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Die
Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, der zwei Endplatten,
von welchen mindestens eine mit einer Anzahl von Abzugsöffnungen
zur Ermöglichung
des Einströmens
und Ausströmens
einer Anzahl von Wärmeaustauschfluiden
ausgestattet ist, und eine Anzahl von sich zwischen den Endlatten befindlichen
und festgeklemmten Wärmetransferplatten
umfasst. So ein Wärmetauscher
ist von EP-A-0033201 bekannt.
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Stand der
Technik
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Ein
konventioneller Plattenwärmetauscher ist
aus einem Rahmen hergestellt, welcher zwei biegesteife Klemmplatten
und einen Stapel von zwischen den Platten angeordneten Wärmetransferplatten
trägt.
Die zwei Platten des Rahmens umfassen eine Druckplatte, welche bei
Montage beweglich ist, und eine Rahmenplatte, welche bei Montage
fixiert ist, wobei die Platten mittels Bolzen zusammen gezogen werden,
wobei sie dadurch die Wärmetransferplatten
einklemmen. Der Einfachheit halber werden die Druckplatte und die
Rahmenplatte beide nachstehend als Endplatten bezeichnet werden.
Die Anzahl von Wärmetransferplatten
sowie deren Größe ist durch
den Anwendungsbereich des Plattenwärmetauschers bestimmt. Eine
der Endplatten oder beide sind mit Durchzugöffnungen ausgestattet, um Einströmen und
Ausströmen
von einer Anzahl von (gewöhnlich
zwei) Wärmeaustauschfluiden
zu erlauben. Die Wärmetransferplatten.
Die Wärmetransferplatten sind
wiederum mit einer Anzahl von Durchzügen ausgestattet, welche einen
ersten Einlasskanal und einen ersten Auslasskanal für ein erstes
Fluid durch den Plattenstapel und einen zweiten Einlasskanal und
eine zweiten Auslasskanal für
ein zweites Fluid durch den Plattenstapel bilden. Diese Kanäle, die sich
durch den Plattenstapel erstrecken, kommunizieren mit den Durchzugöffnungen
der Endplatten.
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Die
Wärmeaustauschfluide
strömen
separat durch den Plattenwärmetauscher
in unterschiedlichen Plattenzwischenräumen, die zwischen den Wärmetransferplatten
gebildet werden. In den meisten Fällen kommuniziert jeder zweite
solche Plattenzwischenraum mit dem ersten Einlass- und Auslasskanal,
wobei jeder Plattenzwischenraum angepasst ist, um einen Strombereich
zu definieren und das erste Wärmeaustauschfluid
zwischen den Einlass- und Auslasskanälen zu führen. Entsprechend kommunizieren
die anderen Plattenzwischenräume
mit dem zweiten Einlass- und Auslasskanal für einen Strom des zweiten Wärmeaustauschfluids.
Fluiddichte Dichtungsmittel sind ringsherum einiger der Abzüge alternierend
in jedem zweiten Plattenzwischenraum und in den anderen Plattenzwischenräumen ringsherum
der anderen Abzüge
angeordnet, um die zwei separaten Kanäle jeweils für das erste
Wärmeaustauschfluid
und das zweite Wärmeaustauschfluid
zu bilden.
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Da
der Zweck eines Plattenwärmetauschers ist,
einen Wärmeausrausch
zwischen zwei Fluiden zu erreichen, sind sowohl die Endplatten als
auch die Wärmetransferplatten
einem signifikanten Einfluss von Temperatur unterworfen. Dieser
Einfluss führt
zu Problemen und wird nachstehend beschrieben werden.
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Die
Wärmetransferplatten
sind üblicherweise relativ
dünn und
sind in direkten Kontakt mit den Wärmeaustauschfluiden. Die Temperatur
der Fluide wird so direkt die Temperatur der Hitzetransferplatten
beeinflussen, von welchen sich die Länge zu einem gewissen Ausmaß je nach
Längenausdehnungskoeffizient
des Plattenmaterials verändern
wird.
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Die
Endplatten, welche sich auf beiden Seiten des Stapels von Wärmetransferplatten
befinden, sind erheblich dicker als die Wärmetransferplatten. Überdies
treten die Endplatten nicht in direkten Kontakt mit den Wärmeaustauschfluiden
ein, wie es die Wärmetransferplatten
tun. Jedoch wird die Temperatur der Endplatten auf einer Seite von
der Endplatte durch das den Plattenwärmetauscher umgebende Umfeld
beeinflusst und auf der anderen Seite durch die Temperatur der jeweiligen äußersten
Wärmetransferplatten
in dem Plattenstapel.
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Die
Längenveränderungen
werden aufgrund der Unterschiede in dem Einfluss von Temperatur zwischen
den Endplatten und den Wärmetransferplatten
in Kombination mit unterschiedlicher Plattendicke variieren. Zusätzlich können die
unterschiedlichen Längenveränderungen
der Endplatten und Wärmetransferplatten
durch die Tatsache verstärkt werden,
das die Platten häufig
aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, die so unterschiedliche
Längenausdehnungskoeffizienten
besitzen. Die unterschiedlichen Längenveränderungen der Platten führen zu
hohen Spannungen in dem Anschluss der Verbindungen zwischen den
Endplatten und den Wärmetransferplatten,
welche zu einem erhöhten
Risiko von Ermüdungsschaden
führen.
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Jedoch
ist die primäre
Ursache von Ermüdungsschaden
der Unterschied in thermischer Trägheit zwischen den Endplatten
und den Wärmetransferplatten.
Eine schnelle Veränderung
in der Temperatur der Fluide, wird die Temperatur der Wärmetransferplatten
veranlassen, sich unverzüglich
zu verändern,
wohingegen die Temperatur der Endplatten sich sehr langsam verändern wird.
In vielen Verfahren geschehen Temperaturänderungen beim Betrieb, zum
Beispiel in diskontinuierlichen Verfahren. In diskontinuierlichen
Verfahren wird eine gewisse Menge von Komponenten, wie Fluide, Pulver
oder Pellets für
eine gewisse Zeitperiode verarbeitet, anschließend welcher das Verfahren
unterbrochen wird, um Entleerung, Reinigung und Beladung einer neuen
Menge zu erlauben. So beinhaltet ein diskontinuierliches Verfahren
viele Starts und Stopps in Verbindung mit welchen sich die Temperatur
von einem Höchstwert
zu einem Mindestwert ändert.
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Ermüdungsschaden
in dem Anschluss der Verbindungen zwischen den Endplatten und den Wärmetransferplatten
entsteht aufgrund einer Anzahl von Faktoren und kann zu Bruch in
dem Material und so zu einer verkürzten Lebensdauer des Plattenwärmetauschers
führen.
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Um
die unterschiedlichen Längenveränderungen
der Endplatten und der Wärmetransferplatten zu
kompensieren, wird es in
US 6,119,766 beabsichtigt
einen oder mehr Balgen auf dem Plattenwärmetauscher anzuordnen. Die
Balgen sind mit einer Endplatte, die mit Abzugöffnungen ausgestattet ist,
und mit der angegliederten Wärmetransferplatte
verbunden und sind angepasst, um jegliche Bewegungen zwischen dem
Rahmen und dem Stapel von Wärmetransferplatten
zu absorbieren.
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Jedoch
gibt es verschiedene Anwendungsfelder, in welchen ein Plattenwärmetauscher,
der, wie vorstehend beschrieben, mit Balgen ausgestattet ist, nicht
verwendet werden kann. Zum Beispiel erlaubt die Balgenbauart nicht,
dass Hochdrücke
in dem Plattenwärmetauscher
verwendet werden. Um Hochdrücken,
in dem Bereich von 100–150
bar (10–15 Mpa)
standzuhalten, muss die Dicke von dem Material, aus welchem die
Balgen hergestellt sind, groß sein,
was bedeutet, dass die Balgen steif sein werden. Jedoch bedeutet
so eine steife Bauart, dass die Balgen ihre Flexibilität und so
ihre Leistungsfähigkeit, Bewegung
zwischen den Endplatten und den Wärmetransferplatten in einer
ausreichenden Weise zu absorbieren, verlieren.
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Außerdem kann
ein mit Balgen ausgestatteter Plattenwärmetauscher zum Beispiel nicht
bei gewissen Arten von chemischen Anwendungen verwendet werden,
wo spezielle Materialien, die gegenüber chemischen Einflüssen beständig sind,
verwendet werden müssen.
In den meisten Fällen
sind keine Balgen benutzbar, da unterschiedliche Arten von keramischen
Materialen häufig verwendet
werden um die chemische Widerstandsfähigkeit zu erlangen. Keramische
Materialien sind üblicherweise
zerbrechlich und können
nicht in der in
US 6,119,766 ,
beschriebenen Art verwendet werden.
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JP 1113993 (JP-A-2000329493
entsprechend US-A-6,260,612) offenbart einen Plattenwärmetauscher,
der eine mit Schlitzen ausgestattete Endplatte umfasst. Die Schlitze
sind angepasst, um kleine Deformationen zu absorbieren, wenn thermische
Beanspruchung sowohl auf die Einlass- als auch auf die Auslasslöcher auf
der Endplatte aufgebracht wird. Die Endplatte, welche aus Gründen bezüglich der
Herstellung, zweifellos, aus einem Stück hergestellt ist, ist mit
zwei parallelen Schlitzen ausgestattet. Die Schlitze erstrecken
sich von den gegenüberliegenden
Längskanten über den
Hauptabschnitt der Breite der Endplatte angrenzend zu den Auslass-/Einlasslöchern.
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Die
Bauart der Schlitze in
JP 1113993 erlaubt nur
kleinen Deformationen von ungefähr
1/100 mm absorbiert zu werden. Größere Deformationen werden dazu
führen,
dass Brüche
an den äußersten
Enden der Schlitze erscheinen und die Endplatte wird so beschädigt werden.
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Demgemäß kann die
in
JP 1113993 beschriebene
Plattenwärmetauscherbauart
nicht bei großen
Plattenwärmetauschern
verwendet werden, bei welchen die thermischen Deformationen mehrere Millimeter
betragen können.
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Verschiedene
Bauarten von Plattenwärmetauschern
und darin eingeschlossene Teile sind seit langer Zeit bekannt. Ein Beispiel
ist
EP 033,201 , welches
einen Rahmen für
einen Plattenwärmetauscher offenbart.
In konventioneller Weise ist der Rahmen aus zwei Endplatten hergestellt,
welche jedoch wiederum in eine Anzahl von Einheiten geteilt sind.
Der Zweck von dieser Teilung der Endplatten in Einheiten ist einerseits
einfachere und rationellere Herstellung zu erlauben und andererseits
die Handhabung und die Montage der Endplatten und des Plattenwärmetauschers
zu erleichtern. Um als konventionelle Endplatten zu fungieren, sind
die verschiedenen Einheiten in steife Platten in Verbindung mit
der Montage des Plattenwärmetauschers
montiert.
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So
gibt es derzeit kein Plattenwärmetauscherkonzept,
in welchem der Plattenstapel zwischen zwei Endplatten geklemmt ist
und welcher in einer zufrieden stellenden Weise unter den vorstehend
beschriebenen Bedingungen, zum Beispiel bei Hochdrücken und
in einer chemisch aggressiven Umgebung, verwendet werden kann und
welcher erhebliche thermische Deformationen absorbieren kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der Erfindung ist deshalb einen Plattenwärmetauscher vorzusehen, welcher
die vorstehenden Probleme löst
oder zumindest verringert. Das Ziel ist einen Plattenwärmetauscher
mit einer einfachen Konstruktion vorzusehen, der in einer zufrieden
stellenden Weise unter unterschiedlichen Bedingungen, zum Beispiel
bei Hochdrücken
und in chemisch aggressiven Umgebungen, verwendet werden kann und
welcher zum Absorbieren thermischer Deformationen imstande ist.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung ersichtlich.
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Die
Ziele der Erfindung werden durch einen Plattenwärmetauscher der durch die Einleitung
erwähnten
Art erreicht, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass eine der
Endplatten, zwei einzelne Segmente umfasst, die relativ versetzbar
in der Ebene der Endplatte sind. Im Falle von einer Veränderung
in Länge
und Breite in den Wärmetransferplatten,
welches nicht ebenso schnell in den Endplatten geschieht oder in
diesen Platten nicht vorhanden ist, sind die Segmente der Endplatten
so fähig
sich in verschiedene Richtungen in der Ebene der Endplatte zu bewegen.
Folglich können
die versetzbaren Segmente der Endplatte die Längenänderungen in den Wärmetransferplatten
kompensieren und die Beanspruchung in den Anschlüssen der Verbindungen zwischen
den Abzugsöffnungen
der Endplatten und den Einlass- und Auslasskanälen, die durch den Stapel der
Wärmetransferplatten
gebildet sind, ist so reduziert. Außerdem umfasst der Plattenwärmetauscher
keine Komponenten, die Verwendung bei hohen Temperaturen und in
chemisch aggressiven Umgebungen verhindert. Demgemäß bietet
die erfinderische Konstruktion des Plattenwärmetauschers eine Lösung der
vorstehenden Probleme.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
des Plattenwärmetauschers
sind in den abhängigen
Ansprüchen 2–7 definiert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfasst
jedes Segment der Endplatte eine Abzugsöffnung. Kompensation, wie vorstehend
beschrieben, von verschieden Längenänderungen
in den Endplatten und den Wärmetransferplatten
kann so an jeder Verbindung zwischen den Abzugsöffnungen der Endplatten und
den durch die Wärmetransferplatten
gebildeten Kanäle
erreicht werden. Das bedeutet, dass jeder Anschluss von Verbindungen
der geringsten möglichen
Beanspruchung ausgesetzt ist und das Ermüdungsschaden weiter reduziert
werden kann.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
sind die Abzugsöffnungen
auf der Endplatte entlang derselben geometrischen Mittellinie positioniert.
Diese Positionierung der Abzugöffnungen
ist vorteilhaft aus dem Gesichtspunkt von Herstellung, zum Beispiel
weil es erlaubt, einen schmale Endplatte und so einen schmalen Plattenwärmetauscher
zu haben. Diese Bauart der Endplatte ermöglicht eine ähnliche
Bauart der Wärmetransferplatten,
welche so miteinander vermischt werden dürfen, indem sie über ihre
Längsachse
gedreht werden. Dies wird aus dem Gesichtspunkt der Herstellung
vorgezogen, da nur eine Ausführungsform
der Wärmetransferplatte
in dem Plattenwärmetauscher
benötigt
wird.
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Aufteilen
solch einer Endplatte, auf welcher die Abzugsöffnungen entlang einer geometrischen Mittellinie
positioniert sind, ist vorteilhaft. Aufgrund ihrer Form ist die
lange und schmale Endplatte erheblichen Längenänderungen in Verbindung mit
Temperaturänderungen
unterworfen und diese Veränderungen
werden so durch die Aufteilung kompensiert.
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Gemäß noch einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
ist eine Oberfläche
mit erhöhter Reibung
auf mindestens einem der Segmente der Endplatte und/oder auf einer
angrenzenden Platte angeordnet. Die angrenzende Platte kann entweder die äußerste Platte
des Stapels von Wärmetransferplatten
oder eine Platte, die zwischen den Endplatten und dem Stapel von
Wärmetransferplatten
angeordnet ist, sein. Aufgrund der Reibung ist eine Flexibilität zwischen
der Endplatte und der angrenzenden Platte erreicht, wenn Längenänderungen
in den Platten geschehen. Die Beanspruchung auf die Verbindungen zwischen
den Platten ist dadurch reduziert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
erhöhte
Reibung durch Ausstatten mindestens eines der Segmente rund um eine
Abzugsöffnung
der Endplatte mit einem Befestigungsmuster zum Eingriff mit der
angrenzenden Platte erreicht. Der Eingriff erhöht so die Flexibilität zwischen
den Platten.
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Die
Flexibilität
zwischen den Endplatten und dem Stapel von Wärmetransferplatten kann außerdem erhöht werden,
wenn die Platte angrenzend der Endplatte mit einem Befestigungsmuster
entsprechend dem der Endplatte ausgestattet ist.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
ist ein Gleitelement zwischen den Wärmetransferplatten und einer
angrenzenden Endplatte angeordnet. Trotz des vorstehend erwähnten Eingriffes
zwischen den Segmenten der Endplatten und der angrenzenden Platten,
kann etwas Bewegung zwischen den Endplatten und dem Stapel von Wärmetransferplatten
geschehen. Diese Bewegung erhöht sich
als eine Funktion von der Distanz zu den Abzugöffnungen, die auf der Endplatte
vorgesehen sind, wo die Segmente in den Stapel von Wärmetransferplatten
eingreifen. Mittels des Gleitelementes kann, die Abnutzung, die
andernfalls zwischen den Endplatten und den benachbarten Wärmetransferplatten
geschehen ist, so vermieden werden.
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Überdies
ist das Gleitelement angepasst, um die benachbarte Wärmetransferplatte
zu erfassen, wobei es ihre Bewegungen verfolgt. Das Gleitelement
ist dadurch gleitbar entgegen der abnutzungsresistenteren Endplatte
angeordnet.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen
mit Bezugnahme zu den begleitenden schematischen Zeichnungen ersichtlich.
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1 zeigt
eine Endplatte gemäß einer
ersten Ausführungsform,
welche gestimmt ist, um in einem Plattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet zu werden.
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2 zeigt
eine Wärmetransferplatte,
die mit der Endplatte von 1 verbunden
ist.
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3 zeigt
eine Endplatte gemäß einer zweiten
Ausführungsform,
welche bestimmt ist, um in einem Plattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet zu werden.
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4 zeigt
eine Wärmetransferplatte,
die mit der Endplatte von 3 verbunden
ist.
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5 zeigt
eine Endplatte, die in 3 von der entgegen gesetzten
Seite veranschaulicht ist.
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6 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in 3.
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7 ist
eine Seitenansicht eines Plattenwärmetauschers, der eine Endplatte
gemäß 3 und
Wärmetransferplatten
gemäß 4 besitzt.
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8 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII in 7.
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9 ist
eine vergrößerte Ansicht
des in 6 gezeigten Teils A.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
in 1 gezeigte Endplatte ist eine Rahmenplatte 1,
die bestimmt ist, um zusammen mit einer zusätzlichen Platte, einer „Druckplatte" (nicht gezeigt),
die Hauptkomponenten eines Plattenwärmetauschers zu bilden. Die
Rahmenplatte 1 ist in relativ versetzbare Segmente 10 geteilt
und jede Ecke davon ist mit einer Durchzugöffnung 11 ausgestattet, wobei
Verbindungsrohre 12 an den Öffnungen angeordnet werden.
Die Durchzugsöffnungen 11 und
die Verbindungsrohre 12 erlauben Einströmen und Ausströmen von
einer Anzahl von (üblicherweise
zwei) Wärmeaustauschfluiden
in den Plattenwärmetauscher.
Wie in 1 gezeigt umfasst jedes Segment 10 nicht
mehr als eine Durchzugöffnung 11 und
ein damit verbundenes Verbindungsrohr 12. Jede separate
aus Segmenten 10, Durchzugöffnungen 11 und Verbindungsrohren 12 bestehende
Einheit wird als ein Verbindungsmodul 13 bezeichnet. 1 zeigt
die vier Verbindungsmodule 13 der Rahmenplatte 1.
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Ein
verlängertes
zentrales Segment 14 ist an dem Zentrum der Rahmenplatte
mit zwei der Verbindungsmodule 13, die sich auf beiden
kurzen Seiten befinden, vorgesehen.
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Die
zwei in den Rahmen eingeschlossenen Endplatten können beide wie vorstehend beschrieben
ausgelegt werden, d.h. sowohl die Druckplatte als auch die Rahmenplatte
des Rahmens können aufgeteilt
werden. In diesem Fall werden die entsprechenden Verbindungsmodule
auf den jeweiligen Druck- und Rahmenplatten verbunden. 1 veranschaulicht
wie Festklemmen mittels Spannbolzen 15 erreicht wird. Mindestens
zwei Bolzen 15 werden verwendet, um die jeweiligen Verbindungsmodule 13 auf jeweils
der Druckplatte und der Rahmenplatte zusammen zu halten. Es wird
jedoch vorgezogen drei oder mehr Bolzen 15 für jedes
Paar von Verbindungsmodulen 13 zu haben. Zusätzlich wird
eine Anzahl von Bolzen 15 entlang der Längskanten des Mittelsegments 14 angeordnet,
um die Mittelsegmente der Rahmenplatte und der Druckplatte zusammen
zu klemmen.
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Wenn
nur eine der zwei in den Rahmen eingeschlossenen Endplatten aufgeteilt
ist, wird das Segment von einer Platte mit der anderen unsegmentierten
Platte zusammen geklemmt. Bolzen können hier ebenso verwendet
werden.
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2 zeigt
eine Wärmetransferplatte 2,
die bestimmt ist, um zusammen mit der in 1 gezeigten
Rahmenplatte 1 verwendet zu werden. Die vier Ecken der
Wärmetransferplatte 2 sind
mit Durchzügen 21a–d ausgestattet.
Die vier Durchzüge 21a–d, ein
erster und ein zweiter Einlasskanal 21a, 21b und ein
erster und ein zweiter Auslasskanal 21c, 21d bilden
zusammen mit den Durchzügen
der anderen Wärmetransferplatten
einen ersten und einen zweiten Einlasskanal und eine ersten und
einen zweiten Auslasskanal durch den Plattenstapel, der durch die Wärmetransferplatten 2 gebildet
wird. Die Lage der Durchzüge 21a–d auf den
Wärmetransferplatten 2 entspricht
der Lage der Durchzugöffnungen 11 auf der
in 1 gezeigten Rahmenplatte. Die durch den Stapel
von Wärmetransferplatten 2 gebildeten
Kanäle
kommunizieren mit den Verbindungsrohren 12 der Rahmenplatte 1.
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Ein
fluiddichtes Dichtungsmittel 22, zum Beispiel ein Dichtungsring
oder eine Schweißnaht,
ist auf der Wärmetransferplatte 2 vorgesehen
und erstreckt sich jeweils rundherum eines ersten Einlass- und Auslasskanals 21a und 21b.
Ein ähnliches
Dichtungsmittel ist auf jeder zweiten Wärmetransferplatte des Plattenstapels
vorgesehen. Auf den dazwischen liegenden Wärmetransferplatten ist ein
Dichtungsmittel vorgesehen, welches sich jeweils rund um einen zweiten
Einlass- und Auslasskanal 21c und 21d erstreckt.
Das Dichtungsmittel trägt
zur Bildung von zwei separaten Kanälen bei, die sich durch den
Plattenwärmetauscher
erstrecken, einen für
das erste Wärmeaustauschfluid
und einen für
das zweite Wärmeaustauschfluid.
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Die
in 1 gezeigten Spannbolzen 15, welche die
zwei in den Rahmen eingeschlossenen Endplatten zusammen klemmen,
sind auch in 2 gezeigt. In 2 sind
die Bolzen nahe zu den äußeren Kanten
der Wärmetransferplatte 2 angeordnet.
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3 zeigt
eine Rahmenplatte 3 gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
welche zusammen mit der Druckplatte bestimmt ist, die Hauptkomponenten eines
Plattenwärmetauscherrahmens
zu bilden. Wie in der ersten Ausführungsform umfasst die Rahmenplatte 3 relativ
versetzbare Segmente 30. Jedoch unterscheidet sich die
Positionierung der Durchzugöffnungen 31 und
der damit verbundenen Verbindungsrohre 32 von der ersten
Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform
sind die Durchzugöffnungen 31 entlang
der geometrischen Mittellinie der Rahmenplatte 3 angeordnet.
So sind vier Verbindungsmodule 33, welche aus einem Segment 30,
einem Durchgangsloch 31 und einem Verbindungsrohr 32 bestehen,
in Paaren unter einander mit einen dazwischen angeordneten zentralen
Segment 34 angeordnet. Die vier Verbindungsmodule 33 sind
im Wesentlichen identisch, mit Ausnahme der Länge der Verbindungsrohre 32. 3 zeigt
auch einen ersten Flansch 36A, der angrenzend zu jedem Verbindungsrohr 32 zum
Verbinden der Rohre (nicht gezeigt) angeordnet ist, durch welche
die Fluide zu dem Plattenwärmetauscher
gespeist werden.
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Wie
in der ersten Ausführungsform
halten bestimmte Bolzen 35 die jeweiligen Verbindungsmodule 33 des
Rahmens und der Druckplatten zusammen. Die zwei in den Rahmen eingeschlossenen Platten
können,
wie in 3 gezeigt, mittels Bolzenverbindungen 37,
die rundum den Plattenwärmetauscher
angeordnet sind, verbunden werden.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer Wärmetransferplatte 4,
welche bestimmt ist, um zusammen mit der in 3 gezeigten
Rahmenplatte 3 verwendet zu werden und welche deshalb eine
entsprechende Erscheinung besitzt. Die Durchzüge der Wärmetransferplatte 4,
d.h. erste Einlass- und Auslasskanäle 41a, 41b und
zweite Einlass- und Auslasskanäle 41c, 41d sind
entlang der Längsachse
der Wärmetransferplatte 4 angeordnet, so
dass ihre Positionen den Positionen der Durchzugöffnungen 31 auf der
in 3 gezeigten Rahmenplatte 3 entsprechen.
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Ein
fluiddichtes Dichtungsmittel 42, zum Beispiel ein Dichtungsring
oder eine Schweißnaht,
erstreckt sich jeweils rund um einen ersten Einlass- und Auslasskanal 41a und 41b.
Wie vorstehend beschrieben sind ähnliche
Dichtungsmittel auf jeder zweiten Wärmetransferplatte des Plattenstapels
vorgesehen. Auf den dazwischen liegenden Wärmetransferplatten ist ein
Dichtungsmittel vorgesehen, welches sich jeweils rund um einen zweiten
Einlass- und Auslasskanal 41c und 41d erstreckt.
Das Dichtungsmittel trägt
zur Bildung von zwei separaten Kanälen durch den Plattenwärmetauscher
bei, einen für das
erste Wärmeaustauschfluid
und einen für
das zweite Wärmeaustauschfluid.
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Zum
Eingriff zwischen den zwei Endplatten des Rahmens und der dazwischen
liegenden Wärmetransferplatten
kann ein Befestigungsmuster auf dem Rahmen der Endplatten vorgesehen
werden. Wie in 5 gezeigt, besitzt die in 3 veranschaulichte
Rahmenplatte 3 ein Befestigungsmuster 38, welches
rund um die Durchzugsöffnungen 31 und den
Verbindungsrohren 32 angeordnet ist. So ist die Seite der
in 5 gezeigten Rahmenplatte 3 die jenige,
die gegen den Stapel von Wärmetransferplatten
orientiert ist und an die äußerste Wärmetransferplatte
des Plattenstapels, die abschließende Platte stößt. Dies
erlaubt dem Befestigungsmuster 38, welches aus gepressten
Erhöhungen
und Mulden besteht, in die abschließende Platte einzugreifen,
entweder in die abschließende
Platte selbst oder vorzugsweise einem darauf vorgesehenen entsprechenden
Befestigungsmuster. Auf diese Weise ist jedes Verbindungsmodul 33 unbeweglich
an den Durchzügen
der abschließenden
Platten angeschlossen.
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Der
Zweck des Eingriffes ist, eine Flexibilität zwischen dem Rahmen und dem
Stapel von Wärmetransferplatten
zu erreichen, weil der Plattenstapel einer Längenänderung unterworfen ist, die
nicht durch eine entsprechende Veränderung jeweils in der Rahmenplatte
und der Druckplatte angepasst wird. Die Flexibilität wird auch
durch die aufgeteilten Endplatten des Rahmens erleichtert.
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Natürlich kann
die Bereitstellung von Befestigungsmustern auf den zwei Endplatten
des Rahmens und den jeweiligen abschließenden Platten auch in Verbindung
mit der ersten, wie in 1 und 2 gezeigten,
Ausführungsform
angewendet werden.
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6 ist
eine Querschnittsansicht der Rahmenplatte entlang der Linie VI-VI
in 3. Zwei Verbindungsmodule 33 sind gezeigt,
die Durchzugsöffnungen 31 genauso
wie Verbindungsrohre 32 besitzen. Die Verbindungsrohre 32 sind
von unterschiedlichen Längen
und sind an ihrem freien Ende mit einem ersten Flansch 36A versehen.
Gleichermaßen sind
die Enden der Verbindungsrohre 32 rund um die Abzugsöffnungen 31 der
Rahmenlatte 3 mit einem zweiten Flansch 36B versehen.
Die ersten Flansche 36A, Verbindungsrohre 32 und
die zweiten Flansche 36B sind, vorzugsweise durch Schweißen, verbunden,
um eine Einheit zu bilden und besitzen ähnliche Korrosionseigenschaften.
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Wie
vorstehend angegeben ist eine Bolzenverbindung rund um den Plattenwärmetauscher
angeordnet, um die zwei Endplatten des Rahmens zusammenzuhalten.
Die innerhalb des Plattenwärmetauschers
erzeugten Kräfte
werden zu der Bolzenverbindung 37 über ein erstes und ein zweites
Element 39, 40, das zwischen dem zweiten Flansch 36B und
der Bolzenverbindung 37 angeordnet ist, übertragen.
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7 ist
eine Seitenansicht eines Plattenwärmetauschers 7 mit
der, wie in 3 gezeigten, Rahmenplatte und
wie in 4 gezeigten Wärmetransferplatten 4. 7 zeigt
deutlicher die Anordnung der Bolzenverbindung 37 rund um
den Plattenwärmetauscher 7.
Zusätzlich
veranschaulicht
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8 die
halbkreisförmige
Verlängerung
der Bolzenverbindung 37 rund um jede der Endplatten.
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Um
die Abnutzung zwischen den abschließenden Platten und den Endplatten
des Rahmens zu absorbieren, ist ein Gleitelement 91 zwischen
dem Stapel von Wärmetransferplatten 90 und
der Endplatte angeordnet, wie in 9 gezeigt.
Das Gleitelement 91 greift in die äußerste Wärmetransferplatte, die abschließende Endplatte 90a,
mittels einem auf der Endplatte 90a und/oder auf dem Gleitelement 91 vorgesehenen
Befestigungsmuster und ist gegen die Endplatte 3 gleitbar
versetzbar. Dies bedeutet, dass die Endplatte 3, welche
weniger abnutzungsempfindlich ist, die Abnutzung absorbieren wird.
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9 zeigt
auch wie der Plattenstapel und das Verbindungsrohr 32 der
Endplatte mittels eines Flansches 92 zusammen gehalten
werden.
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In
Bezug auf Materialien bestehen die Wärmetransferplatten vorzugsweise
aus gepresstem Blech, wohingegen die Endplatten, zum Beispiel, aus Karbonstahl
bestehen können.
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Es
ist offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen der vorstehend
beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
innerhalb des Erfindungsbereiches, wie durch die angehängten Ansprüche definiert,
möglich
sind. Zum Beispiel können
die Segmente der in 1 und 3 gezeigten
Rahmenplatte mehr als eine Abzugöffnung
umfassen. In dem Fall, wo die Abzugsöffnungen nah zueinende positioniert
sind, ist es möglich
ein Segment mit mehr als einer, geeignet zwei, Abzugöffnungen
auszustatten.
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Außerdem können in
einigen Fällen
die Endplatten und die jeweiligen äußersten Wärmetransferplatten, die abschließenden Platten,
durch eine dazwischen liegende Platte separiert werden. So ist direkter
Eingriff zwischen den Endplatten und den abschließenden Platten
nicht möglich,
wie vorstehend in Verbindung mit den Befestigungsmustern von 5 beschrieben;
stattdessen greifen die Platten über
die dazwischen liegende Platte ein.
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Überdies
kann Eingriff zwischen den Endplatten und der abschließenden Platte/dazwischen liegenden
Platte oder zwischen der abschließenden Platte und dem Gleitelement
mittels des vorstehend beschriebenen Befestigungsmusters gänzlich oder teilweise
durch erhöhte
Reibung zwischen den Platten ersetzt werden. Die erhöhte Reibung
kann, zum Beispiel, durch Ausstatten der Platten mit reibungsfördernden
Oberflächen
erreicht werden.