DE2630808C2 - Heat exchanger with a stack of identical circular shells - Google Patents
Heat exchanger with a stack of identical circular shellsInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
- F28F3/10—Arrangements for sealing the margins
Description
— durch Anschlagen ?.n dem Boden der Nachbarschale halten sie einen kleinsten, von Null verschiedenen Abstand e zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Böden der Schalen aufrecht, so daß zwischen ihnen eine Kammer 9 entsteht;- by hitting? .N the bottom of the neighboring bowl, they hold a smallest, different from zero Distance e between the two opposite bottoms of the bowls upright, see above that a chamber 9 arises between them;
— durch Bildung eines teilweisen Hindernisses für den Umlauf von Wasser (oder einem anderen Strömungsmittel) in dieser Kammer 9 erteilen sie dem Wasser eine gewisse Wirbelbewegung, welche die Berührung zwischen dem Wasser und den einander gegenüberliegenden Böden von Schalen verbessern, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den auf den beiden Seiten eines jeden Bodens strömenden Wasservolumens verbessert wird.- by creating a partial obstacle to the circulation of water (or any other fluid) in this chamber 9 they give the water a certain vortex movement, which the Improve contact between the water and the opposing bottoms of bowls, whereby the heat exchange between the flowing on the two sides of each tray Water volume is improved.
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
Ein Wärmeaustauscher der vorgenannten Gattung ist aus dem Hauptpatent 24 04 630 bekannt und dient zur Lösung der Aufgabe, die Platten oder Schalen einfach ohne aufwendige Zentrierungen und Klemmvorrichtung zusammenbauen und dabei preiswert und dauerhaft abdichten zu können.A heat exchanger of the aforementioned type is known from the main patent 24 04 630 and is used for Solution to the problem, the plates or trays simply without complex centering and clamping devices assemble and be able to seal inexpensively and permanently.
Aus der DK 57 996 ist es bekannt, die Kammer eines Plattenwärmeaustauschers durch elastische Dichtungen mittels Anzugsmitteln abzudichten, wobei jede Dichtung zwischen den Böden der beiden sie umfassenden Schale leicht abplattet.From DK 57 996 it is known to provide the chamber of a plate heat exchanger with elastic seals to be sealed by means of tightening means, with each seal between the bottoms of the two embracing it Shell slightly flattened.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wär-Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden die Erhebungen 8 durch vier parallele Rippen gebildet, welche an dem Boden 2 auf der gleichen Seite wie die Randleiste 3 vorspringen, und deren Einheitslänge praktisch gleich dem Halbmesser der Schale 1 ist, wobei die Gesamtheit dieser vier in der mittleren Zone des Bodens 2 nebeneinanderliegenden Rippen 6 im Querschnitt ein sinusförmiges Profil hat, wie dies deutlich in F i g. 1 sichtbar ist.The invention is based on the object of the Wär-Bei In the preferred embodiment shown, the elevations 8 are formed by four parallel ribs formed, which protrude on the bottom 2 on the same side as the skirting 3, and their unit length is practically equal to the radius of the shell 1, all of these four in the central zone of the bottom 2 adjacent ribs 6 in cross section has a sinusoidal profile, as can be clearly seen in Fig. 1 is visible.
Außerdem enthält jeder Boden 2 zwei kreisförmigeIn addition, each bottom 2 contains two circular ones
öffnungen 10 und 11, welche auf zwei zueinander senkrechten Halbmessern des Bodens 2 liegen, wobei beide Löcher den gleichen Abstand von dem Mittelpunkt des Bodens 2 haben.openings 10 and 11, which on two mutually perpendicular Radii of the bottom 2 are, with both holes the same distance from the center of the Bottom 2 have.
Die Öffnung 10 mit kleinerem Durchmesser ist anThe smaller diameter opening 10 is on
einem auf der der Randleiste 3 entgegengesetzten Seite des Bodens 2 vorspringenden kreisförmigen Bund 12 angeschlossen.a circular collar 12 projecting on the side of the base 2 opposite the edge strip 3 connected.
Die Öffnung 11 hat einen etwas größeren Durchmesser als die Öffnung 10 und ist an einen kreisförmigen Bund 13 angeschlossen, welcher auf der anderen Seite des Bodens 2 vorspringt, d. h. auf der gleichen Seite wie die Randleiste 3.The opening 11 has a slightly larger diameter than the opening 10 and is connected to a circular collar 13 which is on the other side of the bottom 2 protrudes, d. H. on the same page as the sidebar 3.
Die Durchmesser der beiden Bünde 12 und 13 sind so bemessen, dai* der erste unter Berührung in den zweiten paßt.The diameters of the two collars 12 and 13 are so dimensioned that the first is in contact with the second fits.
Ein derartiger Eingriff erfolgt bei der Aufstapelung von .!wei identischen Schalen, welche vorher um 90° gegeneinander verdreht wurden, so daß axial zwei Bunde dieser beiden Schaien einander gegenüberliegen, welche auf den einander zugewandten Seiten dieser Schalen vorspringen.Such an intervention takes place during the stacking of.! white identical shells, which were previously turned by 90 ° were twisted against each other, so that axially two collars of these two rails are opposite each other, which protrude on the facing sides of these shells.
In jeder Schale 1 ist eine elastische Dichtung 30 angeordnet. Diese Dichtung besteht aus einem ersten Ring 31, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser einer Randleiste 3 der Schale 1 ist, längs welcher er angeordnet ist, und einem den Bund !3 der gleichen Schale 1 umgebenden zweiten Ring 3ZAn elastic seal 30 is arranged in each shell 1. This seal consists of a first ring 31, the outer diameter of which is equal to the inner diameter a rim 3 of the shell 1, along which it is arranged, and a collar! 3 of the same Shell 1 surrounding the second ring 3Z
Obwohl die Ringe 31 und 32 getrennt sein können, wird die Dichtung 30 vorzugsweise aus einem einzigen Stück hergestellt, wobei die Ringe 31 und 32 aneinander in der Zone befestigt sind, weiche zwischen dem Bund 13 und dem diesen am nächsten liegenden Abschnitt der Randleiste 3 liegt, wobei die beiden Ringe 31, 32 in dieser Zone ineinander tangential zueinander liegen.Although the rings 31 and 32 can be separate, the seal 30 is preferably made from a single one Piece made with the rings 31 and 32 attached to each other in the zone soft between the collar 13 and the section of the edge strip 3 which is closest to this, the two rings 31, 32 in FIG this zone are tangential to each other.
Die Dicke der Dichtung vor der Aufstapelung der Schalen ist in der Richtung des Stapels etwas größer als der zwischen den einander gegenüberliegenden Böden von zwei Schalen vorgesehene kleinste Abstand e.The thickness of the seal before the trays are stacked is slightly greater than in the direction of the stack the smallest distance e provided between the opposing bottoms of two shells.
Nach Einlegen der Dichtungen 30 in die Schale 1 und dem Einsetzen der Schaien ineinander wird der erhaltene Stapel an jedem Ende durch eine Endplatte 33, 34 vervollständigt, welche eine Dreieckform haben kann.After inserting the seals 30 into the shell 1 and inserting the rails into one another, the resulting Stack completed at each end by an end plate 33, 34 which may be triangular in shape.
Diese Platten besitzen ösen 35, 36, welche gegebenenfalls mit Innengewinde versehen sind und radial über den Schale.istapel vorstehen.These plates have eyelets 35, 36, which if necessary are provided with internal threads and protrude radially over the stack of bowls.
In Fig. 1 sind die Ösen 35 der oberen Platte 33 mit Innengewinde versehen, während die Ösen 36 der unteren Platte 34 glatt sind und einen etwas größeren Durchmesser haben.In Fig. 1, the eyes 35 of the upper plate 33 are internally threaded, while the eyes 36 of the lower Plate 34 are smooth and have a slightly larger diameter.
In die Löcher 36 werden Gewindebolzen 37 eingesteckt und mit einem Ende in die Locher 35 geschraubt. Auf ihre anderen, über die Platte 34 vorstehenden Enden sind Muttern 38 aufgeschraubt.Threaded bolts 37 are inserted into the holes 36 and one end is screwed into the hole 35. Nuts 38 are screwed onto its other ends protruding beyond the plate 34.
Dank dieser Anzugsmittel wird der Schalenstapel zusammengedrückt bis die Rippen 8 des Bodens einer jeden Schale an dem Boden der gegenüberliegenden Schale abschlagen, wie oben ausgeführt, so daß Kammern 9 mit der Höhe e entstehen.Thanks to these tightening means, the stack of trays is compressed until the ribs 8 of the bottom of each one Knock off the shell at the bottom of the opposite shell, as stated above, so that chambers 9 with height e.
Die Dichtungen 30, deren ursprüngliche Dicke etwas größer als e ist, werden daher dank dem Vorhandensein der Rippen 8 zusammengedrückt, ohne zerquetscht zu werden, und gewährleisten so eine ausgezeichnete Abdichtung gegen die in den Kammern umlaufenden Strömungsmittel, und zwar sowohl längs der Randleisten 3 als auch längs der Bünde 13.The seals 30, the original thickness of which is slightly greater than e, are therefore made thanks to the presence of the ribs 8 are compressed without being crushed, thus ensuring an excellent seal against the fluid circulating in the chambers, both along the edge strips 3 as well as along the frets 13.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dicke der Dichtungen so gewählt, daß sie sich um etwa 20% zwischen dem nicht zusammengedrückten Zustand und dem zusammengedrückten Zustand der Dichtung ändern. In a preferred embodiment, the thickness of the seals is chosen so that they are about 20% change between the uncompressed state and the compressed state of the gasket.
Wenn z. B. die Höhe e der Kammern 5 mm beträgt, hat die Dichtung in uitht zusammengedrücktem Zustand eine Dicke von 6 mm.If z. B. the height e of the chambers is 5 mm, the seal has in uitht compressed state a thickness of 6 mm.
Damit die Dichtungen bei ihrer Zusammendriickung keine Verformung erfahren, müssen sie senkrecht zu der Richtung des Stapels eine genügende Breite von z. B. größenordnungsmäßig 6 mm haben.So that the seals are compressed experience no deformation, they must perpendicular to the direction of the stack a sufficient width of z. B. of the order of 6 mm.
Nun verringert aber die Berührungsfläche der Dichtungen mit den Böden der benachbarten Schalen die effektive Wärmeaustauschfläche im gleichen Maße.But now the contact surface of the seals with the bottoms of the neighboring shells reduces the effective heat exchange area to the same extent.
Damit diese Verringerung einen geringen Wert behält, ist die dem Innern eines jeden Ringes zugewandte Seite eines jeden Ringes einer Dichtung vorzugsweise doppelt abgeschrägt, so daß ein V-förmiger Querschnitt entsteht, dessen Spitze P dem Innern des betreffenden Ringes zugewandt ist.So that this reduction remains low, the side of each ring of a seal facing the interior of each ring is preferably double beveled so that a V-shaped cross section is created, the tip P of which faces the interior of the relevant ring.
Die Dichtungen behalten so eine genügende Starrheit, ohne daß die effektive Wärmeaustauschfläche merklich geschwächt wird.The seals thus retain sufficient rigidity without the effective heat exchange surface being noticeably weakened.
Die Dichtungen werden vorzugsweise aus künstlichem Gummi hergestellt, welcher die Berührung mit heißem Wasser gut aushält.The seals are preferably made of artificial rubber, which is in contact with withstands hot water well.
Man kann z. B. Dichtungen aus Ä;^ylen-Propylen, aus Nitrügummi oder aus Silikon benutzen.You can z. B. Seals made of Ä; ^ ylen-propylene, from Use nitrate rubber or silicone.
Wie in dem Hauptpatent sind die Endplatten 33, 34 mit Stutzen 19, 20 zum Anschluß an die äußeren Strömungskreise versehen.As in the main patent, the end plates 33, 34 are provided with connecting pieces 19, 20 for connection to the outer flow circuits Mistake.
Die kombinierte Verwendung der Dichtungen 13, der Endplatten 33, 34 und der Gewindebolzen 37 ermöglicht, gleichzeitig und in einfacher Weise die Abdichtung der Kammern 9 und den Zusammenbau der Schalen vorzunehmen, wobei die Möglichkeit eines bequemen schnellen Auseinandernehmens des so gebildeten Austauschers besteht.The combined use of the seals 13, the end plates 33, 34 and the threaded bolts 37 enables at the same time and in a simple manner the sealing of the chambers 9 and the assembly of the shells to undertake, with the possibility of a convenient quick disassembly of the exchanger so formed consists.
Außerdem ist es durch Verwendung von Gewindebolzen verschiedener Länge möglich, die Zahl der Schalen dem angestrebten Zweck anzupassen, selbst bei einem Wärmeaustauscher, welcher bereits gearbeitet hat.In addition, by using threaded bolts of different lengths, it is possible to reduce the number of shells adapt to the intended purpose, even with a heat exchanger that has already worked.
Schließlich ist jede Schale mechanisch von den Nachbarschalen unabhängig und kann frei die Wärmebeanspruchungen aufnehmen, welche durch die auf ihre beiden Wände wirkenden Temperaturdifferenzen erzeugt werden.After all, each shell is mechanically independent of the neighboring shells and can freely take the thermal loads record, which is generated by the temperature differences acting on its two walls will.
3ei gewissen Ausführungen muß jede Verbindung zwischen den beiden Strömungsmittelkreisen verhindert werden. Dies ist z. B. der Fall, wenn diese beiden Strömungskreise ein geschlossener Zentralheizungskreis bzw. ein Kreis zur Entnahme von *armerr. Wasser sind, da das in dem ersten dieser beiden Strömungskreise enthaltene Strömungsmittel Wasser sein kann, welchem ein Frostschutzmittel zugesetzt ist, und weiches so mehr oder weniger durch seinen längeren Umlauf in Heizkörpern verschmutzt ist, während das in dem zweiten Strömungskreis strömende Wasser rein und trinkbar bleiben muß.In certain designs, any connection between the two fluid circuits must be prevented will. This is e.g. B. the case when these two flow circuits are a closed central heating circuit or a circuit for the removal of * poor. water since the fluid contained in the first of these two flow circuits can be water, whichever an antifreeze is added, and it softens more or less by its longer circulation in Radiators is dirty, while the water flowing in the second flow circuit is pure and potable must stay.
Nun ist aber zu befürchten, daß mit der Zeit die Dichlungen 30, oder genauer ausgedrückt die zweiten Ringe 32 derselben, einen Teil ihrer Elastizität verlieren und zwischen sich und den Böden der auf sie drückenden Schalen leichte Leckströmungen von Wasser (oder einem anderen Strömungsmittel) durchlassen. Diese Leckströmungen können ungewünschte Verbindungen zwischen den beiden Strömungskreisen an der Stelle ihrer ineinander gesteckten Bünde schaffen, da der gegenseitige Eingriff dieser Bünde an sich iiicht streng dicht ist.However, it is to be feared that over time the seals 30, or more precisely, the second rings 32 of the same, lose part of their elasticity and between themselves and the bottoms of those pressing on them Shells allow light leakage currents of water (or other fluid) to pass through. These Leakage flows can create undesired connections between the two flow circuits at the point of their nested frets, since the mutual engagement of these frets is not strictly strict is tight.
Eine durch die in Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsabwandlung ?rzieltp Verbesserung ermöglicht, diesem Nachteil abzuhelfen und die automatische Abfuhr von etwaigen ungewünschten Leckströmungen ausAn embodiment modification shown in FIGS. 2 and 3 ? rzieltp improvement allows to remedy this disadvantage and automatic rejection of any undesired leakage currents
dem Austauscher sicherzustellen, welche an tier Stelle der ineinander gesteckten (U'iikIc auftreten können.the exchanger to ensure which one is in place the nested (U'iikIc.
Bei dieser Ausführungsabwandliing sind die umgebogenen Randleisten 3 der ineinander gesteckten Schalen I so nach unten gerichtet, daU der große (kind 13 einer ~> jeden Schale 1 nach unten und ihr kleiner Bund 12 nach oben gerichtet ist.In this variant, the bent Edge strips 3 of the nested bowls I are directed downwards in such a way that the large (child 13 of a ~> each shell 1 is directed downwards and its small collar 12 is directed upwards.
Wie vorher wird die Abdichtung an der Stelle der ineinander gesteckten Runde durch Anlage der einander gegenüberliegenden Hoden der Schalen an zwei m waagerechten ringförmigen Anlageflachen mit der radialen Dicke J hergestellt, welche den /weiten Ring 32 der zwischen diesen Böden angeordneten Dichtung 30 oben und unten begrenzen.As before, the seal at the point of the nested round is made by placing the opposing testicles of the bowls on two m horizontal annular contact surfaces with the radial thickness J , which limit the / wide ring 32 of the seal 30 arranged between these bottoms at the top and bottom .
In der mittleren Zone einer jed;n dieser ringförmigen ι; Anlageflächen ist eine kontinuierliche kreisförmige, zu der Anlagefläche gleichaehsige Rinne 39 vorgesehen, deren Querschnitt zweckmäßig die form eines V hat.In the middle zone of each; n of this annular ι ; A continuous circular channel 39 is provided which is the same as the contact surface and whose cross-section expediently has the shape of a V.
Feiner ist radial ein von außen ausgehender Kin-Finer is a child radially emanating from the outside
SChniH 40 in ucr" tüiuci'cfi ^uci'nüCnC ucS üci'i ückicr'r jfiSChniH 40 in ucr "tüiuci'cfi ^ uci'nüCnC ucS üci'i ückicr'r jfi
Ringen 31 und 32 gemeinsamen Abschnitts angebracht.Rings 31 and 32 common section attached.
Die radiale Tiefe dieses Einschnitts 40. welche vorzugsweise größenordnungsmäßig gleich der Hälfte der Dicke der Dichtung 30 in der betreffenden Zone ist. ist so vorgesehen, daß sie über den undichten Zwischen- 2=> π um 4! zwischen den ineinander eingreifenden Randleisten 3 der beiden betreffenden Schalen die Rinnen 39 unmittelbar mit dem Raum außerhalb der Dichtung, d. h. mit der Atmosphäre, in Ve bindung setzt.The radial depth of this incision 40, which is preferably of the order of magnitude equal to half the thickness of the seal 30 in the relevant zone. is provided in such a way that it over the leaky intermediate 2 => π by 4! between the mutually engaging edge strips 3 of the two shells in question, the grooves 39 are connected directly to the space outside the seal, ie to the atmosphere.
Diese doppelte Maßnahme bietet den Vorteil, etwai- jo gen Abdichtungsfehlern abzuhelfen, welche an der Stelle der Ringe 32 auftreten könnten.This double measure has the advantage of possibly to remedy sealing defects which could occur at the location of the rings 32.
Jede etwaige Leckströmung eines aus einem der beiden Strömungskreise kommenden Strömungsmittels in Richtung auf den anderen muß nämlich radial an den js inneren oder äußeren Rand einer Rinne 39 in Richtung derselben strömen und wird anschließend von der Rinne angefangen, vnn wo sie automatisch durch den Einschnitt 40 und den Zwischenraum 41 in Richtung des Pfeils F nach außerhalb des Austauschers abgeführt wird.Any leakage flow of a fluid coming from one of the two flow circuits in the direction of the other must namely flow radially at the inner or outer edge of a channel 39 in the direction of the same and is then started from the channel, from where it automatically passes through the incision 40 and the space 41 is discharged in the direction of arrow F to the outside of the exchanger.
Es ist ferner zu bemerken, daß die in den beiden Strömungskreisen des Austauschers strömenden Strömungsmittel unter über dem Atmosphärendruck liegenden Drücken stehen, während in den Rinnen 39 der -15 Atmosphärendruck herrscht. Dies hat zur Folge, daß jede etwaige obige Leckströmung nach Ankunft in einer Rinne 39 aus einem der beiden Strömungskreise keine Neigung hat. ihren Weg in Richtung auf den anderen Strömungskreis fortzusetzen, da in diesem ein relativer Überdruck gegenüber der Rinne herrscht, so daß die Leckströmung n\.r aus dieser Rinne abgeführt werden kann.It should also be noted that the fluids flowing in the two flow circuits of the exchanger are at pressures above atmospheric pressure, while the pressure in the channels 39 is -15 atmospheric pressure. This has the consequence that any above leakage flow has no inclination after arriving in a channel 39 from one of the two flow circles. continue their way in the direction of the other flow circuit, since in this there is a relative overpressure compared to the channel, so that the leakage flow n \ .r can be discharged from this channel.
Man erhält so schließlich in sehr einfacher Weise eine ausgezeichnete dauerhafte Trennung zwischen den beiden Strömungsmitteln, welche in den aufeinanderfolgenden, durch die ineinander gesteckten Schalen begrenzten Stufen des Austauschers strömen und zwar ohne daß es erforderlich ist. Schweißungen oder Hartlötungen zwischen den Schalen an der Stelle ihrer Randleisten oder ihrer ineinander eingreifenden Bünde vorzunehmen. One finally obtains one in a very simple way excellent permanent separation between the two fluids, which in the successive, flow through the nested shells limited stages of the exchanger and that without it being necessary. Welds or brazes between the shells at the location of their marginal ridges or their interlocking frets.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (3)
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