DE1858038U

DE1858038U - Plattenwaermeaustauscher.

Info

Publication number: DE1858038U
Application number: DET14971U
Authority: DE
Inventors: Gottfried Thevissen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-07-18
Filing date: 1962-07-18
Publication date: 1962-09-06

Description

Plattenwärmeaustauscher

-----------------------

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmeaustauscher mit, zur Vergrößerung der Heiz= oder Kühlfläche, auf den Seitenwandflächen versehenen Auspressungen.
Derartige Austauscher sind in vielfachen Ausführungsarten bekannt, welche sämtlich jedoch in Hinsicht der Oberflächengestaltung ihrer Seitenflächen zur Erreichung einer größeren

Heiz= oder Kühlfläche die gleiche Ausführungsart gemeinsam

haben. Diese besteht in den bekannten Austauschern darin, daß

deren und die Luft= und Uasserkanäle bildenden Trennwände ein= oder beiderseitig mit in gleicher Ebene der Trennwand geschlossenen Auspressungen oder Naben versehen sind, von denen gleichzeitig der Abstand zweier Trennwände untereinander durch die mit ihren geschlossenen großen Flächen gegeneinanderstoßenden Auspressungen bestimmt wird.
Der Nachteil dieser bekannten Austauscher besteht u. a. darin, daß durch die Zusammenfügung der Trennwände mit ihren geschlossenen Auspressungen gegeneinander wertvolle Heim= oder Kühlfläche entsprechend der Größe der sich hier berührenden Flächen miteinander verlorengeht und damit die Leistungsabgabe solcher Austauscher wieder gemindert wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich diese bekannten Austauscher durch die bestehende große Flächenbelastung bei Einhaltung der zulässigen Druckspannungen nur für ein unter geringem Druck stehenden gasförmigen oder flüssigen Medium eignen, z. B. als Heizkörper in Heizungsanlagen oder als Heißwasserkühler für geringen Druck.
Um diesem Nachteil zu begegnen, ist man bereits dazu übergegangen, zusätzlich für eine festere Verbindung der Trennwände untereinander in einzelnen Stellen der Auspressungen sogenannte Anker als Versteifung der Trennwände einzuziehen. Auch diese Maßnahme hat sich wegen der Schwierigkeit zur Herbeiführung einer Abdichtung in den durchbrochenen und unter Druck stehenden Kanälen nicht bewährt und hat daher auch im Verkehr zu keinem Regelgebrauch in der Ausführung solcher Austauscher geführt.
Dieser und weitere Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, die sich im wesentlichen dadurch kennzeichnet, daß die Auspressungen oder Ausbuchtungen als offene Kragen ausgebildet sind und jeweils zwei gegenüberliegende durch eine Hohlniete miteinander verbunden sind.
Die Erfindung ist in einer beispielsweisen Ausführung auf den Zeichnungen Blatt 1 und 2 dargestellt und wird an Hand dieser wie folgt beschrieben. Es zeigen :

Blatt 1, Fig. 1a, einen Querschnitt y-y der Fig. 1b ;

Fig. 1b, eine Vorderansicht aus Fig. 1a.
Blatt 2, Fig. 1, einen Querschnitt Z-Z durch Fig. 2 ; Fig. 2, eine Vorderansicht aus Fig. 1 Fig. 3, den Querschnitt eines Tiattenwärmeaustauschers unter Verwendung von Hohlnieten 6,

Fig. 7 und 8,

Fig. 4, desgleichen, unter Verwendung von Hohlnieten 7, Fig. 9 und 10 und 8, Fig. 11 und 12; Fig. 59 gegenseitig versetzt zueinander angeordnete u. 6, Plattenwärmeaustauscher Fig. 7, eine Hohlniete im Längsschnitt9 und Fig. 8, die zugehörige Vorderansicht, Fig. 9, desgleichen im Längsschnitt, und Fig. 10, die zugehörige Vorderansicht, Fig. 11, die verkürzte Hohlniete im Längsschnitt, und Fig. 12, die zugehörige Vorderansicht.

Blatt 1, Fig. 1a und Fig. 1b und Blatt 2, Fig. 1 und Fig. 2

zeigen die Durchbildung und Anordnung der kalottenförmigen Ausbuchtung, welche als offener Kragen durchgebildet ist, in einer der Blechwånde 3 und 4. Die Größe und Formgebung der Ausbuchtung, von welcher auch die jeweilige Baubreite Br = 2/3 D eines Plattenwärmeaustauschers abhängig ist, kann verschieden sein. Diese ist beispielsweise in Fig. 1a, Blatt 1, angeführt etwa wie folgt :

Fig. 1a und 1b, Blatt 1 :

In jeder der Blechwände 3 und 4, welche im einzelnen in einer Vielzahl quadratischer Flächen in den Abmessungen a, Fig. 1b, aufgeteilt sind, wird, jeweils im Schwerpunkt S dieser quadratischen Fläche als Mittelpunkt liegend, eine kalottenförmige Ausbuchtung 1 mit beiderseitigem Radius R = 1/3 D = 1/3 a eingedrückt, Fig. 1a. Diese Ausbuchtung ist gleichzeitig als offener Kragen 2 mit eingestanzter Bohrung im Durchmesser von B =. 1/3 D = 1/3 a der quadratischen Fläche durchgebildet, Fig. 1a und lb, Blatt 1, Aus zwei solcher mit den Ausbuchtungen gegenseitig aufeinander aufgelegten Seitenwänden 3 und 4 wird der Plattenwärmeaustauscher in seiner Baubreite Br = 2/3 D = 2/3 a gebildet, wobei die feste Verbindung beider Platten 3 und 4 miteinander und gleichzeitig die Abdichtung der Trennfuge 5, Fig. 1a-Blatt 1-und Fig. 3 bis 6-Blatt 2, in den Stoßstellen der kalottenförmigen Ausbuchtung 2 durch Hohlnieten erfolgt.
Durch diese Bauweise und weiter erfolgtem randseitigen Abschluß und Verbindung zweier solcher Platten miteinander entsteht der Wärmeaustauscher mit einerseits einem allseitig geschlossenen Hohlraum für die Aufnahme oder den Eintritt eines unter Druck stehendem gasförmigen oder flüssigen Mediums, während anderseits durch die Einfügung von Hohlnieten für die Verbindung von zwei Platten miteinander ein Verbindungskanal für den wechselnden Durchgang des an den Außenwänden entlang strömenden anderen gasförmigen oder flüssigen Mediums entsteht.
Hierzu weiter Blatt 2-Fig. 2 und 3 bis Fig. 6-und weiter später unter Aufbau dieses Wärmeaustauschers.
Zunächst soll an Hand der Fig. 1a und 1b-Blatt 1-die außer weiteren sich ergebenden vorteilhaften Auswirkungen in der Gestaltung solcher kalottenförmig durchgebildeten Plattenwärme-

austauscher gemäß der Erfindung näher begründet werden.

CD

Die eingebauten Hohlnieten 6, Fig. 1a - Blatt 1 -, bezw. 6, Fig. 3, 5 und 6-Blatt 2-, und 7, Fig. 9 und 4-Blatt 2-9 sind in der Länge L, z. B. Hohlniete 6, Fig. 1a - Blatt 1 -, so bemessen, daß nach deren Einpreßvorgang vor Verbindung zweier gegenüberliegenden kalottenförmigen Ausbuchtungen. 1 miteinander ein Kreisbogenausschnitt der Ausbuchtungen in einem winkel von 900 umschlossen wird. Es ergibt sich hieraus, daß im Innern eines durch zwei Plattenwände gebildeten rohrförmigen Querschnittes die innere Druckbelastung im Bereich des von der Hohlniete umfaßten Kreisbogenausschnittes von 900 einer vielfacheren Belastung standhält gegenüber dem freiliegenden Kreisausschnitt von 450 in der Achse Durch die konstruktive Durchbildung dieses Wärmeaustauschers unter Verwendung von Hohlnieten dieser Art erfolgt gleichzeitig eine Verlagerung des Stützpunktes P, bezogen auf die Achse x-x im Dinkel von 450 zu Gunsten des in diesem Winkel frei liegend verkleinerten Kalotten= oder Rohrbogens statt, d. h. daß dadurch die Druckbelastung der Wandfläche eines jeden Wärmeaustauschkörpers bei einer gegebenen Blechstärke um ein Vielfaches erhöht werden kann gegenüber den bekannten Ausführungen bei gleicher Blechstärke. Die Praxis hat weiter ergeben, daß bei Wahl des größten kalottenförmigen Ausbuchtungsdurchmessers D, Fig. 1a, in den gleichen Abmessungen der Größenanordnung der quadratischen Aufteilung a, Fig. 1b, für die Anordnung von vielfachen Ausbuchtungen in einer Blechwand, d. h., daß die Ausbuchtungen in ihrem größten Durchmesser nahezu fast aneinanderliegend angeordnet werden, Fig. 1b, die Druckbelastung des Wärmeaustauschers um etwa das Vierfache gegenüber den bekannten Wärmeaustauschern mit gleicher Blechstärke ohne Überschreitung der zulässigen Werkstoffbeanspruchung erhöht werden kann, Fig. 1a und 1b-Blatt 1.
Aufbau des Wärmeaustauschers-hierzu Blatt 2 der Zeichnung : Die Fig. 1 und 2 zeigen die kalottenförmige Durchbildung in einem Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 3 zeigt in einer beispielsweisen Ausführung einen Plattenwärmeaustauscher in seinem Zusammenbau unter Verwendung von mit kalot-enförmigen husbuchtungen versehenen Pla. t tenwänden, Fig. 1 und 2-Blatt 2-, und Mitverwendung von Hohlnieten 6, Fig. 7-Blatt 2-. Der Zusammenbau eines solchen erfolgt in der Weise, daß in den Ausbuchtungen Hohlnieten 6,. Fig. 7, fest eingezogen und beispielsweise eingewalzt werden. Durch die Hohlnieten findet gleichzeitig die Abdichtung der Trennfuge 5 in den Stoßstellen zweier Ausbuchtungen statt, wobei der Außenradius R der Hohlniete 6, Fig. 7-Blatt 2-. gleich dem Innenradius R = 1/3 D = 1/3 a der Ausbuchtung 1, Fig. 1a-Blatt 1-bemessen ist.
Die Verbindung zweier mit kalottenförmigen Ausbuchtungen versehenen Seitenwänden kann auch, wie in Fig. 4-Blatt 2-dargestellt, in folgender Weise erfolgen ; Hierzu dienen zunächst fertig vorgearbeitete Hohlnieten 7 Fig. 9-Blatt 2, deren Innenradius R2 gleich dem Außenradius

R2 der Ausbuchtung bemessen ist, Fig. 4-Blatt 2. Auf diesen

Hohlnieten 7 werden die beiden Plattenwände 3 und 4 mit den kalottenförmigen Ausbuchtungen fest gegeneinander aufgeschoben, so daß durch diesen Vorgang die gleiche unter Anwendung der Hohlnieten 6 beschriebene Festigkeit des Druckkörpers und Abdichtung der Trennfuge 5 erzielt wird. Zur Wahrung dieser Eigenschaften wird zusätzlich zur Verbindung zweier kalottenförmige Seitenwände miteinander eine Hohlniete 8, Fig. 11 - Blatt 2-, ähnlich wie bei dem Vorgang unter Verwendung einer Hohlniete 6, in die Ausbuchtung eingezogen, welche in diesem Fall, entgegen der Länge L der Hohlniete 6, Fig. 1a - Blatt 1, entsprechend dem Maß L1 kürzer gehalten werden kann.
Wie die Fig. 3-Blatt 2-erkennen läßt, werden die beiden Plattenseitenwände 3 und 4 randseitig, z. B. durch einen stärker bemessenen Blechabschluß 9 miteinander schweißtechnisch verbunden, so daß im Ganzen ein allseitig geschlossener Plattenwärmeaustauschkörper entsteht, durch dessen Gestaltung einerseits zwischen den Platten ein Hohlraum für den Eintritt von einem unter Druck stehenden gasförmigen oder flüssigen Medium und anderseits, durch die Einfügung von Hohlnieten für die Verbindung der kalottenförmigen Ausbuchtungen miteinander ein Verbindungskanal für den Durchgang des an den Außenwänden entlang strömenden anderem gasförmigen oder flüssigen Mediums gebildet wird. Jeder dieser Austauscher ist mit einem Ein= und Austrittsstutzen E und A für den Durchgang von einem wärmeaustauschenden Medium versehen. Diese Stutzen können wahlweise einseitig oder sich gegenüberliegende wie beispielsweise in Fig. 2-Blatt 2-dargestellt, an den Austausohkörper angeordnet werden.
Mehrere Einzelaustauschkörper können zu einer Batterie vereinigt und miteinander verbunden werden, wie beispielsweise in Fig. 3 mit Fig. 4 5 und 6 durch eine Rohrleitungsverbindung 10 dargestellt ist. Als solche kann beliebig auch eine gemeinschaftliche Verbindungska@mer Anwendung finden.
Ferner können die einzelnen Plattenwärmeaustauscher mit den von den Hohlnieten gebildeten Durchgangskanälen versetzt nebeneinander angeordnet worden, wie beispielsweise die Fig. 5 und 6 - Blatt 2-zeigen, wodurch eine weitere günstige Umwirbelung der einzelnen Wärmeaustauschkörper von dem außen an diesen Austauschen vorbeiströmenden Medium erzielt wird.
Die in Fig. 2-Blatt 2 - dargestellte Pfeilrichtung läßt ferner die Wirbelung des einen Mediums im Innern des Austauschers um die kalottenförmigen Ausbuchtungen, die in Fig. 3 und 4 die Umwirbelung des außerhalb des Austauschers vorbeiströmenden anderen Mediums durch die Verbindungskanäle hindurch erkennen.
Der in Vorschlag gemäß der Erfindung stehende Plattenwärmeaustauscher gewährleistet gegenüber den bekannten Austauschern wesentliche Vorteile, welche sich insbesondere auf den erweiterten Verwendungszweck bei gleicher Ausführung und Materialverwendung beziehen. So z. B. : 1.) Erreichung von größerer Heiz= oder Kühlfläche; 2.) größere Festigkeit der sich gegenüberstehenden Blechwandflächen, insbesondere in bezug auf eine größere Flächenbelaibung ohne Überschreitung der zulässigen Druckbeanspruchung ; 3.) größere Druckbeanspruchung um ein Vielfaches gegenüber den bekannten Austauschern, ohne Rücksichtnahme auf eine Materialverstärkung, 4.) Verwendbarkeit von gleichen Austauschern ohne Rücksicht auf ihre Druckbelastung als: a.) Heizkörper in Heizungsanlagen mit niedriger Druckbelastung, b.) dergleichen als Austauschwärmer in Kühlanlagen für die Rückgewinnung, c.) als Dampfüberhitzer in Hochdruckkesselanlagen in der bekannten Art, d.) und dergleichen mehr.

Claims

Schutzansprüche

1.) Plattenwärmeaustauscher, bei dem das eine der Wärmemittel einen höheren Druck aufweist als das andere und die aus dünnem Blech bestehenden Platten in Richtung der Durchströmräume für das unter hohem Druck stehende Mittel mit gegenüberliegenden und gegeneinanderstoßenden kalottenförmigen Ausbuchtungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (1) als offene Kragen (2) ausgebildet sind und jeweils zwei gegenüberliegende durch eine Hohlniete (6, Fig. 7 und 3-oder 7, Fig. 9 mit 8, Fig. 11 gemäß Fig. 4)

miteinander verbunden sind (Fig. 1a-Blatt 1).
2.) Plattenwärmeaustauscher, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnest, daß der größere Ausbuchtungsdurchmesser (D) gleich der quadratischen Flächenabmessung (a) bemessen. ist, in welcher die kalottenförmige Ausbuchtung erfolgt (zig. 1b-Blatt 1).
3.) Plattenwärmeaustauscher, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (H) zwischen den Kalottenausbuchtungen gleich dem größten Durchmesser (D) der Ealottenausbuchtung bemessen ist (Fig. 1b - Blatt 1).
4.) Plattenwärmeaustauscher, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (H1) zwischen den Kalottenausbuchtungen gleich 2 (R + w) bemessen ist (Fig. 1-Blatt 2).