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Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, der
aus ebenen Platten und zwischen die Platten eingeschalteten, distanzhaltenden und
kanalbildenden Streifen besteht, z. B. zum Wärmeaustausch zwischen der Zu- und Abluft
von Gebäuden.
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Die praktische Verwendbarkeit des Wärmeaustauschprinzips ist. Vorhandensein
zweier Medien verschiedener Temperatur vorausgesetzt, nur eine wirtschaftliche Frage.
Bei dem Vergleich der Kosten einer Beheizung durch Wärmeaustausch mit denjenigen
einer unmittelbaren Beheizung werden die ersteren viel weniger als zu erwarten;
von wärmetechnischen Gesichtspunkten als von den Kosten für die Herstellung des
Wärmeaustauschers beeinflußt. Diese Kosten werden durch den Arbeitsaufwand bei der
Vorbereitung des Materials zum Zusammenbau, beim Zusammenbau selbst und durch den
Preis des verwendeten Materials bestimmt. Der zeitraubendste Arbeitsgang bei der
Herstellung von Wärmenustauschern besteht nun in der Regel darin, eine genügende
Abdichtung zwischen den einzelnen Wärmeaustauschkanälen zu erzielen.
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Bei den bekannten Wärmeaustauschern, die aus ebenen Platten und zwischengeschalteten
kanalbildenden Streifen bestehen, ist es, um dichte Kanäle zu erhalten, notwendig,
die Platten und Streifen mindestens an ihren Rändern durch einen besonderen Arbeitsgang
miteinander fest zu verbinden. Dieser besondere Arbeitsgang besteht bei der Verwendung
z. B. der üblichen dünnen Bleche z. B. aus einem formändernden Vorgang, nämlich
dem Umbördeln der Ränder. In anderen Fällen verschweißt man die
Einzelteile
des Wärmeaustauschers miteinander, oder aber man verbindet sie durch eine oder mehrere
Wärmebehandlungen, z. B. Zusammensintern, Schweißen u. dgl. Diese Arbeitsgänge erheischen
aber alle besondere Vorarbeiten, Spezialvorrichtungen oder Hilfsverfahren und entsprechende
Sorgfalt bei der Ausführung. In der Regel bedingen sie auch geschulte Arbeitskräfte,
d. h. einen entsprechenden zusätzlichen Aufwand, der den Gestehungspreis maßgebend
beeinflußt. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil dieses festen Verbindens der Teile
des Wärmeaustauschers durch besondere mechanische oder andere Operationen liegt
aber auch darin, daß sich nur eine geringe Zahl von relativ teuren Werkstoffen für
solche Behandlungen eignet. Man ist also in der Wahl des Werkstoffes für den Wärmeaustauscher
sehr beengt.
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Durch diese Beengung der Wahl werden zahlreiche billigere Materialarten
für die Verwendung von vornherein ausgeschaltet, die außer dem preislichen Vorteil
auch noch andere, wertvolle Eigenschaften, wie Korrosionsfestigkeit, Immunität gegen
chemische, elektrolytische oder sonstige Zerstörung usw. besitzen können, wie z.
B. Glas, Porzellan, Zement, Kunstharz usw. Wenn solche Materialien meist schlechtere
Wärmeleiter sind als z. B. Schweiß-oder bördelbare Metalle, so fällt dieser scheinbare
Nachteil bei Wärmeaustauschern deshalb kaum- ins Gewicht, weil nach den technischen
Gesetzen des Wärmeüberganges bei dünnen Platten, wie sie beim Bau der Wärmeaustauscher
zweckmäßig verwendet werden, die Wärmeleitzahl dieser dünnen Platten für den gesamten
Wärmedurchgang nur eine kleine Rolle spielt im Vergleich zu den wesentlich einflußreicheren
Faktoren des Wärmeüberganges vom Medium auf die Platte und umgekehrt und insbesondere
im Vergleich mit den übrigen, durch die Verwendung solcher Materialien erzielbaren
Preis-, Kosten- und Betriebsvorteilen.
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Um die wärmeaustauschende Mittel führenden Kanäle unter Vermeidung
einer festen Verbindung zwischen den Platten und den den Abstand zwischen den letzteren
haltenden Streifen gegeneinander abzudichten, sollen gemäß der Erfindung die Platten
und Streifen lose aufeinandergeschichtet werden und die Dichtigkeit der Kanäle durch
senkrecht zur Plattenebene wirkendes Zusammenspannen der Austauscherteile, gegebenenfalls
unter Zuhilfenahme von auf die Berührungsflächen der Teile aufgebrachten Dichtungsmitteln,
gewährleistet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung
ganz schematisch angedeutet. Die einzelnen Platten des Wärmeaustauschers sind mit
A bezeichnet, die dazwischenliegenden, distanzhaltenden Streifen B bilden zwischen
sich und den Platten Kanäle. Da die Streifen B abwechslungsweise in zueinander senkrechter
Richtung angeordnet sind, entstehen zwei voneinander getrennte Kanalsysteme, von
denen das eine für den Durchfluß des einen Mediums 311, z. B. in Pfeilrichtung,
und das andere für den Durchgang des anderen Mediums M2 bestimmt ist. Zwischen die
Berührungsflächen der Platten A und Streifen B
kann im Bedarfsfalle
noch ein besonderes Dichtungsmittel gegeben werden, das in der Zeichnung durch das
Bezugszeichen c angedeutet ist. Nachdem die Einzelteile in der beschriebenen Weise
aufeinandergeschichtet sind, brauchen sie zur Fertigstellung des Wärmeaustauschers
nur durch eine in Richtung des Pfeiles p wirkende Kraft aufeinandergepreßt, d. h.
miteinander verspannt zu werden. Weitere Verbindungsoperationen sind nicht erforderlich.
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Der wesentliche Unterschied dieser neuen Bauart eines Wärmeaustauschers
gegenüber den bekannten, aus Platten und Streifen geschichteten Wärmeaustauschern
besteht also darin, daß beim Gegenstand der Erfindung die Dichtung der Kanäle durch
bloßes Zusammenspannen der aufeinandergeschichteten Teile erreicht wird. Ohne diesen
zusammenhaltenden Druck würden die Teile nicht in fester Verbindung miteinander
stehen. Bei den bekannten Austauschern sind diese Einzelteile aber durch besondere
Arbeitsgänge so miteinander verbunden, daß sie auch ohne Anwendung eines zusammenspannendes
Drucks stets fest miteinander verbunden bleiben und sich nicht voneinander lösen
können.
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Da die feste Verbindung der einzelnen Bauelemente unter sich bei der
vorliegenden Ausführung nun nicht mehr nötig ist, fällt bei dieser Erfindung ein
weiterer Nachteil früherer Konstruktionen auch noch weg, der im Verbiegen oder Blatern
der Tauschflächen z. B. infolge ungleicher Wärmedehnung liegt, wodurch sich die
Durchlaßkanäle der beiden Medien erweitern oder verjüngen und damit die glatte Durchströmung
störend beeinflussen oder die Dichtungen und Verbindungen zerstören konnten. Die
vorliegende Erfindung gestattet es im Gegensatz hierzu, die gegebenenfalls zwischen
die einander berührenden Flächen der Austauscherteile eingebrachten Dichtungsmittel
so zu wählen, daß eine geringe Relativbewegung zwischen den Teilen in dem Maße möglich
ist, wie es z. B. für den Ausgleich von auftretenden Spannungen erwünscht wäre.
Öl und Graphit z. B. gestatten ein gewisses Ausweichen der Teile, die dabei längs
der Berührungsflächen aufeinander gleiten. Aus geeigneten elastischen oder plastischen
Stoffen gewählte Zwischenlagen können auch eine Relativbewegung der Teile senkrecht
zu ihren Berührungsflächen zulassen.
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Der Anwendungsbereich des beschriebenen Wärmeaustauschers ist selbstverständlich
nicht auf das nur beispielsweise angegebene Gebiet der Belüftung von Gebäuden beschränkt.
Er hat sich auch bei Trockniern aller Art bewährt und. kann durch geeigneteWahl
des Werkstoffas auch, bei relativ hohen Temperaturen angewandt werden. Auch bleibt
die Anwendung nicht auf den Wärmeaustausch zwischen Gas und Gas beschränkt. Der
Austauscher ist im Sommer auch z. B. für den Wärmeaustausch zwischen Gas und Kühlwasser
geeignet.
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Bei dem Fehlen einer festen Verbindung zwischen den einzelnen Bauelementen
des Wärmeaustauschers kann der Zusammenbau mit Vorteil auf der Baustelle, also am
endgültigen Standort des Wärmeaustauschers, vorgenommen werden. Hierdurch läßt sich
der Wärmeaustauscher auch an Stellen unterbringen,
an die ein im
Werk fertig zusammengebauter Wärmeaustauscher gar nicht verbracht werden kann.