DE19633663A1

DE19633663A1 - Plate-type heat-exchanger

Info

Publication number: DE19633663A1
Application number: DE1996133663
Authority: DE
Inventors: Detlef Steller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1996-08-21
Publication date: 1998-02-26

Abstract

The heat exchanger (1) has a number of heat exchange plates or packets of plates (13) extending radially from a cylindrical central space or a solid core. The cylindrical core and the packets of plates are accommodated inside an elongated cylindrical casing (2). Hemispherical end domes (5,6) are fastened to flanges at the ends of the cylindrical casing. Flat tube plates are installed between the ends of the cylindrical casing and the end domes. A first fluid flows through the plates from the first to the second end dome. There are inlet and outlet connections (3,4) at the top and bottom of the cylindrical casing, allowing a second fluid the flow past the plates, separated from the first fluid.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher der universell auch in Bereichen mit höheren Temperaturen und höheren Drücken einsetzbar ist.The invention relates to a plate heat exchanger which is also universal in areas higher temperatures and higher pressures can be used.

Die Plattenwärmetauscher werden wegen ihrer großen Wärmetauscheroberfläche kostengünstig bei niederen Temperaturen und bei niederen Drücken eingesetzt. Sie werden mit Spannplatten und Spannankern gegen den inneren Überdruck verspannt. Diese Bauarten sind im VDI-Wärmeatlas und im Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau näher beschrieben.The plate heat exchangers are inexpensive due to their large heat exchanger surface used at low temperatures and at low pressures. They come with clamping plates and Tension anchors braced against the internal overpressure. These types are in the VDI heat atlas and described in more detail in the Dubbel paperback for mechanical engineering.

Bei hohen Temperaturen und bei höheren Drücken lassen sich diese Wärmetauscher wegen der dann sehr stark werdenden Spannankern und Spannplatten nur begrenzt wirtschaftlich einsetzen.At high temperatures and at higher pressures, these heat exchangers can then be used Use very strong clamping anchors and clamping plates economically only to a limited extent.

Dieser Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Plattenwärmer anzugeben, bei dem die Vorteile des Plattenwärmertauschers auch bei hohen Temperaturen und höheren Betriebsdrücken nutzbar werden, um somit wesentliche Materialeinsparungen bei den teuren hochtemperatur beständigen Materialien zu erreichen.This invention is based on the object of specifying a plate warmer in which the Advantages of the plate heat exchanger even at high temperatures and higher operating pressures can be used to make significant material savings at the expensive high temperature to achieve stable materials.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Plattenwärmetauscher eingangserwähnter Art dadurch gelöst, daß die Spannanker und Spannplatten durch ringförmige Anordnung der Platten entfallen wobei die ringförmig angeordneten Platten sich am Behältermantel bzw. an Ringankern abstützen. Die Abstützung der Platten untereinander und die Formgebung der Oberflächen für einen günstigen Wärmeübergang sind zwei miteinander vereinbare Forderungen die vorteilhafterweise erfindungsgemäß so gelöst sind, daß die Platten mit kugelförmigen Ausbuchtungen die sich gegenseitig abstützen versehen sind.This object is achieved according to the invention with a plate heat exchanger of the type mentioned solved in that the tension anchors and clamping plates by annular arrangement of the plates omitted, the annular plates arranged on the container jacket or ring anchors support. The support of the plates with each other and the shaping of the surfaces for one Favorable heat transfer are two mutually compatible requirements which are advantageous are solved according to the invention so that the plates with spherical bulges support each other are provided.

Zur Erreichung der segmentförmigen Gestalt der Platten sind erfindungsgemäß die kugelförmigen Ausbuchtungen in radialer Richtung nach außen immer größer werdend.According to the invention, the spherical ones are used to achieve the segment-like shape of the plates Bulges in the radial direction are getting bigger and bigger.

Zur Anpassung des Wärmeübergangs an den verschiedenen Plattenanströmseiten, innen bzw. außen, werden die kugelförmigen Ausbuchtungen erfindungsgemäß in ihrer Größe variiert sowie in ihrer Anordnung in fluchtender bzw. versetzter Anordnung ausgeführt.To adapt the heat transfer on the various plate inflow sides, inside or outside, the spherical bulges are varied in size according to the invention and in their arrangement in aligned or staggered arrangement.

Der Ausführung ist außerdem das Ziel gesetzt, defekte Wärmetauscherflächen blind zu setzen sowie deren Austausch zu ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß, durch das paarweise Verschweißen von Platten am gesamten Umfang und durch das Einsetzen von An- und Abströmrohren in diese Platten, die in Rohrsammler bzw. in Rohrböden eingefügt werden, gelöst. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Verteilerkammern bzw. Sammelkammern zur Vergleichmäßigung der Strömung über alle Platten bzw. zur Variierung der Bauarten. Dies ist erfindungsgemäß so gelöst, in dem die An- und Abströmrohre in der Länge so ausgeführt werden, daß sich zwischen den Rohrplatten und dem Plattenpaket ein Verteilerraum bzw. ein Sammelraum bildet.The execution is also the goal to blind defective heat exchanger surfaces as well to enable their exchange. According to the invention, this is achieved by welding in pairs of plates along the entire circumference and by inserting inflow and outflow pipes into them Plates that are inserted in tube collectors or in tube sheets, solved. Another goal of Invention is the creation of distribution chambers or collecting chambers to equalize the Flow over all plates or to vary the designs. According to the invention, this is solved in which the inflow and outflow pipes are designed in length so that between the Pipe plates and the plate package forms a distribution room or a collection room.

Das Ziel die unterschiedliche Wärmedehnung der Platten zum Außenmantel zu beherrschen ist erfindungsgemäß durch die Anordnung von Wellkompensatoren in den Anström- und Abströmrohren bzw. durch Rohrbögen gelöst. Die erfindungsgemäßen Merkmale führen zur Strömungsführung wie sie bei Rohrbündelwärmetauschern möglich sind und wie sie bei Plattenwärmertauschern für Medien mit unterschiedlichen Wärmeüberganskoeffinienten benötigt werden.The goal is to master the different thermal expansion of the plates to the outer jacket according to the invention by the arrangement of wave compensators in the inflow and outflow pipes or solved by pipe bends. The features according to the invention lead to flow guidance such as they are possible with shell and tube heat exchangers and as with plate heat exchangers for media with different heat transfer coefficients are required.

Die Ringspannung des Plattenpaketes, die durch den Innendruck in den paarweise verschweißten Platten entsteht wird erfindungsgemäß, durch den Druckbehältermantel, der eine Doppelfunktion übernimmt aufgenommen bzw. werden Ringanker um das Plattenpaket angeordnet.The ring tension of the plate pack, which is welded in pairs by the internal pressure According to the invention, plates are created by the pressure vessel jacket, which has a double function takes over or ring anchors are arranged around the plate package.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der kompakten Bauweise in der Möglichkeit des Variierens der am Wärmetausch beteiligten Oberflächen durch die kugelförmigen Ausbuchtungen, der Möglichkeit des blindsetzens von Plattenpaaren sowie der für höhere Temperaturen und Drücken nötigen geometrischen Form, d. h. der spiegelbildlichen Geometrie des kompletten Plattenwärmetauschers. Die Plattenwärmetauscher der erfindungsgemäßen Bauart sind in den Anforderungsfällen anpaßbar, so daß sie als Wärmetauscher kleinster Bauart oder als Abhitzekessel bzw. als Dampferzeuger ausgeführt werden können.The advantages achieved by the invention are in particular in the compact design in the Possibility of varying the surfaces involved in the heat exchange through the spherical ones Bulges, the possibility of blinding plate pairs as well as for higher ones Temperatures and pressures require a geometric shape, i.e. H. the mirrored geometry of the complete plate heat exchanger. The plate heat exchangers are of the type according to the invention adaptable in the requirements, so that they can be used as a heat exchanger of the smallest design or as Waste heat boiler or can be designed as a steam generator.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing.

Darin zeigt die Fig. 1 eine Plattenwärmetauscher in dem die Platten ringförmig angeordnet sind. Der Plattenwärmetauscher 1 umfaßt einen Apparatemantel 2 mit den Ein- und Ausströmstutzen 3/4 für das erste am Wärmetausch beteiligte Medium, den demontierbaren gewölbten Böden 5/6 mit den Ein- und Austrittsstutzen 7/8 für das zweite am Wärmetausch beteiligte Medium. Dem Wärmetauschermantel sind die Rohrböden 9/10 zugeordnet, die mit Bohrungen zur Aufnahme der An- und Abströmstutzen 11/12 der Plattenpaare versehen sind. Zwischen den Rohrböden ist das kreisringförmige Plattenpaket 13 bestehend aus dem kreissegmentförmigen paarweise miteinander verschweißten Platten 14 und den Ringankern bzw. Behältermantelverstärkungen 15. Oberhalb und unterhalb des Plattenpaketes sind die Verteilerkammern 16/17, die von den An- und Abströmrohren der Plattenpaare, durchdrungen werden. In den An- und Abströmrohren sind die Kompensatoren 18 bzw. Rohrbogen 19, die die unterschiedlichen Längenänderung der Bauteile bei Temperatur differenzen ausgleichen.Therein Fig. 1 shows a plate heat exchanger in which the plates are arranged annularly. The plate heat exchanger 1 comprises an apparatus jacket 2 with the inlet and outlet ports 3/4 for the first medium involved in the heat exchange, the removable arched floors 5/6 with the inlet and outlet ports 7/8 for the second medium involved in the heat exchange. The tube plates 9/10 are assigned to the heat exchanger jacket and are provided with bores for receiving the inflow and outflow connections 11/12 of the plate pairs. Between the tube sheets is the annular plate pack 13 consisting of the circular segment-shaped plates 14 welded together in pairs and the ring anchors or container jacket reinforcements 15 . Above and below the plate pack are the distribution chambers 16/17 , which are penetrated by the inflow and outflow pipes of the plate pairs. In the purchase and outflow ducts, the compensators 18 and tube sheet 19 which compensate for differences in temperature, the different length changes of the components.

Die Fig. 2 zeigt im Detail die Form der Platten, wodurch eine teils räumliche Anströmung der kugelförmigen Auswölbungen fluchtend bzw. versetzt, je nach Ausführung, vorgesehen ist. Die ursprünglich ebene Platte erhält kugelförmige Ausbuchtungen 20/21 nach beiden Seiten, wobei die Ausbuchtungen der Platte eine kreissegmente Gestalt geben. Die Ausbuchtungen werden je nach Anforderung versetzt oder auch fluchtend angeordnet. Außerdem werden die Ausbuchtungen je nach Anforderungsfall mit unterschiedlichen Wölbungsradien R1/R2 versehen. Fig. 2 shows in detail the shape of the plates, whereby a partial spatial flow of the spherical bulges is aligned or offset, depending on the design, is provided. The originally flat plate is given spherical bulges 20/21 on both sides, the bulges of the plate giving a circular segment shape. The bulges are moved or arranged in line with the requirements. In addition, the bulges are provided with different curvature radii R1 / R2 depending on the requirement.

Claims

1. Plate heat exchanger for use at high temperatures and at high operating pressures with at least one plate pack ( 13 ) surrounded by an apparatus jacket ( 2 ) for heat exchange between two flowing media, which can be guided in cocurrent, countercurrent or cross-flow to one another, characterized in that the heat exchanger plates ( 14 ) are arranged in a ring and are supported on the container jacket ( 2 ).

2. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plates ( 14 ) receive spherical bulges ( 20/21 ) which support the plates with one another.

3. plate heat exchanger according to claim 1-2, characterized in that the spherical bulges in the radial direction outwards get bigger and bigger so that each plate forms a segment of a circle.

4. plate heat exchanger according to claims 1-3, characterized in that the spherical bulges depending on the requirement outside or inside are provided with a larger bulge radius (R1 / R2) that are aligned or be arranged offset, whereby the heat transfer coefficient is varied.

5. Plate heat exchanger according to claims 1-4, characterized in that the plates are welded in pairs and are provided with inflow and outflow pipes ( 11/12 ) which can be closed with blind plugs.

6. Plate heat exchanger according to claims 1-5, characterized in that the inflow and outflow pipes are provided with corrugated expansion joints ( 16 ) or pipe bends ( 19 ) for the expansion compensation.

7. Plate heat exchanger according to claims 1-6, characterized in that an inflow-outflow chamber ( 17/18 ) is provided between the plate pack and the tube sheet.

8. plate heat exchanger according to claim 1-7, characterized in that the pressure vessel jacket as a ring anchor for the Plate pack is provided so that it absorbs pressure forces from both media.