung des Fluids dient.

Die Dichtungsnut ist in dem die von Durchbrechungen freie Zone 6 umgebenden Bereich auf ihrer Außenseite zum überwiegenden Teil durch kreisbogenförmige äußere Wandbereiche begrenzt. Der dem Verstärkungselement 5 zugewandte innere Wandbereich der Dichtungsnut (2, 4) weist in Umfangrichtung verteilte und auf den Umfang des Verstärkungselementes 5 zu vorspringende Versteifungselemente in Form von Ausweitungen 8 auf.(Vergl. auch F i g. 2)

Diese Ausweitungen sind auf bestimmte Umfangsabschnitte des inneren Wandbereiches beschränkt. Dazwischen liegen in Umfangsrichtung verlaufende Bereiche der inneren Wand der Nut, welche konzentrisch kreisbogenförmig zu der äußeren Begrenzungswand der Nut verläuft. In diesen Umfangsbereichen sind jeweils zwei in Umfangsrichtung langgestreckte und aufeinanderfolgende Einpressungen als Versteifungselemente vorgesehen, die im Bereich zwischen der inneren Wand der die Dichtung aufnehmenden Nut und dem Bereich des plattenförmigen Verstärkungselemenres 5 vorgesehen sind, der jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten und nach außen ragenden Versteifungselementen 10 liegt, d^;e am Umfang des Verstärkungselementes vorgesehen sind. Jedes nach außen ragende Versteifungselement liegt somit im > gleichen Umfangsbereich wie die Ausweitungen 8 des inneren Wandbereiches der Nut 2,4.

Auf diese Weise wird erreicht, daß um den Mittelpunkt des scheibenförmigen Verstärkungselementes 5 keine kreisförmige Schwächungslinie zwirn sehen dem Umfang des Verstärkungselementes 5 und dem inneren Wandbereich der Nut 2, 4 eingeschrieben werden kann, die nicht durch die Ausweitungen 8, die nach außen ragenden Versteifungselemente 10 oder die eingepreßten Versteifungselemente 9 durchbrochen

ι^r) wird.

Aufgrund der Ausweitungen 8 im inneren Wandbereich der die Dichtung aufnehmenden Nut 2, 4 erhält man eine zusätzliche axiale Abstützung benachbarter Wärmetauscherplatten in der Ringzone zwischen dem

»o Verstärkungselement 5 und der Nut 2, 4. Auch die eingepreßten Versteifungen 9 können bei entsprechender Einpressungstiefe zur gegenseitigen Abstützung der Platten beitragen. Die Abstützung in der betreffenden Ringzone erstreckt sich somit in axialer Richtung über

.'> die ganze Höhe des Wärmetauscherplattenstapels. Jede Verformung der Platten in diesen Ringzonen wird somit unterbunden. Gleichzeitig wird der von Durchbrechungen freie Bereich 6 der Platten durch das Verstärkungselement 5 in der bekannten Weise zuverlässig

in abgestützt.

Fig. 3 zeigt einen üblichen Wärmetauscherpiattenstapel mit eingebauten Wärmetauscherplatten gemäß Fig. 1 und 2. Die mit 11 bezeichneten Platten sind zwischen in sich steifen Endplatten 12 eingespannt. Das

Ji zu behandelnde Produkt wird beispielsweise bei 30 unter einem Druck P\ einem durch in Fluchtung stehende Durchbrechungen voneinander grenzenden Wärmetauscherplatten gebildeten Kanal zugeführt. Dieser ändert an den von Durchbrechungen freien

\» Bereich 6 eine innere Platte. Dieser Bereich 6 ist auf seiner Rückseite durch das plattförmige Verstärkungselement 5 abgestützt. Das Verstärkungselement 5 seinerseits ist auf seiner Rückseite durch eine ähnliche Platte mit von Durchbrechungen freien Bereich 6

Γι abgedeckt. Das Produkt fließt somit von dem Zuführungskanal 14 und die eigentlichen Durchströmkammern zwischen den Platten in einem Übergangskanal 15, der durch miteinander fluchtenden Durchbrechungen in den benachbarten Platten gebildet wird und in dem ein

■><> Druck P₂ herrscht. Von da gelangt das Produkt in Gegenströmung wiederum durch zwischen den Platten gebildeten Strömungsräumen in einen Auslaßkanal 16. der durch in Fluchtung stehende Durchbrechungen in benachbarten Platten gebildet wird und der in

>. Fluchtung mit dem Einlaßkanal 14 steht. In dem Auslaßkanal 16 herrscht der Druck P₃. In den von Durchbrechungen freien Bereichen 6 der Platten, die durch das Verstärkungselement 5 abgestützt werden, herrscht von den beiden Kanä'en 14 und 16 her eine Druckdifferenz Pi minus P₃ multipliziert mit der Flächenausdehnung der von Durchbrechungen freien Zone 6 der Platten.

S'att die Ausweitungen 8 auf bestimmte Umfangsbereiche der inneren Wand der Nut 2, 4 zu begrenzen, können Ausweitungen auch gleichförmig in Umfangsrichtung verteilt an der inneren Nutwand vorgesehen sein, so daß die innere Wand der Nut gewellt erscheint. Dabei können Ausweitungen 8 des inneren Wandberei-

ches der Nut mit nach außen ragenden Versteifungselementen 10 des plattenförmigen Verstärkungselementes 5 in Umfangsrichtung abwechseln. Auch kann der Umriß des Verstärkungselementes einen gezahnten oder gewellten Verlauf aufweisen.

Die durch Einpressungen 9 gebildeten Versteifungen können auch ganz fehlen, wobei der gezahnte oder gewellte Umriß des plattenförmigen Versteifungselementes 5 möglichst eng dem gezahnten oder gewellten Verlauf des inneren Wandbereiches der Nut folgt. Die Abmessungen der Ausweitungen 8 können von Ausweitung zu Ausweitung in Umfangsrichtung wechseln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   !.Wärmetauscherplatte mit einer von Durchbrechungen freien, im Bereich von Durchgängen liegenden Zone, die in einem Stapel von ähnlichen Platten in Fluchtung mit durchbrochenen Durchgangsbereichen angeordenet werden kann, bei der die von Durchbrechungen freie Durchgangszone von einer eine Abdichtung aufnehmenden Ausnehmung mit inneren und äußeren Wandbereichen und einem Grundabschnitt umgeben ist, der an der Dichtfläche der Abdichtung einer benachbarten Platte anliegen kann, wobei die von Durchbrechungen freie Zone mit einem Verstärkungselement versehen ist, das an der Platte befestigt ist und einen flachen Bereich zum Anliegen an der benachbarten Platte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (5) in Umfangürichtung verteilte, über den Umfang des Verstärkungselementes (5) nach außen ragende Versteifungselemente (10) aufweist und der dem Verstärkungselement zugewandte innere Wandbereich der Dichtungsnut (2,4) in Umfangsrichtung verteilte und auf den Umfang des Verstärkungselementes zu vorspringende Versteifungselemente in Form von Ausweitungen (8) aufweist, wobei die Versteifungselemente (8, 10) von beiden Seiten her radial in den ringförmigen Zonenbereich zwischen den Verstärkungselement (5) und dem inneren Wandbereich der Dichtungsnut (2, 4) in der Weise vorspringen, daß jede mögliche, zu dem kreisförmigen Wandbereich der Dichtungsnut (2, 4) parallel gekrümmte Linie in diesem Zonenbereich durch Versteifungselemente unterbrochen ist.
2. 2. Wärmetauscherplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß des Verstärkungselementes (5) einen gezahnten oder gewellten Verlauf aufweist.
3. 3. Wärmetauscherplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand der die Dichtung aufnehmende Nut (2, 4) in dem das Verstärkungselement (5) umgebenden Bereich einen gezahnten oder wellenförmigen Verlauf aufweist.
4. 4. Wärmetauscherplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Zone (8) von örtlicher Aufweitung eine Mehrzahl von schmaleren Bereichen von örtlicher Aufweitung vorgesehen ist.
5. 5. Wärmetauscherplatte nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen von örtlicher Aufweitung mit Bereichen zusammenwirken, die zwischen den nach außen ragenden Versteifungselementen (10) des Verstärkungselementes (5) angeordnet sind, wobei zwischen ihnen Zonen von normaler Breite angeordnet sind, welche mit den nach außen ragenden Versteifungselementen (10) des Verstärkungselementes (5) zusammenwirken.
6. 6. Wärmetauscherplatte nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone der örtlichen Aufweitung mit den nach außen ragenden Versteifungselementen (10) des Verstärkungselementes (5) zusammenwirken und durch Zonen von normaler Breite getrennt sind, welche mit Bereichen zwischen den nach außen ragenden Versteifungselementen (10) zusammenwirken und daß zusätzliche Versteifungen in Gestalt von Verformungen (9) im Bereich zwischen der inneren Wand der Dichtungsnut (2, 4) und den nach außen ragenden Versteifungselemen-

   ten (10) des Verstärkungselementes (5) in den Platten vorgesehen sind.