DE656695C - Waermeaustauschvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung, die aus unmittelbar aneinandergereihten, geformten, plattenförmigen Elementen besteht. An den Rändern und an den Flüssigkeitsein-, -aus- und -übertrittssteilen sind Kanäle zur Aufnahme von Dichtungsmitteln herausgepreßt.

Die Schwierigkeiten bei derartigen plattenförmigen Wärmeaustauschvorrichtungen liegen im allgemeinen in der Dichtung um die Flüssigkeitsaustrittsstelle herum. Es müssen einerseits die Durchtrittsquerschnitte für die Flüssigkeiten hinreichend bemessen sein, damit die Vorrichtung nicht mit allzu hohen Druckverlusten arbeitet. Andererseits müssen die fraglichen Stellen sorgfältig versteift werden, um die dauernd sichere Anlage der Dichtungsmittel zu gewährleisten.

Bei Vorrichtungen, die aus glatten, ebenen Platten unter Zwischenschaltung von Rahmenstücken zusammengebaut werden, ergeben sich Versteifungsmöglichkeiten an den fraglichen Stellen im allgemeinen aus der Rahmenbauart heraus als naheliegend. Größere Schwierigkeiten sind zu überwinden, wenn beim Aufbau der Vorrichtungen aus geformten Platten grundsätzlich auf Rahmenstücke verzichtet wird. Es ist eine Bauart mit geformten Platten bekannt, bei der zur Schaffung des erforderlichen Durchtrittsquerschnittes an den Flüssigkeitsübertrittsstellen die Sicken abgeflacht werden. Durch diese Abflachung wird aber gegen die Forderung einer möglichst steifen Ausbildung der die Übertrittskanäle bildenden Plattenteile verstoßen, so daß eine zuverlässige Dichtung nicht erzielt werden kann. Es muß mit einem Übertritt der Flüssigkeiten in die jeweils unmittelbar angrenzenden Räume, d. h. mit einer Vermischung der wärmeaustauschenden Flüssigkeiten, gerechnet werden.

Gemäß der Erfindung werden vorstehende Nachteile dadurch beseitigt, daß an den Übertrittsstellen der Elemente Eindrückungen, durch welche die wärmeaustauschenden Flüssigkeiten unter den Dichtungskanälen der darüberliegenden Elemente hindurchströmen, von der vollen Höhe des Zwischenraumes der Elemente geformt und zur Sicherung der xA.bdichtung an der Rückseite der Eindrückungen durch Einpressungen oder eingeschweißte Brückenstücke versteift sind. Infolge der Ausbildung der Eindrückungen in der vollen Höhe des Zwischenraumes der Elemente werden hinreichend große Durchflußquerschnitte geschaffen und andererseits die Möglichkeit gegeben, Einpressungen oder einzuschweißende Brückenstücke von hinreichend großen Trägheitsmomenten zur wirksamen Versteifung der Platten an den Ein-

drückungsstellen anzuordnen. Die Ausbildung der Eindrückungen und Dichtungskanäle in der vollen Höhe des Zwischei raumes der Platten bedeutet des weiteq auch eine gute Anpassung an die äußere Ui rißlinie der Platten.

Gemäß der Erfindung können die Dichtungskanäle der über den besagten Eindrückungen liegenden Elemente mit Einpressungen versehen werden, die sich gegen den Boden der darunterliegenden Eindrückung abstützen und gewissermaßen durch Unterteilung der ganzen Spannweite der Eindrückungen zu deren Versteifung beitragen. Es können auch in den Eindrückungen selbst Aufpressungen ausgebildet sein, die den Dichtungskanal des darüberliegenden Elementes berühren. Die versteifenden Aufpressungen in den Eindrückungen können auch vorteilhaft an die Seiten gerückt werden und über die ganze Breite der Eindrückungen durchlaufen. Abgesehen von den ■versteifenden Wirkungen gerade auch an den empfindlichen Randteilen der Eindrückungen verbindet sich mit dieser Anordnung der Aufpressungen der Vorteil, daß die Dichtungsmittel am Rande eine seitliche Anlagemöglichkeit finden und dadurch gegen Verschieben und Verquetschen gesichert sind. Ohne derartige Aufpressungen an der Seite würde die Platte an den Eindrückungsstellen das Bild eines ebenen und damit zu keinem Widerstand fähigen Bauteiles machen. Die besagten Aufpressungen werden zweckmäßig mit Füllmittel ausgefüllt, so daß sie eine glatte Berührungsfläche für die Dichtungspackung des nächsten Elementes bilden.

Diese seitlichen Aufpressungen können in dem Fall umgangen werden, in dem eingeschweißte Brückenstücke vorgesehen werden. Vorteilhaft bilden die einzelnen einzuschweißenden Brückenstücke die Stege einer durchlaufenden Brücke, die das dünne Blech wirksam gegen das Dichtungsmittel des +5 nächsten Elementes drücken kann.

Die Zeichnungen veranschaulichen einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigen

Fig. ι ein Wärmeaustauschelement einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß A-A der Fig. i,

Fig. 3 einen Querschnitt durch mehrere aneinandergelegte Elemente gemäß B-B der Fig. i,

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Q-C der Fig. i,

Fig. 5 einen Teil des Wärmeaustauschelementes einerabgeändertenAusführumgsform, Fig. 6 einen Querschnitt gemäß D-D der Fig· 5-

Fig. 7 einen Querschnitt durch mehrere . nebeneinanderliegende Elemente nach Fig. 5, d zwar einen Schnitt gemäß E-E dieser

,bbildung. ■

■. 8 zeigt eine Abänderung des Elenach Fig. 5.
■" Fig. 9 ist ein Schnitt gemäß F-F der Fig. 8.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 besteht das Wärmeaustauschelement aus einer geformten Blechplatte 1 aus Stahl oder sonst geeignetem Metall. Der mittlere oder größere Teil des Bleches ist so gepreßt, daß er Kanäle für den Durchtritt der Flüssigkeit bildet, während der größere Teil des Plattenrandes so gepreßt ist, daß er im Querschnitt L-Form hat (Fig. 2), wobei der senkrechte Schenkel des L als innere Anlage für einen Dichtungsstreifen 2 dient. Die äußere Seite des Dichtungsstreifens wird von einem Metallring 3 abgestützt, der durch Nieten oder Schweißen an dem Rand des Preßlings befestigt ist. Ein derartiger Ring bewirkt gleichzeitig eine Versteifung der "5 ganzen Wärmeaustauschplatte.

Bei der dargestellten Ausführungsform hat das Element vier Luken, nämlich zwei Luken 5, von der die eine als Einlaßluke und die andere als Auslaßluke dient, und zwei Luken 6 für den Übergang. In der Praxis werden mehrere Platten in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise aneinandergelegt, derart, daß die aufeinanderfolgenden Platten abwechselnd Rechts- und Linksplatten sind (eine Rechtsplatte ist so geformt, daß sie das Spiegelbild einer Linksplatte darstellt). Die Auslaßluken 5 der Platte 1 kommen also mit der Übergangsluke 6 der nächsten Platte i^a zur Deckung. Das setzt sich fort durch die ganze Reihe der aufeinanderfolgenden Platten. Die Dichtungen 2 umgeben die Kanäle oder Kammern für den Durchtritt der Flüssigkeiten, die zwischen je zwei benachbarten Platten liegen. Die Dichtungen sind so angeordnet, daß sie sich über die äußeren Wände der Luken 5 erstrecken. Dabei ist in der Gegend dieser Wandungen die Platte ebenfalls so gepreßt, daß sie im Querschnitt L-Form hat. Dichtungen 2" werden um die Übergangsluken 6 gelegt, deren Ränder ebenfalls im Querschnitt L-Form haben, so daß ein Schenkel des L als Abstützung für den Dichtungsstreifen dient, während die andere Seite des Dichtungsstreifens wie vor- ^¹S her durch einen metallischen Versteifungsring 3" abgestützt wird.

Die zwischen den inneren Rändern einer Übergangsluke liegenden Teile der zur Abstützung der Packung dienenden Elemente sind zweckmäßig mit einem oder mehreren Kanälen 10 (Fig. 3) versehen, die zum äuße-

ren Rand der Platte führen, so daß zwischen der Packung 2 oder der Packung 2" wegen Undichtigkeiten hindurchtretende Flüssigkeit nach der Außenseite des Wärmeaustauschapparates abgeleitet werden kann. Dadurch wird ein Mischen der beiden Flüssigkeiten verhindert, zwischen denen der Wärmeaustausch erfolgen soll.

Damit die durch eine der Luken 5 strömende Flüssigkeit in die zwischen der Platte ι und der benachbarten Platte i^B liegende Kammer geleitet werden kann, ist die Kammer 1 mit Eindrückungen 12 (Fig. 3) Λ-ersehen, durch die die Flüssigkeit unter denjenigen Teil der benachbarten Platte geleitet wird, der ausgedrückt ist zum Aneinanderpassen der Packungen 2 und 2^a. In diesen Eindrückungen sind z. B. durch Schweißen Überbrückungsstücke 14 (vgl.

auch Fig. 4) befestigt, die dazu dienen, in diesen Teilen die Platten zu tragen und zu stützen und eine sichere Berührung zwischen der äußeren Fläche der Eindrückung 12 und den Packungen 2 und 2° der benachbarten Platte zu sichern. Die Enden dieser Stücke dienen zum Abstützen für die Packungen 2, die sich längs der Enden der Stücke 5 erstrecken. Die Überbrückungsstücke sind zweckmäßig mit mehreren Aussparungen 16 (Fig. i, 3 und 4) versehen zur Bildung von Kanälen für die zwischen den Platten 1 und i^a strömende Flüssigkeit.

Die Platten sind oben und unten mit geformten Endstücken 18 zum Tragen und Führen der Platten versehen. An denjenigen Stellen, an denen die Dichtungen der äußeren Kante der Platte nicht folgen, können die Endstücke 18 so ausgebildet sein, daß, sie als äußere Abstützung für die Dichtungsstreifen dienen.

Bei der abgeänderten Ausführungsform' nach Abb. 5 wird der größere Teil des Dichtungsstreifens 2 sowohl innen wie außen durch einen Teil des Plattenrandes abgestützt,

z. B. durch Hineindrücken eines (J-förmigen Kanals 20 in die Plattenränder und Hineinpassen der Dichtungsstreifen in den Kanal (Fig. 6 und 7). Die Ränder können außerdem durch Anschweißen von Versteifungsrippen versteift werden. Beim dargestellten Beispiel sind die Enden der Eindrückungen 12 durch zwei Erhöhungen 22 begrenzt (Fig. 6), die der inneren Abstützung der Dichtung 2 folgen. ■ In die Rückseite der Platte sind besondere Streifen 24 eingefügt, damit eine glatte, ebene Fläche für die Berührung mit der Dichtung 2 der nächsten Platte gewahrt bleibt.
Die Fig. 5, 6 und 7 veranschaulichen auch eine abgeänderte Form des Trägers für die Bodenteile der Eindrückungen 12, die dazu dienen, die Flüssigkeit unter die benachbarte Platte zu leiten. In diesem Falle sind wei-•te,re Eindrückungen 25 an der Unterseite ₄HP"der Platte vorgesehen, die eine kleinere Fläche haben als die Eindrückungen 12 und so angeordnet sind, daß sie in eine Eindrückung 12 einer benachbarten Platte hineinragen und aus diesem Grunde dazu dienen, die äußere Wand der Eindrückungen 12 in fester Berührung mit den Packungen der nächsten Platte zu halten (Fig. 7), andererseits aber einen Durchfluß der Flüssigkeit durch die Eindrückungen 12 und um die Eindrückungen 25 herum gestatten. .

Eine weitere Ausführungsform veranschaulicht Fig. 8, die hinsichtlich der Randausbildung der Ausführung nach Fig. 5 ähnlich ist, bei der aber Vorsprünge 30 aus dem Boden der Eindrückungen 12 nach oben ragen und zur Versteifung der Platte in dieser Gegend dienen. Die Unterseiten der Vorsprünge 30 brauchen nicht gefüllt zu werden, da sie, wenn ihre offenen Enden in Berührung mit der nächsten Platte sind (Fig. 9), zwischen den diese Platte begrenzenden Dichtungen und den Dichtungen liegt, die deren Übergangsluke umgeben und deshalb mit irgendeiner Flüssigkeit nicht in Berührung kommen.

Von den verschiedenen Luken bei den dargestellten Beispielen ist in manchen Fällen nur die eine oder die andere notwendig, je nach dem Weg, den die Flüssigkeiten durch den Apparat nehmen sollen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauschvorrichtung, bestehend aus unmittelbar aneinandergereihten, geformten, plattenförmigen Elementen, die an den Rändern und an den Flüssigkeitsein-, -aus- und -übertrittssteilen mit herausgepreßten Kanälen zur Aufnahme von Dichtungsmitteln versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übertrittsstellen der Elemente Eindrückungen, durch welche die wärmeaustauschenden Flüssigkeiten unter den Dichtungskanälen der darüberliegenden Elemente hindurchströmen, von der vollen Höhe des Zwischenraumes der EIemente geformt und zur Sicherung der Abdichtung an der Rückseite der Ein- - drückungen durch Einpressungen oder eingeschweißte Brückenstücke versteift sind.

2. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskanäle der über den Eindrückungen (12) liegenden Elemente mit Einpressungen (25) versehen sind, die sich gegen den Boden der darunterliegenden Eindrückung abstützen.

3· Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß in den Eindrückungen (12) Aufpressungen (30) ausgebildet sind, die den Dichtungskanal des darüberliegenden Elementes berühren.

4. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (12) seitlich von Aufpressungen (22) begrenzt sind, die sich unmittelbar an den Anlagesteg der Hauptdichtung (2) anschließen und mit Füllmaterial (24) ausgefüllt sind zur Bildung einer glatten Berührungsfläche für die Dichtungspackung (2) des nächsten Elementes.

5. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschweißten Brückenstücke (14) Stege einer durchlaufenden Platte bilden, die das dünne Blech gegen das Dichtungsmittel des nächsten Elementes drückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen