DE1451246B2 - Multi-plate heat exchanger - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit mehreren Plattenelementen, von denen jedes zwei an ihren Rändern miteinander verbundene parallele Wände und zahlreiche die Wände miteinander verbindende Rohrabschnitte aufweist und die zwischen Endplatten im Abstand von den Endplatten und voneinander derart gehalten sind, daß zwischen den Endplatten und den Wänden der ihnen benachbarten Plattenelemente sowie zwischen den einander gegenüberstehenden Wänden benachbarter Plattenelemente Kammern entstehen, die im Randbereich der Plattenelemente verschlossen sind, so daß ein Strömungsweg für ein durch Anschlüsse an den Endplatten zu- bzw. abgeführtes erstes Fluid gebildet wird, der von einer Kammer zur nächsten durch die die Wände verbindenden Rohrabschnitte führt, während ein zweites Fluid zum Wärmetausch mit dem ersten durch jedes Plattenelement, und zwar durch den Raum zwischen dessen Wänden hindurch und um dessen Rohrabschnitte herum geführt ist.The invention relates to a heat exchanger with a plurality of plate elements, each of which has two parallel walls interconnected at their edges and numerous interconnecting walls Has pipe sections and the between end plates at a distance from the end plates and from each other are held so that between the end plates and the walls of their neighboring Plate elements and between the opposing walls of adjacent plate elements Chambers are created which are closed in the edge region of the plate elements, so that a flow path for a first fluid supplied or discharged through connections on the end plates, which is formed by a Chamber leads to the next through the pipe sections connecting the walls, while a second Fluid for heat exchange with the first through each plate member, through the space between the walls of which is passed through and around the pipe sections.
Ein derartiger Wärmetauscher ist durch die französische Patentschrift 664 312 bekannt. Bei diesem bekannten Wärmetauscher handelt es sich um einen Kühlturm für chemische Großanlagen, bei dem an den Rändern der einzelnen Plattenelemente Anschlußstutzen angebracht und die benachbarten Plattenelemente durch Rohrbogen miteinander verbunden sind. Es ist ersichtlich, daß diese Rohrbogen das Bauvolumen des bekannten Wärmetauschers bedeutend vergrößern. Außerdem sind solche Rohrbogen kostspielig und es erfordert ihre Anbringung einen hohen Arbeitsaufwand. Deshalb ist der bekannte Wärmetauscher für solche Anwendungszwecke nicht geeignet, wo es auf ein kleines Bauvolumen und eine einfache Herstellung ankommt.Such a heat exchanger is known from French patent 664,312. With this one known heat exchanger is a cooling tower for large chemical plants in which an the edges of the individual plate elements connecting pieces attached and the adjacent plate elements are interconnected by elbows. It can be seen that these elbows are the Significantly increase the construction volume of the known heat exchanger. In addition, there are such elbows expensive and it requires a lot of labor to install. That's why the well-known Heat exchangers are not suitable for such applications where there is a small structural volume and simple manufacture matters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der angeführten bekannten Art von Wärmetauschern die Zu- und Abführung des zweiten Fluids zu den Plattenelementen derart zu gestalten, daß für den Wärmetauscher ein besonders einfacher und raumsparender Aufbau erreicht wird.The invention is based on the object, proceeding from the cited known type of Heat exchangers to design the supply and discharge of the second fluid to the plate elements in such a way that a particularly simple and space-saving structure is achieved for the heat exchanger.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich zwischen den Wänden eines Plattenelements Leitungsstücke erstrecken, die mit einer seitlichen Öffnung versehen sind, durch die das zweite Fluid zwischen dem Leitungsstück und dem Raum zwischen den Wänden des Plattenelements ein- und ausfließen kann, und daß die Leitungsstücke der miteinander vereinigten Plattenelemente miteinander fluchten und insgesamt Leitungswege bilden, die an Ein- oder Auslässe in den Endplatten angeschlossen sind.This object is achieved according to the invention in that between the walls of a plate element Extend line pieces which are provided with a side opening through which the second Fluid between the line piece and the space between the walls of the plate element and can flow out, and that the line pieces of the united plate elements with each other align and form a total of conduit paths that are connected to inlets or outlets in the end plates are.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen benachbarten Leitungsstücken Trennwände angeordnet sind, so daß benachbarte Plattenelemente vom zweiten Fluid in entgegengesetzten Richtungen durchflossen sind. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Wärmetauschers noch weiter verbessert werden.An advantageous embodiment of the invention consists in that partition walls are arranged between adjacent line pieces, so that adjacent plate elements from the second fluid in opposite directions Directions are flowed through. In this way, the efficiency of the invention Heat exchanger can be further improved.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wände an ihrem Rand mit über ihre die Rohrabschnitte enthaltenden Außenseiten vorspringenden Kopfflächen versehen sind, die Kopfflächen benachbarter Plattenelemente unmittelbar aneinander anliegen und die Leitungsstücke im Bereich dieser Kopfflächen angeordnet sind. Statt dessen ist es aber auch möglich, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Wände im wesentlichen eben auszubilden und benachbarte Plattenelemente im Abstand voneinander mittels dazwischen angeordneter rahmenförmiger Abstandshalter zu halten, die die gleiche äußere Form wie die Plattenelemente S und die Leitungsstücke überdeckende Bereiche aufweisen, in denen mit den Leitungsstücken fluchtende Durchbrechungen angeordnet sind.In one embodiment of the invention it is provided that the walls at their edge with over their outer sides containing the pipe sections are provided with protruding head surfaces, the head surfaces adjacent plate elements are in direct contact with one another and the line pieces in the area these head surfaces are arranged. Instead, however, it is also possible according to another embodiment According to the invention, the walls and adjacent plate elements are essentially flat to be held at a distance from one another by means of frame-shaped spacers arranged in between, which have the same external shape as the plate elements S and areas that cover the pipe sections, in which aligned openings are arranged with the line pieces.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten AusführungsbeispieleIn the following the invention will be explained with reference to the embodiments shown in the drawing
ίο näher beschrieben und erläutert. Es zeigtίο described and explained in more detail. It shows
F i g. 1 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher nach der Erfindung,F i g. 1 shows a section through a heat exchanger according to the invention,
F i g. 2 die perspektivische Ansicht eines Plattenelementes des Wärmetauschers nach Fig. 1,F i g. 2 the perspective view of a plate element of the heat exchanger according to FIG. 1,
Fi g. 3 die perspektivische Ansicht eines Abstandshalters des Wärmetauschers nach F i g. 1 undFi g. 3 is a perspective view of a spacer of the heat exchanger according to FIG. 1 and
F i g. 4 einen Schnitt durch die Endbereiche zweier benachbarter Plattenelemente eines weiteren Wärmetauschers nach der Erfindung in vergrößertem Maßstab. F i g. 4 shows a section through the end regions of two adjacent plate elements of a further heat exchanger according to the invention on an enlarged scale.
Der in F i g. 1 dargestellte Wärmetauscher ist aus Plattenelementen E gemäß F i g. 2 und Abstandhai- gt tern 22 gemäß F i g. 3 zusammengesetzt, die abwech- ™ selnd nebeneinandergestellt zwischen Endpaltten 18 eingespannt sind. Die Plattenelemente E weisen zwei parallele Wände 11 und 12 auf, die an vielen Stellen durch Rohrabschnitte 13 miteinander verbunden sind. Diese Rohrabschnitte schließen mit den Außenseiten der Wände 11 und 12 bündig ab.The in F i g. The heat exchanger shown in FIG. 1 is made up of plate elements E according to FIG. 2 and Abstandhai- gt tern 22 in accordance with F i g. 3 assembled, which are alternately juxtaposed between end gaps 18 clamped. The plate elements E have two parallel walls 11 and 12 which are connected to one another at many points by pipe sections 13. These pipe sections terminate flush with the outer sides of the walls 11 and 12.
Weiterhin sind die Wände 11 und 12 an ihrem Rand durch eine Stirnwand 14 miteinander verbunden, so daß sie zusammen mit der Stirnwand 14 einen von den Rohrabschnitten 13 durchsetzten Hohlraum bilden. Zur Zu- und Abfuhr eines Fluids zu bzw. aus dem Inneren eines solchen Plattenelementes sind Leitungsstücke 15 vorgesehen, die im wesentlichen den Rohrabschnitten 13 gleichen, aber einen erheblich größeren Querschnitt haben. Statt des in F i g. 2 gezeigten länglichen Querschnittes könnte auch ein runder Querschnitt vorgesehen sein. Diese Leitungsstücke 15 sind mit seitlichen Öffnungen 16 versehen, so daß ein Fluid von dem Leitungsstück 15. durch die Öffnung 16 in das Innere des Plattenelementes eintreten und am anderen Ende des Plattenelementes \ Furthermore, the walls 11 and 12 are connected to one another at their edge by an end wall 14, so that together with the end wall 14 they form a cavity through which the pipe sections 13 pass. For the supply and discharge of a fluid to and from the interior of such a plate element, line sections 15 are provided which are essentially the same as the pipe sections 13, but have a considerably larger cross section. Instead of the one shown in FIG. 2, a round cross section could also be provided. These line pieces 15 are provided with lateral openings 16 so that a fluid can enter from the line piece 15 through the opening 16 into the interior of the plate element and at the other end of the plate element \
durch ein gleichartiges, mit einer Öffnung versehenes Leitungsstück wieder austreten kann.can emerge again through a similar line piece provided with an opening.
Bei dem Wärmetauscher nach F i g. 1 ist jedes Plattenelement E von dem ihm benachbarten Plattenelement durch einen Abstandshalter 22 getrennt, der die gleiche äußere Form wie die Plattenelemente E und ein offenes Mittelfeld 23 aufweist, das zur Bildung einer Kammer zwischen den benachbarten Plattenelementen E dient. Außerdem sind die Abstandshalter mit Durchbrechungen 29 versehen, die .mit den Leitungsstücken 15 der Plattenelemente E fluchten, so daß mehrere benachbarte Plattenelemente durchsetzende Leitungswege entstehen.In the case of the heat exchanger according to FIG. 1, each plate element E is separated from the plate element adjacent to it by a spacer 22 which has the same external shape as the plate elements E and an open central field 23 which serves to form a chamber between the adjacent plate elements E. In addition, the spacers are provided with openings 29, which are aligned with the line pieces 15 of the plate elements E , so that several adjacent plate elements penetrating line paths arise.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sind die Plattenelemente E und die Abstandshalter derart abwechselnd zwischen Endplatten 18 zusammengesetzt und mit Hilfe von Spannschrauben 19 gehalten, daß Kammern 24 nicht nur zwischen den einander gegenüberstehenden Wänden 11 und 12 benachbarter Plattenelemente, sondern auch zwischen den Endplatten 18 und den Wänden der ihnen benachbarten Plattenelemente entstehen. Diese Kammern sind im Randbereich der Plattenelemente E durch die Abstandshalter 22 verschlossen. Weiterhin sind die jeweils be-As shown in FIG. 1, the plate elements E and the spacers are alternately assembled between end plates 18 and held by means of clamping screws 19 that chambers 24 not only between the opposing walls 11 and 12 of adjacent plate elements, but also between the end plates 18 and the walls of the panel elements adjacent to them arise. These chambers are closed in the edge area of the plate elements E by the spacers 22. Furthermore, the respective
nachbarten Kammern 24 durch die Rohrabschnitte 13 miteinander verbunden, so daß ein von Kammer zu Kammer führender Strömungsweg für ein erstes Fluid vorhanden ist, das durch Anschlüsse 27 und 28, die etwa in der Mitte der Endplatten 18 angebracht sind, zu- und abgeführt werden kann. Ein zweites Fluid tritt durch einen in der einen Endwand 18 vorgesehenen Einlaß 25, der mit der Durchbrechung 29 in dem ihm benachbarten Abstandshalter 22 fluchtet, in den von den Durchbrechungen 29 und den Leitungsstücken 15 gebildeten Leitungsweg ein und gelangt auf diese Weise in das Innere der Plattenelemente E. Es wird aus dem am anderen Ende der Plattenelemente vorgesehenen Leitungsweg durch einen entsprechenden Auslaß 26 in der anderen Endwand abgeführt. Um einen möglichst langen Strömungsweg zu erzwingen, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen benachbarten Leitungsstücken Trennwände 30 angeordnet, so daß das zweite Fluid die der Trennwand 30 benachbarten Plattenelemente in entgegengesetzten Richtungen durchfließen muß. Die Trennwände 30 sind dadurch gebildet, daß die entsprechenden Abstandshalter nur eine Durchbrechung 29 aufweisen.adjacent chambers 24 connected to one another by the pipe sections 13, so that one of the chamber There is a flow path leading to the chamber for a first fluid which is passed through connections 27 and 28, which are attached approximately in the middle of the end plates 18, can be supplied and removed. A Second fluid passes through an inlet 25 provided in one end wall 18, which is connected to the opening 29 is aligned in the spacer 22 adjacent to it, in the holes 29 and the line pieces 15 formed a conduction path and in this way reaches the interior of the Plate elements E. It is made from the line path provided at the other end of the plate elements discharged through a corresponding outlet 26 in the other end wall. For as long as possible To force flow path, are in the illustrated embodiment between adjacent Line pieces of partition walls 30 arranged so that the second fluid adjacent to the partition wall 30 Plate elements must flow through in opposite directions. The partitions 30 are thereby formed that the corresponding spacers have only one opening 29.
Die Plattenelemente bestehen zweckmäßig aus sehr dünnem Metall, beispielsweise aus Kupfer, das auf einer oder auf beiden Seiten mit einem Überzug aus einem korrosionsbeständigen Material versehen sein kann, und werden vorzugsweise auf galvanoplastischem Wege durch Verwendung einer zerstörbaren, beispielsweise ausschmelzbaren Matrize hergestellt. Die Abstandshalter 22 können dagegen außer aus Metall auch aus einem in genügendem Maß deformierbaren Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, um eine gegen die verwendeten Fluide abgedichtete Verbindung zwischen den Plattenelementen zu schaffen. Bei der Verwendung von Metall müßten die Flächen der Abstandshalter mit einem geeigneten Dichtungsmittel versehen werden. Weiterhin sind in den Plattenelementen E die Rohrabschnitte 13 so angeordnet, daß die Rohrabschnitte benachbarter Plattenelemente gegeneinander versetzt sind. Zu diesem Zweck können entweder zwei oder mehr Sorten von Plattenelementen oder aber Plattenelemente mit einer asymmetrischen Anordnung der Rohrabschnitte 13 Verwendung finden. Im letzten Fall genügt es, die Plattenelemente abwechselnd um 180° gegeneinander verdreht einzusetzen, um den gewünschten Versatz der Rohrabschnitte gegeneinander zu erzielen. Der Versatz der Rohrabschnitte gegeneinander führt zu einer besseren Verwirbelung des ersten Fluids in den Kammern 24 und damit zu einem verbesserten Wärmeaustausch.The plate elements are expediently made of very thin metal, for example copper, which is on be provided with a coating of a corrosion-resistant material on one or both sides can, and preferably be, on electroforming Paths made by using a destructible, e.g., meltable, die. The spacers 22, on the other hand, can be made of a sufficiently deformable metal in addition to metal Material consist, for example of plastic, in order to be sealed against the fluids used To create connection between the plate elements. When using metal, the Surfaces of the spacers are provided with a suitable sealant. Furthermore, in the plate elements E, the pipe sections 13 are arranged so that the pipe sections of adjacent plate elements are offset from one another. For this purpose, either two or more varieties of Plate elements or plate elements with an asymmetrical arrangement of the pipe sections 13 Find use. In the latter case, it is sufficient to alternate the plate elements by 180 ° against each other use twisted to achieve the desired offset of the pipe sections against each other. Of the Offset of the pipe sections against each other leads to a better turbulence of the first fluid in the Chambers 24 and thus an improved heat exchange.
Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung weisen die Wände der Plattenelemente an ihrem Rand Kopfflächen 122 auf, die über die die Rohrabschnitte 13 enthaltenden Außenseiten 111 und 112 der Plattenelementen vorspringen. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, liegen bei einem aus solchen Plattenelementen aufgebauten Wärmetauscher die vorspringenden ebenen Kopfflächen der Plattenelemente aneinander an und bilden dadurch einen Rand, der die von den die Rohrabschnitte 13 enthaltenden Außenseiten 111 und 112 benachbarter Plattenelemente begrenzte Kammer 24 begrenzt. Die Leitungsstücke 15 für das zweite Fluid sind im Bereich der Kopf flächen 122 angeordnet und stehen über Ausschnitte 17 mit dem Inneren der Plattenelemente in Verbindung. Im übrigen entspricht der Aufbau eines mit Plattenelementen nach F i g. 4 hergestellten Wärmetauschers dem Aufbau des Wärmetauschers nach den F i g. 1 bis 3.In the case of the in FIG. 4 shown embodiment of the invention have the walls of the plate elements at their edge on top surfaces 122, which over the outer sides 111 containing the pipe sections 13 and 112 of the plate members protrude. As shown in FIG. 4 can be seen, lie in one of such Plate elements built-up heat exchanger the protruding flat head surfaces of the plate elements to each other and thereby form an edge that of the pipe sections 13 containing Outer sides 111 and 112 of adjacent plate elements bounded chamber 24 limited. The pipe pieces 15 for the second fluid are arranged in the area of the head surfaces 122 and are above cutouts 17 in communication with the interior of the plate elements. Otherwise the structure corresponds to a with plate elements according to FIG. 4 manufactured heat exchanger the structure of the heat exchanger according to the F i g. 1 to 3.
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