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Plattenwärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf insbesondere
aus hochwertigem Werkstoff; z. B. nichtrostendem - Stahl, hergestellte Plattenwärmeaustauscher,
bestehend aus einer Anzahl mit eingepreßten Kanälen versehener und durch Zwischenbleche
getrennter, aus zwei geprägten Blechen gebildeter Formkörper,. welche mit der 'Führung
der Wärmeaustausclunittel dienenden Durchlässen zum Übergang des Wärmeaustauschcnittels
in die zugehärigen Kanäle des nächstfolgenden Formkörpers versehen sind.
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Bei diesen Wärmeaustauschern erfolgte :die Zufuhr der Wärmeaustauschmittel
in die einzelnen zwischen den geprägten Blechen und den dazugehörigen :glatten Zwischenblechen
gebildeten Kanäle bisher durch besondere seitlich angeordnete Rohrstücke. Die Ein-und
Auslaßöffnungen lagen dementsprechend im .durch Umbördelungen und Schweißungen dichtend
abgeschlossenen Rande der Formbleche. Es waren daher besondere Schweißverbindungen
und zusätzliche Dichtungsanordnungen erforderlich. Durch idie Erfindung wird der
Zu- und Abfluß des Wärmeaustauschmittels sowie seine Weiterleitung von einem Formkörper
zum nächsten auf einfache Weise erreicht.
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Die Erfindung besteht darin, daß die durch gegenständig vorstehende
Auspressungen der Bleche begrenzten Durchlaßöffnungen für die Wärmeaustauschmittel
im Bereiche von an den Rändern der Bleche zur Abdichtung und Versteifung gleichfalls
gegenständig ausgepreßten Rippen angeordnet sind.
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Durch diese Ausbildung wird bei Vermeidung umständlich einzuschweißender
oder anders einzubauender zusätzlicher Teile und bei unbeschränkter Austauscharbeit
der einzelnen #Formkörper sowie einfacher Verbindung der zu einem Formkörper gehörenden
Platten eine einwandfreie Abdichtung sowohl nach außen als auch innerhalb der einzelnen
.die Wärmeaustauschmittel führenden Kanäle erreicht.
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Wärmeaustauschplatten aus zwei aneinandergelegten Blechen mit gegenständig
vorstehenden Sicken zur Abgrenzung der Str6mungskanäle sind bereits Gegenstand eines
,älteren Patents.
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Auf den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeugen Abb. i einen der Formkörper des ersten Ausführungsbeispieles
in Seitenansicht, während die Abb. z und 3die Schnitte nach II-II und III-III der
Abb. i von links oder von oben gesehen wiedergeben.
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Abb. q. ist ein in der Richtung der Linie-IV-IV der Abb. i geführter
Schnitt durch eine
Anzahl von Formkörpern und Zwischeilwänden Abb.5
die eine besondere Randversteifung enthaltende Ausbildung des Formkörpers in einem
der Linie III-III der Abb. i entsprechenden Schnittbild, Abb.6 eine weitere Randversteifungseinzelheit
im Sclulitt entsprechend der Linie IV-IV der Abb. i, Abb. 7 ein @t-eiteres Ausführungsbeispiel
in einer der Abb. i entsprechenden Ansicht und Abb.8 in einem der Abb.4 entsprechenden
Schnitt, Abb:9 einen von oben gesehenen., vergrößert gezeichneten Schnitt durch
eine der Durcblaßöffnungen eines dritten Ausführungsbeispieles in verschiedenen
Abarten.
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Der Wärmeaustauscher wird im wesentliehen durch eine Anzahl von !lachen
Formkörpern 1; 2 usw. gebildet, die durch ebene Zwischenwände 3, 4, 5 usw. voneinander
getrennt sind (s. Abb. 4). Jedes Formstück besteht aus zwei Blechen 6 und 7, aus
denen Rippen 8 und 9 derart herausgepreßt sind, daß zwischen ihnen Kanäle io und
l i für die Wärmeaustauschmittelentstehen. Die Rippen 8 des Bleches 6 sind,so allgeordnet,
daß der Kanal io, beginnend an :der linken unteren Ecke des Formkörpers (Abb. i),
in, mehrfachen Zickzackwindungen zur oberen rechten Ecke des Formkörpers führt;
während der in dem anderen Bleche 7 vergesehene Kanal r i in der oberen linken,
Ecke des Formkörpers beginnt und in entsprechendem Verlaufe in seiner unteren rechten
Ecke endigt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die senkrechten Teile der Kanäle
i o und i i einander gegenüberliegen (s. Abb. 3). -Die bz!iden gepreßten Bleche
6 und 7 sind durch Schweißurig miteinander verbunden, und zwar durch eine um ihren
Umfang herumgeführte Schmelzschweißung 12 sowie durch Widerstandspunktschweißungen
an verschiedea.en über ihre gesamte Fläche verteilten Stellen, z. B. 13 und 14 (Abb.
3 und 4). Die Rippen 21, 22 der Bleche 6; 7, welche die durch den Formkörper 1,
2 lind die ebenen Zwischenwände 3; 4, 5 gebildeten Kanäle nach außen abschließen,
sind als Doppelrippen ausgebildet, welche etwas elastischer sind als die einfachen
Rippen und eine bessere Abdichtung ergeben. Zur Erhöhung der Dichtigkeit kann in
die den Zwischenwänden 3, 4, 5 zugekehrten Rillen 23, 24 der Doppelrippen 21, 22
Dichtungsmaterial (Gummiringe) eingelegt werden, welches, wie die Abb. 5 zeigt,
etwas über die Rippen vorsteht.
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In vielen Fällen, und zwar besonders bei dünnen Blechen, welche im
Hinblick auf einen guten Wärlnedurcllgang, auf ein leichtes Pressen und auf den
Materialverbrauch bevorzugt werden, ist es von Vorteil. die durch die vorstehenden
Wandungen; Beispielsweise durch die Rippen 5, 9, 21, 22, gebiid:-ten I3ohlräume
zwischen den Blechen 6 und 7 des Formkörpers mit metallischen Körpern (feine 1Ietallspäilc)
auszufüllen undmiteincin leichtilüssigen 'Metall auszugießen, damit die metallische
£erührung zwischen den beiden Blechen 6 und 7 nicht nur an. den Schweißstellen 1.1,
sondern auch im Bereich der Rippen gesichert ist (v-i. den gestrichelt schraffrcr
tefi Teil der Abb. 5). Dieses Ausfüllen verbessert also den Wärmedurchganb
des Formkörpers und hat den weiteren Vorteil, daß - beim Zusammenpressen des Plattenpaketes
sich die Rippen nur wenig deformieren und daß eine wesentliche Versteifting der
Formkörper erreicht wird, so daß ganz dünne Bleche zu seiner Herstellung verwendet
werden können.
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Eine andere sehr wirksame Versteifung des Formkörpers i, weiche ebenfalls
bei dünnen Blechen mit Vorteil angewendet wird, zeigen die Abb. 5 und. 6, bei denen
zumindest im äußeren Teile der am Rande des Formkörpers i umlaufenden Doppelrippe
21, 22 eine dem Hohlraum 25 gut angepaßte Metallleiste 26 angeordnet ist. Die Leiste
26 hat rechteckigen Querschnitt und bildet einen über den ganzen Umfang des Formkörpers
t geschlossenen Ring. Das Metallband 26 hat die Aufgabe; das Maß der Zusammenpressung
der gerippten Bleche 6, 7 mit Sicherheit zu begrenzen und dadurch auch eine Deformierung
der Rippen 21, 22 nach der Mitte des Formkörpers zu verhindern und ferner dem Formkörper
am Umfang einen festen Halt zu !;eben, so dal3 sich dieser nicht nach außen ausweiten
kann und die ursprüngliche Form der das Dichtungsmaterial enthaltenden Rillen 23,
24. beibehält. Ähnliche Metallbänder können auch in die übrigen Hohlräume der. übrigen
Rippen 8, 9 eingelegt werden, welche die Steifigkeit des Formkörpers noch weiter
erhöhen. Zweckmäßig wird man die später noch zu beschreibenden Durchlaßöffnungen
16 bis 18 für die Wärmeaustauschmittel, welche bis auf die Breite der Kanäle i o,
11 von den Rippen 21, 22 umgeben sind; mit solchen Versteifungsleisten versehen,
da ge-
rade an diesen Stellen die beiden Wärmeaustauschmittel nur durch die
dichtende Anlage der Rippen auf den Zwischenwänden 3, 4, 5 voneinander getrennt
sind und dort bei ungenügender Auflage der Rippen die Gefahr einer Mischung der
beiden Wärmeaustauschmittel am größten ist. Abb.6 zeigt hierfür die Anordnung der
kreisförmig gehobenen Metalleiste 27, welche am Umfangsteil des Formkörpers in den
inneren Teil der Doppelrippe 2 1, 22 übergeht. Schließlich ist an
den
Forinkörpcrii an jeder Seite nach ein 'tragarm 28 (Abb. i) angcsclu@eif@t, der sich
auf einen nicht dargestellten Längsträger des Wä rmcaustauschcrs stützt.
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In jeder Ecke des Formkörpers befindet sich eine Durchbrechung 15,
16, 17, 1S. Von
diesen stehen die Durchbrechungen 16 -und 18, wie aus Abb.
i ersichtlich ist, mit dem Kanal 1o in Verbindung. Die in Abb. 1 hinter den
Durchbrechungen 16 und 1 S liegenden Räume (s. für die Durchbrechung 1S auch Abb.
4. lisllcs) sind von dem Kanal 11 abgeschlossen. Andererseits stehen, wie aus den
in Abb. i gestrichelt eingezeichneten Linien ersichtlich ist, die Durchbrechungen
15 und 17 mit dem Kanal i i in Verbindung, während die in Abb. i vor diesen Durchbrechungen
liegenden Räume (s. für die Durchbrechung 15 auch Abb. 4_ rechts) von dem Kanal
1o abgeschlossen sind. Die-Zwischenwände 3 und 5 (und entsprechend weitere nicht
dargestellte Zwischenwände, die mit ungeraden Zahlen zu bezeichnen wären) haben
in der Flucht der Durchbrechungen 1S je eine Durchbrechung 2o (Abb.4); in aus der
Zeichnung nicht ersichtlicher Weise befindet sich in diesen Zwischenwänden auch
eine Durchbrechung in der Flucht der Barüberliegenden Durchbrechung 17. Die Zwischemvand
4 (und entsprechend weitere nicht dargestellte Zwischenwände, 'die mit geraden Zahlen
zu bezeichnen wären) hat in der Flucht der Durchbrcchungen 15 eine Durchbrechung
19; in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise befindet sich in dieser Zwischenwand
(und den weiteren entsprechenden Zwischen-wänden) auch eine Durchbrechung in der
Flucht der Barüberliegenden Durchbrechung 16. Das eine der beiden Austauschmittel
gelangt durch die Durchbrechung 2o der Zwischenwand 5 und die Durchbrechung i S
des Formkörpers 2 in dessen Kanal io; verläßt diesen durch die in der Flucht der
Durchbrechungen16 liegende Durchbrechung in der Zwischenwand 4 und gelangt durch
die Durchbrechung 16 des Formkörpers i in dessen Kanal i o, den sie durch die Durchbrechung
2o in der Zwischenwand 3 verläßt. Das andere der beiden Wärmeaustauschmittel gelangt
durch die in der Flucht der Durchbrechungen 1; liegende Durchbrechung in der Zwischenwand
5 in den Kanal i i des Formkörpers 2 und verläßt diesen durch die Durchbrechung
15 und gelangt durch die Durchbrechung 19 der Zwischenwand 4 in den Kanal 11 des
Formkörpers i. Nach Durchströmen dieses Kanals gelangt dieses Wärmeaustauschmittel
durch die Durchbrechung 17 und die in Flucht dieser Durchbrechung licgendc Durchbrechunb
in der Zwischenwand 3 zum Kanal 1 1 des folgenden Formkörpers. Während also im Wärmeaustausclier
als Ganzes betrachtet Gleichstroin herrscht, herrscht an den einzelnen Formkörpern
und Znviscliem@-iiiidcn Gegenstrom.
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Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 7 und 8, von dem in Abb.
8 der durch die unteren Durchlaßöffnungcn des Wä rmeaustauscliers gezogene Schnitt
dargestellt ist, betrifft eine besondere Ausbildung der Bleche und der Zwischcmvände
.a11 den Randteilen und Durchlaßöffnungen, während die Ausbildung der die Kanäle
i o, i i betreffenden Teile des Wärmcaustauschers mit Ausnahme von zur Verbesserung
des Ströinungsverlaufes vorgesehe.icn Verdickungen 35 der Enden der Rippen 8 und
9 ungefähr die gleiche wie beim erstell Ausführungsbeispiel ist. Wie aus der Abb.
4 ersichtlich ist, kann jedes Wärmeaustauschmittel nur die ihm zugeordneten Kanäle,
z. B. 1o, jedes Formkörpers i durchströmen, zwischen denen die dem anderen Wärmeaustauschmittel
zugeordneten Kanäle, z. B. i i, liegen. Beim Übergang von dem einen Kanal 1o zu
dem nächstfolgenden, Kanal 1o gelangt das .Wänneaustauschmittel in einen Raum 29
jeder Formplatte, welcher hinter deii Durchbrechungen 18 (vgl. Abb. 4. links) liegt
und der den Kanal i i des anderen Wärmeaustauschmittels gegen den Durchlaß abschließt.
Diese Räume sind wegen ihrer durch die eingepreßten Rippen 8 oder 9 gegebenen Form
in ihren Randteilen schwer zugänglich und werden beim Reinigen leicht übersehen,
so daß sich dort Schmutz- und Infektionsnester bilden können, Bei dem in den Abb.7
und 8 dargestellten Ausführlulgsbeispiel ist daher an diesen Stellen eine glatte
Durchgangsstelle geschaffen, welche einerseits den Durchfluß erleichtert und andererseits
die winkligen Randfeile dieser Üffnungen von der Berührung mit dem Wärmeaustauschmittel
ausschließt. Zu diesem Zwecke ist jede Zwischenwand.3; 4, 5 an den Durchlässen 15
bis 18 mit einem in der Str'ömungsrichtiiiig-umgebördelten Kragen 3S, 39 oder 4o
versehen. Die Richtung der Bördelung ist bei den gegenüberliegendenDurchlässen gleich,
bei den nebeneinanderliegend°n Durchlässen entgegengesetzt. ES ist klar, idaß, um
ein entgegengesetztes Durchströmen des einen Wärmcaustauschinittels isl der nächstfolgenden
Platte zu erzwingen, die Kragen jeder zweiten Zwischenwand, z. B. 4, durch einen
Boden, z. B. 42, verschlossen sein müssen. Für den links gezeichneten Durchlaß 18
ergeben sich hierbei die Boden 41 und 43 an den Dördelungen 38 und 4o 'der Zwischenplatten
3 und 5. An jeder Bördelung 38 bis 40 ist ein Dichtungsring 4-1 vorgesehen,
welcher an der Innenseite der Bördelung befestigt ist und durch .das Blech 6 oder
7 und die betreffende
Zwischenwand 3, .l oder 5 zusatrn mengepreßt
wird. Durch die Abdichriinnwerden die beim ersten Ausführungsbeispiel tun den Durchlaß
herumgelegten Begrenzungsrippen überflüssig, so daß das betreffende Formblech an
diesen Stellen eben ausgebildet sein kann. Die Formbleche6; 7 sind ferner an ihrem
Umfange mit einem umlaufenden Dichtungsring 44' versehen, der über die zusammengeschweißten
Blechenden gelegt und durch die aufgelegten Zwischenwände 3; 4; 5 von oben und unten
fest gegen die Bleche gepreßt wird. Eine entsprechende Umbiegung 45, 46, 47 der
Zwischenwände 3, 4, 5 sorgt für die seitliche Begrenzung der Dichtungsringe 44'.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel, bei dein in der Abb.9 eine Reihe
von Ausführungsmöglichkeiten für die Ausbildung des Durchlasses 18 untereinander
gezeichnet sind, sind die Formbleche 6, 7 jeder. Wärmeaustauschplatte im Bereiche
der Durchgangsöffnungen so gepreßt, daß sie in Form eines hohlen Ringes 50 von annähernd
rechteckigem Querschnitt den Raum zwischen den Wänden 3, 4, 5 ausfüllen. Die Zwischenwände
3, 4, 5 sind hier eben durchgeführt, von denen im Bereiche des gezeichneten Durchlasses
jede zweite mit einer öffnung 2o von der Größe des Durchga-nges der Begrenzungswand
versehen ist. Das Pressen der Bleche 6, 7 kann auf verschiedenartige Weise erfolgen.
Gemäß Abb. 9ä ist das obere Blech 7 im Bereiche des Durchlasses 18 eben und das
untere Blech 6 mit einem herausgepreßten Ring 5 t versehen, welcher am oberen Rand
mit dem ebenen Randteil des Bleches 7 durch die Schweißnaht 52 verbunden ist. Bei
der Abb. gb sind beide Bleche 6 und 7 umgebördelt und deren Ringteile 53 und 5.1
so überlappt übereinandergesteckt, daß durch die Schweißnaht 55 ein glatter zylindrischer
Durchgang entsteht. Nach Abb. 9c werden die Ringteile 56 und 57 der Bleche stumpf
aneinandergestoßen und mit der Naht 58 in der Mitte verschweißt. Bei allen diesen
Bauarten liegt die Schweißnaht im Bereiche der Wärmeaustauschmittel, welche bei
nicht ganz glatter Oberfläche oder bei nicht dichtem Anschluß an die Zwischenplatten
3, ¢ und 5 die 11lö.glichkeit des Festsetzens von Schmutzteilchen bietet. Auch lassen
sich die Bördelungen nicht so scharf umbiegen, daß @cin eckenfreier Durchgang ,entsteht.
Gemäß Abb.9d erhalten daher -die Bleche 6 und 7 nur kurze Ringansätze 59; 6o von
einem etwas größeren Durchmesser als die Durchgangsöffnung, in welche ein glatter
zylindrischer Ring 61 mit einer der Platte 1 entsprechenden Länge geschoben und
an den Stoßstellen 62 mit den Blechen 6 und 7 verschweißt wird. Diese Stoßstellen
befinden sich, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, nicht mehr im Bereiche der
Durchlaßöffnung 18.
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jeder dieser Ringe 61 und auch die übrigen aus den Blechen herausgepreßten
Bordringe besitzen an den Einmündungen ,der dem Du rchlaß zugeordneten Kanäle io
oder II eine entsprechende Ausnehmung 63 (in Abb. 9d gestrichelt gezeichnet) und
der zylindrische Ring 5 0 eine dieser Ausnehmung 63 angepaßte Einschnürung.
Durch die Auskleidung der Durchlässe 15 bis 18 mit zylindrischen Begrenzungsflächen
wird eine über den ganzen Bereich glatte Durchgangsfläche erzielt, welche Schmutzecken
in jeder Hinsicht vermeidet und außerdem gegenüber dein dritten Ausführungsbeispiel
den Vorteil ebener Zwischenwände 3, 4, 5 hat.