Plattenwärmeaustauscher Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmeaustauscher, der wenig stens eine Austauschereinheit aufweist.
Bei solchen Wärmeaustauschern muss die Warmmediumseite von der Kaltmediumseite wirksam getrennt sein, und gleichzeitig sollen sehr kleine hydraulische Durchmesser ermög licht werden, um die Gesamtgrösse des Wärme- austauschers zu reduzieren. Ferner soll er möglichst unempfindlich sein gegen grosse Temperaturgefälle pro Längeneinheit und gegen Schwankungen derselben.
Der Plattenwärmeaustauscher gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, dass eine Einheit aus Platten, Seiten wänden und gewellten Blechen derart aufge baut ist, dass die Platten durch an ihren Rän dern angeordnete Seitenwände voneinander entfernt sind, so dass zwischen den Platten Strömungskanäle gebildet sind, in welchen die gewellten Bleche Unterteilungen bilden, und dass die zwischen den Platten vorhandenen Sei tenwände Einlässe und Auslässe zu und von den Strömungskanälen bilden, welche Einlässe gegenüber der Strömungsrichtung im mitt leren Teil der Strömungskanäle abgewinkelt sind, und zwar derart, dass die Einlässe und Auslässe des einen Kanals so stark versetzt sind gegenüber denjenigen des benachbarten Kanals,
dass die durch den Austauscher strö menden Medien voneinander völlig getrennt sind. In der beiliegenden schematischen Zeich nung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf das Innere eines Bauelementes gemäss einer ersten Ausfüh rungsform, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, in der Pfeilrichtung gesehen, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Wärme austauschereinrichtung, entsprechend Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3, in der Pfeilrichtung gesehen, Fig. 5 ein Schaubild einer Einheit mit drei Strömungskanälen nach Fig.l. Fig. 6 eine Draufsicht auf das Innere eines Bauelementes einer zweiten Ausführungsform, Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6, in der Pfeilrichtung gesehen, Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Einheit mit zwei Strömungskanälen nach Fig. 6,
Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie 9-9 in Fig. 8, in der Pfeilrichtung gesehen, und Fig. 10 einen Wärmeaustauscher mit zwei parallel geschalteten Wärmeaustauscherein- ' heiten.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform eines Bauelementes sind in eine kreisrunde Metallplatte 1 zwei kreisrunde Befestigungslöcher 2 gestanzt. An den Rän dern der Platte 1 sind durch Hartlöten oder ähnliche Mittel Seitenwände 3 befestigt, wobei Befestigungslöcher 4 in diesen Seitenwänden mit den Befestigungslöchern 2 der Metall scheibe 1 zusammenfallen. Im Raum, der von den Seitenwänden 3 und der Metallplatte 1 begrenzt wird, ist ein gewellter Blechstreifen 5 angeordnet, wie in Fig.2 dargestellt.
In diesen Streifen sind Schlitze 6 geschnitten, welche eine Ausdehnung des Körpers bei hoher Temperatur ermöglichen, und durch sie kann auch das Temperaturgefälle pro Längenein heit klein gehalten werden.
Fig. 3 und 4 zeigen, wie eine Wärmeaus tauschereinheit zusammengesetzt ist. Eine Platte 7, die gleich ist wie die Platte 1, wird an den Seitenwänden durch Hartlöten oder ähnliche Mittel befestigt, so dass die Platten 1 und 7 voneinander entfernt sind, nm zwi schen sich den ersten Strömungskanal zu bilden. Die zwischen den Platten vorhandenen Seitenwände sind so geformt, dass sie Einlässe und Auslässe zu und von den Strömungs kanälen bilden, welche Einlässe und Auslässe gegenüber der Strömungsrichtung im mitt leren Teil des Strömungskanals abgewinkelt sind.
Weitere Seitenwände 8, die an sich gleich sind wie die Seitenwände 3, sind wie darge stellt gegenüber den Seitenwänden 3 in umge kehrter Lage -an der Scheibe 7 befestigt. Auf diese Weise sind die Einlässe und Auslässe für das durch diesen zweiten Strömungskanal fliessende Gas gegenüber den Einlässen und Auslässen des ersten Strömungskanals ver setzt, und zwar so stark, dass die durch den Austauscher strömenden Medien voneinander völlig getrennt sind.
Ein weiterer gewellter Streifen 9, der gleich dem Streifen 5 ist, ist z. B. durch Hartlöten im Strömungskanal befestigt, der durch die Seitenwände 8 und die Platten 7 und 10 ein geschlossen wird.
In Fig. 3 ist der Einlass für eines der wärmeaustauschenden Gase bei 7,c, der Auslass bei 7b, der Einlass für das andere wärmeaus tauschende Gas bei 7c und der Auslass bei 7c1 dargestellt. Der gewellte Streifen 5 teilt den Gasstrom in mehrere Teile 7f und der gewellte Streifen 9 teilt den Gasstrom in mehrere Teile 7e; die Platte 7 trennt die Gasströme in den beiden Strömungskanälen.
Die Platten, Seitenwände und die gewellten Streifen werden in der richtigen Grösse ge stanzt und wie in Fig. 5 dargestellt zusammen gesetzt, bis eine Einheit aufgebaut ist. Die Teile können durch Schrauben oder ähnliches, welche durch die Richtlöcher und Endplatten gehen und nicht dargestellt sind, zusammen gehalten werden. Es ist vorteilhaft, ein aus Platten, gewellten Streifen und Seitenwänden bestehendes Element mit Hilfe von Schrau benbolzen, die durch die erwähnten Richt- löcher gehen, zusammenzuhalten, worauf die Teile durch Hartlöten und Eintauchen der ganzen Konstruktion in ein Bad der Hartlot legierung aneinander befestigt werden.
Eine oder mehrere Einheiten werden dann zum Bil den eines Wärmeaustauschers verwendet.
Die heissen und kalten Gase fliessen ab wechselnd im Gegenstrom durch aufeinander folgende Strömungskanäle, wobei der Wärme austausch durch die dünnen Metallplatten stattfindet, welche die Kanäle voneinander trennen.
Typische Gesamtmasse für eine kreisför mige Einheit, wie oben beschrieben, zur Ver wendung in einer kleinen Gasturbinenanlage der Art, wie sie für den Fahrzeugantrieb ver wendet wird, betragen z. B. in der Länge 21,5 cm und im Durchmesser 7,5 cm, wobei . eine Einheit 200 Strömungskanäle enthält. Die Plattendimensionen können in diesem Falle 7,5 cm im Durchmesser und 0,25 mm in der Dicke sein. Die Seitenwände können 0,8 mm dick sein und das gewellte Blech 0,13 mm.
Ein gewelltes Blech der dargestellten Form hat den Vorteil, dass es die Reduktion des hydraulischen Durchmessers und gleichzeitig eine Vergrösserung der wärmeaustauschenden Fläche ermöglicht. Es stützt auch wirksam die es einschliessenden Platten und reduziert so die Spannungen, z. B. Biegespannungen, was die Verwendung dünnerer Platten ermöglicht, die einen verbesserten Wärmeaustausch ge statten.
Die Fig. 6, 7, 8 und 9 entsprechen im we sentlichen den Fig. 1, 2, 3 bzw. 4, ausser dass in den Fig. 6, 7, 8 und 9 die Elemente von poly gonaler Form sind, und zwar sechseckig. Auch hier werden die Einlässe und Auslässe für die wärmeaustauschenden Gase durch Wände be grenzt, die bis an den Rand einer Einheit reichen.
In Fig.10 treten Auspuffgase durch die Leitung 11 ein, gehen durch ein Filter 12, in welchem eventuell vorhandene grössere Teil chen aus den Gasen entfernt werden, und tre ten dann durch Kanäle 13 in die beiden par allel geschalteten Wärmeaustauschereinheiten ein, strömen durch die betreffenden Strö mungskanäle jeder Einheit, wo sie ihre Wärme abgeben, und treten durch Auspuffleitungen 14 aus.
Luft vom Kompressor tritt durch die Lei tung 15 ein, strömt durch die betreffenden Strömungskanäle und tritt durch die Leitun gen 16 aus.
Die Einheiten sind wie dargestellt in ein Gehäuse eingesetzt und von den Flächen 17 festgehalten.