DE69400867T3

DE69400867T3 - Plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE69400867T3
Application number: DE69400867T
Authority: DE
Inventors: Derek Finch
Original assignee: APV UK Ltd
Current assignee: SPX Flow Technology Crawley Ltd
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2014-01-19
Also published as: GB9301021D0; WO1994017354A1; GB2312042B; US5740859A; DE69400867D1; DK0680593T3; GB2312042A; GB2274509B; DE69400867T2; EP0680593B2; EP0680593A1; GB9715224D0; GB2274509A; AU5840694A; DK0680593T4; EP0680593B1

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 Fließ- bzw. 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 Plattenstapels 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, wie in den Ansprüchen 1 und 7 definiert.
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:
Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht eines Plattenwärmetauschers ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Platte des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II ist;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Mitnehmer bei dem Plattenwärmetauscher gemäß Fig. 1 entlang der Linie III-III ist;
Fig. 4 ein Detail aus einer Platte eines Wärmetauschers des in Fig. 1 dargestellten Typs ist und ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Es wird nun auf Fig. 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 Plattenstapels 4 verteilt, wie dies in Fig. 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 18 (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 Fig. 2, die eine schematische Ansicht einer Platte 4 zeigt, weist die Platte 4 Einlaß- und Auslaßanschlüsse '20 , 20 auf, die von einer Dichtung 22 umgeben sind, die einen Strömungs- bzw. Fließraum 24 definiert, der mit den Anschlüssen 20 , 20 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 21 , 21 in der Platte 4 werden durch die Dichtung 22 und die Anschlüsse 21 , 21 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 23 der Platte 4 bildet ein nach unten eingelassenes Fenster 25, das die obere Schiene 6 umschließt, und ein zweiter Ausschnitt in der Unterkante 23 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 Fig. 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.
Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Platte 4 einen allgemeinen Aufbau aufweist, wie er Fig. 2 zu entnehmen ist, wobei ein Stapel der Platten 4 zusammenmontiert wird, um einen Plattenwärmetauscher zu bilden, wie er in Fig. 1 zu erkennen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft eine Zugstange 16 durch das nach unten eingelassene Fenster 25 . 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 25 in Richtung nach unten größer gemacht werden als bei der Anordnung gemäß Fig. 2, um so Raum für die Verbindungsstange 16 zu schaffen. Aus Fig. 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.
Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Verbindungsstange 16 in der unteren Führungsöffnung 26 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 Verfügung steht.
Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Verbindungsstange 16 durch die untere Schiene 8 hindurchgeführt ist, wobei die Schiene 8 hohl und ausziehbar bzw. zusammendrückbar gestaltet ist, damit die Verbindungsstange 16 gegen das Mitnehmerteil festgezogen werden kann.
Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei welchem zumindest eine Verbindungsstange 16 durch Öffnungen 32 in den Platten 4 an einer Position hindurchgeführt ist, die von den Fließräumen 24 umgeben und von diesen durch eine Dichtung 34 getrennt ist, beispielsweise in Form einer Metall- oder Elastomerdichtung oder einem geschweißten oder hartverlöteten 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

1. Plattenwärmetauscher mit einem Plattenstapel (4a, 4d), die mittels Verbindungsstangen (16) zwischen einem Kopf (10) und einem Mitnehmer (14) gegeneinander gepresst sind, wobei mindestens eine Platte einen oberen und einen unteren Ausschnitt (25a, 26a, 26b) aufweist, wobei die Ausschnitte jeweils innerhalb des Plattenbereichs ausgebildet sind und durch den äußeren Umfang der Platte begrenzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten obere und untere Ausschnitte (25a, 26a, 26b) aufweisen, mit welchen die Platten zwischen oberen und unteren Schienen (6, 8) in ihrer Position halten, und dass zumindest eine Verbindungsstange sich durch einen der oberen und unteren Ausschnitte erstreckt.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verbindungsstange sich durch die oberen Ausschnitte (26a) der Platten erstreckt und eine zweite Verbindungsstange sich durch die unteren Ausschnitte (26b) der Platten erstreckt.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange in den oberen Ausschnitten unterhalb der oberen Schiene (6) positioniert ist.

4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Schiene (6) an ihrem unteren Ende gegabelt ist, und dass die Verbindungsstange (16) in der Gabelabzweigung der Gabelung (30) positioniert ist.

5. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oder eine Verbindungsstange sich durch die unteren Ausschnitte erstreckt und über der unteren Schiene (9) positioniert ist.

6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schienen (8a) rohrförmig ist und sich eine Verbindungsstange durch eine der Schienen erstreckt.

7. Plattenwärmetauscher mit einem Plattenstapel (4a, 4d), die zwischen einem Kopf (10) und einem Mitnehmer (14) mittels Verbindungsstangen (16) gegeneinander gepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten obere und untere Ausschnitte (25a, (26a, 26b) aufweisen, welche die Platten zwischen oberen und unteren Schienen in ihrer Position halten, und dass zumindest eine Verbindungsstange (16) sich durch eine Öffnung (32) im Korpus jeder einzelnen Platte in der Weise erstreckt, dass sie durch die Platten hindurch in einem Bereich geführt ist, der von den Fließräumen zwischen den Platten umgeben ist, wobei jede Öffnung (32) durch eine Dichtung (34) gegenüber den Fließräumen abgedichtet ist.

8. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange (16) im wesentlichen auf der vertikalen Mittellinie des Wärmetauschers positioniert ist.