AT404877B

AT404877B - Gegenstrom-plattenwärmetauscher

Info

Publication number: AT404877B
Application number: AT92097A
Authority: AT
Original assignee: Wagner Wilfried
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1999-03-25
Also published as: ATA92097A; CH692760A5; DE29809080U1

Description

AT 404 877 B

Die Erfindung betrifft einen Gegenstrom-Plattenwärmetauscher mit einem Stapel aus mehreren beab-standeten Platten, zwischen denen Fluide durchströmen.

Zwischen den beabstandeten Platten ergeben sich Kammern, durch die Fluide (im wesentlichen in entgegengesetzten Richtungen) strömen. Die Fluide können Gase oder Flüssigkeiten sein. Wie bei Wärmetauschern üblich, kommen die beiden strömenden Fluide nicht direkt in Kontakt, sondern tauschen lediglich Wärme über die Platten, welche beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff bestehen, aus. Dabei ist es günstig, wenn in jeder zweiten Kammer das erste Fluid strömt, während in den dazwischenliegenden Kammern das zweite Fluid im wesentlichen in entgegengesetzter Richtung strömt. Derartige Plattenwärmetauscher sind im Prinzip bereits bekannt. Beim Stand der Technik sind die Platten häufig rechteckig.

Demgegenüber sieht die Erfindung vor, daß die Platten in einer Ansicht senkrecht zur Plattenebene im wesentlichen quadratisch sind. Mit einer solchen Ausbildung lassen sich zahlreiche Vorteile realisieren. Die quadratischen Platten können immer gleich ausgeführt sein. Dies bedeutet eine Einsparung bei der Herstellung sowie bei der Lagerung. Die Platten brauchen jeweils nur um 90* gegeneinander verdreht eingebaut werden, wie dies im folgenden noch näher erläutert werden wird. Außerdem ergibt sich eine besonders platzsparende Ausführung geringer Baulänge, die dennoch einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Der erfindungsgemäße Gegenstrom-Plattenwärmetauscher hat den gleichen Platzbedarf wie ein diagonal eingebauter Kreuzstromtauscher mit halber Fläche. Der Wirkungsgrad ist aber beträchtlich höher, da die Strömung im erfindungsgemäßen Gegenstrom-Plattenwärmetauscher mit etwa 75 % Gegenstrom - und nur 25 % Kreuzstromanteil - verläuft. Gegenüber einem Kreuzstromtauscher ähnlichen Aufbaus, bei dem die Strömungen der beiden Fluide im wesentlichen senkrecht aufeinander verlaufen, weist der erfindungsgemäße Gegenstrom-Plattenwärmetauscher noch den Vorteil auf, daß keine Eckdichtungen nötig sind, womit sich keine Querschnittsverengungen an den Ecken ergeben. Vielmehr ist eine einfache Rahmenkonstruktion mit kleinen Baugrößen möglich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße Gegenstrom-Plattenwärmetauschers.

Die Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht vier übereinander liegende Platten (Wärmetauscherplatten) des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers.

Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Plattenstapel.

Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-A der Fig. 3.

Die Fig. 5 zeigt schematisch den Strömungsverlauf zwischen zwei benachbarten Platten beim erfindungsgemäßen Gegenstand.

Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Gegenstrom-Plattenwärmetauscher ist in einem Gehäuse untergebracht, welches Wände 8 am Boden und auf der Decke aufweisen, sowie Seitenwände 10. Die Seitenwände 10 weisen rechtwinkelig dazu umlaufende Randbereiche 10a auf, die diesen Seitenwänden eine höhere Stabilität verleihen und außerdem einen besseren Anschluß der Wände 8 erlauben. Diese können daran festgeklebt, aber auch lösbar verbunden sein, beispielsweise mittels nicht dargestellter Schrauben. Die umlaufenden Randbereiche 10a erlauben außerdem eine einfache Befestigung der Abdek-kung 5, die die Grenze zwischen den beiden Fluiden darstellt, welche in den zwischen den Platten 1 gebildeten Kammern durch den Wärmetauscher durchströmen. Dabei ist mit A1 der Eintritt des ersten Mediums (beziehungsweise Fluids, z. B. Warmluft) gekennzeichnet. Der Austritt dieses Mediums ist mit A2 bezeichnet. Im wesentlichen im Gegenstrom dazu strömt das zweite Medium an der Stelle B1 ein und an der Stelle B2 aus. Die beiden Strömungen laufen - wie bereits erwähnt - hauptsächlich im Gegenstrom, was einen guten Wirkungsgrad erlaubt und zwar so wie es bei Wärmetauschern üblich ist, daß die beiden Medien bzw. Fluide nicht miteinander in Kontakt treten, sondern lediglich über die Platten Wärme miteinander austauschen.

Es ist bereits aus Fig. 1 ersichtlich, daß die Wärmetauscherplatten 1 im Inneren des Wärmetauschers wie die Seitenfläche 10 im wesentlichen quadratische Form aufweisen. Der genaue Aufbau der Wärmetauscherplatten ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Die Platten 1 bestehen beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff und sind bis auf allfällig vorhandene vom Plattenrand entfernte Distanzelemente 3 im wesentlichen gleich ausgebildet und eben erfindungsgemäß quadratisch. Diese eingeprägten oder eingelegten Distanzelemente sind aus strömungstechnischen Gründen vorteilhaft nicht symmetrisch angeordnet und dienen zum Abstandhalten zwischen den benachbarten Platten 1. Die Platten 1 können aber auch im Hinblick auf diese eingeprägten oder eingelegten Abstandhalter 3 völlig identisch ausgebildet sein.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Platten an zwei gegenüberliegenden Ecken jeweils im Randbereich eine Erhöhung 2 gegenüber der übrigen (mittleren) Plattenebene auf. Diese Erhöhung 2 2

Claims

AT 404 877 B erstreckt sich von der jeweiligen Ecke aus bis etwa zur halben Quadratseite hin. Die Erhöhungen können im einfachsten Fall einstückig mit der übrigen Platte ausgebildet sein, beispielsweise durch Verformen bzw. Prägen. Es ist aber auch möglich, solche Erhöhungen durch Einlegen bzw. Auflegen von Abstandhaltern zu realisieren. Die übereinanderliegenden Platten 1 sind gemäß Fig. 2 so angeordnet, daß jeweils benachbarte Platten um 90* gegeneinander verdreht angeordnet sind, wobei die Platten im Bereich 4 über den ebenen Bereich der Erhöhung 2 fluiddicht miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Verkleben, Vergießen oder andere Dichtmittel (eingelegte Dichtstoffe) oder durch Verschweißen, Verlöten etc. Eine andere Möglichkeit besteht in einer rein metallischen Verbindung oder in Tauchverfahren mit Kapillarwirkung. In Fig. 3 und 4 sind noch angepreßte Dichtungen 5 gezeigt, die die beiden Fluidsysteme voneinander trennen, wobei diese Dichtungen im Übergangsbereich der Erhöhungen 2 etwa im Bereich der halben Quadratseite angeordnet sind. Diese Dichtungen können angepreßt sein oder auch lösbar verbunden sein, beispielsweise eignen sich Dichtstoffe aus Eiastomem. Im Bereich der Wände 8 können diese Dichtungen 5 entweder durch gesonderte Dichtungen oder durch die Wände 8 selbst realisiert sein. Die Wände 8 können also auch als stimseitige Längsabdichtungen zwischen den Platten dienen, z. B. durch Vergießen mit Dichtstoffen. Dabei kann beispielsweise das Plattenpaket ganz einfach in oder auf einen flüssigen oder anderen Dichtstoff gestellt werden. Es ist aber auch das Anpressen einer ganzflächigen elastischen Dichtfläche möglich. Es kann dann - wie bereits erwähnt · ein gesonderter Teil 5 entfallen. Außerdem ist es an diesen Stellen nicht nötig, die benachbarten Platten untereinander dicht abzudichten, weit eben die Abdichtung über die Wände 8 erfolgen kann. In Fig. 5 ist der Strömungsverlauf zwischen zwei benachbarten Platten gezeigt, beispielsweise für das erste Medium, das bei A1 eintritt und bei A2 austritt. Der Strömungsveriauf für das zweite Medium in den benachbarten Kammern, weiches bei B1 eintritt und bei B2 austritt, ist bezüglich der Diagonale des Quadrates symmetrisch. Die Strömungslinien sind mit 9 bezeichnet. Die Teile 5 und 8 sind der Übersichtlichkeit halber mit Abstand gezeichnet. In Wirklichkeit liegen diese dicht an den Platten 1 an. Patentansprüche 1. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher mit einem Stapel aus mehreren beabstandeten Platten, zwischen denen Fluide durchströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1) in einer Ansicht senkrecht zur Plattenebene (E) im wesentlichen quadratisch sind.
2. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Platten (1) bis auf ailfällig vorhandene vom Plattenrand entfernte Distanzelemente (3) gleich ausgebildet sind, wobei vorzugsweise alle Platten (1) überhaupt gleich ausgebiidet sind.
3. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1) an zwei gegenüberliegenden Ecken im Randbereich eine Erhöhung (2) gegenüber der übrigen Plattenebene aufweisen, die sich von der jeweiligen Ecke aus bis etwa zur halben Quadratseite hin fortsetzt.
4. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (2) durch einen verformten, vorzugsweise geprägten Plattenbereich gebildet ist.
5. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (2) oben eben ist und der ebene Bereich parallel zur übrigen Plattenebene (E) liegt.
6. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Platten (1) im Bereich der Erhöhung (2) miteinander fluiddicht verbunden sind.
7. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte (1) gegenüber der benachbarten Platte (1) in der Plattenebene (E) um 90* verdreht angeordnet ist. & Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenstapel auf zwei gegenüberliegenden Seiten etwa in der Mitte jeweils mit einer fluiddichten, streifenförmigen Abdeckung (5) versehen ist, die senkrecht zur Plattenebene (E) verläuft. 3 AT 404 877 B
9. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenstapel auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit senkrecht zur Plattenebene (E) verlaufenden Wänden (8) fluiddicht abgedeckt ist.
10. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenstapel auf zwei gegenüberliegenden Seiten parallel zur Plattenebene (E) jeweils eine Wand (10) aufweist.
11. Gegenstrom-Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch vom Plattenrand entfernte, vorzugsweise eingeprägte Distanzelemente (3) zwischen den Platten (1). Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 4