DE102010046864A1

DE102010046864A1 - Plattenwärmetauscher mit einem vollverschweißten Plattenpaket

Info

Publication number: DE102010046864A1
Application number: DE201010046864
Authority: DE
Inventors: Andree Peckmann; Peter Thomsen; Hendrik Surmund; Dr.-Ing. Vries Bernd de
Original assignee: GEA Ecoflex GmbH
Current assignee: Kelvion PHE GmbH
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-03-29
Also published as: WO2012041287A3; WO2012041287A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit einem vollverschweißten Plattenpaket, welches von einem geschlossenem Rahmen umhaust ist, bestehend aus vier Säulen (3), einer Kopfplatte (4), einer Bodenplatte (5) und vier Seitenplatten (6), wobei die Seitenplatten (6) umlaufend mit der Bodenplatte (5), der Kopfplatte (4) und den jeweils zugeordneten Säulen (3) verschraubt sind und auf der Innenseite dieser Schraubverbindungen eine Dichtung (12) als erste umlaufende Schnittstelle zwischen den zu verbindenden Bauteilen angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Plattenwärmetauscher zur Verfügung zu stellen, bei dem Leckagen durch Setzvorgänge in der Dichtung sowie eine Zerstörung der Dichtung bei der Montage vermieden werden. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass zumindest eine weitere, teilweise oder ganz umlaufende Schnittstelle (14, 17, 19) zwischen den zu verbindenden Bauteilen angeordnet ist, die den Kraftschluss zwischen den zu verbindenden Bauteilen zumindest teilweise aufnimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit einem vollverschweißten Plattenpaket gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
1 der angehängten Zeichnung zeigt einen gattungsgemäßen Plattenwärmetauscher 1 in einer Explosionsdarstellung. Dieser Plattenwärmetauscher 1 besitzt ein vollverschweißtes Plattenpaket 2, welches bei montiertem Plattenwärmetauscher 1 von einem geschlossenen Rahmen umhaust ist. Dieser Rahmen besteht aus vier Säulen 3, einer Kopfplatte 4, einer Bodenplatte 5 sowie aus vier Seitenplatten 6. Mindestens zwei der Seitenplatten 6 weisen Einlaufstutzen 7 bzw. Auslaufstutzen 8 für die zu behandelnden Medien auf.
Die Seitenplatten 6 weisen in ihren Randbereichen Durchgangsbohrungen auf, die von Spannbolzen 9 durchragt sind. Diese Spannbolzen 9 dienen der Verschraubung der Seitenplatten 6 mit der Kopfplatte 4, der Bodenplatte 5 sowie den Säulen 3. Diese sind dazu mit Gewindebohrungen 10 bzw. Durchgangsbohrungen 11 ausgestattet.
In den Eckbereichen des Plattenpakets 2 sind Führungen 18 angeschweißt, die die Säulen 3 so aufnehmen, dass diese bei montiertem Plattenwärmetauscher 1 nicht mit den zu behandelnden Medien in Berührung kommen können.
Auf der Innenseite der Schraubverbindungen ist zwischen den Seitenplatten 6, der Kopfplatte 4, der Bodenplatte 5 und den Säulen 3 eine umlaufende Dichtung 12 angeordnet, die dafür sorgt, dass die Umhausung mediendicht ist.
2 zeigt einen Schnitt durch eine Schraubverbindung zwischen einer Seitenplatte 6 und einer Säule 3 gemäß dem in 1 dargestellten Stand der Technik. Aus 2 ist ersichtlich, dass nach der Montage zwischen den Seitenplatten 6 und den Säulen 3 ein Spalt 13 verbleibt. Ein derartiger Spalt 13 ist auch zwischen den Seitenplatten 6 und der Kopfplatte 4 sowie der Bodenplatte 5 vorhanden. Dadurch verläuft der Krafthauptschluss zwischen den verbundenen Bauteilen nur über die Dichtung 12. Diese Ausführung hat einige Nachteile. So ist es möglich, dass sich die Schraubverbindung aufgrund von Setzvorgängen in der Dichtung 12 löst, womit Leckagen des Plattenwärmetauschers 1 verbunden sind. Des Weiteren kann die Dichtung 12 bei der Montage sogar zerstört werden bzw. die Dichtung 12 wird nicht gleichmäßig flächig belastet. Weitere Nachteile dieses Standes der Technik sind darin zu sehen, dass durch die Verschraubung Randmomente in die Kopfplatte 4 bzw. Torsionsmomente in die Säulen 3 eingebracht werden, was zu Verbiegungen dieser Bauteile führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Plattenwärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Plattenwärmetauscher gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Erfindungsgemäß wird also zusätzlich zu der auf der Innenseite der Schraubverbindungen angeordneten Dichtung, die eine erste umlaufende Schnittstelle zwischen den zu verbindenden Bauteilen darstellt, zumindest eine weitere, teilweise oder ganz umlaufende Schnittstelle zwischen den zu verbindenden Bauteilen vorgesehen, die den Kraftschluss zwischen den zu verbindenden Bauteilen zumindest teilweise aufnimmt. Dadurch werden die oben beschriebenen Nachteile abgestellt oder aber stark gemindert.
Die zumindest eine weitere Schnittstelle ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auf der Außenseite der Schraubverbindungen, also zwischen den Rändern der zu verbindenden Bauteile und den Schraubverbindungen, angeordnet. Sie kann aber auch zwischen der die erste Schnittstelle bildenden Dichtung und den Schraubverbindungen oder auf beiden Seiten der Schraubverbindungen angeordnet sein, oder sich von der Innenseite auf die Außenseite erstrecken, wobei sie dann im Bereich der Schraubverbindungen Lochungen zum Durchstecken der Spannbolzen aufweist. Des Weiteren muss die zweite Schnittstelle nicht ununterbrochen umlaufen, sondern sie kann auch aus voneinander beabstandeten Abschnitten bestehen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die zumindest eine weitere Schnittstelle als Metall-Metall-Kontakt zwischen den zu verbindenden Bauteilen ausgeführt, d. h., die zu verbindenden Bauteile sind so gefertigt, dass diese bei der Montage der Schraubverbindungen in direktem flächigen Kontakt zueinander stehen. Das führt dazu, dass der Krafthauptschluss des Systems nicht mehr über eine Dichtung verläuft, sondern direkt über die jeweiligen Bauteile. Aufgrund dieser Ausbildung wird die Dichtung vorgespannt und durch die Montage oder ggf. nötiges Nachziehen der Spannbolzen nicht zerstört. Des Weiteren können höhere Vorspannkräfte der Schraubverbindungen realisiert werden.
Setzvorgänge der Dichtung beeinflussen die Schraubverbindungen bei ausreichender Schraubenvorspannung nicht mehr, so dass die Schraubverbindungen fest bleiben. Die so ausgewählte zweite Schnittstelle verhindert auch eine Biegung der Kopfplatte, da diese nicht mit einem Randmoment belastet wird. Insgesamt wird die Dichtung gleichmäßig belastet und das Gesamtsystem des Plattenwärmetauschers wird durch Reibschluss zwischen den Komponenten besser fixiert.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zumindest eine weitere Schnittstelle als zwischen den zu verbindenden Bauteilen angeordnetes separates Stützelement ausgeführt. Dieses Stützelement hat im Gegensatz zu der die erste Schnittstelle bildenden Dichtung keine Dichtfunktion, sondern es nimmt einen großen Teil des Kraftschlusses zwischen den zu verbindenden Bauteilen auf und entlastet somit die Dichtung auf der Innenseite der Schraubverbindungen. Aufgrund dieser Lösung wird ebenfalls eine Biegung der Kopfplatte verhindert, wodurch sich eine gleichmäßige flächige Belastung der Dichtung auf der Innenseite der Schraubverbindungen sowie die anderen, oben genannten Vorteile ergeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
In der anhängenden Zeichnung zeigt neben den 1 und 2, die den Stand der Technik darstellen:
3 einen Schnitt durch eine Schraubverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
4 einen Schnitt durch eine Schraubverbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
5 einen Schnitt durch ein bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendetes Stützelement, und
6 einen Schnitt durch ein weiteres, anders ausgeführtes Stützelement.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zu verbindenden Bauteile, also die Seitenplatten 6, die Bodenplatte 5, die Kopfplatte 4 sowie die Säulen 3 so gefertigt, dass zwischen ihnen nach der Montage auf der Außenseite der Schraubverbindungen kein Spalt mehr vorhanden ist, sondern dass sie im direkten flächigen Kontakt 17, 19 zueinander stehen, wobei die Dichtung 12 auf der Innenseite der Schraubverbindungen definiert vorgespannt ist. Der Krafthauptschluss verläuft dann nicht mehr über die Dichtung 12, sondern über den Metall-Metall-Kontakt 17, 19 auf der Außenseite der Schraubverbindungen. Damit gehen die o. g. Vorteile einher.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird als zweite Schnittstelle auf der Außenseite der Schraubverbindungen ein Stützelement 14 eingesetzt, von dem Ausführungsformen in den 5 und 6 dargestellt sind. Diese Stützelemente 14 besitzen einen Metallkern 15, der teilweise von einem Weichstoffmaterial 16 umhüllt ist, welches von der Festigkeit her weicher als Metall und komprimierbar ist und als Toleranzkompensator dient. Dabei kann es sich um Graphit oder anderes geeignetes Weichstoffmaterial 16, z. B. PTFE, handeln. Das Weichstoffmaterial 16 ist in den Metallkern 15 eingelassen, überragt aber dessen freiliegenden Bereich. Dadurch wird eine genügend starke Schicht an Weichstoffmaterial 16 und damit eine ausreichende Rückstellkraft des Weichstoffmaterials 16 zur Verfügung gestellt und gleichzeitig gesichert, dass die zu verbindenden Bauteile des Plattenwärmetauschers 1 bei der Montage in Metallkontakt mit dem freiliegenden Bereich des Metallkerns 15 kommen.
Anstelle eines teil- oder vollummantelten Metallkerns kann als zweite Schnittstelle auch ein Abstandshalter aus Metall oder einem anderen geeig neten Material eingesetzt werden.

Claims

Plattenwärmetauscher mit einem vollverschweißten Plattenpaket, welches von einem geschlossenem Rahmen umhaust ist, bestehend aus vier Säulen (3), einer Kopfplatte (4), einer Bodenplatte (5) und vier Seitenplatten (6), wobei die Seitenplatten (6) umlaufend mit der Bodenplatte (5), der Kopfplatte (4) und den jeweils zugeordneten Säulen (3) verschraubt sind und auf der Innenseite dieser Schraubverbindungen eine Dichtung (12) als erste umlaufende Schnittstelle zwischen den zu verbindenden Bauteilen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere, teilweise oder ganz umlaufende Schnittstelle (14, 17, 19) zwischen den zu verbindenden Bauteilen angeordnet ist, die den Kraftschluss zwischen den zu verbindenden Bauteilen zumindest teilweise aufnimmt.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schnittstelle (14, 17, 19) auf der Außenseite der Schraubverbindungen oder zwischen der die erste Schnittstelle bildenden Dichtung (12) und den Schraubverbindungen oder auf beiden Seiten der Schraubverbindungen angeordnet ist.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schnittstelle als Metall-auf-Metall-Kontakt (17, 19) zwischen den zu verbindenden Bauteilen ausgeführt ist.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schnittstelle als zwischen den zu verbindenden Bauteilen angeordnetes separates Stützelement (14) ausgeführt ist
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (14) ein Abstandhalter aus Metall oder einem anderen geeigneten Material ist.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter einen Metallkern (15) besitzt, der teilweise oder vollständig mit einem Weichstoffmaterial (16) ummantelt ist.