DE4343399C2

DE4343399C2 - Plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE4343399C2
Application number: DE4343399A
Authority: DE
Inventors: Horst Wittig
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Balcke Duerr AG
Priority date: 1993-12-18
Filing date: 1993-12-18
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-19
Also published as: EP0658735A1; DE59401804D1; DE4343399A1; EP0658735B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit im Kreuzstrom durchströmten Kanälen, die für das eine Medium wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten und für das andere Medium rohrförmig zwischen den zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren gebildet sind, wobei die Einzelplatten mit mehreren parallelen Reihen von in Strömungsrichtung des einen Mediums verlaufenden, rinnen förmigen Prägungsabschnitten versehen sind und die Einzelplatten an ihren quer zu den rinnen förmigen Prägungsabschnitten ver laufenden Rändern miteinander zu Plattenpaaren und die Plattenpaare an den jeweils anderen Rändern der Einzelplatten zu einem Plattenstapel verbunden sind.

Ein derartiger Plattenwärmetauscher ist aus der DE 37 10 823 C2 bekannt. Da die rinnen förmigen Prägungsabschnitte über die gesamte Fläche der Einzel platte parallel nebeneinander verlaufen, ergeben sich über die gesamte Länge bzw. über die gesamte Breite der Einzelplatten verlaufende, rechteckige Stützfelder, wenn die Platten des Plattenstapels infolge einer Druckdifferenz zwischen den an der Wärmeübertragung teilnehmenden beiden Medien mit Druck beauf schlagt werden. Während die Stützfeldbreite der wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten verlaufenden Kanäle dem Mittenabstand zwischen den Reihen der parallel zueinander verlaufenden rinnen förmigen Prägungsab schnitte entspricht und damit verhältnismäßig klein ist, ergeben sich für die rohrförmig verlaufenden Kanäle, die zwischen be nachbarten Plattenpaaren gebildet sind, Stützfeldbreiten, die der Länge der rinnenförmigen Prägungsabschnitte entsprechen. In Abhängigkeit von der Länge dieser rinnen förmigen Prägungsab schnitte entstehen somit größere Stützfeldbreiten, die zu einer bleibenden Verformung der Einzelplatten führen können, wenn das in den rohrförmigen Kanälen strömende Medium einen erheblich höheren Druck hat als das die wellenförmig verlaufenden Kanäle durchströmende Medium.

Aus der DE-OS 15 01 653 ist es zwar bekannt, bei mit rinnenförmigen Einprä gungen versehenen Platten eines Plattenwärmetauschers die Prägungsab schnitte benachbarter Reihen zueinander zu versetzen, jedoch handelt es sich bei diesem Wärmetauscher nicht um einen, aus jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen, spiegelbildlich zueinander angeordneten Einzelplatten gebildeten Plattenwärmetauscher, bei dem die zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaare rohrförmige Kanäle für das jeweils andere Medium bilden, wes halb das Problem des Auftretens bleibender Verformungen beim Auftreten größerer Druckdifferenzen zwischen den am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien bei diesem bekannten Wärmetauscher nicht auftritt.

Aus der US 1 403 176 ist es darüber hinaus bekannt, im Bereich der rin nenförmigen Prägungsabschnitte Erhöhungen und Vertiefungen auszubilden. Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Wärmetauscher erfordert die Ausprägung der Erhöhungen und Vertiefungen die Herstellung unterschiedli cher Platten, weshalb die Herstellung eines solchen Wärmetauschers sehr ko stenintensiv ist und nicht für eine Serienfertigung geeignet erscheint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr derartiger bleibender Verformungen aufgrund mangelnder Ab stützung der Einzelplatten gegeneinander zu vermeiden und durch einfache konstruktive Maßnahmen einen Plattenwärmetauscher der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß seine Einzelplatten auch bei größeren Druckdifferenzen keinen unzu lässig hohen Verformungskräften ausgesetzt sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die rinnenförmigen Prägungsab schnitte benachbarter Reihen in Längsrichtung zueinander versetzt sind.

Durch diesen Versatz der rinnenförmigen Prägungsabschnitte benachbarter Reihen in Längsrichtung zueinander ergeben sich bei einem Uberdruck in den rohrförmigen Kanälen des Plattenwärme tauschers versetzt zueinander liegende Abstützungen zwischen den Einzelplatten, die zu rautenförmigen, über die gesamte Ober fläche der Einzelplatten gleichmäßig verteilten Stützfeldern geringer Abmessung führen, so daß auch bei hohen Differenzdrücken keine bleibenden Verformungen der Einzelplatten auftreten. Der erfindungsgemäß weitergebildete Plattenwärme tauscher ist somit hinsichtlich seiner Einzelplatten erheblich steifer, so daß er trotz der nur geringfügigen konstruktiven Unterschiede erheblich höheren Druckdifferenzen ausgesetzt werden kann.

Da trotz des Versatzes der rinnen förmigen Prägungsabschnitte be nachbarter Reihen die Gefahr besteht, daß sich insbesondere bei der Montage des Plattenwärmetauschers aber auch beim Betrieb bei der Bildung des Plattenstapels benachbarte Plattenpaare quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte verschieben, so daß sich der Strömungsquerschnitt der rohrförmig verlaufenden Kanäle gegen Null verringert und als Folge sich auch der Strömungsquerschnitt der wellenförmigen Kanäle gegen Null verringert, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vor geschlagen, jede Einzelplatte mit mindestens einer zwischen benachbarten Reihen rinnenförmiger Prägungsabschnitte ausgebildeten Ausprägung zu versehen. Beim Zusammenfügen der Plattenpaare zu einem Plattenstapel gelangen diese Ausprägungen in den Zwischenraum zwischen den rinnenförmigen Prägungsabschnitten benachbarter Reihen. Dieser formschlüssige Eingriff der Ausprägungen verhindert ein Verrutschen benach barter Plattenpaare quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte, Damit wird zuverlässig eine Verringerung des Strömungsquerschnittes der rohrförmig verlaufenden Kanäle verhindert, die durch das Zusammenfügen benachbarter Platten paare zum Plattenstapel entstehen.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jede Einzelplatte mit mindestens je einer korrespondierenden Erhöhung und Vertiefung im Bereich der rinnenförmigen Prägungsabschnitte ausgebildet sein. Diese Erhöhungen und Vertiefungen greifen beim Zusammen fügen von Plattenpaaren zum Plattenstapel ineinander und verhindern auf diese Weise ein Verrutschen der Plattenpaare quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte,

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines aus fünf Plattenpaaren gebildeten Plattenstapels eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine vergrößert gezeichnete perspektivische Dar stellung eines Ausschnittes des Plattenwärmetauschers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Plattenwärme tauscherstapel und

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Der in Fig. 1 anhand eines durch fünf Plattenpaare gebildeten Plattenstapels dargestellte Plattenwärmetauscher besteht aus identischen Einzelplatten 1, die jeweils spiegelbildlich zuein ander zu einem Plattenpaar P verbunden sind. Diese Verbindung erfolgt an den Längsrändern 1a der Einzelplatten 1, wobei sich zwischen den jeweils ein Plattenpaar P bildenden Einzelplatten 1 ein wellenförmig verlaufender Kanal K₁ für das eine am Wärmeaus tausch teilnehmende Medium 1 ergibt. Dieser wellenförmige Verlauf des Kanales K₁ ist in der Schnittdarstellung der Fig. 2 und 4 zu erkennen.

Durch Zusammenfügen der Plattenpaare P zu einem Plattenstapel S ergeben sich zwischen den aneinanderliegenden Einzelplatten 1 benachbarter Plattenpaare P rohrförmige Kanäle K₂ für das andere am Wärmeaustausch teilnehmende Medium 2, das im Kreuzstrom zum Medium 1 geführt ist. Der Strömungsquerschnitt dieser geradlinig durchlaufenden, rohrförmigen Kanäle K₂ ist ebenfalls in den Fig. 2 und 4 zu erkennen. Die Fig. 1 zeigt, daß die zu Plattenpaaren P verbundenen Einzelplatten 1 zur Bildung des Plattenstapels S an ihren quer zu den Längsrändern 1a verlaufenden Rändern 1b miteinander verbunden sind.

Wie die Figuren insgesamt zeigen, ist jede Einzelplatte 1 mit mehreren parallelen Reihen von in Strömungsrichtung des Mediums 2 verlaufenden, rinnenförmigen Prägungsabschnitten 2 versehen, die ebenfalls in der Draufsicht in Fig. 3 zu erkennen sind. Diese Prägungsabschnitte 2 benachbarter Reihen sind in Längsrichtung zueinander versetzt. Hierdurch ergeben sich zwischen aneinanderliegenden Einzelplatten 1 flächige Ab stützungen 3 zwischen in einer Reihe aufeinanderfolgenden Prägungsabschnitten 2, die in Fig. 3 durch Punkte symbolisiert sind. Diese Abstützungen 3 bilden rautenförmige, über die gesamte Oberfläche der Einzelplatten 1 gleichmäßig verteilte Stützfelder 4 geringer Abmessung, so daß auch bei einem höheren Überdruck in den rohrförmigen Kanälen K₂ eine zuverlässige Ab stützung benachbarter Einzelplatten 1 erzielt wird und auch bei hohen Differenzdrücken keine bleibenden Verformungen der Einzel platten 1 zu befürchten sind.

In Fig. 3 ist weiterhin ein streifenförmiges Stützfeld 5 gekenn zeichnet, das sich bei einer Belastung der Einzelplatten 1 durch Überdruck in den wellenförmigen Kanälen K₁ ergibt. Die geringe Breite dieser streifenförmigen Stützfelder 5 läßt erkennen, daß auch bei einem Überdruck in den wellenförmigen Kanälen K₁ keine unzulässig hohe Verformung der Einzelplatten 1 zu befürchten ist.

Um eine Verschiebung der Einzelplatten 1 quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2 zu verhindern, wodurch sich der Strömungsquerschnitt der rohrförmig verlaufenden Kanäle K₂ gegen Null verringern würde, ist beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 jede Einzelplatte 1 mit einer zwischen be nachbarten Reihen rinnenförmiger Prägungsabschnitte 2 ausge bildeten Ausprägung 6 versehen. Beim Zusammenfügen der Plattenpaare P zu einem Plattenstapel S gelangen diese Aus prägungen 6 jeweils in einen Zwischenraum zwischen den rinnen förmigen Prägungsabschnitten 2 benachbarter Reihen. Dieser form schlüssige Eingriff der Ausprägung 6 zwischen die Prägungsab schnitte 2 verhindert ein Verrutschen benachbarter Plattenpaare P quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2, so daß zuverlässig eine Verringerung des Strömungsquer schnittes der rohrförmig verlaufenden Kanäle K₂ verhindert wird.

Die Fig. 4 zeigt mit dem zweiten Ausführungsbeispiel eine alternative Ausgestaltung, um ein Verschieben der Einzelplatten 1 quer zur Längsrichtung der rinnen förmigen Prägungsabschnitte 2 zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform ist jede Einzelplatte 1 mit mindestens einer Erhöhung 7 im Bereich eines rinnen förmigen Prägungsabschnittes 2 versehen, die mit einer korrespondierenden Vertiefung 8 zusammenwirkt, wenn die einander berührenden Einzelplatten 1 benachbarter Plattenpaare P zu sammengefügt werden, wie dies die Fig. 4 zeigt. Durch diesen Eingriff der korrespondierenden Erhöhungen 7 und Vertiefungen 8 im Bereich der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2 ergibt sich ebenfalls eine formschlüssige Verbindung dieser Einzelplatten 1, so daß ein Verrutschen der Plattenpaare P quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2 verhindert wird.

Bezugszeichenliste

1 Einzelplatte
1a Längsrand
1b Rand
2 rinnenförmiger Prägungsabschnitt
3 Abstützung
4 rautenförmiges Stützfeld
5 streifenförmiges Stützfeld
6 Ausprägung
7 Erhöhung
8 Vertiefung
K₁ wellenförmiger Kanal
K₂ rohrförmiger Kanal
Medium 1
Medium 2
P Plattenpaar
S Plattenstapel

Claims

1. Plattenwärmetauscher mit im Kreuzstrom durchströmten Kanälen, die für das eine Medium wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten und für das andere Medium rohrförmig zwischen den zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren gebildet sind, wobei die Einzelplatten mit mehreren parallelen Reihen von in Strömungsrichtung des einen Mediums verlaufenden, rinnen förmigen Prägungsabschnitten versehen sind und die Einzel platten an ihren quer zu den rinnen förmigen Prägungsab schnitten verlaufenden Rändern miteinander zu Plattenpaaren und die Plattenpaare an den jeweils anderen Rändern der Einzelplatten zu einem Plattenstapel verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägungsabschnitte (2) benachbarter Reihen in Längs richtung zueinander versetzt sind.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelplatte (1) mit mindestens einer zwischen benachbarten Reihen rinnenförmiger Prägungsabschnitte (2) ausgebildeten Ausprägung (6) versehen ist.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelplatte (1) mit mindestens je einer korrespon dierenden Erhöhung (7) und Vertiefung (8) im Bereich der rinnenförmigen Prägungsabschnitte (2) ausgebildet ist.