DE1075135B

DE1075135B - Cross-flow plate heat exchanger with m the flow channels between the plates arranged wave-shaped heat transfer elements and method for its manufacture

Info

Publication number: DE1075135B
Application number: DENDAT1075135D
Authority: DE
Inventors: Gutter Dresden Gerhard
Original assignee: VEB Entwicklungsbau Pirna Pirna/Elbe-Sonnenstem
Publication date: 1960-02-11

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher und ein Verfahren zu seiner Herstellung. The invention relates to a cross-flow plate heat exchanger and a method for its production.

Derartige Wärmetauscher bestehen bekanntlich aus einem Paket von abwechselnd aufeinandergeschichteten Platten und wellenförmigen Wärmeübertragungselementen, die untereinander mittels Lötung verbunden werden. Den Abschluß der durch die Platten gebildeten Kanäle an den beiden in der jeweiligen Strömungsrichtung liegenden Längsseiten bilden starre Zwischenlagen in der Höhe der Kanäle, die dem Paket die erforderliche Festigkeit geben. An den senkrechten Kanten des Plattenpaketes sind nach dem Lötprozeß dünne Metallstreifen anzubringen als Trennwände für die Rohrleitungsstutzen zur Leitung des heißen und aufzuheizenden Gases, die mittels Schweißens an dem Plattenpaket befestigt werden. Hierbei treten bei den bekannten Ausführungen Schwierigkeiten insofern auf, als das Anschweißen der Rohrstutzen an den senkrechten Kanten des Paketes ein örtliches Auslöten der Platten zur Folge hat. Dieses Auslöten ist selbst dann nicht zu vermeiden, wenn das Elektroschweißverfahren angewendet wird.It is known that such heat exchangers consist of a package of alternately stacked one on top of the other Plates and wave-shaped heat transfer elements connected to one another by means of soldering will. The closure of the channels formed by the plates on the two in the respective Long sides lying in the direction of flow form rigid intermediate layers at the level of the channels, which the Give the package the required strength. On the vertical edges of the plate pack are after Soldering process to attach thin metal strips as partitions for the pipe socket to the line of the hot gas to be heated, which are attached to the plate pack by welding. Difficulties arise in the known designs in that the welding is carried out the pipe socket on the vertical edges of the package results in local desoldering of the plates. This unsoldering cannot be avoided even if the electric welding process is used.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die geschilderten Mängel durch eine andere bauliche Ausführung' des Plattenpaketes und durch ein anderes Verfahren zu seiner Herstellung zu vermeiden.The object of the invention is therefore to remedy the deficiencies described by a different structural Execution 'of the plate pack and to avoid another method for its production.

Der Plattenwärmetauscher ist zu diesem Zwecke nach der Erfindung derart aufgebaut, daß die Abschlußleisten der zueinander rechtwinklig verlaufenden Strömungskanäle zwischen den Platten an ihren Enden und die Platten an ihren Ecken mit Flanschen versehen sind und daß sowohl in den Flanschen als auch in der Boden- und Deckplatte des Paketes Bohrungen zur Aufnahme von Spannbolzen und außen in Richtung der Pakethöhe mit in durch die Spannbolzenachse gegebenen Ebenen liegenden Nuten zur Anbringung von Metallstreifen für die Befestigung der Rohrleitungsstutzen für das heiße und das aufzuheizende Gas vorgesehen sind.The plate heat exchanger is constructed for this purpose according to the invention in such a way that the end strips of the flow channels running at right angles to each other between the plates at their Ends and the panels are flanged at their corners and that both in the flanges as There are also holes in the base and cover plate of the package to accommodate clamping bolts and on the outside in Direction of the package height with grooves lying in the planes given by the clamping bolt axis Attachment of metal strips for the attachment of the pipe socket for the hot one and the one to be heated Gas are provided.

Die vorgeschlagene Bauform wird erfindungsgemäß vorzugsweise in zwei Ausführungen angewendet, je nachdem, ob für je zwei benachbarte Rohranschlußstutzen eine gemeinsame Trennwand oder für jeden Anschluß stutzen je zwei gesonderte Trennwände verwendet werden sollen.According to the invention, the proposed design is preferably used in two versions, each depending on whether a common partition wall for each two adjacent pipe connection pieces or for each Connection trim two separate partitions are to be used.

Bei Verwendung von je einer gemeinsamen Trennwand sind die Flansche der Abschlußleisten und der Platten mit je einer in der Diagonalebene des Plattenpaketes liegenden Nut versehen.When using a common partition, the flanges of the end strips and the Provide the plates with a groove lying in the diagonal plane of the plate pack.

Bei Verwendung gesonderter Trennwände für jeden Anschlußstutzen sind die Flansche in ihren äußeren Ecken mit je zwei in sich rechtwinklig kreuzenden Ebenen liegenden Nuten versehen.When using separate partitions for each connection piece, the flanges are in their outer Provide corners with two grooves lying in planes that cross at right angles.

Kreuzstrom-PlattenwärmetauscherCross-flow plate heat exchanger

mit in den Strömungskanälen
zwischen den Platten angeordnetenwith in the flow channels
arranged between the plates

wellenförmigenwavy

Wärmeüb ertr agungs elementenHeat transfer elements

und Verfahren zu seiner Herstellungand its method of manufacture

Anmelder:Applicant:

VEB Entwicklungsbau Pirna,
Pirna/Elbe-SonnensteinVEB Development Construction Pirna,
Pirna / Elbe-Sonnenstein

Gerhard Gutter, Dresden,
ist als Erfinder genannt wordenGerhard Gutter, Dresden,
has been named as the inventor

Die Herstellung des Plattenwärmetauschers ge-The manufacture of the plate heat exchanger

a5 schicht nach der Erfindung in der Weise, daß das Plattenpaket nach dem Spannen mitttels der Spannbolzen und der Muttern an den Flanschen der Abschlußleisten und der Platten in Richtung der Pakethöhe mit Nuten versehen und nach dem Einsetzen der Metallstreifen unter Belastung verlötet wird, worauf die Anschluß stutzen für die das heiße und das aufzuheizende Gas führenden Rohrleitungen an die Streifen sowie an die Boden- und Deckplatte vorzugsweise angeschweißt und die überstehenden Enden der Spannbolzen und der Metallstreifen flächengleich entfernt werden.a5 layer according to the invention in such a way that the Plate pack after clamping by means of the clamping bolts and nuts on the flanges of the end strips and the plates are grooved in the direction of the package height and after inserting the Metal strip is soldered under load, whereupon the connection clip for the hot and the to be heated Pipelines carrying gas to the strips and to the bottom and top plates are preferred welded on and the protruding ends of the clamping bolts and the metal strips removed with the same area will.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schaubildlich dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown diagrammatically in the drawing. It shows

Abb. 1 einen Ausschnitt aus einem teilweise aufgebauten Plattenpaket mit zueinander rechtwinklig verlaufenden Strömungskanälen in perspektivischer Darstellung, schräg von oben auf eine Eckverbindung gesehen,Fig. 1 shows a section of a partially assembled plate package with each other at right angles running flow channels in a perspective view, obliquely from above onto a corner connection seen,

Abb. 2 einen fertig aufgebauten Plattenwärmetauscher mit angesetzten Rohrleitungsstutzen in Gesamtansicht in perspektivischer Darstellung wie nach Abb. 1.Fig. 2 a fully assembled plate heat exchanger with attached pipe sockets in an overall view in a perspective view as in Fig. 1.

Das Plattenpaket besteht in an sich bekannter Weise aus ebenen, zunderbeständigen Metallplatten 6 und dazwischen angeordneten, wellenförmigen Wärmeübertragungselementen 3, die aus dünnem zunderbeständigem Blech hergestellt sind. Die wellenförmigen Elemente sind zueinander abwechselndThe plate package consists of flat, scale-resistant metal plates 6 in a manner known per se and arranged therebetween, wave-shaped heat transfer elements 3, which are made of thin scale-resistant Sheet metal are made. The wave-shaped elements are alternating with one another

909'729/288909,729 / 288

rechtwinklig angeordnet, so daß das Plattenpaket im Kreuzfluß durchströmt werden kann. Um die Platten zu einem Paket vereinigen zu können und die erforderliche Stabilität zu gewährleisten, wird jeder von den "Platten gebildete Kanal an den beiden Außen-Seiten in Längsrichtung der Wellen der Wärmeübertragungselemente 3 von Abschlußleisten 4 begrenzt, die als starre Zwischenlagen gleichzeitig auch die vorgegebene Höhe der einzelnen Kanäle gewährleisten. Diese Abschlußleisten 4 sind an ihren Enden und die Platten 6 sind an ihren Ecken mit deckungsgleich durchbohrten Flanschen 5 versehen. Den Abschluß des Plattenpaketes bilden die Bodenplatte 7 und die Deckplatte 8. Beiderseits der Platten-6 und auf der Innenseite der Bodenplatte? bzw. der Deckplatte 8 sind Lötfolien 9 zum Verbinden der einzelnen Elemente des Wärmetauschers eingelegt. Zum Zusammenhalten der Elemente an den Flanschen 5 dienen die Spannbolzen 10 und die Muttern 11. In die Flansche 5 einschließlich der Boden- und Deckplatte sind Nuten 12 zur Halterung von Metallwänden 13 eingearbeitet. Diese Metallwände 13 dienen zur Befestigung der Anschlußstutzen 14, 15 für die das heiße sowie 16, 17 für die das aufzuheizende Gas führenden Rohrleitungen, wobei der Wärmetauscher beispielsweise vom heißen Gas in Richtung der Pfeile 18 und vom aufzuheizenden Gas in Richtung der Pfeile 19 durchströmt wird.Arranged at right angles so that the flow through the plate pack can flow crosswise. To the plates Everyone of the "plates formed channel on the two outer sides in the longitudinal direction of the waves of the heat transfer elements 3 limited by end strips 4, which also act as rigid intermediate layers at the same time ensure the specified height of the individual channels. These end strips 4 are at their ends and the plates 6 are provided with congruently pierced flanges 5 at their corners. The end of the plate pack form the base plate 7 and the cover plate 8. Both sides of the plates 6 and on the inside of the base plate? or the cover plate 8 are soldering foils 9 for connecting the individual Elements of the heat exchanger inserted. Serve to hold the elements together on the flanges 5 the clamping bolts 10 and the nuts 11. In the flanges 5 including the base and cover plate grooves 12 for holding metal walls 13 are incorporated. These metal walls 13 are used for fastening the connection piece 14, 15 for the hot and 16, 17 for the gas to be heated leading Pipelines, the heat exchanger, for example, from the hot gas in the direction of arrows 18 and is flowed through by the gas to be heated in the direction of arrows 19.

Zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers werden die Abschlußleisten 4, die Platten 6 mit den dazwischen angeordneten wellenförmigen Wärmeübertragungselementen 3 und die Lötfolien 9 einschließlich der Boden- und Deckplatte 7, 8 auf die Spannbolzen 10 aufgesteckt und das gesamte Paket mittels der Muttern 11 verspannt. Danach werden an der Außenseite der Flansche 5 und in die Boden- und Deckplatte T₁ 8 die Nuten 12 eingearbeitet und in diese die Metallstreifen 13 einschließlich der zugehörigen, in der Zeichnung nicht dargestellten Lötfolien eingesetzt. Nunmehr wird das verspannte Plattenpaket belastet und der Lötprozeß durchgeführt. Dabei kann das Paket infolge des Ausschmelzens der Lötfolien zur Erzielung einer einwandfreien Flächenlötung innerhalb der Platten um ein entsprechendes Maß zusammensinken, ohne daß die eingelegten Metallstreifen 13 diese Höhenänderung behindern. Nach der Lötung werden die Anschlußstutzen für die das heiße und aufzuheizende Gas führenden Rohrleitungen 14, 15 bzw. 16, 17 seitlich an die freien Enden der in die Nuten 12 eingelöteten Metallstreifen und mit den Längskanten an die Bodenplatte? bzw. Deckplatte8 angeschweißt. Dabei treten keinerlei Auslötungserscheinungen auf, weil die beim Schweißen auftretende Wärme infolge der geringen Wandstärke der in die Nuten 12 eingesetzten senkrechten Metallwände nicht bis zu den Lötstellen vordringen kann. Sollten in vereinzelten Fällen die Metallstreifen die beim Schweißen entstehende Wärme nur ungenügend abführen, so kann eine unerwünscht hohe Erwärmung der Lötstellen durch ein auf die Metallstreifen wirkendes Kühlmedium, beispielsweise einen Kühlluftschleier, verhindert werden. Nach Fertigstellung des Wärmetauschers werden die überstehenden Enden der Spannbolzen 10 mit den Muttern 11 flächengleich entfernt. To produce such a heat exchanger, the end strips 4, the plates 6 with the wave-shaped heat transfer elements 3 arranged between them and the soldering foils 9 including the base and cover plates 7, 8 are pushed onto the clamping bolts 10 and the entire package is clamped by means of the nuts 11. The grooves 12 are then worked into the outside of the flanges 5 and into the bottom and cover plates T ₁ 8 and the metal strips 13, including the associated soldering foils, not shown in the drawing, are inserted into them. The tensioned plate pack is now loaded and the soldering process is carried out. As a result of the melting out of the soldering foils, the package can collapse by a corresponding amount within the plates in order to achieve perfect surface soldering, without the inserted metal strips 13 hindering this change in height. After the soldering, the connecting pieces for the pipes 14, 15 and 16, 17 carrying the hot gas to be heated are laterally attached to the free ends of the metal strips soldered into the grooves 12 and the longitudinal edges to the base plate? or cover plate8 welded on. There are no signs of soldering out because the heat generated during welding cannot penetrate as far as the soldering points due to the small wall thickness of the vertical metal walls inserted into the grooves 12. If, in isolated cases, the metal strips only insufficiently dissipate the heat generated during welding, an undesirably high level of heating of the soldering points can be prevented by a cooling medium, for example a cooling air curtain, acting on the metal strips. After completion of the heat exchanger, the protruding ends of the clamping bolts 10 with the nuts 11 are removed with the same area.

Claims

Patent claims:

1. Cross-flow plate heat exchanger with in the flow channels between rectangular Plates arranged wave-shaped heat transfer elements and on the sides of the the plates formed channels provided end strips and a bottom and cover plate at the ends of the plate pack and laterally attached pipe sockets for the inlet and outlet Discharge of the heat-exchanging gaseous agents, characterized in that the end strips (4) at their ends and the plates (6) at their ends with outwards in the direction of the diagonals of the plate pack extending flanges (5) are provided and that both in the flanges (5) as well as in the base and cover plate (7, 8) holes for receiving Clamping pin (10) and outside in the direction of the height of the plate pack with in through the clamping pin axis given levels lying grooves (12) for attaching metal strips (13) for fastening the pipe socket (14, 15, 16, 17) are provided.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the grooves (12) in the flanges (5) are arranged in the diagonal planes of the plate pack.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the grooves (12) in the outer Corners of the flanges (5) are arranged in planes crossing at right angles.

4. A method for producing the heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the plate pack after clamping by means of the clamping bolts (10) and of the nuts (11) on the flanges (5) in the direction of the package height with the grooves (12) and after inserting the metal walls (13) is soldered under load, whereupon the connecting piece for the pipelines (14, 15 or 16, 17) carrying the hot gas and the gas to be heated to the metal strips (13) and to the bottom and cover plate (7,8) are preferably welded and the protruding ends of the The clamping bolts (10, 11) and the metal strip (13) must be removed with the same area.

1 sheet of drawings