EP2645038A1 - Plattenwärmetauscher mit mehreren Modulen verbunden mit Profilen - Google Patents

Plattenwärmetauscher mit mehreren Modulen verbunden mit Profilen Download PDF

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EP2645038A1
EP2645038A1 EP20120004195 EP12004195A EP2645038A1 EP 2645038 A1 EP2645038 A1 EP 2645038A1 EP 20120004195 EP20120004195 EP 20120004195 EP 12004195 A EP12004195 A EP 12004195A EP 2645038 A1 EP2645038 A1 EP 2645038A1
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EP
European Patent Office
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contact surface
pair
shaped
modules
heat exchanger
Prior art date
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EP20120004195
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EP2645038B1 (de
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Jörg DIETRICH
Reinhold Dr. Hölzl
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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    • F28D9/0056—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 with U-flow or serpentine-flow inside conduits; with centrally arranged openings on the plates
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    • F28F3/083—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators

Definitions

  • Brazed plate heat exchangers made of aluminum are used in numerous systems at various pressures and temperatures. They are used for example in the separation of air, the liquefaction of natural gas or in plants for the production of ethylene.
  • FIG. 1 Such a plate heat exchanger is described, for example, in "The standards of the brazed aluminum plate-fin heat exchanger manufactures association" ALPEMA report (2000). A taken from this figure is in the FIG. 1 represented as state of the art and described below.
  • the in FIG. 1 illustrated plate heat exchanger 1 is used to heat exchange five different process streams A, B, C, D and E.
  • the heat exchanger 1 is block-shaped and equipped with a variety of means 6 for supply and discharge of the individual process media. These means 6 are referred to below and in the context of this application as a nozzle.
  • the heat exchanger also has a plurality of means 7 for Distribution and collection of the individual process streams A, B, C, D and E, which are referred to below and in the context of this application as a header.
  • the plate heat exchanger 1 consists of a plurality of stack-shaped arranged passages 3, which are separated by partitions 4 from each other.
  • the various media flow.
  • the heat exchange takes place indirectly via the heat contact, which is produced by the cover plates 5 and by the wave-shaped structure arranged in the passages (hereinafter referred to as fins in the context of this application).
  • the individual media A, B, C, D and E are guided in the header 7 and distributed to the respectively provided, stacked passages 3.
  • distributor fins 2 In the entrance area of the passages there are so-called distributor fins 2, which ensure an even distribution of the medium within the individual passages 3. The media thus flow transversely to the shaft direction of the fins 3 through the passages 3.
  • the fins 3 are connected to the baffles 4, whereby an intensive mecanical modifier is produced. This allows a heat exchange between two different media that flow in adjacent passages 3. As seen in the flow direction at the end of the passage are similar distributor fins 2, which lead the media from the passages in the header 7, where they are collected and withdrawn through the nozzle 6. The individual passages 3 are completed by so-called sidebars 8 to the outside. The entire heat exchanger block is limited by cover plates 5 to the outside.
  • Such plate heat exchangers are ideal for heat exchange of at least 2 media. By appropriate construction, however, as in FIG. 1 shown, even more than 2 media participate in the heat exchange. This allows a very effective process management and effective heat and cold utilization.
  • Such plate heat exchangers are brazed, for example, aluminum.
  • the individual passages with the fins, distributor fins, cover plates and sidebars are stacked on each other, provided with solder and brazed in an oven. On the resulting block then header and neck are welded.
  • plate heat exchangers according to the prior art in such cases consist of at least two modules.
  • a module is understood to be a heat exchanger block which is produced in a brazing furnace as described above.
  • Several such modules are interconnected in the prior art and provided with common headers for distribution and collection of the heat exchanging media. The connection between two different modules of a plate heat exchanger takes place according to the prior art via sidebars.
  • FIG. 1 illustrated plate heat exchanger consists of a module.
  • a heat exchanger block as in FIG. 1 shown ie without header and nozzle, and welded to a second such heat exchanger block.
  • cover plate 5 On the cover plate 5 sidebars are welded along the edges of the cover plate.
  • the second module, which is to be connected to the first module, is arranged such that the two immediately adjacent sides of the two modules each have the same cover plates.
  • the surface which is formed by a cover plate, which is immediately adjacent to another module, is referred to below as the contact surface. To connect the cover plate with the sidebars on the cover plate of the immediately adjacent module is welded.
  • the sidebars therefore form according to the prior art, virtually a frame on the cover plate.
  • This frame is welded to the cover plate of the adjacent module and made such a connection between two modules.
  • the two connected modules thereby form a new heat exchanger block, which is larger than the actual geometry of the brazing oven allowed. In this way, any number of modules can be connected together to form an arbitrarily large heat exchanger block.
  • two adjacent modules have at least one common header.
  • the present invention has for its object to design a plate heat exchanger with at least two modules, as described above, such that the most rigid and firm connection between two immediately adjacent modules is made. For example, forces due to thermal stress between two modules should be minimized and the mechanical strength of the entire block consisting of at least two modules should be increased.
  • a molding is understood to mean any type of profiles, rods, rods, tubes, pipe sections, half shells, spheres or the like.
  • the moldings can be made of metal (eg stainless steel or copper), aluminum or plastic.
  • molded parts in each case at least one molded part per module, are fastened to the two modules.
  • the moldings are shaped and arranged so that the movement is prevented perpendicular to the contact surface.
  • the molded parts thus prevent the movement of the two modules away from each other.
  • Through the contact surfaces 2 levels are formed. According to the arrangement of the modules, these two planes are parallel.
  • the shaping and positioning of the moldings allows the modules a maximum of movement in these planes (displacement, rotation). A movement with a component of motion that is perpendicular to these two levels is prevented by positioning and shaping of the molded parts.
  • each contact surface has at least one molded part.
  • a molded part on a contact surface forms a pair with a molded part of the contact surface of the neighboring module.
  • the moldings are attached to the contact surfaces by soldering, gluing, welding and / or stapling.
  • At least one U-shaped profile piece is fixed on each contact surface as a molded part with at least one side edge of the U-shaped profile on a contact surface, wherein the U-shaped profiles are arranged such that a fixed on a contact surface U-shaped Profile with a U-shaped profile attached to the other contact surface forms a pair, wherein the two openings of the U-shaped profiles of a pair show each other and thus form a cavity into which another molding can be inserted.
  • at least one U-shaped profile is attached to the two contact surfaces.
  • a U-shaped profile of a contact surface forms a pair with a U-shaped profile of the other contact surface.
  • the U-shaped profiles are fastened with a long side of the U on the contact surface.
  • the short side of the U is perpendicular to the contact surface.
  • the two U-shaped profiles of a pair are oriented so that the open sides of the U face each other. Between the two openings of the U-shaped profiles of a pair so forms a cavity into which another additional molding can be inserted.
  • this additional molding By this additional molding, the movement of the contact surfaces in a direction perpendicular to the contact surface, ie along the short side of the U, prevented.
  • the two attached to each different contact surfaces U-shaped profiles of a pair are prevented by the additional molding on the movement along the short side of the U, whereby the movement of the two modules is prevented perpendicular to the contact surface.
  • a plurality of U-shaped profiles are arranged as pairs on the contact surfaces in this embodiment of the invention, wherein the arrangement is preferably distributed in parallel and at regular intervals over the entire contact surface.
  • the length of the U-shaped profiles expediently corresponds to the length of a side edge of the contact surface.
  • the two U-shaped profiles of a pair touch each other.
  • the U-shaped profiles are arranged in the context of manufacturing tolerances on the contact surfaces such that between opposite long sides of the U of the U-shaped profiles of a pair a maximum gap is formed.
  • At least one hollow profile is mounted on each contact surface, wherein the hollow profiles are arranged such that at least one attached to a contact surface hollow profile forms a pair attached to the other contact surface hollow profile, wherein the opening of the hollow profiles of a pair in a straight lines are arranged so that a further molded part can be inserted into the two cavities of the hollow profiles of a pair.
  • hollow sections are arranged as a pair such that the openings of the hollow sections lie in a line.
  • On each contact surface at least one hollow profile is arranged such that one sees through the opening of a hollow profile on a contact surface in the opening of the hollow profile on the other contact surface with which forms the hollow profile of a contact surface a pair.
  • another molding is inserted in the resulting cavity. By this further molding, the movement of the two contact surfaces is prevented perpendicular to the contact surfaces.
  • several pairs of hollow profiles are arranged behind one another in a line parallel to a side edge of the contact surfaces.
  • a further molded part is fitted into the cavities of a plurality of pairs of hollow profiles arranged on a line.
  • a multiplicity of several pairs arranged in a line are regularly distributed over the contact surfaces in parallel lines.
  • the cross sections of the cavities of the hollow profiles may have any geometric shape, in particular rectangle, triangle, polygon, circle or ellipse.
  • the cross sections can also change between arranged in different lines hollow sections.
  • the additional molded parts, which are fitted into the cavities of the respective pair of hollow profiles expediently have a shape which corresponds to the cross section of the cavity.
  • At least one pipe piece is mounted on each contact surface, wherein the pipe pieces are arranged such that at least one piece of pipe fastened on one contact surface forms a pair with a pipe piece fixed on the other contact surface, the opening of the pipe pieces of a pair in a straight line are arranged so that another molding can be inserted into the two openings of the pipe pieces of a pair.
  • pipe section are preferably used analogously to the hollow profiles of the preceding embodiment.
  • the description in the preceding paragraphs applies accordingly.
  • the hollow profiles or pipe sections of a pair touch on the front side.
  • the hollow sections or pipe sections are arranged in the context of manufacturing tolerances on the contact surfaces, that between the opposite end faces of the hollow sections or pipe sections of a pair a maximum gap is formed.
  • the further molded part is a rod with a corresponding length and corresponding rectangular, polygonal, triangular or round cross-section.
  • At least one U-shaped profile piece is fixed on each contact surface as a molded part with a side edge of the U-shaped profile on a contact surface, wherein the U-shaped profiles are arranged such that a fixed on a contact surface U-shaped Profile with a U-shaped profile attached to the other contact surface forms a pair, wherein the two U-shaped profiles of a pair are arranged such that the free side edge of a U-shaped profile is in the opening of the other U-shaped profile ,
  • the movement of the contact surfaces is prevented perpendicular to the contact surface by molding and arrangement of the moldings themselves. Another molding is not necessary.
  • the U-shaped profiles are arranged in pairs in this embodiment, that in each case the not fixed to a contact surface long side of the U of a U-shaped profile in the opening of the associated, mounted on the other contact surface, U-shaped profile of the pair ,
  • the fixed on a contact surface U-shaped profile forms, so to speak, a guide rail for the long side of the U of a mounted on the other contact surface U-shaped profile and vice versa.
  • the two U-shaped profiles of a pair interlock. In this way, the movement along the short side of the U of a U-shaped profile and thus the movement perpendicular to the contact surface is prevented.
  • the two U-shaped profiles of a pair touch each other.
  • the U-shaped profiles are arranged in the context of manufacturing tolerances on the contact surfaces, that between adjacent sides of the U of the U-shaped profiles of a pair a maximum gap is formed.
  • several U-shaped profiles arranged as pairs on the contact surfaces wherein the arrangement is preferably distributed in parallel and at regular intervals over the entire contact surface.
  • the length of the U-shaped profiles expediently corresponds to the length of a side edge of the contact surface.
  • At least one L-shaped profile piece is fixed on each contact surface as a molded part with a side edge of the L-shaped profile on a contact surface, wherein the L-shaped profiles are arranged such that an attached to a contact surface L-shaped Profile forms a pair with an attached to the other contact surface L-shaped profile, wherein the two L-shaped profiles of a pair are arranged such that the L of the L-shaped profile is fixed upside down on the contact surface and the two short Overlap sides of the L of the L-shaped profile.
  • the attached on a contact surface L-shaped profile forms, so to speak, a guide rail for the short side of the L of an attached to the other contact surface L-shaped profile and vice versa. In this way, the movement along the long side of the L of an L-shaped profile and thus the movement perpendicular to the contact surface is prevented.
  • the two L-shaped profiles of a pair touch each other.
  • the L-shaped profiles are arranged in the context of manufacturing tolerances on the contact surfaces, that between adjacent sides of the L of the L-shaped profiles of a pair a maximum gap is formed.
  • a plurality of L-shaped profiles are arranged as pairs on the contact surfaces, wherein the arrangement is preferably distributed in parallel and at regular intervals over the entire contact surface.
  • the length of the L-shaped profiles expediently corresponds to the length of a side edge of the contact surface.
  • This embodiment of the invention is similar to the previous embodiment, in which case L-shaped profiles are used instead of U-shaped profiles.
  • the two L-shaped profiles of a pair are each mounted on the head on the corresponding contact surface.
  • the long side of the L is thus fixed vertically standing on the contact surface, while the short side of the L is oriented parallel and spaced from the contact surface.
  • the short Side of the L of the other L-shaped profile of the pair is in each case the short Side of the L of the other L-shaped profile of the pair.
  • the two L-shaped profiles of a pair almost interlock.
  • short and long side of the L is used here only to explain the orientation of the L-shaped profile. Both sides can actually be the same length or in reverse length.
  • the abovementioned embodiments of the invention can be combined as desired.
  • the contact surfaces of two modules of a plate heat exchanger may have both pairs of U-shaped profiles, L-shaped profiles with or without additional molding, hollow sections and / or pipe sections.
  • the present invention significantly improves the connection between two modules of a plate heat exchanger.
  • a nearly planar connection of the two modules is achieved.
  • FIG. 1 was already explained in the introduction to the description of the prior art.
  • FIG. 2 shows the basic arrangement of two parallelepiped modules of a plate heat exchanger as described, with an embodiment of a plate heat exchanger according to the invention 1 consisting of two modules 1 a and 1 b is shown here.
  • the two modules 1 a and 1 b are cuboid and each completed by cover plates 5 to the outside. Both modules 1 a and 1 b are arranged such that in each case the same size cover plates 9 a and 9 b are immediately adjacent.
  • the two cover plates 9a and 9b form the contact surface between the two modules 1a and 1b of the plate heat exchanger 1.
  • On these contact surfaces 9a and 9b are the molded parts in the FIGS. 3 to 6 attached embodiments of the invention explained.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the invention, are attached to the U-shaped profiles 20a and 20b on the contact surfaces 9a and 9b. Shown is a section, wherein the sectional plane perpendicular to the two contact surfaces 9a, 9b, as in FIG. 2 represented lies.
  • the U-shaped profiles 20a are welded or soldered to a side edge 21a of the U-shaped profile via a welded or soldered connection 10 with the cover plate 5 on the contact surface 9a.
  • the U-shaped profiles 20b are fastened with a side edge 21b via a welded joint 10 on the contact surface 9b.
  • the U-shaped profiles are arranged so that their openings 22a and 22b face each other and thus form the cavity 23.
  • a rod 50 is fitted with a rectangular cross section, which corresponds to the size of the cavity 23.
  • the two U-shaped profiles 20a and 20b are arranged on the contact surfaces in such a way that they touch each other. Touching means in the context of this application that forms a maximum gap between the opposing sides 21 a and 21 b of the U-shaped profiles 20 a and 20 b within the manufacturing tolerances of such profiles. Also, within the manufacturing tolerances, the rod 50 is fitted into the cavity 23 formed by the two U-shaped profiles 20a and 20b of a pair.
  • a plurality of U-shaped profiles 20a, 20b regularly distributed over the two contact surfaces 9a and 9b, so that the Interspace between the two contact surfaces 9a and 9b is regularly filled with spaced-apart profile pairs.
  • the U-shaped profiles 20a, 20b and the rectangular bars 50 have a length which corresponds approximately to the length of one of the side edges of the contact surfaces 9a, 9b.
  • the individual U-shaped profiles 20a and 20b welded to the cover plates 5 of the modules 1 a, 1 b, which later form the contact surfaces 9 a and 9 b.
  • the two modules 1 a, 1 b are then joined together at the contact surfaces.
  • U-shaped profiles 20a, 20b thereby creates the cavity 23 between the U-shaped profiles 20a, 20b of a pair.
  • the rectangular rods 50 are fitted and so the two modules 1 a and 1 b connected.
  • the modules can then optionally be welded via sidebars 8 at the edges, as described in the prior art.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the invention, are attached to the blank pieces 30a, 30b on the contact surfaces 9a, 9b. Shown here are two sections, wherein the sectional planes perpendicular to the two contact surfaces 9a, 9b, as in FIG. 2 represented lie.
  • the right-hand illustration shows a section of the cutting plane along L1-L2 of the left-hand illustration.
  • Pipe pieces 30a and 30b welded to the contact surfaces 9a and 9b 10.
  • the pipe sections 30a and 30b are arranged in pairs on the contact surfaces 9a and 9b, that the openings 31 a, 31 b of the pipe sections 30 a and 30 b of a pair lie in a straight line. That is, one can thus simultaneously look through the opening 31 a in the pipe section 30 a and the opening 31 b in the pipe section 30 b of a pair. In these two openings 31 a and 31 b, a round rod 51 is fitted.
  • a plurality of pairs of pipe sections 30a, 30b are arranged one behind the other in a line, so that a line of several pairs 30a, 30b extends over the entire length of a side length of the contact surfaces 9a, 9b.
  • a plurality of lines are distributed at regular intervals over the other side length of the contact surfaces 9a, 9b, so that the contact surfaces with a plurality of regularly arranged pairs of pipe sections 30a, 30b are filled.
  • a corresponding round rod 51 is fitted, so that the openings 31 a, 31 b of the pipe sections 30 a, 30 b are filled by the rod 51. That
  • the cross section of the rod 51 is selected such that the highest within the production tolerances a gap between the rod 51 and the inner wall of the pipe sections 30a, 30b forms.
  • the pipe sections 30a, 30b of a pair are spaced from each other.
  • the tube pieces 30a, 30b may be arranged so that the end faces touch (not shown).
  • the preparation of this embodiment of a plate heat exchanger 1 is similar to the in FIG. 3 described embodiment.
  • the individual pipe sections 30a, 30b are first welded to the cover plates 5 of the modules 1a, 1b, which later form the contact surfaces 9a and 9b.
  • the two modules 1a, 1b are then joined together at the contact surfaces.
  • the cavity in the openings 31 a, 31 b of the pipe sections 30 a, 30 b of a pair is formed by the pipe sections 30 a, 30 b arranged in pairs on the respective contact surfaces.
  • the modules can then optionally be welded on sidebars 8 at the edges as in the prior art.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the invention in which only U-shaped profiles 40a, 40b prevent the movement of the modules 1a, 1b perpendicular to the contact surfaces 9a, 9b without the additional additional moldings are used. Shown is a section analogous, wherein the sectional plane perpendicular to the two contact surfaces 9a, 9b, as in FIG. 2 represented lies.
  • U-shaped profiles 40a, 40b with a side edge 41a, 41b by means of a welded joint 10 is attached on each contact surface 9a, 9b.
  • the U-shaped profiles 40a, 40b are arranged such that a U-shaped profile 40a fastened on a contact surface 9a forms a pair with a U-shaped profile 40b fastened on the other contact surface 9b.
  • the free side edges 42a, 42b (the side edges of the U-shaped profiles 40a, 40b which are not welded to the contact surfaces 9a, 9b) of the U-shaped profiles 40a, 40b are located in the openings 43a, 43b of the other U-shaped profiles 40a, 40b. shaped profile 40a, 40b.
  • the U-shaped profile 40a fastened on a contact surface 9a forms, as it were, a guide rail for the long side 42b of the U of a U-shaped profile 40b fastened on the other contact surface 9b and vice versa. In this way, the movement along the short side of the U of the U-shaped profiles 40a, 40b and thus the movement perpendicular to the contact surfaces 9a, 9b is prevented.
  • the two U-shaped profiles 40a, 40b of a pair touch each other.
  • the U-shaped profiles 40a, 40b in the frame the manufacturing tolerances are so arranged on the contact surfaces 9a, 9b, that between adjacent sides 42a, 42b, 43a, 43b of the U of the U-shaped profiles 40a, 40b of a pair a maximum gap is formed.
  • U-shaped profiles 40a, 40b regularly distributed over the two contact surfaces 9a and 9b, so that the space between the two contact surfaces 9a and 9b is regularly filled with spaced-apart profile pairs.
  • the U-shaped profiles 40a, 40b have a length which corresponds approximately to the length of one of the side edges of the contact surfaces 9a, 9b.
  • the individual U-shaped profiles 40a and 40b are first welded to the cover plates 5 of the modules 1a, 1b, which later form the contact surfaces 9a and 9b.
  • the two modules 1 a, 1 b are then joined together at the contact surfaces, wherein the U-shaped profiles 40 a, 40 b are joined together, similar to the merging of two guide rail systems.
  • the assembled modules 1 a and 1 b are then connected together.
  • the modules can then optionally be welded on sidebars 8 at the edges as in the prior art.
  • each contact surface at least one L-shaped profile piece 60a, 60b as a molded part with a side edge 61 a, 61 b of the L-shaped profile 60a, 60b mounted on a contact surface 9a, 9b, wherein the L-shaped profiles 60a, 60b are arranged such that an L-shaped profile 60a fastened on a contact surface 9a forms a pair with an L-shaped profile 60b fastened on the other contact surface 9b, the two L-shaped profiles 60a, 60b of a pair being arranged in such a way are that the L of the L-shaped profile 60a, 60b is fixed upside down on the contact surface 9a, 9b and the two short sides 62a, 62b of the L of the L-shaped profile 60a, 60b overlap.
  • the attached to a contact surface 9a L-shaped profile 60a forms 1, as it were, a guide rail for the short side 62b of the L of an L-shaped profile 60b fastened on the other contact surface 9b, and vice versa. In this way, the movement along the long side 63a, 63b of the L of an L-shaped profile 60a, 60b and thus the movement perpendicular to the contact surface 9a, 9b is prevented.
  • the two L-shaped profiles 60a, 60b of a pair touch each other.
  • the L-shaped profiles 60a, 60b are arranged within the manufacturing tolerances on the contact surfaces 9a, 9b, that between adjacent sides 62a, 62b of the L of the L-shaped profiles 60a, 60b of a pair a maximum small gap arises.
  • a plurality of L-shaped profiles 60a, 60b regularly distributed over the two contact surfaces 9a and 9b, so that the gap between the two contact surfaces 9a and 9b is regularly filled with spaced-apart profile pairs.
  • the L-shaped profiles 60a, 60b have a length which corresponds approximately to the length of one of the side edges of the contact surfaces 9a, 9b

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher 1 mit mindestens zwei quaderförmigen Module 1 a, 1 b. Die beiden Module 1 a und 1 b sind quaderförmig und jeweils durch Deckbleche 5 nach außen abgeschlossen. Beide Module 1a und 1 b werden derart angeordnet, dass jeweils gleich große Deckbleche 9a und 9b unmittelbar benachbart sind. Auf den Kontaktflächen werden Profile 20a, 20b angeschweißt, die entweder allein oder mit einem zusätzlichen Formteil 50 eine Bewegung der beiden Module 1a, 1 b senkrecht zu den Kontaktflächen 9a, 9b verhindern.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, bestehend aus
    • mindestens zwei Modulen, wobei jedes Modul eine Vielzahl stapelförmig angeordneter Passagen aufweist, welche alternierend von wärmeaustauschenden Medien durchströmt werden können und durch Trennbleche voneinander getrennt sind,
    • die Module insgesamt quaderförmig sind und an den Außenseiten durch Deckbleche begrenzt werden,
    • die Module derart nebeneinander angeordnet sind, das eine rechteckige Seite eines quaderförmigen Moduls einer entsprechenden rechteckigen Seite eines anderen quaderförmigen Moduls unmittelbar benachbart ist,
    • die Module Mittel zur Zu- und Abführung der wärmeaustauschenden Medien sowie Mittel (Header) zum Verteilen und Sammeln der wärmeaustauschenden Medien auf bzw. aus den einzelnen Passagen aufweisen und
    • wobei mindestens zwei Module mindestens einen gemeinsamen Header aufweisen, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Hartgelötete Plattenwärmetauscher aus Aluminium werden in zahlreichen Anlagen bei verschiedensten Drücken und Temperaturen eingesetzt. Sie finden beispielsweise Anwendung bei der Zerlegung von Luft, der Verflüssigung von Erdgas oder in Anlagen zur Herstellung von Ethylen.
  • Ein derartiger Plattenwärmetauscher wird beispielsweise in "The standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufactures association" ALPEMA report (2000) beschrieben. Eine daraus entnommene Abbildung wird in der Figur 1 als Stand der Technik dargestellt und im Folgenden beschrieben.
  • Der in Figur 1 dargestellte Plattenwärmetauscher 1 dient dem Wärmeaustausch fünf verschiedener Prozessströme A, B, C, D und E. Der Wärmetauscher 1 ist blockförmig und mit verschiedensten Mitteln 6 zur Zu- und Abführung der einzelnen Prozessmedien ausgestattet. Diese Mittel 6 werden im Folgenden und im Rahmen dieser Anmeldung als Stutzen bezeichnet. Der Wärmetauscher weist ebenfalls mehrere Mittel 7 zum Verteilen und Sammeln der einzelnen Prozessströme A, B, C, D und E auf, welche im Folgenden und im Rahmen dieser Anmeldung als Header bezeichnet werden.
  • Im Wesentlichen besteht der Plattenwärmetauscher 1 aus einer Vielzahl stapelförmig angeordneter Passagen 3, die durch Trennbleche 4 voneinander getrennt sind. In den einzelnen Passagen 3 strömen die verschiedenen Medien. Der Wärmeaustausch erfolgt indirekt über den Wärmekontakt, der durch die Deckbleche 5 und durch die in den Passagen angeordnete wellenförmige Struktur (im Folgenden und im Rahmen dieser Anmeldung als Fins bezeichnet) hergestellt wird. Über die Stutzen 6 werden die einzelnen Medien A, B, C, D und E in die Header 7 geführt und so auf die jeweils vorgesehenen, stapelförmig angeordneten Passagen 3 verteilt. Im Eingangsbereich der Passagen befinden sich sogenannte Verteilerfins 2, die für eine gleichmäßige Verteilung des Mediums innerhalb der einzelnen Passagen 3 sorgen. Die Medien strömen somit quer zur Wellenrichtung der Fins 3 durch die Passagen 3. Die Fins 3 sind mit den Trennblechen 4 verbunden, wodurch ein intensiver Wärmeleitkontakt hergestellt wird. Dadurch kann ein Wärmeaustausch zwischen zwei verschiedenen Medien erfolgen, die in benachbarten Passagen 3 strömen. In Strömungsrichtung gesehen am Ende der Passage befinden sich ähnliche Verteilerfins 2, die die Medien aus den Passagen in die Header 7 führen, wo sie gesammelt und über den Stutzen 6 abgezogen werden. Die einzelnen Passagen 3 sind durch sogenannte Sidebars 8 nach außen abgeschlossen. Der gesamte Wärmetauscherblock wird durch Deckbleche 5 nach außen begrenzt.
  • Derartige Plattenwärmetauscher sind hervorragend zum Wärmeaustausch von mindestens 2 Medien geeignet. Durch geeignete Konstruktion können jedoch, wie in Figur 1 dargestellt, auch mehr als 2 Medien am Wärmeaustausch teilnehmen. Dies erlaubt eine sehr effektive Prozessführung und effektive Wärme- bzw. Kälteausnutzung.
  • Derartige Plattenwärmetauscher werden beispielsweise aus Aluminium hartgelötet. Die einzelnen Passagen mit den Fins, Verteilerfins, Deckblechen und Sidebars werden aufeinander gestapelt, mit Lot versehen und in einem Ofen hartgelötet. Auf den dadurch entstanden Block werden dann Header und Stutzen aufgeschweißt.
  • Durch das eben beschriebene Herstellungsverfahren wird durch die Größe und Geometrie des Lötofens auch die maximale Größe eines derartigen Plattenwärmetauscherblockes vorgegeben. Oft erfordern jedoch die Prozesserfordernisse größere Wärmeaustauschfläche und somit größere Wärmetauscherblöcke. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bestehen Plattenwärmetauscher nach dem Stand der Technik in derartigen Fällen aus mindestens zwei Modulen. Unter einem Modul wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Wärmetauscherblock verstanden, der in einem Lötofen wie eingangs beschrieben hergestellt wird. Mehrere derartige Module werden nach dem Stand der Technik miteinander verbunden und mit gemeinsamen Headern zur Verteilung und Sammlung der am Wärmeaustausch teilnehmenden Medien ausgestattet. Die Verbindung zwischen zwei verschiedenen Modulen eines Plattenwärmetauschers erfolgt dabei nach dem Stand der Technik über Sidebars.
  • Der in Figur 1 dargestellte Plattenwärmetauscher nach dem Stand der Technik besteht aus einem Modul. Um einen Plattenwärmetauscher mit mehreren Modulen herzustellen, wird ein Wärmetauscherblock wie in Figur 1 dargestellt, d.h. ohne Header und Stutzen, und mit einem zweiten derartigen Wärmetauscherblock verschweißt. Auf dem Deckblech 5 werden entlang der Kanten des Deckbleches Sidebars aufgeschweißt. Das zweite Modul, das mit dem ersten Modul verbunden werden soll, wird derart angeordnet, dass die beiden unmittelbar benachbarten Seiten der beiden Module jeweils gleiche Deckbleche haben. Die Fläche, die durch ein Deckblech gebildet wird, das einem weiteren Modul unmittelbar benachbart ist, wird im Folgenden als Kontaktfläche bezeichnet. Zur Verbindung wird das Deckblech mit den Sidebars auf dem Deckblech des unmittelbar benachbarten Moduls verschweißt. Die Sidebars bilden daher nach dem Stand der Technik quasi einen Rahmen auf dem Deckblech. Dieser Rahmen wird mit dem Deckblech des benachbarten Moduls verschweißt und derart eine Verbindung zwischen zwei Modulen hergestellt. Die beiden verbundenen Module bilden dadurch einen neuen Wärmetauscherblock, welcher größer ist, als die eigentliche Geometrie des Lötofens erlaubt. Auf diese Weise können beliebig viele Module miteinander zu einem beliebig großen Wärmetauscherblock verbunden werden. Dabei weisen zwei benachbarte Module mindestens einen gemeinsamen Header auf.
  • Zwischen zwei Modulen eines derartigen Plattenwärmetauschers bildet sich somit zwischen den Deckblechen eine Luftschicht aus, die dadurch quasi eine nichtdurchströmte und nicht am Wärmeaustausch teilnehmende sowie nicht drucktragende Passage bildet. Entsprechend ist der thermische Kontakt zwischen zwei Modulen deutlich schlechter als der thermische Kontakt innerhalb eines Moduls. Dies führt zu thermischen Spannungen eines Plattenwärmetauschers mit mindestens zwei Modulen in verschiedenen Anwendungen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärmetauscher mit mindestens zwei Modulen, wie vorangegangen beschrieben, derart auszugestalten, dass eine möglichst starre und feste Verbindung zwischen zwei unmittelbar benachbarten Modulen hergestellt wird. Kräfte, zum Beispiel entstehend durch thermische Spannungen zwischen zwei Modulen, sollen minimiert und die mechanische Festigkeit des gesamten, aus mindestens zwei Modulen bestehenden, Blockes soll erhöht werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist auf den beiden Deckblechen, die die jeweils unmittelbar benachbarten Seiten zweier benachbarter Module bilden (im Folgenden als Kontaktflächen bezeichnet), jeweils mindestens ein Formteil befestigt, wobei
    • die Formteile derart angeordnet und ausgeformt sind, dass durch mindestens ein Formteil auf einer Kontaktfläche und ein Formteil auf der anderen Kontaktfläche die Bewegung der Module senkrecht zur Kontaktfläche verhindert wird oder
    • die Formteile derart angeordnet und ausgeformt sind, dass durch mindestens ein Formteil auf einer Kontaktfläche und ein Formteil auf der anderen Kontaktfläche sowie mindestens ein zusätzliches Formteil die Bewegung der Module senkrecht zur Kontaktfläche verhindert wird.
  • Unter einem Formteil werden im Rahmen der Erfindung jede Art von Profilen, Stangen, Stäben, Rohren, Rohrstücken, Halbschalen, Kugeln oder ähnliches verstanden. Die Formteile können dabei aus Metall (z.B. Edelstahl oder Kupfer), Aluminium oder Plastik sein.
  • Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung werden auf den beiden Modulen Formteile, jeweils mindestens ein Formteil pro Modul, befestigt. Die Formteile sind dabei so ausgeformt und werden derart angeordnet, dass die Bewegung senkrecht zur Kontaktfläche verhindert wird. Die Formteile verhindern also die Bewegung der beiden Module weg voneinander. Durch die Kontaktflächen werden 2 Ebenen gebildet. Entsprechend der Anordnung der Module sind diese beiden Ebenen parallel. Die Ausformung und Positionierung der Formteile erlaubt den Modulen maximal eine Bewegung in diesen Ebenen (Verschiebung, Drehung). Eine Bewegung mit einer Bewegungskomponente, die senkrecht auf diesen beiden Ebenen steht, wird durch Positionierung und Ausformung der Formteile verhindert. Die Formteile sind entsprechend so ausgeformt und positioniert, das entweder ein Formteil auf einer Kontaktfläche zusammen mit einem Formteil auf der anderen Kontaktfläche die Bewegung verhindert oder zur Verhinderung dieser Bewegung noch ein zusätzliches drittes Formteil nötig wird. Anders ausgedrückt, jede Kontaktfläche weist mindestens ein Formteil auf. Ein Formteil auf einer Kontaktfläche bildet mit einem Formteil der Kontaktfläche des Nachbarmoduls ein Paar. Je nach Ausgestaltung und Positionierung der Formteile wird die Bewegung senkrecht zur Kontaktfläche schon durch das Paar Formteile selbst oder durch das Paar Formteile in Verbindung mit mindestens einem dritten Formteil verhindert.
  • Durch die erfindungsgemäße Verbindung der beiden Module über die Formteile wird eine deutlich stabilere Verbindung erreicht, als nur über das Schweißen an den Seitenkanten wie im Stand der Technik beschrieben. Die Schweißverbindung an den Seitenkanten kann dabei optional zusätzlich erfolgen.
  • Bevorzugt werden die Formteile auf den Kontaktflächen durch Löten, Kleben, Schweißen und/oder Heften befestigt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist auf jeder Kontaktfläche mindestens ein U-förmiges Profilstück als Formteil mit mindestens einer Seitenkante des U-förmigen Profils auf einer Kontaktfläche befestigt, wobei die U-förmigen Profile derart angeordnet sind, das ein auf einer Kontaktfläche befestigtes U-förmiges Profil mit einem auf der anderen Kontaktfläche befestigten U-förmigen Profil ein Paar bildet, wobei die beiden Öffnungen der U-förmigen Profile eines Paares aufeinander zeigen und derart einen Hohlraum bilden, in den ein weiteres Formteil eingefügt werden kann. Bei dieser Ausgestaltung wird auf den beiden Kontaktflächen jeweils mindestens ein U-förmiges Profil befestigt. Jeweils ein U-förmiges Profil der einen Kontaktfläche bildet ein Paar mit einem U-förmigen Profil der anderen Kontaktfläche. Die U-förmigen Profile werden dabei mit einer langen Seite des U auf der Kontaktfläche befestigt. Die kurze Seite des U steht senkrecht auf der Kontaktfläche. Die beiden U-förmigen Profile eines Paares sind so orientiert, dass die offenen Seiten des U aufeinander zeigen. Zwischen den beiden Öffnungen der U-förmigen Profile eines Paares bildet sich so ein Hohlraum, in den ein weiteres zusätzliches Formteil eingefügt werden kann. Durch dieses zusätzliche Formteil wird die Bewegung der Kontaktflächen in einer Richtung senkrecht zur Kontaktfläche, d.h. entlang der kurzen Seite des U, verhindert. Die beiden an jeweils unterschiedlichen Kontaktflächen befestigten U-förmigen Profile eines Paares werden durch das zusätzliche Formteil an der Bewegung entlang der kurzen Seite des U gehindert, wodurch die Bewegung der beiden Module senkrecht zur Kontaktfläche verhindert wird.
  • Vorteilhafterweise werden in dieser Ausgestaltung der Erfindung mehrere U-förmige Profile als Paare auf den Kontaktflächen angeordnet, wobei die Anordnung bevorzugt parallel und in regelmäßigen Abständen über die gesamte Kontaktfläche verteilt erfolgt. Die Länge der U-förmigen Profile entspricht zweckmäßigerweise der Länge einer Seitenkante der Kontaktfläche.
  • Besonders bevorzugt berühren die beiden U-förmigen Profile eines Paares einander. Unter berühren wird hier verstanden, dass die U-förmigen Profile im Rahmen der Fertigungstoleranzen derart auf den Kontaktflächen angeordnet werden, dass zwischen gegenüberliegenden langen Seiten des U der U-förmigen Profile eines Paares maximal ein kleiner Spalt entsteht.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist auf jeder Kontaktfläche mindestens ein Hohlprofil befestigt, wobei die Hohlprofile derart angeordnet sind, dass mindestens ein auf einer Kontaktfläche befestigtes Hohlprofil mit einem auf der anderen Kontaktfläche befestigten Hohlprofil ein Paar bildet, wobei die Öffnung der Hohlprofile eines Paares in einer geraden Linien derart angeordnet sind, so dass ein weiteres Formteil in die beiden Hohlräume der Hohlprofile eines Paares eingefügt werden kann.
  • In dieser Ausgestaltung der Erfindung werden Hohlprofile als Paar derart angeordnet, dass die Öffnungen der Hohlprofile in einer Linie liegen. Auf jeder Kontaktfläche wird mindestens ein Hohlprofil derart angeordnet, dass man durch die Öffnung eines Hohlprofils auf einer Kontaktfläche in die Öffnung des Hohlprofils auf der anderen Kontaktfläche sieht, mit dem das Hohlprofil der einen Kontaktfläche ein Paar bildet. In den derart entstehenden Hohlraum wird ein weiteres Formteil eingefügt. Durch dieses weitere Formteil wird die Bewegung der beiden Kontaktflächen senkrecht zu den Kontaktflächen verhindert.
  • Vorteilhafterweise werden mehrere Paare von Hohlprofilen hintereinander in einer Linie parallel zu einer Seitenkante der Kontaktflächen angeordnet. Bevorzugt wird ein weiteres Formteil in die Hohlräume von mehreren auf einer Linie angeordneter Paare von Hohlprofilen eingepasst. Besonders bevorzugt ist eine Vielzahl von mehreren auf einer Linie angeordneten Paaren in parallelen Linien regelmäßig über die Kontaktflächen verteilt. Die Querschnitte der Hohlräume der Hohlprofile können dabei eine beliebige geometrische Form, insbesondere Rechteck, Dreieck, Vieleck, Kreis oder Ellipse, aufweisen. Dabei können die Querschnitte auch zwischen in verschiedenen Linien angeordneten Hohlprofilen wechseln. Die zusätzlichen Formteile, die in die Hohlräume des jeweiligen Paares von Hohlprofilen eingepasst werden, weisen zweckmäßigerweise eine Form auf, die dem Querschnitt des Hohlraums entspricht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auf jeder Kontaktfläche mindestens ein Rohrstück befestigt, wobei die Rohrstücke derart angeordnet sind, dass mindestens ein auf einer Kontaktfläche befestigtes Rohrstück mit einem auf der anderen Kontaktfläche befestigten Rohrstück ein Paar bildet, wobei die Öffnung der Rohrstücke eines Paares in einer geraden Linie derart angeordnet sind, so dass ein weiteres Formteil in die beiden Öffnungen der Rohrstücke eines Paares eingefügt werden kann.
  • In dieser Ausgestaltung der Erfindung werden bevorzugt Rohrstück analog zu den Hohlprofilen der vorangegangen Ausgestaltung verwendet. Das in den vorhergehenden Absätzen Geschilderte gilt hier entsprechend.
  • Vorteilhafterweise berühren sich die Hohlprofile oder Rohrstücke eines Paares an der Stirnseite. Unter berühren wird hier verstanden, dass die Hohlprofile oder Rohrstücke im Rahmen der Fertigungstoleranzen derart auf den Kontaktflächen angeordnet werden, dass zwischen gegenüberliegenden Stirnseiten der Hohlprofile oder Rohrstücke eines Paares maximal ein kleiner Spalt entsteht.
  • Zweckmäßigerweise ist das weitere Formteil eine Stange mit entsprechender Länge und entsprechendem rechteckigen, vieleckigen, dreieckigen oder runden Querschnitt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf jeder Kontaktfläche mindestens ein U-förmiges Profilstück als Formteil mit einer Seitenkante des U-förmigen Profils auf einer Kontaktfläche befestigt, wobei die U-förmigen Profile derart angeordnet sind, dass ein auf einer Kontaktfläche befestigtes U-förmiges Profil mit einem auf der anderen Kontaktfläche befestigten U-förmigen Profil ein Paar bildet, wobei die beiden U-förmigen Profile eines Paares derart angeordnet sind, dass sich die freie Seitenkante des einen U-förmigen Profils in der Öffnung des anderen U-förmigen Profils befindet.
  • In dieser Ausgestaltung der Erfindung wird die Bewegung der Kontaktflächen senkrecht zur Kontaktfläche durch Ausformung und Anordnung der Formteile selbst verhindert. Ein weiteres Formteil ist nicht notwendig. Die U-förmigen Profile sind in dieser Ausgestaltung paarweise derart angeordnet, dass sich jeweils die nicht auf einer Kontaktfläche befestigte lange Seite des U eines U-förmigen Profils in der Öffnung des zugehörigen, auf der anderen Kontaktfläche befestigten, U-förmigen Profils des Paares befindet. Das auf einer Kontaktfläche befestigte U-förmige Profil bildet sozusagen eine Führungsschiene für die lange Seite des U eines auf der anderen Kontaktfläche befestigten U-förmigen Profils und umgekehrt. Oder anders ausgedrückt, die beiden U-förmigen Profile eines Paares greifen ineinander. Auf diese Weise wird die Bewegung entlang der kurzen Seite des U eines U-förmigen Profils und somit die Bewegung senkrecht zur Kontaktfläche verhindert.
  • Bevorzugt berühren die beiden U-förmigen Profile eines Paares einander. Unter berühren wird hier verstanden, dass die U-förmigen Profile im Rahmen der Fertigungstoleranzen derart auf den Kontaktflächen angeordnet werden, dass zwischen benachbarten Seiten des U der U-förmigen Profile eines Paares maximal ein kleiner Spalt entsteht. Ebenso werden vorteilhafterweise auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung mehrere U-förmige Profile als Paare auf den Kontaktflächen angeordnet, wobei die Anordnung bevorzugt parallel und in regelmäßigen Abständen über die gesamte Kontaktfläche verteilt erfolgt. Die Länge der U-förmigen Profile entspricht zweckmäßigerweise der Länge einer Seitenkante der Kontaktfläche.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf jeder Kontaktfläche mindestens ein L-förmiges Profilstück als Formteil mit einer Seitenkante des L-förmigen Profils auf einer Kontaktfläche befestigt, wobei die L-förmigen Profile derart angeordnet sind, dass ein auf einer Kontaktfläche befestigtes L-förmiges Profil mit einem auf der anderen Kontaktfläche befestigten L-förmigen Profil ein Paar bildet, wobei die beiden L-förmigen Profile eines Paares derart angeordnet sind, dass das L des L-förmigen Profil auf dem Kopf stehend auf der Kontaktfläche befestigt ist und die beiden kurzen Seiten des L des L-förmigen Profils überlappen. Das auf einer Kontaktfläche befestigte L-förmige Profil bildet sozusagen eine Führungsschiene für die kurze Seite des L eines auf der anderen Kontaktfläche befestigten L-förmigen Profils und umgekehrt. Auf diese Weise wird die Bewegung entlang der langen Seite des L eines L-förmigen Profils und somit die Bewegung senkrecht zur Kontaktfläche verhindert.
  • Bevorzugt berühren die beiden L-förmigen Profile eines Paares einander. Unter berühren wird hier verstanden, dass die L-förmigen Profile im Rahmen der Fertigungstoleranzen derart auf den Kontaktflächen angeordnet werden, dass zwischen benachbarten Seiten des L der L-förmigen Profile eines Paares maximal ein kleiner Spalt entsteht. Ebenso werden vorteilhafterweise auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung mehrere L-förmigen Profile als Paare auf den Kontaktflächen angeordnet, wobei die Anordnung bevorzugt parallel und in regelmäßigen Abständen über die gesamte Kontaktfläche verteilt erfolgt. Die Länge der L-förmigen Profile entspricht zweckmäßigerweise der Länge einer Seitenkante der Kontaktfläche.
  • Diese Ausgestaltung der Erfindung ähnelt der vorangegangenen Ausgestaltung, wobei hier L-förmige Profile statt U-förmigen Profile verwendet werden. Die beiden L-förmigen Profile eines Paares sind jeweils auf dem Kopf auf der entsprechenden Kontaktfläche befestigt. Die lange Seite des L ist somit senkrecht auf der Kontaktfläche stehend befestigt, während die kurze Seite des L parallel und beabstandet zur Kontaktfläche orientiert ist. In den dadurch entstehenden Hohlraum befindet sich jeweils die kurze Seite des L des anderen L-förmigen Profils des Paares. Die beiden L-förmigen Profile eines Paares greifen so quasi ineinander.
  • Die Bezeichnung kurze und lange Seite des L dient sich hier nur zur Erläuterung der Orientierung des L-förmigen Profiles. Beide Seiten können auch tatsächlich gleich lang oder mit umgekehrten Längenvehältnis sein.
  • Die oben genannten Ausgestaltungen der Erfindung können beliebig miteinander kombiniert werden. Die Kontaktflächen zweier Module eines Plattenwärmetauschers können sowohl Paare von U-förmigen Profilen, L-förmigen Profilen mit oder ohne zusätzliches Formteil, Hohlprofilen und/oder Rohrstücken aufweisen.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird die Verbindung zwischen zwei Modulen eines Plattenwärmetauschers deutlich verbessert. Insbesondere bei der Anordnungen einer Vielzahl von Profilpaaren über die Kontaktflächen wird eine nahezu flächige Verbindung der beiden Module erreicht. Die geschilderten Nachteile des Standes der Technik werden vermieden.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Plattenwärmetauscher nach dem Stand der Technik,
    Figur 2
    die Anordnung von 2 Modulen allgemein,
    Figur 3
    eine Ausgestaltung mit U-förmigen Profilen und einer Stange,
    Figur 4
    eine Ausgestaltung mit Rohrstücken und einer Stange,
    Figur 5
    eine Ausgestaltung mit U-förmigen Profilen ohne ein zusätzliches Formteil und
    Figur 6
    eine Ausgestaltung mit L-förmigen Profilen ohen ein zusätzliches Formteil.
  • Figur 1 wurde bereits in der Beschreibungseinleitung bei der Würdigung des Standes der Technik erläutert.
  • Figur 2 zeigt die grundsätzliche Anordnung zweier quaderförmiger Module eines Plattenwärmetauschers wie geschildert, wobei hier eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers 1 bestehend aus zwei Modulen 1 a und 1 b dargestellt ist. Die beiden Module 1 a und 1 b sind quaderförmig und jeweils durch Deckbleche 5 nach außen abgeschlossen. Beide Module 1 a und 1 b werden derart angeordnet, dass jeweils gleich große Deckbleche 9a und 9b unmittelbar benachbart sind. Die beiden Deckbleche 9a und 9b bilden die Kontaktfläche zwischen den beiden Modulen 1 a und 1b des Plattenwärmetauschers 1. Auf diesen Kontaktflächen 9a und 9b sind die Formteile der in den Figuren 3 bis 6 näher erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung befestigt.
  • Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der U-förmige Profile 20a und 20b auf den Kontaktflächen 9a und 9b befestigt sind. Gezeigt wird ein Ausschnitt, wobei die Schnittebene senkrecht zu den beiden Kontaktflächen 9a, 9b, wie in Figur 2 dargestellt, liegt.
  • Die U-förmigen Profile 20a werden mit einer Seitenkante 21 a des U-förmigen Profils über eine Schweiß- oder Lötverbindung 10 mit dem Deckblech 5 auf der Kontaktfläche 9a verschweißt oder verlötet. Analog werden die U-förmigen Profile 20b mit einer Seitenkante 21 b über eine Schweißverbindung 10 auf der Kontaktfläche 9b befestigt. Die U-förmigen Profile sind dabei so angeordnet, dass ihre Öffnungen 22a und 22b aufeinander zeigen und so den Hohlraum 23 bilden. In diesen Hohlraum wird eine Stange 50 mit einem rechteckigen Querschnitt eingepasst, die der Größe des Hohlraums 23 entspricht.
  • Die beiden U-förmigen Profile 20a und 20b sind dabei derart auf den Kontaktflächen angeordnet, dass sie sich berühren. Berühren heißt im Rahmen dieser Anmeldung, dass sich im Rahmen der Fertigungstoleranzen derartiger Profile maximal ein kleiner Spalt zwischen den gegenüberliebenden Seiten 21 a und 21 b der U-förmigen Profile 20a und 20b bildet. Ebenso wird im Rahmen der Fertigungstoleranzen die Stange 50 in den Hohlraum 23 eingepasst, der durch die beiden U-förmigen Profile 20a und 20b eines Paares gebildet wird.
  • In dieser Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere U-förmige Profile 20a, 20b regelmäßig über die beiden Kontaktflächen 9a und 9b verteilt, so dass der Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktflächen 9a und 9b regelmäßig mit voneinander beabstandeten Profilpaaren ausgefüllt ist. Die U-förmigen Profile 20a, 20b sowie die rechteckigen Stangen 50 haben dabei eine Länge, die annähernd der Länge einer der Seitenkante der Kontaktflächen 9a, 9b entspricht.
  • Durch die zwischen die beiden U-förmigen Profile 20a, 20b eines Paares gesteckte Stange 50 wird die Bewegung der Module senkrecht zu den Kontaktflächen verhindert. Eine Bewegung in der Ebene der Kontaktflächen 9a, 9b wird in dieser Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls verhindert.
  • Bei der Fertigung einer derartigen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers werden als erstes die einzelnen U-förmigen Profile 20a und 20b auf die Deckbleche 5 der Module 1 a, 1 b geschweißt, die später die Kontaktflächen 9a und 9b bilden. Die beiden Module 1 a, 1 b werden dann an den Kontaktflächen zusammengefügt. Durch die auf den jeweiligen Kontaktflächen paarweise angeordneten U-förmigen Profile 20a, 20b entsteht dabei der Hohlraum 23 zwischen den U-förmigen Profilen 20a, 20b eines Paares. In diese Hohlräume 23 werden die rechteckigen Stangen 50 eingepasst und so die beiden Module 1 a und 1 b verbunden. Zusätzlich können die Module anschließend noch optional über Sidebars 8 an den Rändern, wie im Stand der Technik beschrieben, verschweißt werden.
  • Durch die Vielzahl der regelmäßig angeordneten Profilpaare 20a, 20b mit den entsprechenden rechteckigen Stangen 50 wird jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik eine deutlich flächigere und somit mechanisch stabilere Verbindung zwischen den beiden Modulen 1 a und 1 b erreicht.
  • Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der Rohstücke 30a, 30b auf den Kontaktflächen 9a, 9b befestigt werden. Dargestellt sind hier zwei Ausschnitte, wobei die Schnittebenen senkrecht zu den beiden Kontaktflächen 9a, 9b, wie in Figur 2 dargestellt, liegen. Die rechte Darstellung zeigt einen Ausschnitt der Schnittebene entlang L1-L2 der linken Darstellung.
  • Gemäß der in Figur 4 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung werden Rohrstücke 30a und 30b auf die Kontaktflächen 9a und 9b geschweißt 10. Die Rohrstücke 30a und 30b sind dabei paarweise derart auf den Kontaktflächen 9a und 9b angeordnet, dass die Öffnungen 31 a, 31 b der Rohrstücke 30a und 30b eines Paares in einer geraden Linie liegen. D.h. man kann somit gleichzeitig durch die Öffnung 31 a im Rohrstück 30a und die Öffnung 31 b im Rohrstück 30b eines Paares schauen. In diese beiden Öffnungen 31 a und 31 b wird eine runde Stange 51 eingepasst. Durch die runde Stange 51 in den jeweils auf den Kontaktflächen 9a und 9b befestigten Rohrstücken 30a und 30b wird die Bewegung der beiden Module 1 a und 1 b in einer Richtung senkrecht zu den Kontaktflächen 9a und 9b verhindert. Zusätzlich wird gleichzeitig noch die relative Bewegung der Module 1 a, 1 b in den Kontaktebenen 9a, 9b verhindert.
  • Auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Paare von Rohrstücken 30a, 30b hintereinander in einer Linie angeordnet, so dass sich eine Linie mehrerer Paare 30a, 30b über die komplette Länge einer Seitenlänge der Kontaktflächen 9a, 9b erstreckt. Von diesen Linien werden mehrere Linien in regelmäßigen Abständen über die andere Seitenlänge der Kontaktflächen 9a, 9b verteilt, so dass die Kontaktflächen mit einer Vielzahl regelmäßig angeordneter Paare von Rohrstücken 30a, 30b ausgefüllt sind. In jede Linie hintereinander angeordneter Paare von Rohrstücken 30a, 30b wird eine entsprechende runde Stange 51 eingepasst, so dass die Öffnungen 31 a, 31 b der Rohrstücke 30a, 30b durch die Stange 51 gefüllt sind. D.h. in dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt der Stange 51 derart gewählt, dass sich im Rahmen der Fertigungstoleranzen höchsten ein Spalt zwischen Stange 51 und innerer Wand der Rohrstücke 30a, 30b bildet.
  • In dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohrstücke 30a, 30b eines Paares voneinander beabstandet. Alternativ können die Rohrstücke 30a, 30b so angeordnet werden, dass sich die Stirnseiten berühren (nicht dargestellt).
  • Die Herstellung dieser Ausgestaltung eines Plattenwärmetauschers 1 erfolgt ähnlich zu der in Figur 3 geschilderten Ausgestaltung. Bei der Fertigung einer derartigen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers 1 werden als erstes die einzelnen Rohrstücke 30a, 30b auf die Deckbleche 5 der Module 1 a, 1 b geschweißt, die später die Kontaktflächen 9a und 9b bilden. Die beiden Module 1a, 1 b werden dann an den Kontaktflächen zusammengefügt. Durch die auf den jeweiligen Kontaktflächen paarweise angeordneten Rohrstücke 30a, 30b entsteht dabei der Hohlraum in den Öffnungen 31 a, 31 b der Rohrstücke 30a, 30b eines Paares. In diese Hohlräume werden die runden Stangen 51 eingepasst und so die beiden Module 1 a und 1 b verbunden. Zusätzlich können die Module anschließend noch optional über Sidebars 8 an den Rändern wie im Stand der Technik verschweißt werden.
  • Durch die Vielzahl der regelmäßig angeordneten Rohrstücke 30a, 30b und die runden Stangen 51 wird auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung eine deutlich flächigere und somit mechanisch stabilere Verbindung zwischen den beiden Modulen 1 a und 1 b als im Stand der Technik erreicht.
  • Eine Ausgestaltung mit Hohlprofilen (nicht dargestellt) ist analog zu der in Figur 4 beschriebenen Ausgestaltung mit Rohrstücken.
  • Figur 5 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung bei der nur U-förmige Profile 40a, 40b die Bewegung der Module 1a, 1b senkrecht zu den Kontaktflächen 9a, 9b verhindern, ohne das weitere, zusätzliche Formteile verwendet werden. Dargestellt ist analog ein Ausschnitt, wobei die Schnittebene senkrecht zu den beiden Kontaktflächen 9a, 9b, wie in Figur 2 dargestellt, liegt.
  • In dieser Ausgestaltung der Erfindung sind auf jeder Kontaktfläche 9a, 9b U-förmige Profile 40a, 40b mit einer Seitenkante 41 a, 41 b mittels einer Schweißverbindung 10 befestigt. Die U-förmigen Profile 40a, 40b sind derart angeordnet, das ein auf einer Kontaktfläche 9a befestigtes U-förmiges Profil 40a mit einem auf der anderen Kontaktfläche 9b befestigten U-förmigen Profil 40b ein Paar bildet. Die freien Seitenkanten 42a, 42b (die Seitenkanten der U-förmigen Profile 40a, 40b, die nicht mit den Kontaktflächen 9a, 9b verschweißt sind) der U-förmigen Profile 40a, 40b befinden sich in den Öffnungen 43a, 43b des jeweils anderen U-förmigen Profils 40a, 40b.
  • Das auf einer Kontaktfläche 9a befestigte U-förmige Profil 40a bildet sozusagen eine Führungsschiene für die lange Seite 42b des U eines auf der anderen Kontaktfläche 9b befestigten U-förmigen Profils 40b und umgekehrt. Auf diese Weise wird die Bewegung entlang der kurzen Seite des U der U-förmigen Profile 40a, 40b und somit die Bewegung senkrecht zu den Kontaktflächen 9a, 9b verhindert.
  • Bevorzugt berühren die beiden U-förmigen Profile 40a, 40b eines Paares einander. Unter berühren wird hier verstanden, dass die U-förmigen Profile 40a, 40b im Rahmen der Fertigungstoleranzen derart auf den Kontaktflächen 9a, 9b angeordnet werden, dass zwischen benachbarten Seiten 42a, 42b, 43a, 43b des U der U-förmigen Profile 40a, 40b eines Paares maximal ein kleiner Spalt entsteht.
  • Auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere U-förmige Profile 40a, 40b regelmäßig über die beiden Kontaktflächen 9a und 9b verteilt, so dass der Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktflächen 9a und 9b regelmäßig mit voneinander beabstandeten Profilpaaren ausgefüllt ist. Die U-förmigen Profile 40a, 40b haben dabei eine Länge, die annähernd der Länge einer der Seitenkanten der Kontaktflächen 9a, 9b entspricht.
  • Bei der Fertigung einer derartigen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers 1 werden als erstes die einzelnen U-förmigen Profile 40a und 40b auf die Deckbleche 5 der Module 1 a, 1 b geschweißt, die später die Kontaktflächen 9a und 9b bilden. Die beiden Module 1 a, 1 b werden dann an den Kontaktflächen zusammengefügt, wobei die U-förmigen Profile 40a, 40b ineinander gefügt werden, ähnlich dem Zusammenführen zweier Führungsschienensysteme. Die zusammengefügten Module 1 a und 1 b sind dann miteinander verbunden. Zusätzlich können die Module anschließend noch optional über Sidebars 8 an den Rändern wie im Stand der Technik verschweißt werden.
  • Auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung wird eine deutlich flächigere und somit mechanisch stabilere Verbindung zwischen den beiden Modulen 1 a und 1 b als im Stand der Technik erreicht.
  • In der in Figur 6 dargestellten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf jeder Kontaktfläche mindestens ein L-förmiges Profilstück 60a, 60b als Formteil mit einer Seitenkante 61 a, 61 b des L-förmigen Profils 60a, 60b auf einer Kontaktfläche 9a, 9b befestigt, wobei die L-förmigen Profile 60a, 60b derart angeordnet sind, dass ein auf einer Kontaktfläche 9a befestigtes L-förmiges Profil 60a mit einem auf der anderen Kontaktfläche 9b befestigten L-förmigen Profil 60b ein Paar bildet, wobei die beiden L-förmigen Profile 60a, 60b eines Paares derart angeordnet sind, dass das L des L-förmigen Profil 60a, 60b auf dem Kopf stehend auf der Kontaktfläche 9a, 9b befestigt ist und die beiden kurzen Seiten 62a, 62b des L des L-förmigen Profils 60a, 60b überlappen. Das auf einer Kontaktfläche 9a befestigte L-förmige Profil 60a bildet 1 sozusagen eine Führungsschiene für die kurze Seite 62b des L eines auf der anderen Kontaktfläche 9b befestigten L-förmigen Profils 60b und umgekehrt. Auf diese Weise wird die Bewegung entlang der langen Seite 63a, 63b des L eines L-förmigen Profils 60a, 60b und somit die Bewegung senkrecht zur Kontaktfläche 9a, 9b verhindert.
  • Bevorzugt berühren die beiden L-förmigen Profile 60a, 60b eines Paares einander. Unter berühren wird hier verstanden, dass die L-förmigen Profile 60a, 60b im Rahmen der Fertigungstoleranzen derart auf den Kontaktflächen 9a, 9b angeordnet werden, dass zwischen benachbarten Seiten 62a, 62b des L der L-förmigen Profile 60a, 60b eines Paares maximal ein kleiner Spalt entsteht.
  • Auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere L-förmige Profile 60a, 60b regelmäßig über die beiden Kontaktflächen 9a und 9b verteilt, so dass der Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktflächen 9a und 9b regelmäßig mit voneinander beabstandeten Profilpaaren ausgefüllt ist. Die L-förmigen Profile 60a, 60b haben dabei eine Länge, die annähernd der Länge einer der Seitenkanten der Kontaktflächen 9a, 9b entspricht
  • Auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung wird eine deutlich flächigere und somit mechanisch stabilere Verbindung zwischen den beiden Modulen 1 a und 1 b als im Stand der Technik erreicht.

Claims (10)

  1. Plattenwärmetauscher (1) bestehend aus mindestens zwei Modulen (1a, 1b),
    • wobei jedes Modul (1a, 1b) eine Vielzahl stapelförmig angeordneter Passagen (3) aufweist, welche alternierend von wärmeaustauschenden Medien durchströmt werden können und durch Trennbleche (4) voneinander getrennt sind,
    • die Module (1a, 1b) insgesamt quaderförmig sind und an den Außenseiten durch Deckbleche (5) begrenzt werden,
    • die Module (1 a, 1 b) derart nebeneinander angeordnet sind, dass eine rechteckige Seite (9a) eines quaderförmigen Moduls (1a) einer entsprechenden rechteckigen Seite (9b) eines anderen quaderförmigen Moduls (1 b) unmittelbar benachbart ist,
    • die Module (1 a, 1 b) Mittel (6) zur Zu- und Abführung der wärmeaustauschenden Medien sowie Mittel (7) (Header) zum Verteilen und Sammeln der wärmeaustauschenden Medien auf bzw. aus den einzelnen Passagen (3) aufweisen und
    • wobei mindestens zwei Module (1a, 1b) mindestens einen gemeinsamen Header (7) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
    • auf den beiden Deckblechen (5), die die jeweils unmittelbar benachbarten Seiten (9a, 9b) zweier benachbarter Module (1 a, 1 b) bilden, im Folgenden als Kontaktflächen (9a, 9b) bezeichnet, jeweils mindestens ein Formteil (20a, 20b, 30a, 30b, 40a, 40b, 60a, 60b) befestigt ist, wobei
    • die Formteile (40a, 40b, 60a, 60b) derart angeordnet und ausgeformt sind, dass durch mindestens ein Formteil (40a, 60a) auf einer Kontaktfläche (9a) und ein Formteil (40b, 60b) auf der anderen Kontaktfläche (9b) die Bewegung der Module (1 a, 1 b) senkrecht zur Kontaktfläche (9a, 9b) verhindert wird oder
    • die Formteile (20a, 20b, 30a, 30b) derart angeordnet und ausgeformt sind, dass durch mindestens ein Formteil (20a, 30a) auf einer Kontaktfläche (9a) und ein Formteil (20b, 30b) auf der anderen Kontaktfläche (9b) sowie mindestens ein zusätzliches Formteil (50, 51) die Bewegung der Module (1a, 1 b) senkrecht zur Kontaktfläche (9a, 9b) verhindert wird.
  2. Plattenwärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (20a, 20b, 30a, 30b, 40a, 40b, 60a, 60b) auf den Kontaktflächen (9a, 9b) Löten, Kleben, Schweißen (10) und/oder Heften befestigt sind.
  3. Plattenwärmetauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Kontaktfläche (9a, 9b) mindestens ein U-förmiges Profilstück (20a, 20b) als Formteil mit mindestens einer Seitenkante (21 a, 21 b) des U-förmigen Profils (20a, 20b) auf einer Kontaktfläche (9a, 9b) befestigt ist, wobei die U-förmigen Profile (20a, 20b) derart angeordnet sind, das ein auf einer Kontaktfläche (9a) befestigtes U-förmiges Profil (20a) mit einem auf der anderen Kontaktfläche (9b) befestigten U-förmigen Profil (20b) ein Paar bildet, wobei die beiden Öffnungen (22a, 22b) der U-förmigen Profile (20, 20b) eines Paares aufeinander zeigen und derart einen Hohlraum (23) bilden, in den ein weiteres Formteil (50) eingefügt werden kann.
  4. Plattenwärmetauscher (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden U-förmigen Profile (20a, 20b) eines Paares einander berühren.
  5. Plattenwärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Kontaktfläche (9a, 9b) mindestens ein Hohlprofil befestigt ist, wobei die Hohlprofile derart angeordnet sind, dass mindestens ein auf einer Kontaktfläche (9a) befestigtes Hohlprofil mit einem auf der anderen Kontaktfläche (9b) befestigten Hohlprofil ein Paar bildet, wobei die Öffnung der Hohlprofile eines Paares in einer geraden Linien derart angeordnet sind, so dass ein weiteres Formteil in die beiden Hohlräume der Hohlprofile eines Paares eingefügt werden kann.
  6. Plattenwärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Kontaktfläche (9a, 9b) mindestens ein Rohrstück (30a, 30b) befestigt ist, wobei die Rohrstücke (30a, 30b) derart angeordnet sind, dass mindestens ein auf einer Kontaktfläche (9a) befestigtes Rohrstück (30a) mit einem auf der anderen Kontaktfläche (9b) befestigten Rohrstück (30b) ein Paar bildet, wobei die Öffnung (31 a, 31 b) der Rohrstücke (30a, 30b) eines Paares in einer geraden Linien derart angeordnet sind, so dass ein weiteres Formteil (51) in die beiden Öffnungen (31 a, 31 b) der Rohrstücke (30a, 30b) eines Paares eingefügt werden kann.
  7. Plattenwärmetauscher (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sich Hohlprofile oder Rohrstücke (30a, 30b) eines Paares an der Stirnseite (31 a, 31 b) berühren.
  8. Plattenwärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Formteil eine Stange (50, 51) mit entsprechender Länge und entsprechendem rechteckigen (50), vieleckigen, dreieckigen oder runden Querschnitt (51) ist.
  9. Plattenwärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Kontaktfläche (9a, 9b) mindestens ein U-förmiges Profilstück (40a, 40b) als Formteil mit einer Seitenkante (41 a, 41 b) des U-förmigen Profils (40a, 40b) auf einer Kontaktfläche (9a, 9b) befestigt ist, wobei die U-förmigen Profile (40a, 40b) derart angeordnet sind, dass ein auf einer Kontaktfläche (9a) befestigtes U-förmiges Profil (40a) mit einem auf der anderen Kontaktfläche (9b) befestigten U-förmigen Profil (40b) ein Paar bildet, wobei die beiden U-förmigen Profile (40a, 40b) eines Paares derart angeordnet sind, dass sich die freie Seitenkante (42a) des einen U-förmigen Profils (40a) in der Öffnung (43b) des anderen U-förmigen Profils (40b) befindet.
  10. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Kontaktfläche (9a, 9b) mindestens ein L-förmiges Profilstück (60a, 60b)als Formteil mit einer Seitenkante (61 a, 61 b) des L-förmigen Profils (60a, 60b) auf einer Kontaktfläche (9a, 9b) befestigt ist, wobei die L-förmigen Profile (60a, 60b) derart angeordnet sind, dass ein auf einer Kontaktfläche (9a) befestigtes L-förmiges Profil (60a) mit einem auf der anderen Kontaktfläche (9b) befestigten L-förmigen Profil (60b) ein Paar bildet, wobei die beiden L-förmigen Profile (60a, 60b) eines Paares derart angeordnet sind, dass das L des L-förmigen Profil (60a, 60b) auf dem Kopf stehend auf der Kontaktfläche (9a, 9b) befestigt ist und die beiden kurzen Seiten (62a, 62b) des L des L-förmigen Profils (60a, 60b) überlappen.
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