DE2143020A1

DE2143020A1 - Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2143020A1
Application number: DE19712143020
Authority: DE
Inventors: David Evan Bryan Hatfield Herford Smith Frank Widnes Lanca shire Morgans, (Großbritannien)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-08-28
Filing date: 1971-08-27
Publication date: 1972-03-02
Also published as: GB1354502A; FR2103583A1; UST911013I4

Description

Wärmeaustauscher

Priorität: 28, August 1970 - Großbritannien

Dia Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher solcher Art, bei deneii Wärme zwischen fließfähigen Hedien unterschiedlicher Te^pot'ä.türen durch dünnwandige Teile übertragen wird. Schwierigkeiten, die mit Wärmeaustauschern dieser Art verknüpft sind, sind dis korrosive Wirkung vieler fließfähiger Kedien auf das Material*, aus dem der Wärmeaustauscher hergestellt ist, und auchdie Abscheidung von Belägen auf den Wärmeübertragungsobe.rfläclien«

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Es ist bereits bekannt» diese Schwierigkeiten dadurch au vermeiden, daß man eine große Anzahl Ton dünnwandigen Rohren mit kleinem Durchmesser aus Polytetrafluorethylen (POlFS)₁ sogenannte "Spaghettirohre" verwendet _f durch welch-3 eines der fließfähigen Medien hindurchgaführt wird, wobei das andere fließfähig© Medium über die Außenseite der. Bohre fließt. (Siehe beispielsweise britische Patentschrift 1 10? 84-3.) Wegen der guten Korrosionsbeständigkeit und außergewöhnlichen Klebearmhsit von PTFE sind solche .Rohre beständig gegen Korrosion und Belagbildung.

Einer der Nachteile der "Spaghettirohr"-Wärmeaustauscher lisgt darin, daß nur kleine Druckunterschiede zwischen den b-aiden fließfähigen Medien zulässig sind, da sonst dis Bohre reißen, und awar insbesondere dann, wenn das fließfähige Hsdium mit höherem Druck durch die Rohre hindurchgeht. Eine weitere Schwierigkeit liegt darin* daß eine gute Abdichtung der Enden der Bohre zu Zuführ- und Abführleitungen mit größerem Durchmesser an den Enden der Wärmeaustauscher schwierig ist. Ein Verfahren, welches hierfür verwendet werden kann, besteht darin, die Enden der Rohre in eine Vergußmasse,wie z.B. ein Epoxyharz, einzubetten, welches dann als Stöpsel für die Zufuhr- und Abführleitungen verwendet wird. Dieses Verfahren leidet Jedoch unter dem Fachteil, daß Epoxyharze nicht die gleiche Korrosionsbeständigkeit wie PTFE aufweisen und so schneller korrodieren. Außerdem ist es schwierig, Druckdichteverbindungen zwischen dem Epoxyharz und einem ^jedeji der großen Anzal von PTFS-Bohren zu erzielen.

Es wurde nun ein neues Verfahren zur Herstellung von Wärmsaustauscharn gefunden»

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So u'ird also gemäß der Erfindung ein Wärmeaustauscher vorgeschlagen, welcher aus einem Block besteht, der sich aus mehreren Platten aus Eunststoffmaterial zusammensetzt, die zumindest über Bereiche, die zwischen ihren Rändern liegen, einen Abstand aufweisen, wobei Abstandshalter aus Eunststoffmaterial an gegenüberliegenden Rändern der Platten Dichtungen zwischen benachbarten Platten an den genannten Rändern bilden und Passagen für fließfähiges Medium definieren , das «wischen den einen Abstand aufweisenden Bereichen der Kletten fließt. Vorzugsweise ändert eins Gruppe von Pessagen auf einem Paar der Oberflächen des Blocks und ein* weitere Gruppe von Passagen» die mit den Passagen der ersten Gruppe nicht in Verbindung stehen, an einem anderen Paar Oberflächen des Blocks.

Unter den Ausdruck "Eunststoffmaterial" fällt hier Jedes polymere Material, das geeignete Eigenschaften aufweist, um ci.e Temperaturen und Bedingungen auszuhalten, die im Wärmeaustauscher auftreten. Wenn beispielsweise mindestens eines der durch den Wärmeaustauscher hindurchgehenden fließfähigen Medien korrosiv ist oder eine hohe Temperatur auf reist ₅ dann wird es bevorzugt, daß ein aromatisches Polyamid oder ein Fluorkohlenstoffpolymer, wie z.B. PoIytetr&fluoräthylen, Polytrifluorchloräthylen, Polyvinylfluorid, Mischpolymere aus 3?etrafluoräthylen und Hexafluorpropylen oder Mischpolymere aus Vinylfluorid und Hexafluorpropylen, verwendet werden. Wenn dagegen weniger scharfe Bedingungen herrschen, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn der Wärmeaustauscher mit Wasser bei mäßigen Temperaturen betrieben wird, wie ε.B. in Entsalzungsanlagen, dann wird zvreokmäßigerweise Polyäthylen hoher Dichte oder Polypropylen verwendet. Diesen Materialien wird zusätzliche Festigkeit und 3t;ä:' fheit verlieben, wenn mit Glas gefüllte Zusammensetzungen ven endet werden.

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Der Zweckmäßigkeit halbsr wird die Erfindung anhand von beschrieben, aber es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch auf Wärmeaustauscher anwendbar ist,- die aus anderen geeigneten Eunststoffinaterialien hergestellt sind. Unter des. Ausdruck "PTFE" fallen Polytetrafluorethylen und Mschpolymere von Tetrafluoräthylen und kleineren Mengen anderer Monomere, wie z.B. Hexafluorpropylen oder Äthylen.

Die Abstandshalter können integral mit den Platten ausgebildet sein. Sie können beispielsweise angeformt oder herausgearbeitet (beispielsweise durch Fräsen) oder durch Abkanten der Platte oder durch Pastenextrusion geformt werden. Alternativ können sie als gesonderte Teile hergestellt werden* Es ist wesentlich_f daß an gegenüberliegenden Rändern einer jeden Platt;© gut© Dichtungen tischen den Abstandshaltern und der Platte bestehen, und zwar über und /oder unter der Platte* Dies kann durch geeignete Klebstoffe erzielt werden, beispielsweise durch ein schmelzbares Fluoräthylen/Propylen-Hars (FEF) in welchem Falle die PTFE-Teile an den zu verbindenden Stellen heiß mit dem FEP-Harz verpreßt werden, wobei das PiPFE entweder vorher gesintert oder während der heißen Pressung gesintert wird. Alternativ können die PTFE-Teüs ungesintert sein, wobei dann die nötigen Dichtungen durch Zusammensintern der Zusammenstellung unter Druck erzeugt werden, so. daß die Abstandshalter und die Platten susammengesintert werden»

Wenn andere Materialien als PTFE verwendet werden, dann kann eine Abdichtung an den Rändern einer «jeden Platte mit einem entsprechenden Klebstoff vorgenommen werden. Im Falle eLnes aromatischen Polyimide kann eine Lösung eines teilweise

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gehorteten Polyimide verwendet werden» Alternativ können die Pclyimidteile aus einem teilweise gehärteten Polyimidformpulvsi' hergestellt werden, welches durch eine der Techniken, die aur Verarbeitung "von PTFE verwendet werden, in dis gewünschten Formstücke verdichtet werden kann. Die nötigen Abdicatiar^en können darm durch vollständige Aushärtung der PülyiaidteiJe und anschlisßende Zusammensinterung der Teile hergestellt werden. Für Matarialien wie Polypropylen oder Polyäthylen hoh^r Dichte ist die Sinterung nicht ausreichend. Eine ausreichende Abdichtung kann jedoch durch die Verwendung eines ScJimelzklebstoffs erhielt werden, der aus einem Mischpolymer besteht, bei dem eine äthylenisch ungesättigte Garbonsäure oder ein äthylenisch ungesättigtes Carbonsäureanhydrid auf das entsprechende Polyolefin aufgepfropft ist.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In Λβ.α Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine I3oiaetrii3che Ansicht einer Platte, die Tsil oines Wärmeaustauschers bildet;

Figur 2 eine isometrische Ansicht sines zusammengebauten Wärmeaustauscherblocks, wobei jedoch der Klarheit halber die obere Platte weggelassen ist;

Figur 3 eine Ansicht des Blocks von Figur 2, wenn er fertiggestellt ist;

Figur 4· eine Ansicht einer anderen Form eines fertiggestellten V/ärmeaustauscherblocks $

Figur 5 einan Querschnitt eines Wärmeaustauschers,, der eine bevorzugt9 Art und Weise der Verbindung der Zufüh.·-¹-imci Abführleitungen für die Wärmeaustauschmedien zeigt;

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Figur 6 einen Querschnitt einer anderen Plattenform mit integralen Abstandshalterrippen;

Figur 7 einen Querschnitt durch einen Wärmeaustauscherblock, der ein mehrkanaliges System aufweist;

Figur 8 eine isometrische Ansicht eines Teils des Wärmeaustauschers von Figur 7? wobei die äußere Umhüllung teilweise entfernt ist und die Verbindungsadaptoren weggelassen sind;

Figur 9 und 10 isometrische Ansichten der Platten, die zur Herstellung der Wärmeaustauscher von Figur 7 und 8 verwendet worden sind.

Gemäß den Figuren 1 und 2 ist der Wärmeaustauscherblock aus einer Reihe von Teilen auf gebaut, welche die Form von Platten 1 aus PTFE besitzen, die in Aufsicht rechteckig sind und Jeweils Rippen oder Abstandshalter 2 an einem Paar gegenüberliegender Ränder aufweisen. Die seitlichen Rippen sind integral mit einem zentralen dünnen ^eil 1a der Platte verbunden, der dazu dient. Wärme von einem durch den Wärmeaustauscher hindurchfließenden fließfähigen Medium zu einem anderen zu leiten* Sie Dicke des Teils 1a und die Höhe der Rippen 2 ist in den Zeichnungen überhöht. Die Rippen 2 dienen dazu, die zentralen Teile der Platten voneinander auf Abstand zu halten; sie dienen gleichzeitig als Seitenwandungen für die Strömungspassagen 5 und 6, welche die fließfähigen Medien durch den Block führen.

Die Platten besitzen Löcher 3» die in der Nähe einer Jeden Ecke im vorgesehenen Überlappungsberaich der aufeinanderfolgenden Rippen eingebohrt sind. Die Löcher fluchten miteinander, wenn die Platten während der Zusammenstellung des Wärmeaustauscherblocks übereinander gestapelt werden.

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Eine obere Platte mit einer ähnlichen Dicke wie der Teil 1a der snä.eren Platten und mit Löchern in den Ecken ähnlich den anderen Platten wird vor dem Verbinden der in Figur 2 gezeigten Anordnung hinzugefügt, um die Zusammenstellung zu vervollständigen. Ein satt sitzender Stift 4· aus gesintertem PTFE kann dann durch die übereinanderliegenden Löcher hindurchgeführt werden, wodurch eine seitliche Versetzung der Platten während der nachfolgenden Pressung verhindert wird.

Figur 3 zeigt den Block nach dem Zusammenpressen. Die Lage der oberen Platte ist bei 11 gezeigt.

Für die Platten kann gesintertes oder ungesintertes PTFE verwendet werden. Wenn gesintertes Material verwendet wird, dann wird ein Bindematerial zwischen die Oberseiten der Rippen 2 unö der Unterseite der nächsten Platte gelegt, und die Zusemuenstellung wird dann heiß gepreßt. Hierfür kann ein Film aus FEP-Harz, wie z.B. ein in der Schmelze verarbeitfbares Tetraf luoriithylen/Hexafluorpropylen-Mischpolymer, oder eine Schnurdichtung aus ungesintertem PTFE-Extrudat verwendet werden. Die verwendete Temperatur muß ausreichen, im ersteren Fall das FEP zu schmelzen und im letzteren Fall die Schnurdichtung zu sintern.

Wenn ungesintertes Material verwendet wird, dann kann ebenfalls FEP-FiIm oder eine ungesinterte Schnur verwendet werden, aber in diesem Fall wird es bevorzugt« die Oberseiten der Rippen mit der nächsten Platte dadurch zu verbinden, daß die Zusammenstellung ohne zusätzliche Dichtung unter Druck gesintert wird. Eine Sinterung bei 380°0 während 3 st unter einem Druck vor 0,5 - 2 »5 kg/cm hat sich für ifeine Blöcke als geeignet erwiesen.

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Ils Alternative zur Verwendung der Stifte M- können die Platten in einem dicht sitzenden Kasten zusammengebaut werden. Das heiße Pressen wird dann in diesem Kasten ausgeführt.

Welche Bindung auch immer vorgenommen wird_t es ist wesentlich, daß eine Dichtung, welche ein Durchsickerndes gewünschten fließfähigen Mediums bei der Verwendtmgsteaiperatux= verhindert.,, .zwischen den gesamter;, !längen der Rippen und, der darüfoerliegenden Platte ersielt wird»

Es wird darauf hingewiesen, daß die Rippen von aufeinanderfolgenden Platten senkrecht zueinander verlaufen», eo daß zwei Gruppen von Strömungspassagen 5? β gebildet werden ,> die im rechten Winkel zueinander verlaufen. Die Passagen 5» welche ein fließfähiges Medium führe»., enden an eijoea? Paar von einander gegenüberliegenden Oberflächen 9* 10 des Blocks, und die Passagen 6, welche ©in anderes fließfähiges Medium führen, enden an einem anderen Paar Oberflächen 7? δ.

Figur M- zeigt eine andere Form eines fertigen Wärmeaustauscherblocks, der aus einer Reihe von Rippen aufweisenden Platten 13 und einer oberen Platte 14, die miteinander verbunden worden sind_¥ aufgebaut ist.

Die Platten 13 sind denjenigen von Figur 2 im allgemeinen ähnlich., >>obei jedoch der Unterschied besteht, daß die seitliches. Rippen 12 schmaler sind und, eine mittlere Rippe im gleichen Abstand von den Rippen 12 und parallel zu den Rippen 12 integral mit der Platte ausgebildet ist. Vorzugsweise werden die Platten durch Formen von ungesintertem PTFE hergestellt, und vorzugsweise wird dann auch das Verbinden der Zusammenstellung durch Sintern unter Druck durchgeführt. Es kann aber auch -jedes andere Verfahren zur Herstellung der Platten und sum Verbinden der Platten verwendet werden, wie sie oben beschrieben wurden.

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Eine für da.3 fließfähige Medium dichte Vg^binduag zwischen den seitlichen Rippe·:! 12 und der darüberliögenae,! Platte entlang cls-r geseilten Lange der Rippen ist wesentlich; abet" eine· kontinuierliche Bindung entlang; der mittlere?.! Hippea ist nicht wesentlich, obwohl sie bevorzugt wird»

Die mittleren Rippen 11 teilen die Strömungspassagea 14-, zwlsob.Sji aufeinanderfolgenden Platten 13 in zwei S^römungspa-ssagen* Die Ripper; 11 dienen sum Stützen aer Plattan :?-wisc':ve^. den Rändern und helfen somit* daß e:ir>e Verformung während dec Bindens und des anschließenden Gebrauchs., verbindest wird« Dies ist insbesondere wichtig, daß eine gute Dic.itung zwischen den oberen Oberflächen der seitlichen Hippen v.zd der dar-i beiliegenden nächsten Platte sichergestellt wird. Die mittlör-an Rippen ergeben mit ihren Enden gemeinsam mit den anderen Platten im Stapel eins kontinuierliche Jiater:' alsäule in der Mitte entlang eines Jjedeu. Rands der Einheit» Sit- geatatten eine übertragung von Druck durch den Block und ''inuer-jtüjzen so einen guten Kontakt während der

von Druck zi^ischen den seitlichen Rippen und den Platten. Gegebenenfalls können auch mehrere mittlere Rippen vorgegeben wei'den, vie dies bei 4-7 in Figur 6 gezeigt ist.

Die überlappenden Teile der seitlichen Rippen 2 (in Figur 2} und 12 (in Figur 4) ergeben ebenfalls mit den anderen Platten druckübertragende Säulen durch den Block.

Alternativ zu den Platten mit integralen Abstandshaltern kann 3in Wariieauataus ehe rb lock auch aus mehreren glatten FI?.?E~?latben und dazwischenliegenden, als gesonderte Teile hergestellten Abstandshaltern aufgebaut werden. In diesem Fall muß eine gegen das fließfähige Medium dichte B.uiäung (3er seitlichen Abstandshalter zwischen dem Abstandshalter und der daruatsrliegenden und der darüberiiegenden Platte hergestellt wenden. Im Falla der Verweadimg von mittleren .abstandshaltern ist eine für das Medium dichte Bindung wicht wesentlich, aber die Bindung oder eine mechanische VerzaLmmg (beispielsweise durch Anordnung der mittleren

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Abstandshalter in Rückapringen der Platte) muß ausreichen, um die Abstandshalter an Ort und Stelle zu halten. Das Verbinden kann durch eines der oben erörterten Verfahren erfolgen.

Die allgemeine Anordnung eines fertigen Blocks kann ähnlich sein wie in den Figuren 3 oder 4, aber es können natürlich auch Abwandlungen gemacht werden, nicht nur wenn die Abstandshalter gesondert hergestellt werden, sondern auch dann, wenn sie als integraler Teil einer Platte hergestellt werden.

Nach dem Zusammenbau des Wärmeaustauscherblocks und nach den nötigen Zuricht- und Glättungsvorgängen auf den Oberflächen des Blocks kann der Block mit Eintritte- und Austrittsadaptoren versehen werden. Dies ist in Figur 5 fur einen Block der in Figur 4 gezeigten Type zu sehen. Ein jeder Adaptor bedeckt alle öffnungen auf einer Fläche des rechteckigen Wärmeaustauscherblocks.

Gemäß Figur 5 können die Adaptoren 29 und 30 an (nicht gezeigte) Zufuhr- und Abführleitungen angeschlossen werden. Eines der durch den Wärmeaustauscher hindurchzuführenden flüssigen Medien wird dem Adaptor 29 zugeführt, von wo aus es durch eine Gruppe von Strömungspassagen (beispielsweise 14) im Wärmeaustauscher hindurchgeht und über den Adaptor 18 zur Abführleitung fließt. Das andere fließfähige Medium, das durch den Wärmeaustauscher hindurchgeht, fließt von einem anderen Zuführrohr (nicht gezeigt) über einen Adaptor 31 durch die Strömungspassagen (beispielsweise 15)» die senkrecht zur anderen Gruppe von Passagen laufen, über einen Adaptor zu einem Abführrohr (nicht gezeigt).»Alle Rohre, die zum Wärmeaustauscher hin oder vom Wärmeaustauscher weg führen, können aus PTFE hergestellt sein.

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G,-:?.oß Figur 5 sind glockenförmige Adaptoren 29 ι 30, 31, 52, ils PTFlS-iuiskleidungen 33 und ßandf.lanahe 34- aufweisen, an den Flächen 35, 36, 37ι 38 des Blocks angeklammert. PTFE-Diohtungen 39 sind zwischen den Flachen 34 und den Oberflächen des Blocks dazwischengelegt. Die Adaptoren 29» 30 sind mit Hilfe von Bolzen 40, die sich zwischen Fortsätzen der Flansne 34 der Adaptoren 29, 30 erstrecken, an den Oberflächen 35j 36 festgeklammert,, während die Adaptoren 31? 32 mit Hilfe von Bolzen 42, die sich zwischen !Fortsätzen 43 der Flarsche 34 der Adaptoren 31 und 32 erstrecken, an den Oberflächen 37» 3B festgeklammert sird.

De-' Wärmeaustauscher kann als System Hdt einfachen Durchgang ode-r mit mehreren Durchgängen für entweder eines oder für beide flisßfahige Medien, mit denen ein Wärmeaustausch vorgenommen werden soll, konstruiert sein. Bei einem System mit mehreren Durchgängen wird das Wärmeaustaußchmedium mehifech hindurchgeführt. Nachdem es zwischen einem Plattenpaar des Wärmeaustauschers hindurchgegangen ist, wird es durch ein zweites Plattenpaar des Wärmeaustauschers hindurchgeführt. Ein solches System ist in den Figuren 7 und 8 gezeigt.

Der Wärmeaustauscherblock ist, mit Ausnahme der äußeren Umhüllung, alternierend aus einem Stapel von Platten hergestellt, wie sie in den Figuren 9 und 10 gezeigt sind. Diese Platten besitzen Rippenquerschnitte wie sie in den Figuren 6 gezeigt sindi wobei jedoch ein Teil weggeschnitten ist. Bei den in Fi.grr 9 gezeigten Platten besteht der weggeschnittene Teil e.uf iinem länglichen Rücksprung 44 in einem der am Rand vorgesehenen Abstandshalter 45. Bei der in Figur 10 gezeigten Platte ist er.n Teil zwischen den am Rand vorgesehenen Abstands-46, 47 an einer Seite der Platte weggeschnitten.

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Die unterste der Platten 48 des WanseaustausahsrbXoeks heai txv die in Figur 10 gezeigte Form* wobei der weggeschnittene Teil (siehe Figur 7) rechts liegt, über dieser Platte '48 befindet sich eine Platte 49 mit der in Figur 9 gezeigten Form,die jedoch um 180° gedreht ist, so daß der weggeschnittene Teil 44 sieh liifcsbefindet und sich die Rippen im rechten Winkel au den Hippen der Platte 48 erstrecken.

Über der Platte 49 befindet sich eine weitere Platte 50 der i». Figur 10 gezeigten Form, aber um 180° gedreht, so daß der weggeschnittene Teil unmittelbar über dem weggeschnittenen Teil 44 der Platte 49 liegt.

Über der Platte 50 befindet sich eine Platte 51 der in Figur 9 gezeigten Form, wobei der weggeschnittene Teil 44 rechts liegt« Eine Platte 52 der ir. Figur 10 gezeigten Form ist über der Platte 51 angeordnet, wobei der weggeschnittene Teil unmittelbar über dem weggeschnittenen Teil 44 der Platte 51 liegt.

Diese Art und Veise des Zusammenbaus wird fortgesetzt, wobei die letzte Platte 53 die in Figur 10 gezeigte Form aufweist. Über dieser Platte befindet sich eine glatte Platte 54, die dazu dient, die Kanäle zwischen den Rippen der Platte 53 abzuschließen. Nach dem Verbinden der Platten 48 bis 54 werden weitere glatte Platten 55? 56 mit den Endflächen des susammen« gebauten Blocks verbunden.

An der Platte 56 ist ein Abführadaptor 57 festgeklammert, der mit den Kanälen zwischen den Rippen der Platten 53 über eine Öffnung in der Platte 56 in Verbindung steht. Für eine leichte Festklammerung des Adaptors 57 am Block ist ein Längsblock 58 an der äußeren Oberfläche der Platte 54 befestigt.

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I.· C. /j. α: I-.lud« r Weise ist ei-λ äuführadaptor 59 an der Platts 5^:1 x«-3t.v:-ⁱi.rl&iß:iiie.r-t und steht aber a ine Cff-iung in. der Platte 55 ra.it d~n '?■■ .ρ-V'-iva &wischen dt?n Hj^w:! der Platte 42 i& "yer'binan^g, iV-^fj 1^!.Λ·3:ν ·.£" für ein* Ism^ere Festklarainer-uag eir. Block 60 iäii. d.:-? jr'l-.U^..«-. 48 1'srbii"..d3n_} aber in diesem Fall besitzt der BiocV: £-0 'slO/aii LängaTOj^p^^g 61, der in dan unteren üeil des .j;a^h'-iitf: Ir. d-xi? Platte 48 eingreift_tf

hy.v s'~).?w .i±ti--rnt&i;i.-Y-3 ι F:om kamt, dl« Platte A-8 keinen fc-egge-Bc"miltt».ä;-vi:a '.l'sil aufvis;;.ssu, so daß der Voreprimg 61 am Block ^].assi-i;.i werden kanu.

.Die .fe.:.apto:?e:a für di-j Verbindung der querlaufenden Kanäle, bei- «l^ielsweis© kwIsehen den Rippen der Plattesi ^9 -and 5'' ? -ür dv3D Fluß 'es a:aai.;reia Wärmsf'.ust&criCJiDiediums iiii cI-ji?, Eiiiir.'itts- imd •\V9--' ή b^F-cf-L^cngeii sine, nicb.fo geneigt.

In fj.i.t-isem System wird das ©ine ¥ärmeauf3i;auscüixiadiiiin (und awar ciß^iigi;, ϊλβ.β in Queri'ie^fc'.mg Teriäurt;, bsispiölsweise awischen ein Rj.ype?i de? Plattsn 49 u:dA 5"i) :^ur einmal durch den Block lila::-jzcliKO?ü·./?:, iiä^x'iid das anders Wä^meaiiataaschmediiim (und :sv/ai· da.'je.aige, de.a In den Sintr-itt 59 ili-sßt) mehrfach. 1,.Lnlii-.-c]3{;;sführt, d*h._t daß as auf eineu Sicx-^ack-We^ durcb. at.'j. Vi.iuj}-: ■LJndurchsei'ülvrt· yird, wie es durch i-fsile in Piguc ? ants&c.sutet ist. Beispielsweise fließt aa von dsn L'anäl&n siwiscben den Rippen der Platte 48 über die ausgeeolml r t ii;.en Tsile der Platt au 49 rirxi 50 eii den !analen r-wisol·«^ d^r- kippen dar Platte 50.

Ds v;i=:d cUi.*:'a;.if hingewiess-¹:;., daß durocli eine ähnliche Anordnung kizi- ι ;'-^;;:'=7,;n.£ )iLt mehreren .Durer.gä&gen für das andere Wärmef.uGt'ii.Sii! i/odlnm b^ida Varaiecastsuschmedien mehrfach hindurch--K-i.ri'oi'-t vij:od;i. können, sofe"?.a dies or-vdinscht ist.

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lei all den obigen Ausführviags £ora?.en sollten die Teile der Platten, durch die die Wärme hindurchgehen soll, möglichst dünn sein um sinen ausreichenden Wärmeübergang au oraögli ;!?.■■..-Yorsugsweise liegt die Plattfradicke in diesen Bereichen zwischen 0,01 und 'I₇O mm, insbesondere zwischen 0,025 und O₅5 'Mn. Wenn solche Platten e"oen sind, dann können ois beispielsweise durch Abschälen von einem sich drehenden Zylinder hergestellt werden.

Die thermische Leitfähigkeit der Platten kann durch Einarbeitung eines Füllstoffs in die Fluorkohlensfco.ff masse erhöht werden. Aus Gründen einer guter. .Korrosionsbe3tandigke.it wird Kohlenstoff als Füllstoff bevorzugt.

Zv/ar können mit Kohlenstoff gefüllte PTFE-Platten durch Abachälen hergestellt werden, Jedoch beuteht ein zweckmäßiges Verfahren darin, daß man eine kohlenstoffhaltige Schicht, wie s.B.Papier, mit einer FTFE-Dispersion imprägniert, worauf sich eine Sinterung anschließt, während der die kohlenstoffhaltige Schicht verkohlt wird. Dieses Verfahren ist in der britischen Patentschrift 1 163 4-23 beschrieben. Wenn solch-3 Materialien verwendet werden, dann sollte der Druck des Mediums auf einer jeden Seite der Platte gleich sein,

Die Dicke der Abstandshalter ist nicht kritisch. Sie sollten aber jedoch dick genug sein, daß die gewünschte Strömung des Mediums durch den Wärmeaustauscher gestattet wird. Andererseits sollten aber, da praktisch nur die Oberfläche des mit der Platte in Berührung befindlichen Mediums einem Wärmeaustausch unterliege, die Strömungspassagen und damit die Abstandshalter verhältnismäßig dünn sein, so daß ein wirksanier Wärmeübergang erzielt wird. Eine Dicke der Abstandshalter (d.h. die Höhe über den Wärmeübertragungsteilan der Platten) im Bereich von 0,05 - 1,0 mm ist besonderes geeignet.

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Die irittleren Abstandshalter, beispielsweise die Abstandshalter 1'i v-nl 47 in den Figuren 4 bzw. 6, ergeben der Wärmeaustauscher- -.fcruktur eino erhöhte .Festigkeit und verhindern ein Zusammensinken der StpÖmungspaseagen, und zwar· insbesondere dann, wenn ein Hedium der Stromungspassage unter einem höheren Druck ■mereführt wird als das andere» In einigen Fällen kann es nötig sein, mehrere mittlere Abstandshalter als nur einen einzigen mittleren Abstandshalter vorzusehen* In anderen Fällen kann der mittlere oder können die mittleren Abstandshalter weggelassen werden.

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Claims

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Patentansprüche

Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Block besteht, d.er sich aus mehreren Platten aus Kunst-Stoffmaterial zusammensetzt, die zumindest über Bereiche, die zwlmhen ihren Rändern liegen, einen Abstand aufweisen, wobei Abstandshalter aus Kunststoffmaterial an gegenüberliegenden Rändern der Plattendichtungen zwischen benachbarten Platten an den genannten Rändern bilden und Passagen für fließfähiges Medium definieren, das zwischen den einen Abstand aufweisenden Bereichen der Platten fließt»

2* Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Passagen an einem Paar Oberflächen des Blocks endet und daß eine andere Gruppe von Passagen, die nicht mit der ersten Gruppe in Verbindung steht, an einem anderen Paar Oberflächen des Blocks endet.

3« Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet _η> daß ein ijeder der Abstandshalter integral mit einer Platte ausgebildet ist und daß beim Zusammenbau des Blocks eine Dichtung mit einer benachbarten Platte hergestellt wird.

4·. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter nur auf einem Paar einander gegenüberliegender Ränder der Platte ausgebildet sind.

5· Wärmeaustauscher nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter auf einem Paar gegenüberliegender Ränder der Platte und auch zwischen den Rändern ausgebildet sind, so daß zwei oder mehr Kanäle definiert werden.

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s-, Wärmeaustauscher nacli Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter als gesonderte Teile hergeste31'^:" .3:Lnd und beim ZusaBimenbau des Blocks mit benachbarten Platten "verbunden werden*

7· Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet- daß er die Form eines rechteckigen Blocks aufweist und daß Stromungspassagsn an gegenüberliegenden Seiten der Platten im Block rechtwinklig zueinander verlaufen,

8 «, Wäpffisauataiiacher nach einem ofer vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial aus einem der folgenden ausgewählt ist: Polytetrafluoräthylen, PoIytrjfluorchloräthylen, Polyvinylfluorid., Hiachpolymere aus Tetrafluoräthylen und kleineren Mengen anderer mischpolymerisier-barer Monomere, Mschpolymere von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, aromatische Polyimide, Polyäthylen hoher .Dichte und Polypropylen.

9. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoffmaterial aus PoIytetrafluoräthylen oder aus einem Mischpolymer von ü'etrafluoräthylen mib eine:? kleineren Menge eines anderen mischpo.1;v.murisierbaren Monomers besteht.

IG* WärE?eauotauscher nacii Anspruch 9? dadurch gekenneeichnet, ο?«!) die Abstandshalter an die benachbarten Platten mit Hilfe ^:;ines Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropyien-Mischpolymers befestigt sind,

11. Wärmeaustauscher nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter an benachbarte Platten durch Sintern unter Druck befestigt worden sind.

PATPMTANWXITI

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