DE2246114A1

DE2246114A1 - Platte fuer plattenwaermetauscher

Info

Publication number: DE2246114A1
Application number: DE2246114A
Authority: DE
Inventors: Nils Hagert Goete Stadmark
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1971-10-01
Filing date: 1972-09-20
Publication date: 1973-04-26
Also published as: CA962260A; SE365609B; FR2202271B1; FR2202271A1; GB1389704A; US3807496A

Description

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Alfa-Laval A. B., Tumba (Schweden)

"Platte für Plattenwärmetauscher"

Die Erfindung bezieht sich auf Plattenwärmetauscher, welche eine Anzahl von dünnen Platten haben, die gegeneinander zu einem Plattenpaket zusammengesetzt sind und zusammen mit dazwischenliegenden Kantendichtungen geschlossene-. Plattenzwischenräume mit Einlassen und Auslässen mit zwei Wärmetauschermedien bilden. Die Erfindung betrifft eine neuartige Platte für Plattenwärmetauscher dieser Art, wobei an beiden Seiten ihres Wärmeübertragungsabschnittes Vorsprünge ausgepresst sind, die dazu bestimmt sind, mit anliegenden Platten in einen Wärmetauscher in Anlage zu kommen, um als !Turbulenz , fördernde und Abstandsmittel in den Plattenzwischenräumen zu dienen.

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Wärmetauscherplatten dieser Art sind mit Vorsprüngen an ihren Wärmeübertragungsabschnitten aus unterschiedlichen Gründen versehen.

Erstens wird Turbulenz in den zwischen den Platten strömenden Medien gewünscht.

Zweitens wird eine vergrößerte wirksame Wärmeaustauschfläche an jeder Platte gewünscht.

Drittens sind viele Abstützpunkte in dem V/ärmeübertragungsabschnitt der Platte erwünscht, so daß das Plattenmaterial im Verhältnis zu der gewünschten Festigkeit oder den physikalischen Eigenschaften der Platte so dünn als möglich gemacht werden kann. Unter anderem muß die Platte einer gewissen Druckdifferenz zwischen den Wärmetauschermedien Widerstand leisten können.

Bei den meisten Anwendungsfällen bewirkt die große Anzahl von Stützpunkten zwischen den Wärmetauscherplatten keine Probleme. Jedoch besteht in bestimmten Teilen der Industrie der Wunsch, daß die Wärmetauscherplatten sich gegeneinander in den Wärmetauscherflächen an so wenig Punkten als möglich abstützen. In der Nahrungsmittelindustrie zum Beispiel, wo die Anforderungen an Hygiene sehr hoch sind, ist zu berück-

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sichtigen, daß die Abstützpunkte schwer zu reinigende Bereiche der Platten "bilden.

Wenn jedoch die Anzahl der AbStützpunkte für den Wärmeübertragung sabschnitt einer Platte reduziert wird, muß die Platte nach der bekannten Technik aus dickerem Material hergestellt werden, um keine geringere Widerstandsfähigkeit gegen Druckdifferenzen zwischen den Wärmetauschermedien zu erhalten. Dies bedeutet, daß die Produktionskosten erhöht werden, insbesondere da Spezialplatten für unterschiedliche Anforderungen hergestellt werden müssen.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Konstruktion für Wärmetauscherplatten der oben beschriebenen Art zu schaffen, durch welche es möglich ist, sowohl dem Wunsch nach einer Platte, welche große Druckdifferenzen zwischen den Wärmetauschermedien in einem Plattenwärmetauscher widersteht, d. h. eine Platte mit vielen Stützpunkten in der Wärmetauscherfläche als auch dem Wunsch nach einer Platte zu entsprechen, die Mcht gereinigt werden kann, wenn sie in einem Plattenwärmetauscher zusammengestellt ist,' das heißt, eine Platte, die wenig Stützpunkte in einer Wärmetauscherfläche aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Wärmetauscherplatte, die an wenigstens einer ihrer Seiten erste Vor-

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sprünge aufweist, welche über den Wärmetauscherabschnitt verteilt sind und eine bestimmte Höhe über der Mittelebene der Platte aufweisen und zweite Vorsprünge, welche über den gleichen Abschnitt zwischen den ersten Vorsprüngen verteilt sind und eine geringere Höhe über der Mittelebene der Platte aufweisen, wobei die unterschiedlichen Vorsprünge so im Verhältnis zueinander angeordnet sind, daß von einer Ausgangsstellung aus, in welcher die Platte so an einer gleichen Platte anliegt, daß die Platter|übereinanderliegen und nur die höchsten Vorsprünge

an der entsprechenden Platten ander anderen Platte/liegen, eine Erhöhung des Druckes gegen beide Seiten dieses Paares von Platten durch Deformation der Platten bewirkt, daß auch die niederen Vorsprünge in den Zwischenräumen zwischen den Platten in Anlage gegen die entsprechende andere Platte gelangen, wobei ein Arbeitszwischenraum zwischen den beiden Platten erhalten wird, in welchen die Platten sich gegeneinander an mehr Punkten abstützen, als dies bei dem der zwischen ihnen vor der Deformation bestehenden Arbeitszwischenraum der Fall ist.

Durch eine derartige Konstruktion kann ein und dasselbe Preßwerkzeug für die Herstellung von Wärmetauscherplatten verwendet werden, welche sowohl in Fällen anwendbar sind, wo größere Druckdifferenzen zwischen den beiden Wärmetauschermedien auftreten, als auch in Fällen, in denen ein wirkungsvolles Reinigen der Platten auf einfache Weise erforderlich ist·

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Platten, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, können in unterschiedlicher Weise verwendet werden.

Eine erste Möglichkeit ist, daß die Platten, bei Verwendung in Fällen, wo große Druckdifferenzen zwischen den Wärmetauschermedien auftreten in Verbindung mit ihrer Anordnung in den Wärmetauscher in einem Rahmen unmittelbar so deformiert sind, daß sowohl die hohen als auch die niederen Yorsprünge in den Wärmeübertragungsabschnitten der Platten an den anliegenden Platten anstoßen. Wenn die Platten nicht dazu bestimmt sind, später in Fällen verwendet zu werden, in denen eine geringere Anzahl von Stützpunkten zwischen den Platten erforderlich ist, kann eine bleibende Veiförmung in Kauf genommen werden, welche in den Platten bei dieser Deformation auftritt.

Eine zweite Möglichkeit ist, daß die Platten in Verbindung mit ihrem Zusammenbau so angeordnet sind," daß in Betriebsstellung nur die höchsten Vorsprünge an den anliegenden Platten anliegen« Dann ist der Wunsch nach einer gerinen Anzahl von Stützpunkten in den Wärmetausoherflachen befriedigt. In Verbindung damit erfüllen die Platten in dieser Anordnung aber auch die Anforderung, Druckdifferenzen zwischen den beiden Wärmetauschermedien zu widerstehen, da als einzige Folge bei einem auftretendem erhöhten Druck in einem der Medien in den Niederdruckzwischenräumen auch die niederen Vorsprünge in Anlage an den

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benachbarten Platten gebracht werden. Dies wird durch Deformation des Plattenmaterials bewirkt. Dann ist die Anzahl der AhStützpunkte in den Niederdruckspalten Zwischenräumen so groß, daß die auftretende Druckdifferenz zwischen den beiden Wärmetauschermedien durch die Platten ohne weitere Deformation aufgenommen werden kann. In diesem Pail kann der Unterschied in der Höhe zwischen den unterschiedlichen Arten von Vorsprüngen der Platte gering sein, so daß eine derartige Deformation keine bleibende Verformung bedingt.

Bei den beiden beschriebenen Arten der für die Anwendung für gemäß der Erfindung hergestellten Platten sind Kantendichtungen von unterschiedlicher Dicke erforderlich. In dem Fall, in welchem das Plattenmaterial infolg eines erhöhten Mediumdruckes deformiert wird, müssen die Vorsprünge dicht an der Kantendichtung so nah aneinander angeordnet sind, daß der gleiche Abstand zwischen den Mittelebenen der Platten an der Kantendichtung trotz des erhöhten Mediumdruckes aufrechterhalten wird.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Wärmetauscherplatten gemäß der Erfindung sind die höchsten VorsprUnge an einer Seite der Platte so im Verhältnis zu den niederen Vorsprüngen an den anderen Seiten der Platte angeordnet, daß ein erhöhter Druck im Medium gegen die eine Seite der Platte die

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höchsten .Torsprünge an dieser Seite der Platte durch nicht bleibende elastische Verformung der Platte in der-Richtung auf dia Mittelebene der Platte bewegt, während die niederen Vorsprünge an der anderen Seite der Platte in der Richtung von dieser Mittelebene weg bewegt werden, In einem Plattenwärmetauscher, der aus Platten gemäß dieser Art zusammengesetzt ist, ist es möglich, eine sehr wirkungsvolle Reinigung der Platten dadurch zu erreichen, daß in jeden zweiten Platten-

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spalt eine Reinigungsflüssigkeit mit hohem Druck eingeführt wird, so daß alle Berührungspunkte zwischen den Platten kurzzeitig in diesen Plattenzwischenr.aum aufgehoben werden- Wenn gewünscht, können die übrigen Plattenzwischenräume: dann auf die gleiche Y/eise gereinigt werdenc

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 einen Plattenwärmetauscher der hier in Präge stehenden Art; . '

Pig. 2 eine Platte für einen Plattenwärmetauscher dieser Art;

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Fig. 3 einen Abschnitt von drei Wärmetauscherplatten im Querschnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 4 wie sie im Wärmetauscher gemäß. PIg. 1 angeordnet sind, und

Fig. 4 diese Abschnitte der Platten, betrachtet von oben in. Fig. 3.

Ein. Plattenwärmetauscher der hier in Frage stehenden Art besteht aus einem Rahmen 1 und einem Packen 2 von Wärmetauscherplatten, die darin gegeneinander festgeklemmt sind. Die Wärmetauscherplatten, die miteinander in dem Wärmetauscher in Berührung stehen, bilden miteinander mit zwischengelegten Kantendichtungen geschlossene Plattenzwischenräume mit Einlassen und Auslässen für zwei Wärmetauschermedien» In Fig. 2 ist eine Wärmetauscherplatte 3 mit einer Kantendichtung 4 gezeigt. Vier Bohrungen 5-8 in der Wärmetauscherplatte bilden die Einlasse und Auslässe für die beiden Wärmetauschermedien zu bzw. aus den Plattenzwischenräumen, die in dem Wärmetauscher an beiden Seiten der dargestellten Platte 3 gebildet sind. Bei dem Plattenwärmetauscher sind die Bohrungen 5-8 in bekannter Weise mit Einlaß- und Auslaßstützen 9 und 10 im Rahmen 1 des Wärmetauschers (Fig. 1) verbunden»

Jede Platte 3 ist in drei unterschiedliche Felder untergeteilt, nämlich zwei sogenannte Verteilerflächen 11 und 12 und die tat-

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sächliche Wärmetauseherflache 13° Die Verteilerflachen 11 und 12 ebenso wie die Wärmetauscherfläche 13 zeigen an beiden Seiten der Platte Vorsprünge in Form-von in der Platte ausgebildeten Rippenο Die lippen an einer Seite der Platten sind in vollen Linien 14 dargestellte Die Hippen an der andeinen Seite der Platte verlaufen parallel mit und zwischen diesen Linien 14»

In dem fertiggestellten Wärmetauscher gemäß Hg₀ 1 ist jede . zweite Platte 3 so im Verhältnis zu den anderen Platten angeordnet j daß die Rippen 14 von benachbarten Platten 3 einander in den gebildeten Plattenzwischenräumen kreuzen»

In pigο 3 sind Abschnitte von drei Platten 3a, 3b und 3c dargestellt. Wie zu ersehen, hat die Platte 3b an beiden Seiten Rippen unterschiedlicher Höhe über der Mittelebene der Platte, wobei die Mittelebene in den Zeichnungen mit 15 bezeichnet ist» Die höheren Rippen, die mit 14a bezeichnet sind, liegen an den aneinanderliegenden Platten 3a bzw» 3c an? während die niederen Rippen 14b in Abstand von diesen aneinanderliegenden Platten liegen* Auch die Platten 3a und 3c haben Rippen 14a und Hb mit unterschiedlicher Höhe, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist ο

In li'igc 4 ist der Plattenabschnitt gemäß Fig., 3 von oben zu sehen. In Pig. 2 ist ein Quadrat 16 dargestellt, wobei dieser Bereich dem Plattenabschnitt gemäß Fig. 4 entspricht.

Wie aus Pig. 3 zu ersehen, liegt eine Rippe 14a an der Unterseite der Platte 3b an der gekreuzten Kippe 14a an der Platte 3c an. Die Lage dieses Berührungspunktes 17 aus Pig. 4 zu ersehen. In einer Ausgangsstellung, wenn genau der gleiche Druck in allen Plattenzwischenräumen herrscht, berühren die Platten 3b und 3c einander nur an diesen Punkten 17 in den Teilen der Platten die in Fig. 4 gezeigt sind. Wenn dann der Druck in jedem switen Zwischenraum über einen vorbestimmten Wert erhöht wird, (wobei angenommen ist, daß der Druck in den Zwischenräumen zwischen den Platten 3b und 3c unverändert gehalten wird), werden alle diese Platten so deformiert;, daß die etwas höheren Rippen 14a an der .Niederdruckseite jeder Platte (siehe z« B. Rippen 14a an der Unterseite der Platte 3b in Pig. 3) abgesenkt werden, d. h. durch die anliegenden Platten (z. Ji. die Platte 3c in Fig«. 3) in Richtung auf die Mittelebene 15 der Platte au gedrückt werden. Dabei werden die etwas niederen Rippen 14b an der gleichen Seite der Platte etwas dichter an die anliegende Platte gebracht (z. LS. Platte 3c in Fig. 3)·

ei tig damit bewirkt der Überdruck in den Piattenswischeneine Deformation auch direkt au.L* die die Überdruckzwischen-

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räume begrenz end en Platten» In anderen Viorten der Überdruck zwischen zma Beispiel den Platten 3a. und 3b bewirkt₉ daß die etwas höheren Hippen 14a in diesen HocMruekzwiselienräumen außer Berührung miteinander gebracht werden₉ wobei die etwas niederen Hippen 14b an der Unterdruckseite der Platte 3b (der Unterseite der I¹Ig₀ 3) gleichzeitig dichter an'die Platte 3c gebracht v/erden.

Infolge der beschriebenen Wirkimg eines bestimmten höheren Druckes in jedem zweiten Plattenzwischenraum als in den anderen in einem Wärmetauscher kann erreicht werden, daß in bestimmten Plattenzwischenräumen jede Abstützung zwischen den Platten aufgehoben wird, während in den verbleibenden Plattenzwischenräumen die Anzahl der Berührungspunkte wesentlich erhöht wirdo B^i der in Pig» 3 und 4 dargestellten Ausführungsform wird die Anzahl der Berührungspunkte in bestimmten Plattenzwischenräumen auf diese Weise neun Mal größer als in der Ausgangslage<, bei welcher im wesentlichen der gleiche Druck in allen Plattenzwischenräumen besteht» Zusätzlich auftretende Berührungspunkte zwischen den Platten 3b und 3c sind in Figo 4 mit 18 bezeichnete

Pat entansprüche

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Claims

.12- 22*6114

Patentansprüche

Π .V Platte für Plattenwärnetauscher, bei welchem eine Anzahl ▼on Platten in einem Packen gegeneinander gelegt sind und zusammen mit der zwischengelegten Kantendichtungen geschlossene Plattenzwischenräume bilden, die Einlasse und Auslässe für zwei Wärmetauschermedien aufweisen, wobei die Platten an beiden Seiten ihres Wärmetauscherabachnittes ausgepresste Vorsprünge aufweisen, welche sich an anliegende Platten in Plattenwärmetauscher anlegen können, um als turbulenzfördernde und Distanzmittel in den Plattenzwischenräumen zu dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) an wenigstens einer ihrer Seiten erste Vor Sprünge (Ha) mit einer bestimmten Höhe über der Mittelebene (15) der Platte aufweist, welche über den Wärmetaueeherabschnitt verteilt sind, und zweite Vorsprung© (Hb) alt einer geringeren Höhe über der Hittelebene (15) der Platte, welche über den gleichen Abschnitt zwischen den ersten VorsprUngen verteilt sind, wobei die unterschiedlichen VorsprUnge so im Verhältnis zueinander angeordnet sind, dafl von einer Ausgangsstellung, in welcher die Platten an einer gleichen Platte so anliegen, daß die Platten einander abdecken und nur die höchsten VorsprUnge (Ha) in den entsprechenden Platten an den anderen Platten anliegen, ein erhöhter Druck gegen beide Seiten dieses Paares von Platten durch Deformation von Platten auch die niederen Vorsprünge (Hb) in den Zwischenräumen zwischen den Platten in Anlage gegen die entsprechende andere Platte bringen kann derart, daß ein Arbeitszwischenraum zwischen den beiden Platten erreicht wird, in welchen sich die Platten gegeneinander an mehr Punkten abstützen, als es in dem ArbeiteZwischenraum der Pail ist, der zwischen den gleichen Platten vor der Deformation besteht. 309817/0692
2.) Platte nach Anspruch 1, welche an beiden Seiten Vor-Bprünge mit etwas unterschiedlicher Höhe hat₉ dadurch gekennzeichnet, daß die höheren Vorsprünge (Ha) an einer Seite der Platten so im Verhältnis zu den niederen Vorsprüngen (Hb) an der anderen Seite der Platte angeordnet sind, daß ein erhöhter Mediumdruck gegen die eine Seite dieser Platte durch nichtbleibende Verformung der Platte die höchsten Vorsprünge an dieser Seite in Richtung auf die Mittelebene (15) der Platte zu bewegt, während die niederen Vorsprünge an der anderen Seite der Platte in Richtung von der Mittelebene (15) weg bewegt werden.
3·) Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (Ha, Hb) aus in der Platte ausgebildeten parallelen Rippen bestehen.
4·) Platte nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite der Platte zwei niedere Rippen (Hb) zwischen zwei höheren Rippen (Ha) vorgesehen sind.
5.) Platte nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Nut zwischen den beiden niederen Rippen (Hb) an einer Seite der Platte die Rückseite einer hohen Hippe (Ha) an der anderen Seite der Platte bildet.

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6.) Platte nach einem der Ansprüche 3—5_f dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge zwischen dem Scheitel der einen Rippe und dem Boden des Tales zwischen dieser Rippe und der anliegenden Rippe an der gleichen Seite der Platte mit einer Schulter versehen ist.

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L e e r s e i t e