Bauelement für Wärmeaustauscher. Die Erfindung bezieht sich auf ein Bau- elEment für Wärmeaustauscher. Die Bau elemente solcher Wärmeaustauscher bilden bekanntlich Kanäle für die durchfliessenden Mittel, zwischen denen ein Wärmeaustausch stattfinden soll.
Bei einer bekannten Ausführung von Wärmeaustauschern der genannten Art, be stehen die Bauelemente aus Zwischenrahmen und Platten, welch letztere durch die Zwi schenrahmen von rechteckiger, ringförmiger oder von letzterer verschiedener Form im er forderlichen Abstand gehalten werden. Diese Abstandrahmen liegen hierbei zwischen be nachbarten Wärmeaustauschplatten an deren Randpartien an.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Baulelement für Wärmeaustauscher der oben erwähnten Art, bei welchem die Randteile mit zur Aufnahme nachgiebiger Packungen dienenden Packungsnuten versehen sind. Die Erfindung besteht darin, dass die Nuten der Randteile des Bauelementes durch zumindest eine auf der einen Seite und zumindest eine auf der andern Seite des Elementes liegende Auspressung gebildet werden.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die Ansicht eines Zwischenrahmens gemäss der Erfindung und Fig. 2 die Ansicht einer Wärmeaustausch platte eines Wärmeaustauschers, der aus einer Anzahl solcher Platten besteht, die mit Zwischenrahmen gemäss Fig. 1 abwechseln;
Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 111-III der Fig. 1 durch eine Reihe von abwechselnd aneinandergefügten Wärmeaus- tauschplatten und Abstandrahmen.
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 7:V bis IV der Fig. 1 durch eine Reihe von Plat ten und Rahmen, die miteinander abwechseln, Fig. 5 die Ansicht einer gepressten uTärmeaustauschplatte gemäss der Erfindung, Fig. 6 die Ansicht der Wärmeaustausch# platte eines Wärmeaustauschers, der aus einer Anzahl solcher Platten und einer Anzahl von mit ihnen abwechslungsweise verbundenen Wärmeaustauschplatten nach Fig. 5 besteht;
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 6, Fig. 9 einen ähnlichen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 6, Fig. 10 eine Einzelheit-in grösserem Mass stab eines Teils der Platte nach Fig. 5,
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 10, Fig. 12 eine Ansicht einer andern Aus führung einer gepressten Wärmeaustausch platte, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie XIII-XIII der Fig. 12; Die Fig. 14 und 15 zeigen Packungen, wie sie beim Wärmeaustauscherelement ge mäss der Erfindung verwendet werden können.
Gemäss Fig. 1 bis 4 besteht der Wärme austauseher aus einer Anzahl von platten förmigen Elementen, den Wärmeaustausch platten 1 und den mit diesen abwechselnden Zwischenrahmen 2. Platten und Zwischen rahmen sind aus Blech gepresst. Die Rand teile 3 der Platten 1 sind eben, wogegen die Ränder der Zwischenrahmen ein Paar von zur Aufnahme einer elastischen Gummipak- kung bestimmten Nuten aufweisen, von denen je eine auf jeder Seite der Rahmen angeordnet ist.
Zu diesem Zweck enthalten die Ränder jedes Zwischenrahmens zwei ein gepresste, im Querschnitt U-förmige Nuten 4 und 5 (siehe Fig. 4), die nach einander ent- gegengesetzten Seiten gerichtet sind und un mittelbar nebeneinander liegen, so dass die, äussere Wand der einen Nut die innere Wand der andern Nut bildet. In den Nuten 4 und 5 sind Packungsstreifen 7 bezw: 8 unterge bracht, so dass in den Wärmeaustauschplat- ten selbst keine Packungen angeordnet sein müssen.
Die Wä;rmeaustauschflächen, das heisst jene Teile der Wärmeaustauschplatten, die innerhalb des flachen Randstreifens liegen, sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einer Reihe von trogartigen Vertiefungen 10 aus- gestattet. Ausserdem ist, wie ersichtlich, jede Wärmeaustauschplatte mit vier Öffnungen versehen, und zwar mit zwei Öffnungen 12,
von denen eine als Einlassöffnung für eines der Wärmeaustauschmittel und die andere als Auslassöffnung für dieses Mittel dient. und zwei Öffnungen 14, die als Durchlassöff- nung in einen angrenzenden Raum für das andere Wärmeaustauschmittel dienen:
Der Wärmeaustauscher besteht aus einer Anzahl von Platten und einer Anzahl von Abstandrahmen, derart, dass Platten und t1b- sta.ndrahmen miteinander abwechseln und die letzteren abwechselnd umgekehrt sind, das heisst mit Rück- gegen Stirnseite angeordnet sind (vergleiche 2; 2', 2 in Fig. 4). Jeder der Abstandrahmen besitzt zwei Öffnungen 18, die in zwei einander diagonal gegenüber liegenden Ecken liegen und mit den Durch lassöffnungen der Wärmeaustauschplatten korrespondieren.
Die Packungsstreifen 7 und 8 bilden Rän der für die Durchflusskanäle und Kammern, welche zwischen jedem Paar von aufeinander folgenden Platten gebildet werden: Sie sind so angeordnet, dass sie die im Platteninnern liegenden Ränder der Öffnungen 18 umge ben: Die Öffnungen 18 selbst sind einwärts vollständig von Packungsstreifen 7a und 8a umgeben (wie Fig. 1 zeigt).
Die Packungs streifen 7a und 8a liegen in U-förmigen Pak- kungsnuten, und zwar ist je eine Nut auf jeder Seite des Rahmens in ähnlicher Weise wie die oben erwähnten Nuten 4 und 5 ange ordnet. Die Rahmen sind also mit zwei Sät zen Packungsstreifen versehen, je einem auf jeder Seite derselben: Jeder Satz Packungs streifen wird durch einen ununterbrochenen Streifen 7 resp. 8 und zwei andere separate Packungsstreifen 7a resp. 8a gebildet.
Jeder hackungsstreifen 7 resp. 8 bildet die Begren zung einer Wärrneaustauschkammer und je der der Packungsstreifen 7a resp. 8a umgibt je eine der Durcblassöffnungen 18. Alle Pak- kungsstreifen sind an beiden Seitenrändern längs ihres ganzen Verlaufes vollständig ab gestützt.
Wenn nötig, können alle Platten oder ein zelne derselben mit Auspressungen 20 ver sehen sein, mit denen sich benachbarte Plat ten berühren. Diese Auspressungen haben die Aufgabe, den richtigen Abstand zwischen den Platten aufrecht zu halten und ein Durchbiegen der Platten im Falle eines über mässigen einseitigen Druckes zu verhindern.
Auch längs der innern Ränder der Öffnungen 18 können Mittel, vorteilhaft Nuten, vorge sehen sein, um die über die Packungen 7 oder 7a gegebenenfalls austretende Flüssig keA zu den äussern Rähdern der Platten abführen zu können und hierdurch eine Mi schung der beiden Flüssigkeiten, zwischen denen ein Wärmeaustausch stattfinden soll, zu verhindern.
Die Platten und Zwischenrahmen können aus Kupfer, verzinntem Kupfer- oder rost freiem Stahlblech oder auch aus Metallguss bestehen.
Statt Zwischenrahmen können auch Zwi schenplatten verwendet werden, welche die 1Värmeaustauschplatten überdecken. Sie können z. B. dort verwendet werden, wo ein Teil des Wärmeaustauschers abgetrennt wer den soll.
Die Wärmeaustattschfläche, das heisst jene Teile der Wärmeaustauschplatten, die inner halb des flachen Randstreifens liegen, kön nen glatt, rauh, gewellt, gewölbt oder gerieft sein.
Die Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 veranschantli- cben eine andere Ausführungsform des Er findungsgegenstandes. Dieser Wärmeaustau- scher besteht ebenfalls aus plattenförmigen Elementen, nämlich aus zwei Arten von Wärmeaustauschplatten, die miteinander ab wechseln und von denen die einen einen ebe nen Rand besitzen, wogegen die andern mit zwei Sätzen von Packungsstreifen versehen sind, die ähnlich wie bei den Zwischenrah men nach Fig. 1, in Nuten liegen, von denen je eine auf jeder Seite der Platte angeordnet ist.
Beide Arten von Platten sind aus Blech gepresst. Die Fig. 5 zeigt die Ausbildung der Platten mit den Packungsstreifen und Fig. 6 die Ausbildung der Platte mit dem ebenen Rand. Die Platte 25 gemäss Fig. 6 ent spricht im grossen und ganzen der Platte nach Fig. 2. Desgleichen sind auch bei der Platte 26 gemäss Fig. 5 die Dichtungsnuten in ähn licher Weise ausgebildet wie bei dem Zwi schenstück gemäss Fig. 1.
Die Platte ist mit zwei in sich geschlos senen Packungsstreifen 7 und 8 aus Gummi versehen, die derart im Plattenrand angeord net sind, dass, jeder von ihnen längs der Aussenseiten von je zwei schräg einander ge genüberliegenden Öffnungen 18 verläuft, so dass der eine Streifen das Spiegelbild des andern bildet. Da die Wärmeaustausch.flüs- sigkeit beim vorliegenden Beispiel von einer Öffnung zu einer diagonal gegenüberliegen den Öffnung fliessen soll, überkreuzen sich die Packungen an vier Punkten, nämlich bei 30, 31, 32 und 33 (Fig. 5).
Bei dieser Aus bildung der Platte verläuft daher der Pak- kungsstreifen so, dass er eine Einfassung für den Raum, der zwischen zwei aufeinanderfol- genden Platten entsteht und für die einander diagonal gegenüberliegenden, als Einlass oder Auslass für diesen Raum dienenden Öffnun gen bildet.
An jedem der vorerwähnten Kreuzungs- punkte sind die Nuten, in welche die Packungen eingefügt werden, auf einem klei nen Teil ihres Verlaufes entsprechend seich ter, und zwar etwa um die Hälfte der nor malen Tiefe weniger tief. Dementsprechend sind auch die Packungen schwächer. Diese Ausbildung ist aus den Fig. 10 und 11 klar ersichtlich, die in grösserem Massstabe die An ordnung der Packungsstreifen an einem lireuzungspunkte, und zwar bei dem Punkt 30, zeigen. Ähnlich ist auch der Verlauf der Packungsstreifen an den andern Kreuzungs punkten.
Auf der Platte 26 sind ferner, anschlie ssend an die Packungsstreifen 7 und 8, eine Anzahl von Packungsstreifen 40, 41, 42 und 43 angebracht, von welchen je einer die Plat tenöffnungen 18 umgibt. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Packungsstreifen der einander diagonal gegenüberliegenden Öff nungen auf derselben Plattenseite sind. Beim dargestellten Beispiel sind die Öffnungen 18 an der linken untern Ecke der Platte und an der rechten obern Ecke der Platte mit Pak- kungsstreifen 40 und 41 auf der oben liegen den Fläche versehen.
Diese Öffnungen stel len die Verbindung zwischen den Wärme austauschräumen her, welche über und unter dem von der Packung 8 (Fig. 5) umgebe nen Raum liegen. Auch die Öffnungen 18 in der rechten untern und der linken obern Ecke der Platte 26 sind mit Packungen 42 und 43 versehen. Die Packungen liegen in Nuten, die auf der Unterseite der Platte so angeordnet sind, dass die Öffnungen eine Ver bindung zwischen dem von der Packung 8 umgebenen Teil (Fig. 5) und den benach barten von einer Packung 8 umgebenen Räu men bilden.
Die Packungen 40, 41, 42, 43 sind auf dem Grossteil ihres Verlaufes Vollpackungen, die in Nuten von einer Tiefe liegen, die der jenigen der Nuten für die Aufnahme der Packungen 7 und 8 entspricht. Aus den Fig. 7 und 9 ist ersichtlich, dass die Ausbil dung der Ränder jeder der Öffnungen 18 auf drei Seiten der Ausbildung der die Packun gen 7 und 8 enthaltenden Ränder ähnlich ist.
So ist beispielsweise die Öffnung 18 in der linken untern Ecke der Platte längs dreier Seiten ihres Randes durch die Packungen 7 und 41 derart eingefasst, dass die Aussenwand der sie aufnehmenden, im Querschnitt recht- eckförmigen Nut die Innenwand für die Nachbarnut bildet.
Wo die Notwendigkeit eintritt, das Wärmeaustauschmittel unter einer Pak- kungsnut hindurchzuführen, wird der Nut eine geringe Tiefe gegeben, wobei dann'auch die Stärke des Packungsstreifens entsprechend verringert wird.
Wie beispielsweise aus den Fig. 5 und 7 ersichtlich ist, beträgt die Dicke resp. Tiefe der die Öffnungen 18 umgeben- den Packungen 40 und 43 und Nuten längs der innern vierten Seite der Öffnungen un gefähr die Hälfte ihrer gewöhnlichen Dicke resp: Tiefe.
Wie ferner aus den Fig. 5, 7 und 11 ersichtlich ist; sind die Teile der Pak- kungen 7 und 8 und der sie aufnehmenden Nuten, welche parallel neben den vorerwähn ten Nuten mit ihrer Packung angeordnet sind, in ähnlicher Weise in ihrer Stärke bezw. Tiefe vermindert. Die Nutenteile von ge ringerer Tiefe können mit Vorsprüngen ver sehen sein, die dazu dienen, die Platten an diesen Stellen gegeneinander abzustützen, um zu verhindern, dass sie sich unter einem einseitigen Überdruck durchbiegen.
So sind beispielsweise solche Vorsprünge 50 (Fig. 5 und 9) an der Unterseite der Nuten von ver ringerter Tiefe bei den Auslass- und Einlass- öffnungen vorgesehen. Die zur Aufnahme der Packungen dienen den Nuten sind an Stellen, wo sich eine Änderung ihrer Tiefe ergibt, seitlich ausge buchtet (vergleiche Fig. 5, Punkt 30 und 32); so dass die Packungen an diesen Stellen in der richtigen Lage gehalten werden.
Ferner sind im Boden bestimmter Nuten Abfliess- rinnen 52,(Fig. 9) vorgesehen; um etwa zwi schen den Packungen hindurchtretende Flüs sigkeiten zu den äussern Rändern der Plat ten abführen zu können. Bei der Ausführung der Platte nach den Fig. 5 und 11 sind bestimmte Stellen vor handen, an denen beide Packungen ihrer gan zen Höhenach nicht untergebracht werden kön nen. Deshalb wird an diesen Stellen die Stär ke jeder Packung verringert (Fig. 11).
Auf diese Weise werden beide Packungen auf ihrer ganzen Länge festgehalten; obgleich sie auf einem Teilstück ihrer Gesamtlänge nur auf einem Bruchteil ihrer Höhe seitlich fest gehalten sind. In jenen Fällen, in welchen gewünscht wird, dass die Packungen längs ihres ganzen Verlaufes auf ihrer ganzen Höhe seitlich abgestützt werden, sind Metall einlagen 54 (Fig. 12, 13) eingeschweisst oder in anderer Weise befestigt. Dies gilt insbe sondere auch für jene Stellen; wo eine Pak- kung die andere überkreuzt, wie dies bei spielsweise die Fig. 12 und 13 zeigen.
Wenn der Wärmeaustauscher für die Kühlung oder Pasteurisierung von Milch verwendet werden soll, kann von solchen Einlagen Abstand ge nommen werden; die Packungen können in diesem Falle so angeordnet sein, dass sie auf einer Seite der Platte, zum Beispiel jener Seite, die mit der Milch in Berührung kommt, der ganzen Höhe nach seitlich abgestützt sind und nur an jenen Stellen. auf der entgegen gesetzten Seite der Platte, die mit Wasser oder einem andern Medium zur Erwärmung oder Kühlung der Milch in Berührung kom men, auf einem Teil ihrer Höhe seitlich ab gestützt werden.
Die Nuten und die in ihnen liegenden Packungen 7 und 8 können gemäss Fig. 18 auch mit Absätzen 7b und 8b versehen sein, welche so angeordnet sind, dass der abge setzte Teil der einen Packung den abgesetz ten Teil der andern Packung überlappt.
Fig. 14 zeigt Packungsstreifen 7, 8 von drei- eckförmigem Querschnitt, die in Nuten von V-förmigem Querschnitt untergebracht sind, während die Fig. 15 eine Packung zeigt, bei welcher der abgesetzte Streifen auf einer Seite der Platte den abgesetzten Streifen auf der andern Seite der Platte übergreift.
Aus den dargestellten Schnitten der Wärmeaustauscher ist ersichtlich, dass jedes der Wärmeaustauschmittel gezwungen ist, durch aufeinanderfolgende und parallele Wärmeaustauschräume zu fliessen. Doch ist es vorteilhaft, den von dem einen der Mittel oder von beiden Mitteln beschriebenen Weg durch geeignete Änderung der Anordnung der öffnungen, zum Beispiel durch Auslas sung oder Abdeckung einzelner derselben, zu ändern. Die Wärmeaustauschplatten und auch die Zwischenstücke können zum Beispiel flach, konisch, kugelförmig, gewellt,
quadratisch oder rechteckig sein. Die Platten können aus gestanzten Formen bestehen, die Zwischen stücke können gezogen, gefalzt oder durch Spritzen hergestellt sein.