EP0600189A1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

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EP0600189A1
EP0600189A1 EP93116278A EP93116278A EP0600189A1 EP 0600189 A1 EP0600189 A1 EP 0600189A1 EP 93116278 A EP93116278 A EP 93116278A EP 93116278 A EP93116278 A EP 93116278A EP 0600189 A1 EP0600189 A1 EP 0600189A1
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heat exchanger
plate
plates
seals
pairs
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Armin Buchwald
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Balcke Duerr AG
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Balcke Duerr AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/083—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger consisting of a plurality of heat exchanger plates, each of which is arranged in pairs with the interposition of a circumferential seal designed as a ring, one medium participating in the heat exchange in the flow channels formed between a pair of plates and the other medium participating in the heat exchange in those flow channels flows, which are formed between adjacent plate pairs, and the seals are arranged in receptacles designed for this purpose on both sides of the heat exchanger plates.
  • the invention has for its object to develop the seals for a plate heat exchanger of the type described in such a way that they can be attached to the prescribed locations of the heat exchanger plates without the use of adhesive and are reliably held there until the plate pack is completed.
  • the seals in the plate heat exchanger according to the invention are not glued to one side of each heat exchanger plate, but rather are attached as pairs of seals connected to each other on both sides of a heat exchanger plate without the use of adhesive.
  • the seals firmly connected to one another by connecting elements are put over the plate and connected to one another at least on one of the three other edges via coupling elements formed there.
  • the connecting elements and the coupling elements ensure that the seals are held securely in the receptacles formed on both plate sides, so that heat exchanger plates lying side by side are reliably sealed.
  • the connecting elements are each formed from two legs which are offset from one another on one side of the associated heat exchanger plate and a web connecting the legs and extending outside the edge of the heat exchanger plate. This configuration ensures that the connecting elements on the one hand do not impede the joining of the heat exchanger plates and on the other hand maintain the paired connection of the seals when the plate heat exchanger is dismantled.
  • the coupling elements are each formed from a transverse web resting on one side of the heat exchanger plate and a coupling plate running outside the edge of the heat exchanger plate, which can be connected to the coupling plate of the associated coupling element.
  • this connection can preferably be made releasably by means of an adhesive layer, by at least one mechanical holding element, for example a metal clip, or by integrally molded holding elements, for example in the form of a push-button connection.
  • the invention proposes to assemble the heat exchanger plates arranged in pairs in pressure-tight manner to form a plate pack by means of tie rods running at right angles to the heat exchanger plates. This results in a plate heat exchanger, the plate pack of which is screwed together by means of the tie rods, so that the plate pack can be dismantled in a particularly simple manner for repair and maintenance work.
  • an embodiment of the plate heat exchanger according to the invention is shown using a plan view of a heat exchanger plate provided with a pair of seals and onto a sealless plate.
  • the plate heat exchanger not shown in its entirety, consists of two types of heat exchanger plates 1a and 1b, which are each connected in pairs to form a plate pair and form flow channels between them for the medium participating in the heat exchange.
  • the other medium participating in the heat exchange flows through flow channels which are formed between the heat exchanger plates 1a and 1b of adjacent plate pairs.
  • a circumferential seal 2a and 2b which is designed as a ring, is arranged in each case.
  • These seals 2a and 2b are located in receptacles of the heat exchanger plates 1a and 1b designed for this purpose, respectively, in such a way that the seals 2a and 2b are arranged in the neutral plane of the heat exchanger plates 1a and 1b, this neutral plane being through the center of the a plate pair connected individual plates is formed.
  • the seals 2a and 2b are connected to one another in pairs. At one edge, a fixed connection is created by connecting elements 3 between the seals 2a and 2b of a pair of seals.
  • These connecting elements 3 each consist of two legs 3a, which are each formed on the outside of the seal 2a or 2b offset from one another and are connected to one another by an obliquely extending web 3b.
  • the legs 3a each lie on one side of the heat exchanger plate 1a, whereas the web 3b extends outside the edge of the heat exchanger plate 1a parallel to this edge as soon as the seal 2b visible in the drawing on the left on the underside of the heat exchanger plate 1a has been placed by folding.
  • the three other edges of the two seals 2a and 2b are connected to one another by coupling elements 4, each of which is formed from a transverse web 4a resting on one side of the heat exchanger plate 1a and a coupling tab 4b protruding therefrom at right angles.
  • the coupling tabs 4b of the transverse webs 4a which are in turn offset from one another, lie against one another and can thus be connected to one another in a simple manner.
  • the coupling tabs 4b which belong together, are detachably connected either by an adhesive layer, by a mechanical holding element, such as a metal clip, or by holding elements integrally formed on the coupling tabs 4b, for example in the form of a push button.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher aus einer Mehrzahl von Wärmetauscherplatten (1a und 1b), die jeweils unter Zwischenfügen einer umlaufenden, als Ring ausgebildeten Dichtung (2a,2b) paarweise angeordnet sind, wobei das eine am Wärmeaustausch teilnehmende Medium in den zwischen einem Plattenpaar gebildeten Strömungskanälen und das andere am Wärmeaustausch teilnehmende Medium in denjenigen Strömungskanälen strömt, die zwischen benachbarten Plattenpaaren gebildet sind. Die Dichtungen (2a,2b) sind in hierfür ausgebildeten Aufnahmen in beiden Seiten der Wärmetauscherplatten (1a und 1b) und in der neutralen Ebene der Wärmetauscherplatten (1a bzw. 1b) angeordnet. Um eine klebstofffreie Befestigung der Dichtungen (2a und 2b) an den Wärmetauscherplatten (1a bzw. 1b) zu erzielen, sind die an den beiden Seiten einer Wärmetauscherplatte (1a) anliegenden Dichtungen (2a,2b) paarweise durch eine Kante der Wärmetauscherplatte (1a) umgreifende Verbindungselemente (3) fest miteinander verbunden und durch mindestens im Bereich einer der drei anderen Kanten angeordnete Kupplungselemente (4) miteinander verbindbar. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher aus einer Mehrzahl von Wärmetauscherplatten, die jeweils unter Zwischenfügen einer umlaufenden, als Ring ausgebildeten Dichtung paarweise angeordnet sind, wobei das eine am Wärmeaustausch teilnehmende Medium in den zwischen einem Plattenpaar gebildeten Strömungskanälen und das andere am Wärmeaustausch teilnehmende Medium in denjenigen Strömungskanälen strömt, die zwischen benachbarten Plattenpaaren gebildet sind, und wobei die Dichtungen in hierfür ausgebildeten Aufnahmen in beiden Seiten der Wärmetauscherplatten angeordnet sind.
  • Bei diesen aus der DE 39 10 070 A1 bekannten Plattenwärmetauschern werden die als geschlossener Ring ausgebildeten Dichtungen auf jeweils eine Seite der Wärmetauscherplatten aufgeklebt, bevor die einzelnen Platten zu einem Plattenpaket zusammengesetzt werden. An den Klebstoff werden hierbei hohe Anforderungen gestellt, da bereits ein partielles Ablösen und Verschieben der Dichtungen von der zugehörigen Wärmetauscherplatte zu einer Undichtigkeit des gesamten Plattenpaketes führt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungen für einen Plattenwärmetauscher der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß sie ohne die Verwendung von Klebstoff an den vorgeschriebenen Stellen der Wärmetauscherplatten befestigt werden können und dort bis zur Fertigstellung des Plattenpakets zuverlässig gehalten werden.
  • Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Seiten einer Wärmetauscherplatte anliegenden Dichtungen paarweise durch eine Kante der Wärmetauscherplatte umgreifende Verbindungselemente fest miteinander verbunden und durch mindestens im Bereich einer der drei anderen Kanten angeordnete Kupplungselemente miteinander verbindbar sind.
  • Im Gegensatz zu den bekannten Plattenwärmetauschern werden die Dichtungen bei dem erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher nicht jeweils an einer Seite jeder Wärmetauscherplatte angeklebt, sondern als paarweise miteinander verbundene Dichtungen jeweils an beiden Seiten einer Wärmetauscherplatte ohne Verwendung von Klebstoff angebracht. Hierzu werden die an einer Kante durch Verbindungselemente fest miteinander verbundenen Dichtungen über die Platte gestülpt und zumindest an einer der drei anderen Kanten über dort angeformte Kupplungselemente miteinander verbunden. Die Verbindungselemente und die Kupplungselemente bewirken hierbei einen sicheren Halt der Dichtungen in den auf beiden Plattenseiten ausgebildeten Aufnahmen, so daß eine zuverlässige Abdichtung nebeneinanderliegender Wärmetauscherplatten erfolgt. Die nicht mit Dichtungen versehenen Wärmetauscherplatten legen sich beim Zusammenfügen der Platten zu einem Plattenpaket mit ihren für die Dichtungen vorgesehenen Aufnahmen derart an die an der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatte angeordnete Dichtung an, daß die zwischen benachbarten Wärmetauscherplatten ausgebildeten Strömungskanäle allseits abgedichtet sind. Da zur Festlegung der Dichtungen zwischen den Wärmetauscherplatten kein Klebstoff verwendet werden muß, werden nicht nur schädliche Einflüsse aufgrund dieses Klebstoffes vermieden, sondern auch Probleme beim Austausch defekter Dichtungen vermieden, die sich bei der Verwendung von Klebstoff oft nicht vollständig von der Wärmetauscherplatte lösen lassen oder durch den Klebstoff zerstört oder angegriffen worden waren.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Verbindungselemente jeweils aus zwei jeweils an einer Seite der zugehörigen Wärmetauscherplatte versetzt zueinander anliegenden Schenkeln und einem die Schenkel verbindenden, außerhalb des Randes der Wärmetauscherplatte verlaufenden Steg gebildet. Durch diese Ausbildung wird sichergestellt, daß die Verbindungselemente einerseits das Zusammenfügen der Wärmetauscherplatten nicht behindern und andererseits die paarweise Verbindung der Dichtungen aufrechterhalten, wenn der Plattenwärmetauscher demontiert wird.
  • Die Kupplungselemente sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung jeweils aus einem an einer Seite der Wärmetauscherplatte anliegenden Quersteg und einer außerhalb des Randes der Wärmetauscherplatte verlaufenden Kupplungslasche gebildet, die mit der Kupplungslasche des zugehörigen Kupplungselements verbindbar ist. Diese Verbindung kann erfindungsgemäß vorzugsweise lösbar durch eine Klebstoffschicht, durch mindestens ein mechanisches Halteelement, beispielsweise eine Metallklammer, oder durch einstückig angeformte Halteelemente erfolgen, beispielsweise in Form einer Druckknopfverbindung.
  • Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, die paarweise angeordneten Wärmetauscherplatten durch rechtwinklig zu den Wärmetauscherplatten verlaufende Zuganker druckdicht zu einem Plattenpaket zusammenzufügen. Hierdurch ergibt sich ein Plattenwärmetauscher, dessen Plattenpaket mittels der Zuganker zusammengeschraubt ist, so daß das Plattenpaket auf besonders einfache Weise für Reparatur- und Wartungsarbeiten demontiert werden kann.
  • Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers anhand einer Draufsicht auf eine mit einem Dichtungspaar versehene und auf eine dichtungslose Wärmetauscherplatte dargestellt.
  • Der in seiner Gesamtheit nicht dargestellte Plattenwärmetauscher besteht aus zwei Arten von Wärmetauscherplatten 1a und 1b, die jeweils paarweise zu einem Plattenpaar miteinander verbunden werden und zwischen sich Strömungskanäle für das eine am Wärmeaustausch teilnehmende Medium bilden. Das andere am Wärmeaustausch teilnehmende Medium strömt durch Strömungskanäle, die zwischen den Wärmetauscherplatten 1a bzw. 1b benachbarter Plattenpaare gebildet werden.
  • Zwischen den zu einem Plattenpaket abwechselnd zusammengefaßten Wärmetauscherplatten 1a und 1b ist jeweils eine umlaufende, als Ring ausgebildete Dichtung 2a bzw. 2b angeordnet. Diese Dichtungen 2a und 2b liegen in jeweils hierfür ausgebildeten Aufnahmen der Wärmetauscherplatten 1a bzw. 1b und zwar derart, daß die Dichtungen 2a bzw. 2b in der neutralen Ebene der Wärmetauscherplatten 1a bzw. 1b angeordnet sind, wobei diese neutrale Ebene durch die Mitte der zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten gebildet wird.
  • Um die zwischen benachbarten Wärmetauscherplatten 1a und 1b anzuordnenden Dichtungen 2a und 2b ohne die Verwendung von Klebstoff zuverlässig in den Aufnahmen der Wärmetauscherplatten 1a und 1b befestigen zu können, sind die Dichtungen 2a und 2b paarweise miteinander verbunden. An der einen Kante wird zwischen den Dichtungen 2a und 2b eines Dichtungspaares eine feste Verbindung durch Verbindungselemente 3 geschaffen. Diese Verbindungselemente 3 bestehen jeweils aus zwei Schenkeln 3a, die jeweils an der Außenseite der Dichtung 2a bzw. 2b versetzt zueinander angeformt und miteinander durch einen schräg verlaufenden Steg 3b verbunden sind. Wie die Darstellung erkennen läßt, liegen hierbei die Schenkel 3a jeweils an einer Seite der Wärmetauscherplatte 1a an, wogegen der Steg 3b außerhalb des Randes der Wärmetauscherplatte 1a parallel zu diesem Rand verläuft, sobald die in der Zeichnung links erkennbare Dichtungs 2b auf die Unterseite der Wärmetauscherplatte 1a durch Umklappen aufgelegt worden ist.
  • In dieser Stellung werden die drei anderen Ränder der beiden Dichtungen 2a und 2b miteinander durch Kupplungselemente 4 verbunden, die jeweils aus einem an der einen Seite der Wärmetauscherplatte 1a anliegenden Quersteg 4a und einer hiervon rechtwinklig abstehenden Kupplungslasche 4b gebildet sind. Die Kupplungslaschen 4b der wiederum versetzt zueinander angeordneten Querstege 4a liegen nach Anbringen der beiden Dichtungen 2a und 2b an der Wärmetauscherplatte 1a aneinander und können somit auf einfache Weise miteinander verbunden werden. VorzugsweiSe erfolgt eine lösbare Verbindung der jeweils zusammengehörenden Kupplungslaschen 4b entweder durch eine Klebstoffschicht, durch ein mechanisches Halteelement, wie beispielsweise eine Metallklammer, oder durch einstückig an den Kupplungslaschen 4b angeformte Halteelemente, beispielsweise in der Form eines Druckknopfes.
  • Durch die feste Verbindung der beiden Dichtungen 2a und 2b an ihrem einen Rand mittels der Verbindungselemente 3 und die vorzugsweise lösbare Verbindung der beiden Dichtungen 2a und 2b nach ihrem Anbringen an einer Wärmetauscherplatte 1a durch die Kupplungselemente 4 ergibt sich eine zuverlässige Befestigung der beiden Dichtungen 2a und 2b an der Wärmetauscherplatte 1a. Wenn diese Wärmetauscherplatte 1a mit dichtungsfreien Wärmetauscherplatten 1b zu einem Plattenpaket zusammengefügt wird, treten die an der Wärmetauscherplatte 1a befestigten Dichtungen 2a und 2b in die an den Wärmetauscherplatten 1b ausgebildeten Aufnahmen für die Dichtungen 2a bzw. 2b ein. Es ergibt sich somit eine druckdichte Abdichtung benachbarter Wärmetauscherplatten 1a und 1b, sobald die Platten des Plattenstapels beispielsweise durch rechtwinklig zu den Wärmetauscherplatten 1a und 1b verlaufende Zuganker zusammengefügt werden. Sollte das Plattenpaket zur Reparatur- oder Wartungsarbeiten demontiert werden, ist es anhand der voranstehend erläuterten Befestigung der Dichtungen 2a und 2b an den Wärmetauscherplatten 1a ohne weiteres möglich, beschädigte Dichtungen auszutauschen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1a
    Wärmetauscherplatte
    1b
    Wärmetauscherplatte
    2a
    Dichtung
    2b
    Dichtung
    3
    Verbindungselement
    3a
    Schenkel
    3b
    Steg
    4
    Kupplungselement
    4a
    Quersteg
    4b
    Kupplungslasche

Claims (5)

  1. Plattenwärmetauscher aus einer Mehrzahl von Wärmetauscherplatten, die jeweils unter Zwischenfügen einer umlaufenden, als Ring ausgebildeten Dichtung paarweise angeordnet sind, wobei das eine am Wärmeaustausch teilnehmende Medium in den zwischen einem Plattenpaar gebildeten Strömungskanälen und das andere am Wärmeaustausch teilnehmende Medium in denjenigen Strömungskanälen strömt, die zwischen benachbarten Plattenpaaren gebildet sind, und wobei die Dichtungen in hierfür ausgebildeten Aufnahmen in beiden Seiten der Wärmetauscherplatten angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die an den beiden Seiten einer Wärmetauscherplatte (1a) anliegenden Dichtungen (2a,2b) paarweise durch eine Kante der Wärmetauscherplatte (1a) umgreifende Verbindungselemente (3) fest miteinander verbunden und durch mindestens im Bereich einer der drei anderen Kanten angeordnete Kupplungselemente (4) miteinander verbindbar sind.
  2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3) jeweils aus zwei jeweils an einer Seite der zugehörigen Wärmetauscherplatte (1) versetzt zueinander anliegenden Schenkeln (3a) und einem die Schenkel (3a) verbindenden, außerhalb des Randes der Wärmetauscherplatte (1a) verlaufenden Steg (3b) gebildet sind.
  3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (4) jeweils aus einem an einer Seite der Wärmetauscherplatte (1a) anliegenden Quersteg (4a) und einer außerhalb des Randes der Wärmetauscherplatte (1a) verlaufenden Kupplungslasche (4b) gebildet sind, die mit der Kupplungslasche (4b) des zugehörigen Kupplungselements (4) verbindbar ist.
  4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungslaschen (4b) miteinander durch eine Klebstoffschicht, mindestens ein mechanisches Halteelement oder durch einstückig angeformte Halteelemente lösbar verbunden sind.
  5. Plattenwärmetauscher nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Wärmetauscherplatten (1a,1b) durch rechtwinklig zu den Wärmetauscherplatten (1a,1b) verlaufende Zuganker druckdicht zu einem Plattenpaket zusammengefügt sind.
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