DE1227923B - Plattenfoermiger Waermeaustauscher - Google Patents

Plattenfoermiger Waermeaustauscher

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DE1227923B
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DE
Germany
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channels
heat exchanger
shaped
weld
plate
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DET16460A
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English (en)
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Orton S Mcguffey
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Tranter Manufacturing Inc
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Tranter Manufacturing Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00Heat exchange conduits
    • F28F2210/02Heat exchange conduits with particular branching, e.g. fractal conduit arrangements

Description

  • Plattenförmiger Wänneaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf einen plattenförmigen Wärmeaustauscher aus zwei Blechtafeln, von denen mindestens eine mit rillenförmigen Vertiefungen versehen ist und die derart zusanunengeschweißt sind, daß durch die Schweißnähte einzelne parallele Zirkulationskanäle und quer zu diesen Zirkulationskanälen verlaufende Sammelkanäle sowie die Zirkulationskanäle in Kanalgruppen unterteilende und in den Sammelkanälen endende, parallel zu den Zirkulationskanälen verlaufende Trennwände gebildet werden.
  • Es ist bereits ein Wärmeaustauscher dieser Art bekannt, bei welchem aus den parallelen Zirkulationskanälen durch parallel hierzu verlaufende Trennwände Kanalgruppen gebildet werden und benachbarte, quer zu den Zirkulationskanälen verlaufende Sammelkanäle derart ineinander münden, daß eine Hintereinanderschaltung der einzelnen Kanalgruppen entsteht. Die Trennwände sind dabei irn Bereich der Ein- und Austrittsöffnungen des Wärmeaustauschers derart geführt, daß gleichzeitig relativ schmale Ein-und Austrittskanäle gebildet werden. Bei einem ähnlich aufgebauten Wärmeaustauscher mit hintereinandergeschalteten Kanalgruppen ist die Anordnung der Zirkulationskanalschweißnähte und der Trennwände für die Kanalgruppen so getroffen, daß auch die Ein- und Auslaßkanäle unterteilt und damit nicht zu breit sind.
  • Wollte man bei derartigen bekannten Wärmeaustauschern die Kanalgruppen parallel schalten, so müßten die Sammelkanäle relativ breit ausgebildet werden, um den bei einer derartigen Parallelschaltung auftretenden größeren Strömungsmitteldurchsatz in diesen Sammelkanälen zu ermöglichen. Dies würde jedoch dazu führen, daß die Schweißverbindungen zwischen den Platten auf beiden Seiten der Sammelkanäle durch den Druck des Strömungsmittels notwendigerweise erheblich stärker beansprucht werden als die übrigen Schweißstellen, beispielsweise die Schweißnähte der Zirkulationskanäle, und es könnte vorkommen, daß sich die verschweißten Zonen auf der einen oder anderen Seite eines Sammelkanals oder zwischen diesem und den Enden der quer dazu verlaufenden Zirkulationskanäle infolge der auftretenden Spannungen voneinander lösen und so der Wärmeaustauscher beschädigt und unbrauchbar wird.
  • Es ist zwar bereits ein Wärmeaustauscher aus gepreßten und durch zwischengelegte Gummidichtungen miteinander verbundenen Blechplatten bekannt, bei welchen zwischen den Ein- und Austrittsöffnungen durchgehende, etwa S-förmig verlaufende Trennwände vorgesehen sind, so daß zwischen dem Ein-und Austritt durchgehende parallele Strömungskanäle entstehen. Bei diesem bekannten Wärmeaustauscher sind jedoch keine die durchgehenden Strömungskanäle unterteilenden parallelen Zirkulationskanäle vorgesehen, die bei den obengenannten bekannten Wärmeaustauschem zu Kanalgruppen zusammengefaßt sind.
  • All diesen bekannten Wärmeaustauscherausführungen ist der betriebsmäßige Nachteil gemeinsam, daß die Verteilung und das Strömen des Strömungsmittels sowie - bei einem als Heizelement ausgebildeten Wärmeaustauscher - des Heizdampfkondensats vom Sarnrnelkanal zu den Zirkulationskanälen und umgekehrt gewöhnlich nicht gleichmäßig erfolgen. Das unter Druck stehende Strömungsmittel kann in unerwünschter Weise bevorzugt in bestimmte Kanäle geleitet werden, während andere Kanäle weniger durchströmt werden, so daß sich eine ungleichmäßige Verteilung der Temperatur bzw. des Wärmeüberganges an der Plattenaußenfläche ergibt. Auch besteht der Nachteil, daß das entstehende Kondensat nicht in der gewünschten Weise möglichst schnell und unbehindert aus dem Wärmeaustauscher abgeführt wird.
  • Diese Nachteile bei einem Wärmeaustauscher der eingangs bezeichneten Art werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß mindestens eine Trennwand quer zu ihr verlaufende Verlängerungen aufweist, die die Sammelkanäle in getrennte und jdweils mit einer Kanalgruppe verbundene Einzelkanäle unterteilen und zusammen mit der zugehörigen Trennwand eine durchgehende Trennaht vom Einlaß zum Auslaß bilden, wobei die Enden der die parallelen Zirkulationskanäle bildenden Schweißnähte in Längsrichtung derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß jeweils die von der benachbarten Sammelkanalaustrittsöffnung weiter abliegende Schweißnaht die dieser Sammelkanalaustrittsöffnung näher- liegende Schweißnaht überlappt.
  • Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher gewährleistet eine sehr gleichmäßige und stets gleichbleibende Verteilung des Strömungsmittels in sämtliche Strömungszweige über die gesamte Erstreckung der Plattenfläche, und zwar sowohl durch die erfindungsgemäße Anbringung der durchgehenden, im wesentlichen Z-förmigen Trennähte zwischen den einzelnen parallelgeschalteten Kanalgruppen als auch durch die gegenseitige Versetzung der dazwischenliegenden kürzeren Zirkulationskanäle um einen vorbestimmten Abstand. Bei einer aufrecht stehenden Anordnung einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherplatte besteht außerdem noch der Vorteil, daß durch die Versetzung der Zirkulationskanäle an ihren Enden um den,#forbestimmten Abstand die Kondensatabführung günstiger gestaltet werden kann. Durch diese bessere Kondensatabfuhr wird auch die Korrosionsgefahr wesentlich verringert. Auch wird durch erfindungsgemäße Ausbildung des Wärmeaustauschers eine störende Wirbelbildung des Strömungsmittels weitgehend unterdrückt. Schließlich wird die Belastung der Wände der einzelnen Zirkulations- und Sammelkanäle durch den Innendruck des Strömungsmittels infolge der Teilung des Querschnitts dieser Kanäle durch die zusätzlichen Schweißnähte wesentlich verringert, und die Belastung wird auf die Gesamtoberfläche des Wärmeaustauschers einschließlich der Bereiche der Sammelkanäle gleichmäßig verteilt. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher kann durch die Aufteilung der Sammelkanäle in Einzelkanäle auf seiner gesamten Fläche sehr flach ausgebildet werden, so daß er sehr einfach durch ein an sich bekanntes Walzverfahren od. dgl. aus zwei Blechen hergestellt werden kann.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • F i g. 1 zeigt in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Wärmeaustauschers; F i g. 2 ist ein in etwas größerem Maßstab gezeichneter Teilschnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1; F i g. 3 ist ein in etwas größerem Maßstab gezeichneter Teilschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 1; F i g. 4 zeigt in Draufsicht eine abgeänderte Ausbüdu.ngsform der Erfindung; F i g. 5 ist eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels in gebrochener Darstellung; F i g. 6 zeigt in gebrochener Darstellung ein weiteres, umfangreicheres Ausführungsbeispiel.
  • F i g. 7 und 8 sind der Linie 7-7 bzw. 8-8 in F i g. 6 folgende Teilschnitte, die typische Einzelheiten einer von F i g. 3 - abweichenden Ausbildungsform der Plattenquerschnitte erkennen lassen; F i g. 9 bis 12 veranschaulichen weitere abgeänderte Ausführungsbeispiele in Form von plattenförmigen Wärmeaustauschern verschiedener Abmessungen und unterschiedlicher Durchsatzleistung; F i g. 13 ist eine Teildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem der Zuführungskanal nicht von einem Rand des Wärmeaustauschers, sondem vom Inneren der Plattenfläche ausgeht; F i g. 14 ist ein Teilschnitt längs der Linie 14-14 in F i g. 13.
  • Das in F i g. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, Kanäle aufweisenden plattenförmigen Wärmeaustauschers ist insgesamt mit 10 bezeichnet. Es besteht in seiner Gesamtheit aus zwei einander ähnelnden Blechtafeln 11 und 12 aus einem geeigneten Material von ausreichender Festigkeit, das auch gegenüber Erosionserscheinungen oder dem chemischen Angriff durch die Flüssigkeit widerstandsfähig ist, welche mit Hilfe des Wärmeaustauschers erhitzt oder gekühlt werden soll, wenn der Wärmeaustauscher in diese Flüssigkeit eingetaucht wird; ferner darf das Material der Platten 11 und 12 nicht durch das innerhalb des Wärmeaustauschers zirkulierende Strömungsmittel angegriffen werden, das zum Erwärmen oder Kühlen dient.
  • Gemäß der Erfindung sind die Platten 11 und 12 in der aus F i g. 1 bis 3 ersichtlichen Weise geprägt, so daß gemäß F i g. 1 senkrecht bzw. in Querrichtung verlaufende,. eine Zuführung und eine Abführung bildende Sammelkanäle 13 und 14 sowie diese Kanäle verbindende waagerechte bzw. sich in der Längsrichtung erstreckende Zirkulationskanäle 15 vorhanden sind, die an ihren Enden jeweils mit den Sammelkanälen 14 und 13 in Verbindung stehen.
  • Die Platten 11 und 12, in die die soeben beschriebenen Kanäle eingeprägt sind, besitzen die gleiche Form, und die Sammel anäle 13 und 14 sind hinsichtlich ihrer Funktion austauschbar. Gemäß F i g. 1 sind sowohl in der Nähe der oberen Längskante als auch in der Nähe der unteren Längskante jeder Platte jeweils drei sich waagerecht bzw. in der Längsrichtung erstreckende Schweißnähte 16 vorgesehen, die parallel und in gleichen gegenseitigen Ab- ständen verlaufen und jeweils vier waagerechte bzw. sich in Längsrichtung erstreckende Zirkulations# kanäle 15 abgrenzen. Diese Schweißnähte können zusammen mit einem flachen Rand 17, der sich längs der Seitenkanten und der Stirnkanten der Platten 11 und 12 erstreckt, in einer Ebene liegen. Diese in der Längsrichtung verlaufenden, in einer Ebene liegenden Schweißnähte enden in vorbestimmter Weise an Punkten, deren Abstände von dem Rand 17 an dem betreffenden Ende der Platte annähernd gleich den Abständen zwischen den Nähten 16 sind.
  • Gemäß der Erfindung sind zwei weitere annähernd Z-förmige Trennwände 18 vorgesehen, längs deren die Platten 11 und 12 jeweils zwischen den drei Schweißnähten 16 miteinander verbunden sind. Sie haben die Aufgabe, die senkrechten bzw. in der Querrichtung verlaufenden Sammelkanäle 13 und 14 zu unterteilen, um die Druckfestigkeit des Wärmetauschers und die Zirkulation des Strömungsmittels zu verbessern.
  • Jede der einander genau gleichenden Z-förmigen Trennwände 18 umfaßt eine sich waagerecht bzw. in der Längsrichtung erstreckende Trennaht 19, die parallel zu den Schweißnähten 16 verläuft und eine etwas größere Länge besitzt als letztere, ferner eine erste, längere, zum Unterteilen eines Sammelkanals dienende Quernaht 20, die mit der Längsnaht 19 verbunden ist und mit ihr einen rechten Winkel bildet, sowie eine zweite, kürzere Quernaht 21, die mit der Längsnaht 19 in Verbindung steht und mit ihr ebenfalls einen rechten Winkel bildet.
  • Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sind die Z-förmigen Trennwände 18 ineinandergeschachtelt, wobei sie je- doch durch eine dazwischen angeordnete Gruppe von parallelen geradlinigen Schweißnähten 21' getrennt sind, die den Schweißnähten 16 auf der Außenseite der Trennwände 18 ähneln, diesen gegenüber jedoch in der Längsrichtung etwas versetzt sind. Hierbei ist die Quernaht 21 jeder der Z-förmigen Trennwände 18 gegenüber der längeren Quernaht 20 der anderen Z-förmigen Trennwand nach innen versetzt und erstreckt sich parallel zu dem benachbarten längeren Abschnitt der betreffenden anderen Z-förmigen Trennwände. Die Quernähte 20 sind gegenüber den benachbarten Rändern 17 der Platten 11 und 12 um eine Strecke nach innen versetzt, die annähernd gleich dem Abstand der Enden der auf der gleichen Seite liegenden geradlinigen Schweißnähte 16 von den Rändern 17 ist; die kürzeren Quernähte 21 sind in ähnlicher Weise gegenüber den längeren Quernähten 20 nach innen versetzt.
  • Es sei bemerkt, daß die Enden der Schweißnähte 16 und 21' in der Längsrichtung etwas gegeneinander versetzt oder gestaffelt sind; der Zweck dieser Anordnung wird nachstehend erläutert.
  • Die soeben beschriebene Anordnung hat den Zweck, die Breite der Sammelkanäle 13 und 14 zu unterteilen, so daß in jedem dieser Kanäle drei Einzelkanäle 22, 23 und 24 vorhanden sind, die je- weils zu den benachbarten Enden der sich in der Längsrichtung erstreckenden Schweißnähte 16 füh- ren und durch die kürzere Quernaht 21 der Z-förmigen Trennwand 18, die längere Quemaht 20 einer Z-förmigen Trennwand 18 und den damit in einer Ebene liegenden Rand 17 begrenzt werden.
  • Um den erfindungsgemäßen plattenförmigen Wärmeaustauscher 10 herzustellen, legt man die beiden Platten 11 und 12 so aufeinander, daß sich die verschiedenen zu verschweißenden Zonen 16, 18 und 21' decken; hierauf werden die Platten verschweißt. Nunmehr wird eine kreisrunde, als Einlaß dienende Eintrittsöffnung 25 (F i g. 2) von erheblicher Größe ausgebildet; diese öffnung durchsetzt einen seitlichen Rand des Wärmeaustauschers 10; ferner wird eine ähnliche, als Auslaß dienende Austrittsöffnung 26 im gegenüberliegenden seitlichen Rand nahe der entgegengesetzten Ecke des Wärmeaustauschers 10 ausgebildet, so daß die öffnung 26 der öffnung 25 diagonal gegenüberliegt. Die abgewinkelte Ausbildung der Einzelkanäle 23 und 24 in Verbindung mit den Z-förmigen Trennwänden ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, denn die weiteren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen, daß auch andere Anordnungen möglich sind. Der Ein-und Auslaß kann je nach den Anforderungen der betreffenden Anlage auch auf ein und derselben Seite oder in anderer Weise angeordnet werden.
  • Die Platten 11 und 12 werden längs der beiden L-förmigen Ränder 17 vorzugsweise durch Schweißnähte miteinander verbunden, während man die weiter innen liegenden Nähte 16, 18, 19, 20, 21 und 21' der beiden Platten vorzugsweise durch Punktschweißungen herstellt, wie es in F i g. 3 bei 27 angedeutet ist.
  • Solche Punktschweißungen werden an den äußersten Enden jeder der geraden, sich in der Längsrichtung erstreckenden Schweißnähte 16 und 21' sowie an über die Länge dieser Nähte verteilten Punkten durchgeführt; weitere Punktschweißungen werden an über die Länge der Z-förmigen Trennwände 18 verteilten Punkten vorgenommen, und zwar insbesondere längs der kürzeren Quernaht 21 und der längeren Quernaht 20.
  • Man erkennt, daß die maximale Breite jedes der Einzelkanäle 22, 23 und 24 nicht größer ist als die Breite irgendeines der sich in der Längsrichtung erstreckenden Zirkulationskanäle, welche durch die trogförmigen Einprägungen 15 der zusammenarbeitenden Platten 11 und 12 gebildet werden. Bei einem Wärmeaustauscher, bei welchem die Abstände zwischen den Mittellinien der querliegenden Kanäle bis zu etwa 25 mm betragen, können die Längsabstände der Punktschweißungen 27 an den Verschweißungszonen zwischen etwa 8 und 20 mm liegen.
  • Bei einem in der beschriebenen Weise hergestellten Wärmeaustauscher werden die Abstände zwischen den Punktschweißstellen an kritischen Punkten der Konstruktion mindestens auf die Hälfte verkürzt, so daß auch die an dem Material zwischen den Schweißstellen angreifende Gesamtkraft, die bestrebt ist, die Schweißstellen auseinanderzureißen, mindestens auf die Hälfte herabgesetzt wird. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß es erwünscht ist, den Einprägungen 15 der Platten 11 und 12 sowie den Einzelkanälen 22, 23 und 24 der querliegenden Sammelkanäle 13 und 14 jeweils einen kreisrunden Querschnitt zu geben, damit die Gefahr des Flatterns möglichst weitgehend ausgeschaltet wird, denn hierbei würden an den kritischen Schweißstellen erhöhte Beanspruchungen auftreten, wenn die Kanäle des Wärmeaustauschers unter Druck gesetzt werden. Es hat sich gezeigt, daß es bei der Anwendung der Grundgedanken der Erfindung möglich ist, einen Wärmeaustauscher herzustellen, der einem Strömungsmitteldruck von etwa 70 kg/cm2 standhält, so daß der Hersteller einen Wärmeaustauscher für einen Nenndruck von etwa 14 kg/CM2 mit einem Sicherheitsfaktor von 5: 1 liefern kann.
  • Zusätzlich zu der erheblich verbesserten Druckfestigkeit liefert der plattenfönnige Wärmeaustauscher 10 eine bessere und gleichmäßigere Verteilung des in ihm zirkulierenden Heiz- oder Kühlmittels und damit auch einen höheren thermischen Wirkungsgrad bei sämtlichen Drücken. Die Z-förmigen Trennwände 1.8 bewirken eine richtige Verteilung des unter Druck stehenden Strömungsmittels auf die Einzelkanäle 22, 23 und 24, so daß die Teilströme und das aus ihnen abgeschiedene Kondensat die verschiedenen Kanalgruppen, die durch die Schweißnähte 21' zwischen den Z-förmigen Trennwänden sowie die außerhalb der letzteren vorgesehenen Schweißnähte 16 begrenzt werden, jeweils völlig unabhängig durchströmen. * Diese Art des Verlaufs der Strömung längs voneinander unabhängiger paralleler Bahnen ist von größter Bedeutung, denn er erleichtert und beschleunigt die Beseitigung des sich innerhalb der Kanäle bildenden Kondensatfilms. Das als Wärmeträger dienende Medium, z. B. Dampf, tritt in den unterteilten Sammelkanal ein, wird auf die verschiedenen Kanalgruppen verteilt, erfüllt hierbei die vorgesehene Aufgabe und bildet auf den Innenflächen des Wärmeaustauschers einen Kondensatfilm. Dieser Kondensatfilm setzt jedoch dem Wärmedurchgang nur einen minimalen Widerstand entgegen, denn dem Entlangschieben des Kondensatfilms längs der Kanäle zu dem Auslaß wird ebenfalls nur ein minimaler Widerstand entgegengesetzt.
  • Bezüglich der Wirkungsweise der in der Längsrichtung verlaufenden Zirkulationskanäle 15 sei bemerkt, daß gemäß Fig. 1 die Enden der verschiedenen Längsschweißnähte 16 und 21! der einzelnen Kanalgruppen, abgesehen von den sich an den Ecken des plattenförmigen Wärmeaustauschers ergebenden Einschränkungen, in der Längsrichtung jeweils etwas gegeneinander versetzt sind. Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen ist das Ausmaß dieser Versetzung jeweils mit S bezeichnet. Wenn der in F i g. 1 gezeigte Wärmeaustauscher 10 aufrecht stehend angeordnet ist, wobei man ihn jedoch auch um eine waagerechte Achse um 1801 schwenken könnte, da sich. die Kanäle 25 und 26 jeweils ebensogut als Einlaß wie als Auslaß verwenden lassen, bewirkt die abgestufte Anordnung der Enden der Schweißnähte 16 und 21" eine weitere Verbesserung der Verteilung des Strömungsmittels -auf die einzelnen Zirkulationskanäle 15 der Kanalgruppen, denn für die weiter innen liegend-en Kanäle sind größere Zuführungsquerschnitte vorgesehen. Mit anderen Worten, innerhalb der gesamten Fläche des plattenförmigen Wärmeaustauschers 10 besteht an keiner Stelle die Gefahr einer örtlichen Überhitzung oder einer zu starken Abkühlung der Oberfläche, denn ein unerwünschtes Umgehen von bestimmten Kanälen durch das zugeführte Strömungsmittel oder ein Verstopfen von Kanälen oder das gleichzeitige Auftreten beider Erscheinungen ist unmöglich.
  • Ferner ist an den Austrittsenden der Zirkulationskanäle 15, d. h. in F i g. 1 am linken Ende der Kanäle, ebenfalls eine Abstufung der Schweißnahtenden vorgesehen, wie es bei S angedeutet ist, doch ist an dieser Stelle eine umgekehrte Anordnung gegeben, d. h., die Enden sind gegenüber den darunter befindlichen Zonen jeweils etwas nach außen versetzt..Ilierdurch wird der Vorteil erzielt, daß das aus einem weiter obenliegenden Zirkulationskanal 15 austretende Kondensat nicht in einen darunterliegenden Kanal eintreten oder auf die 'Schweißnaht 16 bzw. 21" eines solchen tiefer liegenden Kanals gelangen kann. Auf diese Weise wird eine Erosion des Metalls vermieden, wie sie sich im Laufe der Zeit einstellen könnte, wenn das Kondensat an einer begrenzten Stelle heruntertropft. Das Ausmaß der Staffelung S ist bei sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen gering, d. h., es liegt bei einer typischen Ausbildungsform -in der Größenordnung von etwa 1,6 mm; aus Gründen der Deutlichkeit sind die Strecken S in den Zeichnungen -übertrieben groß wiedergegeben.
  • In F i g. 2 ist die erweiterte öffnung 25 des Ausführ,ungsbeispiels nach F i g' 1 mit - weiteren. Einzelheiten dargestellt. Ein Vorteil des Unterteilens der Sammelkanäle mit Hilfe der Trennwände 18 besteht darin, daß sich hierbei nicht nur die Durchsatzleistung und die Druckfestigkeit bei einer Anlage gegebener Größe verbessern, sondern auch darin, daß die Platten des Wärmeaustauschers 10 im Bereich des Einlasses und des Auslasses each gehalten werden können, so daß ihre Außenflächen an diesen Stellen nicht weiter voneinander entfernt sind als die Außenflächen der verschiedenen Einprägungen, welche die Zirkulationskanäle 15 bilden. Zu cliesem Zweck kann man die Öffnungen 25 und 26 dadurch ausbilden, daß man die bereits zusammengebauten Platten mit Hilfe geeigneter Werkzeuge aufweitet, um Eintritts-bzw. Austrittsöffnungen der gewünschten Größe herzustellen. Sowohl bei dem plattenförmigen Wärmeaustauscher 10 als auch bei den noch zu beschreibenden weiteren Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Platten nach dem Zusammen au mit Hilfe von Walzen mit jedem gewünschten Radius zu biegen; in diesem Fall werden die Ein- und Auslaßöffnungen in der vorstehend beschriebenen Weise nach dem Walzen bzw. Biegen hergestellt. Hierin liegt ein entscheidender Vorteil gegenüber bis jetzt bekannten plattenförmigen Wärmeübertragem mit nicht unterteilten Sammel anälen, mit einer entsprechenden Durchsatzfähigkeit und mit einem entsprechenden Druckhaltevermögen.
  • F i g. 4 zeigt eine weitere Ausbildungsform der Erfindung, bei welcher, abgesehen von anderen Merkmalen, die Eintritts- und Austrittsöffnungen des plattenförmigen Wärmeaustauschers 3 - 0 an ein und demselben Rand ausgebildet sind, und zwar im vorliegenden Fall an einer waagerechten Kante nahe einer Ecke.
  • Der Wärmeaustauscher 30 kann eine rechteckige Umrißform. besitzen und eine Breite in Querrichtung von z. B. 550 mm und in Längsrichtung jede beliebige gewünschte Länge aufweisen. Hierbei ist es zum Zweck der wirtschaftlichen Herstellung und ün Interesse einer Standardisierung der Gesenke gemäß der Erfindung möglich, die Platten in der Weise herzustellen, daß man Gesenkteile vereinigt, die so ausgebildet sind, daß man mit ihrer Hilfe die beiden Endabschnitte einer Tafel an den Enden eines zentralen Gesenkteils in der gewünschten Weise prägen kann, wobei das zentrale Gesenkteil in die F i g. 4 zwischen den senkrechten strichpunktierten LinienA und B liegende Fläche einnimmt und wobei die Länge dieses mittleren Gesenkteils in beliebiger Weise gewählt werden kann, um in der Längsrichtung verlaufende Schweißnähte auszubilden, deren Länge sich nach den Abmessungen der betreffenden Anlage richtet.
  • In ähnlicher Weise kann man mehrere Gesenkteile benutzen, um weitere Unterabschnitte der beiden Endabschnitte jeweils außerhalb der Linien A und B auszubilden. Diese Gesenkt#ile können je nach der Umrißform der Schweißnähte an den Enden der Platte so bemessen sein, daß sie die zwischen den waagerechten strichpunktierten Linien C und D und/ oder die zwischen den Linien E und F liegenden Flächen einnehmen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind zwei Z-förmige innenliegende Trennwände 31 und 32 vorgesehen, die ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. - 1 ineinandergeschachtelt sind. Ferner zeigt F i g. 4 eine Eintrittsöffnung 33 und eine etwas kleinere Austrittsöffnung 34, die beide an der gleichen oberen Ecke des Plattenaggregats 30 angeordnet sind. Die Eintrittsöffnung 33 steht in Verbindung mit einem Sammelkanal 35, während die Austrittsöffnung 34 mit einem zum eigentlichen Auslaß G führenden Austrittskanal 36 in Verbindung steht, der zum Zweck der Verbesserung der Druckfestigkeit sowie der Verteilung des austretenden Strömungsmittels und/oder des Kondensats durch eine Schweißnaht 37 in Form eines nach hinten umgelegten, L unterteilt ist. Diese Schweißnaht begrenzt die parallel verlaufenden Austrittskanäle 38 und 39 von geringerer Breite.
  • Eine weitere Schweißnaht 40, die ebenfalls die Form eines nach hinten umgelegten L besitzt, trennt den Austrittskanal 36 von dem Sammelkanal 35 und endet oben in einer sich verbreiternden verschweißten Fläche 41 zwischen der Eintrittsöffnung 33 und der Austrittsöffnung 34. Die zur Unterteilung dienende Schweißnaht 40 erstreckt sich parallel zur Schweißnaht 37.
  • Die Anordnung der Z-förmigen Trennwände 31 und 32 ähnelt irn übrigen allgemein der Anordnung nach F i g. 1. Eine Ausnahme besteht jedoch insofern, als sich von den beiden linken, nach unten abgewinkelten äußeren und inneren Quernähten 43 und 44 die äußere Quernaht 43 weiter nach unten erstreckt als die innere Quernaht 44. Infolgedessen regelt die Quernaht 43 die Verteilung des Strömungsmittels oder des Kondensats auf dem Wege zu dem untersten der beiden Aust.nttskanäle 45 und 46, die durch die L-förmige Schweißnaht 37 voneinander getrennt sind, während die andere Quernaht 44 bezüglich des oberen Kanals 46 eine ähnliche Wirkung ausübt.
  • Am entgegengesetzten Ende erstrecken sich die Quernaht 48 der Z-förmigen Trennwand 32 und die weiter innen liegende Quernaht 49 der Trennwand 31 senkrecht nach oben, und ihre Enden liegen im wesentlichen auf gleicher Höhe.
  • Die in F i g. 4 durch dünne Linien angedeutete Versetzung S der Enden der sich in der Längsrichtung erstreckenden Schweißnähte der verschiedenen Kanalgruppen 50 zwischen den waagerechten Abschnitten der Z-förmigen Trennwände 31 und 32 sowie der Kanalgruppen 51 bzw. 52 auf den Außenseiten der Trennwände 31 und 32 bewirkt eine bessere Verteilung des über die drei Einzelkanäle 53 des Sammel- kanals 35 zugeführten, unter Druck stehenden Strömungsmittels auf die verschiedenen Zirkulationskanäle. Ferner führt die Versetzung der Schweißnahtenden zu einer besseren Regelung der Strömung am Auslaß, d. h. des Einleitens des Strömungsmittels, das aus dem Bereich G, der in F i g. 4 als gestrichelt gezeichnetes Rechteck angedeutet ist, in die Kanäle 45 und 46 eingeleitet werden soll.
  • Ferner verhindert die Staffelung in der bereits beschriebenen Weise, daß eine zerstörende Erosion infolge des Herabtropfens des Kondensats eintritt. Die Verlängerungen am Ende ragen über den betreffenden senkrechten Schenkel der Z-förmigen Trenn--wände hinaus, welche eine Kanalgruppe von der benachbarten Gruppe trennt, so daß das gesamte Kondensat in die Austrittskanäle 45 und 46 gelangen kann.
  • Das Aggregat 30 nach F i g. 4 besitzt ein gutes Druckhaltevermögen und einen hohen thermischen Wirkungsgrad, und dies beruht weitgehend auf dem Vorhandensein der Z-förmigen inneren Trennwände und der gewählten Anordnung der in der Längsrichtung verlaufenden Schweißnähte gegenüber ersteren und in Bezug zueinander. Die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Schweißstellen und die Breite der benachbarte Zonen überbrückenden Fläche sind innerhalb. der gesamten Fläche der Konstruktion im wesentlichen die gleichen, mit dem Ergebnis, daß sich überall im wesentlichen gleich große Biegebeanspruchungen ergeben, wenn der Wärmeaustauscher einem hohen Innendruck ausgesetzt wird.
  • Der höhere thermische Wirkungsgrad des Aggregats 30 beruht auf der besseren Abführung des Kondensats; diesen Vorteil hat das Aggregat 30 mit sämtlichen übrigen Ausführungsbeispielen gemeinsam.
  • F i g. 5 zeigt einen plattenförmigen Wärmeaustauscher 50, der irn Vergleich zu den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 4 eine kleinere Ab- messung in senkrechter bzw. Querrichtung besitzt, jedoch ün übrigen grundsätzlich nach Art des Aggregats 30 (F i g. 4) ausgebildet ist und die gleichen betriebsmäßigen Vorteile bietet. Im Hinblick auf die geringere Breite ist bei dem Wärmeaustauscher nach F i g. 5 nur eine Z-förmige, zentral angeordnete ' zur Unterteilung dienende Trennwand 55 vorgesehen. Diese umfaßt einen waagerechten Abschnitt 56, und dieser Abschnitt trennt eine oberhalb desselben vorgesehene Kanalgruppe 57, 58 und 59, welche durch zwei Längsschweißnähte 60 gebildet wird, von einer unterhalb des Abschnitts 56 angeordneten weiteren Kanalgruppe 61 und 62, die durch eine Längsschweißnaht 63 gebildet wird.
  • Eine Schweißnaht 64 in Form eines -nach hinten umgelegten L, die in einer sich verbreiternden Randverschweißungszone zwischen der an einer Ecke'ausgebildeten Eintrittsöffnung 65 und der Austrittsöffnung 66 endet, trennt einen Kondensataustrittskanal 67 von den Kanälen 57, 58, 59, 61 und 62. Auch hier sind die Enden der Verschweißungszonen bei S gegeneinander versetzt, und die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, wobei sich entsprechende Vorteile bezüglich der Druckhaltung und des thermischen Wirkungsgrades ergeben.
  • In F i g. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustauschers 68 dargestellt, der sich, wie durch die strichpunktierten Linien A bis F angedeutet, unter Verwendung standardisierter Gesenkteile für die verschiedenen Abschnitte herstellen läßt, wobei sich die Wahl der Gesenkteile nach den gewünschten Abmessungen und dem vorgesehenen Verlauf der Schweißnähte richtet.
  • Gemäß F i g. 6 sind zwei ineinandergeschachtelte innenliegende Z-förinige Trennwände vorhanden; zwischen ihnen erstrecken sich zwei waagerechte Schweißnähte 72, 72, die zusammen mit den waagerechten Abschnitten der Z-förmigen Trennwände 69 und 70 drei Zirkulationskanäle 73 in der Mitte des Wärmeaustauschers abgrenzen. Auf der Außenseite der Trennwände 69 und 70 sind weitere Schweißnähte 74 sowie Kanäle 75 vorgesehen.
  • Wie in F i g. 5 ist auch hier ein einziger Austrittskanal 76 in Form eines nach hinten umgelegten L vorhanden, der von dem unterteilten Sammelkanal 77 durch eine Schweißnaht 78 getrennt ist, die ebenfalls die Form eines nach hinten umgelegten L besitzt. Man erkennt, daß die nach unten abgewinkelten Schenkel 79 und 80 der Z-förmigen Trennwände 69 und 70 an dem den eigentlichen Auslaß bildenden waagerechten Eingang des Austrittskanals 76 auf gleicher Höhe sowie im wesentlichen in waagerechter Fluchtung mit dem waagerechten Schenkel der L-förmigen Schweißnaht 78 enden. Auch in diesem Fall sind die Enden der Schweißnähte 74 bei den verschiedenen Kanälen um Strecken S gegeneinander verse I tit, jim - die e . rwähnt - e-n"#qrte'üe einer besseren Verteilung des. Strömungsmittels sowie jes Vermeidung.von,Erosionserscheinu - A en zu erzielen.
  • - - j19 Als Alternative zu der aus.. F i# g. 3 ersichtlichen Ausbildung der Kaüal'quqrschnitte zeigt F i g. 7 eine weitere Möglichkeit, die beiden Platten 81 und - $2 des Aggregats 68 od -er jedes der übrigen dargestellten Aggregate auszubilden. Gemäß F i g. 7 sind in die Platten Kanäle bei 83 eingeprägt bzw. eingepreßt, die einen stumpfwinkligen Querschnitt aufweisen, wobei die Scheitel der Kanäle bei 84 -leicht abgerundei-sind;.die Platten 81 und 82 sind längs ihrer Ränder 85 aneinander befestigt und durch weiter innen liegende Tunktschweißsteljen 80 'miteinander' verbunden. Auf diese Weise erhält man eine Plattenkonstruktion, bei der eine ausreichende Durchsatz-' fähigkeit gegeben ist, während die Gefahr des Auftretens von Flatterbewegungen, die beim Aufbringen eines hohen Innendruckes zu plötzlichen und übermäßig starken Beanspruchungen der Schweißstellen führerx könnten, auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist, F lg. 8 zeigt ein in strichpupktierten Linien anged#Ütete5 Zuleitungsanschlußstück 88, das in die am Rand.' des Plattenaggregats 68 ausgebilde ' te Eint,rittsöfffiupg e9 eingebaut ist;_ die ebenfalls am Rand de-s, Wärmeaus.tauschers vorgesehene Austrittsöffnung ist in. F i g. 6 mit: 90, bezeichnet. Die öffnungeg 89 uni 90 Werden vorzugsweise nach dem Verschweißen der Platten ausgebildet.
  • InF i g. 9, 10 und 11 sind drei weitere Ausbildungse formen der Erfindung -dargestellt, bei denen die je- weils mit 9Z. bzw. 93 bezeichneten Eintritts- und Austrittsöffnungen jeweils in ein und demselben' Rand des Platt enaggregats -ausgebildet sind. Bei dem Aus-r führungsbeispiel nach F i g. 9 sind die genannten Öff nungg in einem ."exhebliche4 i,Qgej:abstond, von-r einander jeweils in der Nähe eines Endes der Seite n«-kante 94 angeordnet. Bei -dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 10 liegen die öfftumgeg 92 und 93 ebenso .-wie bei den Ausbildungsformen nach..F i g. 4, 5 und 6 auf ein und derselben Längskante des Wärmeaustauschers 96; in Fig..11 erkennt, man einen' Wärmeaustausche.r98, bei dem eine Eintrittsöffnung 92 und eine Austrittsöffnung 93 vorgesehen sind, die in einem erheblichen Abstand voneinander an einer Schmalseite des Wärmeaustauschers ausgebildet sind.
  • Die verschiedenen Wärmeaustauscher umfassen Z-förmige Trennwände 100, Schweißnähte 101, Zirkulationskanäle 102, einen Sammelkanal 103, einen Aüstritts#anal 104 und die jeweils in Form eines nach hinten umgelegten L.,ausgebildeten Schweißnähte 109- und 106; wobei jeweils einer der Anschlußkanäle oder beide Anschlußkanäle mit solchen L-förmigen. Schweißnähten versehen sind, um die Überbrückungsbreite zwischen den Schweißnähten zu verringern. Alle drei Ausführtnigsbeispiele nach F i g. 9 bis il bieten bezüglich der Druckhaltung -und des verbesserten Wirkungsgrades auf Grund einer gleichmäßigeren Verteilung der Strömung ebenfalls die bezüglich der weiter oben beschriebenen Ausr fährungsbeispiele erwähnten Vorteile.
  • F i Z. 12 veranschaulicht ein. weiteres Ausführungsbeispiel in Form eines -plattenförmigen Wärmeaustapschers 108, der im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g-. 1 bis 3 einfacher ausgebildet ist und,..kleinere Abmessungen aufweist, der jedoch p . ins dem Au#führungs4eis iel nach F ig..l- bis 3 1 ofern ähnelt, als die, Eintrittsöffnung 109 an einer Ecke des Wärmeaustauschers und die Austrittsöffnung 110 an einer dieser Ecke diagonal gegenüberliegenden Eckd ausgebildet ist, und zwar im vorliegenden Fall jeweils an den senkrechten- Kanten. Ebenso -.wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind die öffnungen 109 und 110 hinsichtlich ihrer Funktion austauschbar. Die in der Mitte des Wärmeaustauschers vor, gesehene Z-förmige Trennwand 111 umfaßt einen Schenkel 1.12, der den Sammelkanal, welcher sich an die Eintrittsöffnung 109 anschließt, in zwei Einzelkanäle 113 und 114 unterteilt; der andere senkrechte Schenkel 115 der, Zone 111 unterteilt -entsprechend den anderen Sammelkanal in die Einzelkanäle 116 und 117. Auf beiden Seiten der Z-förmigen- Trennwand 111 sind Kanalgruppen vorgesehen, die jeweils durch Schweißnähte 118 bzw. 119 voneinander getrennt sind.
  • Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Verbesse,. rungen beschränken sich nicht. auf Plattenkonstruktionen, bei denen die Eintritts- und Austrittsöffnungen an - den Kanten der Wärmeaustauscher ausgebildet sind. F i g. 13 und 14 zeigen z. B. eine typische Aus, bildungsform, bei der der Wärmeaustauscher 120 aus Platten 121 und 122 besteht, die an ihren Rän+ dern und längs der Nähte 123 und 124 miteinander verschweißt -sind; die eingepreßten Vertiefungen 125 bilden Kanäle 126 nach Art der in F i g. 7 dar, gestellten. Einer dieser Kanäle umfaßt einen Endabschnitt, bei dem die eingepreßte Vertiefung 125 eine öffnung 127 aufweist, die sich rechtwinklig, zur Ebene des plattenförmigen Aggregats 120 erstreckt. Ferner ist ein rohrförmiges Auschlußstück 128 vorgesehene dessen dem Wärmeaustauscher zugewandtes Ende zu dem Kanal passend, geformt-. und an der Platte 1-21 durch Schweißen oder aufm andere Weise so befestigt ist, daß es die Öffnung 127 mit ab# dichtender Wirkung umgibt.
  • Diese Ausbildungsform eines plattpförmigen Wärmeaustauschers eignet sich für bestimmte Verwendungszwecke, bei denen dasVorhandensein einer Eintritts-. oder Austrittsöffnung am Rand des Wärmer austauschers unerwünscht ist; bei dem platteni# förmigen Wärmeaustauscher 120 nach F i g. 13 und 14 lassen sich auch alle übrigen, an Hand der Zeichnungen bereits beschriebenen konstruktiven Merk, male anwenden.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Plattenförmiger Wärmeaustauscher Baus zwei Bleejitafeh von denen mindestens eine mit rillenförmigen Vertiefungen versehen ist und die, derart zusammengeschweißt sind, daß durch die Schweißnähte einzelne parallele Zirkulationskanäle und quer zu diesen Zirkulationskanälen. verlaufende Sammelkanäle sowie die Zirkulationskanäle in Kanalgruppen unterteilende und in den SaTnmelL kanälen endende, parallel zu den Zirkulationskanäle,a verlaufende Trennwände gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Trennwand (19) quer zu ihr verlaufende Verlängerungen (20, 21) aufweist, die die Sammelkanäle (13, 14) in getrennte und jeweils mit eines Kanalgruppe verbundene Einzelkanäle (22, 23, 24) unterteilen und zusammen -mit der zugehörig= Trenn*and (19) eine durchgehende .Trennabt (20" 19, 21) vom Einlaß zuni Auslaß bilden, wobei die Enden der die parallelen Zirkulationskanäle bildenden Schweißnähte (16) in Längsrichtung derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß jeweils die von der benachbarten S ammelkanalaustrittsöffnung weiter abliegende Schweißnaht die dieser Sammelkanalaustüttsöffnung näher liegende Schweißnaht überlappt (Abstand S). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 941604; österreichische Patentschriften Nr. 158 460, 149 253; britische Patentschrift Nr. 588 520; USA.-Patentschriften Nr. 2 626 130, 2 546 737, 2 244 475, 1823 788, 1798 652.
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