DE19709671A1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit mehreren vorzugsweise etwa rechteckigen wärmeübertra­ genden Platten mit fluchtenden Ein- bzw. Auslaßöff­ nungen, wobei die Platten derart in einem Stapel ange­ ordnet sind, daß zwischen ihnen Strömungsräume abwech­ selnd mit einem ersten und einem damit wärmetauschen­ den, zweiten Medium beschickbar sind, wobei die Strö­ mungsräume und die Ein- und Auslaßöffnungen gegenüber der Umgebung und dem jeweils anderen Medium abgedichtet sind und wobei mindestens der auf einer Plattenseite befindliche Strömungsraum durch Dichtungen im Brücken­ bereich gegenüber zumindest zwei Öffnungen dieser Plat­ te abgesperrt ist und die Platten derart profiliert sind, daß sich benachbarte Platten in Scheitelpunkten ihrer Profilierung berühren, wobei mindestens eine Dichtung im Brückenbereich so ausgeformt ist, daß ihre Stärke senkrecht zur Plattenebene entsprechend der Profilkontur des Plattenzwischenraumes abwechselnd zu- und abnimmt.

Plattenwärmetauscher finden sich in einer Vielzahl von Einsatzbereichen. Dabei sind in der Regel vier Ein- bzw. Auslaßöffnungen pro Platte vorgesehen. Davon dient eine Öffnung dazu, das erste wärmetauschende Medium in einen auf der einen Seite der Platte ausgebildeten Strömungsraum einzulassen, den es dann zum Wärmeaus­ tausch passiert, um an einer zweiten Öffnung wieder aus dem Strömungsraum auszutreten. Die beiden anderen Öff­ nungen sind auf dieser Plattenseite gegenüber dem Strö­ mungsraum abgedichtet und dienen hier nur dem Durchlaß des zweiten Mediums zum benachbarten Strömungsraum. Auf der anderen Plattenseite fungieren diese Öffnungen dann allerdings ihrerseits als Ein- bzw. Auslaßöffnung für das zweite Medium in einen zweiten Strömungsraum bzw. aus diesem heraus. Dieser befindet sich im wesentlichen im gleichen Bereich wie der erste Strömungsraum, aber auf der anderen Seite der genannten Platte. Gegenüber diesem Strömungsraum dürfen die jetzt als Ein- bzw. Auslaßöffnung dienenden Öffnungen selbstverständlich nicht abgedichtet sein. Dagegen arbeiten die beiden zuerst genannten Öffnungen auf dieser Seite der Platte als Durchlaßöffnungen für das erste Medium, so daß sich zwischen ihnen und dem zweiten Strömungsraum Dichtungen befinden müssen.

Der abzudichtende Bereich zwischen einer als Durchlaß­ öffnung eingesetzten Öffnung für das eine Medium einer­ seits und dem Strömungsraum für das andere Medium andererseits wird als Brückenbereich bezeichnet. Bei mangelhafter Abdichtung dieses Bereiches kann das eine Medium in das andere übertreten und dieses entsprechend verunreinigen. Solch ein Übertritt ist unbedingt zu verhindern, weil er in der Regel außerordentlich unan­ genehme und sogar gefährliche Konsequenzen hat. Man denke hier zum Beispiel an den Einsatz von Platten­ wärmetauschern zur Pasteurisierung von Lebensmitteln.

Deshalb stellt die zuverlässige Abdichtung des Brücken­ bereiches von jeher ein zentrales Problem bei der tech­ nischen Realisierung von Plattenwärmetauschern dar. Im bisherigen Ansatz hat man versucht, das Problem dadurch zu lösen, daß dieser Bereich doppelt abgedichtet wird, indem die als Durchlaßöffnung fungierende Öffnung und der Strömungsraum jeweils für sich mit einer eigenen Dichtung abgedichtet sind. Zwischen den Dichtungen be­ findet sich ein Raum, der mit der Umgebung in Kontakt steht. Sollte eine der beiden erwähnten Dichtungen un­ dicht werden, so tritt das damit abgedichtete Medium zuerst in die Umgebung über. Die Dichtung kann dadurch von außen als undicht erkannt werden und läßt sich in­ folgedessen austauschen, bevor ein Medium in das andere übertritt.

Bei diesen bekannten Konstruktionen erweist sich die Abdichtung des Brückenbereiches allerdings immer noch als kritisch. Dies folgt aus der Tatsache, daß eine Öffnung, die auf der einen Seite der Platte als Ein- bzw. Auslaßöffnung fungiert, auf der anderen Seite der Platte als Durchlaßöffnung eingesetzt wird. Das heißt, daß diese Öffnung auf der anderen Seite gegenüber dem Strömungsraum abgedichtet ist, während auf der einen Seite zwischen dieser Platte und der Nachbarplatte keine Dichtung vorhanden ist. Dadurch wird die Platte auf der Rückseite der Dichtung im Brückenbereich nicht abgestützt, was wiederum zur Folge hat, daß die Platte, die Dichtung und die auf die Dichtung folgende Platte nur unter relativ geringem Druck aneinanderliegen und man nur entsprechend schlechte Dichteigenschaften er­ hält.

Nun weisen Wärmetauscherplatten normalerweise eine wel­ lenförmige Profilierung auf, um eine turbulente Strö­ mung zu erzeugen und die Platte auszusteifen. Aller­ dings sind gerade die Dichtungsnuten, in denen die Dichtungen verlaufen, in der Regel profilierungsfrei, so daß die von ihnen durchlaufenen Plattenbereiche nur eine geringe Biegefestigkeit haben. Sie können sich insbesondere unter der einseitigen Belastung im Brückenbereich und an den Öffnungen durchbiegen.

In der GB 2 128 726 A, von der die vorliegende Anmel­ dung ausgeht, wird deshalb vorgeschlagen, die Dich­ tungsnuten durch eine quer zu ihrer Längsrichtung ange­ ordnete Profilierung zu versteifen. Diese Profilierung schließt sich an die übliche Plattenprofilierung an, jedoch unter Weglassung der Wellenberge. Dadurch hat die Dichtung eine Mindestdicke entsprechend dem Abstand der Platten-Mittelebenen und eine Maximaldicke entspre­ chend dem Abstand zweier sich gegenüberliegender Wel­ lentäler.

Die Profilierung der Dichtungsnuten erhöht damit zwar die Biegefestigkeit der Dichtungsnut. Wegen der deut­ lich geringeren Profiltiefe kann sie der Dichtungsnut aber niemals die gleiche Steifigkeit verleihen, wie es das Profil in den übrigen Plattenbereichen vermag. Weil die Profilierung der Dichtungsnut wegen ihrer geringe­ ren Profiltiefe auch keine zusätzlichen Abstützpunkte im Dichtungsbereich schaffen kann, kann sie grundsätz­ lich der Dichtungsnut nicht die gleiche oder gar eine größere Biegesteifigkeit verleihen, als sie im "norma­ len" Plattenprofil vorhanden ist.

Mit dem Durchführen der Profilierung durch die Dich­ tungsnut geht andererseits eine Verminderung des Strö­ mungsquerschnittes im auf der Rückseite der Platte gebildeten Strömungsspalt einher. So kann man in Fig. 4 der GB 2 128 726 A erkennen, daß der senkrecht zur Zeichnungsebene durchströmte Plattenspalt zwischen der oberen und der mittleren Platte auf etwa 2/3 seines ur­ sprünglichen Querschnittes reduziert ist. Die Ausstei­ fung des Brückenbereiches wird also durch eine Ver­ ringerung des Strömungsquerschnittes auf der Durchlaß­ seite teuer erkauft.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, Plattenwärmetauscher bezüglich ihrer Dichteigenschaf­ ten, insbesondere im Brückenbereich, zu verbessern, wobei gleichzeitig die Betriebssicherheit bei starken Druck- und Temperaturschwankungen erhöht und damit das Einsatzspektrum und die Funktionalität vergrößert und der kostengünstige Aufbau beibehalten werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der druckabgewandten Seite der Dichtung neben ihr eine durchgehende Stützleiste in beide mit der Dichtung in Anlage kommenden Platten eingeformt ist, wobei diese Stützleiste jeweils in Richtung auf den abzudichtenden Plattenzwischenraum vorsteht und die Dichtung durchge­ hend gegenüber dem Überdruck des Mediums abstützt.

Bei dieser Stützleiste handelt es sich in der Regel um eine in die Platte eingeformte, längliche Rippe, die auf der einen Plattenseite vorsteht und auf der anderen eine Vertiefung in Form einer hohlen Rille darstellt.

Die Stützleiste hält viel mehr noch als die einzelnen Verengungen der Profilkontur die Dichtung auf ihrem Platz, indem sie sie seitlich großflächig gegenüber dem Druck des Mediums abstützt. Entsprechend kann die Dich­ tung relativ schmal und damit kostengünstig ausgeführt werden, da sie sich nicht an vielen Verengungen abzu­ stützen braucht.

Dabei - und dies ist der entscheidende Vorteil - wird durch die Stützleiste in Verbindung mit der ihr benach­ barten Dichtung eine prinzipiell neue Art der Abdich­ tung von Plattenwärmetauschern, insbesondere im Brückenbereich, eingeführt. Bislang wurde nämlich der zum Abdichten notwendige Druck im wesentlichen durch ein Zusammenpressen der Platten von außen erzeugt. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion resultiert die wesentli­ che Dichtwirkung dagegen daraus, daß die Dichtung durch den Überdruck des Mediums seitlich gegen die Stütz­ leiste gepreßt wird. Das in herkömmlichen Konstruktio­ nen so gefährliche Ausweichen der Dichtung unter dem Druck des Mediums führt im Rahmen der Erfindung also nicht zu Undichtheiten des Plattenwärmetauschers, son­ dern ganz im Gegenteil zu seiner verbesserten Abdich­ tung.

Weiterhin bewirkt die bis in die Mitte des Plattenzwi­ schenraumes durchgehend vorstehende Stützleiste eine erhöhte Aussteifung der einzelnen Platten im Brücken­ bereich. Ein Ausweichen der Brückenbereiche senkrecht zur Plattenebene und ein Abheben von der Dichtung wird dadurch wirkungsvoll verhindert.

Außerdem sei noch auf einen anderen wesentlichen Unter­ schied zwischen dem erfindungsgemäßen Plattenwärmetau­ scher und den vorbekannten Konstruktionen hingewiesen: Erstmals kann auf das Anbringen einer Dichtungsnut ver­ zichtet werden, weil die Plattenprofilierung unter Bei­ behaltung von Wellenbergen und -tälern direkt bis an die Stützleiste läuft. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Strömungsquerschnitte der durchströmten Plat­ tenspalte in den rückwärtigen Brückenbereichen nicht verengt werden, sondern die gleiche Größe beibehalten wie im nicht gestörten Profilierungsmuster abseits der Dichtung.

Für die Profilierung der Platte unterhalb der Dichtung kann man die Profilierung aus dem übrigen Plattenbe­ reich weiterlaufen lassen; es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, hier eine hinsichtlich der Richtung und/oder der Wellung andere Profilierung vorzusehen. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, daß die Profilierung unterhalb der Dichtung auf beiden Seiten jeweils bis zu den Scheitelebenen der übrigen Profilierung vorsteht. Dadurch stützen sich die Platten über den gesamten Plattenstapel auch im Bereich der Brückendichtung an­ einander ab, so daß ein Ausweichen der dünnen Wärmetau­ scherplatten in diesem Bereich verhindert wird.

Gleichermaßen empfiehlt es sich, daß auch die Stütz­ leiste auf der der Dichtung zugeordneten Plattenseite jeweils bis etwa zur Scheitelebene der Plattenprofi­ lierung vorsteht. Sie stützt sich dann flächig an der gegenüberliegenden Stützleiste der Nachbarplatte ab und gewährleistet die erwünschte Aussteifung der Platten einerseits und eine lückenlose seitliche Abstützung der Dichtung andererseits.

Im übrigen empfiehlt es sich, daß sich die Profilie­ rungen benachbarter Platten auch im Bereich der Dich­ tung kreuzen, weil dadurch vermieden wird, daß die Dichtung auf einem längeren zusammenhängenden Abschnitt sehr dünn ausgeführt sein muß.

Wenn auch das Abdichten des Brückenraumes das wesent­ liche Problem ist und eine Dichtvorrichtung der be­ schriebenen Form hier besonders bevorzugt eingesetzt wird, so liegt es ebenfalls im Rahmen der Erfindung, eine solche Dichtvorrichtung auch an anderen Stellen im Plattenwärmetauscher, also insbesondere an den äußeren Plattenrändern oder den Öffnungen einzusetzen. Damit ergeben sich auch in diesen Bereichen die bereits be­ schriebenen erfindungsgemäßen Vorteile. Die Vorteile vergrößern sich nochmals durch den Einsatz für alle Dichtungen zwischen benachbarten Platten, da dann die Betriebsweise des Plattenwärmetauschers und insbeson­ dere seine Vorspannung auf die erfindungsgemäße Abdich­ tung abgestimmt werden kann.

Vorteilhafterweise nimmt die Dichtungsstärke an den Punkten größter Annäherung der Platten aneinander auf weniger als 1 mm, insbesondere weniger als etwa 0,2 mm ab. Je nach Anwendungsfall kann die Dichtung dort bis auf ein dünnes Häutchen abgemagert werden oder ganz entfallen. Die geringe Stärke hat sich in der Praxis als ausreichend für den Zusammenhalt der Dichtung und als nicht hinderlich für die Dichtwirkung der übrigen Dichtungsbereiche erwiesen.

Besonders vorteilhaft und kostengünstig lassen sich Plattenwärmetauscher realisieren, wenn man sie aus identischen Platten aufbauen kann, die man dann im Sta­ pel entsprechend der gewünschten Funktion der jeweili­ gen Öffnungen einfach durch Drehen unterschiedlich zu positionieren hat. Um diesen Vorteil im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auszuschöpfen, müssen die Stützleisten so zur Drehachse - etwa zur Längsachse oder zur Querachse - der Platte angeordnet sein, daß sich an der Stelle einer Stützleiste nach der Drehung eine andere Leiste befindet, die aber in entgegenge­ setzter Richtung, also in den gleichen Plattenzwischen­ raum vorsteht. Dann kommen die Stützleisten benachbar­ ter Platten nach der Drehung Rücken an Rücken aneinan­ der zu liegen. Dabei kann die Profilierung der Platten zumindest teilweise asymmetrisch gegenüber der Drehach­ se ausgebildet sein, etwa derart, daß die Plattenprofi­ lierung zum Brückenbereich hin oben und unten in unter­ schiedlichen Richtungen verläuft. Bei identischen, ver­ drehten, sich gegenüberliegenden Platten ergibt sich dann eine Abstützung an den Kreuzungspunkten dieser Profilierung.

Für die Herstellung der Dichtungen benötigt man teure Formwerkzeuge. Um die Anzahl dieser Werkzeuge möglichst gering zu halten, empfiehlt es sich daher, die Profi­ lierung der Platten so auszubilden, daß zwischen den Platten jeweils formgleiche Dichtungen eingesetzt wer­ den können. Das läßt sich zum Beispiel dadurch errei­ chen, daß die Profilierung unterhalb der Dichtung wel­ lenförmig ist und an einem Brückenbereich parallel zu den kurzen Seiten der Platte verläuft, während sie am gegenüberliegenden Brückenbereich parallel zu den Längsseiten ist.

Einen weiteren Vorteil dieser Erfindung erhält man, wenn jeweils zwei Platten entlang ihrer einander berüh­ renden Stützleisten miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt sind. Dann lassen sich nämlich aus dem gleichen Plattentyp sowohl vollständig mit Dichtungen versehene als auch verschweißte Plattenwärmetauscher sowie Mischformen herstellen. So kann man erhebliche Kosten für Produktionswerkzeuge und Lagerhaltung ein­ sparen.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Dichtungskon­ struktion kann der Plattenstapel vorteilhafterweise bis zur Berührung benachbarter Platten, insbesondere bis zu einem durchgängigen, linien- oder flächenhaften Kontakt ihrer Stützleisten zusammengepreßt werden. Dies ist we­ gen der ganz wesentlich verringerten Ermüdung der Dich­ tung in Richtung senkrecht zu den Platten möglich, die ein Nachspannen des Plattenstapels während des Betrie­ bes überflüssig macht. Dadurch ist sichergestellt, daß der Wärmetauscher während seiner ganzen Betriebszeit die berechneten Werte für Druckverlust und Wärmeüber­ tragung einhält und daß eine wechselnde Durchbiegung der Platten infolge von Druckschwankungen vermieden wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibungen der Ausfüh­ rungsbeispiele anhand der Zeichnung; dabei zeigt

Fig. 1 die obere Hälfte einer Wärmetauscherplatte;

Fig. 2 dieselbe Platte um 180° um die Achse A-A ge­ dreht;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Wärme­ tauscherplatte;

Fig. 4 die Platte gemäß Fig. 3 um 180° verdreht;

Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Brückenbereich in einer Schrägansicht;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 1;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 1;

Fig. 8 einen Schnitt durch einen Plattenstapel analog zur Linie VII-VII in Fig. 1;

Fig. 9 den Schnitt nach Fig. 9 um eine halbe Wellen­ länge der Profilierung versetzt;

Fig. 10 eine vereinfachte Explosionsdarstellung dreier Platten im Brückenbereich;

Fig. 11 zwei vereinfachte Explosionsdarstellungen von je drei Platten im Brückenbereich.

Fig. 1 zeigt eine im wesentlichen rechteckige Platte 1 eines Plattenwärmetauschers mit Ein- und Auslaßöffnun­ gen 2, 3 und einem Strömungsraum 4, der sich vor der Platte erstreckt. Dabei dient die Öffnung 2 als Ein- oder Auslaßöffnung für ein erstes Medium zum Strömungs­ raum 4 hin, während die Öffnung 3 als Ein- oder Auslaß­ öffnung für ein zweites Medium zu einem auf der Rück­ seite liegenden Strömungsraum fungiert. Zwischen der Öffnung 3 und dem Strömungsraum 4 befindet sich der sogenannte Brückenbereich.

Der Strömungsraum 4 weist eine wellenförmige Profilie­ rung 5 auf, die von den Rändern kommend V-förmig unter einen Winkel von etwa 22,5° gegenüber den kurzen Außen­ seiten der Platte in der Mitte zusammenläuft und durch Schrägstriche angedeutet ist.

Der Strömungsraum 4 und die mit ihm in Verbindung ste­ hende Öffnung 2 sind durch eine umlaufende Dichtung 6, die hier als strichpunktierte Linie dargestellt ist, gegenüber der Umgebung abgedichtet. Gleichzeitig unter­ bricht die Dichtung 6 die Verbindung zwischen dem Strö­ mungsraum 4 und der Öffnung 3. Die Öffnung 3 ist ihrer­ seits von einer umlaufenden, strichpunktiert darge­ stellten Dichtung 7 umgeben.

Wesentlich ist nun, daß die Profilierung 5 in voller Höhe auch unterhalb der Dichtungen 6, 7 verläuft und von diesen überquert wird, wobei die Stärke der Dich­ tungen entsprechend dem Profil der Platte 1 und demje­ nigen einer gegenüberliegenden Platte ab- und zunimmt. Wesentlich ist weiterhin, daß an der druckabgewandten Seite der Dichtungen 6, 7 eine geschwärzt dargestellte entlang den Dichtungen verlaufende Stützleiste 8 in die Platte eingeformt ist, die in gleicher Richtung wie die Dichtung vorsteht. Diese Stützleiste ist in ihrem Volu­ men nicht ausgefüllt, sondern ein in die Platte einge­ preßter Vorsprung, der infolgedessen auf der Platten­ rückseite eine Vertiefung darstellt. Im Betriebszustand werden die Dichtungen 6, 7 durch den im Strömungsraum 4 bzw. in den Öffnungen 2, 3 herrschenden Überdruck gegen die Stützleiste 8 gepreßt. Diese verhindert ein Aus­ weichen der Dichtungen 6, 7 und durch die Anpressung ergibt sich eine ausgezeichnete Dichtwirkung. Die Dichtwirkung wird also nicht in erster Linie durch ein Zusammenpressen der Dichtungen zwischen den Platten er­ zeugt, sondern sie rührt vielmehr von dem Überdruck der Medien im Strömungsraum 5 und in den Öffnungen 2, 3 her.

Wegen ihrer selbstdichtenden Charakteristik erfordert die neue Dichtungskonstruktion gegenüber Konstruktionen nach dem Stand der Technik eine verringerte Vorspan­ nung, wodurch die Druckbelastung und die Ermüdung der Dichtungen 6, 7 vermindert und deren Standzeit erhöht wird.

Die Platte 1 weist weitere Stützleisten 9, 10 auf, die in die entgegengesetzte Richtung der Stützleiste 8 her­ vortreten und mit entsprechenden Stützleisten einer sich hinter der Zeichnungsebene anschließenden Nachbar­ platte korrespondieren.

Wenn man die Platte 1 um 180° um die Querachse A-A dreht, wie das in Fig. 2 geschehen ist, sieht man, daß an diesen Stützleisten 9, 10 gestrichelt dargestellte Dichtungen 11, 12 anliegen. Sie dichten Öffnungen 13, 14 und einen anderen Strömungsraum 15 gegenüber der Umgebung und dem jeweils anderen Medium ab. Auch die Dichtungen 11, 12 verlaufen über die Profilierung 5 hinweg und passen sich in ihrer Stärke der gemäß der Profilierung schwankenden Höhe des Zwischenraumes zwischen dieser und der benachbarten Platte an. Somit ergeben sich auch auf dieser Seite die gleichen erfin­ dungsgemäßen Vorteile wie in Fig. 1.

In den Fig. 3 und 4 ist ein alternatives Ausfüh­ rungsbeispiel der Wärmetauscherplatte dargestellt. Bei sonst identischen Merkmalen, wie sie das Ausführungs­ beispiel aus den Fig. 1 und 2 aufweist, verläuft hier die Profilierung 5 im Strömungsraum 4 unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber den Außenseiten der Platte. Sie ist dabei ebenfalls V-förmig ausgebildet, so daß sie von den Rändern kommend in der Mitte zusam­ menführt. Da sich der Erfindungsgedanke allerdings nur dann gut realisieren läßt, wenn die Plattenprofilierung unterhalb der Dichtung nicht in deren Längsrichtung verläuft, ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine anders orientierte, spezielle Profilierung 5' im Be­ reich der Brückendichtungen notwendig. Diese spezielle Profilierung 5' verläuft, wie in Fig. 3 dargestellt, an einem Ende der Platte parallel zu deren Längsachse, während sie am in Fig. 4 dargestellten anderen Ende die Orientierung der Querachse A-A aufweist. Dadurch wird sichergestellt, daß sich die speziellen Profilie­ rungen 5' benachbarter Platten unterhalb der Dichtung kreuzen.

Grundsätzlich ist bezüglich der Gestaltung des Platten­ musters in den Dichtungsbereichen auf folgende Überle­ gungen hinzuweisen: Erfindungsgemäß sollen die elasti­ schen Dichtungen in Form und Dicke genau den Konturen beider mit ihnen in Eingriff stehender Platten angepaßt sein. Zur Anpassung des jeweiligen Plattenwärmetau­ schers an die von ihm geforderte thermische Übertra­ gungsleistung und zur Ausnutzung des vorgegebenen dafür zulässigen Druckverlustes kombiniert man in aller Regel Platten mit einem "weichen" und solche mit einem "harten" Preßmuster miteinander. Auf diese Weise können Plattenspalte entstehen, welche von Platten mit glei­ chen oder unterschiedlichen Preßmustern begrenzt wer­ den, nämlich hart-hart, hart-weich, weich-hart und weich-weich. Für Platten entsprechend dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird für jede dieser Kombinationen eine besondere elastische Dichtung erforderlich, deren Herstellung wiederum ein nur dafür geeignetes Formwerkzeug voraussetzt. Um die aus dieser Vielfalt resultierenden hohen Kosten zu re­ duzieren, bietet sich die Plattenkonstruktion gemäß den Fig. 3 und 4 an mit Dichtstreifen, deren Form für alle obengenannten Plattenkombinationen gleichbleibt. Dabei braucht sich das genannte Konstruktionsprinzip nicht auf die schräg verlaufenden Brückendichtungen zu beschränken. Es läßt sich ebenso an den Außenseiten der Platten und an den Öffnungen anwenden.

In Fig. 5 wird das Prinzip der erfindungsgemäßen Dich­ tungskonstruktion verdeutlicht. Die Figur zeigt eine vergrößerte perspektivische Darstellung der linken oberen Plattenecke mit Öffnung 3 ähnlich der Fig. 3. Man erkennt die an den Strömungsraum 4 angrenzende spezielle Profilierung 5' im Brückenbereich mit den sie durchquerenden Wellentälern 5a' und den Wellenbergen 5b'. Die Wellentäler und Wellenberge verlaufen etwa in Richtung der Querachse der Platte und schneiden die spezielle Profilierung 5' unter einem spitzen Winkel. Entsprechend der sie eingrenzenden Plattenprofile weist die im rechten Teil der speziellen Profilierung 5' ein­ gezeichnete Dichtung 6 beiderseits Wellentäler 6a und Wellenberge 6b auf. Sie verlaufen auf der Unterseite der Dichtung 6 entsprechend den Wellen der unter ihr liegenden Platte in Richtung der Plattenquerachse und auf der Dichtungsoberseite etwa senkrecht dazu. Die eingezeichneten strichpunktierten Linien zeigen den Verlauf der Wellen an. In den mit S bezeichneten Punk­ ten stützen sich die dargestellte und die nicht ge­ zeichnete, über ihr angeordnete Platte gegeneinander ab. Die Dichtung ist an diesen Punkten weniger als 0,1 mm stark und kann hier bei Bedarf sogar vollständig entfallen. Die im abgebildete Ausführungsbeispiel trapezförmigen Wellen können gegebenenfalls auch ein halbkreisförmiges, rechteckiges oder anderes Profil aufweisen.

Das im Strömungsraum befindliche Medium drückt gegen die vordere Stirnseite 6c der Dichtung 5 und preßt damit deren hintere Stirnseite 6d gegen die bis zur Scheitelebene der Wellenberge 5b' vorstehende Stütz­ leiste 8, so daß zwischen Dichtung 6 und Stützleiste 8 eine durchgehend dichte Anlage entsteht.

Im oberen Teil der Figur erkennt man die die Öffnung 3 umschließende Profilierung 5 mit ihren Wellentälern 5a und den Wellenbergen 5b, welche den Dichtungsstreifen schräg durchqueren. In einem Teil des Profilierungs­ streifens ist ein Abschnitt der zugehörigen elasti­ schen Dichtung 7 eingezeichnet. Sie wird von dem auf ihre Stirnseite 7c wirkenden Druck des in der Öffnung 3 befindlichen Mediums mit ihrer anderen Stirnseite 7d fest gegen die Flanke 8a der in konstanter Höhe durch­ gehend verlaufenden Stützleiste 8 gepreßt. Auch die Dichtung 7 weist entsprechend den Profilierungen der sie einschließenden Platten Wellentäler 7a und Wellen­ berge 7b auf. Wie schon bei der Brückendichtung be­ schrieben, stützen sich auch hier einander benachbarte Platten in den im Bereich der Dichtung 7 liegenden Kreuzungspunkten ihrer Scheitellinien ab.

Die Schnittbilder der Fig. 6-9 sollen die Anordnung der elastischen Dichtungen an den Dichtflächen der benachbarten Platten zeigen. Hierzu werden die Schnittflächen so gelegt, daß sie die Dichtungen an den Stellen ihrer größten Erstreckung quer zu den Platten schneiden. Zur Darstellung einer Dichtung mit den ihr zugeordneten Dichtflächen wird die über ihr liegende Platte entlang einer oberen Scheitellinie ihrer Profilierung und die unter der Dichtung liegende Platte entlang einer ihrer unteren Scheitellinien geschnitten. Die Schnittbilder der Fig. 6-9 sind in Längsrichtung der Dichtungen auf die Zeichnungsebene projizierte Abbildungen so entstandener Schnitte einer einzelnen Platte bzw. von Abschnitten aus Plattenpaketen.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Platte mit der über ihr angeordneten Dichtung entlang einer unteren Scheitellinie der Platte etwa entlang der Linie VII-VII der Fig. 1. Man erkennt, wie die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Konstruktion aufeinanderfolgen. Auf die Stützleiste 10 mit ihrer Flanke 10a für eine nicht eingezeichnete, auf der Unterseite der Platte verlaufende Dichtung folgt die Stützleiste 8, an deren Flanke 8a sich die Dichtung 7 auf der Oberseite der Platte anschmiegt. Wie man im Schnitt erkennt, besteht die Stützleiste 10 nur aus einem Scheitelplateau und einer leicht geneigten Flanke 10a, an der sich eine auf der Unterseite verlaufende Dichtung abstützen kann. Diese Dichtung 11 ist z. B. in Fig. 9 eingezeichnet. Sie liegt in der Stützleiste 8, die auf der Unterseite der Platte eine Rille darstellt.

Die Flanke 10a der Stützleiste 10 bildet gleichzeitig eine Flanke der unmittelbar benachbarten, zur Oberseite der Platte vorragenden Stützleiste 8. Neben der mit der Stützleiste 10 gemeinsamen Seite weist die Stützleiste 8 ihrerseits ein Scheitelplateau auf, dem die Flanke 8a folgt, an der sich die Dichtung 7 abstützt. Das Schei­ telplateau der Stützleiste 8 befindet sich etwa auf Scheitelhöhe der Profilierung 5. Im zusammengesetzten Zustand des Plattenwärmetauschers liegt an diesem Scheitelplateau die Stützleiste der Nachbarplatte an.

Die Dichtung 7 ist gegenüber dem Abstand zwischen den beiden Platten nur leicht überhöht. Dies resultiert wiederum aus der Tatsache, daß die Dichtwirkung in der erfindungsgemäßen Konstruktion weniger durch den Druck der Platten auf die Dichtung 7 hervorgerufen wird, son­ dern durch das Anpressen der Dichtung an die Stützlei­ ste 8 infolge des in der Öffnung 3 befindlichen, unter Überdruck stehenden Mediums.

Auf der anderen Seite der Öffnung 3 schließt sich der Brückenbereich an, der sich hier aus der ringförmigen Dichtung 7, einer dazugehörigen Stützleiste 8, einer zweiten Stützleiste 8 und der dazugehörigen Dichtung 6 zusammensetzt. In diesem kritischen Bereich ist eine Abdichtung gemäß dem Erfindungsgedanken besonders em­ pfehlenswert.

Um eine optimale Dichtwirkung zu erreichen, sollten zwei einander gegenüberliegende Platten stets so zusam­ mengepreßt sein, daß ihre sich gegenüberliegenden Stützleisten 8, 9 oder 10 in flächigem, metallischem Kontakt miteinander stehen.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII von Fig. 1. Hier sieht man aufeinanderfolgend zwei Stützleisten 9 für im Brückenbereich auf der Unterseite liegende, hier nicht eingezeichnete Dichtungen, die Öffnung 2, die Dichtung 6, die sich an die Stützleiste 8 anlegt, und die Stützleiste 10, die wiederum eine nicht eingezeichnete, auf der Unterseite der Platte verlaufende Dichtung abstützt.

In Fig. 8 ist der Schnitt aus Fig. 9 durch weitere Platten und Dichtungen ergänzt worden. Jetzt sieht man die Dichtung 11, die sich auf der Unterseite der obersten bzw. übernächsten Platte an die Flanke der Stützleiste 10 anschmiegt. Dabei ist zu beachten, daß die Scheitelebene der Stützleiste 8 gleichbleibend auf dem Niveau der Scheitelebene der Plattenprofilierung verläuft und demzufolge auch der von der Stützleiste 8 umfaßte Bereich der Dichtung 11 ohne Profilierung um­ läuft. Daher weist die Dichtung 11 einen Fortsatz 11' auf, der sich in den profilierten Bereich des Platten­ spaltes erstreckt und demzufolge eine Wellenkontur hat wie die Dichtungen 6 und 7 in Fig. 5 bzw. 6.

Verschiebt man den Schnitt VII-VII um eine halbe Wel­ lenlänge der Profilierung nach links oder nach rechts, so gelangt man von Fig. 8 zu Fig. 9. Jetzt sind die Wellenberge der Profilierung zu Wellentälern und die Wellentäler zu Wellenbergen geworden. Entsprechend wei­ tet sich der in Fig. 8 nur 0,1 mm starke rechte Be­ reich der Dichtung 11' auf seine volle Höhe auf, so daß die Dichtung 11 jetzt in ihrem gesamten Querschnitt etwa die gleiche Stärke aufweist.

Andererseits befinden sich die in Fig. 8 in den Wel­ lentälern der Profilierung liegenden Dichtungen 7 jetzt im Bereich der Wellenberge der Profilierung. Deshalb sind sie in Fig. 9 nur etwa 0,1 mm stark und durch schwarze Striche angedeutet.

Zur weiteren Erläuterung der Dichtungsgeometrie ist in Fig. 10 eine Explosionsdarstellung eines Ausschnittes aus drei Platten mit den zugehörigen Dichtungen an einer der Öffnungen und im Brückenbereich wiedergege­ ben. Um dabei eine einfache Prinzipdarstellung zu er­ halten, wurde für dieses Beispiel vereinfachend unter­ stellt, daß in dem betrachteten Ausschnitt der Lochrand und die Brückendichtung geradlinig und parallel zuein­ ander verlaufen. Die Figur soll einen Blick aus der Öffnung darstellen. Gezeigt sind drei übereinanderlie­ gende Platten mit den Dichtungen 7 und 6 zwischen den beiden oberen Platten. Zum besseren Verständnis ist beispielhaft auch noch eine Zuordnung der einander entsprechenden Abstützpunkte zwischen den Platten und Dichtungen durch strichpunktierte Linien angedeutet. Wiederum kann man die Wellentäler 5a und Wellenberge 5b der Profilierung 5 erkennen. In umgekehrter Entspre­ chung der sie eingrenzenden Profilierungen weisen auch die Dichtungen 7 und 6 beidseits Wellentäler 7a bzw. 6a und Wellenberge 7b bzw. 6b auf. In dieser Figur erkennt man besonders deutlich, daß die Wellenberge und Wellen­ täler an den Oberseiten der Dichtungen schräg zu denen an den Unterseiten verlaufen, da die Wellen benachbar­ ter Platten ebenfalls schräg zueinander liegen und sich im Bereich der Dichtungen kreuzen. Die in der Öffnung und im Strömungsraum befindlichen Medien drücken gegen die Stirnseiten 7c und 6c der Dichtungen und pressen damit deren hintere Stirnseiten 7d und 6d gegen die Stützleisten 8, so daß zwischen den Dichtungen und der jeweiligen Stützleiste ein dichter Kontakt entsteht.

Fig. 11 zeigt die Platten aus der perspektivischen Explosionsdarstellung von Fig. 10 ohne Dichtungen, wobei diese Platten entlang unterschiedlicher Linien geschnitten sind. Die drei Platten im linken Bild sind (von oben nach unten) einmal entlang einer oberen Scheitellinie, dann entlang einer unteren Scheitellinie und dann wieder entlang einer oberen Scheitellinie ge­ schnitten. Im rechten Bild ist die obere und die untere Platte entlang einer unteren Scheitellinie und die mittlere Platte entlang einer oberen Scheitellinie ge­ schnitten. Die eingetragenen Pfeile deuten die Blick­ richtung von rechts nach links auf die Schnittflächen an.

Claims (16)

1. Plattenwärmetauscher mit mehreren vorzugsweise etwa rechteckigen wärmeübertragenden Platten (1) mit fluch­ tenden Ein- bzw. Auslaßöffnungen (2, 3, 13, 14), wobei die Platten derart in einem Stapel angeordnet sind, daß zwischen ihnen Strömungsräume (4, 15) abwechselnd mit einem ersten und einem damit wärmetauschenden, zweiten Medium beschickbar sind, wobei die Strömungsräume (4, 15) und die Ein- und Auslaßöffnungen (2, 3, 13, 14) gegenüber der Umgebung und dem jeweils anderen Medium abgedichtet sind, und wobei mindestens der auf einer Plattenseite befindliche Strömungsraum (4, 15) durch Dichtungen (6, 7, 11, 12) im Brückenbereich gegenüber zumindest zwei Öffnungen (2, 3, 13, 14) dieser Platte abgesperrt ist und die Platten derart profiliert sind, daß sich benachbarte Platten in Scheitelpunkten ihrer Profilierung (5) berühren, wobei mindestens eine Dich­ tung (6, 7, 11, 12) im Brückenbereich so ausgeformt ist, daß ihre Stärke senkrecht zur Plattenebene ent­ sprechend der Profilkontur des Plattenzwischenraumes abwechselnd zu- und abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß an der druckabgewandten Seite der Dichtung (6, 7, 11, 12) neben ihr jeweils eine sich zumindest über mehrere Zu- und Abnahmen der Profilkontur durchgehend erstreckende Stützleiste (8, 9, 10) in beide mit der Dichtung in Anlage kommenden Platten eingeformt ist, wobei diese Stützleiste (8, 9, 10) jeweils in Richtung auf den abzudichtenden Plattenzwischenraum vorsteht und die Dichtung (6, 7, 11, 12) zur Verbesserung ihrer Dichtwirkung gegenüber dem Überdruck des Mediums abstützt.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützleiste (8, 9, 10) in konstanter Höhe durchgehend angeordnet sind.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenprofilierung (5, 5') im Bereich der Dichtung (6, 7, 11, 12) auf beiden Seiten bis zur je­ weiligen Scheitelebene der Plattenprofilierung (5) im Bereich der restlichen Platte vorsteht.

4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützleiste (8, 9, 10) bis etwa zu der auf der Dichtungsseite gelegenen Scheitelebene der Plattenpro­ filierung (5) vorsteht.

5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Profilierungen (5, 5') benachbarter Plat­ ten zumindest im Bereich der Dichtung (6, 7, 11, 12) kreuzen.

6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei min­ destens eine Dichtung (6, 7, 11, 12) an den Öffnungen (2, 3, 13, 14) und/oder den äußeren Rändern des Plat­ tenwärmetauschers so ausgeformt ist, daß ihre Stärke senkrecht zur Plattenebene entsprechend der Profilkon­ tur des Plattenzwischenraumes abwechselnd mehrfach zu- und abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß an der druckabgewandten Seite der Dichtung (6, 7, 11, 12) neben ihr eine sich zumindest über mehrere Zu- und Abnahmen der Profilkontur durchgehend erstreckende Stützleiste (8, 9, 10) in beide mit der Dichtung (6, 7, 11, 12) in Anlage kommenden Platten eingeformt ist, wobei diese Stützleiste (8, 9, 10) jeweils in Richtung auf den abzudichtenden Plattenzwischenraum vorsteht und die Dichtung gegenüber dem Druck des Mediums abstützt.

7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben allen Dichtungen (6, 7, 11, 12) jeweils an der druckabgewandten Seite der Dichtung (6, 11) neben ihr eine Stützleiste (8, 9, 10) in beide mit der Dich­ tung (6, 7, 11, 12) in Anlage kommenden Platten einge­ formt ist, wobei diese Stützleiste (8, 9, 10) jeweils in Richtung auf den abzudichtenden Plattenzwischenraum vorsteht und die Dichtung gegenüber dem Druck des Medi­ ums abstützt.

8. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstärke an den Punkten größter Annähe­ rung der Platten aneinander auf weniger als etwa 1 mm, insbesondere weniger als 0,2 mm abnimmt.

9. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (5, 5') im Dichtungsbereich der Platten so ausgebildet ist, daß zwischen mehreren Platten jeweils formgleiche Dichtungen (6, 7, 11, 12) eingesetzt werden können.

10. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Platten eine identische Profilierung (5, 5') im Dichtungsbereich aufweisen, aber abwechselnd um jeweils 180° verdreht sind.

11. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützleisten (8, 9, 10) benachbarter Platten durch Drehung einer Platte Rücken an Rücken aneinander zu liegen kommen.

12. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Platten entlang ihrer einander berüh­ renden Stützleisten (8, 9, 10) miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, verklebt oder verlötet, sind.

13. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenstapel bis zur Berührung einander gegen­ überliegender Stützleisten (8, 9, 10) zusammengepreßt ist.

14. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung des Plattenstapels bzw. die Stärke der Dichtung (6, 7, 11, 12) so gewählt ist, daß die Dichtung im Brückenbereich unter dem Druck des Mediums in Richtung auf ihre Stützleisten (8, 9, 10) seitlich ausweichen kann.

15. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dichtungen zugewandten Flanken (8a, 9a, 10a) der Dichtleisten (8, 9, 10) gegenüber der Plat­ tenebene um einen Winkel zwischen 40° und 75° geneigt sind.

16. Platte für einen Plattenwärmetauscher gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.