DE1601157C - Plattenwärmetauscher mit Abstutz ringen und Dichtungsringen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, dessen aus Blech bestehende Platten unter Zwischenlage von Abstützringen und Dichtungsringen auseinandernehmbar zu einem Paket verspannt sind, wobei die Strömungsräume zwischen den Platten am Außenrand derselben durch die Abstützringe mit den zugehörigen Dichtungsringen vollständig abgeschlossen sind und für den Zu- und Ablauf der wärmetauschenden Fluide zu bzw. aus den Strömungsräumen die Platten Durchflußlöcher aufweisen, welche durch besondere Abstützringbereiche und die zugehörigen Dichtungsringbereiche von den Strömungsräumen abgegrenzt sind, wobei die besonderen Abstützringbereiche teils Zu- bzw. Ablaufkanäle enthalten. teils die Durchflußlöcher von den Strömungsräumen abschließen.

Bei den bekannten Plattenwärmetauschern dieser Art (britische Patentschrift 466 806) sind im wesentlichen rechteckige Platten mit vier Reihen von Durchströmlöchern vorgesehen, die im Bereich der Plattenecken liegen. Durch die besonderen Abslützringbcreichc sind mit jedem Strömunusraum zwischen den Platten immer zwei gegenüberliegende Durchflußlöcher als Ein- und Auslaß für das in diesen Strömungsraum einströmende bzw. aus dem Strömungsraum abströmende Fluid verbunden, während die beiden anderen Durchflußlöcher gegenüber dem betreffenden Strömungsraum abgedichtet sind. Im anschließenden Strömungsraum ist der Anschluß bzw. Abschluß der Durchströmlöcher umgekehrt.

Entsprechend diesem Aufbau fluchten die Dichtungen in den aufeinanderliegenden Strömungsräumen miteinander und stützen sich mithin gegenseitig ab, wenn das Plattenpaket in üblicher Weise zwischen starren Stirnplatten zusammengezogen wird. Jedoch läßt sich dabei der Anpreßdruck der Dichtungen nicht individuell einstellen und der Druck der in den Plattenwärmetauscher eintretenden Fluide muß auf den kleinsten, sich durch die elastische Verformung des Plattenpakets sich ergebenden Anpreßdruck der Dichtungen abgestellt sein. Unter Berücksichtigung dieser Verhältnisse ist es im allgemeinen notwendig. Dichtungen von erheblicher Stärke zu benutzen, die aus gut elastischem Werkstoff bestehen. Als Werkstoff eignet sich in erster Linie Gummi, dessen Anwendung sich jedoch bei höheren Temperaturen verbietet.

Dementsprechend wurden Plattenwärmetauscher, die unter höheren Drücken und/oder höherer Temperatur betrieben werden müssen, mit einem zusammengeschweißten Plattenpaket ausgerüstet, obwohl es auch bei diesen hoch beanspruchten Plaitcnwärmetauschern sehr zweckmäßig wäre, daß das Plattenpaket auseinandernehmbar ist.

Weiter sind schon (USA.-Patentschrift 2 617 634) Plattenwärmetauscher mit aus Blech bestehenden Platten bekannt, bei denen Durchflußlöcher vom Außenrand der Platten in Abstand liegen, wobei um diese Durchflußlöcher vollständig innere Abstützringe mit zugehörigen inneren Dichtungsringen vorgesehen sind. Da jedoch hier die Außenränder der Platten teils nicht verschlossen, teils durch Schweißung oder dergleichen nicht auseinandernehmbar verschlossen sind, hat die Anordnung der Durchflußlöcher im Abstand vom Außenrand der Platten hier nicht den Zweck, für jedes Durchflußloch unabhängig vom Dichtungsdruck am Außenrand den Anpreßdruck der Dichtungen einstellen zu können.

Schließlich ist es auch schon bekannt (britische Patentschrift 1. 167 786), neben einem inneren, durch eine Durchflußöffnung geführten Spannelement eigene äußere Spannelemente vorzusehen. Dabei bleiben jedoch einzelne Durchflußöffnungen am Außenrand der Platten bestehen. Der Anpreßdruck an diesen Durchflußöffnungen läßt sich daher nicht unabhängig vom Anpreßdruck des Plattenrands einstellen. Außerdem fehlen den Zusammenhalt des Plattenpakcts sichernde zusätzliche Spannelemente zwischen dem inneren Spannelement und den äußeren Spannelementen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber Wärmetauschern der eingangs bezeichneten bekannten Art eine zuverlässige Abdichtung mit verhältnismäßig dünnen Dichtungen aus nicht sehr elastischem Werkstoff, der sowohl hohe Drücke als auch hohe Temperaturen aushält, zu gewährleisten, indem die Möglichkeit geschaffen wird, den Dichtungsdruck für die verschiedenen Dichtungen individuell höher einzustellen als den Druck, mit dem die Platten in ihren übrigen Teilen miteinander verspannt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Plattenwärmetauscher der eingangs genannten Art durch die Kombination gelöst, daß

a) in bekannter Weise die Durchflußlöcher vom Außenrand der Platten in Abstand liegen, so daß die besonderen Abstiitzringbereiche mit den zugehörigen Dichtungsringbereichen für sich vollständige innere Abstützringe mit zugehörigen inneren Dichtungsringen bilden, die durch je ein zugehöriges Spannelement mit den Platten verspannt sind,

b) die Verspannung der am Außenrand der Platten angeordneten Abstützringe mit zugehörigen Dichtungsringen durch an sich bekannte eigene äußere Spannelemente vorgesehen ist und

c) zwischen den inneren Spannelementen und den äußeren Spannelementen noch eigene zusätzliche Spannelemente für das Plattenpaket vorgesehen sind.

Somit wird durch die Erfindung der Anwendungsbereich von Plattenwärmetauschern, deren Plattenpaket auseinandernehmbar ist, erheblich erweitert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Plattenwärmetauscher gemäß der Erfindung im Schnitt nach der Linie I-I in F i g. 2,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie Π-ΙΙ in F i g. 1,

Fig. 3 die drei obersten Platten gemäß Fig. 1 mit tung auseinandergezogen,
den zwischenliegenden Bauteilen in senkrechter Rich-

F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung im Schnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 5,

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 4,

Fig. 6 die drei obersten Platten gemäß Fig.4 mit den zwischenliegenden Bauteilen in senkrechter Richtung auseinandergezogen.

Das Plattenpaket des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 1,2 und 3 besteht aus einer Anzahl völlig flacher Platten 1, die mit Ausnahme der obersten mit Abstandselementen in Form von Zapfen 2 versehen sind, die die Platten im Abstand voneinander halten, so daß zwischen den Platten 1 abwechselnd Strömungsräume α und b vorhanden sind. Die Abstandselemente können auch aus den Platten herausgepreßte Teile sein. Jeder Strömungsraum α, b ist nach außen am Außenrand der Platten 1 mittels starrer äußerer Abstützringe 3 abgeschlossen, die auf beiden Seiten mit je einem äußeren Dichtungsring 4 aus dünnem Material, beispielsweise aus Klingerit oder Polvtetrafluoräthylen, bestehen. Die Strömungsräume «und b bilden die Druchflußkanäle für das eine und das andere Wärmetauschfluid.

Zwei Reihen 5 α und zwei Reihen 5 b von einander gegenüberliegenden Durchflußlöchern 6 in den Platten 1 stehen mit den Strömungsräumen α bzw. b und mit je einem Stutzen 7 für den Anschluß an Rohrleitungen für die Wärmetauschfluide in Verbindung. Um jedes Durchflußloch 6 herum sind in jedem Strömungsraum a, b zwischen den Platten I innere starre Abstützringe 8 angeordnet, die an jedem Strömungsraum α bzw. b, der mit den Durchflußlöchern 6 nicht in Verbindung stehen soll, voll ausgebildet und auf beiden Seiten mit je einem inneren Dichtungsring 9 aus dünnem Material versehen sind. Wo die Strömungsräume α bzw. b mit den Durchflußlöchern 6 in Verbindung stehen sollen, sind die Abstützringe 8 a mit radialen Durchflußbohrun«en 10 versehen, die Zu- bzw. Ablaufkanäle darstellen. Eine dichte Anlage an den Platten 1 ist hier nicht erforderlich, vielmehr kann der Abstützring 8 a unter Weglassen von Dichtungsringen entsprechend höher als der Abstützring 8 ausgeführt sein. Die Lochreihen 5 α stehen durch die perforierten Abstützringe 8a mit den Strömungsräumen α in Verbindung, die durch die Abstützringe 8 mit den Dichtungsringen 9 gegen die Lochreihen Sb abgeschlossen sind, welche statt dessen in gleicher

ίο Weise mit den gegen die Lochreihen 5 α abgeschlossenen Strömungsräumen b in Verbindung stehen.

Bei diesem Aufbau bilden gemäß der Erfindung alle äußeren Abstützringe 3 zusammen mit den zugehörigen Dichtungsringen 4 und den zwischenliegenden Plattenteilen einen Bereich, der zwischen einer Stirnplatte 11 und einem Ringflansch 12 an einer gegenüberliegenden Stirnplatte 13 mittels einer Anzahl Schrauben 14 zusammengehalten wird, d. h. dieser • Bereich des Plattenpakets kann mit einem gewünschten Druck verspannt werden. Die inneren Abstützringe 8, 8 η mit den zugehörigen Dichtungsringen 9 bilden um je eine Lochreihe zusammen mit den zwischenliegenden Plattenteilen einen weiteren Bereich, der zwischen einer Scheibe 15 und dem Stutzen 7 mittels Schrauben 16 zusammengehalten wird, d. h. auch hier kann das Plattenpaket mit einem gewünschten Druck verspannt weiden. Alle Dichtungsringe 4 bzw. 9 werden dabei im gewünschten Maße steif abgestützt. Besonders wichtig ist die Möglichkeit, einen ausreichenden Dichtungsdruck in jedem der Bereiche der inneren Abstützringe ausüben zu können, da hierdurch der beschriebene verhältnismäßig einfache Aufbau bei allen Reihen der Durchflußlöcher ohne Gefahr eines Leckens anwendbar ist, so daß sich die beiden Wärmetauschfluide nicht miteinander vermischen können.

Weiter sind auch die zwischen den äußeren und inneren Abstützringen 3 bzw. 8 und 8 a liegenden Bereiche des Plattenpakets zwischen der Stirnplatte 11 und einer besonderen Stirnplatte 17 mittels Stellschrauben 18 zusammengehalten, welche in die Stirnplatte 13 eingeschraubt sind. Auf diese Weise wird das Plattenpaket auch in diesen Bereichen gegen inneren Druck zusammengehalten, ohne daß dabei ein Druck auszuüben ist, der einen Dichtungsdruck darstellt, d. h. der Druck muß nur den zusammengezogenen Zustand des Plattenpakets bewirken.

Im Plattenwärmetauscher gemäß Fig.4, 5 und 6 sind die Platten I α so ausgeführt, daß u. a. das Abstützringsystem vereinfacht wird. Im übrigen ist diese Ausführungsform mit dem Plattenwärmetauscher gemäß Fig. 1, 2 und 3 identisch.

Die Platten la sind hier an ihren Außenrändern und ihren Durchflußlöchern 6 mit über die Grundfläche der Platte derart herausgedrückten flachen Zonen 19 bzw. 20 (F i g. 5 und 6) versehen, daß die Platten 1 α im Plattenpaket in jedem zweiten Strömungsraum α der benachbarten Platten I α um ihre Randteile und um zwei Reihen 5 b von einander gegenüberliegenden Durchströmlöchern so nahe aneinander liegen, daß der Zwischenraum nur von einem dünnen Dichtungsring 4 bzw. 9 überbrückt werden kann, während in den übrigen Strömungsräumen die Platten um die verbleibenden Lochreihen 5 a auf diese Weise nahe aneinanderkommen. Die Platten weisen außerdem auf beiden Seiten Abstandelemente 2 a auf. die die Platten in einer solchen Lage festhalten.

Wenn man die beiden Wärmetauscher miteinander

vergleicht, insbesondere F i g. 3 mit F i g. 6, ist ersichtlich, daß im zweiten Falle der Abstützring 8 in allen Strömungsräumen α und b mit zwei Dichtungsringen 9 durch einen einzigen Dichtungsring 9 ersetzt ist und in jedem zweiten Strömungsraum α außerdem der Abstützring 3 mit zwei Dichtungsringen 4 durch einen einzigen Dichtungsring 4 ersetzt ist. Die verbleibenden Abstützringe, und zwar 3 in dem Strömungsraum b und 8 a in sämtlichen Zwischenräumen, haben

die größere Höhe erhalten, die erforderlich ist, um den durch die abgeänderte Form der Platten entstandenen größeren Abstand zwischen den Platten an diesen Stellen zu überbrücken. Das in dieser Weise gebildete Plattenpaket kann dadurch hergestellt werden, daß man die identischen Platten 1 α derart zusammenlegt, daß sie einander völlig decken mit jeder zweiten Platte 180° um ihre Mittelinie C-C (F i g. 5) zu den übrigen Platten verschwenkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Plattenwärmetauscher, dessen aus Blech bestehende Platten unter Zwischenlage von Abstützringen und Dichtungsringen auseinandernehmbar zu einem Paket verspannt wird, wobei die Strömungsräume zwischen den Platten am Außenrand derselben durch die Abstützringe mit den zugehörigen Dichtungsringen vollständig abgeschlossen sind und für den Zu- und Ablauf der wärmetauschenden Fluide zu bzw. aus den Strömungsräumen die Platten Durchflußlöcher aufweisen, welche durch besondere Abstützringbereiche und die zugehörigen Dichtungsringbereiche von den Strömungsräumen abgegrenzt sind, wobei die besonderen Abstützringbereiche teils Zu- bzw. Ablaufkanäle enthalten, teils die Durchflußlöcher von den Strömungsräumen abschließen, ge,-· kennzeichnet durch die Kombination, daß

   a) in bekannter Weise die Durchflußlöcher (6) vom Außenrand der Platten (L 1 a) in Abstand liegen, so daß die besonderen Abstützringbereiche mit den zugehörigen Dichtungsringbereichen für sich vollständige innere Abstützringe (8, 8 a) mit zugehörigen inneren Dichtungsringen (9) bilden, die durch je ein zugehöriges Spannelement (16) mit den Platten (1,-1 a) verspannt sind,

   b) die Verspannung der am Außenrand der Platten (1, la) angeordneten Abstützringe (3) mit zugehörigen Dichtungsringen (4) durch an sich bekannte eigene äußere Spannelemente (12, 14) vorgesehen ist und

   c) zwischen den inneren Spannelementen (16) und den äußeren Spannelementen (12, 14) noch eigene zusätzliche Spannelemente (17, 18) für das Plattenpaket vorgesehen sind.