DE68902303T2

DE68902303T2 - PLATE EVAPORATOR.

Info

Publication number: DE68902303T2
Application number: DE1989602303
Authority: DE
Inventors: Jarl Andersson
Original assignee: Alfa Laval Thermal AB
Current assignee: Alfa Laval Thermal AB
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2009-05-13
Also published as: DE68902303D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmeaustauscher mit einem Paket Wärmeaustauschplatten, die jeweils langgestreckt und im wesentlichen rechtwinklig sind und einen mittigen Wärmeaustauschbereich und mit Öffnungen versehene Eckenabschnitte aufweisen, mit einem Einlaßelement zum Anschluß an die Quelle einer im Plattenwärmeaustauscher mindestens teilweise zu verdampfenden Flüssigkeit, das mit einem durch das Paket der Wärmeaustauschplatten verlaufenden ersten Kanal verbunden ist, den fluchtende Öffnungen in einem Eckenabschnitt der Wärmeaustauschplattenn bilden, mit Ein- und Auslaßelementen zur Verbindung mit einer Quelle bzw. einer Aufnahmestelle eines Heizmediums, die mit zwei anderen, durch das Paket der Wärmeaustauschplatten verlaufenden Kanälen verbunden sind, die von fluchtenden Öffnungen in zwei anderen Eckenabschnitten der Wärmeaustauschplattenn beiderseits der mittigen Wärmeaustauschbereiche der Wärmeaustauschplatten gebildet werden, wobei der erste Kanal mit nur jedem zweiten Zwischenraum zwischen den Wärmeaustauschplatten in Strömungsverbindung steht, während die anderen beiden Kanäle mit den anderen Zwischenräumen zwischen den Wärmeaustauschplatten in Strömungsverbindung stehend und mit Dichtmitteln, die zwischen nebeneinanderliegenden Wärmeaustauschplatten so angeordnet sind, daß die Flüssigkeit und das Heizmedium im Betrieb des Plattenwärmeaustauschers im wesentlichen parallel im Gleich- oder Gegenstrom durch die Plattenzwischenräume strömen können.The present invention relates to a plate heat exchanger with a package of heat exchange plates, each of which is elongated and substantially rectangular and has a central heat exchange area and corner sections provided with openings, with an inlet element for connection to the source of a liquid to be at least partially evaporated in the plate heat exchanger, which is connected to a first channel running through the package of heat exchange plates, which is formed by aligned openings in a corner section of the heat exchange plates, with inlet and outlet elements for connection to a source or a receiving point of a heating medium, which are connected to two other channels running through the package of heat exchange plates, which are formed by aligned openings in two other corner sections of the heat exchange plates on both sides of the central heat exchange areas of the heat exchange plates, the first channel being in flow connection with only every second gap between the heat exchange plates, while the other two channels are in flow connection with the other gaps between the heat exchange plates and with sealing means which are arranged between adjacent heat exchange plates in such a way that the Liquid and the heating medium can flow essentially parallel in cocurrent or countercurrent through the spaces between the plates during operation of the plate heat exchanger.

Plattenwärmeaustauscher der oben beschriebenen Art sind seit mindestens 50 Jahren bekannt und gebräuchlich. Sie werden für viele unterschiedliche Wärmeaustauschzwecke eingesetzt, bspw. zum Verdampfen von Flüssigkeiten.Plate heat exchangers of the type described above have been known and in use for at least 50 years. They are used for many different heat exchange purposes, for example for evaporating liquids.

Beim Verdampfen von Flüssigkeiten besteht das Problem, daß das Gas bzw. der Dampf (im folgenden als "Dampf" bezeichnet), das/den die Flüssigkeit freisetzt, ein vielfach größeres Volumen hat als die erzeugende Flüssigkeit. Dies bedeutet, daß diejenigen Öffnungen der Wärmeaustauschplatten, die einen durch das Plattenpaket verlaufenden Auslaßkanal für den Dampf und ggf. die Restflüssigkeit bilden sollen, sehr groß ausgeführt werden müssen, damit der Auslaßkanal dem Dampfstrom keinen zu hohen Widerstand entgegensetzt. Diese spezielle Formgebung der Wärmeaustauschplatten und die erforderliche Anpassung derselben an die anderen Teile des Plattenwärmeaustauschers machen die Herstellung eines vollständigen Plattenwärmeaustauschers teuer.When liquids are evaporated, there is the problem that the gas or steam (hereinafter referred to as "steam") released by the liquid has a volume that is many times larger than the liquid that produced it. This means that the openings in the heat exchange plates that are intended to form an outlet channel for the steam and possibly the residual liquid running through the plate pack must be made very large so that the outlet channel does not offer too much resistance to the steam flow. This special shape of the heat exchange plates and the necessary adaptation of these to the other parts of the plate heat exchanger make the manufacture of a complete plate heat exchanger expensive.

Die US-A-3201332 (entsprechend der SE 200 605) schlägt eine Lösung des oben diskutierten Problems vor, demzufolge man herkömmliche Wärmeaustauschplatten mit verhältnismäßig kleinen Öffnungen in allen vier Ecken benutzt, wobei für den sich bildenden Dampf und ggf. die Restflüssigkeit durch das Weglassen der Dichtung in jedem zweiten Plattenzwischenraum entlang des oberen Teils der Anordnung eine Auslaßöffnung erzeugt wird. Ein Vorteil dieser Lösung war, daß man vorhandene, für andere Zwecke hergestellte Wärmeaustauschplatten auch für das Verdampfen von Flüssigkeiten benutzen konnte.US-A-3201332 (corresponding to SE 200 605) proposes a solution to the problem discussed above, whereby conventional heat exchange plates with relatively small openings in all four corners are used, whereby an outlet opening is created for the vapor that forms and any residual liquid by omitting the seal in every second plate gap along the upper part of the arrangement. An advantage of this solution was that existing heat exchange plates manufactured for other purposes could also be used for the evaporation of liquids.

Die US-A-3201332 beschreibt ausführlich nur eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Plattenwärmeaustauschers, bei dem die langen Plattenseiten waagerecht verlaufen. Der Grund hierfür ist, daß die obenliegenden Auslaßöffnungen der Plattenzwischenräume für die mindestens teilverdampfte Flüssigkeit so groß wie möglich sein sollten, um ihren Strömungswiderstand so klein wie möglich zu machen. Vermutlich hatte der dortige Erfinder bemerkt, daß der Strömungswiderstand in den Auslaßöffnungen unerwünscht hoch wird, wenn man die Wärmeaustauschplatten mit ihren langen Seiten senkrecht anordnet, und daher die Auslaßöffnung jedes zweiten Plattenzwischenraums durch Weglassen der Dichteinrichtung nur entlang der kurzen oberen Seiten der Wärmeaustauschplatten erzeugt. Indem er jedoch die Wärmeaustauschplatten mit ihren langen Seiten waagerecht anordnete und die Auslaßöffnungen für die mindestens teilverdampfte Flüssigkeit an den obenliegenden langen Seiten der Platten verlaufen ließ, hat der Erfinder die Wärmeaustauschbedingungen verändert, für die diese Wärmeaustauschplatten ursprünglich berechnet worden waren. Es änderten sich daher die Strömungsbedingungen hinsichtlich bspw. des Druckabfalls in den Plattenzwischenräumen für die behandelte Flüssigkeit. Weiterhin wurde es in der Praxis unmöglich, in den Plattenzwischenräumen eine gleichmäßige Strömungsverteilung zu erreichen; aus diesem Grund wird ein Teil der Flüssigkeit zwischen dem Ein- und dem Auslaß jedes Plattenzwischenraums über einen wesentlich längeren Strömungsweg gezwungen als ein anderer Teil derselben.US-A-3201332 describes in detail only one embodiment of the proposed plate heat exchanger, in which the long sides of the plates run horizontally. The reason for this is that the upper outlet openings of the plate gaps for the at least partially evaporated liquid should be as large as possible in order to make their flow resistance as small as possible. The inventor there had probably noticed that the flow resistance in the outlet openings becomes undesirably high if the heat exchange plates are arranged with their long sides vertically, and therefore the outlet opening of every second plate gap is created only along the short upper sides of the heat exchange plates by omitting the sealing device. However, by arranging the heat exchange plates with their long sides horizontally and having the outlet openings for the at least partially evaporated liquid run along the upper long sides of the plates, the inventor has changed the heat exchange conditions for which these heat exchange plates were originally designed. The flow conditions therefore changed with regard to, for example, the pressure drop in the plate gaps for the treated liquid. Furthermore, it became impossible in practice to achieve a uniform flow distribution in the plate gaps; for this reason, a part of the liquid between the inlet and outlet of each plate gap is forced over a much longer flow path than another part of it.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Plattenwärmeaustauschers, der den oben angegebenen Nutzen erbringt, aber auch einen sehr kleinen Druckabfall im Auslaß für den Dampf und ggf. die Restflüssigkeit bietet und in dem die Flüssigkeit und der Dampf in Längsrichtung der Wärmeaustauschplatten im wesentlichen gleichmäßig über deren Breite verteilt sind.The main object of the present invention is to provide a plate heat exchanger which provides the benefits indicated above, but also provides a very small pressure drop in the outlet for the steam and any residual liquid and in which the liquid and steam are distributed substantially uniformly in the longitudinal direction of the heat exchange plates across their width.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Plattenwärmeaustauscher, der sich mit Wärmeaustauschplatten herstellen läßt, die Öffnungen in sämtlichen Eckenabschnitten enthalten.Another object of the present invention is a plate heat exchanger that can be manufactured with heat exchange plates that contain openings in all corner sections.

Erfindungsgemäß ist ein Plattenwärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens jede zweite der Wärmeaustauschplatten ohne einen Eckenabschnitt ist, in dem eine Öffnung der gleichen Art wie eine der anderen Öffnungen hätte angeordnet werden können, und daß die Dichtungsmittel Auslaßöffnungen aus den Plattenzwischenräumen freilassen, die mit dem ersten Kanal (wie an sich bekannt) in Strömungsverbindung stehen, wobei die Auslaßöffnungen in denjenigen Bereichen der Wärmeaustauschplatten liegen, wo wenigstens jede zweite derselben ohne einen Eckenabschnitt ist. Vorzugsweise sind alle Wärmeaustauschplatten ohne einen ihrer Eckenabschnitte ausgeführt.According to the invention, a plate heat exchanger of the type described at the outset is characterized in that at least every second of the heat exchange plates is without a corner section in which an opening of the same type as one of the other openings could have been arranged, and that the sealing means leave outlet openings free from the plate interspaces which are in flow connection with the first channel (as known per se), the outlet openings being located in those areas of the heat exchange plates where at least every second of them is without a corner section. Preferably, all heat exchange plates are designed without one of their corner sections.

Hierdurch läßt sich der erstrebte, durch die US-A-3201332 angeregte technische Effekt erreichen, der jedoch nicht möglich war, ohne die Wärmeaustauschplatten mit den langen Seiten waagerecht anzuordnen, so daß sich nicht die volle thermische Kapazität der Wärmeaustauschplattenn ausnutzen ließ.This makes it possible to achieve the desired technical effect suggested by US-A-3201332, which, however, was not possible without arranging the heat exchange plates with the long sides horizontally, so that the full thermal capacity of the heat exchange plates could not be utilized.

Dank der Erfindung kann man nun die thermische Kapazität der Wärmeaustauschplatten voll ausnutzen. Da weiterhin der Auslaß für den Dampf und ggf. die Restflüssigkeit einen im Vergleich zu einem herkömmlichen, durch das Plattenpaket verlaufenden Auslaßkanal erheblich niedrigeren Strömungswiderstand aufweist, kann ein größerer Anteil des vom gesamten Plattenwärmeaustauscher erzeugten Druckabfalls für einen wirkungsvollen Wärmeaustausch ausgenutzt werden. Alternativ läßt die Erfindung sich so nutzen, daß der gesamte für den Wärmeaustausch genutzte Druckabfall geringer ist.Thanks to the invention, the thermal capacity of the heat exchange plates can now be fully utilized. Furthermore, since the outlet for the steam and any residual liquid has a significantly lower flow resistance compared to a conventional outlet channel running through the plate pack, a larger proportion of the pressure drop generated by the entire plate heat exchanger can be utilized for effective heat exchange. Alternatively, the invention can be used in such a way that the total pressure drop used for heat exchange is lower.

Würde man bei einem Plattenwärmeaustauscher nach der US-A- 3201332 einen Auslaß für Flüssigkeit und Dampf nur durch Weglassen der gezeigten Dichtungen entlang der obenliegenden kurzen Seiten der Wärmeaustauschplattenn herstellen, würde dieser Auslaß möglicherweise einen niedrigeren Strömungswiderstand als der herkömmliche, durch das Plattenpaket verlaufende und von Öffnungen in den Wärmeaustauschplattenn gebildete Kanal bieten; der Strömungswiderstand wäre am immer noch unerwünscht höher als der eines Auslasses in einem erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher. Der Grund hierfür ist, daß die Flüssigkeit und der Dampf, die durch einen Auslaß nach der US-A-3201332 ausströmen, mehrere Engstellen durchströmen müßten, die die Eckenabschnitte in den Wärmeaustauschplatten bilden, und zwar nicht nur die Verengungen infolge der Dichtungsnuten in diesen Eckenbereichen, aus denen die Dichtringe entfernt worden sind, sondern auch die infolge des Umstands gebildeten Verengungen, daß zwischen den aufeinanderfolgenden Platten in diesen Eckenabschnitten mehrere Kontaktplatten angeordnet sind.If an outlet for liquid and vapor were to be made in a plate heat exchanger according to US-A-3201332 only by omitting the seals shown along the upper short sides of the heat exchange plates, this outlet would possibly offer a lower flow resistance than the conventional channel running through the plate pack and formed by openings in the heat exchange plates; the flow resistance would still be undesirably higher than that of an outlet in a plate heat exchanger according to the invention. The reason for this is that the liquid and the steam flowing out through an outlet according to US-A-3201332 would have to flow through several narrows which form the corner sections in the heat exchange plates, namely not only the narrows due to the sealing grooves in these corner areas from which the sealing rings have been removed, but also the narrows formed due to the fact that several contact plates are arranged between the successive plates in these corner sections.

Ein erfindungsgemäßer Wärmeaustauscher läßt sich beliebig anordnen. Vorzugsweise werden die Wärmeaustauschplatten jedoch mit im wesentlichen senkrecht verlaufenden langen Seiten angeordnet, wobei die Auslaßöffnungen für den gebildeten Dampf und ggf. die Restflüssigkeit aufwärtsgerichtet sind.A heat exchanger according to the invention can be arranged in any way. Preferably, however, the heat exchange plates are arranged with essentially vertical long sides, with the outlet openings for the steam formed and possibly the residual liquid pointing upwards.

Die Erfindung wird unten anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.The invention is described below with reference to the accompanying drawing.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher;Fig. 1 shows a plate heat exchanger according to the invention;

Fig. 2 zeigt zwei herkömmliche Wärmeaustauschplatten;Fig. 2 shows two conventional heat exchange plates;

Fig. 3 zeigt zwei für einen erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher ausgebildete Wärmeaustauschplatten;Fig. 3 shows two heat exchange plates designed for a plate heat exchanger according to the invention;

Fig. 4 zeigt vergrößert einen Teil einer Wärmeaustauschplatte nach Fig. 3;Fig. 4 shows an enlarged part of a heat exchange plate according to Fig. 3;

Fig 5 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Plattenpakets auf der Linie V-V der Fig. 4;Fig. 5 shows a section through part of a plate pack on the line V-V of Fig. 4;

Fig. 6 zeigt einen Teil einer modifizierten erfindungsgemäßen Wärmeaustauschplatte; undFig. 6 shows a part of a modified heat exchange plate according to the invention; and

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Plattenpakets auf der Linie VII-VII der Fig. 6.Fig. 7 shows a section through part of a plate package on the line VII-VII of Fig. 6.

Die Fig. 1 zeigt einen Plattenwärmeaustauscher mit einer Rahmenplatte 1, einer Druckplatte 2 und einem Paket länglicher, im wesentlichen rechteckiger Wärmeaustauschplatten 3. Die Druckplatte 2 und die Wärmeaustauschplatten 3 werden von einem waagerechten Träger 4 getragen, den seinerseits die Rahmenplatte 1 und eine Säule 5 abstützen. Zwischen der Rahmenplatte 1 und der Säule 5 verläuft eine waagerechte Führungsstange 6, die die Wärmeaustauschplatten und die Druckplatte 2 so in ihrer Sollage halten soll, daß die langen Seiten der Wärmeaustauschplatten senkrecht verlaufen.Fig. 1 shows a plate heat exchanger with a frame plate 1, a pressure plate 2 and a package of elongated, essentially rectangular heat exchange plates 3. The pressure plate 2 and the heat exchange plates 3 are carried by a horizontal support 4, which in turn is supported by the frame plate 1 and a column 5. Between the frame plate 1 and the column 5 runs a horizontal guide rod 6, which is intended to hold the heat exchange plates and the pressure plate 2 in their desired position so that the long sides of the heat exchange plates run vertically.

Die zum Zusammendrücken der Wärmeaustauschplatten 3 zwischen der Rahmenplatte 1 und der Druckplatte 2 erforderlichen Mittel sind in der Zeichnung nicht gezeigtThe means required to press the heat exchange plates 3 between the frame plate 1 and the pressure plate 2 are not shown in the drawing

Die Rahmenplatte 1 hat ein Einlaßelement 7, das durch eine Leitung 8 an eine Quelle 9 einer im Plattenwärmeaustauscher zu verdampfenden Flüssigkeit angeschlossen ist. Weiterhin hat die Rahmenplatte 1 ein Einlaßelement 10 und ein Auslaßelement 11 für ein Heizmedium. Das Einlaßelement 10 ist mit einer Leitung 12 an eine Quelle 13 des Heizmediums, das Auslaßelement 11 mit einer Leitung 14 an einer Aufnahmestelle 15 für das Medium nach der Nutzung im Plattenwärmeaustauscher angeschlossen.The frame plate 1 has an inlet element 7 which is connected by a line 8 to a source 9 of a liquid to be evaporated in the plate heat exchanger. Furthermore, the frame plate 1 has an inlet element 10 and a Outlet element 11 for a heating medium. The inlet element 10 is connected by a line 12 to a source 13 of the heating medium, the outlet element 11 is connected by a line 14 to a receiving point 15 for the medium after use in the plate heat exchanger.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen, fehlt an jeder der Wärmeaustauschplatten 3 einer ihrer Eckenabschnitte. In den anderen Eckenabschnitten enthalten die Wärmeaustauschplatten fluchtende Öffnungen, die Kanäle bilden, die durch das gesamte Paket aus Wärmeaustauschplatten hindurchverlaufen. Einer diese Kanäle steht in Strömungsverbindung mit dem Einlaßelement 7 und mit jedem zweiten Plattenzwischenraum im Plattenpaket, während die beiden anderen Kanäle mit den anderen Plattenzwischenräumen und dem Einlaßelement 10 bzw. dem Auslaßelement 11 in Strömungsverbindung stehen.As can be seen from Fig. 1, each of the heat exchange plates 3 is missing one of its corner sections. In the other corner sections, the heat exchange plates contain aligned openings that form channels that run through the entire package of heat exchange plates. One of these channels is in flow connection with the inlet element 7 and with every other plate gap in the plate package, while the other two channels are in flow connection with the other plate gaps and the inlet element 10 and the outlet element 11, respectively.

Die Pfeile 16 deuten in Fig. 1 an, daß die Plattenzwischenräume, die durch einen der Kanäle in Strömungsverbindung mit dem Einlaßelement 7 stehen, an den schrägen Plattenkanten, wo die Platten keine Eckenabschnitte haben, zur umgebenden Atmosphäre hin offen sind.The arrows 16 in Fig. 1 indicate that the plate spaces, which are in flow connection with the inlet element 7 through one of the channels, are open to the surrounding atmosphere at the inclined plate edges, where the plates have no corner sections.

In der Praxis ist der gesamte Wärmeaustauscher von einem Gehäuse umgeben, das unten einen Flüssigkeitsauslaß und oben einen Dampfauslaß aufweist. Das Gehäuse ist in der Zeichnung jedoch nicht gezeigt.In practice, the entire heat exchanger is surrounded by a casing which has a liquid outlet at the bottom and a steam outlet at the top. However, the casing is not shown in the drawing.

Die Fig. 2 zeigt zwei identische herkömmliche Wärmeaustauschplatten 3a, 3b. Eine diese Platten ist in der eigenen Ebene um 180º gegenüber der anderen gedreht. Jede Platte hat einen Primär-Wärmeaustauschbereich 17a, 17b und beiderseits desselben die Sekundär-Wärmeaustauschbereiche 18a, 19a bzw. 18b, 19b. Eine Endlosdichtung 20a, 20b verläuft um die Wärmeaustauschbereiche herum und ist in eine Dichtungssicke in jeder Platte eingelegt. In ihren Eckenabschnitten enthält die Platte 3a die Öffnungen 21a, 22a, 23a und 24a, die Platte 3b die entsprechenden Öffnungen 21b, 22b, 23b und 24b. Wie ersichtlich, liegen die Öffnungen 21a, 22a der Platte 3a innerhalb der Endlosdichtung 20a, die Öffnungen 23b, 24b der Platte 3b innerhalb der Endlosdichtung 20b.Fig. 2 shows two identical conventional heat exchange plates 3a, 3b. One of these plates is rotated in its own plane by 180º relative to the other. Each plate has a primary heat exchange area 17a, 17b and on either side of it the secondary heat exchange areas 18a, 19a and 18b, 19b respectively. An endless seal 20a, 20b runs around the heat exchange areas and is inserted into a Sealing bead inserted in each plate. In its corner sections, the plate 3a contains the openings 21a, 22a, 23a and 24a, the plate 3b the corresponding openings 21b, 22b, 23b and 24b. As can be seen, the openings 21a, 22a of the plate 3a lie within the endless seal 20a, the openings 23b, 24b of the plate 3b lie within the endless seal 20b.

Um die Öffnungen 23a, 24a der Platte 3a sind Dichtringe 25 bzw. 26 sowie um die Öffnungen 21b bzw. 22b der Platte 3b die Dichtringe 27 und 28 jeweils in Dichtungsnuten eingelegt.Sealing rings 25 and 26 are inserted around the openings 23a, 24a of the plate 3a, and sealing rings 27 and 28 are inserted around the openings 21b and 22b of the plate 3b, respectively, in sealing grooves.

Wird eine Platte 3a auf eine Platte 3b gelegt, entsteht ein Plattenzwischenraum mit einem Durchlaß, der von der Dichtung 20b begrenzt wird und zwischen den Öffnungen 23a, 23b sowie 24a, 24b verläuft. Weiterhin bilden die Dichtringe 27, 28 kurze beschlossene Kanäle, die den Plattenzwischenraum zwischen den Öffnungen 21, 21b bzw. zwischen den Öffnungen 22a und 22b überbrücken. Wird eine Platte 3b auf eine Platte 3a gelegt, bildet sich ein Plattenzwischenraum mit einem Durchlaß, der von der Dichtung 20a umgrenzt ist und zwischen den Öffnungen 21a, 21b und den Öffnungen 22a, 22b verläuft. Weiterhin bilden die Dichtringe 25 und 26 kurze geschlossene Kanäle, die den Plattenzwischenraum zwischen den Öffnungen 23a und 23b und zwischen den Öffnungen 24a, 24b überbrücken.If a plate 3a is placed on a plate 3b, a space between the plates is created with a passage that is delimited by the seal 20b and runs between the openings 23a, 23b and 24a, 24b. Furthermore, the sealing rings 27, 28 form short closed channels that bridge the space between the plates between the openings 21, 21b and between the openings 22a and 22b. If a plate 3b is placed on a plate 3a, a space between the plates is created with a passage that is delimited by the seal 20a and runs between the openings 21a, 21b and the openings 22a, 22b. Furthermore, the sealing rings 25 and 26 form short closed channels that bridge the space between the plates between the openings 23a and 23b and between the openings 24a, 24b.

In einem Plattenpaket, in dem jede zweite Platte der Art 3a und die anderen Platten der Art 3b sind, sind folglich vier unterschiedliche, durch das Plattenpaket verlaufende Kanäle gebildet, wobei jeder zweite Plattenzwischenraum mit den beiden von den Öffnungen 21a, 21b bzw. den Öffnungen 22a, 22b gebildeten Kanälen, die anderen Plattenzwischenräume mit den beiden von den Öffnungen 23a, 23b bzw. den Öffnugen 24a, 24b gebildeten Kanälen in Strömungsverbindung stehen.In a plate pack in which every second plate is of type 3a and the other plates are of type 3b, four different channels are formed running through the plate pack, with every second plate interspace being connected to the two channels formed by the openings 21a, 21b and the openings 22a, 22b, respectively, the other plate interspaces are in flow connection with the two channels formed by the openings 23a, 23b and the openings 24a, 24b respectively.

Die Fig. 3 zeigt zwei Platten 3c, 3d, bei denen jweweils ein Eckenabschnitt weggelassen ist. Abgesehen davon sind die Platten 3c, 3d genauso ausgeführt wie die Platten 3a bzw. 3b in Fig. 2. Zur Vereinfachung sind in der Fig. 3 die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 2 verwendet.Fig. 3 shows two plates 3c, 3d, in each of which a corner section is omitted. Apart from that, the plates 3c, 3d are designed in the same way as the plates 3a or 3b in Fig. 2. For simplicity, the same reference numerals are used in Fig. 3 as in Fig. 2.

Die Platte 3d ist mit genau gleichartigen Dichtungen 20b und27 versehen wie die Platte 3b. Die Platte 3c ist mit Dichtringen 25 und 26 dr gleichen Art ausgerüstet wie die Platte 3a, wobei jedoch die Dichtung 29 sich von der Dichtung 20a der Platte 3a unterscheidet. Wie der Fig. 3 zu entnehmen, fehlt der Dichtung 29 ein Teil links im Sekundär-Wärmeaustauschbereich 18a der Platte 3c.The plate 3d is provided with seals 20b and 27 of exactly the same type as the plate 3b. The plate 3c is equipped with sealing rings 25 and 26 of the same type as the plate 3a, but the seal 29 differs from the seal 20a of the plate 3a. As can be seen from Fig. 3, the seal 29 is missing a part on the left in the secondary heat exchange area 18a of the plate 3c.

Der in Fig. 1 gezeigte Plattenwärmeaustauscher weist ein Paket aus Wärmeaustauschplatten auf, bei dem jede zweite Platte der Art 3c, die anderen Platten der Art 3d nach Fig. 3 entsprechen. Das Einlaßelement 7 für im Wärmeaustauscher zu verdampfende Flüssigkeit steht in Strömungsverbindung mit den durch das Plattenpaket verlaufenden Kanal, den die Öffnungen 21a, 21b der Platten 3c bzw. 3d bilden und der in Strömungsverbindung steht mit jedem zweiten Plattenzwischenraum im Plattenpaket. Diese Plattenzwischenräume sind bei 16 (Fig. 1) zur umgebenden Atmosphäre hin offen. Das Einlaßelement 10 und das Auslaßelement 11 für das Heizmedium stehen in Strömungsverbindung mit den durch das Plattenpaket verlaufenden Kanälen, die die Öffnungen 23a, 23b bzw. 24a, 24b bilden und die ihrerseits in Strömungsverbindung mit den anderen Plattenzwischenräumen im Plattenpaket stehen.The plate heat exchanger shown in Fig. 1 has a package of heat exchange plates, in which every second plate corresponds to the type 3c, the other plates to the type 3d according to Fig. 3. The inlet element 7 for liquid to be evaporated in the heat exchanger is in flow connection with the channel running through the plate package, which is formed by the openings 21a, 21b of the plates 3c and 3d, respectively, and which is in flow connection with every second plate gap in the plate package. These plate gaps are open to the surrounding atmosphere at 16 (Fig. 1). The inlet element 10 and the outlet element 11 for the heating medium are in flow connection with the channels running through the plate pack, which form the openings 23a, 23b and 24a, 24b respectively and which in turn are in flow connection with the other plate spaces in the plate pack.

Fig. 4 zeigt den oberen Teil der Platte 3c nach Fig. 3.Fig. 4 shows the upper part of the plate 3c according to Fig. 3.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Plattenpakets auf der Linie V-V der Fig. 4. Der gezeigte Teil des Plattenpakets weist zwei Platten 3c und zwei Platten 3d auf. Zwischen der oberen der beiden Platten 3d und der unteren der Platten 3c liegt ein Plattenzwischenraum für die im Plattenwärmeaustauscher zu verdampfende Flüssigkeit. In diesen Plattenzwischenräumen deuten die Strömungslinien 30 den dort entstandenen Dampf sowie ggf. die Restflüssigkeit an.Fig. 5 shows a section through part of a plate pack on the line V-V in Fig. 4. The part of the plate pack shown has two plates 3c and two plates 3d. Between the upper of the two plates 3d and the lower of the plates 3c there is a space between the plates for the liquid to be evaporated in the plate heat exchanger. In these spaces between the plates the flow lines 30 indicate the vapor that has formed there and possibly the residual liquid.

Wie die Fig. 5 zeigt, weisen die Wärmeaustauschplatten 3c, 3d Vorsprünge und Vertiefungen auf, so daß nebenbeinanderliegende Platten einander an verschiedenen Stellen berühren. Bspw. stützen die Platten sich an den Stellen 31 und 32 in einem der Plattenzwischenräume und an den Stellen 33 und 34 in einem angrenzenden Plattenzwischenraum aneinander ab. Alle diese Stellen befinden sich nahe an den Dichtungsnuten der verschiedenen Platten. Da in den Dichtungsnuten der Platten 3c die Dichtung fehlt, müssen die Platten in einer derartigen Anordnung an den Orten 33 und 34 aufeinanderliegen. Würde eine Abstützung an diesen Stellen fehlen, wäre es nicht möglich, sie im Bereich der Dichtungen 20b fest genug aufeinandergepreßt zu halten, so daß dort Undichtigkeiten entstehen würden.As shown in Fig. 5, the heat exchange plates 3c, 3d have projections and depressions so that adjacent plates touch each other at different points. For example, the plates support each other at points 31 and 32 in one of the plate gaps and at points 33 and 34 in an adjacent plate gap. All of these points are located close to the sealing grooves of the various plates. Since there is no seal in the sealing grooves of the plates 3c, the plates in such an arrangement must lie on top of each other at points 33 and 34. If there were no support at these points, it would not be possible to keep them pressed tightly enough against each other in the area of the seals 20b, so that leaks would arise there.

Die Notwendigkeit einer gegenseitigen Abstützung der Platten außerhalb der Dichtungen 20b bringt bestimmte Nachteile mit sich, wie bspw. eine unerwünschte Verringerung des Strömungsquerschnitts sowie Änderungen der Strömungsrichtung für den ausströmenden Dampf. Dieser Nachteil wird in einer Anordnung nach Fig. 6 und 7 vermieden.The need for mutual support of the plates outside the seals 20b brings with it certain disadvantages, such as an undesirable reduction in the flow cross-section and changes in the flow direction for the escaping steam. This disadvantage is avoided in an arrangement according to Figs. 6 and 7.

Die Fig. 6 zeigt den oberen Teil eine Platte 3e, die abgesehen von einem zu erläuternden Aspekt zur Platte 3c in Fig. 4 identisch ist.Fig. 6 shows the upper part of a plate 3e, which apart from one aspect to be explained, is identical to the plate 3c in Fig. 4.

Die Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Plattenpakets auf der Linie VII-VII der Fig. 6. Der gezeigte Teil des Plattenpakets weist zwei Platten 3e und zwei Platten 3f auf. Jede Platte 3f ist wie eine Platte 3e gepreßt, ist aber dieser gegenüber um 180º um eine in der Plattenebene verlaufende Linie gedreht, bevor ihre Eckenabschnitte entfernt wurden. Wäre daher die Platte 3e wie die Platte 3a in Fig. 2 (ohne Dichtungen) gepreßt worden, wäre die Platte 3f eine entsprechend gepreßt, aber um 180º um eine in der Plattenebene verlaufende waagerechte Linie gedreht.Fig. 7 shows a section through part of a plate pack on the line VII-VII of Fig. 6. The part of the plate pack shown has two plates 3e and two plates 3f. Each plate 3f is pressed like a plate 3e, but is rotated 180º about a line running in the plane of the plate before its corner sections are removed. Therefore, if the plate 3e had been pressed like the plate 3a in Fig. 2 (without seals), the plate 3f would have been pressed in a similar way but rotated 180º about a horizontal line running in the plane of the plate.

Eine Platte 3e unterscheidet sich von einer Platte 3c nur dahingehend, daß ein etwas größerer Eckenabschnitt entfernt worden ist. Wie einem Vergleich der Fig. 5 und 7 zu entnehmen, ist die Platte 3e entlang des Bodens der Dichtungssicke selbst weggeschnitten, die Platte 3c jedoch entlang einer Linie in einiger Entfernung außerhalb der Dichtungssicke.A plate 3e differs from a plate 3c only in that a slightly larger corner section has been removed. As can be seen from a comparison of Figs. 5 and 7, the plate 3e is cut away along the bottom of the sealing bead itself, but the plate 3c is cut away along a line some distance outside the sealing bead.

Da eine der beiden nebeneinanderliegenden Platten 3e, 3f um eine in der Plattenebene verlaufende Linie um 180º gegenüber der anderen gedreht ist, liegen die Platten mit den Böden ihrer Dichtungsnuten aneinander an. Diese Nutenböden lassen sich daher dicht abschließend miteinander verbinden, wie durch Löten, Kleben, Schweißen oder dergl., wie bei 35 und 36 in Fig. 7 gezeigt. Auf diese Weise lassen sich Platteneinheiten aus jeweils zwei permanent miteinander verbundenen Platten erstellen und zu Plattenpaketen zusammensetzen.Since one of the two adjacent plates 3e, 3f is rotated 180º relative to the other about a line running in the plane of the plate, the plates lie against each other with the bottoms of their sealing grooves. These groove bottoms can therefore be tightly connected to each other, such as by soldering, gluing, welding or the like, as shown at 35 and 36 in Fig. 7. In this way, plate units can be made from two permanently connected plates and assembled into plate packages.

Jede Platteneinheit bildet einen Plattenzwischenraum, der von dem dichten gegenseitigen Abschluß an den Böden der Dichtungsnuten der Platten umgrenzt ist, wobei diese Nutenböden jedoch in anderen Ebenen liegen, die an zweien der Eckenabschnitte der Platte eine kurze Distanz voneinander beabstandet sind, so daß der Plattenzwischenraum in diesen Bereichen mit zwei durch das Plattenpaket verlaufenden Öffnungskanälen für eines der Wärmeaustauschmedien in Strömungsverbindung steht. Die zwischen den Platteneinheiten gebildeten Zwischenräume werden vorzugsweise für die zu verdampende Flüssigkeit benutzt, und in jedem dieser Zwischenräume läßt sich eine Dichtung ähnlich der Dichtung 29 in Fig. 3 verwenden. Ein Teil eines solchen Zwischenraums zwischen zwei Platteneinheiten ist in Fig. 7 gezeigt, in der zwei Strömungslinien den entstandenen Dampf sowie ggf. die Restflüssigkeit beim Verlassen des Zwischenraums zeigen. Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 5 und 7 ergibt, ist inde Anordnung nach Fig. 7 die Fläche des Auslasses für den entstandenen Dampf und ggf. die Restflüssigkeit im Bereich der Dichtungsnuten erheblich größer als bei der Anordnung nach Fig. 5. Weiterhin weisen in die Anordnung nach Fig. 7 die Wärmeaustauschplatten außerhalb der Dichtungsnuten keine die Strömung einengenden Teile auf.Each plate unit forms a plate space which is delimited by the tight mutual closure at the bottoms of the sealing grooves of the plates, whereby these groove bottoms, however, lie in other planes which are spaced a short distance apart at two of the corner sections of the plate, so that the plate space in these areas is in flow connection with two opening channels for one of the heat exchange media running through the plate pack. The spaces formed between the plate units are preferably used for the liquid to be evaporated, and in each of these spaces a seal similar to the seal 29 in Fig. 3 can be used. Part of such a space between two plate units is shown in Fig. 7, in which two flow lines show the vapor created and any residual liquid leaving the space. As can be seen from a comparison of Figs. 5 and 7, in the arrangement according to Fig. 7 the area of the outlet for the resulting steam and possibly the residual liquid in the area of the sealing grooves is considerably larger than in the arrangement according to Fig. 5. Furthermore, in the arrangement according to Fig. 7 the heat exchange plates outside the sealing grooves have no parts that restrict the flow.

Bei allen in den Zeichnungen dargestellten Wärmeaustauschplatten sind in den Sekundär-Wärmeaustauschbereiche Einpressungen in einem Muster entsprechend der US-A-3783090 vorgesehen.In all heat exchange plates shown in the drawings, indentations in the secondary heat exchange areas are provided in a pattern corresponding to US-A-3783090.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind alle Wärmeaustauschplatten mit der gleichen Form eines Einpreßmusters versehen. Dies ist natürlich nicht erforderlich. Es lassen sich durchaus auch unterschiedlich geartete Wärmeaustauschplatten verwenden. Es reicht auch aus, nur jede zweite Wärmeaustauschplatte eines Pakets unter dem oben beschriebenen Wegfall eines Eckenabschnitts auszuführen. Bei einer solchen Anordnung liegen die übrigen Platten in den Bereichen der fehlenden Eckenabschnitte beabstandet voneinander und erzeugen daher keinen wesentlichen Strömungswiderstand für den ausströmenden Dampf und ggf. die Restflüssigkeit.In the embodiments of the invention described above, all heat exchange plates are provided with the same form of a press-in pattern. This is of course not necessary. Different types of heat exchange plates can also be used. It is also sufficient It is sufficient to design only every second heat exchange plate of a package with the elimination of a corner section as described above. With such an arrangement, the remaining plates are spaced apart from one another in the areas of the missing corner sections and therefore do not generate any significant flow resistance for the escaping steam and possibly the residual liquid.

Weiter ist in allen beschriebenen Ausführungsformen eine Medienströmung in jedem Plattenzwischenraum zwischen zwei Öffnungen einer Wärmeaustauschplatte auf der gleichen langen Seite gezeigt. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei einer sogen. Diagonalströmung verwenden, d.h. der Einlaß jedes Plattenzwischenraums liegt auf einer, der Auslaß auf der anderen langen Seite der entsprechenden Platten.Furthermore, in all the embodiments described, a media flow is shown in each plate gap between two openings of a heat exchange plate on the same long side. However, the invention can also be used with a so-called diagonal flow, i.e. the inlet of each plate gap is on one long side of the corresponding plates and the outlet on the other long side.

Die Erfindung läßt sich weiterhin bei Wärmeaustauschplatten anwenden, die abgesehen von denen in ihren Eckenabschnitten weitere Öffnungen an anderer Stelle enthalten. Bspw. kann erfindungsgemäß eine langgestreckte, senkrecht angeordnete Wärmeaustauschplatte ohne einen oberen Eckenabschnitt, mit einer Öffnung im übrigen oberen Eckenabschnitt zum Anschluß an einen Einlaß für ein Heizmedium, mit zwei Öffnungen in den unteren Eckenabschnitten zum Anschluß an eine Aufnahmestelle für verbrauchtes Heizmedium oder mit einer oder mehreren Öffnungen zwischen den beiden letzterwähnten beiden Öffnungen zum Anschluß an einen Einlaß für im Plattenwärmeaustauscher zu verdampende Flüssigkeit ausgerüstet sein.The invention can also be used in heat exchange plates which, apart from those in their corner sections, contain further openings elsewhere. For example, according to the invention, an elongated, vertically arranged heat exchange plate without an upper corner section can be equipped with an opening in the remaining upper corner section for connection to an inlet for a heating medium, with two openings in the lower corner sections for connection to a receiving point for used heating medium or with one or more openings between the last-mentioned two openings for connection to an inlet for liquid to be evaporated in the plate heat exchanger.

Claims

1. Plate heat exchanger, with:

- a package of heat exchanger plates (3c-3f), each of which is elongated and substantially rectangular and has a central heat exchanger section (17a-19a, 17b-19b) and corner sections provided with openings (21a-24a, 21b-24b),

- an inlet part (7) for connection to a source (9) of liquid to be at least partially evaporated in the plate heat exchanger, the inlet part being connected to a first channel which extends through the stack of heat exchanger plates and is formed by aligned openings (21a, 21b) in the heat exchanger plates,

- inlet and outlet parts (10, 11) for connection to a source (13) and a receiving point (15) of heat exchange medium respectively and each connected to the two other channels extending through the stack of heat exchange plates, these channels being formed by aligned openings (23a, 23b; 24a, 24b) in the heat exchanger plates on opposite sides of the central heat exchanger sections (17a-19a, 17b-19b) of the heat exchanger plates, wherein the first channel communicates with only every second gap between the heat exchanger plates, while the other two channels communicate with the other gaps between the heat exchanger plates, and with

- sealing means (20b, 29) arranged between adjacent heat exchanger plates in such a way that the liquid and the heating medium can flow during operation of the heat exchanger substantially parallel through the plate interspaces in the longitudinal direction of the heat exchanger plates either in cocurrent or countercurrent, characterized in that at least every second of the heat exchanger plates (3c-3f) is without a corner portion in which an opening of the same type as one of the other openings could have been arranged, and that the sealing means (29) leave outlet openings (16) free from the plate interspaces which communicate with the first channel (as known per se), the outlet openings (16) being arranged in those areas of the heat exchanger plates (3c-3f) where at least every second of them is without a corner portion.

2. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized characterized in that each of the heat exchanger plates (3c-3f) is without a corner portion.

3. Plate heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the central heat exchanger section of each heat exchanger plate has a rectangular section (17a; 17b) and two triangular sections (18a, 18b; 19a, 19b) - one on each side of the rectangular section -, each of these triangular sections having a base side facing the rectangular section (17a, 17b) and two further sides facing away from it, and that each of the outlet openings (16) extends parallel to one of the further sides of one of the triangular sections.

4. Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger plates (3c-3f) are arranged with their long sides essentially vertically, with the outlet openings (16) directed upwards.

5. Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in

- that the heat exchanger plates (3e, 3f) have embossed sealing grooves around their central heat exchanger sections (17a-19a, 17b-19b),

- that every second heat exchanger plate (3e) is in the ratio is rotated relative to the other heat exchanger plates (3f) such that the rear sides of the sealing groove bottoms of two adjacent heat exchanger plates abut against each other,

- that the adjacent heat exchanger plates (3e-3f) are sealingly connected to one another along the adjacent back sides of the groove bottoms,

- that the plate spaces formed by adjacent plates with sealing grooves facing each other are connected to the first channel for receiving the liquid to be evaporated, and

- that the heat exchanger plates are cut along the outlet openings (16) in the bottoms of the sealing grooves outside a line (35, 36) along which the heat exchanger plates (3e-3f) are sealingly connected to one another.