EP2926075A1 - Plate heat exchanger having sealed construction - Google Patents

Plate heat exchanger having sealed construction

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Publication number
EP2926075A1
EP2926075A1 EP13796061.3A EP13796061A EP2926075A1 EP 2926075 A1 EP2926075 A1 EP 2926075A1 EP 13796061 A EP13796061 A EP 13796061A EP 2926075 A1 EP2926075 A1 EP 2926075A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
heat exchanger
plates
force
frame
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13796061.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marcus Franz
Christoph Koch
Werner SCHWARZBART
Robert Hauser
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.)
SGL Carbon SE
Original Assignee
SGL Carbon SE
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 SGL Carbon SE filed Critical SGL Carbon SE
Publication of EP2926075A1 publication Critical patent/EP2926075A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/083—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • 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
    • F28F21/02—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite
    • 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
    • F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/10—Arrangements for sealing the margins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/005—Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means

Definitions

  • the present invention relates to a sealed plate heat exchanger having a frame body of two frame plates between which a plate stack of a plurality of heat exchange plates is arranged, means for supply and discharge of the space between the heat exchange plates flowing through heat exchanging fluids and means for applying force to the frame plates, via the a pressure on the plate stack can be exercised.
  • Plate heat exchangers contain a package of heat exchange plates between which the heat transfer takes place. These plates are usually provided with a profile or with flow channels and through holes for the media. Basically, so-called sealless and sealed types are distinguished in plate heat exchangers. In the sealless design, the gaps between the plates are sealed by a fixed connection of the plates, for example by welding or soldering or by the so-called fusion technique.
  • the sealed designs use gaskets, usually based on elastomers, to seal and separate the media spaces between the various plates.
  • gaskets usually based on elastomers, to seal and separate the media spaces between the various plates.
  • metals or metal alloys such as steel or in particularly corrosive media and ceramic materials such as graphite or silicon carbide or fiber reinforced ceramic materials can be used.
  • ceramic materials such as graphite or silicon carbide or fiber reinforced ceramic materials can be used.
  • Graphite-containing or ceramic board materials such as graphite or silicon carbide make special demands on the seal between the individual plates due to their high brittleness. Because of the brittleness of the graphitic or ceramic materials and the difficulty of bonding these materials together, such plate heat exchangers are typically manufactured in sealed versions.
  • Sealed plate heat exchangers also offer the advantage that a separation of the plates for disassembly, cleaning or replacement of individual plates is easier than with sealless versions.
  • the material used for the sealing material is generally a fluoropolymer, preferably based on
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • graphite-based materials used.
  • PTFE has a high ductility and forms only a low seal strength due to the flow properties. Due to this very small thickness of the sealing material, ensuring a sufficiently high surface pressure on the seal is of crucial importance for reliable sealing in order to avoid leaks during operation.
  • the surface pressure is usually achieved by arranging the plate stack of the heat exchanger between two frame plates, between which the plates are clamped with sufficient force.
  • tie rods are often used in combination with coil springs, which are arranged at a certain distance from the edge of the heat exchange plates.
  • plate heat exchangers which are composed of at least three parallel, spaced plate elements made of a corrosion-resistant material and means for supplying and discharging the heat exchanging, the space between the plates flowing fluids, wherein the plate elements a bonded with a fluoropolymer graphite body are made.
  • a composite heat exchanger for use in chemical apparatus construction which consists of a metallic frame body and a plate stack of fiber reinforced or monolithic ceramic, wherein the stacked plates form at least two channel systems, which are separated by at least one plate in As many layers are arranged and on opposite sides of the plate stack by cover plates which receive inlet and outlet devices are limited.
  • the heat exchanger plates have in the flow area and the passage openings for the media enclosing areas rectangular grooves in which sealing systems are arranged.
  • the structural design of the pressure-bearing components of the commercially available sealed plate heat exchangers, especially with plates based on graphite or ceramic materials such as graphite, silicon carbide or fiber reinforced ceramic materials is only partially suitable for larger models, as at an increase in the construction, especially an increase in the plate width and / or plate length, increases the deflection of the frame plates in the critical for the sealing of the heat exchanger areas and thus can lead to leaks in the heat exchanger.
  • the present invention was therefore based on the object to provide sealed plate heat exchangers in which the above-described problems are avoided or at least reduced. According to the invention, this object has been achieved with sealed plate heat exchangers according to claim 1.
  • the sealed plate heat exchangers (1) have a frame body made of two frame plates (2), between which a plate plate Stack of a plurality of heat exchange plates (4) is arranged and means for supply and discharge (6) of the space between the heat exchange plates flowing through heat-exchanging fluids, means for introducing force (7) on the frame plates, via which a pressure on the plate stack (4 ) and means for sealing (8) between the heat exchange plates of the plate stack (4).
  • At least one means for introducing force (7) is arranged in the plate heat exchangers (1) according to the invention in such a way that the area centroid of the force application surface lies on a frame plate (3) within the area which is linear Projection of the surface of the plate stack (4) results on the corresponding frame plate (3).
  • the force is applied to the frame plates such that via connecting elements which connect the two frame plates outside the surface of the heat exchange plates together, a force is applied to the frame plates, and thus a pressure on the plate stack ofillonectomy- th is exercised.
  • the centroid of the surface of the force is outside the area that results in the linear projection of the surface of the plate stack on the corresponding frame plate.
  • the plate heat exchangers (1) according to the present invention are characterized in that at least one of the force introduction means (7) is arranged such that the centroid of the force application surface lies on a frame plate (3) within the area which is in the linear projection of the surface of the plate stack (4) on the corresponding frame plate (5) results.
  • the center of gravity of the surface for introducing force should be understood to be the geometric center of gravity of the corresponding surface, which mathematically corresponds to the averaging of all points in the surface.
  • the geometric center of gravity corresponds to the center of mass of a physical body, which consists of homogeneous material. This center of gravity can be obtained in symmetrical figures by appropriate geometric considerations, in asymmetrical surfaces by integration.
  • the center of gravity of an unexposed polygon can be calculated from the Cartesian coordinates of vertices; For regular polygons, the center of gravity is the center of its circumference.
  • the center of gravity is obtained, for example. from the intersection of the diagonal, in a triangle, the geometric center of gravity is the common point of intersection of the three bisectors. For circular surfaces, the geometric center of gravity is the center of the circle.
  • the expert can therefore with known form of the area of the force introduction the Determine the geometric center of gravity of the surface and at least one force introduction means designed so that the geometric center of gravity of the force-introducing surface is within the area that results in linear projection of the surface of the plate stack (4) on the corresponding frame plate (3).
  • the area of the plate stack should be understood to mean the area which is delimited by the main dimensions of the plate stack (4) or of the individual heat exchange plates.
  • This surface includes any existing notches, bores, etc. in the plate stack (4) or in individual heat exchange plates (5) and differs in this respect from the surface of the plate stack (4), by the outer contour of the plate stack (4) and the Heat exchange plates (5) is defined and does not include any existing indentations or recesses.
  • Plate heat exchangers (1) according to the invention have at least one means (as defined above) for transmitting forces (7); However, it is also possible and of the present invention comprises to make several means for introducing force (7) accordingly.
  • this one or these possibly several means for force introduction (7) is arranged so that the surface of the force introduction in the edge region of the surface of the plate stack of heat exchange plates (4), particularly preferably in the upper or lower region of the heat exchange plates ( 5), in which the means for supply and discharge (6) of the intermediate space between the heat exchange plates (5) flowing through heat-exchanging fluids are preferably arranged.
  • a good seal is essential because there the heat-exchanging fluid streams are introduced into the plates, the mixing or contact must be avoided.
  • means for introducing force (7) at other locations in such a way that the center of gravity of the area of the force introduction is arranged according to the invention.
  • Suitable means for introducing force into the plate heat exchanger (1) according to the present invention are known per se to the person skilled in the art and described in the literature, so that further details are unnecessary here. The skilled person will, according to the particular application, use a suitable means for introducing force (7).
  • the heat exchange plates (1) can be provided with recesses or grooves (9) in which a subelement of a force introduction means (7) arranged between the frame plates (3) is arranged. This is passed through a bore or recess in the frame plates (3) and termination elements are connected to the sub-element so that a force can be exerted on the frame plate (3). Since the sub-element between the frame plates (3) is disposed wholly or partly within the surface of the heat exchange plates of the plate stack (4), the centroid of the surface of the force application of the corresponding means will be within the area which, in linear projection of the surface of the plate stack ( 4) or the heat exchange plate (5) on the frame plate (3).
  • anchors Preferred means for introducing force (7) in such an embodiment are anchors. Under anchor is a means to understand, which can absorb tensile stresses. Anchors made of round metal rods are preferably used which extend between the frame plates (3) and at the end have means by means of which the two frame plates (3) can be connected via the armature defined force can be clamped. The exact structural design is selected depending on the particular application based on the expertise.
  • the centroid of the force application is within the area that results in linear projection of the surface of the plate stack (4) or the heat exchange plates (5) on the frame plate, is located between the two frame plates anchor preferably in a groove at the upper or lower end of the heat exchange plates (5), so that despite the inventive arrangement of the means for introducing force the exchange of individual heat exchange plates is still possible without having to completely disassemble the plate heat exchanger (1).
  • the armature can be guided in a groove both in a similar manner as in the heat exchange plates (5), or it can also be provided a corresponding bore in the frame plate (3).
  • the arranged between the frame plates (3) elements of at least one inventively arranged means for power line (7) are designed so that it completely outside the surface of the plate stack, possibly even outside lying by the frame plate (3) surface.
  • the force is applied to the frame plate (3) according to the invention designed so that the inventive requirement is met. This can be achieved, for example, by gripping the elements in the form of a bracket around the frame plate (3) and fastening them to the frame plate in such a way that the requirement according to the invention with regard to the centroid of the surface of the force introduction is fulfilled.
  • the person skilled in the corresponding constructive interpretations are known and he will design a suitable tool according to the specific situation.
  • This bracket can then with the frame plate (3) additionally introducing force, e.g. be connected in the middle, whereby the center of gravity of the surface of the force introduction also comes to rest as claimed by the invention.
  • particularly preferred embodiment of the present invention are on at least one of the frame plates (3) patched or firmly connected webs (10a) and / or ribs (10b).
  • These webs (10a) or ribs (10b) cause a further increase in stability and thus allow the application at even higher pressures.
  • They can be made of any material.
  • the webs (10a) and / or ribs (10b), analogous to the frame plates (3) made of metals or metal alloys such as steel but also plastic materials which are reinforced with fibers, in particular carbon fibers or glass or aramid fibers.
  • the center of gravity of the area of the introduction of force is at least one means for introducing force (7) within the area which in the linear projection of the surface of the plate stack (4) or the heat exchange plates (5) on the frame plate (3). results.
  • the shape of the area of introduction of force is not particularly limited per se, but is preferably substantially rectangular, elliptical, circular or in the form of a regular polygon. Again, the specialist To select and use according to the intended application under design specifications a suitable means.
  • the surface for introducing force of the means (7) has no overlap with the surface of the nearest means for supplying and discharging the fluid media (6).
  • through-openings (6a) are used, whose cross-section is subject to no particular restriction and which can be designed substantially circular, elliptical, rectangular or in the form of a polygon.
  • the shape of the supply and discharge means (6) is not critical to the desired effect of the better seal.
  • 1 shows a side view of a plate heat exchanger (1) according to the invention.
  • Fig. 2 - a view of the region of a heat exchange plate (5), in which the means for supply and discharge of the fluid media (6) and the course of the existing between the plates means for sealing (8) can be seen.
  • FIG. 3 is a front view of the front side of a frame plate (3) of a plate heat exchanger (1) with the arrangement of three means for force introduction tion (7) according to the prior art.
  • Fig. 4 - a corresponding view of a preferred variant of a plate heat exchanger (1) according to the invention.
  • FIG. 1 shows a plate heat exchanger (1) according to the invention with a frame body (2) consisting of two frame plates (3). Between the frame plates (3), a plate stack of heat exchange plates (4) is arranged. A means for introducing force (7) is also shown.
  • Figure 2 shows the contours of a heat exchange plate (5) of a plate stack (4) (not shown) with means for supply and discharge of fluid media (6) and a means for sealing (8). It can be seen that the means for sealing (8) the means for supply and discharge (6) sealingly separated from each other.
  • Figure 3 shows the contours of a frame plate (3) and a heat exchange plate (5) and two means for supply and discharge of fluid media (6) and three means for introducing force (7), which are symbolized by black circles. It can be seen that the center of gravity of the area of the introduction of force in all force introduction means is outside the area resulting from a linear projection of the surface of the heat exchange plate (5) onto the frame plate (3).
  • Figure 4 shows the contours of a frame plate (3) and a heat exchange plate (5), means for supplying and discharging fluid media (6) and a plurality of means for introducing force (7). It can be seen that a means for introducing force (7) (the middle in the upper row) is arranged so that the centroid of its area of force application is completely in the area which in linear projection of the surface of the heat exchange plate (5) or of the plate stack (4) (not shown) on the frame plate (3).
  • the material of the heat exchange plates (5) in the plate heat exchangers according to the invention can be selected by the person skilled in the art from the materials known for this purpose and described in the prior art.
  • Fig. 4 shows a disk width (B) and a disk length (L). The advantages of the construction according to the invention are particularly effective when the plates are constructed from a graphite body impregnated with a polymer, or a graphite body bound with a polymer, or from silicon carbide or a fiber composite ceramic.
  • Preferred graphite-based materials preferably contain at least 50, more preferably at least 55 weight percent graphite.
  • Suitable materials as graphite base in the form of polymer-bound graphite bodies are under the designation Diabon ® F, with polymers, particularly phenolic resins impregnated graphite body are commercially under the name NS Diabon ® each available from SGL Carbon. Because of their brittleness and material properties, it is advantageous or necessary for all these materials to design a plate heat exchanger based thereon in a sealed construction, and thus the advantages of the present invention are brought to bear.
  • the advantages of the aforementioned materials are their extremely high corrosion resistance and also temperature resistance, which is why plate heat exchangers can be advantageously used as corresponding materials, in particular when corrosive media or high temperatures are used.
  • the frame plates (3) of the plate heat exchangers (1) must absorb significant forces due to the tension with the means for introducing force (7) and are therefore designed constructively with a corresponding stability.
  • suitable material for frame plates of the frame body (2) are only representative metals or metal alloys such as steel but also plastic materials with fibers, especially carbon fibers or glass or aramid fibers are reinforced, called. It is essential in any case that the frame plates (3) can absorb the forces acting in such a way that the deflection does not exceed certain limits. In any case, it is essential to keep the maximum deflection, which is usually achieved in the middle of the frame plate (3), lower than the thickness of the sealing material used, otherwise leaks occur.
  • the materials used for sealing usually have a thickness of not more than 0.3 mm, preferably not more than 0.15 mm, the maximum deflection of the frame plates (3) should also below 0.3 mm, more preferably below 0 , 15 mm to ensure the tightness of the plate heat exchanger (1) safely.
  • all sealing materials can be used, which have the appropriate corrosion resistance for the intended use and ensure a permanent seal under operating conditions.
  • Preferred materials for the means for sealing (8) are in particular fluorine-based polymers or graphite-based materials.
  • Preferred fluoropolymers are polytetrafluoroethylene (PTFE) or
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • the seals used to realize a reliable seal between two heat exchange plates (5) can be designed according to a preferred embodiment as flat gaskets and used in circumferential, having a rectangular cross-section grooves.
  • the thickness of the gaskets is selected so that they protrude from the grooves and thus when tightening the heat exchange plate stack (5), the tightness is produced.
  • the means for sealing (8) as a so-called sealing cord which can be easily inserted between the heat exchange plates. is inserted and leads by the introduction of force to a secure seal.
  • the plate heat exchangers (1) according to the invention can be produced in larger plate widths (B) and / or plate lengths (L) than has hitherto been possible with corresponding products. Since with increasing plate width (B) and / or plate length (L), the deflection increases upon introduction of force through the corresponding means (7), have so far plate heat exchanger in sealed construction with heat exchange plates based on graphite,
  • Silicon carbide or other ceramic or fiber-reinforced materials are produced only in a limited size, which was due to the fact that the maximum deflection of the frame plates (3) was not allowed to exceed the above values. Although some improvement can be achieved in this respect by increasing the thickness of the frame plates (3) or increasing the rigidity of the materials, with the plate heat exchangers (1) according to the present invention, larger plate widths (B) can always be used for the same material used. and / or plate lengths (L) are realized, since the maximum deflection can be significantly reduced by the inventive arrangement of at least one means for introducing force (7).
  • the plate width (B) and / or plate length (L) can be increased by at least 20-30% without the expectation of a higher deflection than the prior art plate heat exchangers of the prior art.
  • a corresponding increase in the heat exchanger capacity can be realized.
  • Another advantage of the plate heat exchanger (1) according to the invention is the fact that the required plate size of the plate heat exchanger (1) for a desired heat exchange capacity can be significantly reduced by the larger plate width (B) and / or plate length (L), which in particular already existing installations whose capacity is to be increased is an advantage. In these constellations, there is often no way to increase the heat exchanger capacity a correspondingly larger footprint for To make available.
  • Insular therefore can be achieved with the plate heat exchangers (1) according to the present invention, heat exchangers capacities, based on the required footprint for installation of the corresponding heat exchanger, which are not achievable with the heat exchangers corresponding design according to the prior art.

Abstract

The invention relates to a sealed plate heat exchanger (1), comprising a frame body (2) comprising two frame plates (3), between which a plate stack (4) comprising a plurality of heat-exchange plates (5) is arranged, means for feeding and leading away (6) the fluids that flow through the intermediate space between the heat-exchange plates (5) and exchange heat, means for applying force (7) to the frame plates (3), by means of which a pressure can be applied to the plate stack (4), and means for sealing (8) between the heat-exchange plates (5) of the plate stack (4). The center of area of the area of the force application to the frame plate (3) lies within the area that results from a linear projection of the area of the plate stack (4) onto the frame plate (3).

Description

Plattenwärmeaustauscher in abgedichteter Bauweise  Plate heat exchanger in sealed construction
Die vorliegende Erfindung betrifft einen abgedichteten Plattenwärmeaustauscher mit einem Rahmenkörper aus zwei Rahmenplatten zwischen denen ein Plattenstapel aus einer Mehrzahl von Wärmeaustauschplatten angeordnet ist, Mitteln zur Zu- und Ableitung der den Zwischenraum zwischen den Wärmeaustauschplatten durchströmenden wärmeaustauschenden Fluiden und Mitteln zur Krafteinleitung auf die Rahmenplatten, über die ein Druck auf den Plattenstapel ausgeübt werden kann. Plattenwärmeaustauscher enthalten ein Paket aus Wärmeaustauschplatten zwischen denen die Wärmeübertragung stattfindet. Diese Platten sind in der Regel mit einem Profil oder mit Strömungskanälen sowie Durchgangsöffnungen für die Medien versehen. Grundsätzlich unterscheidet man bei Plattenwärmeaustauschern sogenannte dichtungslose und abgedichtete Bauformen. Bei der dichtungslosen Ausführung werden die Zwischenräume zwischen den Platten durch eine feste Verbindung der Platten, zum Beispiel durch Verschweißen oder Löten oder durch die sogenannte Fusionstechnik abgedichtet. The present invention relates to a sealed plate heat exchanger having a frame body of two frame plates between which a plate stack of a plurality of heat exchange plates is arranged, means for supply and discharge of the space between the heat exchange plates flowing through heat exchanging fluids and means for applying force to the frame plates, via the a pressure on the plate stack can be exercised. Plate heat exchangers contain a package of heat exchange plates between which the heat transfer takes place. These plates are usually provided with a profile or with flow channels and through holes for the media. Basically, so-called sealless and sealed types are distinguished in plate heat exchangers. In the sealless design, the gaps between the plates are sealed by a fixed connection of the plates, for example by welding or soldering or by the so-called fusion technique.
Bei den abgedichteten Bauformen werden Dichtungen, in der Regel auf Basis von Elastomeren, zur Abdichtung und Trennung der Medienräume zwischen den verschiedenen Platten verwendet. Als Material für die Platten können in Abhängigkeit von den Medien, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfindet, Metalle oder Metalllegierungen wie Stahl oder bei besonders korrosiven Medien auch keramische Materialien wie Graphit oder Siliziumcarbid oder faserverstärkte Keramikmaterialien eingesetzt werden. Graphithaltige oder keramische Plattenwerkstoffe wie zum Beispiel Graphit oder auch Siliziumcarbid stellen aufgrund ihrer hohen Sprödigkeit besondere Anforderungen an die Abdichtung zwischen den einzelnen Platten. Wegen der Sprödigkeit der graphithaltigen oder keramischen Werkstoffe und der Schwierigkeiten, diese Materialien miteinander zu verbinden, werden solche Plattenwärmeaustauscher in der Regel in abgedichteten Ausführungen hergestellt. The sealed designs use gaskets, usually based on elastomers, to seal and separate the media spaces between the various plates. As a material for the plates, depending on the media, between which the heat exchange takes place, metals or metal alloys such as steel or in particularly corrosive media and ceramic materials such as graphite or silicon carbide or fiber reinforced ceramic materials can be used. Graphite-containing or ceramic board materials such as graphite or silicon carbide make special demands on the seal between the individual plates due to their high brittleness. Because of the brittleness of the graphitic or ceramic materials and the difficulty of bonding these materials together, such plate heat exchangers are typically manufactured in sealed versions.
Abgedichtete Plattenwärmeaustauscher bieten darüber hinaus den Vorteil, dass eine Trennung der Platten zur Demontage, Reinigung oder zum Austausch einzelner Platten einfacher möglich ist als bei dichtungslosen Ausführungen. Speziell bei diesen Plattenwärmeaustauschern wird als Material für den Dichtungswerkstoff in der Regel ein Fluorpolymer, bevorzugt auf der Basis von Sealed plate heat exchangers also offer the advantage that a separation of the plates for disassembly, cleaning or replacement of individual plates is easier than with sealless versions. Especially with these plate heat exchangers, the material used for the sealing material is generally a fluoropolymer, preferably based on
Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Materialien auf Graphitbasis eingesetzt. PTFE weist eine hohe Duktilität auf und bildet aufgrund der Fließeigenschaften nur eine geringe Dichtungsstärke. Aufgrund dieser sehr geringen Dicke des Dichtungsma- terials ist zur zuverlässigen Abdichtung die Sicherstellung einer ausreichend hohen Flächenpressung auf der Dichtung von entscheidender Bedeutung, um Leckagen im Betrieb zu vermeiden. Polytetrafluoroethylene (PTFE) or graphite-based materials used. PTFE has a high ductility and forms only a low seal strength due to the flow properties. Due to this very small thickness of the sealing material, ensuring a sufficiently high surface pressure on the seal is of crucial importance for reliable sealing in order to avoid leaks during operation.
Die Flächenpressung wird in der Regel dadurch erreicht, dass man den Platten- stapel des Wärmeaustauschers zwischen zwei Rahmenplatten anordnet, zwischen denen die Platten mit einer ausreichenden Kraft verspannt werden. The surface pressure is usually achieved by arranging the plate stack of the heat exchanger between two frame plates, between which the plates are clamped with sufficient force.
Zur Krafteinleitung für diese Verspannung werden häufig sogenannte Zuganker in Kombination mit Schraubenfedern verwendet, die in einem gewissen Abstand zum Rand der Wärmeaustauschplatten angeordnet sind. To force application for this tension so-called tie rods are often used in combination with coil springs, which are arranged at a certain distance from the edge of the heat exchange plates.
Aus der EP-A203213 sind Plattenwärmeaustauscher bekannt, die aus wenigstens drei parallelen, im Abstand angeordneten Plattenelementen aus einem korrosionsfesten Werkstoff und Mitteln zur Zu- und Ableitung der Wärme austauschen- den, den Zwischenraum zwischen den Platten durchströmenden Fluide aufgebaut sind, wobei die Plattenelemente aus einem mit einem Fluorpolymeren gebundenen Graphitkörper hergestellt sind. Aus der DE 10 2006 009 791 ist ein Verbundwärmetauscher für den Einsatz im chemischen Apparatebau bekannt, der aus einem metallischen Rahmenkörper und einem Plattenstapel aus faserverstärkter oder monolithischer Keramik besteht, wobei die gestapelten Platten mindestens zwei Kanalsysteme bilden, die übereinander durch mindestens eine Platte getrennt in beliebig vielen Schichten angeordnet sind und an gegenüberliegenden Seiten des Plattenstapel durch Deckplatten, die Zulauf- und Ablaufeinrichtungen aufnehmen, begrenzt sind. Die Wärmetauscherplatten weisen in den den Strömungsbereich und die Durchgangsöffnungen für die Medien umgreifenden Bereichen rechteckig ausgebildete Nuten auf, in denen Dichtsysteme angeordnet sind. From EP-A203213 plate heat exchangers are known, which are composed of at least three parallel, spaced plate elements made of a corrosion-resistant material and means for supplying and discharging the heat exchanging, the space between the plates flowing fluids, wherein the plate elements a bonded with a fluoropolymer graphite body are made. From DE 10 2006 009 791 a composite heat exchanger for use in chemical apparatus construction is known, which consists of a metallic frame body and a plate stack of fiber reinforced or monolithic ceramic, wherein the stacked plates form at least two channel systems, which are separated by at least one plate in As many layers are arranged and on opposite sides of the plate stack by cover plates which receive inlet and outlet devices are limited. The heat exchanger plates have in the flow area and the passage openings for the media enclosing areas rectangular grooves in which sealing systems are arranged.
Die konstruktive Ausführung der Druck tragenden Bauteile der kommerziell erhältlichen abgedichteten Plattenwärmeaustauscher, insbesondere mit Platten auf Basis graphithaltiger oder keramischer Werkstoffe wie Graphit, Siliziumcarbid oder faserverstärkter Keramikmaterialien ist für größere Modelle nur bedingt geeignet, da sich bei einer Vergrößerung der Konstruktion, speziell einer Erhöhung der Plattenbreite und/oder Plattenlänge, die Durchbiegung der Rahmenplatten in den für die Abdichtung des Wärmetauschers kritischen Bereichen erhöht und es somit zu Undichtigkeiten im Wärmeaustauscher kommen kann. The structural design of the pressure-bearing components of the commercially available sealed plate heat exchangers, especially with plates based on graphite or ceramic materials such as graphite, silicon carbide or fiber reinforced ceramic materials is only partially suitable for larger models, as at an increase in the construction, especially an increase in the plate width and / or plate length, increases the deflection of the frame plates in the critical for the sealing of the heat exchanger areas and thus can lead to leaks in the heat exchanger.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, abgedichtete Plattenwärmeaustauscher zur Verfügung zu stellen, in denen die vorstehend geschilderten Probleme vermieden werden oder zumindest verringert sind. Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe mit abgedichteten Plattenwärmeaustauschern gemäß Anspruch 1 gelöst. The present invention was therefore based on the object to provide sealed plate heat exchangers in which the above-described problems are avoided or at least reduced. According to the invention, this object has been achieved with sealed plate heat exchangers according to claim 1.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschrei- bung zu entnehmen. Preferred embodiments of the plate heat exchangers according to the invention can be taken from the subclaims and the following detailed description.
Die erfindungsgemäßen abgedichteten Plattenwärmeaustauscher (1) weisen einen Rahmenkörper aus zwei Rahmenplatten (2) auf, zwischen denen ein Platten- Stapel aus einer Mehrzahl von Wärmeaustauschplatten (4) angeordnet ist sowie Mittel zur Zu- und Ableitung (6) der den Zwischenraum zwischen den Wärmeaustauschplatten durchströmenden wärmeaustauschenden Fluide, Mittel zur Krafteinleitung (7) auf die Rahmenplatten, über die ein Druck auf den Plattenstapel (4) ausgeübt werden kann und Mittel zur Abdichtung (8) zwischen den Wärmeaustauschplatten des Plattenstapels (4). The sealed plate heat exchangers (1) according to the invention have a frame body made of two frame plates (2), between which a plate plate Stack of a plurality of heat exchange plates (4) is arranged and means for supply and discharge (6) of the space between the heat exchange plates flowing through heat-exchanging fluids, means for introducing force (7) on the frame plates, via which a pressure on the plate stack (4 ) and means for sealing (8) between the heat exchange plates of the plate stack (4).
Im Unterschied zu den bekannten Wärmeaustauschern vergleichbarer Bauart ist bei den erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauschern (1) mindestens ein Mittel zur Krafteinleitung (7) so angeordnet, dass der Flächenschwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung auf eine Rahmenplatte (3) innerhalb der Fläche liegt, die sich bei der linearen Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) auf die entsprechende Rahmenplatte (3) ergibt. Bei den bekannten Plattenwärmeaustauschern in abgedichteter Ausführung erfolgt die Krafteinleitung auf die Rahmenplatten dergestalt, dass über Verbindungselemente, die die beiden Rahmenplatten außerhalb der Fläche der Wärmeaustauschplatten miteinander verbinden, eine Krafteinleitung auf die Rahmenplatten erfolgt, und damit auch ein Druck auf den Plattenstapel der Wärmeaustauschplat- ten ausgeübt wird. Der Flächenschwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung liegt dabei ausserhalb der Fläche, die sich bei der linearen Projektion der Fläche des Plattenstapels auf die entsprechende Rahmenplatte ergibt. Konstruktionsbedingt kommt es bei dieser Bauweise zu einer Durchbiegung der Rahmenplatten in Abhängigkeit von der eingeleiteten Kraft, die im mittleren Teil der Rahmenplatten am ausgeprägtesten ist. Diese Durchbiegung der Rahmenplatten wird umso stärker, je größer die Breite und/oder Länge der Rahmenplatten ist, das heißt bei größeren Wärmeaustauschern tritt das Problem stärker auf als bei kleineren Geräten. In contrast to the known heat exchangers of comparable design, at least one means for introducing force (7) is arranged in the plate heat exchangers (1) according to the invention in such a way that the area centroid of the force application surface lies on a frame plate (3) within the area which is linear Projection of the surface of the plate stack (4) results on the corresponding frame plate (3). In the known plate heat exchangers in sealed design, the force is applied to the frame plates such that via connecting elements which connect the two frame plates outside the surface of the heat exchange plates together, a force is applied to the frame plates, and thus a pressure on the plate stack of Wärmeaustauschplat- th is exercised. The centroid of the surface of the force is outside the area that results in the linear projection of the surface of the plate stack on the corresponding frame plate. Due to the design of this construction, there is a bending of the frame plates depending on the introduced force, which is most pronounced in the middle part of the frame plates. This deflection of the frame plates is the stronger, the greater the width and / or length of the frame plates, that is, in larger heat exchangers, the problem occurs more than with smaller devices.
Diese Durchbiegung führt dazu, dass im Mittelbereich des Plattenstapels der Wärmeaustauschplatten keine ausreichende Dichtungskraft bzw. kein ausreichender Druck auf der Dichtungsfläche vorhanden ist, um in diesem Bereich eine einwandfreie Abdichtung zu erreichen. Da die Dicke der verwendeten Dichtungsmaterialien, wie eingangs erwähnt, nur sehr gering ist, kann dies dazu führen, dass die Medien zwischen denen ein Wärmeaustausch stattfinden soll, sich vermischen, was zu einem Versagen der gesamten Anlage und aller nachgeschalteten Aggregate führt. Die vorstehend genannten Probleme haben bislang die maximale Größe von Plattenwärmeaustauschern dieser Bauart mit Wärmetauscherplatten auf der Basis von Graphit, Siliziumcarbid oder anderen keramischen Materialien, die in abgedichteter Bauweise hergestellt werden, begrenzt. Die Plattenwärmeaustauscher (1 ) gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass mindestens eines der Mittel zur Krafteinleitung (7) so angeordnet ist, dass der Flächenschwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung auf eine Rahmenplatte (3) innerhalb der Fläche liegt, die sich bei der linearen Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) auf die entsprechende Rahmenplatte (5) ergibt. This deflection results in that in the central region of the plate stack of the heat exchange plates is no sufficient sealing force or sufficient pressure on the sealing surface is present in order to achieve a perfect seal in this area. Since the thickness of the sealing materials used, as mentioned above, is only very low, this can lead to the media between which a heat exchange is to take place, mixing, which leads to a failure of the entire system and all downstream units. The above problems have heretofore limited the maximum size of plate heat exchangers of this type with graphite, silicon carbide or other ceramic materials made of sealed construction. The plate heat exchangers (1) according to the present invention are characterized in that at least one of the force introduction means (7) is arranged such that the centroid of the force application surface lies on a frame plate (3) within the area which is in the linear projection of the surface of the plate stack (4) on the corresponding frame plate (5) results.
Als Flächenschwerpunkt der Fläche zur Krafteinleitung soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung der geometrische Schwerpunkt der entsprechenden Fläche verstanden werden, der mathematisch der Mittelung aller Punkte in der Fläche entspricht. Der geometrische Schwerpunkt entspricht dem Massenmittelpunkt eines physikalischen Körpers, der aus homogenem Material besteht. Dieser Schwerpunkt kann bei symmetrischen Figuren durch entsprechende geometrische Überlegungen erhalten werden, bei unsymmetrischen Flächen durch Integration. In the context of the present invention, the center of gravity of the surface for introducing force should be understood to be the geometric center of gravity of the corresponding surface, which mathematically corresponds to the averaging of all points in the surface. The geometric center of gravity corresponds to the center of mass of a physical body, which consists of homogeneous material. This center of gravity can be obtained in symmetrical figures by appropriate geometric considerations, in asymmetrical surfaces by integration.
Der Schwerpunkt eines nicht überschlagenen Polygons kann aus den kartesi- sehen Koordinaten der Eckpunkte berechnet werden; bei regelmäßigen Polygonen entspricht der Schwerpunkt dem Mittelpunkt dessen Umkreises. The center of gravity of an unexposed polygon can be calculated from the Cartesian coordinates of vertices; For regular polygons, the center of gravity is the center of its circumference.
Bei Rechtecken, Parallelogrammen oder Quadraten erhält man den Schwerpunkt z.B. aus dem Schnittpunkt der Diagonalen, bei einem Dreieck ist der geometrische Schwerpunkt der gemeinsame Schnittpunkt der drei Seitenhalbierenden. Bei kreisförmigen Flächen ist der geometrische Schwerpunkt der Kreismittelpunkt. In the case of rectangles, parallelograms or squares, the center of gravity is obtained, for example. from the intersection of the diagonal, in a triangle, the geometric center of gravity is the common point of intersection of the three bisectors. For circular surfaces, the geometric center of gravity is the center of the circle.
Der Fachmann kann daher bei bekannter Form der Fläche der Krafteinleitung den geometrischen Schwerpunkt der Fläche bestimmen und mindestens ein Mittel zur Krafteinleitung so ausgestalten, dass der geometrische Schwerpunkt von dessen krafteinleitender Fläche innerhalb der Fläche liegt, die sich bei linearer Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) auf die entsprechende Rahmenplatte (3) ergibt. The expert can therefore with known form of the area of the force introduction the Determine the geometric center of gravity of the surface and at least one force introduction means designed so that the geometric center of gravity of the force-introducing surface is within the area that results in linear projection of the surface of the plate stack (4) on the corresponding frame plate (3).
Unter Fläche des Plattenstapels soll dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Fläche verstanden werden, die durch die Hauptabmessungen des Plattenstapels (4) bzw. der einzelnen Wärmeaustauschplatten begrenzt wird. Diese Fläche schließt etwaige vorhandene Einkerbungen, Ausbohrungen etc. im Plattenstapel (4) bzw. in einzelnen Wärmeaustauschplatten (5) ein und unterscheidet sich insoweit von der Oberfläche des Plattenstapels (4), die durch die äußere Kontur der Plattenstapels (4) bzw. der Wärmeaustauschplatten (5) definiert ist und insoweit etwaige vorhandene Einkerbungen oder Ausnehmungen nicht einschließt. Erfindungsgemäße Plattenwärmeaustauscher (1) weisen mindestens ein wie vorste- hend definiert ausgelegtes Mittel zur Kräfte inleitung (7) auf; es ist jedoch auch möglich und von der vorliegenden Erfindung mit umfasst, mehrere Mittel zur Krafteinleitung (7) entsprechend zu gestalten. In the context of the present invention, the area of the plate stack should be understood to mean the area which is delimited by the main dimensions of the plate stack (4) or of the individual heat exchange plates. This surface includes any existing notches, bores, etc. in the plate stack (4) or in individual heat exchange plates (5) and differs in this respect from the surface of the plate stack (4), by the outer contour of the plate stack (4) and the Heat exchange plates (5) is defined and does not include any existing indentations or recesses. Plate heat exchangers (1) according to the invention have at least one means (as defined above) for transmitting forces (7); However, it is also possible and of the present invention comprises to make several means for introducing force (7) accordingly.
Vorzugsweise ist dieses eine bzw. sind diese evtl. mehreren Mittel zur Krafteinlei- tung (7) so angeordnet, dass die Fläche der Krafteinleitung im Randbereich der Fläche des Plattenstapels der Wärmeaustauschplatten (4) liegt, besonders bevorzugt im oberen oder unteren Bereich der Wärmeaustauschplatten (5), in dem auch die Mittel zur Zu- und Ableitung (6) der den Zwischenraum zwischen den Wärmeaustauschplatten (5) durchströmenden wärmeaustauschenden Fluide vorzugs- weise angeordnet sind. Insbesondere in diesem Bereich zwischen den Durch- gangsöffnungen (6a) ist eine gute Abdichtung wesentlich, da dort die wärmeaustauschenden Fluidströme in die Platten eingeleitet werden, deren Durchmischung oder Kontakt vermieden werden muss. Grundsätzlich wäre es auch möglich, Mittel zur Krafteinleitung (7) an anderen Stellen so anzuordnen, dass der Schwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung gemäß der Erfindung angeordnet ist. Dies würde jedoch im Regelfall zur Folge haben, dass die in den Platten vorhandenen Kanäle, in denen die fluiden Medien strömen, entsprechend so zu gestalten wären, dass diese durch die Mittel zur Krafteinleitung (7) nicht unterbrochen werden. Zudem würde eine solche Anordnung von Mitteln zur Krafteinleitung (7) es erforderlich machen, die Wärmeaustauschplatten (5) im Bereich der Kanäle mit Bohrungen oder Durchführungen zu versehen, was generell nicht bevorzugt ist. Preferably, this one or these possibly several means for force introduction (7) is arranged so that the surface of the force introduction in the edge region of the surface of the plate stack of heat exchange plates (4), particularly preferably in the upper or lower region of the heat exchange plates ( 5), in which the means for supply and discharge (6) of the intermediate space between the heat exchange plates (5) flowing through heat-exchanging fluids are preferably arranged. In particular, in this area between the passage openings (6a) a good seal is essential because there the heat-exchanging fluid streams are introduced into the plates, the mixing or contact must be avoided. In principle, it would also be possible to arrange means for introducing force (7) at other locations in such a way that the center of gravity of the area of the force introduction is arranged according to the invention. However, as a rule, this would mean that the channels in the plates, in which the fluid media flow, should be designed accordingly so that they are not interrupted by the means for introducing force (7). In addition, such an arrangement of means (7) would make it necessary to provide the heat exchange plates (5) in the region of the channels with holes or feedthroughs, which is generally not preferred.
Generell ist es daher besonders bevorzugt, die Mittel zur Krafteinleitung (7) so vorzusehen, dass in den Wärmeaustauschplatten des Plattenstapels (4) keine fluidführenden Kanäle tangiert werden. In general, it is therefore particularly preferred to provide the means for introducing force (7) in such a way that no fluid-carrying channels are affected in the heat exchange plates of the plate stack (4).
Geeignete Mittel zur Krafteinleitung in den Plattenwärmeaustauscher (1 ) gemäß der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier nähere Ausführungen erübrigen. Der Fachmann wird, entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall, ein geeignetes Mittel zur Krafteinleitung (7) einsetzen. Suitable means for introducing force into the plate heat exchanger (1) according to the present invention are known per se to the person skilled in the art and described in the literature, so that further details are unnecessary here. The skilled person will, according to the particular application, use a suitable means for introducing force (7).
Gemäß einer Ausführungsform können die Wärmeaustauschplatten (1 ) mit Ausnehmungen oder Nuten (9) versehen sein, in denen ein zwischen den Rahmenplatten (3) angeordnetes Teilelement eines Mittels zur Krafteinleitung (7) angeord- net ist. Dieses wird durch eine Bohrung oder Ausnehmung in den Rahmenplatten (3) hindurchgeführt und Abschlusselemente werden so mit dem Teilelement verbunden, dass eine Kraft auf die Rahmenplatte (3) ausgeübt werden kann. Da das Teilelement zwischen den Rahmenplatten (3) ganz oder teilweise innerhalb der Fläche der Wärmeaustauschplatten des Plattenstapels (4) angeordnet ist, wird der Flächenschwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung des entsprechenden Mittels innerhalb der Fläche liegen, die sich bei linearer Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) bzw. der Wärmeaustauschplatte (5) auf die Rahmenplatte (3) ergibt. According to one embodiment, the heat exchange plates (1) can be provided with recesses or grooves (9) in which a subelement of a force introduction means (7) arranged between the frame plates (3) is arranged. This is passed through a bore or recess in the frame plates (3) and termination elements are connected to the sub-element so that a force can be exerted on the frame plate (3). Since the sub-element between the frame plates (3) is disposed wholly or partly within the surface of the heat exchange plates of the plate stack (4), the centroid of the surface of the force application of the corresponding means will be within the area which, in linear projection of the surface of the plate stack ( 4) or the heat exchange plate (5) on the frame plate (3).
Bevorzugte Mittel zur Krafteinleitung (7) in einer solchen Ausführungsform sind Anker. Unter Anker ist dabei ein Mittel zu verstehen, welches Zugspannungen aufnehmen kann. Bevorzugt werden Anker aus runden Metallstäben verwendet, die zwischen den Rahmenplatten (3) verlaufen und am Ende Einrichtungen aufweisen, mit deren Hilfe die beiden Rahmenplatten (3) über den Anker mit einer definierten Kraft verspannt werden können. Die genaue konstruktive Ausgestaltung wird in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall anhand des Fachwissens ausgewählt. Bei dem Mittel zur Krafteinleitung (7), dessen Flächenschwerpunkt der Krafteinleitung innerhalb der Fläche liegt, die sich bei linearer Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) oder der Wärmeaustauschplatten (5) auf die Rahmenplatte ergibt, befindet sich der zwischen den beiden Rahmenplatten angeordnete Anker vorzugsweise in einer Nut am oberen oder unteren Ende der Wärmeaustausch- platten (5), so dass trotz der erfindungsgemäßen Anordnung des Mittels zur Krafteinleitung der Austausch einzelner Wärmeaustauschplatten nach wie vor möglich ist, ohne den Plattenwärmeaustauscher (1) vollständig demontieren zu müssen. Grundsätzlich ist es zwar auch möglich, im oberen Bereich der Wärmeaustauschplatten eine geschlossene Bohrung vorzusehen, durch die der Anker geführt wird; dies erfordert dann allerdings beim Austausch von einzelnen Platten eine vollständige Demontage des Plattenwärmeaustauschers (1 ). Preferred means for introducing force (7) in such an embodiment are anchors. Under anchor is a means to understand, which can absorb tensile stresses. Anchors made of round metal rods are preferably used which extend between the frame plates (3) and at the end have means by means of which the two frame plates (3) can be connected via the armature defined force can be clamped. The exact structural design is selected depending on the particular application based on the expertise. In the means for introducing force (7), the centroid of the force application is within the area that results in linear projection of the surface of the plate stack (4) or the heat exchange plates (5) on the frame plate, is located between the two frame plates anchor preferably in a groove at the upper or lower end of the heat exchange plates (5), so that despite the inventive arrangement of the means for introducing force the exchange of individual heat exchange plates is still possible without having to completely disassemble the plate heat exchanger (1). In principle, it is also possible to provide a closed bore in the upper region of the heat exchange plates, through which the armature is guided; However, this then requires the replacement of individual plates complete disassembly of the plate heat exchanger (1).
Durch die Rahmenplatten kann der Anker sowohl in ähnlicher Weise wie in den Wärmeaustauschplatten (5) in einer Nut geführt werden, oder es kann auch eine entsprechende Bohrung in der Rahmenplatte (3) vorgesehen sein. Through the frame plates, the armature can be guided in a groove both in a similar manner as in the heat exchange plates (5), or it can also be provided a corresponding bore in the frame plate (3).
Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Plattenwärmeaustauschers (1 ) gemäß der Erfindung werden die zwischen den Rahmenplatten (3) angeordneten Elemente mindestens eines erfindungsgemäß angeordneten Mittels zur Kraftein- leitung (7) so ausgestaltet, dass diese vollständig außerhalb der Fläche des Plattenstapels, ggf. sogar außerhalb der durch die Rahmenplatte (3) aufgespannten Fläche liegen. Durch eine entsprechende konstruktive Auslegung wird die Krafteinleitung auf die Rahmenplatte (3) erfindungsgemäß so gestaltet, dass die erfindungsgemäße Anforderung erfüllt ist. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Elemente in Form eines Bügels um die Rahmenplatte (3) herum greifen und auf der Rahmenplatte so befestigt werden, dass die erfindungsgemäße Anforderung hinsichtlich des Flächenschwerpunkts der Fläche der Krafteinleitung erfüllt ist. Dem Fachmann sind entsprechende konstruktive Auslegungen bekannt und er wird entsprechend der konkreten Situation ein geeignetes Mittel gestalten. According to another embodiment of a plate heat exchanger (1) according to the invention, the arranged between the frame plates (3) elements of at least one inventively arranged means for power line (7) are designed so that it completely outside the surface of the plate stack, possibly even outside lying by the frame plate (3) surface. By an appropriate design interpretation, the force is applied to the frame plate (3) according to the invention designed so that the inventive requirement is met. This can be achieved, for example, by gripping the elements in the form of a bracket around the frame plate (3) and fastening them to the frame plate in such a way that the requirement according to the invention with regard to the centroid of the surface of the force introduction is fulfilled. The person skilled in the corresponding constructive interpretations are known and he will design a suitable tool according to the specific situation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei Mittel zur Krafteinleitung (7) auf der Rahmenplatte (3) durch einen Bügel oder ähnliches miteinander verbunden. Dieser Bügel kann dann mit der Rahmenplatte (3) zusätzlich krafteinleitend z.B. in der Mitte verbunden sein, wodurch der Schwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung ebenfalls wie erfindungsgemäß gefordert zu liegen kommt. According to a further embodiment, at least two means for introducing force (7) on the frame plate (3) by a bracket or the like connected to each other. This bracket can then with the frame plate (3) additionally introducing force, e.g. be connected in the middle, whereby the center of gravity of the surface of the force introduction also comes to rest as claimed by the invention.
Gemäß einer weiteren, ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung befinden sich auf mindestens einer der Rahmenplatten (3) aufgesetzte oder fest verbundene Stege (10a) und/oder Rippen (10b). Diese Stege (10a) oder Rippen (10b) bewirken eine weitere Erhöhung der Stabilität und ermöglichen somit die Anwendung bei noch höheren Drücken. Sie können aus jedem beliebigen Material gefertigt sein. Vorzugsweise sind die Stege (10a) und/oder Rippen (10b) jedoch, analog den Rahmenplatten (3), aus Metallen oder Metalllegierungen wie Stahl aber auch Kunststoffmaterialien, die mit Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern oder Glas- oder Aramidfasern verstärkt sind, gefertigt. According to a further, particularly preferred embodiment of the present invention are on at least one of the frame plates (3) patched or firmly connected webs (10a) and / or ribs (10b). These webs (10a) or ribs (10b) cause a further increase in stability and thus allow the application at even higher pressures. They can be made of any material. Preferably, however, the webs (10a) and / or ribs (10b), analogous to the frame plates (3), made of metals or metal alloys such as steel but also plastic materials which are reinforced with fibers, in particular carbon fibers or glass or aramid fibers.
Variationen der vorstehend genannten beispielhaften Ausführungsformen sind vom Fachmann aufgrund seines Fachwissens gestaltbar. Wesentlich ist, dass der Flächenschwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung bei mindestens einem Mittel zur Krafteinleitung (7) innerhalb der Fläche liegt, die sich bei der linearen Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) bzw. der Wärmeaustauschplatten (5) auf die Rahmenplatte (3) ergibt. Variations of the above exemplary embodiments may be made by those skilled in the art based on their knowledge. It is essential that the center of gravity of the area of the introduction of force is at least one means for introducing force (7) within the area which in the linear projection of the surface of the plate stack (4) or the heat exchange plates (5) on the frame plate (3). results.
Durch die Anschluss-Abmessungen der Mittel zur Zu- und Ableitung der fluiden Medien (6) und der Art und der Gestaltung des Mittels zur Krafteinleitung (7) ergibt sich konstruktiv ein Mindestabstand zwischen den Mitteln zur Krafteinleitung (7) und den Mitteln zur Zu- und Ableitung fluider Ströme (6). Due to the connection dimensions of the means for supplying and removing the fluid media (6) and the type and design of the means for introducing force (7), a minimum distance between the means for introducing force (7) and the means for supplying and discharge of fluid streams (6).
Die Form der Fläche der Krafteinleitung unterliegt an sich keiner besonderen Beschränkung, ist jedoch vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig, elliptisch, kreisförmig oder hat die Form eines regelmäßigen Polygons. Auch hier wird der Fach- mann entsprechend der angestrebten Anwendung unter konstruktiven Vorgaben ein geeignetes Mittel auswählen und einsetzen. The shape of the area of introduction of force is not particularly limited per se, but is preferably substantially rectangular, elliptical, circular or in the form of a regular polygon. Again, the specialist To select and use according to the intended application under design specifications a suitable means.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Abstand des Mittel- punkts des Mittels zur Krafteinleitung (7), dessen Flächenschwerpunkt innerhalb der Fläche liegt, die sich bei linearer Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) bzw. der Wärmeaustauschplatten (5) auf die Rahmenplatte (3) ergibt, zum nächstliegenden Rand der Fläche des Stapels von Wärmeaustauschplatten (5) mindestens der Hälfte der längsten Diagonale, die in der Fläche der Krafteinleitung gebil- det werden kann. According to a preferred embodiment, the distance of the center point of the force introduction means (7), whose center of gravity is within the area which in linear projection of the surface of the plate stack (4) and the heat exchange plates (5) on the frame plate (3 ) yields, to the nearest edge of the face of the stack of heat exchange plates (5), at least half of the longest diagonal which can be formed in the face of the force introduction.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Fläche zur Krafteinleitung des Mittels (7) keine Überschneidung mit der Fläche des nächstliegenden Mittels zur Zu- und Ableitung der fluiden Medien (6) auf. According to a further preferred embodiment, the surface for introducing force of the means (7) has no overlap with the surface of the nearest means for supplying and discharging the fluid media (6).
Als Mittel zur Zu- und Ableitung (6) werden vorzugsweise Durchgangsöffnungen (6a) verwendet, deren Querschnitt keiner besonderen Beschränkung unterliegt und die im Wesentlichen kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder in Form eines Polygons gestaltet werden können. Die Form der Mittel zur Zu- und Ableitung (6) ist für die gewünschte Wirkung der besseren Abdichtung nicht kritisch. As means for the inlet and outlet (6) preferably through-openings (6a) are used, whose cross-section is subject to no particular restriction and which can be designed substantially circular, elliptical, rectangular or in the form of a polygon. The shape of the supply and discharge means (6) is not critical to the desired effect of the better seal.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 - eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauschers (1 ). The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 4. 1 shows a side view of a plate heat exchanger (1) according to the invention.
Fig. 2 - eine Ansicht des Bereichs einer Wärmeaustauschplatte (5), in der die Mittel zur Zu- und Ableitung der fluiden Medien (6) und der Verlauf der zwischen den Platten vorhandenen Mitteln zur Abdichtung (8) zu erkennen ist. Fig. 2 - a view of the region of a heat exchange plate (5), in which the means for supply and discharge of the fluid media (6) and the course of the existing between the plates means for sealing (8) can be seen.
Fig. 3 - eine Ansicht von vorne auf die Stirnseite einer Rahmenplatte (3) eines Plattenwärmeaustauschers (1) mit der Anordnung von drei Mitteln zur Krafteinlei- tung (7) gemäß Stand der Technik. 3 is a front view of the front side of a frame plate (3) of a plate heat exchanger (1) with the arrangement of three means for force introduction tion (7) according to the prior art.
Fig. 4 - eine entsprechende Ansicht einer bevorzugten Variante eines erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauschers (1 ). Fig. 4 - a corresponding view of a preferred variant of a plate heat exchanger (1) according to the invention.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher (1 ) mit einem Rahmenkörper (2) aus zwei Rahmenplatten (3). Zwischen den Rahmenplatten (3) ist ein Plattenstapel aus Wärmeaustauschplatten (4) angeordnet. Ein Mittel zur Krafteinleitung (7) ist ebenfalls dargestellt. FIG. 1 shows a plate heat exchanger (1) according to the invention with a frame body (2) consisting of two frame plates (3). Between the frame plates (3), a plate stack of heat exchange plates (4) is arranged. A means for introducing force (7) is also shown.
Figur 2 zeigt die Konturen einer Wärmeaustauschplatte (5) eines Plattenstapels (4) (nicht gezeigt) mit Mitteln zur Zu- und Ableitung fluider Medien (6) sowie ein Mittel zur Abdichtung(8). Man erkennt, dass das Mittel zur Abdichtung (8) die Mittel zur Zu- und Ableitung (6) abdichtend voneinander trennt. Figure 2 shows the contours of a heat exchange plate (5) of a plate stack (4) (not shown) with means for supply and discharge of fluid media (6) and a means for sealing (8). It can be seen that the means for sealing (8) the means for supply and discharge (6) sealingly separated from each other.
Figur 3 zeigt die Konturen einer Rahmenplatte (3) und einer Wärmeaustauschplatte (5) sowie zwei Mittel zur Zu- und Ableitung fluider Medien (6) sowie drei Mittel zur Krafteinleitung (7), die durch schwarze Kreise symbolisiert sind. Man erkennt, dass der Schwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung bei allen Mitteln zur Krafteinleitung ausserhalb der Fläche liegt, die sich bei einer linearen Projektion der Fläche der Wärmeaustauschplatte (5) auf die Rahmenplatte (3) ergibt. Figure 3 shows the contours of a frame plate (3) and a heat exchange plate (5) and two means for supply and discharge of fluid media (6) and three means for introducing force (7), which are symbolized by black circles. It can be seen that the center of gravity of the area of the introduction of force in all force introduction means is outside the area resulting from a linear projection of the surface of the heat exchange plate (5) onto the frame plate (3).
Figur 4 zeigt die Konturen einer Rahmenplatte (3) und einer Wärmeaustauschplatte (5), Mittel zur Zu- und Ableitung fluider Medien (6) sowie mehrere Mittel zur Krafteinleitung (7). Man erkennt, dass ein Mittel zur Krafteinleitung (7) (das mittlere in der oberen Reihe) so angeordnet ist, dass der Flächenschwerpunkt von dessen Fläche der Krafteinleitung vollständig in der Fläche liegt, die sich bei linearer Projektion der Fläche der Wärmeaustauschplatte (5) bzw. des Plattenstapels (4) (nicht gezeigt) auf die Rahmenplatte (3) ergibt. Das Material der Wärmeaus- tauschplatten (5) in den erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauschern kann vom Fachmann aus den dafür bekannten und im Stand der Technik beschriebenen Materialien ausgewählt werden. Weiterhin zeigt Figur 4 eine Plattenbreite (B) und eine Plattenlänge (L). Die Vorteile der erfindungsgemäßen Bauweise kommen in besonderer Weise zum Tragen, wenn die Platten aus einem mit einem Polymeren imprägnierten Graphitkörper, oder einem mit einem Polymeren gebundenen Graphitkörper oder aus Siliziumcarbid oder einer Faserverbundkeramik aufgebaut sind. Figure 4 shows the contours of a frame plate (3) and a heat exchange plate (5), means for supplying and discharging fluid media (6) and a plurality of means for introducing force (7). It can be seen that a means for introducing force (7) (the middle in the upper row) is arranged so that the centroid of its area of force application is completely in the area which in linear projection of the surface of the heat exchange plate (5) or of the plate stack (4) (not shown) on the frame plate (3). The material of the heat exchange plates (5) in the plate heat exchangers according to the invention can be selected by the person skilled in the art from the materials known for this purpose and described in the prior art. Further, Fig. 4 shows a disk width (B) and a disk length (L). The advantages of the construction according to the invention are particularly effective when the plates are constructed from a graphite body impregnated with a polymer, or a graphite body bound with a polymer, or from silicon carbide or a fiber composite ceramic.
Bevorzugte Materialien auf Graphitbasis enthalten vorzugsweise mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 55 Gewichtsprozent Graphit. Geeignete Materialien als Graphitbasis in Form von polymergebundenen Graphitkörpern sind unter der Bezeichnung Diabon® F, mit Polymeren, insbesondere Phenolharzen imprägnierte Graphitkörper sind kommerziell unter der Bezeichnung Diabon® NS jeweils von SGL Carbon erhältlich. Bei all diesen Materialien ist es aufgrund deren Sprödigkeit und Materialeigenschaften vorteilhaft bzw. erforderlich, einen darauf aufbauenden Plattenwärmeaustauscher in abgedichteter Bauweise auszulegen und damit kommen die Vorteile der vorliegenden Erfindung zum Tragen. Die Vorteile der vorstehend genannten Materialien liegen in deren außerordentlich hohen Korrosionsbeständigkeit und auch Temperaturbeständigkeit, weshalb Plattenwärmeaustauscher als entsprechende Materialien insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden können, wenn korrosive Medien oder hohe Temperaturen zur Anwendung kommen. Preferred graphite-based materials preferably contain at least 50, more preferably at least 55 weight percent graphite. Suitable materials as graphite base in the form of polymer-bound graphite bodies are under the designation Diabon ® F, with polymers, particularly phenolic resins impregnated graphite body are commercially under the name NS Diabon ® each available from SGL Carbon. Because of their brittleness and material properties, it is advantageous or necessary for all these materials to design a plate heat exchanger based thereon in a sealed construction, and thus the advantages of the present invention are brought to bear. The advantages of the aforementioned materials are their extremely high corrosion resistance and also temperature resistance, which is why plate heat exchangers can be advantageously used as corresponding materials, in particular when corrosive media or high temperatures are used.
Die Rahmenplatten (3) der erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher (1 ) müssen aufgrund der Verspannung mit den Mitteln zur Krafteinleitung (7) signifikante Kräfte aufnehmen und sind daher konstruktiv mit einer entsprechenden Stabilität auszulegen. Auch hier wird der Fachmann die Wahl des geeigneten Mate- rials von der spezifischen Anwendung des Plattenwärmeaustauschers (1 ) abhängig machen. Als geeignete Materialien für Rahmenplatten des Rahmenkörpers (2) seien hier nur stellvertretend Metalle oder Metalllegierungen wie Stahl aber auch Kunststoffmaterialien, die mit Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern oder Glas- oder Aramidfasern verstärkt sind, genannt. Wesentlich ist in jedem Fall, dass die Rahmenplatten (3) die einwirkenden Kräfte dergestalt aufnehmen können, dass die Durchbiegung bestimmte Grenzwerte nicht überschreitet. In jedem Fall ist es wesentlich die maximale Durchbiegung, die in der Regel in der Mitte der Rahmenplatte (3) erreicht wird, geringer zu halten als die Dicke des verwendeten Abdichtungsmaterials, da ansonsten Leckagen auftreten. The frame plates (3) of the plate heat exchangers (1) according to the invention must absorb significant forces due to the tension with the means for introducing force (7) and are therefore designed constructively with a corresponding stability. Again, the skilled person will make the choice of suitable material on the specific application of the plate heat exchanger (1) dependent. As suitable materials for frame plates of the frame body (2) here are only representative metals or metal alloys such as steel but also plastic materials with fibers, especially carbon fibers or glass or aramid fibers are reinforced, called. It is essential in any case that the frame plates (3) can absorb the forces acting in such a way that the deflection does not exceed certain limits. In any case, it is essential to keep the maximum deflection, which is usually achieved in the middle of the frame plate (3), lower than the thickness of the sealing material used, otherwise leaks occur.
Da die zur Abdichtung verwendeten Materialien in der Regel eine Dicke von nicht mehr als 0,3 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,15 mm aufweisen, sollte die maximale Durchbiegung der Rahmenplatten (3) ebenfalls unterhalb 0,3 mm, besonders bevorzugt unterhalb 0,15 mm liegen, um die Dichtigkeit des Plattenwärmeaustauschers (1) sicher zu gewährleisten. Als Mittel zur Abdichtung (8) können grundsätzlich alle Dichtungsmaterialien verwendet werden, die die entsprechende Korrosionsbeständigkeit für die angestrebte Verwendung aufweisen und eine dauerhafte Abdichtung unter Betriebsbedingungen gewährleisten. Bevorzugte Materialien für die Mittel zur Abdichtung (8) sind insbesondere Polymere auf Fluorbasis oder auch Materialien auf Basis von Graphit. Bevorzugte Fluorpolymere sind Polytetrafluorethylen (PTFE) bzw. Since the materials used for sealing usually have a thickness of not more than 0.3 mm, preferably not more than 0.15 mm, the maximum deflection of the frame plates (3) should also below 0.3 mm, more preferably below 0 , 15 mm to ensure the tightness of the plate heat exchanger (1) safely. As a means for sealing (8), in principle, all sealing materials can be used, which have the appropriate corrosion resistance for the intended use and ensure a permanent seal under operating conditions. Preferred materials for the means for sealing (8) are in particular fluorine-based polymers or graphite-based materials. Preferred fluoropolymers are polytetrafluoroethylene (PTFE) or
Polyvinylidenfluorid (PVDF). Entsprechende Materialien sind dem Fachmann bekannt und kommerziell von mehreren Anbietern erhältlich.  Polyvinylidene fluoride (PVDF). Corresponding materials are known to the person skilled in the art and commercially available from several suppliers.
Die zur Realisierung einer verlässlichen Dichtung zwischen jeweils zwei Wärme- austauschplatten (5) eingesetzten Dichtungen können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als Flachdichtungen ausgeführt und in umlaufenden, einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Nuten eingesetzt werden. Dabei wird die Dicke der Flachdichtungen so ausgewählt, dass diese aus den Nuten herausragen und damit beim Spannen des Wärmeaustauschplattenstapels (5) die Dichtheit hergestellt wird. The seals used to realize a reliable seal between two heat exchange plates (5) can be designed according to a preferred embodiment as flat gaskets and used in circumferential, having a rectangular cross-section grooves. In this case, the thickness of the gaskets is selected so that they protrude from the grooves and thus when tightening the heat exchange plate stack (5), the tightness is produced.
Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, die Mittel zur Abdichtung (8) als sogenannte Dichtschnur zu gestalten, die einfach zwischen die Wärmeaustauschplat- ten eingelegt wird und durch die Krafteinleitung zu einer sicheren Abdichtung führt. However, it is also possible in principle to design the means for sealing (8) as a so-called sealing cord which can be easily inserted between the heat exchange plates. is inserted and leads by the introduction of force to a secure seal.
Die erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher (1) können in größeren Plattenbreiten (B) und/oder Plattenlängen (L) hergestellt werden, als dies bislang bei entsprechenden Produkten möglich war. Da mit steigender Plattenbreite (B) und/oder Plattenlänge (L) die Durchbiegung bei Krafteinleitung über die entsprechenden Mittel (7) zunimmt, konnten bislang Plattenwärmeaustauscher in abgedichteter Bauweise mit Wärmeaustauschplatten auf der Basis von Graphit, The plate heat exchangers (1) according to the invention can be produced in larger plate widths (B) and / or plate lengths (L) than has hitherto been possible with corresponding products. Since with increasing plate width (B) and / or plate length (L), the deflection increases upon introduction of force through the corresponding means (7), have so far plate heat exchanger in sealed construction with heat exchange plates based on graphite,
Siliziumcarbid oder anderen keramischen oder faserverstärkten Werkstoffen nur in einer begrenzten Größe hergestellt werden, die dadurch bedingt war, dass die maximale Durchbiegung der Rahmenplatten (3) die vorstehend genannten Werte nicht überschreiten durfte. Durch Erhöhung der Dicke der Rahmenplatten (3) oder Erhöhung der Steifigkeit der Materialien kann zwar eine gewisse Verbesserung in dieser Hinsicht erzielt werden, mit den Plattenwärmeaustauschern (1) gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch in jedem Fall bei gleichem verwendeten Material größere Plattenbreiten (B) und/oder Plattenlängen (L) realisiert werden, da die maximale Durchbiegung durch die erfindungsgemäße Anordnung mindestens eines Mittels zur Krafteinleitung (7) deutlich reduziert werden kann. Versuche haben gezeigt, dass die Plattenbreite (B) und/oder Plattenlänge (L) um mindestens 20-30 % erhöht werden kann, ohne dass eine höhere Durchbiegung als bei den Plattenwärmeaustauschern gleicher Bauweise nach dem Stand der Technik zu erwarten ist. Damit kann unter konstanten Prozessbedingungen (Druck, Temperatur) eine entsprechende Erhöhung der Wärmeaustauscherkapa- zität realisiert werden. Silicon carbide or other ceramic or fiber-reinforced materials are produced only in a limited size, which was due to the fact that the maximum deflection of the frame plates (3) was not allowed to exceed the above values. Although some improvement can be achieved in this respect by increasing the thickness of the frame plates (3) or increasing the rigidity of the materials, with the plate heat exchangers (1) according to the present invention, larger plate widths (B) can always be used for the same material used. and / or plate lengths (L) are realized, since the maximum deflection can be significantly reduced by the inventive arrangement of at least one means for introducing force (7). Experiments have shown that the plate width (B) and / or plate length (L) can be increased by at least 20-30% without the expectation of a higher deflection than the prior art plate heat exchangers of the prior art. Thus, under constant process conditions (pressure, temperature), a corresponding increase in the heat exchanger capacity can be realized.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Plattenwärmeaustauscher (1 ) ist darin zu sehen, dass durch die größere Plattenbreite (B) und /oder Plattenlänge (L) die benötigte Standfläche der Plattenwärmeaustauscher (1) für eine angestrebte Wärmeaustauschkapazität deutlich verringert werden kann, was insbesondere bei bereits bestehenden Anlagen, deren Kapazität erhöht werden soll, von Vorteil ist. Bei diesen Konstellationen ist oftmals keine Möglichkeit gegeben, für eine Erhöhung der Wärmeaustauscherkapazität eine entsprechend größere Standfläche zur Verfügung zu stellen. Another advantage of the plate heat exchanger (1) according to the invention is the fact that the required plate size of the plate heat exchanger (1) for a desired heat exchange capacity can be significantly reduced by the larger plate width (B) and / or plate length (L), which in particular already existing installations whose capacity is to be increased is an advantage. In these constellations, there is often no way to increase the heat exchanger capacity a correspondingly larger footprint for To make available.
Insgesannt können daher mit den Plattenwärmeaustauschern (1 ) gemäß der vorliegenden Erfindung Wärmeaustauscher Kapazitäten, bezogen auf die benötigte Grundfläche zur Aufstellung des entsprechenden Wärmeaustauschers, erreicht werden, die mit den Wärmeaustauschern entsprechender Bauweise nach dem Stand der Technik nicht erzielbar sind. Insular therefore can be achieved with the plate heat exchangers (1) according to the present invention, heat exchangers capacities, based on the required footprint for installation of the corresponding heat exchanger, which are not achievable with the heat exchangers corresponding design according to the prior art.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Plattenwärmetauscher 1 plate heat exchanger
2 Rahmenkörper mit zwei Rahmenplatten  2 frame body with two frame plates
3 Rahmenplatte  3 frame plate
4 Plattenstapel aus Wärmeaustauschplatten  4 plate stacks of heat exchange plates
5 Wärmeaustauschplatte  5 heat exchange plate
6 Mittel zur Zu- und Ableitung fluider Medien  6 Means for the supply and discharge of fluid media
6a - Durchgangsöffnungen  6a - through holes
7 Mittel zur Krafteinleitung  7 means for introducing force
8 Mittel zur Abdichtung  8 means for sealing
9 Ausnehmung oder Nut zur Aufnahme eines Teilelements 9 recess or groove for receiving a partial element
10a - Stege 10a - footbridges
10b - Rippen  10b - ribs
B Plattenbreite  B plate width
L Plattenlänge  L plate length

Claims

Patentansprüche claims
1. Abgedichteter Plattenwärmeaustauscher (1 ) mit einem Rahmenkörper (2) aus zwei Rahmenplatten (3) zwischen denen ein Plattenstapel (4) aus einer Mehr- zahl von graphithaltigen oder keramischen Wärmeaustauschplatten (5) angeordnet ist, Mitteln zur Zu- und Ableitung (6) der den Zwischenraum zwischen den Platten durchströmenden wärmeaustauschenden Fluide, Mitteln zur Krafteinleitung (7) auf die Rahmenplatten (3), über die ein Druck auf den Plattenstapel (4) ausgeübt werden kann und Mitteln zur Abdichtung (8) zwischen den Wärmeaustauschplatten (5) des Plattenstapels (4), dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Mittel zur Krafteinleitung (7) der Flächenschwerpunkt der Fläche der Krafteinleitung dieses Mittels (7) auf die Rahmenplatte (3) innerhalb der Fläche liegt, die sich bei der linearen Projektion der Fläche des Plattenstapels (4) auf die entsprechende Rahmenplatte (3) ergibt. 1. A sealed plate heat exchanger (1) with a frame body (2) of two frame plates (3) between which a plate stack (4) of a plurality of graphite-containing or ceramic heat exchange plates (5) is arranged, means for supply and discharge (6 ) the heat exchanging fluids passing through the space between the plates, means (7) for applying force to the frame plates (3) by means of which pressure can be exerted on the plate stack (4) and means for sealing (8) between the heat exchange plates (5) of the plate stack (4), characterized in that in at least one means for introducing force (7) the centroid of the surface of the application of force of this means (7) on the frame plate (3) within the surface, which in the linear projection of the surface of the Plate stack (4) on the corresponding frame plate (3) results.
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschplatten (5) mit mindestens einer Ausnehmung oder Nut (9) zur Aufnahme eines zwischen den Rahmenplatten (3) angeordneten Teilelements eines Mittels zur Krafteinleitung (7) versehen sind. 2. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange plates (5) with at least one recess or groove (9) for receiving a between the frame plates (3) arranged sub-element of a means for introducing force (7) are provided.
3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Mittel zur Krafteinleitung (7) so ausgestaltet ist, dass dieses außerhalb des Plattenstapels (4) liegt. 3. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least one of the means for introducing force (7) is designed so that it lies outside of the plate stack (4).
4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschplatten (5) mit mindestens einer Ausnehmung oder Nut (9) zur Aufnahme eines zwischen den Rahmenplatten (3) angeordneten Teilelements eines der mindestens einen Mittel zur Krafteinleitung (7) versehen sind und dass mindestens ein Mittel zur Krafteinleitung (7) außerhalb des Platten- Stapels (4) angeordnet ist. 4. Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange plates (5) with at least one recess or groove (9) for receiving a between the frame plates (3) arranged sub-element of the at least one means for introducing force (7) are provided and that at least one means for introducing force (7) outside the plate stack (4) is arranged.
5. Plattenwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zu- und Ableitung (6) in den Wärmeaustauschplatten des Plattenstapels (4) Durchgangsöffnungen (6a) sind. 5. Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the means for supply and discharge (6) in the heat exchange plates of the plate stack (4) passage openings (6a).
6. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (6a) im Wesentlichen kreisförmig, elliptisch oder rechteckig sind oder die Form eines regelmäßigen Polygons haben. 6. Plate heat exchanger according to claim 5, characterized in that the passage openings (6a) are substantially circular, elliptical or rectangular or have the shape of a regular polygon.
7. Plattenwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Fläche der Krafteinleitung des mindestens einen Mittels zur Krafteinleitung (7) im Wesentlichen kreisförmig, elliptisch oder rechteckig ist oder die Form eines regelmäßigen Polygons hat. 7. Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 6, character- ized in that the surface of the introduction of force of the at least one means for introducing force (7) is substantially circular, elliptical or rectangular or has the shape of a regular polygon.
8. Plattenwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Fläche der Krafteinleitung des mindestens einen Mittels zur Krafteinleitung (7) mit der Fläche der nächstliegenden Durchgangsöffnung (6a) keine Überschneidung aufweist. 8. Plate heat exchanger according to one of claims 5 to 7, character- ized in that the surface of the introduction of force of the at least one means for introducing force (7) with the surface of the nearest passage opening (6a) has no overlap.
9. Plattenwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschplatten (5) aus einem mit einem Polymeren gebundenen oder mit einem Polymeren imprägnierten Graphitkörper hergestellt sind. 9. Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, character- ized in that the heat exchange plates (5) are made of a bonded with a polymer or impregnated with a polymer graphite body.
10. Plattenwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschplatten (5) aus Siliziumcarbid oder einer Faserverbundkeramik aufgebaut sind. 10. Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, character- ized in that the heat exchange plates (5) made of silicon carbide or a fiber composite ceramic are constructed.
1 1. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschplatten (5) mindestens 50 Gew% Graphit enthalten. 1 1. Plate heat exchanger according to claim 9, characterized in that the heat exchange plates (5) contain at least 50% by weight of graphite.
12. Plattenwärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Abdichtung (8) ein Fluorpolymer oder ein graphitisches Material enthalten. 12. Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the means for sealing (8) contain a fluoropolymer or a graphitic material.
13. Plattenwärmeaustauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluorpolymer ein Polymer auf der Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) ist. 13. Plate heat exchanger according to claim 12, characterized in that the fluoropolymer is a polymer based on polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF).
14. Plattenwärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Rahmenplatten (3) aufgesetzte oder fest verbundene Stege (10a) und/oder Rippen (10b) aufweist. 14. Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the frame plates (3) patch or firmly connected webs (10 a) and / or ribs (10 b).
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11137212B2 (en) * 2016-06-23 2021-10-05 Hanon Systems Bypass seal for plate heater matrix
JP6911469B2 (en) * 2017-03-31 2021-07-28 株式会社Ihi Heat treatment equipment
US10976120B2 (en) 2017-10-13 2021-04-13 Hamilton Sundstrand Corporation Net shape moldable thermally conductive materials
KR101897927B1 (en) * 2017-11-23 2018-09-12 조형석 The plate heat exchanger of welding type for high pressure condition
CN108120327B (en) * 2018-01-19 2023-12-05 佛山市科蓝环保科技股份有限公司 Plate heat exchanger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04100664U (en) * 1991-02-05 1992-08-31
US5544703A (en) * 1993-05-18 1996-08-13 Vicarb Plate heat exchanger
EP2474804A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-11 Alfa Laval Corporate AB Plate heat exchanger

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2015819A (en) * 1933-12-09 1935-10-01 Aluminium Plant And Vessel Com Heat exchange apparatus and mounting therefor
US2424792A (en) * 1944-02-14 1947-07-29 Mt Vernon Farm Dairy Cooling apparatus
US2582871A (en) * 1948-07-31 1952-01-15 Pfaudler Co Inc Heat exchanger
US2677531A (en) * 1950-08-04 1954-05-04 Hock Sr Built-up, plate type heat exchanger having spiral flow
US3404733A (en) * 1967-06-21 1968-10-08 John E. Pottharst Jr. Plate-type heat exchanger
US3444926A (en) * 1967-11-28 1969-05-20 Rosenblads Patenter Ab Arrangement in heat exchangers of the plate type
US4432408A (en) * 1982-07-19 1984-02-21 The Dow Chemical Co. Method and compressed vermicular expanded graphite apparatus for heat exchanging
DE3564340D1 (en) 1985-05-29 1988-09-15 Sigri Gmbh Procedure for manufacturing a plate heat exchanger
IT1204157B (en) * 1986-02-07 1989-03-01 Fonderie E Officine San Giorgi HEAT EXCHANGER PARTICULARLY SUITABLE FOR USE AS A HEAT RECOVERY FROM WET GASES
SE9504586D0 (en) * 1995-12-21 1995-12-21 Tetra Laval Holdings & Finance plate heat exchangers
CN2281513Y (en) * 1996-01-02 1998-05-13 缪志先 Panel heat exchanger with internal fasten screw bolt
SE0202747L (en) * 2002-09-17 2004-02-10 Valeo Engine Cooling Ab Device at a plate heat exchanger
CN100417911C (en) * 2002-11-07 2008-09-10 缪志先 Plate heat exchanger possessing exterior passageway and welded structure in new type sealing way
DE10361346A1 (en) * 2003-12-16 2005-07-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Plate heat exchanger, method for producing a plate heat exchanger and ceramic fiber composite material, in particular for a plate heat exchanger
EP1757887B1 (en) * 2005-08-25 2011-10-12 SGL Carbon SE Heat exchanger block
DE102006009791A1 (en) 2006-03-01 2007-09-06 Dr. Schnabel Gmbh & Co Kg Fluid heat exchanger has a stack of plates forming flow paths and having inset O ring seals
DE102006013503A1 (en) * 2006-03-23 2008-01-24 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Plate heat exchanger, process for its preparation and its use
DE102006028852A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Dr. Schnabel Gmbh & Co. Kg Heat exchanging method for use in plate-type heat exchanger, involves passing flow areas of plates of disk pack in heat exchanger according to direct current principle and/or reverse current principle
JP2008051390A (en) * 2006-08-24 2008-03-06 Fuiisa Kk Heat exchanger
CN201155933Y (en) * 2007-12-27 2008-11-26 北京思诚翰盛机械制造有限责任公司 Improved super large plate heat exchanger
DE102008048014A1 (en) * 2008-09-12 2010-04-15 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Component of a stack of ceramic plates
CN201302404Y (en) * 2008-10-19 2009-09-02 四平维克斯换热设备有限公司 V-type plate heat exchanger
SE534915C2 (en) * 2010-06-18 2012-02-14 Alfa Laval Corp Ab Plate heat exchanger and method for manufacturing a plate heat exchanger
JP2012107804A (en) * 2010-11-17 2012-06-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laminated heat exchanger, and heat medium heating apparatus and in-vehicle air-conditioning apparatus using the laminated heat exchanger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04100664U (en) * 1991-02-05 1992-08-31
US5544703A (en) * 1993-05-18 1996-08-13 Vicarb Plate heat exchanger
EP2474804A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-11 Alfa Laval Corporate AB Plate heat exchanger

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Publication number Publication date
DE102012222019A1 (en) 2014-06-05
BR112015011992A2 (en) 2017-07-11
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CA2889786C (en) 2017-10-31
US20150260461A1 (en) 2015-09-17
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JP2015535587A (en) 2015-12-14
CA2889786A1 (en) 2014-06-05

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