DE4343399A1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents
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- F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
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Description
Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit im
Kreuzstrom durchströmten Kanälen, die für das eine Medium
wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen
Einzelplatten und für das andere Medium rohrförmig zwischen den
zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren gebildet
sind, wobei die Einzelplatten mit mehreren parallelen Reihen von
in Strömungsrichtung des einen Mediums verlaufenden, rinnen
förmigen Prägungsabschnitten versehen sind und die Einzelplatten
an ihren quer zu den rinnenförmigen Prägungsabschnitten ver
laufenden Rändern miteinander zu Plattenpaaren und die
Plattenpaare an den jeweils anderen Rändern der Einzelplatten zu
einem Plattenstapel verbunden sind.
Derartige Plattenwärmetauscher sind bekannt. Da die rinnen
förmigen Prägungsabschnitte über die gesamte Fläche der Einzel
platte parallel nebeneinander verlaufen, ergeben sich über die
gesamte Länge bzw. über die gesamte Breite der Einzelplatten
verlaufende, rechteckige Stützfelder, wenn die Platten des
Plattenstapels infolge einer Druckdifferenz zwischen den an der
Wärmeübertragung teilnehmenden beiden Medien mit Druck beauf
schlagt werden. Während die Stützfeldbreite der wellenförmig
zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten
verlaufenden Kanäle dem Mittenabstand zwischen den Reihen der
parallel zueinander verlaufenden rinnenförmigen Prägungsab
schnitte entspricht und damit verhältnismäßig klein ist, ergeben
sich für die rohrförmig verlaufenden Kanäle, die zwischen be
nachbarten Plattenpaaren gebildet sind, Stützfeldbreiten, die
der Länge der rinnenförmigen Prägungsabschnitte entsprechen. In
Abhängigkeit von der Länge dieser rinnenförmigen Prägungsab
schnitte entstehen somit größere Stützfeldbreiten, die zu einer
bleibenden Verformung der Einzelplatten führen können, wenn das
in den rohrförmigen Kanälen strömende Medium einen erheblich
höheren Druck hat als das die wellenförmig verlaufenden Kanäle
durchströmende Medium.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr
derartiger bleibender Verformungen aufgrund mangelnder Ab
stützung der Einzelplatten gegeneinander zu vermeiden und durch
einfache konstruktive Maßnahmen einen Plattenwärmetauscher der
eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß seine
Einzelplatten auch bei größeren Druckdifferenzen keinen unzu
lässig hohen Verformungskräften ausgesetzt sind.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenförmigen Prägungsab
schnitte benachbarter Reihen in Längsrichtung zueinander
versetzt sind.
Durch diesen Versatz der rinnenförmigen Prägungsabschnitte
benachbarter Reihen in Längsrichtung zueinander ergeben sich bei
einem Überdruck in den rohrförmigen Kanälen des Plattenwärme
tauschers versetzt zueinander liegende Abstützungen zwischen den
Einzelplatten, die zu rautenförmigen, über die gesamte Ober
fläche der Einzelplatten gleichmäßig verteilten Stützfeldern
geringer Abmessung führen, so daß auch bei hohen
Differenzdrücken keine bleibenden Verformungen der Einzelplatten
auftreten. Der erfindungsgemäß weitergebildete Plattenwärme
tauscher ist somit hinsichtlich seiner Einzelplatten erheblich
steifer, so daß er trotz der nur geringfügigen konstruktiven
Unterschiede erheblich höheren Druckdifferenzen ausgesetzt
werden kann.
Da trotz des Versatzes der rinnenförmigen Prägungsabschnitte be
nachbarter Reihen die Gefahr besteht, daß sich insbesondere bei
der Montage des Plattenwärmetauschers aber auch beim Betrieb bei
der Bildung des Plattenstapels benachbarte Plattenpaare quer zur
Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte verschieben,
so daß sich der Strömungsquerschnitt der rohrförmig verlaufenden
Kanäle gegen Null verringert und als Folge sich auch der
Strömungsquerschnitt der wellenförmigen Kanäle gegen Null
verringert, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vor
geschlagen, jede Einzelplatte mit mindestens einer zwischen
benachbarten Reihen rinnenförmiger Prägungsabschnitte
ausgebildeten Ausprägung zu versehen. Beim Zusammenfügen der
Plattenpaare zu einem Plattenstapel gelangen diese Ausprägungen
in den Zwischenraum zwischen den rinnenförmigen
Prägungsabschnitten benachbarter Reihen. Dieser farmschlüssige
Eingriff der Ausprägungen verhindert ein Verrutschen benach
barter Plattenpaare quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen
Prägungsabschnitte. Damit wird zuverlässig eine Verringerung des
Strömungsquerschnittes der rohrförmig verlaufenden Kanäle
verhindert, die durch das Zusammenfügen benachbarter Platten
paare zum Plattenstapel entstehen.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jede
Einzelplatte mit mindestens je einer korrespondierenden Erhöhung
und Vertiefung im Bereich der rinnenförmigen Prägungsabschnitte
ausgebildet sein. Diese Erhöhungen und Vertiefungen greifen beim
Zusammenfügen von Plattenpaaren zum Plattenstapel ineinander und
verhindern auf diese Weise ein Verrutschen der Plattenpaare quer
zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines
erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers dargestellt, und zwar
zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines aus fünf
Plattenpaaren gebildeten Plattenstapels eines ersten
Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 eine vergrößert gezeichnete perspektivische Dar
stellung eines Ausschnittes des Plattenwärmetauschers
nach Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Plattenwärme
tauscherstapel und
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines
zweiten Ausführungsbeispiels.
Der in Fig. 1 anhand eines durch fünf Plattenpaare gebildeten
Plattenstapels dargestellte Plattenwärmetauscher besteht aus
identischen Einzelplatten 1, die jeweils spiegelbildlich zuein
ander zu einem Plattenpaar P verbunden sind. Diese Verbindung
erfolgt an den Längsrändern 1a der Einzelplatten 1, wobei sich
zwischen den jeweils ein Plattenpaar P bildenden Einzelplatten 1
ein wellenförmig verlaufender Kanal K₁ für das eine am Wärmeaus
tausch teilnehmende Medium 1 ergibt. Dieser wellenförmige
Verlauf des Kanales K₁ ist in der Schnittdarstellung der Fig. 2
und 4 zu erkennen.
Durch Zusammenfügen der Plattenpaare P zu einem Plattenstapel S
ergeben sich zwischen den aneinanderliegenden Einzelplatten 1
benachbarter Plattenpaare P rohrförmige Kanäle K₂ für das andere
am Wärmeaustausch teilnehmende Medium 2, das im Kreuzstrom zum
Medium 1 geführt ist. Der Strömungsquerschnitt dieser geradlinig
durchlaufenden, rohrförmigen Kanäle K₂ ist ebenfalls in den Fig.
2 und 4 zu erkennen. Die Fig. 1 zeigt, daß die zu Plattenpaaren
P verbundenen Einzelplatten 1 zur Bildung des Plattenstapels S
an ihren quer zu den Längsrändern 1a verlaufenden Rändern 1b
miteinander verbunden sind.
Wie die Zeichnungen insgesamt zeigen, ist jede Einzelplatte 1
mit mehreren parallelen Reihen von in Strömungsrichtung des
Mediums 2 verlaufenden, rinnenförmigen Prägungsabschnitten 2
versehen, die ebenfalls in der Draufsicht in Fig. 3 zu erkennen
sind. Diese Prägungsabschnitte 2 benachbarter Reihen sind in
Längsrichtung zueinander versetzt. Hierdurch ergeben sich
zwischen aneinanderliegenden Einzelplatten 1 flächige Ab
stützungen 3 zwischen in einer Reihe aufeinander folgenden
Prägungsabschnitten 2, die in Fig. 3 durch Punkte symbolisiert
sind. Diese Abstützungen 3 bilden rautenförmige, über die
gesamte Oberfläche der Einzelplatten 1 gleichmäßig verteilte
Stützfelder 4 geringer Abmessung, so daß auch bei einem höheren
Überdruck in den rohrförmigen Kanälen K₂ eine zuverlässige Ab
stützung benachbarter Einzelplatten 1 erzielt wird und auch bei
hohen Differenzdrücken keine bleibenden Verformungen der Einzel
platten 1 zu befürchten sind.
In Fig. 3 ist weiterhin ein streifenförmiges Stützfeld 5 gekenn
zeichnet, das sich bei einer Belastung der Einzelplatten 1 durch
Überdruck in den wellenförmigen Kanälen K₁ ergibt. Die geringe
Breite dieser streifenförmigen Stützfelder 5 läßt erkennen, daß
auch bei einem Überdruck in den wellenförmigen Kanälen K₁ keine
unzulässig hohe Verformung der Einzelplatten 1 zu befürchten
ist.
Um eine Verschiebung der Einzelplatten 1 quer zur Längsrichtung
der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2 zu verhindern, wodurch
sich der Strömungsquerschnitt der rohrförmig verlaufenden Kanäle
K₂ gegen Null verringern würde, ist beim Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2 jede Einzelplatte 1 mit einer zwischen be
nachbarten Reihen rinnenförmiger Prägungsabschnitte 2 ausge
bildeten Ausprägung 6 versehen. Beim Zusammenfügen der
Plattenpaare P zu einem Plattenstapel S gelangen diese Aus
prägungen 6 jeweils in einen Zwischenraum zwischen den rinnen
förmigen Prägungsabschnitten 2 benachbarter Reihen. Dieser form
schlüssige Eingriff der Ausprägung 6 zwischen die Prägungsab
schnitte 2 verhindert ein Verrutschen benachbarter Plattenpaare
P quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte
2, so daß zuverlässig eine Verringerung des Strömungsquer
schnittes der rohrförmig verlaufenden Kanäle K₂ verhindert wird.
Die Fig. 4 zeigt mit dem zweiten Ausführungsbeispiel eine
alternative Ausgestaltung, um ein Verschieben der Einzelplatten
1 quer zur Längsrichtung der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2
zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform ist jede Einzelplatte
1 mit mindestens einer Erhöhung 7 im Bereich eines rinnen
förmigen Prägungsabschnittes 2 versehen, die mit einer
korrespondierenden Vertiefung 8 zusammenwirkt, wenn die einander
berührenden Einzelplatten 1 benachbarter Plattenpaare P zu
sammengefügt werden, wie dies die Fig. 4 zeigt. Durch diesen
Eingriff der korrespondierenden Erhöhungen 7 und Vertiefungen 8
im Bereich der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2 ergibt sich
ebenfalls eine formschlüssige Verbindung dieser Einzelplatten 1,
so daß ein Verrutschen der Plattenpaare P quer zur Längsrichtung
der rinnenförmigen Prägungsabschnitte 2 verhindert wird.
Bezugszeichenliste
1 Einzelplatte
1a Längsrand
1b Rand
2 rinnenförmiger Prägungsabschnitt
3 Abstützung
4 rautenförmiges Stützfeld
5 streifenförmiges Stützfeld
6 Ausprägung
7 Erhöhung
8 Vertiefung
K₁ wellenförmiger Kanal
K₂ rohrförmiger Kanal
Medium 1
Medium 2
P Plattenpaar
S Plattenstapel
1a Längsrand
1b Rand
2 rinnenförmiger Prägungsabschnitt
3 Abstützung
4 rautenförmiges Stützfeld
5 streifenförmiges Stützfeld
6 Ausprägung
7 Erhöhung
8 Vertiefung
K₁ wellenförmiger Kanal
K₂ rohrförmiger Kanal
Medium 1
Medium 2
P Plattenpaar
S Plattenstapel
Claims (3)
1. Plattenwärmetauscher mit im Kreuzstrom durchströmten Kanälen,
die für das eine Medium wellenförmig zwischen jeweils zu
einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten und für das
andere Medium rohrförmig zwischen den zu einem Plattenstapel
zusammengefügten Plattenpaaren gebildet sind, wobei die
Einzelplatten mit mehreren parallelen Reihen von in
Strömungsrichtung des einen Mediums verlaufenden, rinnen
förmigen Prägungsabschnitten versehen sind und die Einzel
platten an ihren quer zu den rinnenförmigen Prägungsab
schnitten verlaufenden Rändern miteinander zu Plattenpaaren
und die Plattenpaare an den jeweils anderen Rändern der
Einzelplatten zu einem Plattenstapel verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prägungsabschnitte (2) benachbarter Reihen in Längs
richtung zueinander versetzt sind.
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Einzelplatte (1) mit mindestens einer zwischen
benachbarten Reihen rinnenförmiger Prägungsabschnitte (2)
ausgebildeten Ausprägung (6) versehen ist.
3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Einzelplatte (1) mit mindestens je einer korrespon
dierenden Erhöhung (7) und Vertiefung (8) im Bereich der
rinnenförmigen Prägungsabschnitte (2) ausgebildet ist.
Priority Applications (3)
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