AT392157B - Waermetauscher fuer den waermetausch zwischen zwei in grossen durchflussmengen stroemenden gasen - Google Patents

Description

AT 392 157 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für den Wärmetausch zwischen zwei in großen Durchflußmengen strömenden Gasen, bei dem die beiden Gase jeweils durch Bleche voneinander getrennt zueinander senkrecht strömen, bei dem die beiden Gase über die Bleche miteinander im Wärmetausch stehen, bei dem die Bleche in geringem Abstand voneinander angeordnet sind, bei dem jedes Blech im Querschnitt einen in einer Grundebene angeordneten Mittelstreifen aufweist, wobei sich an gegenüber befindlichen Seiten des Mittelstreifens Aufbiegezonen des Bleches anschließen und beiderseits an die Aufbiegezonen die in einer Ebene parallel zur Grundebene angeordneten Kantenbereiche des Bleches anschließen.

Eine Vielzahl von solchen Wärmetauschern ist aus der Fachliteratur bekannt. Beispielsweise werden DE-OS 2 706 003 "Wärmetauscher mit speziell ausgebildeten, mit Durchbrüchen versehenen und auf drei Teile geteilten Platten", GB-PS 2 028 996 "Wärmetauscher mit Platten und mit speziellen Dichtungen zwischen den Platten", DE-OS 2 634 476 "Wärmetauscher aus nebeneinander geschalteten Profileinheiten", DE-OS 2 332 047 "Wärmetauscherelement für Kessel aus mit Rippen versehenen hohlen Platten", FR-PS 998 449 "Wärmetauscher aus Platten mit schrägen Strömungskanälen versehenen Platten" und DE-PS 434 787 "Lamellenkühler mit im Zickzack verlaufenden Adern” genannt. Als Stand der Technik wird jedoch von der DE-OS 2 226 056 und US-PS 3 454 082 ausgegangen.

Die DE-OS 2 226 056 beschreibt einen Kondensator, besonders für zum Trocknen von Wäsche geeigneten Haushaltsgeräten, der aus mehreren in geringem Abstand aneinander angeordneten und Wärmetauschflächen zwischen dem Kühlmedium und dem Feuchtluftstrom bildenden Schichten besteht. Die Schichten bestehen vorzugsweise aus Metallfolien, die z. B. zwischen Dichtkanten eines Rahmens eingespannt, eingeklebt oder eingeschweißt sind. Die Schichten können auch in einzelnen "Rähmchen” eingesetzt sein, die dann zu einem gemeinsamen Rahmen zugammengefaßt sind.

In US-PS 3 454 082 wird ein ventilgesteuerter Mischer mit einem Wärmetauscher dargestellt, wobei der Wärmetauscher auf zwei Kammern geteilt ist. Die Kammern sind durch mehrere, identisch ausgebildete und um 90° verdreht aufeinander gestapelte Platten separiert, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Platten größer ist, als die der strömenden Medien. Die Platten sind also aus Metall gefertigt und der Wärmetauscher mit Flüssigkeit betrieben.

Wie in diesen bekannten Lösungen, entspringen auch bei anderen Wärmetauschern mit Platten die meisten Schwierigkeiten aus dreierlei Quellen: aus dem Material der Platten, der erforderlichen Festigkeit der ganzen Konstruktion und - besonders - aus der Verbindung, Dichtung zwischen den Platten und der dazu notwendigen Rahmenkonstruktion.

Die Platten sind meistens aus Metall gefertigt, die eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, genügende Festigkeit haben und leicht zusammenfaßbar sind. Die aus Metall hergestellten Konstruktionen sind aber meistens schwer und robust, in erster Linie werden aber die Metallplatten wegen der Korrosion relativ schnell zerstört. Die in den Wärmetauschern angewendeten Metalle sind außerdem teuer und auch die Fertigungstechnologie ist kompliziert und aufwendig.

Die Herstellung der Platten aus Kunststoff wurde bis jetzt meistens nur als eine theoretische Möglichkeit erwähnt. Der heutzutage angewendeten Technologie entsprechend werden diese Platten relativ dick hergestellt, um die nötige Festigkeit sicherzustellen. Damit wird aber die Wärmeleitfähigkeit der Platten wesentlich verschlechtert. Die Anschließungs- und Dichtungsprobleme und die Frage der Rahmenkonstruktion sind bei dem Wärmetauscher aus diesen Platten auch nicht gelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher aus Planblechelementen zu schaffen, der neben dem Eliminieren der Nachteile der bekannten Lösungen eine einfache, wirtschaftlich, schnell und in großen Serien herstellbare Konstruktion ermöglicht und wobei die Strömungskanäle auch bei den Ecken des Wärmetauschers fest verbunden, verdichtet und separiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei dem eingangs angegebenen Wärmetauscher vor, daß in allen Ebenen der Aufbiegezonen der Bleche Vorsprünge und den Vorsprüngen gegengleich ausgebildete Rücksprünge vorgesehen sind. Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die Vorsprünge und Rücksprünge zentrisch symmetrisch zum Mittelpunkt des Mittelstreifens des Bleches gerichtet.

Die größte Bedeutung dieser Lösung kann darin erblickt werden, daß der Wärmetauscher ohne weitere Elemente aufgebaut werden kann, es werden keine Dichtungen, Distanzhalter, Klemmvorrichtungen oder anderes benötigt Die Vorsprünge und Rücksprünge bilden Verstärkungsstellen zur Verstärkung der Anschlüsse zwischen benachbarten Planblechelementen. Die Planblechelemente können um 90° verdreht aufeinander gestapelt und verbunden werden, wobei die Anschlußebene des einen Planblechelementes an die Grundebene des darüber liegenden Planblechelementes angeschlossen wird. Die Planblechelemente werden meistens mit unlösbarer Verbindung, durch Verkleben, Schweißen oder dgl. zueinander befestigt.

Die Planblechelemente können mit aus ihrem Material ausgebildeten punktartigen Wülsten versehen werden, wobei die Höhe der Anschlußebene und der Wülste zu der Grundebene gleich sind. Diese Höhe ist zugleich die Höhe eines Strömungskanals, was verhältnismäßig klein ist, da die Wärmeaustauschflächen in geringem Abstand aneinander angeordnet sind. Diese Maßnahme verleiht eine genügende Festigkeit der Konstruktion auch bei extrem dünnen Planblechelementen.

Bei den Eckbereichen der Planblechelemente ist die Kontaktfläche zwischen den benachbarten Planblechelementen vergrößert, um eine sichere Verbindung und Verdichtung sicherzustellen. Diese Stellen sind -2-

AT 392 157 B an jedem Planblechelement in der Anschlußebene diagonalsymmetrisch ausgebildet, und zwar sind aus der Anschlußebene gesehen bei einem Eckbereich ein Vorsprung und bei den benachbarten Eckbereichen an diesem Planblechelement eine dem Vorsprung gleichförmige Aussparung ausgebildet.

Die Eckbereiche können zusätzlich in einer Eckform eingefaßt werden, was vorzüglich durch Aufgießen ausgebildet wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung,

Fig. 1 ist eine schematische Perspektive einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Planblechelementes der Ausführungsform in Fig. 1,

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie (III-III) in Fig. 2,

Fig. 4 und

Fig. 5 sind Seitenansichten in zwei zueinander senkrechten Richtungen des Planblechelementes in Fig. 2,

Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie (VI-VI) in Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers veranschaulicht, worin Planblechelemente (1) aufeinandergestapelt und mit Eckformen (2) versehen sind. Die Eckformen (2) haben ein T-Profil, wodurch mehrere in Fig. 1 gezeigte Einheiten nacheinander und/oder nebeneinander geschaltet und/oder in einem mitteltransportierenden Kanal eingebaut werden können. Es können natürlicherweise mehrere Planblechelemente (1) aufeinandergestapelt werden, wodurch der Wärmetauscher in allen drei Richtungen des Raumes beliebig vergrößert werden kann.

Der Wärmetauscher ist aus in Fig. 2 dargestellten identischen Planblechelementen (1) aufgebaut. Das Ausgangsmaterial für jedes Planblechelement (1) ist ein Planblech, das durch Pressen, Gießen o. dgl. in die in Fig. 2 bis 6 gezeigte Form ausgebildet wird. Wenn die Ebene des Ausgangsplanbleches als Grundebene (3) angesehen wird, dann kann die nach dem Fertigstellen erzeugte, zu der Grundebene (3) parallele Ebene als Anschlußebene (4) bezeichnet werden. Die Anschlußebene (4) wird durch "Herausbiegen" aus der Grundebenc von zwei gegenüberliegenden Kantenbereichen des Planblechelementes (1) erzeugt. Wo es also Anschlußebenc (4) gibt, darunter gibt es keine Grundebene (3) und umgekehrt, ober der Grundebene (3) gibt es nirgendwo Anschlußebene (4). Die Kontinuität des Materials des Planblechelementes (1) wird dabei nicht unterbrochen.

Die Grundebene (3) des Planblechelementes (1) ist mit Wülsten (5) versehen, die ebenfalls aus dem Material des Planblechelementes (1) ausgeformt sind. Sie haben eine gleiche Höhe wie die Anschlußebene (4) zur der Grundebene (3).

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie (III-III) der Figur 2, wobei die Schneideebene eine Reihe von Wülsten (5) auch durchgeht. Die Wülste (5) können natürlich nicht nur in einer so schönen Ordnung wie in den Figuren und nicht nur in der Zahl angeordnet werden. Sie können z. B. eine stochastische Anordnung haben, wodurch die Turbulenz des in dem durch die Planblechelemente (1) ausgebildeten Strömungskanal strömenden Mediums vergrößert werden kann.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen zwei Seitenansichten aus zueinander senkrechten Richtungen. Daraus ist es ersichtlich, daß wenn an die Anschlußebene (4) eine Grundebene (3) des nächsten Planblechelementes (1) gelegt wird, wird aus der Richtung von Fig. 4 gesehen ein Strömungskanal ausgebildet, was aus der Richtung von Fig. 5 abgeschlossen ist.

Fig. 6 zeigt einen durch die bei den Kantenbereichen eines Planblechelementes (1) ausgebildete Anschlußebene (4) durchgehenden Schnitt, wie es in Fig. 2 durch Linie (VI-VI) angedeutet ist. Aus den Schnitten und Seitenansichten ist es ersichtlich, daß das Planblechelement (1) aus einem Stück ausgebildet ist, und daß die Grundebene (2) und die Anschlußebene (3) kontinuierlich ineinander übergehen.

Wie aus den Figuren, besonders Fig. 2 weiter erkennbar, ist jedes Planblechelement bei seinen Ecken mit Verstärkstellen für eine sichere Dichtung in den Eckbereichen versehen. Diese Verstärkstellen sind diagonalsymmetrisch ausgebildet und zwar in der Anschlußebene (4) gesehen in Form eines Vorsprunges (6) bei einem Eckbereich und einer Aussparung (7) bei den benachbarten Eckbereichen. Die Aussparung (7) hat die gleiche Form wie der Vorsprung (6). Bei dem Vorsprung (6) wird also die Anschlußebene (4) und bei der Aussparung (7) die Grundebene (3) vergrößert. Da die Planblechelemente (1) um 90° verdreht aufeinandergestapelt werden, die vergrößerten Stellen der Grundebene (3) bei den Aussparungen (7) an die vergrößerten Stellen der Anschlußebene (4) bei den Vorsprüngen (6) anliegen. Dadurch werden die Kontaktfläche und damit das Dichtungsvermögen bei den Eckbereichen der Planblechelemente (1) erheblich vergrößert.

In Funktion des aus den Planblechelementen (1) aufgebauten erfindungsgemäßen Wärmetauschers wird das eine Medium aus der einen Richtung /Pfeil (A)/ und das andere Medium aus der zu der ersten senkrechten Richtung /Pfeil (B)/ in die Strömungskanälen eingelassen. Die Kanäle und damit die Medien sind durch die Planblechelemente (1) voneinander getrennt,

Die Planblechelemente (1) können auch aus Plastik, z. B. aus PVC gefertigt werden, wobei sie genügend dünn werden können, um eine zufriedenstellende Wärmeleitfähigkeit aufzuweisen. Dabei enstehen die bedeutenden Vorteile der einfachen und leichten Konstruktion, der niedrigen Herstellungskosten, der absoluten Wartungsfreiheit, der im wesentlichen totalen Unempfindlichkeit gegen agressiven Mitteln, der hohen Lebensdauer. -3-

Claims (2)

1. AT 392 157 B PATENTANSPRÜCHE 1. Wärmetauscher für den Wärmetausch zwischen zwei in großen Durchflußmengen strömenden Gasen, bei dem die beiden Gase jeweils durch Bleche voneinander getrennt zueinander senkrecht strömen, bei dem die beiden Gase über die Bleche miteinander im Wärmetausch stehen, bei dem die Bleche in geringem Abstand voneinander angeordnet sind, bei dem jedes Blech im Querschnitt einen in einer Grundebene angeordneten Mittelstreifen aufweist, wobei sich an gegenüber befindlichen Seiten des Mittelstreifens Aufbiegezonen des Bleches anschließen und beiderseits an die Aufbiegezonen die in einer Ebene parallel zur Grundebene angeordneten Kantenbereiche des Bleches anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Ebenen der Aufbiegezonen der Bleche Vorsprünge (6) und zu den Vorsprüngen (6) gegengleich ausgebildete Rücksprünge (7) vorgesehen sind.
2. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) und Rücksprünge (7) zentrisch symmetrisch zum Mittelpunkt des Mittelstreifens des Bleches gerichtet sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-