DE69503587T2

DE69503587T2 - Geschweisster plattenwärmetauscher und verfahren zum verschweissen von platten zu einem plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE69503587T2
Application number: DE69503587T
Authority: DE
Inventors: Ralf S-239 34 Skanoer Blomgren; Bo S-244 91 Kaevlinge Nilsson; Mats S-226 57 Lund Nilsson
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2015-05-18
Also published as: BR9506239A; JP3675478B2; EP0706634B1; SE9401758L; EP0706634A1; DE69503587D1; JPH09500958A; US5864112A; SE502779C2; CN1128562A; CN1122813C; DK0706634T3; SE9401758D0; WO1995031682A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher zum Wärmetausch zwischen zwei Fluiden mit mindestens einem Modul mit permanent zusammengefügten Wärmetauschplatten, die auf beiden Seiten einer gedachten Zentralebene des Moduls gleichverteilt sind, wobei die gedachte Zentralebene parallel zur Ebene der Wärmetauschplatten liegt und diese Zuund Ablauföffnungen für die Fluide sowie einen zwischen den Zu- und Ablauföffnungen angeordneten Wärmetauschbereich aufweisen. Dabei weist eine zwischenliegende Wärmetauschplatte eine Schweißung gegen eine erste angrenzende Wärmetauschplatte, die um den Wärmetauschbereich und um die Zu- und Ablauföffnungen für eines der Fluide herumverläuft, sowie eine Schweißung gegen eine zweite angrenzende Wärmetauschplatte auf, die mindestens um den Wärmetauschbereich und um die Zu- und Ablauföffnungen für das zweite Fluid herumverläuft.
Permanent zusammengefügte Plattenwärmetauscher sind bspw. aus der GB 0 580 368 und der GB 2 126 703 bekannt. Diese Wärmetauscher können in Form eines durchgehend verschweißten Plattenwärmetauschers so hergestellt werden, daß man die Wärmetauschplatten zunächst in Paaren entlang einer inneren Linie und dann zwei solcher Plattenpaare entlang einer äußeren Linie verschweißt. Ein durchgehend verschweißter Plattenwärmetauscher läßt sich auch herstellen, indem man mehrere Wärmetauschplatten gleichzeitig miteinander verschweißt; jedoch ist der Plattenwärmetauscher in der Größe durch die Anzahl der gleichzeitig verschweißbaren Wärmetauschplatten begrenzt.
Die bekannten durchgehend verschweißten Plattenwärmetauscher lassen sich beim Auftreten von Undichtigkeiten nicht zerlegen; stattdessen muß bei einem Defekt der gesamte Plattenwärmetauscher entsorgt werden. Als Alternative zu durchgehend verschweißten Plattenwärmetauschern lassen sich jeweils 10 - 20 Wärmetauschplatten zu Modulen verschweißen, die man nach dem Testen unter Zwischenage von Dichtungen zu einem kompletten Plattenwärmetauscher zusammenfügt; diese Module lassen sich voneinander lösen und, falls defekt, gegen neue austauschen. Derartige Plattenwärmetauscher sind aus der SE 304 293 und der WO 92/11501 bekannt. Sie sind dahingehend nachteilig, daß die Zwischendichtungen ihre Anwendbarkeit beschränken.
Herkömmliche Schweißverfahren erfordern normalerweise während des Verschweißens der beiden Platten das Ansetzen eines Schweißwerkzeugs an beide. Moderne Schweißverfahren wie das Laser- oder das Elektronenstrahlschweißen erleichtern das Verschweißen zweier eng zusammengelegter Platten unter Ansetzen eines Schweißwerkzeugs auf nur einer Seite der beiden Platten. Ein weiterer Vorteil moderner Schweißverfahren ist, daß in den zu verschweißenden Platten wenig Wärme freigesetzt wird.
Mit Hilfe moderner Schweißverfahren ist es möglich, mehrere Wärmetauschplatten miteinander zu verschweißen, indem man sie allmählich stapelt und sukzessive verschweißt, wobei man ein Schweißwerkzeug aus nur einer Richtung ansetzt. Bei dem bisher verwendeten Verfahren hat man die erste Platte auf eine waagerechte Fläche gelegt, die übrigen Platten aufeinandergelegt und dann fest mit der Platte unmittelbar darunter verschweißt Ein Problem dabei ist, daß der Werkstoff der Wärmetauschplatten infolge der beim Schweißen freigesetzten Wärme örtlich expandiert. Nach dem Zusammenfügen kontrahiert der Werkstoff beim Abkühlen, so daß nach dem Schweißen Schweißspannungen auftreten, die die Wärmetauschplatten verformen können. Verschweißt man nur zwei Wärmetauchpatten zu einem Modul, wirken die Schweißspannungen in der Neutralebene der Module, so daß keine Verformung auftritt. Fügt man eine dritte Wärmetauschplatte hinzu, wirken die zusätzlichen Schweißspannungen außerhalb der Neutralebene des Moduls, so daß das Modul dazu neigt, sich zu krümmen. Jede weitere Wärmetauschplatte krümmt das Modul zusätzlich. Schließlich wird die Krümmung zu groß; es ist dann nicht mehr möglich, das Modul zu richten, ohne daß das Wellungsmuster der Wärmetauschplatten einfällt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, das Verfahren des Verschweißens von Wärmetauschplatten in einem Plattenwärmetauscher dahingehend zu verbessern, daß das oben beschriebene, von den Schweißspannungen aufgeworfene Problem abgeschwächt wird.
Dieses Ziel läßt sich mit der vorliegenden Erfindung erreichen, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß man mindestens eine der Schweißungen mindestens eines Paars aneinandergrenzender Wärmetauschplatten beiderseits der Zentralebene zu dieser hin führt.
Nach der vorliegenden Erfindung wendet man das Modul beim Schweißen, bevor eine wesentliche Krümmung auftreten kann, und schweißt dann von der Seite des Moduls her weiter. Dies wiederholt man, bis das Modul fertig ist. Indem man das Modul wendet, gleichen die Schweißspannungen einander aus, so daß ihre Tendenz, das Modul zu krümmen, verschwindet.
Obgleich man mit nur einer Schweißeung von einer Seite her einen positiven Effekt erhält, werden mindestens die Hälfte der Schweißungen der Wärmetauschplatten auf jeder Seite der Zentralebene zweckmäßigerweise zur Zentralebene hin geführt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verschweißen mehrerer Wärmetauschplatten zur Bildung eines Moduls für einen Plattenwärmetauscher, bei dem die Wärmetauschplatten sukzessive aufeinandergeschweißt werden, wobei man abwechselnd auf der einen und der anderen Seite einer gedachten Zentralebene des Moduls schweißt, die parallel zur Ebene der Wärmetauschplatten liegt.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben.
Fig. 1 zeigt schaubildlich eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers und
Fig. 2 zeigt schaubildlich drei Wärmetauschplatten in dem Plattenwärmetauscher nach Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt einen Plattenwärmetauscher 1 für den Wärmetausch zwischen zwei Fluiden aus mehreren Modulen 2, in denen im Prinzip rechteckige Wärmetauschplatten 3 permanent zusammengefügt und bezüglich einer gedachten Zentralebene des Moduls mit jeweils mehreren Platten beiderseits der Zentralebene gleichverteilt sind. Die Zentralebene M liegt parallel zur Ebene der Wärmetauschplatten 3 und in der Mitte des Moduls. Der Plattenwärmetauscher 1 weist Kanäle 4 für die jeweiligen Fluide auf. Die Module 2 sitzen in einem herkömmlichen Rahmen mit mindestens einer vorderen und einer hinteren Abschlußplatte 6 bzw. 7 sowie mehreren Spannbolzen 8. Die vordere Abschlußplatte 6 enthält Anschlüsse 9 auf, die in Strömungsverbindung mit den Kanälen 4 stehen.
In der Fig. 2 sind drei Wärmetauschplatten 3A, 3B, 3C gezeigt, in die jeweils ein Wellungsmuster 10 aus Rippen und Tälern eingepreßt ist. Die Rippen nebeneinanderliegenden Wärmetauschplatten liegen dabei aneinander an. Die Wärmetauschplatten werden miteinander verschweißt und bilden in jedem zweiten Plattenzwischenraum 11 einen Strömungsraum für das erste Fluid, während die verbleibenden Plattenzwischen räume 12 Strömungsräume für das zweite Fluid bilden. Die Wärmetauschplatten enthalten in ihren Eckbereichen Zu- und Ablauföffnungen 13,14 für das jeweilige Fluid sowie zwischen den Zu- und Ablauföffnungen einen Wärmetauschbereich 16. Die zwischenliegende Wärmetauschplatte 3B in Fig. 2 weist zur ersten angrenzenden Wärmetausch platte 3A eine Schweißung 17A, die mindestens um den Wärmetauschbereich 16 und um die Zu- und Ablauföffnungen 13,14 für eines der Fluide herumverläuft, sowie eine Schweißung 17B gegen die zweite angrenzenden Wärmetauschplatte 3C auf, die mindesens um den Wärmetauschbereich 16 und um die Zu- und die Ablauföffnung 13,14 für das zweite Fluid herumverläuft. Die Schweißungen 17A, 17B sind gegeneinander geringfügig verschoben, was die schaubildliche Darstellung der Fig. 2 nicht zeigt. Die Wärmetauschplatten 3 sind länglich und im wesentlichen rechteckig, obgleich sie auch anders gestaltet - bspw. kreisrund - sein können, und sie sind aus dünnem Blech hergestellt und durch Pressen mit einem herkömmlichen Wellungsmuster versehen.
Die Zu- und die Ablauföffnung 13,14 für das erste Fluid sind auf der einen und die Zu- und Ablauföffnungen 13, 14 für das das zweite Fluid auf der anderen Langen Seite der Wärmetauschplatten 3 angeordnet; es handel sich um eine sogen. Parallelstromanordnung, was besagt&sub1; daß die Hauptströmungsrichtungen für die über die Seiten der Wärmetauschplatten strömenden Fluide parallel verlaufen sollen. Natürlich lassen sich die Wärmetauschplatten 3 erwünschtenfalls auch für eine Diagonalüberströmung einrichten.
Der Zusammenbau der Wärmetauschplatten 3 zu einem Plattenmodul für einen Wärmetauscher 1 erfolgt sukzessive, indem die Platten nacheinander verschweißt und abwechselnd auf einer und dann der anderen Seite einer gedachten Zentralebene aufgesetzt werden, die parallel zur Ebene der Wärmetauschplatten 3 liegt. In einem fertigen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher 1 ist mindestens eine der Schweißungen 17A oder 17B mindestens eines angrenzenden Paares von Wärmetauschplatten 3 auf jede Seite der Zentralebene M zu dieser hin geführt.
Natürlich werden die Module beim Schweißen gewendet, bevor eine wesentliche Krümmung sich eingestellt hat; dann schweißt man von der anderen Seite des Moduls her weiter. Diese Vorgehensweise wird wiederholt, bis das Modul fertig ist. Durch das Wenden des Moduls heben die Schweißspannungen sich gegenseitig auf, so daß ihr Neigung, das Modul zu krümmen, verschwindet.
Obgleich nur eine Schweißung von einer Seite her ausreicht, um einen positiven Effekt zu erzielen, legt man mindestens die Hälfte der Schweißungen der Wärmetauschplatten auf jeder Seite der Zentralebene zweckmäßigerweise zur Zentralebene hin an.
Vorzugsweise werden alle Schweißungen der Wärmetauschplatten auf jeder Seite der Zentralebene zu dieser hin angelegt, d.h. man schweißt abwechselnd von der einen und der anderen Seite der Zentralebene her.

Claims

1. Plattenwärmetauscher (1) für den Wärmetausch zwischen zwei Fluiden, mit mindestens einem Modul mit mehreren permanent zusammengefügten Wärmetauschplatten (3), die auf beiden Seiten einer gedachten, zur Ebene der Wärmetauschplatten (3) parallelen Zentralebene (M) des Moduls gleichverteilt sind, wobei die Wärmetauschplatten Zu- und Ablauföffnungen (13,14) für die Fluide sowie zwischen den Zu- und den Ablaulffnungen einen Wärmetauschbereich (16) aufweisen und wobei eine zwischenliegende Wärmetauschplatte (3B) gegen eine erste angrenzende Wärmetauschplatte (3A) eine Schweißung (17A)aufweist, die mindestens um den Wärmetauschbereich (16) und um die Zu- und die Ablauföffnung für eines der Fluide sowie gegen eine zweite angrenzende Wärmetauschplatte (3C) eine Schweißung (17B) aufweist, die mindestens um den Wärmetauschbereich (16) und um die Zu- und Ablauföffnung für das zweite Fluid herumverläuft, dadurch gekennzeichnet, daßmindestenseinederschweißungen (17A, 17B) mindestens eines Paares aneinandergrenzender Wärmetauschplatten (3) auf jeder Seite der Zentralebene (M) zu dieser hin angelegt ist.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurchgekenn -zeichnet, daß mindestens die Hälfte derschweißungen (17A, 17B) der Wärmetauschplatten (3) auf jeder Seite der Zentralebene (M) zu dieser hin angelegt sind.

3. Plattenwärmetaucher nach Anspruch 1, dadurchgekenn -zeichnet, daß sämtliche Schweißungen (17A, 17B) der Wärmetauschplatten (3) auf jeder Seite der Zentralebene (M) zu dieser hin angelegt sind.

4. Verfahren zum Verschweißen mehrerer Wärmetauschplatten (3) zum Ausbilden eines Moduls für einen Plattenwärmetauscher (1) unter skuzessivem Aufeinanderschweißen der Wärmetauschplatten (3), dadurchge -kennzeichnet, daß man abwechselnd von der einen und von der anderen Seite einer gedachten, zur Ebene der Wärmetauschplatten (3) parallelen Zentralebene (M) des Moduls her schweißt.