EP2452149B1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

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Publication number
EP2452149B1
EP2452149B1 EP10724312.3A EP10724312A EP2452149B1 EP 2452149 B1 EP2452149 B1 EP 2452149B1 EP 10724312 A EP10724312 A EP 10724312A EP 2452149 B1 EP2452149 B1 EP 2452149B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plates
plate
fluid
heat exchanger
plate heat
Prior art date
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Active
Application number
EP10724312.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2452149A2 (de
Inventor
Oscar-Werner Reif
Jürgen VAN DEN BOOGAARD
Stefan Weisshaar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Original Assignee
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius Stedim Biotech GmbH filed Critical Sartorius Stedim Biotech GmbH
Publication of EP2452149A2 publication Critical patent/EP2452149A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2452149B1 publication Critical patent/EP2452149B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/02—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/06—Fastening; Joining by welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/06—Adapter frames, e.g. for mounting heat exchanger cores on other structure and for allowing fluidic connections

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger having a plurality of flow channels having plates, wherein a first plate having a front side with at least one flow channel for a first fluid and a second plate has a front with at least one flow channel for a second fluid, and wherein the plates have through holes, via which the flow passages for the same fluid are respectively connected to each other, wherein a front plate, which is upstream of the front of the first plate, connections for the first fluid and for the second fluid, and wherein an end plate forms the conclusion of the juxtaposed plates.
  • Heat exchangers are commonly used. Heat is transferred from the warmer medium to the colder medium. The media are separated from each other. There is a need for Heat exchangers that are very inexpensive in terms of material and manufacturing.
  • a plate heat exchanger with a plurality of flow channels plates is known.
  • a first plate has at least one flow channel for a first fluid and a second plate has at least one flow channel for a second fluid.
  • the plates have through openings through which the flow channels for the same fluid are connected to each other.
  • a plate heat exchanger consisting of several with the interposition of seals using pressure plates into a plate package joinable plastic plates, between which adjacent flow gaps are formed, which are successively flowed through plate flow openings alternately by a heat-emitting and heat-absorbing medium, known as Heat transfer plates are used, which are formed as flat plates, between which so-called turbulence plates are arranged, the surfaces of which have turbulence profiles on one or both sides in order to generate flow turbulences in the flow gap or flow channel.
  • Heat transfer plates which are formed as flat plates, between which so-called turbulence plates are arranged, the surfaces of which have turbulence profiles on one or both sides in order to generate flow turbulences in the flow gap or flow channel.
  • EP 0 038 454 A2 is a plate heat exchanger consisting of a plurality of extruded single sheets of polycarbonate known.
  • a plate heat exchanger having a plurality of flow channel forming plates is known.
  • a first plate 4a, 4c in this case has a meandering opening 6, which forms a flow channel for a first fluid with two adjacent flat plates 2a, 2b.
  • a corresponding second plate 4b, 4d has a meandering aperture 6 arranged in mirror image, which with two adjacent flat plates 2b, 2c and 2d, 2e has a second flow channel extending parallel to the first flow channel for a second fluid.
  • the flow channels for the same fluid are connected to each other.
  • a plate heat exchanger which is flowed through by a first and a second fluid, wherein between a front plate and a cover plate, a plurality of stacked plates is arranged, which are partially spaced apart and in contact, so that between them in a heat transfer region flow channels are formed , which are connected to each other for the same fluid.
  • the spacing of the plates is effected by formations which are formed by partially arranged knobs and / or beads.
  • a separate drain of condensate is not possible.
  • a plate heat exchanger which can be traversed by two separate media, with stacked plates, which are partially spaced and in regions in contact, so that between each adjacent plates flow channels are formed.
  • the plates are spaced apart by formations of the plates, wherein over the circumference of the plates successive areas having openings or through openings (via which the flow channels for the same fluid are each connected to each other), alternately formed in the opposite direction from the plane of the plates are.
  • a separate outflow of condensate is not possible.
  • a plate heat exchanger in which first plates and second plates are stacked, wherein at least one plate surface has a rectilinearly parallel profiling, so that between adjacent plate elements flow spaces of a plurality of rectilinear parallel flow channels are formed, which alternately via inlet and outlet channels with a first and a second fluid can be charged.
  • a separate drain of condensate nor a plenum for receiving condensate is known.
  • a plate heat exchanger having a plurality of parallel, spaced plates between which flow channels for first and second fluids are formed. Another disadvantage here is that no separate outflow of condensate from a collecting space for receiving the condensate is arranged.
  • WO2008 / 024066 A1 From the WO2008 / 024066 A1 is also known a plate heat exchanger with a plurality of plates, between which formations for forming flow channels are arranged. Although this plate exchanger in the vertical direction down an additional drain for removing the first liquid in the first channel, which is not connected to a separate collection space. A note on the discharge of condensate is also not refer to this citation.
  • a plate heat exchanger with a plurality of flow channels plates is known.
  • a first plate has a front side with at least one flow channel for a first fluid (heated steam) and a second plate has a front side with at least one flow channel for a second fluid (raw liquid).
  • the plates have through openings, via which the flow channels for the same fluid are respectively connected to one another.
  • the front of the first plate is preceded by a front plate having ports for the first fluid and ports for the second fluid.
  • the conclusion The juxtaposed plates is formed by an end plate.
  • a disadvantage of the known plate heat exchanger that the plates are relatively expensive sealed against each other via seals. Another disadvantage is that no collecting space is provided for the second fluid, can be removed via the condensate separated from the second fluid.
  • Object of the present invention is therefore to provide a plate heat exchanger available, which is simple and inexpensive in terms of material and production and which makes it possible, for example, due to a cooling of gas resulting condensate.
  • the object is achieved in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that the plates and connections are made of plastic, that the plates are glued or welded tightly together, and that the flow channel for the second fluid in the lower region in the vertical direction a collecting space has, which serves to receive condensate, which is discharged via a arranged on the front plate condensate connection that the communicating with the collecting space through holes for the second fluid of the plates are elongated and with passage openings of the plates correspond, and that these passage openings in their vertically lower portion with the condensate connection and in its vertical upper portion with the connection to the flow channel of the second plates in connection.
  • the plate heat exchanger according to the invention is simple in construction and can be produced inexpensively by simple production of its plastic plates, for example by injection molding of the plates. By gluing or by connecting the plates in a plastic welding process can be dispensed with seals.
  • the plate heat exchangers can be manufactured so cheaply that they can be used as a disposable heat exchanger. This can be dispensed with a costly cleaning or disassembly. Due to their structure, the plate heat exchangers according to the invention are suitable for applications in the pharmaceutical, biotechnology and food industries.
  • communicating with the collecting space through holes of the plates are elongated and formed in its lower in the vertical direction with the condensate connection and in its upper vertical direction Area are connected to the connection to the flow channel of the second plate, can advantageously be discharged via the same through-openings both the second fluid and its condensate via separate ports.
  • the plates are flat on their backs facing away from the front sides. This has the advantage that the plates can be strung together in any order.
  • the plates on their backs facing away from the front sides of the flow channels of the adjacent front sides corresponding mirror-symmetrical flow channels.
  • the flow channels of the plates each have flow straighteners.
  • the flow straighteners are designed as barriers or partitions arranged in the flow channels.
  • the dividing walls of flow channels for the first fluid and of flow channels for the second fluid are preferably arranged perpendicular to one another. This contributes to a better heat exchange.
  • the plates and connections are formed from a sterilizable plastic. This makes it possible to deliver the plate heat exchangers sterile packed.
  • the plate heat exchangers are sterilizable by irradiation with gamma or beta rays become. It is also possible to sterilize the plate heat exchangers by autoclaving with superheated steam.
  • the plate heat exchanger is connected to a bioreactor, which is preferably also sterilizable.
  • connection for the inlet of the first fluid can be connected to an exhaust pipe of the bioreactor and the connection for the outlet of the first fluid can be connected to an inlet of a sterile filter, while the connections for the second fluid are connected to a cooling circuit can be.
  • Liquid vapors taken up during the gassing of the bioreactor are condensed and the condensate is returned to the bioreactor, and the dried waste gas can now be discharged via a sterile filter without being blocked by condensed liquid.
  • the inlet for the first fluid is connected to a medium supply line for supplying the medium and the exit point for the first fluid is connected to an inflow port of the bioreactor the second fluid is connected to a temperature control circuit.
  • a plate heat exchanger 1 essentially consists of a plurality of first plates 40 and second plates 50 with flow channels 4, 5, a front plate 6 and an end plate 7.
  • the first plate 40 has a front side 2 and a back side 41. In the vertical direction, the first plate 40 in its lower left and upper left corners through openings 8, 9 for a first fluid.
  • a flat depression is arranged, which forms the flow channel 4 and extends into the passage openings 8, 9.
  • the flow channel 4 has in the horizontal direction from the side walls forth flow barriers 10, 11 of a flow director 12, which overlap in the horizontal direction and thus form a meandering flow channel 4.
  • the back 41 is flat, that is without a flow channel formed.
  • the first plate 40 in the vertical direction at the top right and bottom right through openings 13, 14, respectively.
  • the second plate 50 has on its front side 3 a flat depression which forms the flow channel 5 and extends into the right through openings 17, 18.
  • the flow channel 5 has flow barriers 15 running in the vertical direction, which form a flow straightener 16.
  • the plate 50 outside the flow channel 5 through holes 19, 20, which with the Through holes 8, 9 of the plate 40 correspond.
  • the passage openings 17, 18 of the plate 50 correspond to the passage openings 13, 14 of the plate 40.
  • the plate 50 has a rear side 51 facing away from its front side 3, which is flat and thus has no flow channel.
  • the plate heat exchanger 1 has on its front side the front plate 6 with its connections 21, 22 for the first fluid and connections 23, 24 for the second fluid.
  • the connection 21 communicates with the passage openings 8, 19 and serves to supply the first fluid, which is discharged via the connection 22, which is in communication with the passage openings 9, 20.
  • the front panel can be optional on its in FIG. 1 not shown back have a flow channel 4 '.
  • the port 23 communicates with the through holes 14 and 18 and serves to supply the second fluid, while the port 24 communicates with the through holes 13 and 17 and is used to discharge the second fluid.
  • the plate heat exchanger 1 is closed at its end facing away from the front panel 6 by the end plate 7.
  • the end plate 7 may have a flow channel 4 in this embodiment and has no through holes in this embodiment.
  • this is identical to the front plate 6 and is arranged in the plate heat exchanger 1 mirror-symmetrical to the front panel 6.
  • the front of the end plate can be like in the FIG. 1 However, it may also be flat and thus be formed without a flow channel 4 and may furthermore have passage openings, not shown, which correspond to the passage openings of the plates 40 and 50.
  • the front plate 6 and the end plate 7 are each provided with through holes to increase the cross section of the fluid supply, without having to change the sizing of the terminals 21, 22, 23 and 24. In this way, the pressure loss during inflow and outflow of the fluids into and out of the heat exchanger 1 can be minimized in a particularly advantageous manner.
  • the plates 40 and 50 are at their backs, as explained above, each flat, while the back of the front panel 6 and / or the front of the end plate 7 may be formed flat or alternatively may have a flow channel 4, 4 '.
  • the plates 40, 50, 6 and 7 are each glued to their adjacent plate.
  • FIG. 2 shows a plate 40 'and 50' with a flow channel 4 'on its front side 2' for a first fluid, which is formed for example as a cooling medium.
  • the first plate 40 'and 50' in their lower left and upper left corners through openings 8 ', 9' for the first fluid.
  • the flow channel 4 ' is arranged, which is in communication with the passage openings 8', 9 '. Outside the flow channel 4 ', the side 2' in the vertical direction at the top and bottom right each of the through holes 13 ', 14'.
  • the back 41 'of the first plate 40' (see FIG. 3 ) has a flow channel 5 'for a second fluid.
  • the plate 40 'and the plate 50' are exactly identical. Analogous to the in FIG. 1 As shown, the plates 40 'and 50' can be assembled into a plate heat exchanger, with the plates 50 'being mounted facing the identical plates 40', turned through 180 °. Unlike the embodiment according to FIG. 1 in which the back faces of the plates 40 and 50 are each plane, this assembly results in a plate heat exchanger 1, in which the front and the back of the composite plates 40 'and 50' each have a flow channel 4 'and 5'.
  • the flow channel 5 'on a collecting space 25 which serves to receive condensate, which via a condensate connection 26 which on the front plate 6' (see FIG. 4 ) is arranged, is discharged.
  • the passage openings 13 'and 14' for the second fluid of the plate 50 ' are elongated and correspond to passage openings 13', 14 'of the plate 40' (see FIG. 2 ).
  • the back 51 'of the plate 50' (see FIG. 3 ) has a flow channel 4 'of another identical plate 40' or the flow channel 4 'of an end plate 7' corresponding flow channel for a first fluid.
  • the plate heat exchanger 1, 1 ' according to the embodiments of the FIGS. 1 to 6 are made of polycarbonate (PC). They are readily gamma-irradiated and are suitable for any sterile application in the temperature range up to 110 ° C, for a short time even up to 125 C. Thus, the heat plate exchanger 1, 1 'can also be sterilized with superheated steam.
  • PC polycarbonate
  • the plate heat exchanger 1 ' is connected to a bioreactor 27' and is used as an exhaust gas cooler.
  • the exhaust gas is introduced from the head space 28 of the bioreactor 27 'via an exhaust pipe 29 connected to the port 23' of the plate heat exchanger 1 'at the top of the plate heat exchanger 1'.
  • the gas flow over the flow channel 5' over the individual front sides 3 'of the plates 50' is divided.
  • the gas stream is cooled when flowing down the plate wall and discharged through the port 24 'and further discharged through a sterile filter 30 to the environment.
  • the humidity of the exhaust gas is lowered, wherein the liquid medium taken in the bioreactor condensed, discharged via the condensate connection 26 and the bioreactor 27' is fed via a peristaltic pump.
  • cooling medium is introduced from the primary cooler 33 from below via the connection 21 'into the plate heat exchanger 1'. From the through holes 8 ', the cooling medium is introduced into the individual flow channels 4' and absorbs the heat from the plates 40 'and 50'. The cooling medium heats up. The cooling medium is collected in the passage opening 9 'and conveyed back into the primary cooler 33 via the connection 22'. The cooling medium is circulated.
  • the plate heat exchanger 1 is connected to the bioreactor 27 via a feed line 31.
  • the plate heat exchanger 1 is used to pre-heat the bioreactor 27 to be supplied medium.
  • the medium to be heated is introduced from a reservoir, not shown, in the plate heat exchanger 1 from above via the terminal 23.
  • the material flow over the resulting from the through holes 14 and 18 flow distributor in the individual channels 5 distributed.
  • the media stream is warmed up when flowing down the plate wall.
  • the media streams are merged and directed to the output or port 24. From port 24, the preheated medium is fed into the bioreactor 27.
  • heating medium is introduced from below by a thermostat 32 via the connection 21 into the plate heat exchanger 1.
  • the heating medium is introduced into the individual channels 4 and gives the heat to the plates 40 and 50 from.
  • the heating medium is conveyed from the outlet or from the connection 22 back into the thermostat 32.
  • the heating medium is circulated.

Landscapes

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit einer Mehrzahl von Strömungskanäle aufweisenden Platten, wobei eine erste Platte eine Vorderseite mit mindestens einem Strömungskanal für ein erstes Fluid und eine zweite Platte eine Vorderseite mit mindestens einem Strömungskanal für ein zweites Fluid aufweist, und wobei die Platten Durchgangsöffnungen aufweisen, über die die Strömungskanäle für das gleiche Fluid jeweils miteinander verbunden sind, wobei eine Frontplatte, die der Vorderseite der ersten Platte vorgelagert ist, Anschlüsse für das erste Fluid und für das zweite Fluid aufweist, und wobei eine Abschlussplatte den Abschluss der aneinandergereihten Platten bildet.
    • Stand der Technik
  • In der Pharmazie, Biotechnologie und in der Lebensmittelindustrie müssen häufig gasförmige oder auch flüssige Medien erwärmt oder gekühlt werden. Um solche thermischen Vorgänge durchzuführen, werden üblicherweise Wärmetauscher verwendet. Dabei wird Wärme vom wärmeren Medium zum kälteren Medium transportiert. Die Medien sind dabei voneinander getrennt. Dabei besteht der Bedarf nach Wärmetauschern, die im Hinblick auf Material und Herstellung sehr preiswert sind.
  • Aus der DE 10 2006 013 503 A1 ist ein Plattenwärmetauscher mit einer eine Mehrzahl von Strömungskanäle aufweisenden Platten bekannt. Eine erste Platte weist dabei mindestens einen Strömungskanal für ein erstes Fluid und eine zweite Platte weist dabei mindestens einen Strömungskanal für ein zweites Fluid auf. Die Platten weisen Durchgangsöffnungen auf, über die die Strömungskanäle für das gleiche Fluid jeweils miteinander verbunden sind.
  • Nachteilig dabei ist, dass die Platten über Dichtungen relativ aufwendig gegeneinander abgedichtet werden oder, soweit sie aus einem Keramikmaterial ausgebildet sind, ist es bekannt, sie in einem aufwendigen Verfahren stoffschlüssig zu einem monolithischen Block zu fügen. Beide nach diesem Verfahren hergestellten Vorrichtungen sind entsprechend aufwendig und teuer in der Herstellung. Weiterhin nachteilig ist, dass bei dem bekannten Plattenwärmetauscher ein separater Abfluss von Kondensat nicht möglich ist.
  • Aus der DE 36 41 458 A1 ist ein Plattenwärmetauscher, bestehend aus mehreren unter Zwischenschaltung von Dichtungen unter Verwendung von Druckplatten zu einem Plattenpaket zusammenfügbaren Platten aus Kunststoff, zwischen denen benachbarte Fließspalte gebildet sind, die aufeinander folgend über Plattendurchflussöffnungen abwechselnd von einem wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Medium durchflossen werden, bekannt, wobei so genannte Wärmeübertragungsplatten verwendet werden, die als ebene Platten ausgebildet sind, zwischen denen so genannte Turbulenzplatten angeordnet sind, deren Oberflächen zur Erzeugung von Strömungsturbulenzen im Fließspalt bzw. Strömungskanal ein- oder beidseitig Turbulenzprofile aufweisen.
    Soweit die Turbulenzplatten lediglich einseitig Turbulenzprofile aufweisen, führt das dazu, dass jeweils ein Fließspalt bzw. Strömungskanal durch ebene Seiten ohne Strömungsprofil nur durch Randdichtungen als Abstandshalter gebildet wird, was zu einer Stabilitätsminderung führen kann. Soweit die Turbulenzplatte beidseitig Turbulenzprofile aufweist, führt dies dazu, dass zwar die erste Platte leichter herstellbar ist, jedoch die Turbulenzplatte entsprechend aufwendiger herzustellen ist.
    Weiterhin nachteilig ist auch hier, dass bei dem bekannten Plattenwärmetauscher ein getrennter Abfluss von Kondensat nicht möglich ist.
  • Aus EP 0 038 454 A2 ist ein Plattenwärmetauscher bestehend aus einer Vielzahl extrudierter Einzelplatten aus Polycarbonat bekannt.
  • Nachteilig dabei ist, dass die Platten keinen internen Strömungsverteiler bzw. Strömungsrichter besitzen. Somit müssen weitere aufwendige Bauteile zur Fluidverteilung bereitgestellt werden. Beim Zusammensetzen ergeben sich Schwierigkeiten, eine für Sterilanwendungen notwendige Dichtigkeit zu gewährleisten. Auch bei diesem bekannten Plattenwärmetauscher ist ein getrennter Abfluss von Kondensat nicht vorgesehen.
  • Aus der FR 2 184 536 A1 ist ein Plattenwärmetauscher mit einer Mehrzahl von Strömungskanäle bildenden Platten bekannt. Eine erste Platte 4a, 4c weist dabei einen mäanderförmigen Durchbruch 6 auf, der mit zwei benachbarten ebenen Platten 2a, 2b einen Strömungskanal für ein erstes Fluid bildet. Eine entsprechende zweite Platte 4b, 4d weist einen spiegelbildlich angeordneten mäanderförmigen Durchbruch 6 auf, der mit zwei benachbarten ebenen Platten 2b, 2c bzw. 2d, 2e einen parallel zum ersten Strömungskanal verlaufenden zweiten Strömungskanal für ein zweites Fluid aufweist. Über Durchgangsöffnungen in den Platten sind die Strömungskanäle für das gleiche Fluid jeweils miteinander verbunden. Nachteilig bei dem bekannten Wärmetauscher ist zum einen, dass durch die mäanderförmige Ausbildung der Durchbrüche die Anordnung der Strömungskanäle relativ beschränkt ist und zum anderen, dass die die Durchbrüche aufweisenden Platten von beiden Seiten abgedichtet werden müssen. Weiterhin nachteilig ist bei der FR 2 184 536 A1 , dass ein getrennter Abfluss von Kondensat nicht möglich ist.
  • Aus der DE 199 09 881 A1 ist ein Plattenwärmetauscher bekannt, der von einem ersten und einem zweiten Fluid durchströmt wird, wobei zwischen einer Frontplatte und einer Abschlussplatte eine Mehrzahl gestapelter Platten angeordnet ist, die bereichsweise voneinander beabstandet und bereichsweise in Kontakt sind, so dass zwischen ihnen in einem Wärmeübertragungsbereich Strömungskanäle gebildet werden, die jeweils für das gleiche Fluid miteinander verbunden sind. Die Beabstandung der Platten erfolgt dabei durch Ausformungen, die durch bereichsweise angeordnete Noppen und/oder Sicken gebildet sind. Weiterhin nachteilig bei der DE 199 09 881 A1 ist, dass ein getrennter Abfluss von Kondensat nicht möglich ist.
  • Anders als bei der DE 199 09 881 A1 weist der Strömungskanal des Anmeldungsgegenstandes in vertikaler Richtung im unteren Bereich einen Sammelraum auf, der zur Aufnahme von Kondensat dient, das über einen Kondensatanschluss getrennt abführbar ist.
  • Auch aus der EP 1 308 685 A2 ist ein Plattenwärmetauscher bekannt, der von zwei getrennten Medien durchströmbar ist, mit aufeinander gestapelten Platten, die bereichsweise beabstandet sind und bereichsweise in Kontakt stehen, so dass zwischen jeweils benachbarten Platten Strömungskanäle gebildet sind. Dabei sind die Platten durch Ausformungen der Platten voneinander beabstandet, wobei über den Umfang der Platten aufeinander folgende Bereiche, die Durchbrüche bzw. Durchgangsöffnungen aufweisen (über die die Strömungskanäle für das gleiche Fluid jeweils miteinander verbunden sind), alternierend aus der Ebene der Platten entgegengesetzt ausgeformt sind. Auch bei der EP 1 308 685 A2 ist nachteilig, dass ein getrennter Abfluss von Kondensat nicht möglich ist.
  • Auch aus der EP 0 805 328 A2 ist ein Plattenwärmetauscher bekannt, bei dem erste Platten und zweite Platten übereinander gestapelt werden, wobei mindestens eine Plattenoberfläche eine geradlinig parallel ausgebildete Profilierung aufweist, so dass zwischen benachbarten Plattenelementen Strömungsräume aus einer Mehrzahl geradliniger, paralleler Strömungskanäle gebildet werden, die über Zu- und Abführkanäle alternierend mit einem ersten und einem zweiten Fluid beschickt werden können. Auch aus dieser Druckschrift ist weder ein getrennter Abfluss von Kondensat noch ein Sammelraum zur Aufnahme von Kondensat bekannt.
    Auch aus der EP 0 203 213 A1 ist ein Plattenwärmetauscher bekannt, der eine Mehrzahl von parallelen, beabstandet angeordneten Platten aufweist, zwischen denen Strömungskanäle für ein erstes und zweites Fluid gebildet werden. Nachteilig ist auch hier, dass kein getrennter Abfluss von Kondensat aus einem Sammelraum zur Aufnahme des Kondensates angeordnet ist.
  • Aus der WO2008/024066 A1 ist ebenfalls ein Plattenwärmtauscher mit einer Mehrzahl von Platten bekannt, zwischen denen Ausformungen zur Bildung von Strömungskanälen angeordnet sind. Zwar weist dieser Plattentauscher in vertikaler Richtung unten einen zusätzlichen Abfluss zum Entfernen der ersten Flüssigkeit in dem ersten Kanal auf, der allerdings nicht mit einem separaten Sammelraum verbunden ist. Ein Hinweis zum Abführen von Kondensat ist dieser Entgegenhaltung ebenfalls nicht zu entnehmen.
  • Auch aus der US 5 538 593 A ist ein Plattenwärmetauscher mit einer eine Mehrzahl von Strömungskanäle aufweisenden Platten bekannt. Dabei weist eine erste Platte eine Vorderseite mit mindestens einem Strömungskanal für ein erstes Fluid (heated steam)und eine zweite Platte eine Vorderseite mit mindestens einem Strömungskanal für ein zweites Fluid (raw liquid) auf. Weiter weisen die Platten Durchgangsöffnungen auf, über die die Strömungskanäle für das gleiche Fluid jeweils miteinander verbunden sind. Der Vorderseite der ersten Platte ist eine Frontplatte mit Anschlüssen für das erste Fluid und mit Anschlüssen für das zweite Fluid vorgelagert. Der Abschluss der aneinandergereihten Platten wird von einer Abschlussplatte gebildet.
  • Nachteilig bei dem bekannten Plattenwärmetauscher ist, dass die Platten über Dichtungen relativ aufwendig gegeneinander abgedichtet werden. Weiterhin nachteilig ist, dass für das zweite Fluid kein Sammelraum vorgesehen ist, über den Kondensat getrennt von dem zweiten Fluid abgeführt werden kann.
    • Aufgabenstellung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Plattenwärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der im Hinblick auf Material und Herstellung einfach und kostengünstig ausgebildet ist und der es ermöglicht, beispielsweise aufgrund einer Kühlung von Gas entstehendes Kondensat abzuleiten.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Platten und Anschlüsse aus Kunststoff ausgebildet sind, dass die Platten dicht miteinander verklebt oder verschweißt sind, und dass der Strömungskanal für das zweite Fluid im in vertikaler Richtung unteren Bereich einen Sammelraum aufweist, der zur Aufnahme von Kondensat dient, das über einen an der Frontplatte angeordneten Kondensatanschluss abführbar ist, dass die mit dem Sammelraum in Verbindung stehenden Durchgangsöffnungen für das zweite Fluid der Platten länglich ausgebildet sind und mit Durchgangsöffnungen der Platten korrespondieren, und dass diese Durchgangsöffnungen in ihrem in vertikaler Richtung unteren Bereich mit dem Kondensatanschluss und in ihrem in vertikaler Richtung oberen Bereich mit dem Anschluss an den Strömungskanal der zweiten Platten in Verbindung stehen.
  • Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher ist einfach aufgebaut und lässt sich durch einfache Herstellung seiner Platten aus Kunststoff, zum Beispiel durch Spritzguss der Platten, kostengünstig herstellen. Durch das Verkleben bzw. durch das Verbinden der Platten in einem Kunststoffschweißverfahren kann auf Dichtungen verzichtet werden. Die Plattenwärmetauscher können so günstig hergestellt werden, dass sie als Einwegwärmetauscher verwendet werden können. Dadurch kann auf eine aufwendige Reinigung oder gar Demontage verzichtet werden. Durch ihren Aufbau sind die erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher für Anwendungen aus dem Pharma-, Biotechnologie- und Lebensmittelbereich geeignet. Durch die Anordnung eines Sammelraumes im in vertikaler Richtung unteren Bereich der Strömungskanäle, der mit einem Kondensatanschluss verbunden ist, kann beispielsweise durch Kühlen eines durch den Strömungskanal geleiteten Gases entstehendes Kondensat über den Kondensatanschluss an der Frontplatte abgeleitet werden.
  • Dadurch, dass die mit dem Sammelraum in Verbindung stehenden Durchgangsöffnungen der Platten länglich ausgebildet sind und in ihrem in vertikaler Richtung unteren Bereich mit dem Kondensatanschluss und in ihrem in vertikaler Richtung oberen Bereich mit dem Anschluss an den Strömungskanal der zweiten Platten in Verbindung stehen, können vorteilhaft über dieselben Durchgansöffnungen sowohl das zweite Fluid als auch dessen Kondensat über getrennte Anschlüsse abgeführt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Platten an ihren den Vorderseiten abgewandten Rückseiten eben ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Platten in beliebiger Reihenfolge aneinandergereiht werden können.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Platten an ihren den Vorderseiten abgewandten Rückseiten den Strömungskanälen der benachbarten Vorderseiten entsprechende spiegelsymmetrische Strömungskanäle auf.
  • Dadurch ist es insbesondere möglich, die ersten Platten und die zweiten Platten baugleich auszubilden, wobei die zweiten Platten gegenüber den ersten Platten entsprechend um 180° gewendet montiert werden. Hierdurch wird für die erste und zweite Platte nur eine Form benötigt, was die Herstellung erheblich vereinfacht.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Strömungskanäle der Platten jeweils Strömungsrichter auf. Die Strömungsrichter sind dabei als in den Strömungskanälen angeordnete Barrieren bzw. Trennwände ausgebildet. Die Trennwände von Strömungskanälen für das erste Fluid und von Strömungskanälen für das zweite Fluid sind vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnet. Dies trägt zu einem besseren Wärmeaustausch bei.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Platten und Anschlüsse aus einem sterilisierbaren Kunststoff ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Plattenwärmetauscher steril verpackt zu liefern.
  • Soweit die Platten und Anschlüsse aus Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyphenylenether (PPE) oder Polyphenylensulfid (PPS) hergestellt sind, sind die Plattenwärmetauscher sterilisierbar, indem sie mit Gamma- oder Betastrahlen bestrahlt werden. Auch ist es möglich, die Plattenwärmetauscher durch Autoklavieren mit Heißdampf zu sterilisieren.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Plattenwärmetauscher mit einem Bioreaktor verbunden, der vorzugsweise ebenfalls sterilisierbar ist.
  • So ist zur Abgaskühlung eines aus dem Bioreaktor abzuführenden Gases der Anschluss für den Eingang des ersten Fluids mit einer Abgasleitung des Bioreaktors und der Anschluss für den Ausgang des ersten Fluids mit einem Eingang eines Sterilfilters verbindbar, während die Anschlüsse für das zweite Fluid mit einem Kühlkreislauf verbunden werden können.
  • Beim Begasen des Bioreaktors aufgenommene Flüssigkeitsdämpfe werden kondensiert und das Kondensat dem Bioreaktor wieder zugeführt, das getrocknete Abgas kann nun problemlos über einen Sterilfilter abgeführt werden, ohne diesen durch kondensierte Flüssigkeit zu verblocken.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Vorwärmung eines dem Bioreaktor zuzuführenden Mediums der Anschluss für den Eingang des ersten Fluids mit einer Medienzuleitung zur Zuführung des Mediums und der Anschluss für den Ausgang des ersten Fluids mit einem Zuflussanschluss des Bioreaktors verbunden, wobei die Anschlüsse für das zweite Fluid mit einem Temperierkreislauf verbunden sind. Dadurch können insbesondere lange Aufheizzeiten des befüllten Bioreaktors vermieden werden.
  • In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht.
    • Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1:
    eine räumliche Darstellung eines Plattenwärmetauschers als Explosionszeichnung, welcher nicht unter den Schutzbereich der Ansprüche fällt,
    Figur 2:
    eine Vorderansicht einer Platte eines Plattenwärmetauschers in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit einem Strömungskanal für ein erstes Fluid,
    Figur 3:
    eine Rückansicht der Platte von Figur 2,
    Figur 4:
    eine Vorderansicht einer Frontplatte eines Plattenwärmetauschers mit Anschlüssen für ein erstes Fluid, für ein zweites Fluid sowie einem Kondensatanschluss,
    Figur 5:
    eine Rückansicht der Frontplatte von Figur 4 mit einem Strömungskanal für ein erstes Fluid, der spiegelsymmetrisch zu dem Strömungskanal von Fig. 2 ausgebildet ist,
    Figur 6:
    eine Vorderansicht einer Abschlussplatte eines Plattenwärmetauschers mit einem Strömungskanal für ein erstes Fluid,
    Figur 7:
    eine schematische Darstellung eines Prozessschemas eines Bioreaktors in Verbindung mit einem Wärmeplattentauscher, der als Abgaskühler ausgebildet ist, und
    Figur 8:
    ein Prozessschema eines Bioreaktors in Verbindung mit einem Plattenwärmetauscher als Medienbeheizung zur Vorwärmung beim Befüllen des Bioreaktors.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Ein Plattenwärmetauscher 1 besteht im Wesentlichen aus einer Mehrzahl von ersten Platten 40 und zweiten Platten 50 mit Strömungskanälen 4, 5, einer Frontplatte 6 und einer Abschlussplatte 7.
  • Die erste Platte 40 weist eine Vorderseite 2 und eine Rückseite 41 auf. In vertikaler Richtung weist die erste Platte 40 in ihren Ecken unten links und oben links Durchgangsöffnungen 8, 9 für ein erstes Fluid auf. Auf der Vorderseite 2 der Platte 40 ist eine flächige Vertiefung angeordnet, die den Strömungskanal 4 bildet und sich bis in die Durchgangsöffnungen 8, 9 erstreckt. Der Strömungskanal 4 weist in horizontaler Richtung von den Seitenwänden her Strömungsbarrieren 10, 11 eines Strömungsrichters 12 auf, die sich in horizontaler Richtung überlappen und so einen mäanderförmigen Strömungskanal 4 bilden. Die Rückseite 41 ist eben, das heißt ohne Strömungskanal, ausgebildet.
  • Außerhalb des Strömungskanals 4 weist die erste Platte 40 in vertikaler Richtung oben rechts und unten rechts jeweils Durchgangsöffnungen 13, 14 auf.
  • Die zweite Platte 50 weist an ihrer Vorderseite 3 eine flächige Vertiefung auf, die den Strömungskanal 5 bildet und sich bis in die rechten Durchgangsöffnungen 17, 18 erstreckt. Der Strömungskanal 5 weist in vertikaler Richtung verlaufende Strömungsbarrieren 15 auf, die einen Strömungsrichter 16 bilden. In den linken Ecken weist die Platte 50 außerhalb des Strömungskanals 5 Durchgangsöffnungen 19, 20 auf, die mit den Durchgangsöffnungen 8, 9 der Platte 40 korrespondieren. Entsprechend korrespondieren die Durchgangsöffnungen 17, 18 der Platte 50 mit den Durchgangsöffnungen 13, 14 der Platte 40. Die Platte 50 weist eine ihrer Vorderseite 3 abgewandte Rückseite 51 auf, die eben ausgebildet ist und somit keinen Strömungskanal aufweist.
  • Der Plattenwärmetauscher 1 weist an seiner Vorderseite die Frontplatte 6 mit ihren Anschlüssen 21, 22 für das erste Fluid und Anschlüssen 23, 24 für das zweite Fluid auf. Dabei steht der Anschluss 21 mit den Durchgangsöffnungen 8, 19 in Verbindung und dient zur Zuführung des ersten Fluids, das über den Anschluss 22, der mit den Durchgangsöffnungen 9, 20 in Verbindung steht, wieder abgeführt wird.
  • Die Frontplatte kann optional auf ihrer in Figur 1 nicht gezeigten Rückseite einen Strömungskanal 4' aufweisen.
  • Der Anschluss 23 steht mit den Durchgangsöffnungen 14 und 18 in Verbindung und dient zur Zuführung des zweiten Fluids, während der Anschluss 24 mit den Durchgangsöffnungen 13 und 17 in Verbindung steht und zur Ableitung des zweiten Fluids genutzt wird.
  • Der Plattenwärmetauscher 1 wird an seinem der Frontplatte 6 abgewandten Ende durch die Abschlussplatte 7 abgeschlossen. Die Abschlussplatte 7 kann bei dieser Ausführungsform einen Strömungskanal 4 aufweisen und hat in dieser Ausführungsform keine Durchgangsöffnungen.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Abschlussplatte 7 ist diese baugleich zu der Frontplatte 6 und ist in dem Plattenwärmetauscher 1 spiegelsymmetrisch zur Frontplatte 6 angeordnet.
  • Die Vorderseite der Abschlussplatte kann wie in der Figur 1 gezeigt einen Strömungskanal 4 aufweisen, kann jedoch auch eben und somit ohne Strömungskanal 4 ausgebildet sein und kann weiterhin nicht dargestellte Durchgangsöffnungen aufweisen, die mit den Durchgangsöffnungen der Platten 40 und 50 korrespondieren.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Frontplatte 6 und die Abschlussplatte 7 jeweils mit Durchgangsöffnungen versehen, um den Querschnitt der Fluidversorgung zu vergrößern, ohne die Dimensionierung der Anschlüsse 21, 22, 23 und 24 verändern zu müssen. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft der Druckverlust beim Ein- und Ausströmen der Fluide in den und aus dem Wärmetauscher 1 minimiert werden.
  • Die Platten 40 und 50 sind an ihren Rückseiten, wie oben erläutert, jeweils eben ausgebildet, während die Rückseite der Frontplatte 6 und/oder die Vorderseite der Abschlussplatte 7 plan ausgebildet sein kann oder alternativ einen Strömungskanal 4, 4' aufweisen kann. Die Platten 40, 50, 6 und 7 sind jeweils mit der ihnen benachbarten Platte verklebt.
  • Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 zeigt eine Platte 40' bzw. 50' mit einem Strömungskanal 4' auf ihrer Vorderseite 2' für ein erstes Fluid, das beispielsweise als Kühlmedium ausgebildet ist.
  • In vertikaler Richtung weist die erste Platte 40' bzw. 50' in ihren Ecken unten links und oben links Durchgangsöffnungen 8', 9' für das erste Fluid auf. Auf der Vorderseite 2' der Platte 40' ist der Strömungskanal 4' angeordnet, der mit den Durchgangsöffnungen 8', 9' in Verbindung steht. Außerhalb des Strömungskanals 4' weist die Seite 2' in vertikaler Richtung oben und unten rechts jeweils die Durchgangsöffnungen 13', 14' auf.
  • Die Rückseite 41' der ersten Platte 40' (siehe Figur 3) weist einen Strömungskanal 5' für ein zweites Fluid auf.
  • Die Platte 40' und die Platte 50' sind exakt baugleich. Analog zu der in Figur 1 gezeigten Plattenabfolge können die Platten 40' und 50' zu einem Plattenwärmetauscher zusammengesetzt werden, wobei die Platten 50' gegenüber den baugleichen Platten 40' entsprechend um 180° gewendet montiert werden. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Figur 1, bei welcher die Rückseiten der Platten 40 und 50 jeweils eben sind, resultiert aus dieser Montage ein Plattenwärmetauscher 1, bei welchem die Vorder- und die Rückseite der zusammengesetzten Platten 40' und 50' jeweils einen Strömungskanal 4' bzw. 5' aufweisen.
  • Im in vertikaler Richtung unteren Bereich weist der Strömungskanal 5' einen Sammelraum 25 auf, der zur Aufnahme von Kondensat dient, das über einen Kondensatanschluss 26, der an der Frontplatte 6' (siehe Figur 4) angeordnet ist, abgeführt wird. Die Durchgangsöffnungen 13' und 14' für das zweite Fluid der Platte 50' sind länglich ausgebildet und korrespondieren mit Durchgangsöffnungen 13', 14' der Platte 40' (siehe Figur 2).
  • Die Rückseite 51' der Platte 50' (siehe Figur 3) weist einen dem Strömungskanal 4' einer weiteren baugleichen Platte 40' oder dem Strömungskanal 4' einer Abschlussplatte 7' entsprechenden Strömungskanal für ein erstes Fluid auf.
  • Die Plattenwärmetauscher 1, 1' nach den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 6 sind aus Polycarbonat (PC) ausgebildet. Sie sind ohne weiteres Gamma-bestrahlbar und sind für jegliche Sterilanwendung im Temperaturbereich bis 110°C, kurzzeitig sogar bis 125 C geeignet. Damit können die Wärmeplattentauscher 1, 1' auch mit Heißdampf sterilisiert werden.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist der Plattenwärmetauscher 1' mit einem Bioreaktor 27' verbunden und wird als Abgaskühler genutzt. Das Abgas wird aus dem Kopfraum 28 des Bioreaktors 27' über eine Abgasleitung 29, die mit dem Anschluss 23' des Plattenwärmetauschers 1' verbunden ist, oben in den Plattenwärmetauscher 1' eingeleitet. Im Plattenwärmetauscher 1' wird der Gasstrom über den Strömungskanal 5' über die einzelnen Vorderseiten 3' der Platten 50' aufgeteilt. An den Vorderseiten der Platten 3' der Platten 50' wird der Gasstrom beim Strömen nach unten an der Plattenwand abgekühlt und über den Anschluss 24' abgeführt und weiter über einen Sterilfilter 30 an die Umgebung abgegeben. Durch die Abgaskühlung im Plattenwärmetauscher 1' wird die Luftfeuchte des Abgases abgesenkt, wobei im Bioreaktor aufgenommenes flüssiges Medium kondensiert, über den Kondensatanschluss 26 abgeleitet und dem Bioreaktor 27' über eine Schlauchpumpe wieder zugeführt wird.
  • Im Gegenstrom dazu wird Kühlmedium vom Primärkühler 33 von unten über den Anschluss 21' in den Plattenwärmetauscher 1' eingeleitet. Aus den Durchgangsöffnungen 8' wird das Kühlmedium in die einzelnen Strömungskanäle 4' eingeleitet und nimmt die Wärme von den Platten 40' und 50' auf. Das Kühlmedium erwärmt sich dabei. Das Kühlmedium wird in der Durchgangsöffnung 9' gesammelt und über den Anschluss 22' zurück in den Primärkühler 33 gefördert. Das Kühlmedium wird im Kreislauf geführt.
  • Nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist der Plattenwärmetauscher 1 mit dem Bioreaktor 27 über eine Zuleitung 31 verbunden. Dabei wird der Plattenwärmetauscher 1 genutzt, um dem Bioreaktor 27 zuzuführendes Medium vorzuwärmen.
  • Das zu beheizende Medium wird aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter in den Plattenwärmetauscher 1 von oben über den Anschluss 23 eingeleitet. Im Plattenwärmetauscher 1 wird der Stoffstrom über den sich aus den Durchgangsöffnungen 14 und 18 ergebenden Strömungsverteiler in die einzelnen Kanäle 5 verteilt. In den Strömungsrichtern 12 wird der Medienstrom beim Strömen nach unten an der Plattenwand aufgewärmt. Die Medienströme werden zusammengeführt und zum Ausgang bzw. Anschluss 24 geleitet. Vom Anschluss 24 wird das vorgewärmte Medium in den Bioreaktor 27 gefördert.
  • Im Gegenstrom dazu wird Heizmedium von einem Thermostaten 32 von unten über den Anschluss 21 in den Plattenwärmetauscher 1 eingeleitet. Im sich aus den Durchgangsöffnungen 8 und 9 ergebenden Strömungsverteiler wird das Heizmedium in die einzelnen Kanäle 4 eingeleitet und gibt die Wärme an die Platten 40 und 50 ab. Das Heizmedium wird vom Ausgang bzw. vom Anschluss 22 zurück in den Thermostaten 32 gefördert. Das Heizmedium wird im Kreislauf geführt.

Claims (15)

  1. Plattenwärmetauscher (1, 1') mit einer Mehrzahl von Strömungskanäle (4, 4', 5, 5') aufweisenden Platten (40, 40', 50, 50') wobei eine erste Platte (40, 40') eine Vorderseite (2, 2') mit mindestens einem Strömungskanal (4, 4') für ein erstes Fluid und eine zweite Platte (50, 50') eine Vorderseite (3, 3') mit mindestens einem Strömungskanal (5, 5') für ein zweites Fluid aufweist, und wobei die Platten (40, 40', 50, 50') Durchgangsöffnungen (8, 8', 9, 9', 13, 13', 14, 14', 19, 20) aufweisen, über die die Strömungskanäle (4, 4', 5, 5') für das gleiche Fluid jeweils miteinander verbunden sind,
    wobei eine Frontplatte (6, 6'), die der Vorderseite (2, 2') der ersten Platte (40, 40') vorgelagert ist, Anschlüsse (21, 21', 22, 22', 23, 23', 24, 24') für das erste Fluid und für das zweite Fluid aufweist, und wobei eine Abschlussplatte (7, 7') den Abschluss der aneinandergereihten Platten (40, 40', 50, 50', 6, 6') bildet,
    wobei der Strömungskanal (5') für das zweite Fluid im in vertikaler Richtung unteren Bereich einen Sammler (25) aufweist, der zur Aufnahme von Kondensat dient, das über einen Kondensatanschluss (26) abführbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Platten (40, 40', 50, 50', 6, 6', 7, 7') und Anschlüsse (21, 21', 22, 22', 23, 23', 24, 24') aus Kunststoff ausgebildet sind,
    dass die Platten (40, 40', 50, 50', 6, 6', 7, 7') dicht miteinander verklebt oder verschweißt sind, dass die mit dem Sammelraum (25) in Verbindung stehenden Durchgangsöffnungen (13', 14') für das zweite Fluid der Platten (50') länglich ausgebildet sind und mit Durchgangsöffnungen (13', 14') der Platten (40') korrespondieren, und
    dass diese Durchgangsöffnungen (13', 14') in ihrem in vertikaler Richtung unteren Bereich mit dem Kondensatanschluss (26) und in ihrem in vertikaler Richtung oberen Bereich mit dem Anschluss (24')an den Strömungskanal (5') der zweiten Platten (50') in Verbindung stehen.
  2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abschlussplatte (7, 7') Durchgangsöffnungen hat, die mit den Durchgangsöffnungen (8, 8', 9, 9', 13, 13', 14, 14', 19, 20) der Platten (40, 40', 50, 50') korrespondieren.
  3. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Rückseite der Frontplatte (6, 6') einen Strömungskanal (4, 4') aufweist.
  4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorderseite der Abschlussplatte (7, 7') einen Strömungskanal (4, 4') aufweist.
  5. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Rückseite (61, 61') der Frontplatte (6, 6') eben ist.
  6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorderseite der Abschlussplatte (7, 7') eben ist.
  7. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Platten (40, 50) an ihren den Vorderseiten (2, 3) abgewandten Rückseiten (41, 51) eben ausgebildet sind.
  8. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Platten (40', 50', 6', 7') an ihren den Vorderseiten (2', 3') abgewandten Rückseiten (41', 51', 61') den Strömungskanälen (4', 5') der benachbarten Vorderseiten (2', 3') entsprechende spiegelsymmetrische Strömungskanäle (4', 5') aufweisen.
  9. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die ersten Platten (40') und die zweiten Platten (50') baugleich ausgebildet sind und
    dass die zweiten Platten (50') gegenüber den ersten Platten (40') entsprechend um 180° gewendet montiert sind.
  10. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (4, 4', 5, 5') einen Strömungsrichter (12, 16) aufweisen.
  11. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Platten (40, 40', 50, 50', 6, 6', 7, 7') und Anschlüsse (21, 21', 22, 22', 23, 23', 24, 24', 26) aus einem sterilisierbaren Kunststoff ausgebildet sind.
  12. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Platten (40, 40', 50, 50', 6, 6', 7, 7')und Anschlüsse (21, 21', 22, 22', 23, 23', 24, 24', 26) mit Gamma- und/oder Betastrahlen bestrahlbar und/oder mit Heißdampf autoklavierbar sind.
  13. Anordnung bestehend aus einem Bioreaktor (27, 27') und einem Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Plattenwärmetauscher (1, 1') mit dem Bioreaktor (27, 27') verbunden ist.
  14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Abgaskühlung eines aus dem Bioreaktor (27') abzuführenden Gases der Anschluss (23') für den Eingang des zweiten Fluids mit einer Abgasleitung (29) des Bioreaktors (27') und der Anschluss (24') für den Ausgang des zweiten Fluids mit einem Eingang eines Sterilfilters (30) verbunden ist, und
    dass die Anschlüsse (21', 22') für das erste Fluid mit einem Kühlkreislauf verbunden sind.
  15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Vorwärmung eines dem Bioreaktor (27) zuzuführenden Mediums der Anschluss (23) für den Eingang des zweiten Fluids mit einer Medienzuleitung (31) zur Zuführung des Mediums und der Anschluss (24) für den Ausgang des zweiten Fluids mit einem Zuflussanschluss des Bioreaktors (27) verbunden ist, und
    dass die Anschlüsse (21, 22) für das erste Fluid mit einem Temperierkreislauf verbunden sind.
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