DE2553577A1

DE2553577A1 - Plattenwaermetauscher

Info

Publication number: DE2553577A1
Application number: DE19752553577
Authority: DE
Inventors: John Dennis Usher
Original assignee: APV Corp Ltd
Current assignee: SPX Flow Technology Crawley Ltd
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1976-07-01
Also published as: DE2553577B2; JPS5230956A; FR2295389B1; FR2295389A1; US4063591A; DE2553577C3; GB1458929A; SE7513632L

Description

1967

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

The A.P.V. Company Limited Manor Royal, Crawley Sussex, England

"Plattenwärmetauscher"

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher.

Ein Plattenwärmetauscher der in Frage stehenden Art umfaßt einen trennbaren Stapel von Platten, die in Abständen Fläche an Fläche so angeordnet sind, daß zwischen den Platten Strömungsräume entstehen. Die Platten besitzen in Fluchtung stehende öffnungen, welche Kanäle für die Zuführung und die Abführung der Wärmetauschmedien in bezug auf die Strömungsräume bilden. Weiterhin sind Dichtungen vorgesehen, welche die Strömungsräume begrenzen und außerdem die Strömungsräume für das eine Medium von den Kanälen für das andere Medium abtrennen.

Der Plattenstapel wird normalerweise in einem Rahmen zusammengepreßt, um den notwendigen Dichtungsdruck auf die Dichtungen

auszuüben, wobei zu beachten ist, daß der Betriebsdruck inner-L J

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ORIGINAL INSPECTED

halb der Strömungsräume häufig sehr hoch liegt. Zum Zwecke der Einsparung von Metall und der Erhöhung der Wirksamkeit des Wärmeaustausches ist es wünschenswert, daß die Metallplatten so dünn wir praktisch möglich ausgebildet werden. Die Platten müssen daher so ausgeformt werden, daß sie Verstärkungsverformungen in den Zonen größter Beanspruchung aufweisen. Wenn diese Verformungen einstückig an der Platte ausgebildet sind, müssen sie so vorgesehen sein, daß sie in die Platte ohne übermäßiges Risiko der Beschädigung, insbesondere der Rißbildung des Metalls eingepreßt werden können. Diese letzte Forderung ist besonders wichtig, wenn Titan anstelle der üblichen Edelstahle für spezielle Anwendungszwecke eingesetzt wird.

Die Probleme der gegenseitigen Abstützung der Platten und der Verstärkung sind besonders groß in den sog. Übergangszonen der Verbindung zwischen den Kanälen und den Strömungsräumen. An diesen Stellen muß die Platte den Abdichtungsdruck der Dichtungen der benachbarten Platten, welche die Kanäle von dem Strömungsraum abtrennen, übertragen oder aufnehmen können. Dennoch muß an dieser Stelle ein freier Durchgang für eine freie Strömung zwischen dem Kanal und dem Strömungsraum gewährleistet sein. Bei größeren Plattenabmessungen iet es üblicherweise die praktischste Lösung, eine Verstärkung in Form eines mäander- oder schießschartenartig gebogenen oder geformten StreiferB anzuschweißen.

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Ein anderes Problem tritt im Bereich der Dichtungen um die öffnungen auf und besteht darin, daß die Abdichtbelastung oder der Abdichtdruck der Dichtungen dazu führen kann, daß die Wand, welche die Dichtungsnut auf Seiten der Kanalöffnung begrenzt, in die öffnung hinein ausbiegt. Dadurch kann es zu Leckerscheinungen kommen. Dieses Problem wird üblicherweise dadurch überwunden, daß man VerstärkungsVerformungen nach Art von eingepreßten Vertiefungen in dieser Wand der Dichtungsnut vorsieht, welche mit entsprechenden Vorsprüngen an dem Dichtungsmaterial selbst korrespondieren. Die schießschartenartigen Verformungen werden dann so ausgeformt, daß sie die Unterseiten dieser Vertiefungen abstützen, was bedeutet, daß der Abstand dieser Vertiefungen einserseits und der Abstand der schießschartenartigen Verformungen üblicherweise gleich sind, so daß jeweils eine schießschartenartige Verformung oder Kröpfung einer solchen Verstärkungsvertiefung zugeordnet ist.

Aus Gründen der Festigkeit ist es notwendig, den Abstand der schießschartenartigen Verformungen so eng wie möglich zu machen, was somit auch für den Abstand der Verstärkungsvertiefungen Geltung hat. Dabei tritt jedoch eine weitere Schwierigkeit oder Begrenzung dieses Abstandes auf, indem bei weniger duktilen Materialien die Druckformung dieser Vertiefungen zu feinen Einrissen des Metalls führen kann.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Plattenwärmetauscher zu schaffen, bei dem diese Schwierigkeiten und Begrenzungen vermieden sind und alle geforderten Punktionen ohne die Gefahr der Bildung von Haarrissen oder dgl. in den Metallplatten erfüllt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Plattenwärmetauscher der Abstand der Verstärkungsvertiefungen derart ist, daß jeweils wenigstens eine, ggfs. auch mehr als eine zusätzliche Kröpfung oder schießschartenartige Biegung oder Verformung zwischen zwei aufeinanderfolgenden jeweils eine Vertiefung abstützenden Kröpfungen oder schießschartenartigen Verformungen liegt. Hierbei wird die Möglichkeit geschaffen, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Kröpfungen des Streifens unterschiedlich von dem gegenseitigen Abstand benachbarter Verstärkungsvertiefungen gewählt werden kann. Es besteht bei schwierigen Metallen also keine Gefahr, daß durch zu geringen Abstand der Vertiefungen in dem Metall Beschädigungen, insbesondere Risse oder dgl. auftreten. Andererseits wird eine maximale Abstützfähigkeit mit Hilfe des Streifens erzielt, da die schießschartenartigen Kröpfungen oder Biegungen des Streifens so eng wie es für die Aufnahme der Abstützkräfte notwendig ist, gelegt werden können. Damit werden alle Forderungen zuverlässig erfüllt, ohne daß das Zusammenwirken der Kröpfungen mit den Vertiefungen dadurch gestört wird.

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Die Erfindung richtet sich sowohl auf einen in dieser Weise ausgebildeten Plattenwärmetauscher als auch auf die einzelnen den Plattenwärmetauscher bildenden Platten.

Vorzugsweise sind die Kröpfungen oder Biegungen in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet, während der Abstand der Verstärkungsvertiefungen ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes der Kröpfungen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Wärmetauschplatte in typischer Gestalt;

Fig. 2 in einem Ausschnitt eine Seitenansicht bei weggebrochenen Teilen eines Abschnittes der Platte nach Fig. 1, der durch den Kreis A in Fig. 1 angedeutet ist; Die Fig. 2 zeigt dabei auch einen Teil der angrenzenden Platte gemäß der üblichen Praxis;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie X-X der Fig. 2 unter Darstellung von drei aufeinanderfolgenden Platten;

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Fig. 4 eine ähnliche Darstellung wie Pig. 2 in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie Y-Y der Pig. 4;

Fig. 1 zeigt eine Wärmetauscherplatte mit einer Strömungszone 1, welche mit zwei öffnungen 2 in Verbindung steht und von zwei weiteren öffnungen 3 durch eine Dichtung getrennt ist. Die öffnungen 3 sind mit Dichtungselementen 4 versehen, die in Dichtungsnuten 5 eingelegt sind.

Die Bereiche um einen Kanal oder eine öffnung sind kritisch, und zwar im Hinblick auf die mechanische Festigkeit. Dies beruht darauf, daß der Kanaleintrittsspalt 6 gemäß Fig. 3 auch gegenüber der Belastung der angrenzenden Gummidichtungen 4 aufrechtgehalten werden muß. Gelingt dies nicht, so schließt der Spalt und führt zu einem Auslecken der Flüssigkeit an der Dichtung vorbei.

Wenn solche Wärmetauscherplatten aus teueren Materialien, z.B. Titan hergestellt werden, welche relativ geringe Biegefestigkeit aufweisen,ist es wichtig, diese so dünn als möglich zu machen, und zwar aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Die notwendige Abstützung der Platte erfolgt hierbei durch einen

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schießschartenartig gebogenen Streifen 7» der im Bereich des Kanaleintrittsspaltes 6 festgeschweißt ist. Die Spannung oder Belastung der Dichtung führt jedoch auch dazu, daß die nicht abgestützte Flanke 8 der Dichtungsnut 5 nach außen in den Kanalbereich ausbiegt. Dies wird dadurch verhindert, daß man in Abständen liegende Vertiefungen 9 in die Seite der Nut 5 einformt, wobei man die schießschartenartigen Kröpfungen oder Verformungen sich so erstrecken läßt, daß diese die Unterseite dieser Vertiefungen abstützen. Es ist in Fig. 2 ersichtlich, daß die Zahl der Vertiefungen gleich der Zahl der schießschartenartigen Kröpfungen ist.

Um eine maximale Versteifung von dem schießschartenartig geformten Streifen 7 zu erhalten, sollte der Abstand der einzelnen Kröpfungen möglichst klein sein. Dies würde bei jeweils paariger Zuordnung der Kröpfungen zu den Vertiefungen 9 dazu führen, daß das Plattenmetall beschädigt wird, insbesondere Risse zeigt, wenn die Vertiefungen 9 in das Metall eingepreßt werden, was insbesondere bei Verwendung von Titan der Fall ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anordnung gemäß der Erfindung. Hierbei ist der Abstand zwischen den Vertiefungen 9 doppelt so groß wie der Abstand zwischen den Kröpfungen, so daß eine der Kröpfungen jeweils zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 9 zusätzlich vorliegt. Der Schnitt, der in Fig. 4 durch die

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Schnittlinie X-X angegeben ist, ist der gleiche, wie der in Fig. 3 dargestellte Schnitt. Es ist jedoch ersichtlich, daß es auch möglich ist, den Abstand der Vertiefungen noch größer zu wählen, so daß zwei oder mehr Kröpfungen zusätzlich zwischen jeweils zwei benachbarten Vertiefungen liegen. Dies kann sich nach den erforderlichen Verformungsbedingungen richten, um beim Einformen der Vertiefungen 9 Beschädigungen, insbesondere Risse im Metall zu verhindern.

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Claims

Patentansprüche

1. /Plattenwärmetauscher mit einem trennbaren Stapel aus mit Dichtungen versehenen Platten, welche Strömungsräume zwischen sich begrenzen und mit kanalbildenden Ausnehmungen versehen sind, wobei die mit den Strömungsräumen in Strömungsverbindung stehenden Ausnehmungen in der Verbindungszone mit schießschartenähnlich geformten Streifen versehen sind, mittels denen die Platten im Bereich der Dichtung, welche die Ausnehmung^evOn den angrenzenden Strömungsräumen abdichten, gegenseitig abgestützt sind, und bei dem die genannten Dichtungen in Nuten aufgenommen sind, welche im Abstand liegende und zur Verstärkung dienende Vertiefungen wenigstens an einer Wand aufweisen, wobei jede Vertiefung durch einen gekröpften Teil des genannten Streifens abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der VerstärkungsVertiefungen (9) derart ist, daß jeweils eine oder mehr als eine zusätzliche Kröpfung oder schießschartenartige Biegung des Streifens (7) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, jeweils eine Vertiefung abstützenden Kröpfungen oder dgl. liegt.

2. Wärmetauscherplatte mit einem eine Strömungszone bildenden Bereich und kanalbildenden öffnungen, von denen zwei eine Dichtung aufnehmende Nut zum Abdichten der öffnungen gegen

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den Strömungsbereich aufweisen, wobei jede Nut mit im Abstand liegenden Verstärkungsvertiefungen an der an die öffnung angrenzenden Wand versehen ist und zwei der öffnungen Zonen mit schießschartenartig geformten Streifen aufweisen, welche schießschartenartige Verformungen mit den Dichtungsnuten von zwei benachbarten Platten zur Bildung einer Plattenabstützung zusammenwirken können und so angeordnet sind, daß jeweils eine schisßschartenartige Kröpfung oder dgl. eine Verstärkungsvertiefung der benachbarten Platten abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der schießschartenartig geformte Streifen (7) wenigstens eine zusätzliche schießschartenartige Kröpfung zwischen zwei jeweils eine Vertiefung (9) abstützenden Kröpfungen aufweist.

3. Wärmetauscher oder Wärmetauscherplatte nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die schießschartenartigen Verformungen des Streifens (7) in gleichen Abständen vorgesehen sind und der Abstand zwischen benachbarten Verstärkungsvertiefungen (9) ein ganzes Vielfaches des Abstandes benachbarter Verformungen des Streifens ist.

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