DE2209395C3

DE2209395C3 - Heat exchanger plate

Info

Publication number: DE2209395C3
Application number: DE19722209395
Authority: DE
Inventors: Felix William Crawley Sussex Wright (Grossbritannien)
Original assignee: APV Corp Ltd
Current assignee: SPX Flow Technology Crawley Ltd
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1972-02-28
Publication date: 1979-09-20
Also published as: SE372094B; NL156811B; DK132912C; DK132912B; GB1346312A; FR2128524A1; JPS514534B1; FR2128524B1; DE2209395B2; DE2209395A1; NL7202602A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscherplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger plate having the features of the preamble of claim 1.

Eine Wärmetauscherplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der britischen Patentschrift 12 07 016 bekannt Dort dient das Verstärkungselement dazu, den von Durchbrechungen freien Bereich, der im Betrieb einem Druckdifferential gleich dem Doppelten des Druckabfalls in jedem zwischen zwei Platten gebildeten Strömungsraum ausgesetzt ist, abzustützen und auszusteifen, insbesondere bei solchen Zonen von großem Durchmesser in Platten, die aus dünnem Material hergestellt sind.A heat exchanger plate with the features of the preamble of claim 1 is from British patent specification 12 07 016 known There the reinforcing element is used to the area free of perforations, which in operation is a pressure differential equal to twice the pressure drop in each Is exposed to the flow space formed between two plates, to be supported and stiffened, especially in such zones of large diameter in Plates made from thin material.

Die praktischen Erfahrungen haben gezeigt, daß bei dieser bekannten Ausbildung der Wärmetauscherplatte trotz der Verwendung des plattenförmigen Verstärkungselementes membranartige Wirkungen und Beanspruchungen in dem von Durchbrechungen freien Bereich auftreten können, welche zu Beschädigungen und/oder zu Beeinträchtigungen der Dichtungswirkung führen können.Practical experience has shown that in this known design of the heat exchanger plate despite the use of the plate-shaped reinforcement element, membrane-like effects and stresses in the area free of perforations, which can lead to damage and / or can lead to impairment of the sealing effect.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wärmetauscherplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß eine membranartige Wirkung oder Beanspruchung des von Durchbrechungen freien Bereiches zuverlässig ausgeschlossen wird und eine einwandfreie Dichtung unter allen Verhältnissen, insbesondere auch bei großflächigen, von Durchbrechungen freien Zonen, gegeben ist.It is the object of the invention to provide a heat exchanger plate with the features of the preamble of Claim 1 to further develop that a membrane-like effect or stress of the breakthroughs free area is reliably excluded and a perfect seal under all conditions, is also given in particular in the case of large-area zones free of perforations.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Aufgrund dieser Maßnahme erfolgt nicht lediglich eine einfache Versteifung der ringförmigen, das plattenförmige Versteifungselement umgebenden Zone, vielmehr ist durch die bestimmte Ausbildung und Anordnung der verschiedenen Versteifungselemente gewährleistet, daß in der gefährdeten Ringzone keine Kreislinie eingeschrieben werden kann, die parallel zu dem äußeren Wandbereich der die Dichtung aufnehmenden Nut verläuft und die nicht durch die Versteifungselemente unterbrochen ist. Damit wird die membranartige Beanspruchung der Ringzone zuverlässig und vollständig ausgeschlossen. Die Folge ist, daß nunmehr das Verstärkungselement seine Funktion voll entfalten und auch bei großflächigen, von Durchbrechungen freien Zonen und dünnen Flächen eine zuverlässige Abstützung dieser Zone gegenüber den auftretenden Druckunterschieden sicherstellt.Due to this measure, there is not only a simple stiffening of the annular, the plate-shaped stiffening element surrounding zone, rather is through the specific training and Arrangement of the various stiffening elements ensures that none in the endangered ring zone Circular line can be inscribed, which is parallel to the outer wall area of the receiving the seal Groove runs and which is not interrupted by the stiffening elements. This will make the membrane-like stress on the ring zone is reliably and completely excluded. The consequence is that Now the reinforcement element can fully develop its function and also with large areas of perforations free zones and thin surfaces a reliable support of this zone against the Ensures occurring pressure differences.

Es ist an sich bekannt, die Platten von Wärmetauschern an gewünschten Bereichen durch Einprägungen oder dgl. zu versteifen. So zeigt die deutsche Patentschrift 6 89 056 Versteifungsrippen nahe einer Durchbrechung der Platte. Ähnliche Maßnahmen sind auch bei sogenannten Kammerapparaten bekannt (vergl. die DE-PS 63 757, 58 501). Bei diesen Wärmetauschern handelt es sich um flache Platten, die in Rahmen eingespannt sind. Hierbei ist es bekannt, in der Nähe eine Durchbrechung wellen- oder zick-zackförmige Elemente in die Platten einzuprägen, die vor ailem Führungen für das in die Kammer einströmende Fluid bilden und zugleich im Bereich zwischen dem Rand der Durchbrechung und der eigentlichen Kammer eineIt is known per se to stamp the plates of heat exchangers in desired areas or the like. To stiffen. For example, German patent specification 6 89 056 shows stiffening ribs near one Breakthrough in the plate. Similar measures are also known for so-called chamber apparatus (See DE-PS 63 757, 58 501). With these heat exchangers are flat plates that are clamped in frames. Here it is known to be close a perforation to emboss wave or zigzag-shaped elements in the panels, which in front of all Form guides for the fluid flowing into the chamber and at the same time in the area between the edge of the Breakthrough and the actual chamber one

gegenseitige Abstützung der durchströmten Platten ermöglichen und ein Durchbiegen der dünnen Platte verhindern. Enable mutual support of the flow-through plates and prevent bending of the thin plate.

Demgegenüber handelt es sich beim Gegenstand der Ansprüche um Wärmetauscherplatten und um Maßnahmen, um die von Durchbrechungen freien Zonen in den Platten, die in Fluchtung mit Zonen in anderen Platten liegen, in denen Durchbrechungen vorgesehen sind, gegen auftretende Differenzdrücke zuverlässig zu sichern.In contrast, the subject matter of the claims relates to heat exchanger plates and measures to prevent perforations in the zones Panels that are in alignment with zones in other panels in which perforations are provided, to reliably secure against occurring differential pressures.

Der Umriß des Verstärkungselementes weist zweckmäßigerweise einen gezahnten oder gewellten Verlauf auf. Ebenso kann die innere Wand der die Dichtung aufnehmenden Nut in dem das Verstärkungselement umgebenden Bereich einen entsprechend gezahnten oder wellenförmigen Verlauf aufweisen. The outline of the reinforcing element expediently has a toothed or wavy course. Likewise, the inner wall of the groove receiving the seal can have a correspondingly toothed or undulating course in the area surrounding the reinforcing element.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt The invention is explained in more detail using schematic drawings of an exemplary embodiment. It shows

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Eckenbereiches einer bevorzugten Ausführungsform einer Wärme»auscherplatte, F i g. 1 is a side view of a corner area of a preferred embodiment of a heat exchanger plate,

F i g. 2 in größerer Darstellung einen Schnitt entlang der Schnittlinie H-II der F i g. 1 undF i g. 2 shows, in a larger representation, a section along the section line H-II in FIG. 1 and

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Stapels von Wärmetauscherplatten zur Bildung bestimmter Strömungszonen innerhalb des Wärmetauschers.F i g. 3 is a schematic representation of a stack of heat exchanger plates for forming certain ones Flow zones within the heat exchanger.

Der in Fig. 1 gezeigte Eckenbereich eine Wärmetauscherplatte grenzt an die zwischen den Platten gebildete Strömungskammer 1 an. Die Strömungskammer ist über die Ausdehnung der Platte durch eine Umfangsdichtungsnut 2 begrenzt, die im Randbereich 3 der Platte vorgesehen ist. In dem dargestellten Eckenbereich ist die Dichtungsnut durch einen Kreisbogenabschnitt 4 zu einer im wesentlichen ringförmigen Nut ergänzt, die einen von Durchbrechungen freien Bereich 6 der Blechplatte umschließt. In dieser von Durchbrechungen freien Blechzone 6 ist ein plattenförmiges Verstärkungselement 5 fest angeschweißt. The corner area shown in FIG. 1, a heat exchanger plate, adjoins that formed between the plates Flow chamber 1 on. The flow chamber is across the extension of the plate through a circumferential sealing groove 2, which is provided in the edge region 3 of the plate. In the corner area shown is the sealing groove is supplemented by a circular arc section 4 to form a substantially annular groove, which encloses an area 6 of the sheet metal plate free of perforations. In this one of breakthroughs A plate-shaped reinforcing element 5 is permanently welded to the free sheet metal zone 6.

Aus der Schnittdarstellung nach F i g. 2 geht hervor, daß die beiden unteren Wärmetauscherplatten jeweils einen eine von Durchbrechungen freie Blechzone 6 aufweisen, derart, daß das plattenförmige Verstärkungselement 5 zwischen diesen Bereichen eingeschlossen ist. Die obere Platte weist dagegen in Fluchtung mit den Zonen 6 eine Durchbrechung 7 auf, weiche zur Führung des Fluids dient.From the sectional view according to FIG. 2 it can be seen that the two lower heat exchanger plates respectively have a sheet metal zone 6 free of perforations, in such a way that the plate-shaped reinforcing element 5 is enclosed between these areas. The upper plate, on the other hand, has an opening 7 in alignment with the zones 6, which is used for guidance of the fluid is used.

Die Dichtungsnut ist in dem die von Durchbrechungen freie Zone 6 umgebenden Bereich auf ihrer Außenseite zum überwiegenden Teil durch kreisbogenförmige äußere Wandbereiche begrenzt. Der dem Verstärkungselement 5 zugewandte innere Wandbereich der Dichtungsnut (2, 4) weist in Umfangrichtung verteilte und auf den Umfang des Verstärkungselementes 5 zu vorspringende Versteifungselemente in Form von Ausweitungen 8 auf. (Vergl. auch F i g. 2)The sealing groove is in the area surrounding the zone 6 free of perforations Outside bounded for the most part by arcuate outer wall areas. The dem Reinforcing element 5 facing inner wall area of the sealing groove (2, 4) points in the circumferential direction distributed and on the circumference of the reinforcing element 5 to be protruding stiffening elements in the form from extensions 8 to. (See also Fig. 2)

Diese Ausweitungen sind auf bestimmte Umfangsabschnitte des inneren Wandbereiches beschränkt. Dazwischen liegen in Umfangsrichtung verlaufende Bereiche der inneren Wand der Nut, welche konzentrisch kreisbogenförmig zu der äußeren Begrenzungswand der Nut verläuft. In diesen Umfangsbereichen sind jeweils zwei in Umfangsrichtung langgestreckte und aufeinanderfolgende Einpressungen als Verstcifungselemente vorgesehen, die im Bereich zwischen der inneren Wand der die Dichtung aufnehmenden Nut und dem Bereich des plattenförmigen Verstärkungselemenres 5 vorgesehen sind, der jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten und nach außen ragenden Versteifungselementen 10 liegt, die am Umfang de=. Verstärkungselementes vorgesehen sind. Jedes nach außen ragende Versteifungselement liegt somit im gleichen Umfangsbereich wie die Ausweitungen 8 des inneren Wandbereiches der Nut 2,4. These expansions are limited to certain circumferential sections of the inner wall area. In between lie areas of the inner wall of the groove which run in the circumferential direction and which run concentrically in the shape of a circular arc to the outer boundary wall of the groove. In each of these circumferential areas, two circumferentially elongated and successive impressions are provided as stiffening elements, which are provided in the area between the inner wall of the groove receiving the seal and the area of the plate-shaped reinforcing element 5, each between two circumferentially adjacent and outwardly protruding stiffening elements 10, which is on the circumference de =. Reinforcing element are provided. Each outwardly protruding stiffening element is therefore in the same circumferential area as the widenings 8 of the inner wall area of the groove 2, 4.

Auf diese Weise wird erreicht, daß um den Mittelpunkt des scheibenförmigen Verstärkungselementes S keine kreisförmige Schwächungslinie zwi-In this way it is achieved that around the Center of the disk-shaped reinforcing element S no circular weakening line between

lu sehen dem Umfang des Verstärkungselementes 5 und dem inneren Wandbereich der Nut 2,4 eingeschrieben werden kann, die nicht durch die Ausweitungen 8, die nach außen ragenden Versteifungselemente 10 oder die eingepreßten Versteifungselemente 9 durchbrochen wird. lu see the circumference of the reinforcing element 5 and the inner wall area of the groove 2, 4 which is not pierced by the widenings 8, the outwardly protruding stiffening elements 10 or the pressed-in stiffening elements 9 .

Aufgrund der Ausweitungen 8 im inneren Wandbereich der die Dichtung aufnehmenden Nut 2, 4 erhält man eine zusätzliche axiale Abstützung benachbarter Wärmetauscherplatten in der Ringzone zwischen dem Due to the expansions 8 in the inner wall area of the seal receiving groove 2, 4, an additional axial support of adjacent heat exchanger plates is obtained in the annular zone between the

»o Verstärkungselement 5 und der N ■.·.■· 2, 4. Auch die eingepreßten Versteifungen 9 können be: entsprechender Einpressungstiefe zur gegenseitigen Abstützung der Platten beitragen. Die Abstützung in der betreffenden Ringzone erstreckt sich somit in axialer Richtung über»O Reinforcement element 5 and the N ■. ·. ■ · 2, 4. Also the pressed-in stiffeners 9 can be: corresponding indentation depth for mutual support of the Contributing plates. The support in the relevant ring zone thus extends in the axial direction

_>5 die ganz z. Höhe des Wärmetauscherplattenstapels. Jede Verformung der Platten in diesen Ringzonen wird somit unterbunden. Gleichzeitig wird der von Durchbrechungen freie Bereich 6 der Platten durch das Verstärkungselement 5 in der bekannten Weise zuverlässig _> 5 the very z. Height of the heat exchanger plate stack. Any deformation of the plates in these ring zones is thus prevented. At the same time, the area 6 of the plates free of perforations is made reliable by the reinforcement element 5 in the known manner

3ü abgestützt.3ü supported.

F i g. 3 zeigt einen üblichen Wärmetauscherplattenstapel mit eingebauten Wärmetauscherplatten gemäß Fig. 1 und 2. Die mit 11 bezeichneten Platten sind zwischen in sich steifen Endplatten 12 eingespannt. DasF i g. 3 shows a conventional heat exchanger plate stack with built-in heat exchanger plates according to FIG 1 and 2. The plates labeled 11 are clamped between end plates 12 which are rigid in themselves. That

Jj zu behandelnde Produkt wird beispielsweise bei 30 unter einem Druck P\ einem durch in Fluchtung stehende Durchbrechungen voneinander grenzenden Wärmetauscherplatten gebildeten Kanal zugeführt. Dieser ändert an den von Durchbrechungen freienThe product to be treated is fed, for example at 30, under a pressure P \ to a channel formed by aligned perforations adjoining each other in heat exchanger plates. This changes to those free of breakthroughs

4i) Bereich 6 eine innere Platte. Dieser Bereich 6 ist auf seiner Rückseite durch das plattförmige Verstärkungselement 5 abgestützt. Das Verstärkungselement 5 seinerseits ist auf seiner Rückseite durch eine ähnliche Platte mit von Durchbrechungen freien Bereich 64i) Area 6 an inner plate. This area 6 is open its rear side is supported by the plate-shaped reinforcing element 5. The reinforcement element 5 in turn, a similar plate with an area 6 free of perforations is on its rear side

η abgedeckt. Das Produkt fließt somit von dem Zuführungskanal 14 und die eigentlichen Durchströmkammern zwischen den Platten in einem Übergangskanal 15, der durch miteinander fluchtenden Durchbrechungen in den benachbarten Platten gebildet wird und in dem einη covered. The product thus flows from the feed channel 14 and the actual throughflow chambers between the plates in a transition channel 15, which is formed by aligned perforations in the adjacent plates and in the one

Vi Druck Pi herrscht. Von da gelangt das Produkt in Gegenströmung wiederum durch zwischen den Platten gebildeten Strömungsräumen in einen Auslaßkanal 16, drr d jrch in Fluchtung stehende Durchbrechungen in benachbarten Platten gebildet wird und der inVi pressure Pi prevails. From there the product passes in countercurrent through flow spaces formed between the plates into an outlet channel 16, through which aligned perforations are formed in adjacent plates and which are in

">". Fluchtung mit de.Ti Einlaßkanal 14 stent In dem Auslaßkanal 16 herrscht der Druck F^. In den von Durchbrechungen freien Bereichen 6 der Platten, die durch das Verst£rkungselement 5 abgestützt werden, herrscht von den oeiden Kanälen 14 und 16 her eine Druckdifferenz P\ minus P3 multipliziert mit der Flächenausdehnung der von Durchbrechungen freien Zone 6 der Platten.">". Alignment with de.Ti inlet channel 14 stent In the outlet channel 16, the pressure F ^ prevails. In the areas 6 of the plates free of perforations, which are supported by the reinforcing element 5, there is a pressure difference P \ minus P3 from the oeiden channels 14 and 16 multiplied by the area of the area 6 of the plates free of perforations.

Statt die Ausweitungen 8 auf bestimmte Umfangsbereiche der inneren Wand der Nut 2, 4 zu begrenzen, können Ausweitungen auch gleichförmig in Umfangsrichtung verteilt an der inneren Nutwand vorgesehen sein so daß die innere Wand der Nut gewellt erscheint. Dabei können Ausweitungen 8 des inneren Wandberei-Instead of limiting the widenings 8 to certain peripheral areas of the inner wall of the groove 2, 4, Expansions can also be provided on the inner groove wall uniformly distributed in the circumferential direction so that the inner wall of the groove appears corrugated. Expansions 8 of the inner wall area can be

ches der Nut mit nach außen ragenden Verstcifungselementen 10 des plattenförmigen Verstärkungselementes 5 in Umfangsrichtung abwechseln. Auch kann der Umriß des Verstärkungselementes einen gezahnten oder gewellten Verlauf aufweisen.ches the groove with outwardly protruding stiffening elements 10 of the plate-shaped reinforcing element 5 alternate in the circumferential direction. Also can Outline of the reinforcing element have a serrated or undulating course.

Die durch Einpressungen 9 gebildeten Versteifungen können auch ganz fehlen, wobei der gezahnte oder gewellte Umriß des plattenförmigen Versteifungselemcntes 5 möglichst eng dem gezahnten oder gewellten Verlauf des inneren Wandbereiches der Nut folgt. Die Abmessungen der Ausweitungen 8 können von Ausweitung zu Ausweitung in Umfangsrichtung wechseln. The stiffeners formed by impressions 9 can also be completely absent, the toothed or Corrugated outline of the plate-shaped stiffening element 5 as closely as possible to the toothed or corrugated The course of the inner wall area of the groove follows. The dimensions of the extensions 8 can be from Switch widening to widening in the circumferential direction.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Heat exchanger plate with a zone free of perforations, lying in the area of passages, which can be arranged in a stack of similar plates in alignment with perforated passage areas, in which the passage zone free of perforations is surrounded by a recess receiving a seal with inner and outer wall areas and is surrounded by a base portion which can bear against the sealing surface of the seal of an adjacent plate, the zone free of perforations being provided with a reinforcing element which is fastened to the plate and has a flat area for bearing against the adjacent plate, characterized in that that the reinforcing element (5) distributed in the circumferential direction , over the circumference of the reinforcing element (5; outwardly protruding stiffening elements (10) and the reinforcing element facing inner wall region of the sealing groove (2,4) distributed in the circumferential direction and on the circumference of the Ve Reinforcing element has to projecting stiffening elements in the form of widenings (8), whereby the stiffening elements (8, 10) from both sides radially in the annular zone area between the reinforcing element (5) and the inner wall area of the sealing groove (2, 4) in the way project that every possible curved line parallel to the circular wall area of the sealing groove (2, 4) is interrupted in this zone area by saponification elements.

2. Heat exchanger plate according to claim 1, characterized in that the outline of the reinforcing element (5) has a serrated or wavy course.

3. Heat exchanger plate according to claim 1 or 2, characterized in that the inner wall of the the seal receiving groove (2, 4) in the area surrounding the reinforcing element (5) has toothed or undulating course.

4. Heat exchanger plate according to claim 3, characterized in that in each zone (8) of local 4> Expansion a plurality of narrower areas of local expansion is provided.

5. Heat exchanger plate according to claim 2 to 4, characterized in that the zones of local expansion cooperate with areas ^r > ci ken which are arranged between the outwardly protruding stiffening elements (10) of the reinforcing element (5), with zones of between them normal width are arranged, which cooperate with the outwardly projecting Versteifungselemen- v> ten (10) of the reinforcing element (5).

6. Heat exchanger plate according to claim 2 to 4, characterized in that the zone of local expansion cooperate with the outwardly projecting stiffening elements (10) of the reinforcing element (5) and are separated by zones of normal width, which are separated by areas between the outwardly protruding stiffening elements (10) cooperate and that additional stiffening in the form of deformations (9) in the area between the inner wall of the sealing groove (2, 4) and the outwardly protruding stiffening elements (10) of the reinforcing element (5 ) are provided in the plates.