DE69204166T2

DE69204166T2 - Plattenwärmeaustauscher.

Info

Publication number: DE69204166T2
Application number: DE69204166T
Authority: DE
Inventors: Ralf Blomgren
Original assignee: Alfa Laval Thermal AB
Current assignee: Alfa Laval Thermal AB
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2012-06-19
Also published as: JPH06508426A; SE9101928D0; EP0591383B1; WO1993000563A1; DK0591383T3; SE468685B; US5398751A; EP0591383A1; DE69204166D1; SE9101928L; JP3369170B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit mehreren Wärmetauschplatten, die jeweils mindestens einen Wärmetauschbereich mit parallelen Rippen, die aus einer zur Platte parallelen Ebene zu einer bestimmten Höhe aufwärts gepreßt sind, und mit winklig zu den aufwärtsgepreßten Rippen abwärts gepreßten parallelen Tälern, sowie zwischenliegende Plattenbereiche mit Vorsprüngen und Vertiefungen aufweisen, deren Abstand von der Ebene geringer als die bestimmte Höhe ist, wobei die Rippen auf einer Seite einer Platte und die von den Tälern auf der anderen Seite der Platte gebildeten Rippen gemeinsam mit den Zwischenbereichen der Platten Kanäle bilden, die jeweils Kanäle schneiden, die auf der anderen Plattenseite gebildet sind, und wobei die Rippen und Tälern zweier im Plattenwärmetauscher nebeneinander angeordneter Platten so angeordnet sind, daß die Rippen der einen Platte an den mit ihnen parallelen Rippen auf der anderen Platte anliegen.
Aus der GB 1 357 282 ist bekannt, eine Wärmetauschplatte mit einem Wellungsmuster aus nebeneinander verlaufenden Rippen, die aus einer mit der Platte parallelen Ebene aufwärts ausgepreßt sind, und aus winklig zu diesen Rippen verlaufenden Tälern zu versehen, die nebeneinander verlaufend aus dieser Ebene abwärts ausgepreßt sind. So sind auf beiden Plattenseiten Rippen und Täler gebildet, wobei die Rippen zusammen mit Zwischenbereichen der Platte Kanäle für das Wärmetauschmittel bilden. Diese Kanäle verlaufen auf den beiden Plattenseiten in unterschiedlichen Richtungen und, wenn zwei Platten nebeneinander montiert sind, liegen die Rippen der einen Platten über ihre gesamte Länge an den zu ihnen parallelen Rippen der anderen Platte an.
Aus der genannten Patentschrift ist ebenfalls bekannt, daß die Flächen zwischen den Rippen und Tälern sich versteifen lassen, indem man sie in der einen oder anderen Richtung ausbeulen läßt oder sie mit Unregelmäßigkeiten ausführt. Dieser Ansatz ist bei Wärmetauschplatten verwendet worden, bei denen die Plattenbereiche zwischen parallelen Rippen und parallelen Tälern verhältnismäßig groß sind, und man hat die Flächen mit einem Wellungsmuster in Gestalt paralleler Rippen und Täler versehen, die weniger tief gepreßt waren als der Rest des Wellungsmuster der Platte. Desgl. hat man punktförmige Vorsprünge verwendet, um einen der Kanäle zu kontrahieren und den Strömungwiderstand für das in ihm strömende Wärmetauschmittel zu erhöhen. Ein höherer Strömungswiderstand verbessert den Wärmeübergang. Man hat einen solchen Vorsprung zwischen zwei parallelen Rippen angeordnet, aber oft nicht mit der für eine thermisch effektive Kontraktion erforderlichen Breite, da die in der gleichen Richtung wie die Vorsprünge verlaufenden Rippen in diesem Fall geschwächt worden wären.
Es war also bisher schwierig, thermisch wirkungsvolle Vorsprünge der oben genannten Art zu erreichen. Dies gilt hauptsächlich für Platten mit geringem Abstand zwischen den parallelen Rippen sowie für Platten mit geringer Preßtiefe. Da der Bereich zwischen den Rippen in einer Zwischenebene befindet, ist für die Vorsprünge nur die halbe Preßtiefe nutzbar. Bei Platten mit geringer Preßtiefe ist es dann schwierig, ein ausreichend definiertes Wellungsmuster zu erreichen, und beim Formgeben der Platten wird deren Wellungsmuster mechanisch eschwächt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, bei einem Plattenwärmetauscher der genannten Art für beide Wärmetauschmittel einen höheren Strömungswiderstand zu erreichen und das Wellungsmuster der Wärmetauschplatten des Plattenwärmetauschers mechanisch zu verfestigen.
Diese Ziele werden mit einem Plattenwärmetauscher der eingangs beschriebenen Art erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens einer der Zwischenbereiche der Platte, der zwischen zwei parallelen Rippen und zwei parallelen Tälern liegt, mit nur zwei Vorsprüngen, die jeweils mit den beiden Tälern verbunden sind, und nur zwei Vertiefungen versehen ist, die jeweils mit den zwei Rippen verbunden sind, daß weiterhin jede Rippe und die mit ihre verbundene Vertiefung sowie jedes Tal und der mit ihm verbundene Vorsprung eine gemeinsame Wand aufweisen, die von einem oberen Teil der Rippe zu einem unteren Teil der Vertiefung bzw. von einem unteren Teil des Tals zu einem oberen Teil des Vorsprungs verlaufen, und daß mindestens zwei der im gleichen Platten-Zwischenbereich einander gegenüberliegenden Wandungen eine Höhe aufweisen, die größer ist als der bestimmte Abstand.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die örtliche Preßtiefe an den Rippen und Tälern größer, was zu einem besser definierten Wellungsmuster und einer höheren Biegefestigkeit der Rippen und Täler führt. Weiterhin erfolgt eine Kontraktion der Kanäle beiderseits der Wärmetauschplatte.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Fig. 1 zeigt schaubildlich eine Wärmetauschplatte;
Fig. 2 zeigt einen Teile einer Wärmetauschplatte mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Wellungsmuster;
Fig. 3 zeigt einen Schnitt auf der Ebene A-A der Fig. 2;
Fig. 4 zeigt einen Schnitt auf der Ebene B-B der Fig. 2; und
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch drei aneinanderliegende Wärmetauschplatten.
Der vorliegende Plattenwärmetauscher ist für 2 Wärmetauschmedien gedacht und weist mehrere Wärmetauschplatten aus dünnem Blech oder dergl. auf, in die ein Wellungsmuster eingepreßt ist.
Die Fig. 1 zeigt eine zu einer bestimmten Preßtiefe gewellte Wärmetauschplatte 1, die eine Zulauföffnung 2 und eine Ablauföffnung 3 für ein erstes Wärmetauschmittel sowie eine Zulauföffnung 4 und eine Ablauföffnung 5 für ein weiteres Wärmetauschmittel aufweist. Eine Dichtung 6 verläuft um die Öffnungen 4, 5 sowie um den Plattenumfang herum; zusammen mit einer weiteren Wärmetauschplatte biuldet die Dichtung 6 einen Strömungsraum 7 für eines der beiden Wärmetauschmittel sowie Kanäle für den Durchgang des anderen Wärmetauschmittels.
In die Wärmetauschplatte 1 sind ein Wellungsmuster sowie mehrere Wärmetauschbereiche zwischen der Zulauföffnung 2 und der Ablauföffnung 3 eingepreßt, wie bspw. eine obere Verteilfläche 8 und eine untere Verteilfläche 9 sowie zwischen diesen Verteilfächen eine Haupt-Wärmetauschfläche 10. Die Verteilflächen 8, 9 enthalten ein Wellungsmuster aus aufwärts eingepreßten parallelen Rippen 11 und aus zu diesen winkligen, abwärts eingepreßten Tälern 12. Das Wellungsmuster der Haupt- Wärmetauschfläche 10 ist in der Zeichnung nicht gezeigt; auch diese Fläche kann mit einem entsprechendden Wellungsmuster ausgeführt sein.
In einem Plattenwärmetauscher aus einem Stapel aus mehreren Wärmetauschplatten 1 ist eine von zwei aufeinanderfolgenden Wärmetauschplatten in ihrer eigenen Ebene um 180º zur anderen Platte verdreht. Auf diese Weise liegen die Rippen 11 auf einer der Wärmetauschplatten an den von den Tälern 12 der anderen Wärmetauschplatte gebildeten Rippen an; die aneinanderliegenden Rippen verlaufen parallel miteinander. Die aneinanderliegenden Rippen bilden zwischen zwei so angeordneten Wärmetauschplatten parallele Strömungskanäle.
Die Fig. 2 - 5 zeigen, wie das Wellungsmuster für mindestens einen Wärmetauschbereich gebildet wird. Das Wellungsmuster weist mehrere nebeneinander verlaufende Rippen 11, deren Scheitel 13 zu einer bestimmten Höhe aufwärts ausgepreßt sind, die - von einer zur Platte parallelen Zwischenebene aus gerechnet - der halben Preßtiefe entspricht, sowie winklig zu diesen Rippen die nebeneinander verlaufenden Täler 12 auf, deren Böden 14 zur halben Preßtiefe abwärts eingepreßt sind und damit in gleichem Abstand zur Mittelebene liegen.
Die Bereiche der Wärmetauschplatte an den Kreuzungspunkten der Rippen 11 und Täler 12 liegen in einer Ebene zwischen dem Scheitel der Rippen 11 und dem Boden der Täler 12. Alternativ können jedoch, wie in Fig. 1 gezeigt, die Rippen 11 stetig verlaufen, während die Täler 12 die Rippen 11 mit einer Unterbrechung schneiden.
Die Rippen 11 auf einer Seite der Platte und die von den Rippen auf der anderen Seite der Platte gebildeten Täler bilden zusammen mit den Zwischenbereichen 15 der Platte Kanäle 16 für die Wärmetauschmittel. Jeder dieser Kanäle schneidet auf der anderen Plattenseite gebildete Kanäle.
Die Plattenbereiche 15 in den Boden 17 der Kanäle sind mit Vorsprüngen 18 und Vertiefungen 19 versehen, deren Scheitel 20 bzw. Böden 21 in einem Abstand zur Mittelebene liegen, der kleiner als die halbe Einpreßtiefe ist.
In zwei im Plattenwärmetauscher nebeneinander montierten Platten liegen die Rippen 11 und die Täler 12 so, daß die Rippen der einen Platte an den mit ihnen parallelen Rippen der anderen Platte anliegen.
Erfindungsgemäß ist mindestens einer der Plattenbereiche 15, der sich zwischen zwei parallelen Rippen 11 und zwei parallelen Tälern 12 befindet, mit nur zwei, jeweils mit den beiden Tälern 12 verbundenen Vorsprüngen 18 und mit nur zwei, jeweils mit den beiden Rippen verbundenen Vertiefungen 19 versehen.
Zusätzlich weisen jede Rippe 11 und die mit ihr verbundene Vertiefung 19 sowie jedes Tal und der mit ihm verbundenen Vorsprung 18 eine gemeinsame Wandung 22 auf, die entweder vom oberen Teil 13 der Rippe zum unteren Teil 21 der Vertiefung bzw. vom unteren Teil 14 des Tals zum oberen Teil 20 des Vorsprungs verläuft.
Vorzugsweise hat jede dieser Wandungen 22 eine Höhe, die größer ist als die halbe Preßtiefe, so daß eine Kontraktion der Kanäle 16 beiderseits der Wärmetauschplatten 1 stattfindet. Bei Wärmetauschplatten für asymmetrische Strömung, d.h. einen Wärmetausch zwischen zwei Fluiden mit stark unterschiedlicher Strömung, kann es jedoch geschehen, daß nur zwei gegenüberliegende Wandungen 22 innerhalb des gleichen Ploattenbereichs 15 eine größere Höhe als die halbe Preßtiefe aufweisen.
Verzugsweise verlaufen im Plattenbereich 15 die Vorsprünge 18 und die Vertiefungen 19 im wesentlichen über die gesamte Länge des Tals bzw. der Rippe; falls die Größe es zuläßt, kann ein Vorsprung oder ein Tal auch über nur einen Teil des Plattenbereichs 15 verlaufen.
Die Vorsprünge 18 und Vertiefungen 19 sind vorzugsweise symmetrisch zum Plattenbereich 15 angeorednet; um eine asymmetrische Strömung zu erreichen, ist aber auch eine asymmetrische Anordnung der Vorsprünge und Vertiefungen möglich.

Claims

1. Plattenwärmetauscher mit mehreren Wärmetauschplatten (1), die jeweils mindestens einen Wärmetauschbereich mit aus einer zur Platte parallelen Ebene aufwärts bis zu einem bestimmten Abstand ausgepreßten parallelen Rippen (11) und zu den Rippen winklig abwärts ausgepreßten parallelen Tälern (12) sowie Platten-Zwischenbereiche (15) aufweisen, die mit Vorsprüngen (18) und Vertiefungen (19) mit einem geringeren Abstand zur Ebene als der bestimmte Abstand versehen sind,

wobei die Rippen (11) auf einer Plattenseite sowie die von den Tälern (12) auf der anderen Plattenseite gebildeten Rippen zusammen mit den Zwischenbereichen (15) Kanäle (16) bilden, die jeweils auf der anderen Plattenseite gebildete Kanäle schneiden,

und wobei in zwei im Plattenwärmetauscher nebeneinander montierten Platten die Rippen (11) und die Täler (12) so liegen, daß die Rippen der einen Platten an den zu ihnen parallelen Rippen der anderen Platte anliegen,

dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens einer der Zwischenbereiche (15), der sich zwischen zwei parallelen Rippen (11) und zwei parallelen Tälern (12) befindet, mit nur zwei, jeweils mit den beiden Tälern (12) verbundenen Vorsprüngen (18) und nur zwei, jeweils mit den beiden Rippen (11) verbundenen Vertiefungen (19) versehen ist,

und daß jede Rippe (11) und die mit ihr verbundene Vertiefung (19) sowie jedes Tal (12) und der mit ihm verbundene Vorsprung (18) eine gemeinsame Wandung (22) aufweisen, die von einem oberen Teil (13) der Rippe zu einem unteren Teil (21) der Vertiefung bzw. von einem unteren Teil (14) des Tals zu einem oberen Teil (20) des Vorsprungs verlaufen, wobei mindestens zwei im gleichen Zwischenbereich (15) gegenüberliegende Wandungen (22) eine Höhe haben, die größer als der bestimmte Abstand ist.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Vorsprünge (18) und die Vertiefungen (19) über im wesentlichen die gesamte Länge der Täler bzw. Rippen im Zwischenbereich (15) verlaufen.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wandungen (22) jeweils eine Höhe haben, die den bestimmten Abstand übersteigt.

4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Vorsprünge (18) und die Vertiefungen (19) im Zwischenbereich (15) symmetrisch angeordnet sind.

5. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Vorsprünge (18) und die Vertiefungen (19) im Zwischenbereich (15) asymmetrisch angeordnet sind.