DE19620543C2 - Hybrid-Plattenwärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, be­ stehend aus einem Plattenpaket mit einer Vielzahl unter Bildung wellenförmiger und rohrförmiger Kanäle gepräg­ ter und/oder gewellter Platten, in denen im Kreuzgegen­ strom Wärme zu übertragende, strömende Medien aneinan­ der vorbei führbar sind, wobei die wellenförmig gepräg­ ten Kanäle quer zu den rohrförmig geprägten Kanälen verlaufen und wobei die wellenförmigen Kanäle durch ei­ ne Haube und ein Stirnblech abgedeckt sind, und die Plattenpakete durch äußere Druckhalteplatten und zwi­ schen diesen quer zu den Kanälen der Platten verlaufen­ de, in Schraubhülsen geführte Zugankerschrauben zusam­ mengehalten sind.

Derartige Plattenwärmetauscher, wie sie beispielsweise aus der DE 44 22 283 C1 bekannt sind, dienen dazu, zwei voneinander getrennte Medien mit unterschiedlichen Tem­ peraturen aneinander vorbei zu führen. Die Medien, bei­ spielsweise ein heißes Gas und eine kältere Kühlflüs­ sigkeit, werden dabei im sogenannten Kreuzgegenstrom aneinander vorbei geführt. Zwischen den Wellblechen und den hohlen Wandungen findet dabei ein Wärmeübergang statt. Da strömenden Medien recht aggressiv sein und eine Korrosion der Plattenpakete bewirken können, sind sie aus Edelstahl gefertigt.

Edelstahl ist relativ teuer und äußerst schwierig zu ver- und bearbeiten. Zur Kostensenkung ist es dazu aus der DE 40 31 436 A1 bekannt, die Plattenwärmetauscher modular aus Stapelgestellen aufzubauen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Edel­ stahlanteil bei einem Plattenwärmetauscher der eingangs beschriebenen Art zu verringern, die Verarbeitung zu erleichtern und die Funktionssicherheit zu gewährleis­ ten.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die wellenförmi­ gen Kanäle und die rohrförmigen Kanäle durch Kammbleche voneinander getrennt sind, die Kammbleche einwärts ge­ richtet in der Ebene der Stirnbleche im Bereich einer Kammeinbindung mit dem freien Ende der Stirnbleche ver­ schweißt sind, die Plattenpakete beidseitig mit Seiten­ blechen abgedichtet sind, wobei die Seitenbleche innen an den Druckhalteplatten anliegen und abgestützt sind und die Schraubhülsen mit den Seitenblechen verschweißt sind.

Durch diese Maßnahmen wird ein Plattenwärmetauscher ge­ schaffen, bei dem die Edelstahlbauteile keine tragende Funktion mehr auszuüben haben. Die Edelstahlanteile dienen lediglich dem eigentlichen Korrosionsschutz, während die Festigkeits- und Stabilitätsaufgaben durch sogenanntes Schwarzmaterial, das heißt Baustahl wie ST37, ST52 usw. gefertigt werden können. Das aus dünn­ wandigen Platten mit einer Wanddicke von ca. 0,8 mm be­ stehende Plattenpaket ist mit ebenfalls dünnwandigen Seitenblechen zu einer Einheit verschweißt. Da die Druckhalteplatten mit dieser Einheit nicht verschweißt sondern verschraubt sind, kann sie sich bei Wärmeein­ wirkung frei ausdehnen. Dadurch können sehr hohe Tempe­ raturdifferenzen sowohl zwischen den beiden aneinander vorbei geführten Medien als auch zwischen dem Medium und der Umgebung aufgenommen werden. Ein solcher Plat­ tenwärmetauscher kann dadurch bei gleicher Funktionssi­ cherheit und Korrosionsbeständigkeit auch für Medien mit sehr hohen Temperaturen und Temperaturdifferenzen eingesetzt werden.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprü­ chen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher be­ schrieben; es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht, teilweise ohne und teilweise mit Druckhalteplatten, eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers, mit durch eine Haube abgedeckter Seite der wellenförmigen Kanalmündungsseite, die mit einer Edelstahl-Kammblech­ abtrennung gegenüber der Rohrseite ver­ schweißt und aus Schwarzmaterial gefer­ tigt ist, mit innenseitigen Stützrohren;

Fig. 2 die Detaildarstellung der Edelstahl- Kammblechabdeckung gemäß dem Ausschnitt II in der Fig. 1;

Fig. 3 die Vorderansicht eines Plattenwärmetau­ schers nach der Fig. 1, dargestellt teilweise ohne und teilweise mit Druck­ halteplatten, mit zwischen den beidsei­ tigen Druckhalteplatten angeordneten Plattenpaketen, die durch in Schraubhül­ sen verlaufenden Zugankerschrauben mit­ einander verbunden sind, und mit durch innere Stützrohre abgestützten wellen­ seitigen Hauben;

Fig. 4 die Detaildarstellung eines inneren Stützrohres zur Abstützung der wellen­ seitigen Hauben eines Plattenwärmetau­ schers gemäß dem Ausschnitt IV in der Fig. 3;

Fig. 5 die Einzelheit "Z" in der Fig. 3, mit Darstellung der Verbindung zwischen den dünnen Edelstahl-Seitenblechen und den Schraubhülsen, die von Druckhalteplatten aus Schwarzmaterial gehalten werden;

Fig. 6 die Draufsicht auf einen Plattenwärme­ tau-scher nach der Fig. 1, teilweise geschnitten, mit an einer Schraubhülse verschweißten Umlenkblechen;

Fig. 7 den Schnitt gemäß der Linie VII-VII in der Fig. 6 in Draufsicht.

Der in der Fig. 1 dargestellte Plattenwärmetauscher 10 besteht aus einer Vielzahl von Plattenpaketen 11, wie sie in der Fig. 3 angedeutet sind. Die Plattenpakete 11 werden von Druckhalteplatten 20 zusammengehalten, wie sie in den unteren Teilen der Fig. 1 und 3 dar­ gestellt sind.

Die Plattenpakete 11 bestehen aus geprägten und/oder gewellten Platten, die wellenförmige Kanäle 31 und rohrförmige Kanäle 32 bilden, wie sie in der Fig. 5 im Detail dargestellt sind. Dabei verläuft die sogenannte Wellenseite, die aus wellenförmig geprägten und zusam­ mengeschweißten Platten 34 besteht, quer zu der soge­ nannten Rohrseite, die aus rohrförmig geprägten Platten 34 besteht.

Die wellenförmigen Kanäle 31 sind durch eine Haube 14 und ein Stirnblech 15 abgedeckt. Das Stirnblech 15 ist in Rechteckflanschen 13 gehalten, die wiederum mit ei­ nem Rechteckdeckel 12 verbunden sind. Der Rechteck­ deckel 12 ist mit einem rohrseitigen Anschluß 35 verse­ hen. Der Rechteckdeckel 12 besteht aus normalem Baustahl und ist auf der Innenseite mit einer dünnen Deckelauskleidung 16 aus Edelstahl versehen. Die Haube 14 ist mit einem wellenseitigen Anschlußflansch 19 ver­ sehen.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Wellenseite im Bereich der Haube 14 durch ein Kammblech 17 von der Rohrseite abgetrennt. Das Kammblech 17 ist über eine Schweißnaht 18 im Bereich einer Kammeinbindung 33 mit dem freien Ende des Stirnbleches 15 verschweißt. Die Haube 14 ist ebenfalls mit dem Stirnblech 15 verschweißt. Das Kamm­ blech 17 besteht aus Edelstahl und ist relativ dünn ge­ genüber dem Stirnblech 15 ausgeführt. Es weist nur etwa 1/4 der Stärke des Stirnbleches 15 auf.

In den Hauben 14 kann ein Unterdruck auftreten; sie sind deshalb, wie die Fig. 3 zeigt, mit innen verlau­ fenden Stützrohren 38 verstärkt. Wie die Fig. 4 im De­ tail zeigt, sind die Stützrohre 38 in Schweißungen 39 mit Stützrohrverstärkungsblechen 37 verbunden. Mit den Stützrohrverstärkungsblechen 37 sind die Stützrohre 38 an den relativ dünnen Seitenblechen 22 gehalten. Die Seitenbleche 22 bestehen aus Edelstahl und werden, wie die Fig. 3 in ihrem unteren Teil zeigt, von den massi­ veren Druckhalteplatten 20 gehalten, die aus einem nor­ malen Baustahl bestehen.

Wie die Fig. 5 weiter zeigt, sind vor den Plattenpake­ ten 11 verlaufende Schraubhülsen 21 durch die Seiten­ bleche 22 geführt. Die Schraubhülsen 21 sind endseitig mit Schweißnähten 26 mit den relativ dünnen Seitenble­ chen 22 verschweißt. Die Seitenbleche 22 bestehen aus Edelstahl und sind praktisch lediglich eine Plattierung für die dahinter angeordneten stärkeren Druckhalteplat­ ten 20, die aus normalen Baustahl, sogenanntem Schwarz­ material, gefertigt sind.

Durch die Schraubhülsen 21 sind Zugankerschrauben 23 geführt, die die einander gegenüberliegenden Druckhal­ teplatten 20 über Muttern 24 gegen die Seitenbleche 22 bzw. die Plattenpakete 11 halten. Die Muttern 24 stüt­ zen sich dabei über Ansatzscheiben 25 in den Bohrungen 36 der Druckhalteplatten 20 ab. Die Bohrungen 36 weisen einen größeren Durchmesser auf, als es den Außendurch­ messern der Schraubhülsen 21 entspricht, um die Druck­ halteplatten 20 von den Schweißnähten 26 der Edelstahl­ seitenbleche 22 freizuhalten.

Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, sind zwischen den Plat­ tenpaketen 11 und den Rechteckflanschen 13 seitliche Umlenkbleche 27 und 29 vorgesehen. Die ersten, etwas größeren Umlenkbleche 27 sind, wie die Fig. 7 zeigt, an einem Ende über Schweißnähte 30a mit den Schraubhül­ sen 21 verbunden. Die anderen freien Enden sind im Be­ reich des Rechteckflansches 13 frei in V-förmigen Um­ lenkprofilen 28 gehalten. Die Umlenkbleche 27 sind da­ durch mit einem Ende frei beweglich und können einfe­ dern.

Die zweiten, etwas kleineren Umlenkbleche 29 sind an einem Ende von den kammförmigen Plattenpaketen 11 ge­ halten. Auf der anderen Seite ist es mit einer Schweiß­ naht 30 mit den gleichen Schraubhülsen 21 verbunden wie die größeren Umlenkbleche 27.

Bezugszeichen

10

Plattenwärmetauscher

11

Plattenpaket

12

Rechteckdeckel

13

Rechteckflansch

14

Haube

15

Stirnblech

16

Deckelauskleidung

17

Kammblech

18

Schweißnaht

19

wellenseitiger Anschlußflansch

20

Druckhalteplatte

21

Schraubhülse

22

Seitenblech

23

Zugankerschraube

24

Mutter

25

Ansatzscheibe

26

Schweißnaht

27

Umlenkblech

28

Umlenkprofil

29

Umlenkblech

30

,

30

a Schweißnaht

31

wellenförmiger Kanal

32

rohrförmiger Kanal

33

Kammeinbindung

34

Platte

35

rohrseitiger Anschluß

36

Bohrung

37

Stützrohrverstärkungsblech

38

Stützrohr

39

Schweißung

Claims (10)

1. Plattenwärmetauscher, bestehend aus einem Platten­ paket mit einer Vielzahl unter Bildung wellenförmiger und rohrförmiger Kanäle geprägter und/oder gewellter Platten, in denen im Kreuzgegenstrom Wärme zu übertra­ gende, strömende Medien aneinander vorbei führbar sind, wobei die wellenförmig geprägten Kanäle quer zu den rohrförmig geprägten Kanälen verlaufen und wobei die wellenförmigen Kanäle durch eine Haube und ein Stirn­ blech abgedeckt sind, und die Plattenpakete durch äuße­ re Druckhalteplatten und zwischen diesen quer zu den Kanälen der Platten verlaufende, in Schraubhülsen ge­ führte Zugankerschrauben zusammengehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenförmigen Kanäle (31) und die rohrförmigen Kanäle (32) durch Kammbleche (17) von­ einander getrennt sind, die Kammbleche (17) einwärts gerichtet in der Ebene der Stirnbleche (15) im Bereich einer Kammeinbindung (33) mit dem freien Ende der Stirnbleche (15) verschweißt sind, die Plattenpakete (11) beidseitig mit Seitenblechen (22) abgedichtet sind, wobei die Seitenbleche (22) innen an den Druck­ halteplatten (20) anliegen und abgestützt sind und die Schraubhülsen (21) mit den Seitenblechen (22) ver­ schweißt sind.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kammbleche (17) und die Seiten­ bleche (22) aus Edelstahl bestehen.

3. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelstahl-Kammbleche (17) im Plasma-Schweißverfahren ausgeschnitten sind.

4. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhalteplatten (20) gegenüber den Seitenblechen (22) miteinander frei ge­ halten sind.

5. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Plattenpaketen (11) und dem gegenüberliegenden Rechteckflansch (12) Umlenkbleche (27, 29) vorgesehen sind.

6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkbleche (29) kamm­ förmig ausgebildet und jeweils mit einer Schraubhülse (21) verschweißt sind.

7. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Umlenkblech (27) an seinem einen freien Ende mit einer Schraubhülse (21) verschweißt und an seinem anderen freien Ende in einem V-förmigen Umlenkprofil (28) unverbunden gehalten ist.

8. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Umlenkblech (29) an seinem einen freien Ende mit einer Schraubhülse (21) verschweißt und an seinem anderen freien Ende von dem kammförmigen Plattenpakete (11) gehalten ist.

9. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (31, 32) durch gemeinsame Hauben (14) abgedeckt sind und in den Hauben (14) Stützrohre (38) vorgesehen sind.

10. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in den Hauben (14) vorgesehenen Stützrohre (38) mit Stützrohrverstärkungsblechen (37) an den relativ dünnwandigen Seitenblechen (22) gehalten sind.