DE3913135A1 - Plattenwaermetauscher fuer die waermerueckgewinnung oder abkuehlung eines fluids, insbesondere von schadstoffbeladenem dampf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher für die Wärmerückgewinnung oder Abkühlung eines Fluids, insbesondere von schadstoffbeladenem Dampf, mit in einem Wärmetauscherbe­ hälter in Reihe nebeneinander sowie mit vorgegebenem Platten­ abstand nebeneinander angeordneten Wärmetauscherplatten und zwischen den Wärmetauscherplatten geführtem Dampf, wobei an die Wärmetauscherplatten eine Zuführungsleitung und eine Ab­ führungsleitung für ein wärmeaufnehmendes oder kühlendes Me­ dium angeschlossen ist. Im Rahmen der Erfindung meint Plat­ tenwärmetauscher bevorzugt vollgeschweißte Plattenwärmetau­ scher. - Unter Fluiden sind bekanntlich flüssige, dampfförmi­ ge und gasförmige Medien zu verstehen.

Es sind Plattenwärmetauscher der eingangs beschriebenen Aus­ führungsform bekannt, die bevorzugt in der chemischen Indu­ strie eingesetzt werden und zum Abkühlen von kondensierbarem Dampf dienen. Die Abkühlung des Dampfes erfolgt unter dessen Taupunkt, so daß sich in dem Dampf mitgeführte Schadstoffe auf der Oberfläche der Wärmetauscherplatten absetzen können. Die benetzten Wärmetauscherplatten benötigen regelmäßig keine Plattenreinigung, weil die Schadstoffe durch den Kondensa­ tionsfilm abgeschwemmt werden. - Bei den bekannten Platten­ wärmetauschern sind die Wärmetauscherplatten zu einem unzer­ legbaren Wärmetauscherpaket zusammengefaßt. An jede einzelne Wärmetauscherplatte ist ein Einlaufstutzen und ein Auslauf­ stutzen für das betreffende Medium angeschweißt. Jeder Ein­ laufstutzen ist an eine einlaufseitige Sammelleitung, jeder Auslaufstutzen an eine auslaufseitige Sammelleitung ange­ schweißt. Dieses Wärmetauscherpaket muß als Baueinheit in den Wärmetauscherbehälter eingesetzt werden. Danach müssen die einlaufseitige Sammelleitung und die auslaufseitige Sammel­ leitung unter Durchdringung des Behältermantels an die Zufüh­ rungsleitung und Abführungsleitung für das betreffende Medium angeschweißt werden. Das ist in fertigungstechnischer Hin­ sicht wegen der Unzugänglichkeit des Behälterinnenraumes nicht nur schwierig, sondern auch zeit- und kostenaufwendig. Hinzu kommen begrenzte Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten. Im Falle einer Leckage muß stets das gesamte Wärmetauscherpa­ ket ausgetauscht werden. Eine Reduzierung oder Erweiterung des Wärmetauscherpaketes in Anpassung an unterschiedliche Be­ triebsbedingungen ist praktisch ausgeschlossen. Auch eine auf die Zukunft gerichtete Konzipierung des Plattenwärmetauschers ist jedenfalls in wirtschaftlicher Weise nicht möglich. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärme­ tauscher für die Wärmerückgewinnung oder Abkühlung eines Fluids, insbesondere von schadstoffbeladenem Dampf, der ein­ gangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, dessen Wär­ metauscherpaket sich durch eine in fertigungstechnischer und kontrollierbarer Hinsicht besonders einfache Bauweise aus­ zeichnet, darüber hinaus unschwer an vorgegebene Betriebsbe­ dingungen anpaßbar ist und eine nachträgliche Erweiterung in einem für zukünftige Betriebsverhältnisse konzipierten Behäl­ termantel ermöglicht.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Plattenwärmetauscher dadurch, daß in die Wärmetauscherplatten jeweils zuführungsseitig ein Mediumeinlaufring und abfüh­ rungsseitig ein Mediumauslaufring eingesetzt ist, daß die Wärmetauscherplatten mit jeweils fluchtenden Mediumeinlauf­ ringen und Mediumauslaufringen zu einem zerlegbaren Wärme­ tauscherpaket verspannt sind und die Mediumeinlaufringe sowie die Mediumauslaufringe unter umfangsseitiger Dichtwirkung ei­ nen Mediumeinlaufkanal und einen Mediumauslaufkanal bilden, und daß der Mediumeinlaufkanal und der Mediumauslaufkanal je­ weils ein abgedichtetes Kanalende aufweisen und mit dem ande­ ren Kanalende an die Zuführungsleitung bzw. die Abführungs­ leitung anschließbar sind. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß das in den Wärmetauscherbehälter einzu­ setzende Wärmetauscherpaket aus Einzelteilen, nämlich einzel­ nen Wärmetauscherplatten besteht, die über einen gemeinsamen Mediumeinlaufkanal und Mediumauslaufkanal an die Zuführungs­ leitung und Abführungsleitung anschließbar sind. Das An­ schweißen von Einlaufstutzen und Auslaufstutzen an jede ein­ zelne Wärmetauscherplatte ist nicht länger erforderlich. So­ fern noch Schweißarbeiten durchgeführt werden müssen, lassen sich diese unschwer außerhalb des Wärmetauscherbehälters vor­ nehmen, und zwar in schweißgerechter Lage und folglich nicht länger in Zwangslage. Auch die Kontrolle der Schweißarbeiten ist nunmehr ohne Schwierigkeiten möglich. Die fertiggestell­ ten Wärmetauscherplatten lassen sich schließlich innerhalb des Wärmetauscherbehälters unter Bildung des Wärmetauscherpa­ ketes verspannen. Der Anschluß an die Zuführungsleitung und Abführungsleitung kann über einen bereits in den Behälterman­ tel eingeschweißten Verbindungsstutzen mittels Flanschverbin­ dungen erfolgen. Im Falle einer Leckage sind einzelne Wärme­ tauscherplatten austauschbar. Darüber hinaus ist eine Redu­ zierung der Wärmetauscherplatten ebenso möglich wie eine nachträgliche Erweiterung des Wärmetauscherpaketes durch Hin­ zufügen zusätzlicher Wärmetauscherplatten, so daß sich das Wärmetauscherpaket unschwer an die jeweiligen Betriebsbe­ dingungen anpassen läßt und die Auslegung des Behältermantels bereits für zukünftige Betriebsbedingungen konzipiert werden kann. Das ist deshalb ein besonderer Vorteil, weil es sich bei dem Behältermantel regelmäßig um einen abnahme- und ge­ nehmigungspflichtigen Druckmantel handelt, so daß im Zuge ei­ ner nachträglichen Erweiterung nicht länger zusätzliche Ab­ nahmen bzw. Genehmigungen erforderlich sind. Im ganzen zeich­ net sich der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher durch schnelle und einfache Fertigung aus, ferner durch leichte Kontrollierbarkeit und hohe Funktionstüchtigkeit sowie Anpas­ sungsfähigkeit an verschiedene Betriebsbedingungen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden auf­ geführt. Die Mediumeinlaufringe und die Mediumauslaufringe weisen zweckmäßigerweise radiale Durchtrittsöffnungen, z.B. Radialbohrungen, für das betreffende Medium auf, welche in die mediumführenden Innenräume der Wärmetauscherplatten mün­ den. Dadurch erfüllen die Mediumeinlaufringe gleichsam Ver­ teilerfunktion, während das in den Innenräumen der Wärmetau­ scherplatten befindliche Medium umfangsseitig in die Medium­ auslaufringe eintreten und ablaufen kann. Weiter empfiehlt die Erfindung, daß die Mediumeinlaufringe und die Mediumaus­ laufringe korrespondierende Ringfedern und Ringnuten mit ein­ gelegten Dichtungsringen, z.B. O-Ringen aufweisen, und daß bei verspannten Wärmetauscherplatten die Ringfedern in die Ringnuten der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatten ein­ greifen und die Dichtringe unter Erzeugung der erforderlichen Dichtwirkung beaufschlagen. Schon die in die Ringnuten ein­ greifenden Ringfedern erzeugen Dichtwirkung, jedoch wird die Dichtwirkung durch die eingelegten Dichtungsringe optimiert, so daß zwischen den Wärmetauscherplatten kein Medium austre­ ten kann. Die Mediumeinlaufringe und die Mediumauslaufringe sind in die Wärmetauscherplatten eingeschweißt. Das ist un­ problematisch, weil die Wärmetauscherplatten für die Schweiß­ arbeiten einzeln zur Verfügung stehen und folglich in liegen­ der Position geschweißt werden kann. Die Wärmetauscherplatten sind in an sich bekannter Weise als sogenannte Thermobleche ausgebildet. Derartige Thermobleche bestehen aus zwei oder drei Blechen aus rostfreiem Stahl, die an festgelegten Punk­ ten zusammengeschweißt sind. Die Bleche werden nach der Schweißung expandiert, so daß ein kissenförmiger Innenraum zwischen den geschweißten Blechen bzw. Schneidpunkten ent­ steht. In diesem Innenraum zirkuliert das zu erwärmende Me­ dium oder das Kühlmedium, welches jeweils durch den Medium­ einlaufring einläuft und über den Mediumauslaufring ablaufen kann. Erfindungsgemäß sind die Wärmetauscherplatten mittels durch den Mediumeinlaufkanal und den Mediumauslaufkanal ver­ laufender Zugstangen verspannbar, wobei die Zugstangen an ih­ rem einen Stangenende wiederlagerbildende Dichtkappen für das jeweils zugeordnete Kanalende tragen und an ihrem anderen Stangenende als Schraubenbolzen zum Auffädeln jeweils einer sternartigen Klemmbuchse und Andrücken sowie Fixieren der Klemmbuchse gegen das Wärmetauscherpaket bzw. die zugeordnete äußere Wärmetauscherplatte mittels einer oder mehrerer Schraubenmuttern ausgebildet sind. Mit Hilfe der Zugstangen, Klemmbuchse und Schraubenmuttern lassen sich die Wärmetau­ scherplatten unschwer zu einem Wärmetauscherpaket mit der oben erläuterten Dichtwirkung im Bereich der ineinandergrei­ fenden Mediumeinlaufringe und Mediumauslaufringe zusammenset­ zen. Die sternförmige Klemmbuchse ermöglicht den Ein- bzw. Auslauf des betreffenden Mediums. Die Verwendung unterschied­ lich langer Zugstangen ermöglicht die Verwirklichung unter­ schiedlich breiter Wärmetauscherpakete. Vorzugsweise ist zwi­ schen den Klemmbuchsen und der zugeordneten äußeren Wärmetau­ scherplatte jeweils ein Anschlußflansch einspannbar. Darüber hinaus besteht nunmehr die Möglichkeit, unabhängig von dem Wärmetauscherpaket, in den Mantel des Wärmetauscherbehälters einerseits einen Einlaufstutzen und andererseits einen Aus­ laufstutzen mit jeweils einem inneren und einem äußeren An­ schlußflansch einzuschweißen, also ohne Anhängen des Wärme­ tauscherpaketes wie bei der bisher bekannten Ausführungsform. Darüber hinaus können nunmehr mit den inneren Anschlußflan­ schen die Anschlußflansche am Wärmetauscherpaket verschraubt werden, wobei die Zugstangen mit ihren den Anschlußflanschen abgewandten Stangenenden über die Dichtungskappen vorkragen und beispielsweise auf Behälterkonsolen abhängbar sind. Da­ durch wird zugleich eine einwandfreie Positionierung des Wär­ metauscherpaketes in dem betreffenden Wärmetauscherbehälter in einfacher und montagefreundlicher Weise erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein lediglich Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsmäßen Plattenwärmetauscher in der Ausführungsform eines Kondensators in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen teilweisen Vertikalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 gemäß der Linie A-A,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 bei abge­ nommenem Behälterdeckel, und

Fig. 5 die Klemmbuchse nach Fig. 2 in Frontansicht.

In den Figuren ist ein vollgeschweißter Plattenwärmetauscher in der Ausführungsform eines Kondensators zur Abkühlung von schadstoffbeladenen Dämpfen dargestellt, und zwar mit in ei­ nem Wärmetauscherbehälter 1 in Reihe nebeneinander sowie mit vorgegebenem Plattenabstand nebeneinander angeordneten Wärme­ tauscherplatten 2 und zwischen den Wärmetauscherplatten 2 ge führtem Dampf, wobei an die Wärmetauscherplatten 2 eine Zu­ führungsleitung und eine Abführungsleitung für ein Kühlmedi­ um anschließbar sind. Außerdem sind ein Dampfeintrittsstut­ zen 3 und ein Wasseraustrittsstutzen 4 zu erkennen. In die Wärmetauscherplatten 2 ist jeweils zuführungsseitig ein Medi­ umeinlaufring 5 und abführungsseitig ein Mediumauslaufring 6 eingesetzt. Die Wärmetauscherplatten 2 sind mit jeweils fluch­ tenden Mediumeinlaufringen 5 und Mediumauslaufringen 6 zu ei­ nem zerlegbaren Wärmetauscherpaket verspannt. Die Mediumein­ laufringe 5 und die Mediumauslaufringe 6 bilden unter um­ fangsseitiger Dichtwirkung einen Mediumeinlaufkanal 7 und ei­ nen Mediumauslaufkanal 8. Der Mediumeinlaufkanal 7 und der Mediumauslaufkanal 8 weisen jeweils ein abgedichtetes Kanal­ ende auf und sind mit dem anderen Kanalende an die Zufüh­ rungsleitung bzw. die Abführungsleitung anschließbar. Die Me­ diumeinlaufringe 5 und die Mediumauslaufringe 6 weisen ra­ diale Durchtrittsöffnungen 9, nämlich Radialbohrungen, für das Kühlmedium auf, welche in die mediumführenden Innenräu­ me 10 der Wärmetauscherplatten 2 münden. Die Medieneinlauf­ ringe 5 und die Medienauslaufringe 6 besitzen ferner korres­ pondierende Ringfedern 11 und Ringnuten 12 mit eingelegten Dichtungsringen 13, nämlich O-Ringen. Bei verspannten Wärme­ tauscherplatten 2 greifen die Ringfedern 11 in die Ringnuten 12 der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatten 2 ein und beaufschlagen die Dichtungsringe 13 bis zur Erzeugung einer optimalen Dichtwirkung. Die Mediumeinlaufringe 5 und die Me­ diumauslaufringe 6 sind in die Wärmetauscherplatten 2 einge­ schweißt. Die Wärmetauscherplatten 2 sind als sogenannte Thermobleche ausgebildet und mittels durch den Mediumeinlauf­ kanal 7 und den Mediumauslaufkanal 6 verlaufender Zugstangen 14 verspannbar. Die Zugstangen 14 tragen an ihrem einen Stan­ genende widerlagerbildende Dichtkappen 15 für das jeweils zu­ geordnete Kanalende und sind an ihrem anderen Stangenende als Schraubenbolzen 16 zum Auffädeln jeweils einer sternartigen Klemmbuchse 17, Andrücken und Fixieren der Klemmbuchse 17 ge­ gen das Wärmetauscherpaket bzw. die zugeordnete Wärmetau­ scherplatte 2 mittels einer oder mehrerer Schraubenmuttern 18 ausgebildet. Zwischen den Klemmbuchsen 17 und der zugeord­ neten Wärmetauscherplatte 2 ist jeweils ein Anschlußflansch 19 einspannbar. In den Mantel 20 des Wärmetauscherbehälters 1 sind einerseits ein Einlaufstutzen 21 und andererseits ein Auslaufstutzen 22 mit jeweils einem inneren und einem äußeren Anschlußflansch 23, 24 eingeschweißt. Die Anschlußflansche 19 an dem Wärmetauscherpaket sind mit den inneren Anschluß­ flanschen 23 von Einlaufstutzen 21 und Auslaufstutzen 22 ver­ schraubbar. Außerdem kragen die Zugstangen 14 mit ihren den Anschlußflanschen 19 abgewandten Stangenenden 25 über die Dichtungskappen 15 vor und sind auf Behälterkonsolen 26 ab­ hängbar.

Claims (8)

1. Plattenwärmetauscher für die Wärmerückgewinnung oder Ab­ kühlung eines Fluids, insbesondere von schadstoffbeladenem Dampf, mit in einem Wärmetauscherbehälter in Reihe nebenein­ ander sowie mit vorgegebenem Plattenabstand nebeneinander an­ geordneten Wärmetauscherplatten und zwischen den Wärmetau­ scherplatten geführtem Dampf, wobei an die Wärmetauscherplat­ ten eine Zuführungsleitung und eine Abführungsleitung für ein Kühlmedium angeschlossen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die Wärmetauscherplatten (2) je­ weils zuführungsseitig ein Mediumeinlaufring (5) und abfüh­ rungsseitig ein Mediumauslaufring (6) eingesetzt ist, daß die Wärmetauscherplatten (2) mit jeweils fluchtenden Mediumein­ laufringen (5) und Mediumauslaufringen (6) zu einem zerlegba­ ren Wärmetauscherpaket verspannt sind und die Mediumeinlauf­ ringe (5) sowie die Mediumauslaufringe (6) unter umfangssei­ tiger Dichtwirkung einen Mediumeinlaufkanal (7) und einen Me­ diumauslaufkanal (8) bilden, und daß der Mediumeinlaufkanal (7) und der Mediumauslaufkanal (8) jeweils ein abgedichtetes Kanalende aufweisen und mit dem anderen Kanalende an die Zu­ führungsleitung bzw. die Abführungsleitung anschließbar sind.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mediumeinlaufringe (5) und die Mediumauslaufrin­ ge (6) radiale Durchtrittsöffnungen (9), z. B. Radialbohrun­ gen, für das Kühlmedium aufweisen, welche in die mediumfüh­ renden Innenräume (10) der Wärmetauscherplatten (2) münden.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mediumeinlaufringe (5) und die Medium­ auslaufringe (6) korrespondierende Ringfedern (11) und Ring­ nuten (12) mit eingelegten Dichtungsringen (13), z. B. O-Rin­ gen, aufweisen, und daß bei verspannten Wärmetauscherplatten (2) die Ringfedern (11) in die Ringnuten (12) der jeweils be­ nachbarten Wärmetauscherplatten (2) eingreifen und die Dich­ tungsringe (13) beaufschlagen.

4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mediumeinlaufringe (5) und die Mediumauslaufringe (6) in die Wärmetauscherplatten (2) einge­ schweißt sind.

5. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatten (2) in an sich bekannter Weise als Thermobleche ausgebildet sind.

6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatten (2) mit­ tels durch den Mediumeinlaufkanal (7) und den Mediumauslauf­ kanal (8) verlaufender Zugstangen (14) verspannbar sind, wo­ bei die Zugstangen (14) an ihrem einen Stangenende widerla­ gerbildende Dichtkappen (15) für das jeweils zugeordnete Ka­ nalende tragen und an ihrem anderen Stangenende als Schrau­ benbolzen (16) zum Auffädeln jeweils einer sternartigen Klemmbuchse (17) gegen das Wärmetauscherpaket bzw. die zuge­ ordnete Wärmetauscherplatte (2) mittels einer oder mehrerer Schraubenmuttern (18) ausgebildet sind.

7. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den Klemmbuchsen (17) und der zugeordneten Wärmetauscherplatte (2) jeweils ein An­ schlußflansch (19) einspannbar ist.

8. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß in den Mantel (20) des Wärmetau­ scherbehälters (1) einerseits ein Einlaufstutzen (21) und an­ dererseits ein Auslaufstutzen (22) mit jeweils einem inneren und einem äußeren Anschlußflansch (23, 24) eingeschweißt sind, daß mit den inneren Anschlußflanschen (23) die An­ schlußflansche (19) am Wärmetauscherpaket verschraubbar sind und daß die Zugstangen (14) mit ihren den Anschlußflanschen (19) abgewandten Stangenenden (25) über die Dichtungskappen (15) vorkragen und auf Behälterkonsolen (26) abhängbar sind.