DE2320024A1 - Plattenwaermetauscher - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

1674

The A.P.V. Company Limited, Manor Royal, Crawley, Sussex, England

Plattenwärme taus eher

Die Erfindung "betrifft einen Plattenwärmetauscher mit einer Mehrzahl von allgemein flachen Platten, die im gegenseitigen Abstand Fläche an Fläche in Form eines Plattenstapels so angeordnet sind, daß zwischen jeweils benachbarten Platten ein Strömungsraum begrenzt ist, in dem eine Turbulenz der Strömung fördernde Einrichtungen vorgesehen sind.

Derartige Wärmetauscher sind über viele Jahrehin bekannt. Diese Plattenwärmetauscher haben jedoch zuvor stets Platten besessen, welche bei Gebrauch starr ihre ursprüngliche Stellung beibehalten. Die die Turbulenz erzeugenden Einrichtungen sind dabei relativ kompliziert ausgebildet und in der Herstellung teuer, um eine Strömung durch die Strömungsräume zu ermöglichen, ohne daß der die Turbulenz fördernde Effekt ausbleiben kann.

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Es ist in der Vergangenheit der Vorschlag gemacht worden, ein zyklisches Ausbiegen der Platten eines normalen Wärmetauschers zu erzeugen, um dadurch eine Turbulenz zu erhalten. Die Probleme der Steuerung des Ausbiegens waren jedoch so groß, daß die Vorrichtung nicht betriebsfähig war.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Plattenwärmetauscher der

eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, der verhältnismäßig einfach in seinem Aufbau ist, aus flachen Platten besteht und zuverlässig und auf einfache Weise die gewünschte Turbulenz sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platten des Wärmetauschers verformbar, insbesondere flexibel ausbiegbar sind und die eine Turbulenz fördernde Einrichtung, eine Reihe von parallelen, langgestreckten Sperrelementen aufweist, welohe den Strömungsraum zwischen benachbarten Platten in deren flachen Zustand überbrücken, wobei die Sperrelemente von benachbarten Strömungsräumen in Richtung parallel zur allgemeinen Strömungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Ein Wärmetauscher gemäß der Erfindung weist damit eine Vielzahl von allgemein flachen und flexiblen Platten auf, die im gegenseitigen Abstand Seite an Seite so angeordnet sind, um Strömungsräume zwischen benachbarten Platten au begrenzen. Jeder Strömungsraum umfaßt parallel langgestreckte Sperrelemente, welche den Strömungsraum dann, wenn die Platten ihren ebenen,

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flachen Zustand einnehmen, überbrücken und damit sperren. Die Sperrelemente in benachbarten Strömungsräumen sind zu einander parallel, jedoch in der allgemeinen StrömungBrichtung gegeneinander versetzt angeordnet. Beim Zuführen eines Strömungsmittels unter Druck veranlaßt der Druck ein Ausbiegen oder flexibles Verformen der Platten von den Sperrelementen weg. Dadurch wird zwischen den Sperrelementen und den ausgebogenen Bereichen der flexiblen Platten ein Strömungsweg frei, der um die Sperrelemente herumführt und damit die gewünschte Turbulenz erzeugt. Zweckmäßigerweise sind die Sperrelemente Stangen von kreisförmigem Querschnitt, so daß ein entsprechend teilkreisförmiger

Strömungsweg um jedes Sperrelement entsteht. Im Betrieb nimmt

' damit praktisch jede flexible Platte die Form eines Wellbleches I

ι ein.

" ■

Die Platten können zweckmäßigerweise aus Metall oder aber auch > aus Kunststoff oder Gummi bestehen.

- ■

Die Strömungsräume zwischen benachbarten Platten können durch ; entsprechende Dichtungselemente abgedichtet sein. Diese können in üblicher Weise in die Nuten von Metallplatten eingelegt seinJ

! Zweckmäßigerweise sind dabei die Sperrelemente mit diesen Dich-

tungselementen verbunden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch vier aufeinanderfolgende Platten

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j eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher mit drei Ströj mungsräumen, wobei sich die Platten in der ebenen oder flachen

j Ruhestellung "befinden;

I Fig. 2 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung

I einer Platte mit der augehörigen Einrichtung zum Erzeugen einer ¹ Turbulenz;

Pig. 3 eine ähnliche Darstellung wie Pig. 1, jedoch im Bej triebszustand, bei denen in die Strömungsräume ein unter Druck

stehendes Strömungsmittel augeführt ist;

I die Pig. 4a und 4b ähnliche Darstellungen wie Pig. 1 und 3,

j .

j jedoch bei Anwendung unterschiedlicher Drücke in den Yerschie-

! denen Strömungsräumen und

■ Pig. 5 eine äimliohe Darstellung wl© fig. 2 von einer"abgewan- ! delten Ausführungsform.

j Pig. 1 zeigt Tier aufeinanderfolgend© Platten 1 _ΰ die durch ; Sperreleaient© 2 in Porm ύοά parallelan Stangen oder Stäben τοη- ; i einandsr getrennt sind. Dies© Stangen oder Stäbe üb®rtoüekezi
j die Strömungsräum©, die zwischen jeweils benachbarten !Platten 1

j gebildet sind. Um den eiiiselnan Platten ausreichend Freiheit sum

i flexiblen Ausbiegen zu ermöglichen_f sind die Stangen-in benaoii-

, barten Strömungsräumen gegeneinander versetzt angeordnet.-

Me Stangen oder Stäbe 2 bestimmen den Abstand ä®r Plattsa.» Der Plattenäbstand ist damit einstellbare

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Die Stangen oder Stäbe 2 können an den Seiten der Platten 1 mit dem Abdichtungssystem 3 verbunden sein. Das ganze kann dabei j von den flachen Blechen oder Platten abnehmbar ausgebildet sein,

! wie dies Pig. 2 veranschaulicht.

j Das Abdichtungssystem, das in Pig. 2 gezeigt ist, besteht aus

I einer Umfangsdichtung 3 und zwei die Zutrittsöffnungen abdich-

ι tende Dichtungsabschnitte 4, wie dies bei Plattenwärmetauschern

j üblich ist. Die Stangen 2 sind im dargestellten Beispiel mit • ihren Enden in den Dichtungselementen 3 eingebettet.

ι Wenn ein Strömungsmittel unter Druck in den Strömungsräumen ! fließt, werden die zunächst flachen Platten oder Bleche 1 in

; die in Pig. 3 gezeigte Porm ausgebogen, und zwar aufgrund der ¹ wirksamen, hydrodynamischen Kräfte. Der gegenseitige Abstand y ¹ von Stütz- und Sperrstangen 2 kann variiert und- so eingestellt

[ oder gewählt werden, daß man eine zyklische Verstärkung der

j turbulenten Wirbel im Bereich von deren Resonanzfrequenz er- ! hält. Dadurch schafft man Bedingungen für einen maximalen und I damit optimalen Wärmeübergang.

^; Wenn eine oder beide der durch die Strömungsräume fließenden s Strömungsmittel einer Druck- oder Strömungspulsation unterwor- ! fen wird, erhält man ein periodisches Ausbiegen der Platten aus den zwei möglichen extremen Zuständen, die in den Pig. 4a , : und 4b gezeigt sind. Diese treten auf, wenn beide Seiten einer ' : Pulsation unterworfen werden, wobei sich die Pulsationen direkt| außer Phase befinden.

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Eine Bewegung der Begrenzungswand führt zu einer Verstärkung des Turbulenzniveaus innerhalb des Strömungsraumes und verstärkt damit gleichzeitig die Größe des Wärmeüberganges. Wenn der Abstand der Stützstangen 2 entlang der Länge der Platten so eingestellt wird, daß er mit der Resonanzlänge der flachen Tafeln oder Platten übereinstimmt„ kann man erreichen, daß die J Wellenform der ausgebogenen Bleche oder Platten entlang der flachen Bleche läuft mit dem Ergebnis einer Pumpwirkung gegenüber dem Strömungsmittel, und zwar aufgrund des dabei auftretenden peristaltischen Effektes«

Die flachen Tafeln können aus irgendeinem geeigneten flexiblen Material hergestellt werden. So können sie z.B. aus dünnen Metallblechen, aus Kunststoffmaterial oder sogar aus Gummi bestehen. Eine Abdichtung der Strömungsräume könnte in der in Fig. 2 gezeigten Weise oder alternativ dazu durch in zuvor geformten Ifuten am Umfang der flachen Fläche eingelegte Dichtungselemente erfolgen. Wenn Kunststoff oder Gummitafeln verwendet werden, (vgl. Fig. 5) kann eine Abdichtung auch dadurch erhalten werden, daß Dichtungselemente 6 an Ort und Stelle angegossen sind und durch Versteifungselemente 7 aus Metall, Glasfasern oder verstärktem Kunststoffmaterial od.dgl. unterstützt werden, die in die Tafeln 5 eingeformt sind.

Ansprüche

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Claims (1)

1. Ans ρ r ü ο h 3

   |1.) Plattenwärmetauscher mit einer Mehrzahl von allgemein flachen Platten, die in gegenseitigem Abstand Fläche an Fläche in Form eines Plattenstapels so angeordnet sind, daß zwischen jeweils benachbarten Platten ein Strömungsraum begrenzt ist, in dea eine Turbulenz der Strömung fördernde Einrichtungen vorgesehen sind, dadurch geken-n zeichnet _f daß die Platten (1) verformbar, insbesondere flexibel ausbiegbar sind und die eine Turbulenz fördernde Einrichtung eine Eeihe von parallelen, langgestreckten Sperrelementen (2) aufweist, welche den Strömungsraum zwischen benachbarten Hatten in deren flachem Zustand jeweils überbrückst., wo&si die Sperrelemente von "benachbarten Strömungsräuseii ia, Sichtung parallel zur allgemeinen Etrömungsrichtung fsg©ri«iaandsr "/ersetzt angeordnet sind,

   2, Plattenwärmetauscher aae2a isspruoii 1_y dadurch g φ »- icennseiciine t , .daß die Sper aohnitte von kreisrundem Querschnitt sind

   &Qh Aiispruea 2₉ dadurch

   fcünni3ei,c-:ne t ₉ -äaß im flacäea^ drucklosen i-snachbarte Platten jeweils in tangentialer Berührung zaiij liametral gegenüberliegen-äeii ümiangsbereiclian der Stangsnao schnitte stehen.

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   4. Plattenwärmetauscher nach einem oder mehreren der An- | sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß : die Platten aus flexiblem Metall bestehen. ]

   5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (2) mit den ■ die Strömungsräume abdichtenden, zwischen jeweils benachbarten . Platten angeordneten Dichtungselementen (3) verbunden sind.

   6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3» dadurch g e kennzei chnet , daß die Platten aus einem flexiblen ' Plastikmaterial oder aus Gummi bestehen.

   7. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsräume zwischen benachbarten Platten (1) durch Dichtungen abgedeckt sind,, die an die Platten angeformt und durch Aussteifungselemente (7) versteift sind.

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