DE69400867T2 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher.
• Zu Plattenwärmetauschern gehört ein Stapel von Platten, die so zusammengepreßt sind, daß zwischen Paaren von benachbarten Platten Fließbzw. Strömungsräume definiert werden. Wärmetauschermittel fließen durch abwechselnde Räume und der Wärmeaustausch findet über die dazwischengesetzte Platte statt. Im typischen Fall sind benachbarte Platten mittels einer Elastomerdichtung miteinander dicht verbunden, wobei die Dichtung in einem Kanal auf einer oder auf beiden Platten sitzt. Einige oder alle Platten können miteinander verschweißt oder hartverlötet sein, und es kann eine Metalldichtung eingesetzt werden. Die Wärmetauschermittel werden häufig unter Druck durch den Wärmetauscher geführt. infolgedessen müssen die Platten zusammengedrückt werden und dieser Druckzustand aufrechterhalten werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Plattenstapel in einem Rahmen zwischen einem Kopf und einem Mitnehmer eingespannt werden, wobei diese beiden Teile durch Zugstangen zusammengespannt werden.
• Bei einigen bekannten Konstruktionen befinden sich die Zugstangen bzw. Verbindungsstangen neben und zu beiden Seiten von Ausschnitten in der Ober- und Unterkante der Platten, wobei die Ausschnitte dazu dienen, die Platten auf oberen und unteren Schienen zu halten.
• Die US-PS A-4 813 478 zeigt ein System, bei welchem eine Zugstange jeweils an der Oberkante und der Unterkante des Rahmens eingesetzt wird und zu gegenüberliegenden Seiten einer vertikalen Mittellinie versetzt ist. Außerdem sind auf jeder Seite ebenfalls Zugstangen vorgesehen und relativ zueinander in vertikaler Richtung versetzt.
• In der GB-PS A-2 052 038 wird ein Plattenwärmetauscher beschrieben, bei welchem die Verbindungsstangen in Abständen entlang der vertikalen Seitenkanten des Wärmetauschers positioniert sind, und zwar in einem Kopf und einem Mitnehmer, zwischen welchen die Platten zusammengedrückt werden.
• Ein gleichmäßiges Zusammenpressen des Plattenstapeis läßt sich am besten dann erreichen, wenn sich die Zugstangen so nah wie möglich bei den Fließräumen zwischen den Platten befinden. Diese Aufgabe soll mit dieser Erfindung gelöst werden.
• Deshalb ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Plattenwärmetauscher vorgesehen, der einen Stapel von Platten umfaßt, die zwischen einem Kopf und einem Mitnehmer mittels Verbindungsstangen gegeneinander gepreßt sind, wobei zumindest eine Platte einen Ausschntt aufweist, der innerhalb eines Plattenbereichs ausgebildet und durch den äußeren Umfang der Platte begrenzt ist, und wobei zumindest eine der Verbindungsstangen sich durch den Ausschnitt der Platte erstreckt.
• Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt ist ein Plattenwärmetauscher vorgesehen, der einen Stapel von Platten aufweist, die zwischen einem Kopf und einem Mitnehmer mittels Verbindungsstangen gegeneinander zusammengepreßt sind, wobei sich zumindest eine der Verbindunqsstangen durch eine Öffnung im Körper der Platten so erstreckt, daß sie durch die Platten hindurch in einem Bereich geführt ist, der durch die Fließräume zwischen den Platten umgeben ist, wobei die Öffnung von den Fließräumen mit einer Dichtung abgedichtet ist.
• Die Platten können obere und untere Ausschnitte oder Öffnungen aufweisen, welche die Platten zwischen oberen und unteren Schienen halten, und der Ausschnitt bzw. die Öffnung, durch welchen bzw. welche sich die Verbindungsstange erstreckt, ist dabei einer bzw. eine der oberen und unteren Ausschnitte bzw. Öffnungen.
• Vorzugsweise sind zwei Verbindungsstangen vorgesehen, die sich jeweils durch die oberen und unteren Ausschnitte bzw. Öffnungen in der Platte bzw. den Platten erstrecken.
• Bei Bedarf können an anderer Stelle auch weitere Verbindungsstangen vorgesehen werden.
• Durch Anordnen einer Verbindungsstange in einem Ausschnitt bzw. in einer Öffnung, die sich normalerweise auf der Mittellinie der Platte befindet, läßt sich ein gleichmäßiges Zusammendrücken des Stapels erreichen, und an der Gestaltung des Ausschnitts ist, wenn überhaupt, nur eine einfache Modifizierung erforderlich.
• Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Schiene rohrförmig, wobei durch die Schiene eine Verbindungsstange erstreckt.
• Weitere bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen.
• Nun wird die Erfindung exemplarisch ausführlicher anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben, in welcher:
• Figur 1 eine schematisierte Seitenansicht eines Plattenwärmetauschers ist;
• Figur 2 eine Draufsicht auf eine Platte des Plattenwärmetauschers gemäß Figur 1 entlang der Linie II-II ist;
• Figur 3 eine Draufsicht auf einen Mitnehmer bei dem Plattenwärmetauscher gemäß Figur 1 entlang der Linie III-III ist;
• Figur 4 ein Detail aus einer Platte eines Wärmetauschers des in Figur 1 dargestellten Typs ist und ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
• Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
• Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
• Figur 7 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
• Es wird nun auf Figur 1 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines typischen Plattenwärmetauschers 2 in Seitenansicht zeigt. Dabei besteht der Wärmetauscher 2 aus einem Stapel Platten 4, die in einem Rahmen 5 gehalten werden. Die Platten 4 hängen von einer oberen Schiene 6 nach unten und werden von einer unteren Schiene 8 gehalten, die zwischen einem Kopf 10 und einer Abschlußstütze 12 verläuft. Die Platten 4 sind zwischen dem Kopf 10 und einem Mitnehmer 14 zusammengepreßt, der entlang der oberen und unteren Schiene 6 und 8 verschieblich ist. Der Plattenstapel 4 wird von Zug- bzw. Verbindungsstangen 16 in zusammengedrückter Lage gehalten, die zwischen dem Kopf 10 und dem Mitnehmer 14 verlaufen. Üblicherweise sind die Zugstangen 16 in gerader Anzahl vorgesehen und gleichmäßig auf jeder Seite des Plattenstapeis 4 verteilt, wie dies in Figur 3 zu erkennen ist.
• Benachbarte Platten 4 werden, für gewöhnlich mittels Dichtungen, so dicht zusammengehalten, daß zwischen den Platten freie Räume definiert sind. Die Wärmetauschmedien fließen zum Wärmeaustausch durch abwechselnde freie Räume und kommen über die dazwischengeschalteten Platten in Kontakt zum Wärmeaustausch Strömungsmittelverbindungen 1 8 (in der Regel vier Stück) sind auf dem Kopf 10 in der Weise vorgesehen, daß sie die Medien dem Plattenstapel zuführen und von diesem abführen.
• Gemäß Figur 2, die eine schematische Ansicht einer Platte 4 zeigt, weist die Platte 4 Einlaß- und Auslaßanschlüsse 20a, 20b auf, die von einer Dichtung 22 umgeben sind, die einen Strömungs- bzw. Fließraum 24 definiert, der mit den Anschlüssen 20a, 20b in Strömungsverbindung steht. Der Fließraum 24 ist zwischen der dargestellten Platte 4, der Dichtung 22 und einer weiteren komplementären Platte 4 vor der Zeichnungsebene definiert. Anschlüsse 21a, 21b in der Platte 4 werden durch die Dichtung 22 ind die Anschlüsse 21a, 21b vom Fließraum 24 getrennt und führen ein zweites Strömungsmittel durch zu einem benachbarten Fließraum, der hinter der Platte 4 definiert ist.
• Ein Ausschnitt in der Oberkante 23a der Platte 4 bildet ein nach unten eingelassenes Fenster 25, das die obere Schiene 6 umschließt, und ein zweiter Ausschnitt in der Unterkante 23b der Platte 4 bildet ein Führungsfenster 26, das über der unteren Schiene 8 sitzt. Die obere Schiene 6 weist an ihrer unteren Kante eine Gabelung 28 auf, welche sich über die Länge der Schiene 6 erstreckt.
• Es wird deutlich, daß der Außenumfang 34 der Platte einen Plattenbereich definiert, der von der strichpunktierten Linie begrenzt wird, wobei sich die Ausschnitte 25, 26 in diesen Plattenbereich hinein erstrecken.
• Gemäß Figur 3 ist der Mitnehmer 14 in ähnlicher Weise mit einer von unten her eingelassenen Fensteröffnung 29 versehen, und darüberhinaus weist er Öffnungen 31 zur Aufnahme der Zugstangen 16 auf, die entlang der Seiten des Plattenstapels verlaufen.
• Es ist günstig, die Verbindungsstangen zu beiden Seiten des Plattenstapels anzuordnen, doch stellt dies nicht immer die rationellste Lösung dar. Auch die Anordnung der Verbindungsstangen auf einer oder zu beiden Seiten der nach bzw. von unten eingelassenen Fensteröffnungen 25, 29 im Kopf 10 bzw. im Mitnehmer 14 ist bekannt, allerdings wird dann eine Verlagerung in vertikaler Richtung vorgenommen, damit die Stangen von den Platten frei sind.
• Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Platte 4a einen allgemeinen Aufbau aufweist, wie er Figur 2 zu entnehmen ist, wobei ein Stapel der Platten 4a zusammenmontiert wird, um einen Plattenwärmetauscher zu bilden, wie er in Figur 1 zu erkennen st. Bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft eine Zugstange 16 durch das nach unten eingelassene Fenster 25a. Es ist günstig, die Verbindungsstange 16 in der Nähe und unterhalb der nach unten ragenden Schienengabelung 28 anzuordnen. Dabei kann die nach unten eingelassene Fensteröffnung 25a in Richtung nach unten größer gemacht werden als bei der Anordnung gemäß Figur 2, um so Raum für die Verbindungsstange 16 zu schaffen. Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß bei der üblichen Plattenkonstruktion freier Raum zur Vergrößerung des nach unten eingelassenen Fensters in dieser Richtung vorhanden ist, ohne daß dadurch der Fließraum 24 beeinträchtigt wird.
• Der entsprechende (nicht dargestellte) Mitnehmer kann eine Ösenöffnung aufweisen, die so geformt ist, daß sie die Verbindungsstange 16 im Gleitsitz in der Weise aufnimmt, daß auf dem Mitnehmer eine Spannmutter aufsitzen kann, oder daß ein Knebel, eine Unterlegscheibe oder eine andere Einrichtung vorgesehen werden kann.
• Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Verbindungsstange 16 in der unteren Führungsöffnung 2qa angeordnet wird. Die Führungsöffnung 26a kann bei Bedarf nach oben verlängert werden, damit die Verbindungsstange 16 ohne Beeinträchtigung des Fließraumes aufgenommen werden kann. Die Führungsschiene 8 kann eine andere Querschnittsform, beispielsweise einen quadratischen Querschnitt, aufweisen, wodurch mehr Raum für die Verbindungsstange 16 zur Vertügung steht.
• Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Verbindungsstange 16 durch die untere Schiene 8a hindurchgeführt ist, wobei die Schiene 8a hohl und ausziehbar bzw. zusammendrückbar gestaltet ist, damit die Verbindungsstange 16 gegen das Mitnehmerteil festgezogen werden kann.
• Figur 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei welchem zumindest eine Verbindungsstange 16 durch Öffnungen 32 in den Platten 4d an einer Position hindurchgeführt ist, die von den Fließräumen 24a umgeben und von diesen durch eine Dichtung 34 getrennt ist, beispielsweise in Form einer Metall- oder Elastomerdichtung oder einem geschweißten oder hartverlöteien Dichtungselement.
• Besonders günstig ist es, daß hier, im Querschnitt gesehen, eine Verbindungsstange 16 insgesamt innerhalb eines Ausschnitts positioniert werden oder aus dem Ausschnitt und damit aus dem Plattenbereich heraus vorstehen kann. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Ausschnitten oder Öffnungen für die Verbindungsstangen auf der vertikalen Mittellinie der Platten.

Claims (9)

1. plattenwärmetauscher mit einem Stapel von Platten (4a, 4d), die zwischen einem Kopf (10) und eine]n Mitnehmer (14) durch verbindungsstangen (16) gegeneinande gepreßt sind, wobei zumindest eine Platte einen Ausschnit (25a, 26a, 26b) aufweist, die innerhalb eines Plattenbereichs ausgebildet und durch den äußeren Umfang der Platte begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest eine der verbindungsstangen (16) durch den Ausschnitt (25a, 26a, 26b) der Platte sich erstreckt.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß die Platten obere und untere Ausschnitte (25a, 26a, 26b) aufweisen, die die Platten zwischen oberen und unteren Schienen (6, 8) anordnen, und daß der Ausschnitt, durch welchen die Verbindungsstange sich erstreckt, von einem des oberen oder unteren Abschnitts gebildet ist.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurcn gekennzeichnet, daß sich eine erste Stange durch den oberen Ausschnitt (26a) der Platten und eine zweite Verbindungsstange durch den unteren Ausschnitt (26b) der Platten erstreckt.

4. plattenwärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange in der oberen Ausschnitten unter der oberen Schiene (6) angeordnet ist.

5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schiene (6) an ihrer unteren Kante gegabelt und die Verbindungsstange (16) der Gabelstange der Gabelung (30) angeordnet ist.

6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oder eine Verbindungsstange sich durch den unteren Ausschnitt erstreckt und über der unteren Schiene (8) angeordnet ist

7. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schienen (8a) rohrförmig ausgebildet ist und sich eine Verbindungsstange (16) durch eine der Schienen erstreckt.

8. Plattenwärmetauscher mit einem Stapel Voll Platten (4a, 4d), die zwischen einem Kopf (10) und einem Mitnehmer (14) mittels Verbindungsstange (16 gegeneinander zusammengepreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest eine der Verbindungsstangen (6) durch eine Öffnung (32) im Körper der Platten so erstreckt, daß sie die Platten in einem Bereich durchdringt, der durch die Fließräume zwischen den Platten umrundet ist, wobei die Öffnung (32) von den Fließräumen mit einer Dichtung (34) abgedichtet ist.

9. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (16) im wesentlichen auf der vertikalen Mittellinie der Platten angeordnet sind.