DE1132162B

DE1132162B - Seals for plate heat exchangers

Info

Publication number: DE1132162B
Application number: DEM45668A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfred Schweyer
Original assignee: Dipl-Ing Alfred Schweyer
Current assignee: Dipl-Ing Alfred Schweyer
Priority date: 1960-06-18
Filing date: 1960-06-18
Publication date: 1962-06-28
Also published as: BE604962A; GB946804A

Description

Dichtungen für Platten -Wärmeaustauscher DieAnwendbarkeitvon Platten-Wärmeaustauschern ist durch die hohen, an das Dichtungsmaterial zu stellenden Anforderungen ziemlich eingeengt.Gaskets for plate heat exchangers The applicability of plate heat exchangers is quite due to the high demands placed on the sealing material constricted.

Als elastische Dichtungsmaterialien werden Gummi und gummi ähnliche Stoffe in vielfältigen Formen verwendet. As the elastic sealing materials, rubber and rubber-like are used Fabrics used in a variety of forms.

Es sind Schlauchdichtungen aus Gummi bekannt, die auf den Dichtflächen von Kühlraumtüren verlegt werden. Es ist auch bekannt, diese Schlauchdichtungen so auszugestalten, daß sie nach dem Schließen der Tür durch Einblasen von Druckluft gespannt werden können. Diese durch ein flüssiges oder gasförmiges Druckmittel spannbare Schlauchdichtung ist auch schon in Rohrbündel-Wärmeaustauschern angewendet worden, um die Leitflächen in den Durchlässen des Wärmeaustauschers gegen die Gehäusewand abzudichten. Für Platten-Wärmeaustauscher sind die aufblasbaren Gummidichtungen nicht geeignet, weil der dichtende Schlauch bei hohem Innendruck der Dichtungsfläche ausweicht, dabei nach innen oder außen als Blase austritt und schließlich platzt. There are known hose seals made of rubber, which on the sealing surfaces be moved by cold room doors. These hose seals are also known designed so that after closing the door by blowing compressed air can be tensioned. These can be tensioned by a liquid or gaseous pressure medium Hose sealing has also already been used in tube bundle heat exchangers, around the guide surfaces in the passages of the heat exchanger against the housing wall to seal. For plate heat exchangers are the inflatable rubber seals not suitable because the sealing hose is exposed to high internal pressure in the sealing surface evades, emerges inwards or outwards as a bubble and finally bursts.

Gummi und gummiähnliche Stoffe sind als Dichtungsmaterial nur in einem vergleichsweise engen Temperaturbereich zwischen etwa und +1300 C brauchbar. Bei darüberliegenden Temperaturen werden gummiartige Materialien thermisch zersetzt. Rubber and rubber-like materials are only available as sealing material a comparatively narrow temperature range between approximately and +1300 C. At temperatures above this, rubber-like materials are thermally decomposed.

Bei darunterliegenden Temperaturen werden sie spröde und brüchig.At temperatures below this, they become brittle and fragile.

Deshalb wird als Dichtungsmaterial für Platten-Wärmeaustauscher auch der temperaturempfindliche Asbest verwendet. Dichtungsringe aus Asbest überstehen die erste Überholung des Platten-Wärmeaustauschers oft nicht. Beim Wiederzusammensetzen des auseinandergenommenen Wärmeaustauschers können die Dichtungskörper aus Asbest nicht mehr genau in die ursprüngliche Lage gebracht werden und bröckeln auch leicht an den Dichtungsflächen ab. Für Dichtungskörpèr aus gummiartigen Stoffen oder aus Asbest gleich erschwerend ist der Umstand, daß die Dichtungskörper eine Schichthöhe von etwa 5 mm haben und daß die Materialkosten entsprechend hoch sind. Therefore it is also used as a sealing material for plate heat exchangers the temperature-sensitive asbestos used. Asbestos sealing rings survive the first overhaul of the plate heat exchanger is often not done. When reassembling of the disassembled heat exchanger, the sealing body made of asbestos can no longer be brought exactly into the original position and also crumble easily on the sealing surfaces. For sealing bodies made of rubber-like materials or made of Asbestos is just as difficult as the fact that the sealing body has a layer height of about 5 mm and that the material costs are correspondingly high.

Gegenstand der Erfindung ist eine Dichtung für Platten-Wärmeaustauscher. Die erfindungsgemäße Dichtung besteht aus einem an sich bekannten, geschlossenen Hohlkörper, welcher aus Metall hergestellt und teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dieser Hohlkörper kann aus einem an seinen Enden zu einem Ring verbundenen Metallrohr bestehen, dessen Gestalt derjenigen der an den Austauscherplatten vorgesehenen Dichtflächen entspricht. Dieser ringförmige Hohlkörper wird mit einer geeigneten Flüssigkeit, z. B. Wasser, zu etwa 80 bis 95°/a seines Volumens gefüllt. Zur Verwendung bei höheren Temperaturen, z. B. über 200 bis 3000 C, wählt man hitzebeständige Flüssigkeiten, etwa Glykol oder Glycerin, gegebenenfalls mit Wasser gemischt, oder hochsiedende flüssige aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Diphenyl oder alkylierte Naphthaline. The invention relates to a seal for plate heat exchangers. The seal according to the invention consists of a closed one which is known per se Hollow body, which is made of metal and partially filled with liquid is. This hollow body can consist of one connected at its ends to form a ring Metal pipe exist, the shape of which is that of the one provided on the exchanger plates Sealing surfaces corresponds. This annular hollow body is with a suitable Liquid, e.g. B. water, filled to about 80 to 95 ° / a of its volume. For use at higher temperatures, e.g. B. over 200 to 3000 C, choose heat-resistant liquids, for example glycol or glycerine, optionally mixed with water, or high-boiling ones liquid aromatic hydrocarbons, e.g. B. diphenyl or alkylated naphthalenes.

Für den Temperaturbereich zwischen 0 und - 1200 C kommen organische Flüssigkeiten, z. B. Methanol-Wasser-Gemische, in Betracht. Der hohle Rohrkörper kann mit einer Isolierschicht, z. B. aus Asbest oder einem geeigneten Kunststoff, z. B. aus halogeniertem Polyäthylen, überzogen werden.For the temperature range between 0 and - 1200 C, organic ones are used Liquids, e.g. B. methanol-water mixtures into consideration. The hollow tubular body can with an insulating layer, e.g. B. made of asbestos or a suitable plastic, z. B. of halogenated polyethylene coated.

Der erfindungsgemäße, teilweise mit Flüssigkeit gefüllte Dichtungshohlkörper kann auch aus einer Nut bestehen, die längs der Dichtungsfläche einer Wärmeaustauscherplatte herausgepreßt ist und mittels einer dünnen Metallmembran, die auf die Nutränder aufgeschweißt ist, verschlossen ist. Die Membran kann ebenfalls einen isolierenden Belag erhalten. Ihr steht auf der benachbarten Austauscherplatte eine Feder gegenüber, die im zusammengesetzten Austauscher gegen die Membran der benachbarten Platte gedrückt wird. Der von der Membran verschlossene Hohlraum kann durch Öffnungen, die im Rand der Platte vorgesehen sind, mit Flüssigkeit gefüllt werden. Nach Einbringung der Flüssigkeit werden Öffnungen z. B. durch Schrauben verschlossen. The hollow sealing body according to the invention, partially filled with liquid can also consist of a groove running along the sealing surface of a heat exchanger plate is pressed out and by means of a thin metal membrane that is attached to the groove edges is welded on, is closed. The membrane can also be an insulating one Topping received. Opposite it is a spring on the adjacent exchanger plate, pressed against the membrane of the adjacent plate in the assembled exchanger will. The cavity closed by the membrane can be opened through openings in the edge the plate are provided to be filled with liquid. After bringing in the Liquid are openings z. B. closed by screws.

Wird ein mit den erfindungsgemäßen Dichtungen ausgestatteter Platten-Wärmeaustauscher zusammengesetzt, dann werden unter dem Dichtungsdruck der Verschraubungen die Dichtungskörper elastisch deformiert. Innerhalb derselben entsteht ein Gegendruck, der von der Kompression des in dem Hohlkörper enthaltenen Gaspolsters abhängt. Wenn bei einer Flüssigkeitsfüllung von 95 95°/o des Hohlkörpervolumens, also bei einem Gaspolster von 510/ dieses Volumens, dieses um 4,5°/o zusammengedrückt wird, dann steigt der Druck des Gaspolsters auf das Zwanzigfache. Is a plate heat exchanger equipped with the seals according to the invention assembled, then the sealing bodies are under the sealing pressure of the screw connections elastically deformed. A counter pressure arises within it, which is caused by the compression of the gas cushion contained in the hollow body depends. If with a liquid filling of 95 95% of the hollow body volume, that is with a gas cushion of 510 / of this volume, this is compressed by 4.5 per cent, then the pressure rises of the gas cushion to twenty times.

Diese Drucksteigerung kann durch Wahl des Flüssigkeitsvolumens nach Wunsch geändert werden, so daß jede Elastizität des Hohlkörpers eingestellt werden kann. Bei einer Temperaturerhöhung des Plattenaustauschers von 20 auf etwa 1500 C steigt der Dichtungsgegendruck nochmal um 50 50°/o an Bei weiterem Erhitzen auf 3000 C wird er durch teilweises Verdampfen des Wassers auf 90 atü erhöht. Dabei sind die Zugstangen des Wärmeaustauschers als starr vorausgesetzt.This increase in pressure can be adjusted by choosing the volume of liquid Desired can be changed, so that any elasticity of the hollow body can be adjusted can. When the temperature of the plate exchanger increases from 20 to around 1500 C. the gasket counterpressure rises again by 50 50%. With further heating up 3000 C it is increased to 90 atü by partial evaporation of the water. Included the tie rods of the heat exchanger are assumed to be rigid.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dichtungskörpers beispielsweise und schematisch als Querschnitt durch ein Plattenpaar dargestellt. In the drawing are various embodiments of the invention Sealing body for example and schematically as a cross section through a pair of plates shown.

In der Ausführungsform gemäß Abb. 1 ist der erfindungsgemäße Dichtungskörper als selbständiger und auswechselbarer Hohlring ausgebildet. In the embodiment according to Fig. 1, the sealing body according to the invention is designed as an independent and replaceable hollow ring.

In der Ausführungsform gemäß Abb. 2 wird der Hohlkörper von einer in eine Austauscherplatte eingedrückten Nut und einer darübergeschweißten Metallmembran gebildet. In the embodiment according to Fig. 2, the hollow body of a groove pressed into an exchanger plate and a metal membrane welded over it educated.

In der Ausführungsform gemäß Abb. 3 wird der Hohlkörper von zwei mit den Nuträndern gemeinsam verschweißten Membranen gebildet. In the embodiment according to Fig. 3, the hollow body is of two membranes welded together with the groove edges are formed.

In Abb. 1 bezeichnen 1 und 2 zwei benachbarte Platten eines Plattenwärmeaustauschers. Die Dichtflächen der Platten sind so ausgebildet, daß sie auf einer Plattenseite als Rinne 3, auf der anderen Seite als Wulst 4, beispielsweise von rundem Querschnitt, erscheinen. Die Platten werden so zusammengesetzt, daß der Wulst einer Platte der Rinne in der benachbarten Platte gegenübersteht. Der jeweils zwischen Wulst und Rinne eingelegte Dichtungskörper besteht aus einem Rohr 5, welches, wie dargestellt, kreisförmigen Querschnitt oder auch elliptischen Querschnitt haben kann und zweckmäßig mit einer unelastischen Isolierung überzogen ist. Der Dichtungskörper kann beispielsweise aus einem Metallrohr von 5 mm äußeren Durchmessers und 0,1 bis 0,2 mm Wandstärke hergestellt werden. Als Material kommen insbesondere Kupfer, rostfreier Stahl und Edelstähle in Betracht. Ein solches Rohr wird in die Form der Dichtungsflächen der Austauscherplatten gebogen und an der Stoßstelle verlötet oder verschweißt. Vor dem Löten oder Schweißen wird das Rohr bereits teilweise mit Flüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllt. Im Rohr ist eine kleine Öffnung vorgesehen, durch welche nach dem Löten oder Schweißen Flüssigkeit bis zu dem vorgesehenen Flüssigkeitsstand nachgefüllt werden kann. Nach Einstellung des Flüssigkeitsinhaltes wird auch diese Öffnung durch Löten oder Schweißen verschlossen. Zur Herstellung dieser Dichtungskörper eignet sich unter anderem das Argomarg-Schweißverfahren. Die Schweißstelle ist im Rohrinneren mit einem dünnen Messingröhrchen unterlegt, um ein Wegfließen des Argons zu verhindern. In Fig. 1, 1 and 2 designate two adjacent plates of a plate heat exchanger. The sealing surfaces of the plates are designed so that they are on one side of the plate as a channel 3, on the other side as a bead 4, for example of a round cross-section, appear. The plates are assembled so that the bead of a plate of Facing groove in the adjacent plate. The one between the bead and Gasket inserted sealing body consists of a pipe 5, which, as shown, circular cross-section or elliptical cross-section and appropriate is covered with an inelastic insulation. The sealing body can for example from a metal tube with an outer diameter of 5 mm and a wall thickness of 0.1 to 0.2 mm getting produced. In particular, copper, stainless steel and Stainless steels into consideration. Such a pipe is in the shape of the sealing surfaces of the Exchanger plates bent and soldered or welded at the joint. before the soldering or welding, the pipe is already partially with liquid, z. B. Water, filled. A small opening is provided in the tube through which after the Soldering or welding fluid replenished to the intended fluid level can be. After setting the liquid content, this opening is also through Soldering or welding sealed. Suitable for the production of this sealing body among other things the Argomarg welding process. The welding point is inside the pipe underlaid with a thin brass tube to prevent the argon from flowing away.

Das geformte, mit Flüssigkeit gefüllte und verschlossene Rohr kann noch mit einer zweckmäßig nahtlosen Kunststoffisolierung versehen werden.The shaped, liquid-filled and sealed tube can can still be provided with an appropriately seamless plastic insulation.

In der Abb. 2 bezeichnen 11 und 12 zwei benachbarte Wärmeaustauscherplatten, deren Dichtungsflächen so ausgebildet sind, daß sie auf einer Plattenseite als Nut 13, auf der anderen Plattenseite als Feder 14 erscheinen. Die Nut wird mittels einer an den Nuträndern aufgeschweißten dünnen Metallfolie 15 verschlossen, so daß der längs der Plattenkante umlaufende Hohlraum 16 entsteht. In der Wand des Hohlraumes sind Öffnungen 17 zur Einfüllung der Flüssigkeit vorgesehen, welche durch Schrauben 18 od. dgl. verschlossen werden. In Fig. 2, 11 and 12 designate two adjacent heat exchanger plates, whose sealing surfaces are designed so that they are on one side of the plate as a groove 13, appear as spring 14 on the other side of the plate. The groove is made by means of a thin metal foil welded to the edge of the groove 15 locked so that the A cavity 16 running around the edge of the plate is created. In the wall of the cavity openings 17 are provided for filling the liquid, which are screwed 18 or the like. Are closed.

In der Abb. 3 bezeichnen 20 und 21 zwei benachbarte Wärmeaustauscherplatten, deren Dichtungsflächen in der an Hand der Abb. 2 beschriebenen Weise als Nuten 22 ausgebildet sind und jeweils auf der anderen Plattenseite als Federn 23 erscheinen. In die Nuten 22 sind zwei Dichtungsmembranen 24, 25 mit Profilen verschiedener Krümmung eingelegt und an den Rändern miteinander an den Schweiß stellen 28, 29 verbunden. Die Schweißstellen 28, 29 können auch mit der Austauscherplatte selbst an den Nuträndern verbunden werden. Der von den Membranen 24, 25 eingeschlossene Hohlraum 26, kann durch Öffnungen 27 mit Flüssigkeit gefüllt werden. Wenn die Öffnungen 27, wie in der Abb. 3 dargestellt, an der Andrückstelle der Feder 23 der benachbarten Platte liegen, erübrigt es sich, diese Öffnungen zu verschließen, z. B. zuzuschweißen. In einer Membran können auf der Andrücklinie der Feder der benachbarten Platte auch mehrere solche Öffnungen, z. B. zwei, angebracht werden. In Fig. 3, 20 and 21 designate two adjacent heat exchanger plates, their sealing surfaces as grooves 22 in the manner described with reference to FIG. 2 are formed and appear as springs 23 on the other side of the plate. In the grooves 22 are two sealing membranes 24, 25 with profiles of different curvature inserted and set at the edges to each other on the sweat 28, 29 connected. The welds 28, 29 can also be made with the exchanger plate itself at the groove edges get connected. The cavity 26 enclosed by the membranes 24, 25 can be filled with liquid through openings 27. When the openings 27, as in of Fig. 3, at the pressure point of the spring 23 of the adjacent plate lie, there is no need to close these openings, e.g. B. to be welded. In a membrane, the spring of the adjacent plate can also be on the pressure line several such openings, e.g. B. two, are attached.

Die Einftillöffnungen können jedoch auch, wie an Hand der Abb. 2 beschrieben, durch die Nutwand und durch die Membran geführt und nach Einfüllung der Flüssigkeit mittels Schrauben verschlossen werden. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für den Fall, in welchem die Schweißstellen 28, 29 mit dem Rand der Nut 22 verbunden sind. Andererseits können die Öffnungen27 in der Andrücklinie der Membran sinngemäß auch in der Membran 15 der Abb. 2 angebracht werden. Die Membranen werden vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, z. B. Federstahl, hergestellt. However, the filling openings can also, as shown in Fig. 2 described, passed through the groove wall and through the membrane and after filling the liquid can be closed with screws. This embodiment is suitable in particular for the case in which the welds 28, 29 with the edge the groove 22 are connected. On the other hand, the openings 27 in the pressure line of the membrane can also be fitted in the membrane 15 of FIG. The membranes are preferably made of stainless steel, e.g. B. spring steel.

Durch die erfindungsgemäße flüssigkeitsfüllung wird die Herstellung der Hohlkörper wesentlich vereinfacht. Der teilweise mit Flüssigkeit gefüllte Hohlkörper kann bei normalem Druck zugeschweißt werden, ohne daß ein Ventil an dem Körper erforderlich ware. The liquid filling according to the invention makes the production the hollow body is significantly simplified. The hollow body partially filled with liquid can be welded shut at normal pressure without the need for a valve on the body were.

Durch Einbau der erfindungsgemäßen Hohlkörperdichtung kann das Anwendungsgebiet der Platten-Wärmeaustauscher wesentlich vergrößert werden. Die durch die Erneuerung der Dichtungen bisher entstehenden hohen laufenden Kosten sind wesentlich höher als die durch Herstellung der erfindungsgemäßen Hohlkörperdichtung verursachten Herstellungskosten. By installing the hollow body seal according to the invention, the field of application the plate heat exchanger can be enlarged significantly. The one through renewal The high running costs incurred so far for the seals are significantly higher than those caused by the production of the hollow body seal according to the invention Manufacturing costs.

Claims

PATENTAN3PRtJ'CHE: 1. Gaskets for plate heat exchangers, marked by a known closed hollow body made of metal and by filling with a liquid a gas cushion of 5 to 2019 / o, of the hollow body volume contains 2. seal according to claim 1, characterized by a closed to one Hollow body bent tube of circular, elliptical or other cross-section, which is welded together at the ends.

3. Seal according to claim l, characterized by one along the Groove (13) running around the edge of the plate, which is welded to a sealing surface that serves as a sealing surface Metal cone (15) forms a cavity, and by tightly closable Drilled holes in the edge of the plate, which lead into the groove from the outside.

4. Seal according to claim 1, characterized by membranes (24, 25) with profiles of different curvature, which are welded at the edges (28, 29) are tightly connected to one another and form the cavity (26), and through Openings (27) in the pressure line of the adjacent plates.

5. Seal according to claim 4, characterized in that the membranes (24, 25) the welding points (28,29) are connected to an exchanger plate.

6. Seal according to claims 1 to 5, characterized by a known sealing covering between the hollow body and the sealing surface of the neighboring one Plates.

Publications considered: Austrian patent specification No. 160 098; Swiss Patent No. 285 903; German utility model No. 1,269, 1706737.