DE2856678C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Viel­ zahl von Platten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Wärmetauscher dieser Art ist aus dem DE-GM 75 18 567 be­ kannt, wobei Rechteckplatten auf gegenüberliegenden Seiten mit einem vorspringenden Randabschnitt versehen sind, der an beiden Enden in einem Abstand vom Plattenende endigt. Der­ artig gestaltete Platten werden um 90° versetzt zueinander angeordnet und miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärme­ tauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er im Verhältnis zu seiner Wärmeaustauschleistung sehr klein und leicht ist und insbesondere für den Einbau in eine Heißgas­ maschine geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs gelöst. Durch die Ausgestaltung von zwei Arten von Platte, die unterschiedlch stark ausgeprägte vorsprin­ gende Abschnitte aufweisen, wird ein im Verhältnis zur Wärme­ austauschleistung sehr leichter Wärmetauscher in Kompaktbau­ weise geschaffen, der sich vor allem für eine Heißgasmaschine zum Vorheizen der Verbrennungsluft eignet.

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Platte eines Wärmetauschers,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt durch drei aufeinander gelegte Platten, etwa entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 6 und 7 entsprechende Schnittansichten entlang den Linien III-III und IV-IV durch diese aufeinander gelegten Platten,

Fig. 8 einen vertikalen Axialschnitt durch einen Wärmetauscher, und

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.

Die Zeichnungen zeigen eine Platte 100, die aus einem dünnen Metallblech hergestellt ist und zwei parallele Längskanten 1 und 2 aufweist. Von zwei in Längsrichtung verlaufenden Randabschnitten 3 und 4 springen in einer Richtung bis auf wenigstens zwei unterschiedliche Höhen Abschnitte vor. Ein quer verlaufender vorspringen­ der Randabschnitt 5 liegt im Bereich einer quer verlaufenden Oberkante 6 der Platte, wobei dieser Abschnitt 5 in einem maxi­ malen oder größeren Ausmaß im Vergleich zu den Abschnitten 3 und 4 vorspringt. Ein im wesentlichen dreieckiger vorsprin­ gender Abschnitt 7 im Bereich des Abschnittes 5 springt in einem geringeren Ausmaß vor und in ihm sind hohle Kappen 8 durch lokal hergestellte Einprägungen in einer Richtung ausge­ bildet und hohle Kappen 9 sind lokal in der entgegengesetzten Richtung auf die gleiche maximale Höhe wie der Abschnitt 5 ausgebildet, wie in Fig. 2 dargestellt.

Angrenzend an den Abschnitt 7 der Platte 100 liegt ein Bereich 10, der mit schräg verlaufenden, schmalen, nebeneinander vorspringenden Abschnitten 11 versehen ist, die die gleiche Höhe haben, wie der Abschnitt 5. Angrenzend an den Abschnitt 10 ist ein drei­ eckiger vorspringender Abschnitt 12 durch verformendes Ein­ drücken auf einen geringeren Grad als die Abschnitte 11 und 5 ausgebildet, jedoch nicht notwendigerweise bis zu der gleichen Höhe, wie der dreieckige Abschnitt 7. Der dreieckige Abschnitt 12 ist mit hohlen Kappen 13 und 14 versehen, die auf die glei­ che Weise wie die Kappen 8 und 9 ausgebildet sind. Ein quer verlaufender Randabschnitt 15 springt angrenzend an eine untere Querkante 6 der Platte im Verhältnis zu den Abschnitten 3 und 4 auf die gleiche Höhe vor, wie der Abschnitt 5.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen, wie zwei Platten 100 mit einer zwischen die Platten 100 eingelegten Platte 101 aufeinander gestapelt sind. Die Platte 101 hat im wesentlichen die gleiche Umfangsform wie die Platte 100, jedoch verlaufen alle vorsprin­ genden Abschnitte in entgegengesetzten Richtungen im Verhält­ nis zum Hauptkörper der Platte und auf diese Weise kreuzt der schräg verlaufende enge Abschnitt 11 den Abschnitt 11 der Platte 100. Die obere Platte 100 und die Platte 101 bilden ein Paar, dessen Längsrandabschnitte in flüssigkeitsdichter Berührung miteinander stehen.

Nach dem Aufeinanderstapeln der Platten 100 und 101 werden die Kanten 1 der beiden Platten in jedem Paar von Platten 100 und 101, in welchen die Randabschnitte aneinander stoßen, mit­ einander verschweißt. Ebenso werden die Kanten 2 in jedem der Paare miteinander verschweißt.

Jedes auf diese Weise ausgebildete Paar berührt zwei benach­ barte Paare entlang den Abschnitten 5 und 15 und die Kanten 6 und 16, wo sie miteinander in Berührung stehen, werden mit­ einander verschweißt.

Wie in gestrichelten Linien in Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, können die Randabschnitte 3 und 4 um etwa 90° gebogen sein, um Dichtungsmittel zu schaffen, falls erforderlich mittels zu­ sätzlicher Schweißung oder anderen nicht dargestellten Ele­ menten.

Der Stapel von Platten 100 und 101 bildet auf diese Weise einen Wärmetauscher, in welchem heiße Gase durch einen Durchgang 20 zwischen jeweils zwei sich entlang der Abschnitte 5 im oberen Teil und 15 im unteren Teil berührenden Platten eintreten kön­ nen (siehe Fig. 1 und 5). Die Strömung des heißen Gases setzt sich weiter nach unten durch Durchgänge 21 fort (Fig. 6). End­ lich verlassen die heißen Gase den Wärmetauscher durch einen Durchgang 22 (Fig. 7). Dieser Durchgang 22 kann vorteilhafter­ weise etwas größer als der Durchgang 20 sein. Der Unterschied wird durch stärkeres Eindrücken des Abschnittes 12 als des Ab­ schnittes 7 erreicht. Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß dies eine gleichmäßigere Verteilung der Gasströmung durch die Durch­ gänge 21 bewirkt.

Der kalte Gasstrom tritt zwischen den unteren Enden der Plat­ ten in dem Stapel durch Durchgänge 30 ein, die zwischen den sich einander entlang der Randabschnitte 3 und 4 berührenden Platten gebildet werden (Fig. 7). Der Strom verläuft nach oben durch Fortsetzungen der Durchgänge 30 (Fig. 5 und 6).

Wie in Fig. 8 und 9 dargestellt, kann der Stapel von Platten 100 und 101 in einem Ring angeordnet sein, der zwischen einer äußeren zylindrischen Fläche 40 und einer inneren zylindri­ schen Fläche 41 liegt. Der auf diese Weise gebildete Wärmetau­ scher liegt um eine Brennkammer 42, in welcher durch eine Düse 43 zugeführter Brennstoff mit vorerhitzter Luft reagiert, deren Strom durch den als Vorerhitzer wirkenden Wärmetauscher durch Doppelpfeile angezeigt ist. Die gebildeten Verbrennungsgase gehen zwischen Rohren 44 durch und entweichen über den Platten­ wärmetauscher, der als Vorerhitzer wirkt, wobei ihr Weg durch einfache Pfeile dargestellt ist.

Fig. 9 zeigt, wie die Platten des als Vorerhitzer wirkenden Wärmetauschers entlang Evolventenkurven gekrümmt sind, um si­ cherzustellen, daß der Abstand zwischen den Platten, betrach­ tet in Längsrichtung der gemeinsamen Achse der Zylinderflächen 40 und 41, die koaxial liegen und imaginär sein können, kon­ stant ist.

Wie in Fig. 6 im Querschnitt rechtwinklig zu den Durchgängen 21 und 30 gezeigt, haben die Platten 100 und 101 zickzackförmige Ausbildungen und Durchgänge 21 und 30 haben etwa quadrati­ schen Querschnitt.

Claims (1)

1. Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Platten, von denen jede zwei Längskanten und zwei Querkanten aufweist und mit vor­ springenden Abschnitten versehen ist, wobei die Platten Seite an Seite aneinanderliegend derart angeordnet sind, daß we­ nigstens einige der vorspringenden Abschnitte jeder Platte an den vorspringenden Abschnitten der benachbarten Platte an­ liegen, wobei die Platten wenigstens zwei Gruppen von Durch­ gängen begrenzen, durch welche gasförmige oder andere Fluide zur Wärmeübertragung durch die Platten von einem Fluid zum anderen getrennt strömen können, und eine erste und eine zweite Art von Platten vorgesehen ist, wobei die zweite Art von Plat­ ten spiegelbildlich bezüglich Anordnung und Ausrichtung der vorspringenden Abschnitte der ersten Art von Platten ausge­ bildet ist und die beiden Arten von Platten abwechselnd an­ geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte (100, 101) nicht vorspringende Abschnitte ein­ schließlich in Längsrichtung verlaufende Randabschnitte (3, 4) angrenzend an die Längskanten (1, 2) aufweist, ferner vor­ springende Abschnitte (7, 12), an denen die Vorsprünge bis zu einem ersten Grad ausgebildet sind, und vorspringende Ab­ schnitte (5, 15), an denen die Vorsprünge bis zu einem zwei­ ten Grad ausgebildet sind, wobei die Höhe des Vorsprungs ent­ sprechend dem ersten Grad halb so groß ist wie die Höhe des Vorsprungs nach dem zweiten Grad und die Vorsprunghöhe von den nicht vorspringenden Abschnitten (3, 4) begrenzt ist, daß die vorspringenden Abschnitte des zweiten Grades Abschnitte (5, 15) angrenzend an die Querkanten (6, 16) der Platten um­ fassen, daß die vorspringenden Abschnitte des ersten Grades Abschnitte (7, 12) aufweisen, die angrenzend an die vorsprin­ genden Abschnitte (5, 15) des zweiten Grades angeordnet sind, und daß die vorspringenden Abschnitte (7, 12) des ersten Gra­ des jeweils angrenzend an einen Mittelabschnitt (10) ange­ ordnet sind, der mit schräg verlaufenden vorspringenden Abschnitten (11) versehen ist.