DE3509226A1

DE3509226A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3509226A1
Application number: DE19853509226
Authority: DE
Inventors: Alexander jun. 8305 Ergoldsbach Faller; Alexander sen. Faller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1986-09-18
Anticipated expiration: 2005-03-15
Also published as: DE3669917D1; US4907647A; DE3509226C2; EP0215934B1; WO1986005579A1; EP0215934A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit zwei ineinander verlaufenden, spiralförmigen Kanälen für den Durchlauf eines Wärme abgebenden und eines Wärme aufnehmenden Mediums, mit zwei die Kanäle stirnseitig abschließenden Platten sowie mit einer Einlaß- und einer Auflaßöffnung für jeden Kanal.

Ein derartiger Wärmetauscher ist in dem DE-GM 05 139 beschrieben und dargestellt. Die Kanalwände bestehen dabei aus zwei Blechstreifen, nämlich einem sogenannten Außenband und einem sogenannten Innenband. Das Außenband ist an einem axialen Ende zum Innenband hin abgekröpft und mit diesem verschweißt, so daß der Kanal an dieser Stirnseite dicht abgeschlossen ist. Der andere Kanal ist in entsprechender Weise an der anderen Stirnseite durch Verschweißung der beiden Blechstreifen dicht abgeschlossen. Durch diese Konstruktion wird die Reinigung des Wärmetauschers erschwert, denn einerseits ist jeder Kanal nach Abnahme der entsprechenden Platte nur von einer Stirnseite her zugänglich, und andererseits können sich an der der offenen Stirnseite des Kanals gegenüberliegenden Schweißstelle Verschmutzungen absetzen, die nur sehr schwer oder gar nicht entfernt werden können. Nachteilig ist ferner die aufgrund der Abkröpfungen und Verschweißungen arbeitsaufwendige Herstellung dieses Wärmetauschers.

Die DE-PS 1 28 288 hat eine Flüssigkeitskühlvorrichtung mit quadratischer Grundfläche zum Gegenstand, deren Kanäle für den Durchlauf der zu kühlenden Flüssigkeit, beispielsweise Bier, etwa schneckenförmig verlaufen und an den Quadratecken jeweils rechtwinklig umgelenkt sind. Die Kanäle werden durch zwei mit etwa schneckenförmigen, im Querschnitt halbkreisförmigen Eindrückungen versehene Platten und eine ebene Zwischenplatte gebildet. Zur Kühlung der Flüssigkeit muß dieser Wärmetauscher in einen Kühlbehälter gestellt werden.

Bei einem weiteren Wärmetauscher, der in der DE-PS 19 13 226 erläutert ist, sind zwischen zwei Endplatten spiralförmige Kanäle aufweisende Hohlscheiben angeordnet, die ihrerseits jeweils aus zwei Platten bestehen, die miteinander durch Schweißen oder dgl. verbunden sind. Eine Reinigung dieser Kanäle ist damit nur bedingt möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs umrissenen Bauart zur Verfügung zu stellen, der so einfach aufgebaut ist, daß er nicht nur eine kostengünstige Herstellung erlaubt, sondern vor allem auch leicht auseinandergenommen werden kann, um ihn bei Bedarf gründlich reinigen zu können. Trotz der Möglichkeit der einfachen und raschen Zerlegung soll dabei die einwandfreie Abdichtung der Kanäle nicht beeinträchtigt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Wärmetauscher der angegebenen Bauart dadurch gelöst, daß die die Kanäle radial nach außen und nach innen begrenzenden, spiralförmigen Wandflächen eine gerade Erzeugende haben und daß die axialen Enden der Kanalwände gegen eine elastisch nachgiebige Dichtfläche gedrückt sind, die an der jeweils gegenüberliegenden Platte vorgesehen ist.

Bei einem derartigen Wärmetauscher können die Kanalwände aus einem einfachen Blechstreifen etwa spiralförmig gebogen werden, ohne daß diese an ihren axialen Enden durch Schweißen oder dgl. miteinander verbunden werden müssen, um die Kanäle nach außen abzuschließen. Die Funktion des Kanalabschlusses und der gegenseitigen Abdichtung der Kanäle übernimmt dabei die elastisch nachgiebige Dichtfläche, in die die axialen Enden der Kanalwände eingedrückt sind. Ein erheblicher Vorteil besteht darin, daß nach Abnahme der beiden Platten eine einwandfreie Reinigung der Kanäle möglich ist, weil keine Ecken und Kanten oder Verbindungsstellen die bequeme Zugänglichkeit erschweren. Dies ist besonders wichtig bei der Anwendung des Wärmetauschers in der Lebensmittelindustrie mit strengen Anforderungen an die Hygiene, beispielsweise in Brauereien, Brennereien oder dgl.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bestehen die Kanalwände beider Kanäle aus einem einzigen, zusammenhängenden Blechstreifen, der bis zur Mitte hin spiralförmig gebogen ist, um an dieser Stelle in die nach außen führende, zweite Spirale überzugehen.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Dichtfläche aus einer an der jeweiligen Platte befestigten Dichtscheibe besteht, wobei zwischen diese und die Platte ein Druck-

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medium (Luft oder Flüssigkeit) eingeführt werden kann. beispielsweise Gummi oder Kunststoff, vorgesehen, ge-

Diese Maßnahmen verbessern die einwandfreie Ab- gen die die axialen Enden der Kanalwände 16 gedrückt

dichtung der Kanäle und verhindern Leckverluste, was sind. Die Schrauben 22 stellen dabei eine Klemmbefesti-

vor allem dann von Bedeutung ist, wenn die Platten gung zwischen den Kanalwänden 16 und den Platten 10,

aufgrund des Innendruckes im Wärmetauscher nach au- 5 10' her, so daß sich, wie vor allem in Fig. 1 angedeutet

ßen durchgebogen werden. ist, die axialen Enden der Kanalwände 16 in diese Dicht-

AIs Werkstoff für die Dichtscheiben eignen sich bei- scheiben 24 eindrücken,

spielsweise Kunststoffe oder Gummi. Beim Beispiel der Fig. 1 ist die Dichtscheibe 24 der

Die Kanalwände und die Platten können durch Zwischenplatte 10' auf der ganzen Fläche fest mit dieser

Klemmbefestigungsmittel zusammengehalten werden, io verbunden, während zwischen der gegenüberliegenden

wodurch nicht nur der Zusammenbau erleichtert wird, Dichtscheibe 24 und der äußeren Platte 10 ein Zwi-

sondern vor allem die Zerlegung zum Zwecke der Reini- schenraum 26 besteht, in den über eine Anschlußleitung

gung. 28 ein Druckmedium (Flüssigkeit oder Gas) eingeführt

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß werden kann. Dieses Druckmedium verbessert die Abeine stirnseitige Platte des Wärmetauschers zugleich ei- 15 dichtung der Kanäle 12 und 14 untereinander und nach nen axial dahintergeschalteten, zweiten Wärmetauscher außen und gleicht Verformungen der Platte 10 aus, die derselben Bauart abdeckt, wobei im mittleren Bereich durch den Innendruck im Wärmetauscher ausgelöst dieser Zwischenplatte eine Durchtrittsöffnung für das werden können.

Wärme aufnehmende Medium und eine Durchtrittsöff- Um eine etwa gleichbleibende Höhe der Kanäle 12

nung für das im Gegenstrom durchlaufende, Wärme ab- 20 und 14 sicherzustellen, sind an dem die Kanalwände 16

gebende Medium eingearbeitet sind. bildenden Blechstreifen in bestimmten Abständen Ab-

Ein derartiger Zwillingswärmetauscher mit Gegen- Standsstifte 30 befestigt, die in den Fig. 1 und 2 angedeu-

strombetrieb hat einen ausgezeichneten Wirkungsgrad tet sind und die im spiralförmig gebogenen Zustand des

und wegen seiner kompakten Bauweise und seiner ge- Blechstreifens axial miteinander fluchten und dadurch

ringen Außenfläche nur geringe Wärmeverluste. 25 die Kanalwände 16 auf dem gewünschten Abstand von-

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erge- einander halten.

ben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgen- Dieser beträgt für die meisten Anwendungsfälle nur

den Beschreibung eines Ausführungsbespiels, das in der etwa 5 mm. Auf diese Weise ergibt sich trotz einer ge-

Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt - ringen Außenfläche und einem kleinen Bauraum eine

Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch einen Zwillings- 30 große Austauschfläche. Wenn diese vergrößert werden

wärmetauscher gemäß der Erfindung, soll, wird vorzugsweise nicht der Außendurchmesser

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1 rech- des Wärmetauschers vergrößert, sondern über die Breiten Hälfte des Wärmetauschers bei abgenommenen te der Blechstreifen die axiale Ausdehnung des Wärme-Platten, tauschers.

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht des in 35 Die Fig. 1 —3 zeigen, daß jeder Wärmetauscher eine

Fig. 1 linken Teils des Wärmetauschers, Einlaßöffnung 32 und eine Auslaßöffnung 34 hat. Diese

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der die beiden sind übereinander angeordnet und münden von der

Wärmetauscher gemäß Fig. 2 und 3 trennenden Zwi- Mantelfläche der Hülse 18 ausgehend im wesentlichen

schenplatte und tangential in den zugehörigen Kanal 12 bzw. 14.

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer an den Stirn- 40 In Fig. 4 ist angedeutet, daß für den Zusammenbau

Seiten vorgesehenen Platte. des Zwillingswärmetauschers an der Zwischenplatte 10'

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Kanäle des "Zwillingswär- Befestigungslaschen 34 angebracht sein können, an de-

metauschers" an beiden Stirnseiten durch je eine Platte ren Enden die beiden stirnseitig vorgesehenen Platte 10

10 und in der Mitte durch eine Zwischenplatte 10' abge- befestigt werden können. Die Zwischenplatte 10' ist da-

deckt. Die Platten bestehen beispielsweise aus Stahl. 45 bei auf einer Grundplatte 38 befestigt, auf der zwei par-

Jeder der beiden Wärmetauscher des Zwillingswärme- allel zur Zwischenplatte 10' verlaufende Leisten 39 vor-

tauschers hat zwei ineinander verlaufende, spiralförmi- gesehen sind, deren Abstand etwa der Breite der Kanal-

ge Kanäle 12 und 14, von denen der Kanal 12 für den wände 16 entspricht und die zwischen sich den jeweili-

Durchlauf eines Wärme abgebenden Mediums und der gen Wärmetauscher mit seiner stirnseitig abschließen-

Kanal 14 für den Durchlauf eines Wärme aufnehmenden 50 den Platte 10 aufnehmen. An einer Vertikalseite der

Mediums dient; selbstverständlich kann dies auch umge- Zwischenplatte 10 sind die Befestigungslaschen 36' mit

kehrt sein. Die Kanalwände 16 bestehen aus einem zu- einem Befestigungsauge 40 ausgerüstet, dem zwei an

nächst ebenen Blechstreifen, beispielsweise aus Stahl- der Zwischenplatte 10' vorgesehene Befestigungsaugen

blech, der bis zum mittleren Bereich i.w. spiralförmig 40' entsprechen. Mittels Durchsteckbolzen können die

nach innen gebogen ist; im Anschluß daran ist derselbe 55 Befestigungsaugen 40, 40' miteinander verbunden wer-

Blechstreifen spiralförmig nach außen gebogen (vgl. den. Diese Ausbildung ergibt eine besonders einfache

Fig. 2 und 3). Auf diese Weise ergeben sich die beiden Zerlegungsmöglichkeit für den Wärmetauscher, dessen

ineinanderverlaufenden, spiralförmigen Kanäle 12 und Reinigung dadurch sehr erleichtert wird.

14. Die Fig. 5 zeigt eine der stirnseitig vorgesehenen

An der Mantelfläche ist der Wärmetauscher durch 60 Platten 10, an der Befestigungsösen 42 oder dgl. vorge-

eine zylindrische Hülse 18 abgeschlossen, von der an sehen sind, die mit den Enden der an der Zwischenplatte

beiden Enden radial nach außen je ein Flansch 20 ab- 10' vorgesehenen Befestigungslaschen 36 verbunden

steht, welcher über nicht weiter dargestellte Schrauben werden können.

22 mit der Platte 10 bzw. der Zwischenplatte 10' verbun- Bei dem beschriebenen und dargestellten Ausfüh-

den ist. 65 rungsbeispiel strömt das zu kühlende Medium beispiels-

Zur Herstellung einer Abdichtung der Kanäle 12 und weise über die Einlaßöffnung 32 im in Fig. 1 rechten

14 ist an den Innenseiten jeder Platte 10 bzw. 10' eine Wärmetauscher in den Kanal 12 bis zur Mitte, wo es

Dichtscheibe 24 aus elastisch nachgiebigem Werkstoff, über eine Durchtrittsöffnung 44 in der Zwischenplatte

10' in den entsprechenden Kanal 12 des benachbarten
Wärmetauschers fließt und diesen über die Auslaßöffnung 34 wieder verläßt. Das die abgegebene Wärme
aufnehmende Kühlmedium fließt im Gegenstrom zunächst über die in Fig. 3 gezeigte Einlaßöffnung 32 in 5 den Kanal 14 des in Fig. 1 linken Wärmetauschers, wo
es im mittleren Bereich über die Durchtrittsöffnung 46
in den entsprechenden Kanal 14 im in Fig. 1 rechten
Wärmetauscher überströmt und diesen durch die Auslaßöffnung 34 verläßt. ι ο

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- Leerseite -

Claims

1 Patentansprüche

1. Wärmetauscher mit zwei ineinander verlaufenden, spiralförmigen Kanälen für den Durchlauf eines Wärme abgebenden und eines Wärme aufnehmenden Mediums, mit zwei die Kanäle stirnseitig abschließenden Platten sowie mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung für jeden Kanal, dadurch ge kennzeichnet, daß die die Kanäle (12, 14) radial nach außen und nach innen begrenzenden, spiralförmigen Wandflächen eine gerade Erzeugende haben und daß die axialen Enden der Kanalwände (16) gegen eine elastisch nachgiebig Dichtfläche gedrückt sind, die an der jeweils gegenüberliegenden Platte (10,10') vorgesehen ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche aus einer an der jeweiligen Platte (10,10') befestigten Dichtscheibe (24) besteht.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Dichtscheibe (24) und die Platte (10) ein Druckmedium einführbar ist.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwände (16) aus einem zusammenhängenden, gebogenen Blechstreifen bestehen.

5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwände (16) und die Platten (10, 10') durch Klemmbefestigungsmittel (22) zusammengehalten sind.

6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine stirnseitige Platte (10') des Wärmetauschers zugleich einen axial dahinter geschalteten, zweiten Wärmetauscher derselben Bauart abdeckt, wobei im mittleren Bereich dieser Zwischenplatte (10') eine Durchtrittsöffnung (46) für das Wärme aufnehmende Medium und eine Durchtrittsöffnung (44) für das im Gegenstrom durchlaufende, Wärme abgebende Medium eingearbeitet sind.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und die Auslaßöffnung (32,34) jedes der beiden miteinander gekoppelten Wärmetauscher von dessen gekrümmter Mantelfläche aus i.w. tangential in den zugehörigen Kanal (12 bzw. 14) bzw. aus diesem mündet.