DE2438281A1 - Einrichtung zum abdichten der zwischen zwei benachbarten platten eines waermetauschers eingeschlossenen raeume - Google Patents

Description

1825

PATENTANWÄLTE 9 Λ Ί ß ? ft 1 "^

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

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

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

"Einrichtung zum Abdichten der zwischen zwei benachbarten Platten eines Wärmetauschers eingeschlossenen Räume"

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abdichten des zwischen jeweils zwei Platten eines Plattenwärmetauschers gebildeten Strömungsräumes für ein Wärmetauscherfluid, der gegenüber einer vorbestimmten, einem Einlaß- oder Auslaßverteiler des Wärmetauschers zuordbaren Durchbrechung durch einen Zwischenraum getrennt ist, der durch die Abdichtungseinrichtung gegenüber der Durchbrechung und gegenüber dem Strömungsraum abgedichtet und nach außen belüftbar ist, bei der ein den Strömungsraum umgebender umfänglicher Dichtungsabschnitt, ein die Durchbrechung umgebender Dichtungsabschnitt und beide miteinander verbindende Dichtungsabschnitte mit in den Zwischenraum mündenden Belüftungsdurchbrechungen vorgesehen sind.

üblicherweise besteht ein Plattenwärmetauscher aus einem trennbaren Stapel von Wärmeübertragungsplatten-, die in engen Abständen Fläche an Fläche angeordnet sind, um Strömungsräume zwischen benachbarten Platten für die die Wärme über-

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tragenden Fluide zu bilden. Die Platten sind mit in Fluchtung stehenden Öffnungen oder Durchbrechungen versehen, welche gemeinsam Einlaß- und Auslaßverteiler für die beiden Wärmetaus cherfluide bilden. Außerdem ist eine Abdichtungseinrichtung vorgesehen, welche umfängliche Dichtungen aufweist, die die Strömungsräume begrenzen und entlang des Umfanges der Platten verlaufen und außerdem jeweils die Verbindung zwischen den Durchbrechungen und den Strömungsräumen bestimmen.

Auf diese Weise hat jeder Strömungsraum eine Verbindung mit den Einlaß- und Auslaßdurchbrechungen eines der beiden Wärmetaus cherfluide. Dagegen sind die Durchbrechungen, die Teil der Einlaß- bzw. Auslaßverteiler für das andere Wärmetauscherfluid bilden, durch weitere Dichtungsabschnitte abgedichtet. Diese getrennten Dichtungsbereiche können mit den Umfangsdichtungen einstückig oder getrennt von diesen ausgebildet sein (vgl. GB-PS 524 909). Die Umfangsdichtungen für die Strömungsräume dienen außerdem normalerweise dazu, um den Strömungsraum von·einer Zone zu isolieren, die nachfolgend als Zwischenraum bezeichnet wird. Dieser Zwischenraum liegt nahe einer der Durchbrechungen und dient dazu, dann, wenn ein Auslecken eines V/ärmetauscherfluids durch eine der beiden die Durchbrechung bzw. den Strömungsraum abdichtenden Dientungen in den Zwischenraum erfolgt, dieses Auslecken nicht zu einem Vermischen der Wärmetauscherfluide führt, es sei denn, daß alle beiden Dichtungen fehlerhaft sind. Normalerweise wird

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der Zwischenraum nach außen belüftet, um ihn unter Atmosphärendruck zu halten und um eine Abführung für das Wärmetauscherfluid zu ermöglichen, das in den Zwischenraum ausleckt. Die Belüftung wird normalerweise dadurch erzielt, daß man in der betreffenden Dichtung, die den Zwischenraum begrenzt, örtlich begrenzte Stellen von verminderter Höhe oder auch Durchbrechungen oder Zwischenräume vorsieht. Diese Art der Belüftung ist seit langem bekannt (vgl. GB-PS 428 634).

In den letzten Jahren besteht eine Tendenz, den Arbeitsdruck ebenso wie die Größe der Platten zu vergrößern. Außerdem besteht seit langem das Bestreben, die Dicke des Metalls, das für die Herstellung der Platten verwendet wird, möglichst zu verringern, um nicht nur teures Metall zu sparen, wie rostfreien Stahl oder Titan, sondern um auch den Wärmedurchgang durch die Platten zu verbessern. Die Erhöhung des Arbeitsdruckes macht es notwendig, daß die Entlüftungsoffnungen größer werden, um eine entsprechende Belüftung beim Auftreten eines plötzlichen Ausleckens des unter hohem Druck stehenden Wärmetauscherfluids in den Zwischenraum zu gewährleisten. Damit erhöht sich jedoch auch die Neigung des elastomeren Dichtungsmaterials, in die Lüftungsöffnungen zu wandern, wodurch die Wirksamkeit der Belüftung beeinträchtigt wird. Eine Vergrößerung der Weite der Belüftungsöffnungen oder -spalte und/ oder eine Abnahme der Dicke des Metallbleches der Platten bedeutet weiterhin eine gesteigerte Neigung des Metalls der an-

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-H-

grenzenden Platte, die im Bereich des Belüftungsspaltes ungestützt bleibt, unter dem Arbeitsdruck in den angrenzenden Strömungsraum auszubiegen und damit die Ursache für das Auslecken des Wärmetauscherfluids zu bilden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Abdichten der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die beschriebenen Nachteile zuverlässig vermieden werden und auch über längere Zeit und bei gesteigertem Druck des Wärmetauscherfluids und bei verringerter Wandstärke der Wärmetauscherplatten ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindungsabschnitte der Dichtung im Bereich der Durchbrechungen aus einem härteren Material als in den übrigen Bereichen der Dichtung bestehen. Dadurch wird eine Verdrängung des Dichtungsmaterials in die Belüftungsspalte oder -räume verhindert. Gleichzeitig erhält man eine zuverlässige Abstützung der Platten auch im Bereich der Belüftungsöffnungen. Diese behalten auch bei hohem Druck ihren ursprünglichen Querschnitt bei, so daß auch für eine zuverlässige Belüftung und eine zuverlässige Abführung des Wärmetauscherfluids Sorge getragen ist, wenn plötzliches Auslecken auftritt.

Die härteren Materialbereiche können einstückig oder integral

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mit dem Hauptteil der Dichtungsanordnung hergestellt sein. Es kann sich aber auch um getrennte Einsätze handeln, die permanent oder wenigstens zeitweilig permanent an den Platten abdichtend befestigt sind.

Zur Erfindung gehören auch Wärmetauscherplatten, die mit einer solchen neuen Dichtungseinrichtung versehen sind, sowie Plattenwärmetauscher, die aus solchen Platten aufgebaut sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer Einrichtung zum Abdichten gemäß der

Erfindung in Draufsicht,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie C-C der Fig. 1

und
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A der Fig. 1.

Fig. 1 gibt einen Eckenabschnitt einer Dichtung 3 wieder,
welche eine Durchbrechung P einer entsprechenden üblichen
Wärmetauscherplatte umgeben soll, und einen Zwischenraum B,
der über zwei Beluftungsdurchbrechungen oder -spalte 2 belüftet werden kann. Auf der der Durchbrechung P abgewandten
Seite des Zwischenraumes B schließt der von der nur teilweise

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wiedergegebenen Umfangsdichtung umschlossene Strömungsraum zwischen benachbarten Platten des Wärmetauschers an.

Um zu verhindern, daß das Dichtungsmaterial in die Spalte 2 unter Druck hineingepreßt wird, sind die an die Belüftungsspalte 2 angrenzenden Bereiche 1 der Dichtung aus einem härteren Material als der Hauptkörper der Dichtung hergestellt.

Die Fig. 2 zeigt eine Wärmetauscherplatte 6 mit einer Dichtungseinrichtung, die in eine Nut der Wärmetauscherplatte eingebettet ist und die normalerweise unter Vorspannung oder axialem Druck an einer zweiten benachbarten Wärmetauscherplatte 7 angreift.

In der Darstellung wie in Fig. 2 ist die Dichtung in der Querschnittsgestalt wiedergegeben, wie sie von der Herstellung bestimmt ist. Fig. 2 zeigt also in dem schraffierten Bereich die Dichtung in entspanntem Zustand. Die Umrißgestalt der Dichtung sowie die elastomeren Eigenschaften des Dichtungsmaterials werden normalerweise so gewählt, daß sich beim Zusammenspannen der Platten zur Herstellung des Arbeitszustandes die Form der Dichtung ändert, wobei sich die Dichtungsfläche, die mit der angrenzenden Platte 7 zusammenwirkt, in eine Ebene einstellt, die mit der durch X-X bezeichneten Ebene der Fig. 2 zusammenfällt. Die elastische Zusammenpressung der Dichtung 3 bei überführung aus dem entspannten Zustand in den zusammen-

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- 7 gepreßten Zustand liefert die erforderliche Abdichtungskraft.

Das im Bereich des Belüftungsspaltes 2 und in den angrenzenden Bereichen 1 vorgesehene Material ist zwar im dargestellten Beispiel als einstückiger Teil der Dichtung hergestellt, besteht jedoch aus wesentlich härterem und damit gegen Verformung widerstandsfähigerem Material, so daß es jeder Verformung unter dem Einfluß von Hitze und/oder Druck wesentlich stärker widersteht, als das Material des Hauptteils der Dichtung. Die Folge davon ist, daß der gewünschte Spalt 2 gemäß Fig. 4 in der Dichtung während des ganzen Betriebes und der Lebensdauer der Dichtung erhalten bleibt. Anders als bei dem Hauptkörper der Dichtung, dessen Material und Form speziell im Hinblick auf ein gewünschtes Maß an Verformung des Materials ausgewählt ist, soll das Material 1, das die Spalte 2 begrenzt, einer solchen Verformung weitgehend widerstehen. Zweckmäßigerweise sind die Querschnittsabmessungen des Materials 1 gerade so gewählt und gegenüber den anderen Bereichen vermindert, daß das Material 1 gerade die Dichtungsnut in der Platte 6 gemäß Fig. 3 ausfüllt, um eine ausreichende Abstützung für das benachbarte weichere Dichtungsmaterial 4 auf beiden Seiten zu gewährleisten, wie dies Fig. 4 zeigt. Dadurch erhält man den gewünschten Widerstand gegenüber dem hydraulischen Druck.

In einigen Fällen kann die Dichtung unterteilt sein in einen Hauptformabschnitt und in zwei die Durchbrechungen P umgeben-

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— fide Ringabschnitte, welche bei dem Einbau in die Platten in der Nachbarschaft zwischen der Durchbrechung P und dem Zwischenraum B aneinanderstoßen. Irgendeiner oder jeder dieser drei Dichtungsabschnitte kann das härtere Material im Bereich der Entlüftungsnuten aufweisen.

In den Fällen, in denen ein positiver Spalt vorgesehen ist, kann der Verbindungsabschnitt 5 gemäß Fig. ^, der über den Spalt 2 reicht, auch fortgelassen sein, so daß lediglich härtere Materialabschnitte 1 beiderseits des Spaltes 2 vorgesehen sind, die nicht durch einen Verbindungsabschnitt 5 miteinander verbunden sind. Eine solche Anordnung erleichtert die Herstellung.

Die härteren Materialbereiche 1 können mit dem Hauptkörper der Dichtung einstückig oder integral ausgebildet sein und lediglich stumpf an den Hauptdichtungskörper anstoßen. .

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Claims (4)

1. - 9 Patentansprüche

   . Einrichtung zum Abdichten des zwischen jeweils zwei Platten eines Plattenwärmetauschers gebildeten Strömungsraumes für ein Wärmetauscherfluid, der gegenüber einer vorbestimmten, einem Einlaß- oder Auslaßverteiler des Wärmetauschers zuordbaren Durchbrechung durch einen Zwischenraum getrennt ist, der durch die Abdichtungseinrichtung gegenüber der Durchbrechung und gegenüber dem Strömungsraum abgedichtet und nach außen belüftet ist, bei der ein den Strömungsraum umgebender umfängliäaer Dichtungsabschnitt, ein die Durchbrechung umgebender Dichtungsabschnitt und beide miteinander verbindende DichtungsabBchnitte mit in den Zwischenraum mündenden Durchbrechungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsabschnitte der Dichtung im Bereich der Durchbrechungen (2) aus einem härteren Material (1) als in den übrigen Bereichen (4) der Dichtung bestehen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Bereiche aus härterem Material mit den Bereichen von weicherem Material integral verbunden sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Berührungsbereich mit der angrenzenden Platte (7) der Bereich von härterem Material eine geringere Höhe als die angrenzenden Dichtungsbereiche aus weicherem Material aufweist.

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4. 4. Wärmetauscherplatte für aus mehreren, im wesentlichen gleichen Platten aufgebaute Wärmetauscher mit Durchbrechungen zur Bildung von Einlaß- bzw. Auslaßverteilern, einem Strömungsbereich für ein Wärmetauscherfluid und mit gegenüber den anderen Bereichen abgedichteten, jedoch nach außen belüfteten Zwischenräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Platte zugeordnete Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.

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