SE515485C2

SE515485C2 - A heat exchanger device and a method for controlling a fluid through a heat exchanger device

Info

Publication number: SE515485C2
Application number: SE9904498A
Authority: SE
Inventors: Perola Magnus Helin; Anders Engstroem
Original assignee: Alfa Laval Ab
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-08-13
Also published as: RU2002118118A; AU2242401A; EP1242782A1; PL361175A1; DE60015185D1; RU2260757C2; DE60015185T2; ATE280380T1; WO2001042729A1; SE9904498D0; EP1242782B1; SE9904498L; PL196246B1

Abstract

A plate heat exchanger (6) comprising plates (8) with port holes forming port channels (15, 16), where some passages are part of a set of tap-water passages (22) communicating with two of said port channels. A disc (12), with an opening (25), divides one (16) of the tap-water port channels into a first and a second part, such that the tap-water passages (22) are divided into at least two, serially connected, groups. An elongated temperature sensor (26) extends through the disc (12), substantially closing the opening (25). In this way, the temperature sensor may sense two different tap-water temperatures, i.e. the temperatures in the respective parts of the divided port channel, and actuate a valve, controlling the flow of a primary fluid, to an extent representative of the temperatures in both port channels.

Description

25 30 515 485 uppvärms eller har uppvärmts i värmeväxlaranordningen. Vidare avses med uttrycket tappning, tappning av tappvatten som har värmts upp i värmeväxlaranordningen. 515 485 is heated or has been heated in the heat exchanger device. Furthermore, the term bottling refers to the bottling of tap water that has been heated in the heat exchanger device.

Den nämnda ventilen är inrättad att reglera ﬂödet av det primära fluidet genom plattvärmeväxlarens primärpassager i beroende av den rådande temperaturen hos tappvattnet. Den långsträckta temperatursensorn, vilken avkänner temperaturen hos tappvattnet, kan vara fylld med ett ämne, som gör att ett tryck inuti temperatursensorn ändras beroende på vilken temperatur denna utsätts för. Temperatursensorn är i så fall förbunden med ventilen medelst ett tunt s. k. kapillärrör, genom vilket tryckvariationer inuti temperatursensorn överförs till ventilen, som i sin tur påverkar ﬂödet av primärt ﬂuidum genom värmeväxlaranordningen.The said valve is arranged to regulate the flow of the primary fluid through the primary passages of the plate heat exchanger in dependence on the prevailing temperature of the tap water. The elongate temperature sensor, which senses the temperature of the tap water, may be filled with a substance which causes a pressure inside the temperature sensor to change depending on the temperature to which it is exposed. In this case, the temperature sensor is connected to the valve by means of a thin so-called capillary tube, through which pressure variations inside the temperature sensor are transmitted to the valve, which in turn affects the fate of the primary fluid through the heat exchanger device.

Ventilen kan vara av ett slag som är ställbar i två olika utgångslägen, ett för vardera av två driftsfall för värmeväxlaranordningen, och reglerbar från respektive av dessa utgångslägen. Med utgångsläge menas en inställ- ning för uppnående av en specifik tappvattentemperatur vid vissa bestämda driftsbetingelser, såsom vid ett visst tryck och en viss tempera- tur hos det primära fluidet. Det ena driftsfallet avser tappning och det andra driftsfallet avser uppehåll i tappningen, varvid i det senare fallet det stillastående tappvattnet i plattvärmeväxlaren skall hållas vid en viss önskad temperatur. Ventilen skall reglera ﬂödet av primärt ﬂuidum i beroende av rådande tappvattentemperatur.The valve can be of a type which is adjustable in two different initial positions, one for each of two operating cases for the heat exchanger device, and adjustable from each of these initial positions. By starting position is meant a setting for achieving a specific tap water temperature at certain specified operating conditions, such as at a certain pressure and a certain temperature of the primary fluid. One operating case relates to tapping and the other operating case refers to a pause in the tapping, in the latter case the stationary tapping water in the plate heat exchanger must be kept at a certain desired temperature. The valve shall regulate the ﬂ fate of the primary ﬂ uidum depending on the prevailing tap water temperature.

Hittills använda ventiler vid värmeväxlaranordningar av det beskrivna slaget är relativt kostsamma och därför är det önskvärt att enklare och billigare ventiler skall kunna användas. Sålunda är det önskvärt att en reglering av en ventil skall vara möjlig i båda de ovan nämnda driftsfallen utifrån ett och samma utgångsläge för ventilen. 10 15 20 25 30 515 485 För att en sådan enklare ventil skall kunna användas och en god reglering av det primära ﬂuidet uppnås krävs att temperatursensorn påverkas snabbt när ett driftsförhållande för värmeväxlaranordningen ändras. Temperatursensorn är som nämnts anordnad för avkänning av tappvattentemperaturen och därför känner den snabbt av ändrade driftsförhållanden vid tappning. Emellertid kan temperatursensorn vara så anordnad att den inte tillräckligt noggrant kan känna av tappvatten- temperaturen i plattvärmeväxlaren just när tappning avslutas och vid uppehåll i tappningen. Om temperatursensorn är anordnad på ett olämpligt ställe i värmeväxlaranordningen, kommer ﬂödet av primärt ﬂuidum inte att regleras tillräckligt snabbt av ventilen, varvid det stilla- stående tappvattnet i plattvärmeväxlaren kan komma att hettas upp till en temperatur nära det primära ﬂuidets temperatur. Fjärrvärmevatten kan exempelvis hålla en temperatur av 65 - 90 grader C. Härvid går en stor del av värmeenergin i det primära ﬂuidet till spillo. När tappning åter påbörjas finns det vidare stor risk för skållning och om tappvattnet är kalkhaltigt avsätter sig kalk på värmeöverföringsplattorna.Valves used so far in heat exchanger devices of the type described are relatively expensive and therefore it is desirable that simpler and cheaper valves can be used. Thus, it is desirable that a control of a valve should be possible in both of the above-mentioned operating cases based on one and the same initial position of the valve. 10 15 20 25 30 515 485 In order for such a simpler valve to be used and a good control of the primary flow to be achieved, it is required that the temperature sensor is actuated quickly when an operating condition of the heat exchanger device changes. As mentioned, the temperature sensor is arranged for sensing the tap water temperature and therefore it quickly senses changed operating conditions during tapping. However, the temperature sensor can be arranged in such a way that it cannot accurately sense the tap water temperature in the plate heat exchanger just when bottling is completed and when the bottling is stopped. If the temperature sensor is arranged in an unsuitable place in the heat exchanger device, the frequency of the primary heat exchanger will not be regulated quickly enough by the valve, whereby the stagnant tap water in the plate heat exchanger may be heated to a temperature close to the temperature of the primary heat exchanger. District heating water can, for example, maintain a temperature of 65 - 90 degrees C. In this case, a large part of the heat energy in the primary ﬂ uidet is wasted. When bottling is started again, there is also a great risk of scalding and if the bottled water is calcareous, lime settles on the heat transfer plates.

Det har tidigare föreslagits att en temperatursensor skall påverkas av både tappvattnet och det primära ﬂuidet varigenom ovan nämnda problem kan undvikas. Exempelvis beskriver var och en av den danska patentansökningen 8803153 och den danska patentskriften DK 171519 B1 en separat värmeväxlare inrättad för påverkan av en långsträck temperatursensor. Att utnyttja en separat värmeväxlare för påverkan av temperatursensorn är dock både utrymmes- och kostnadskrävande.It has previously been suggested that a temperature sensor should be affected by both the tap water and the primary fluid so that the above-mentioned problems can be avoided. For example, each of the Danish patent application 8803153 and the Danish patent specification DK 171519 B1 describes a separate heat exchanger arranged to actuate an elongate temperature sensor. However, using a separate heat exchanger to influence the temperature sensor is both space-consuming and costly.

EP 608 195 B1 beskriver en plattvärmeväxlare ingående i en värme- växlaranordning av inledningsvis beskrivet slag. Värmeöverförings- passagerna i plattvärmeväxlaren är uppdelade i två grupper, varav i den ena gruppen värmeöverföringspassagerna är inrättade att genom- 10 15 20 25 30 515 485 strömmas av tappvatten och ﬁärrvärmevatten på s. k. diagonal- strömningsvis och i den andra gruppen värmeöverföringspassagerna är inrättade att genomströmmas på s. k. parallellströmningsvis. Vidare är ett flödespåverkande organ i form av en speciell platta anordnat mellan grupperna. Plattan delar en första portkanal i två delar och är försedd med ett rör sträckande sig i en av portkanaldelarna. En första del av den första portkanalen genomströmmas av tappvatten och en andra del av densamma genomströmmas av ﬁärrvärmevatten. I den första portkanal- delen och i röret sträcker sig en temperatursensor för samtidig avkänning av temperaturen hos tappvattnet och ﬁärrvärmevattnet. l en plattvärmeväxlare enligt EP 608 195 B1 måste tre olika sorters värmeöverföringsplattor användas för åstadkommande av diagonal- strömning och parallellströmning. Detta är ofördelaktigt fràn kostnads- synpunkt. Vidare måste det nämnda röret vara ﬂuidumtätt förbundet med den speciella plattan mellan grupperna för att inte tappvattnet och fjärr- värmevattnet i de respektive delarna av den första portkanalen skall blanda sig. Även detta innebär extra kostnader vid tillverkningen av platt- värmeväxlaren. Ändamålet med uppfinningen är att lösa ovan nämnda problem med en dålig reglering av tappvattentemperaturen i en värmeväxlaranordning av inledningsvis angivet slag och att undvika problem förknippade med tätning av en förbindelse mellan ett rör och en platta i en plattvärmeväx- lare enligt EP 608 195 B1.EP 608 195 B1 describes a plate heat exchanger included in a heat exchanger device of the type initially described. The heat transfer passages in the plate heat exchanger are divided into two groups, of which in one group the heat transfer passages are arranged to be flowed through by tap water and ﬁ scar heat water on so-called diagonal flow and in the other group the heat transfer passages so-called parallel flow. Furthermore, a flow-affecting member in the form of a special plate is arranged between the groups. The plate divides a first door channel into two parts and is provided with a tube extending in one of the door channel parts. A first part of the first port channel is flowed through by tap water and a second part of the same is flowed through by scar water. In the first port channel part and in the pipe, a temperature sensor extends for simultaneous sensing of the temperature of the tap water and the scar water. In a plate heat exchanger according to EP 608 195 B1, three different types of heat transfer plates must be used to provide diagonal flow and parallel flow. This is disadvantageous from a cost point of view. Furthermore, the said pipe must be tightly connected to the special plate between the groups so that the tap water and the district heating water in the respective parts of the first door channel do not mix. This also means extra costs in the manufacture of the plate heat exchanger. The object of the invention is to solve the above-mentioned problems with a poor regulation of the tap water temperature in a heat exchanger device of the type indicated in the introduction and to avoid problems associated with sealing a connection between a pipe and a plate in a plate heat exchanger according to EP 608 195 B1.

Detta ändamål kan enligt föreliggande uppﬂnning uppnås genom att tappvattenpassager i båda de nämnda grupperna kommunicerar med de nämnda två första portkanalerna, att det nämnda flödespåverkande organet är försett med en öppning och att den nämnda långsträckta 10 15 20 25 30 :fi _; u-i -lš- ' 00 0"! temperatursensorn sträcker sig genom den nämnda öppningen så att den befinner sig i båda av den nämnda ena portkanalens första och andra delar och väsentligen tillsluter öppningen. l enlighet med uppﬁnningen sträcker sig temperatursensorn i en portkanal som är inrättad att genomströmmas av endast tappvatten. Det är därmed inte nödvändigt att det är helt tätt omkring temperatursensorn i öppningen i det ﬂödespåverkande organet. Temperatursensorn är genom detta arrangemang inrättad att avge en signal som är representativ för både en temperatur hos tappvattnet i den första delen av portkanalen och en temperatur hos tappvattnet i den andra delen av portkanalen. En sådan s. k. representativ temperatur är lägre än tappvattnets utloppstemperatur, vilket innebär att när tappning avbryts kommer ventilen att stänga av ﬂödet av det primära ﬂuidet snabbare än om temperatursensorn var inrättad att avkänna tappvattnets utloppstemperatur.This object can be achieved according to the present invention by communicating tap water passages in both the mentioned groups with the said two first port channels, that the said flow-affecting means is provided with an opening and that the said elongate 10: fi _; The temperature sensor extends through said opening so that it is located in both of the first and second parts of said one port channel and substantially closes the opening. It is therefore not necessary for it to be completely tight around the temperature sensor in the opening in the ﬂ-affecting means. and a temperature of the tap water in the other part of the door channel, such a so-called representative temperature is lower than the outlet temperature of the tap water, which means that when tapping is interrupted, the valve will switch off the primary flow faster than if the temperature sensor was designed to sense the tap water outlet temperature.

Vid uppehåll i tappningen värms det stillastående tappvattnet i port- kanalen omkring temperatursensorn upp av det primära ﬂuidet i primär- passagerna, varvid temperatursensorn påverkas. Härvid är föreliggande uppﬁnning fördelaktig genom att ﬂödet av det primära ﬂuidet kan hållas mycket lågt, vilket möjliggör en god energihushållning. Vidare kan tempe- raturen i plattvärmeväxlaren hållas på en nivå, vid vilken kalk inte fälls ut på värmeöverföringsplattorna och från vilken tappvattnet lätt kan värmas upp till önskad utloppstemperatur när tappning påbörjas.When stopping the tapping, the stagnant tap water in the port channel around the temperature sensor is heated by the primary flow in the primary passages, whereby the temperature sensor is affected. In this case, the present invention is advantageous in that the fate of the primary source can be kept very low, which enables good energy management. Furthermore, the temperature in the plate heat exchanger can be kept at a level at which lime does not precipitate on the heat transfer plates and from which the tap water can easily be heated up to the desired outlet temperature when bottling begins.

Vid en föredragen utföringsform av uppﬁnningen delar ett ytterligare ﬂödespåverkande organ upp en andra av de nämnda två första portka- nalerna i två delar, varigenom den nämnda uppsättningen tappvatten- passager är uppdelad i tre seriekopplade grupper. Med fördel är då den nämnda första delen av den nämnda första portkanalen inrättad att 10 15 20 25 30 ' 6 5"; fﬂïÉÄï genomströmmas av tappvatten, som redan har genomströmmat åtminstone en av de nämnda seriekopplade grupperna av tappvatten- passager.In a preferred embodiment of the invention, a further fate-affecting member divides a second of the said first two port channels into two parts, whereby the said set of tap water passages is divided into three series-connected groups. Advantageously, said first part of said first port channel is arranged to be traversed by tap water, which has already flowed through at least one of the said series-connected groups of tap water passages.

Till skillnad mot den förstnämnda utföringsformen, vid vilken den första delen av den nämnda ena portkanalen genomströmmas av ouppvärmt tappvatten, genomströmmas vid den sistnämnda utföringsformen vid tappning den nämnda ena portkanalen i sin första del av tappvatten med en temperatur som är högre än tappvattnets inloppstemperatur. Den s. k. representativa temperaturen kommer därmed att vara högre än vid den förstnämnda utföringsformen, vilket är fördelaktigt bl. a. för reglernogg- rannheten hos ventilen och för inställning av ventilens utgångsläge.Unlike the first-mentioned embodiment, in which the first part of the said one-port channel is flowed through by unheated tap water, in the latter-mentioned embodiment the said one-port channel is flowed through in its first part of tap water with a temperature higher than the inlet temperature of the tap water. The so-called representative temperature will thus be higher than in the first-mentioned embodiment, which is advantageous, e.g. a. for the control accuracy of the valve and for setting the initial position of the valve.

Enligt två ytterligare utföringsformer av uppﬁnningen är även den nämnda uppsättningen primärpassager uppdelad i två, alternativt tre, seriekoppla- de grupper.According to two further embodiments of the invention, the said set of primary passages is also divided into two, alternatively three, series-connected groups.

Om värmeöverföringsplattorna i plattvärmeväxlaren är väsentligen rektangulära och de nämnda porthålen är belägna i värmeöverförings- plattornas hörnpartier, varvid porthàl bildande nämnda två första port- kanaler är belägna vid en och samma sida av respektive värmeöver- föringsplattor, är alla värmeöverföringspassagerna i plattvärmeväxlaren inrättade att genomströmmas på s. k. parallellströmningsvis. En sådan plattvärmeväxlare kan tillverkas av värmeöverföringsplattor av ett enda slag, vilket är fördelaktigt ur kostnadssynpunkt. Alternativt kan porthàlen bildande de nämnda två första portkanalerna vara belägna i diagonalt motsatta hörnpartier av respektive värmeöverföringsplattor, varvid alla värmeöverföringspassagerna i plattvärmeväxlaren är inrättade att genom- strömmas på s. k. diagonalströmningsvis. En sådan plattvärmeväxlare kan tillverkas av värmeöverföringsplattor av endast två olika slag. 10 15 20 25 30 515 485 Förfarandet enligt uppﬁnningen kännetecknas av att tappvattnets tempe- ratur avkänns på åtminstone två olika ställen i plattvärmeväxlaren medelst en eller ﬂera temperatursensorer och att ﬂödet av primärt ﬂuidum genom nämnda primärpassager regleras medelst nämnda ventil med ut- gångspunkt fràn de avkända värdena på tappvattnets temperatur. Genom att känna av tappvattnets temperatur på två olika ställen i plattvärme- växlaren kan olika värden på tappvattnets temperatur utnyttjas för på- verkan av ventilen.If the heat transfer plates in the plate heat exchanger are substantially rectangular and the said port holes are located in the corner portions of the heat transfer plates, the port forming the said two first port channels being located at one and the same side of the respective heat transfer plates; so-called parallel flow. Such a plate heat exchanger can be manufactured from heat transfer plates of a single type, which is advantageous from a cost point of view. Alternatively, the gate holes forming the said two first gate channels may be located in diagonally opposite corner portions of respective heat transfer plates, all the heat transfer passages in the plate heat exchanger being arranged to flow through in so-called diagonal flow directions. Such a plate heat exchanger can be manufactured from heat transfer plates of only two different types. The method according to the invention is characterized in that the temperature of the tap water is sensed at at least two different places in the plate heat exchanger by means of one or ﬂ your temperature sensors and that ﬂ the fate of primary genom uidum through said primary passages is regulated by means of said valve the values of the tap water temperature. By sensing the temperature of the tap water in two different places in the plate heat exchanger, different values of the temperature of the tap water can be used to influence the valve.

Vid förfarandet kan som nämnts en, två eller ﬂer separata temperatursen- sorer användas för att känna av tappvattentemperaturen. När endast en temperatursensor utnyttjas är den företrädesvis av ovan nämnda lång- sträckta sort. Om ﬂera temperatursensorer används, kan dessa utgöras av elektriska temperatursensorer, exempelvis sådana vilkas resistans ändras i beroende av vilken temperatur de utsätts för.In the process, as mentioned, one, two or two separate temperature sensors can be used to sense the tap water temperature. When only one temperature sensor is used, it is preferably of the above-mentioned elongated variety. If ﬂ your temperature sensors are used, these can consist of electrical temperature sensors, for example those whose resistance changes depending on the temperature to which they are exposed.

Vid en värmeväxlaranordning innefattande en plattvärmeväxlare, i vilken de nämnda tappvattenpassagerna i båda de nämnda grupperna kommunicerar med de nämnda två första portkanalerna, kan tappvattnets temperaturer avkännas i den första och andra delen av den nämnda ena av de två första portkanalerna. Detta är möjligt även med en enda före- trädesvis långsträckt temperatursensor.In a heat exchanger device comprising a plate heat exchanger, in which the said tap water passages in both the mentioned groups communicate with the said two first port channels, the temperatures of the tap water can be sensed in the first and second part of the said one of the first two port channels. This is possible even with a single, preferably elongate temperature sensor.

När två eller ﬂer separata temperatursensorer används kan tappvattnets temperatur avkännas i åtminstone en av de nämnda tappvattenpassager- na eller i en portkanal som inte ligger i linje med den nämnda ena av de två första portkanalerna. Med fördel kan tappvattnets temperatur avkännas efter att åtminstone delvis ha genomströmmat åtminstone en av de nämnda seriekopplade grupperna av tappvattenpassager. 10 15 20 25 30 515455 v. f f H . i. . ..- -- , _. . . _ , ,, ~ v' I _ , , .- u » I . == . . . . ø- . ». i »rv ' n. ,. ..». ...- 1 . . . . - .4 I i ' c I 8 ; 2 f .. ._ ...u-- - i Uppﬁnningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritning, pà viken ﬁg. 1 visar en enhet för uppvärmning av tappvatten, inne- fattande en värmeväxlaranordning enligt en utföringsform av uppfinning- en, och ﬁg. 2 - 4 schematiskt visar två olika plattvärmeväxlare för värme- växlaranordningar enligt uppﬁnningen.When two or separ separate temperature sensors are used, the temperature of the tap water can be sensed in at least one of the said tap water passages or in a port channel which is not in line with the said one of the first two port channels. Advantageously, the temperature of the tap water can be sensed after having at least partially flowed through at least one of the mentioned series-connected groups of tap water passages. 10 15 20 25 30 515455 v. F f H. i. ..- -, _. . . _, ,, ~ v 'I _,, .- u »I. ==. . . . ø-. ». i »rv 'n.,. .. ». ...- 1. . . . - .4 I i 'c I 8; 2 f .. ._ ... u-- - i The invention shall be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, on the bay ﬁ g. 1 shows a unit for heating tap water, comprising a heat exchanger device according to an embodiment of the invention, and ﬁ g. 2 - 4 schematically show two different plate heat exchangers for heat exchanger devices according to the invention.

Fig. 1 visar en enhet 1 för uppvärmning av tappvatten. Enheten 1 inne- fattar en värmeväxlaranordning 2 med en plattvärmeväxlare 3 och en ventil 4, som är förbunden med en làngsträckt temperatursensor via ett kapillärrör 5. l värmeväxlaranordningen 2 värms tappvatten upp medelst ett primärt ﬂuidum, varvid själva värmeöverföringen sker i plattvärme- växlaren 3. Den làngsträckta temperatursensorn är fylld med t. ex. kol- dioxid och arrangerad inuti plattvärmeväxlaren 3 så att den reagerar för en representativ tappvattentemperatur baserad pà tappvattentempera- turen i olika delar av plattvärmeväxlaren 3. När temperatursensorn utsätts för skiftande temperatur ändras trycket inuti temperatursensorn och dessa förändringar i tryck förmedlas via kapillärröret till ventilen 4, vilken påverkar ett flöde av det primära ﬂuidet genom plattvärmeväxlaren 3.Fig. 1 shows a unit 1 for heating tap water. The unit 1 comprises a heat exchanger device 2 with a plate heat exchanger 3 and a valve 4, which is connected to an elongate temperature sensor via a capillary tube 5. In the heat exchanger device 2, tap water is heated by means of a primary fluid, whereby the heat transfer itself takes place in the plate heat exchanger 3. The elongated temperature sensor is filled with e.g. carbon dioxide and arranged inside the plate heat exchanger 3 so that it reacts for a representative tap water temperature based on the tap water temperature in different parts of the plate heat exchanger 3. When the temperature sensor is exposed to varying temperature the pressure inside the temperature sensor changes and these changes in pressure are transmitted to the capillary tube which affects a flow of the primary fluid through the plate heat exchanger 3.

Beroende pà vilken representativ temperatur hos tappvattnet som tem- peratursensorn reagerar för kommer ventilen 4 att öka eller minska ﬂödet av primärt ﬂuidum.Depending on the representative temperature of the tap water to which the temperature sensor reacts, valve 4 will increase or decrease ﬂ the frequency of primary ﬂ uidum.

För att under rådande driftsbetingelser erhàlla en lämplig utloppstempera- tur hos tappvattnet, exempelvis 55 grader C, vid ett bestämt flöde av tappvatten är ventilen 4 försedd med medel förjustering av dess utgångs- läge. Ett visst flöde av tappvatten under en speciﬁk driftsbetingelse svarar mot en viss temperatur hos tappvattnet som lämnar plattvärmeväxlaren.In order to obtain a suitable outlet temperature of the tap water, for example 55 degrees C, at a certain flow of tap water under prevailing operating conditions, the valve 4 is provided with means for adjusting its initial position. A certain flow of tap water under a specific operating condition corresponds to a certain temperature of the tap water that leaves the plate heat exchanger.

Flödet av tappvatten genom värmeväxlaranordningen och plattvärme- växlaren bestäms av behovet vid de tappställen som enheten 1 försörjer med tappvatten. 10 15 20 25 30 515 Ass I ﬁg. 2 och 3 visas en möjlig utföringsform av en plattvärmeväxlare 6 för en värmeväxlaranordning enligt uppﬁnningen. Plattvärmeväxlaren 6 inne- fattar ett plattpaket 7 av värmeöverföringsplattor 8 försedda med ett pressmönster av fördjupningar och upphöjningar, tvâ ändplattor 9, 10 och ﬂödespàverkande organ i form av brickor 11, 12. Varje värmeöverförings- platta 8 är rektangulär och i sina hörnpartier försedd med porthäl 13, 14 bildande fyra portkanaler i plattpaketet 7. Tvà av portkanalerna 15, 16 visas i fig. 3. Mitt för de två portkanalerna 15, 16 finns anslutningsstutsar 17-20 för förbindning med ledningar, vilka leder tappvattnet och det primära fluidet till och frán plattvärmeväxlaren 6 när denna ingår i en värmeväxlaranordning. Mellan värmeöverföringsplattorna 8 formas en uppsättning primärpassager 21 och en uppsättning tappvattenpassager 22, vilka vardera kommunicerar med två av portkanalerna. Primärpassa- gerna 21 är inrättade att genomströmmas av primärt ﬂuidum och tapp- vattenpassagerna 22 är inrättade att genomströmmas av tappvatten. Var och en av uppsättningarna passager 21 och 22 är uppdelad i tvä serie- kopplade grupper medelst brickorna 11, 12, vilka är anordnade i portkanalerna 15, 16. Inom varje grupp är passagerna 21 respektive 22 parallellkopplade.The flow of tap water through the heat exchanger device and the plate heat exchanger is determined by the need at the tap places that the unit 1 supplies with tap water. 10 15 20 25 30 515 Ass I ﬁ g. 2 and 3 show a possible embodiment of a plate heat exchanger 6 for a heat exchanger device according to the invention. The plate heat exchanger 6 comprises a plate package 7 of heat transfer plates 8 provided with a press pattern of depressions and elevations, two end plates 9, 10 and ﬂ fate-damaging means in the form of trays 11, 12. Each heat transfer plate 8 is rectangular and in its corner portheal 13, 14 forming four port channels in the plate package 7. Two of the port channels 15, 16 are shown in Fig. 3. In the middle of the two port channels 15, 16 there are connection sockets 17-20 for connection with pipes, which lead the tap water and the primary fluid to and from the plate heat exchanger 6 when it is part of a heat exchanger device. Between the heat transfer plates 8 a set of primary passages 21 and a set of tap water passages 22 are formed, each of which communicates with two of the port channels. The primary passages 21 are arranged to be traversed by primary fluid and the tap water passages 22 are arranged to be traversed by tap water. Each of the sets of passages 21 and 22 is divided into two series-connected groups by means of the washers 11, 12, which are arranged in the port channels 15, 16. Within each group, the passages 21 and 22, respectively, are connected in parallel.

Vid tappning strömmar primärt ﬂuidum in i plattvärmeväxlaren 6 genom anslutningsstutsen 17 och en första del av portkanalen 15. Det primära ﬁuidet strömmar vidare via den första gruppen av primärpassager 21 till ett parti 23 av plattvärmeväxlaren 6 som visas i ﬁg. 2. Via en inte visad portkanal i detta parti 23 av värmeväxlaren strömmar det primära ﬂuidet in i den andra gruppen av primärpassager 21 och därifrån via en andra del av portkanalen 15 och anslutningsstutsen 18 ut ur plattvärmeväxlaren 6. Pä motsvarande sätt strömmar tappvattnet in i plattvärmeväxlaren 6 genom anslutningsstutsen 19 och via en första del av portkanalen 16 in i den första gruppen av tappvattenpassager 22. I ett parti 24 av 10 15 20 25 30 . . 10; plattvärmeväxlaren 6, som visas i ﬁg. 2, strömmar tappvattnet genom en inte visad portkanal vidare in i den andra gruppen av tappvattenpassager 22 och via en andra del av portkanalen 16 och anslutningsstutsen 20 ut ur plattvärmeväxlaren 6.Upon tapping, primary fluid flows into the plate heat exchanger 6 through the connection socket 17 and a first part of the port channel 15. The primary fluid flows further via the first group of primary passages 21 to a portion 23 of the plate heat exchanger 6 shown in ﬁ g. 2. Via a port channel (not shown) in this portion 23 of the heat exchanger, the primary fluid flows into the second group of primary passages 21 and from there via a second part of the port channel 15 and the connection piece 18 out of the plate heat exchanger 6. Correspondingly, the tap water flows into the plate heat exchanger 6 through the connection piece 19 and via a first part of the port channel 16 into the first group of tap water passages 22. In a portion 24 of 10 15 20 25 30. . 10; the plate heat exchanger 6, shown in ﬁ g. 2, the tap water flows through a port channel (not shown) further into the second group of tap water passages 22 and via a second part of the port channel 16 and the connection piece 20 out of the plate heat exchanger 6.

Brickan 12 är försedd med en öppning 25, vilken har en diameter som motsvarar en ytterdiameter hos en temperatursensor 26 sträckande sig i portkanalen 16 genom öppningen 25. Temperatursensorn 26 tillsluter väsentligen öppningen 25, så att brickan 12 bibehåller sin ﬂödespå- verkande funktion. Ett litet läckage av tappvatten genom öppningen 25 omkring temperatursensorn 26 kan accepteras eftersom portkanalen 16 på båda sidor om brickan 12 är fylld med tappvatten.The washer 12 is provided with an opening 25, which has a diameter corresponding to an outer diameter of a temperature sensor 26 extending in the port channel 16 through the opening 25. The temperature sensor 26 substantially closes the opening 25, so that the washer 12 retains its fate-affecting function. A small leakage of tap water through the opening 25 around the temperature sensor 26 can be accepted because the port channel 16 on both sides of the tray 12 is filled with tap water.

Vid tappning har tappvattnet i portkanalens 16 första del inte blivit upp- värmt av det primära fluidet. Tappvattnet i den andra delen av port- kanalen 16 har strömmat genom samtliga tappvattenpassager 22 och däri uppvärmts till tappvattnets utloppstemperatur. Vid tappning kommer sålunda temperatursensorn 26 att känna av två olika temperaturer, d. v. s. tappvattnets inloppstemperatur och utloppstemperatur, och därvid reagera för en s. k. representativ temperatur. En sådan representativ temperatur behöver inte nödvändigtvis utgöras av medeltemperaturen mellan tappvattnets inloppstemperatur och utloppstemperatur.During tapping, the tap water in the first part of the port channel 16 has not been heated by the primary fluid. The tap water in the second part of the port channel 16 has flowed through all the tap water passages 22 and has been heated therein to the outlet temperature of the tap water. Thus, during tapping, the temperature sensor 26 will sense two different temperatures, i.e. the inlet temperature and the outlet temperature of the tap water, and thereby react for a so-called representative temperature. Such a representative temperature does not necessarily have to be the average temperature between the inlet temperature of the tap water and the outlet temperature.

Vid uppehåll i tappningen kommer stillastående tappvatten och primärt ﬂuidum i plattvärmeväxlaren 6 att svalna. Temperatursänkningen hos tappvattnet kommer att avkännas av temperatursensorn 26, varvid ventilen 4 i värmeväxlaranordningen öppnas så att primärt ﬂuidum åter börjar strömma genom primärpassagerna 21 och värmer upp det stilla- stående tappvattnet i tappvattenpassagerna 22. Det primära fluidet, som strömmar genom plattvärmeväxlaren, värmer även upp det stillastående 10 15 20 25 30 515455 tappvattnet i portkanalen 16 till dess den representativa temperaturen är så hög att temperatursensorn 26 bringar ventilen 4 att stängas. Tapp- vattnet i portkanalens 16 första del har härvid en temperatur högre än tappvattnets normala inloppstemperatur och tappvattneti portkanalens 16 andra del har en temperatur lägre än tappvattnets normala utloppstempe- ratur vid tappning.When stopping the tapping, stagnant tapping water and primarily ﬂ uidum in the plate heat exchanger 6 will cool down. The temperature drop of the tap water will be sensed by the temperature sensor 26, the valve 4 in the heat exchanger device being opened so that primary fluid again begins to flow through the primary passages 21 and heats the stagnant tap water in the tap water passages 22. The primary fluid which also flows through the plate heat the stagnant tap water in the port channel 16 until the representative temperature is so high that the temperature sensor 26 causes the valve 4 to close. The tap water in the first part of the tap channel 16 has a temperature higher than the normal inlet temperature of the tap water and the tap water in the second part of the port channel 16 has a temperature lower than the normal outlet temperature of the tap water.

Fig. 4 visar schematiskt strömningsvägen för tappvatten genom en platt- värmeväxlare 3 enligt ﬁg. 1, innefattande dels ett flertal vanliga värme- överföringsplattor 27 och del tvà speciellt utformade värmeöverförings- plattor 28, 29, vilka tjänar som ﬂödespàverkande organ genom att de har färre än fyra porthàl.Fig. 4 schematically shows the flow path for tap water through a plate heat exchanger 3 according to ﬁ g. 1, comprising on the one hand a plurality of ordinary heat transfer plates 27 and on the other hand two specially designed heat transfer plates 28, 29, which serve as destiny-influencing means in that they have less than four port holes.

Värmeöverföringsplattorna 27 - 29 och tvâ ändplattor 30, 31 bildar ett plattpaket 32. Värmeöverföringsplattorna 27 - 29 anligger mot varandra kring porthâlen så att en uppsättning tappvattenpassager 33 och en uppsättning primärpassager 34 bildas mellan värmeöverföringsplattorna 27 - 29. Fyra portkanaler 35 - 38 sträcker sig i plattpaketet 32, av vilka tre 35-37 är synliga i ﬁg. 4.The heat transfer plates 27 - 29 and two end plates 30, 31 form a plate package 32. The heat transfer plates 27 - 29 abut each other around the gate holes so that a set of tap water passages 33 and a set of primary passages 34 are formed between the heat transfer plates 27 - 29. Four gate channels 35 - 38 extend in the plate package 32, of which three 35-37 are visible in ﬁ g. 4.

En streckad linjen 39 symboliserar tappvattnets strömningsväg genom plattpaketet 32. Vid värmeöverföringsplattan 28 delas portkanalen 35 i tvâ delar och vid värmeöverföringsplattan 29 delas portkanalen 36 i tvà delar genom att värmeöverföringsplattorna 28 och 29 inte är försedda med porthål mitt för respektive av portkanalerna 35 och 36. Genom denna uppdelning av portkanalerna 35 och 36 delas tappvattenpassagerna 33 in i tre seriekopplade grupper 40 av tappvattenpassager. Värmeöverförings- plattan 29 och en närliggande värmeöverföringsplatta är försedda med öppningar 41, omkring vilka dessa två värmeöverföringsplattor tätande anligger mot varandra. Genom öppningarna 41 är en temperatursensor 10 15 20 25 30 515 485 , 1- 0 l' :vi 0 V 2. _.. 1 z ' ' inrättad att sträcka sig i portkanalen 36 väsentligen tillslutande öppningarna 41.A dashed line 39 symbolizes the flow path of the tap water through the plate package 32. At the heat transfer plate 28 the port channel 35 is divided into two parts and at the heat transfer plate 29 the port channel 36 is divided into two parts by the heat transfer plates 28 and 29 not being provided with port holes. Through this division of the port channels 35 and 36, the tap water passages 33 are divided into three series-connected groups 40 of tap water passages. The heat transfer plate 29 and an adjacent heat transfer plate are provided with openings 41, around which these two heat transfer plates abut against each other in a sealing manner. Through the openings 41 a temperature sensor 10 15 20 25 30 515 485, 1- 0 1 ': vi 0 V 2. _ .. 1 z' 'is arranged to extend in the door channel 36 substantially closing the openings 41.

En punktstreckad linje 42 visar det primära fluidets strömningsriktning genom plattpaketet 32. Även var och en av portkanalerna 37 och 38 delas upp i två delar av värmeöverföringsplattorna 28 respektive 29, vilka saknar porthål mitt för resp. av dessa två portkanaler. Därigenom är även primärpassagerna 34 uppdelade i tre seriekopplade grupper 43.A dotted line 42 shows the direction of flow of the primary fluid through the plate package 32. Also each of the port channels 37 and 38 is divided into two parts by the heat transfer plates 28 and 29, respectively, which have no port holes in the middle of the plate. of these two port channels. As a result, the primary passages 34 are also divided into three series-connected groups 43.

Flera variationer av uppﬁnningen är möjliga inom ramen för efterföljande patentkrav. Värmeöverföringspassagerna för det primära ﬂuidet behöver sålunda inte vara uppdelade i samma antal grupper som Värmeöver- föringspassagerna för tappvattnet utan kan exempelvis ingå i en enda grupp, inom vilken alla värmeöverföringspassager är parallellkopplade.Several variations of the invention are possible within the scope of the appended claims. The heat transfer passages for the primary fluid thus do not have to be divided into the same number of groups as the heat transfer passages for the tap water, but can for example be part of a single group, within which all heat transfer passages are connected in parallel.

Antalet vårmeöverföringsplattor kan vara ﬂer eller färre än vad som visas i ﬁg. 2-4. Värmeöverföringsplattorna kan vara permanent förbundna med varandra i anliggningspunkter mellan värmeöverföringsplattorna genom exempelvis lödning, svetsning eller limning. Alternativt kan packningar vara anordnade mellan värmeöverföringsplattorna, varvid dessa måste hållas samman, exempelvis medelst bultar och muttrar. Av ﬁg. 4 framgår att temperatursensorn kan vara anordnad i en portkanal 36, vari temperatursensorn är inrättad att omges endast av uppvärmt tappvatten, d. v. s. temperatursensorn omges inte av ouppvärmt tappvatten. Vidare behöver inte temperatursensorn vara anordnad så den sträcker sig lika långt på båda sidor om det ﬂödespåverkande organet utan kan sträcka sig längre i en del av den första portkanalen än en annan del av densamma.The number of heat transfer plates may be ﬂ or less than what is shown in ﬁ g. 2-4. The heat transfer plates can be permanently connected to each other at abutment points between the heat transfer plates by, for example, soldering, welding or gluing. Alternatively, gaskets may be arranged between the heat transfer plates, these having to be held together, for example by means of bolts and nuts. Av ﬁ g. 4 shows that the temperature sensor can be arranged in a port channel 36, in which the temperature sensor is arranged to be surrounded only by heated tap water, i.e. the temperature sensor is not surrounded by unheated tap water. Furthermore, the temperature sensor does not have to be arranged so that it extends equally far on both sides of the ﬂ-affecting member but can extend further in one part of the first door channel than another part thereof.

Beroende på hur Värmeöverföringsplattorna med fyra porthål är pressade omkring porthålen och hur Värmeöverföringsplattorna med färre än fyra 10 15 20 25 515 485 13 - porthål, som utgör ﬂödespåverkande organ, är pressade i de områden som delar upp en portkanal i två delar, kan två tappvattenpassager, alternativt två primärpassager, i plattvärmeväxlaren ligga intill varandra på var sin sina om en värmeöverföringsplatta utgörande ett flödespà- verkande organ.Depending on how the heat transfer plates with four gate holes are pressed around the gate holes and how the heat transfer plates with less than four gate holes, which constitute ﬂ destructive means, are pressed in the areas dividing a gate channel into two parts, two tap water passages can , alternatively two primary passages, in the plate heat exchanger lie next to each other on their own about a heat transfer plate constituting a flow-influencing member.

Värmeöverföringsplattorna kan formas av enkel plåt men kan alternativt formas av dubbel plåt så att en värmeöverföringsplatta utgörs av två väsentligen identiska plåtelement anliggande tätt mot varandra. Sådana plåtelement är endast förbundna med varandra på vissa ställen så att det mellan plåtelementen bildas en smal spalt som kommunicerar med plattvärmeväxlarens omgivning. Ett läckage genom ett av plåtelementen kan sålunda påvisas utanför plattvärmeväxlaren innan båda plåtelement- en i en värmeöverföringsplatta har gått sönder. Härigenom undviks blandning av tappvatten och primärt ﬂuidum. Genom att plattvärmeväxla- ren enligt uppfinningen i sin värmeöverförande del kan framställas av endast värmeöverföringsplattor, d. v. s. inga ytterligare organ, vilka är anordnade mellan tappvattnet och det primära fluldet är nödvändiga, uppvisar uppfinningen stora fördelar i förhållande till ovan beskrivna teknikens ståndpunkt. Exempelvis är det svårt att till rimlig kostnad framställa en plattvärmeväxlare beskriven i EP 608 195 B1 med både värmeöverföringsplattor av dubbel plåt och det nämnda röret för tempera- tursensorn bestående av dubbla rörelement. Ett sådant rör av dubbla rörelement med ett mellanliggande utrymme, som kommunicerar med plattvärmeväxlarens omgivning är nämligen nödvändigt för att påvisa ett läckage genom röret så att blandning av tappvatten med primärt ﬂuidum kan undvikas. sis 485 . . . .. . . . -~ - . .. . ,. . .. . . - . .. . n. ._ H. .. , . .. . . - 14 . . . . . . - -. - - - - , -. , H .i . . . i . .. . - Om flera separata, t. ex. elektriska, temperatursensorer används för avkänning av tappvattentemperaturen kan dessa påverka ventilen via en separat kontrollenhet.The heat transfer plates can be formed of single plate but can alternatively be formed of double plate so that a heat transfer plate consists of two substantially identical plate elements abutting closely against each other. Such plate elements are only connected to each other in certain places so that a narrow gap is formed between the plate elements which communicates with the surroundings of the plate heat exchanger. A leak through one of the plate elements can thus be detected outside the plate heat exchanger before both plate elements in a heat transfer plate have broken. This avoids mixing tap water and primarily ﬂ uidum. In that the plate heat exchanger according to the invention in its heat transfer part can be manufactured from only heat transfer plates, i.e. no further means, which are arranged between the tap water and the primary fluid, are necessary, the invention shows great advantages in relation to the state of the art described above. For example, it is difficult to produce at a reasonable cost a plate heat exchanger described in EP 608 195 B1 with both heat transfer plates of double plate and the mentioned pipe for the temperature sensor consisting of double pipe elements. Such a pipe of double pipe elements with an intermediate space, which communicates with the environment of the plate heat exchanger, is namely necessary to detect a leakage through the pipe so that mixing of tap water with primary ﬂ uidum can be avoided. sis 485. . . ... . . - ~ -. ... ,. . ... . -. ... n. ._ H. ..,. ... . - 14. . . . . . - -. - - - -, -. , H .i. . . i. ... - If several separate, e.g. electric, temperature sensors are used to sense the tap water temperature, these can affect the valve via a separate control unit.

Claims

10 15 20 25 30 515 485 15 Patent claims

A heat exchanger device for heating tap water by means of a primary unit comprising a plate heat exchanger (3; 6) comprising a plate package (7; 32) of heat transfer plates (8; 27), which are provided with port holes (13, 14) forming port channels (15 , 16; 35 - 38) in the plate package (7; 32) and between which heat transfer passages are delimited, some of which are included in a set of tap water passages (22; 33) arranged to flow through the tap water and others are included in a set of primary passages (21; 34) set up flowing through the primary fluid, a valve (4) arranged to control a fate of the primary fluid through said primary passages (21; 34) and an elongate temperature sensor (26) for actuating said valve (4), wherein in said plate heat exchanger (3; 6) at least one of said tap water passages (22; 33) communicates with two first of said port channels (16; 35, 36) and at least one of said primary passages (21; 34) communicates with two other of said nda port channels (15; 37, 38), a fate-affecting member (12; 29) divides one of said two first port channels (16; 36) into a first and a second part and said set of tap water passages (22; 33) is divided into at least two series-connected groups ( 40), within each of which the tap water passages (22; 33) are connected in parallel, characterized in that tap water passages (22; 33) in both the mentioned groups (40) communicate with said two first port channels (16; 35; 36), 515 4851 - that said destructive means (12; 29) is provided with an opening (25; 41) and - that said elongate temperature sensor (26) extends through said opening (25; 41) so that it is in both of the first and second parts of said one port channel (16, 36) and substantially close the opening (25; 41).

A heat exchanger device according to claim 1, wherein a further fate-affecting means (28) divides a second (35) of said two first port channels (35, 36) into two parts, whereby said set of tap water passages (33) is divided into three series-connected groups (40).

A heat exchanger device according to claim 2, wherein said first part of said one port channel (36) is arranged to flow through tap water, which has flowed through at least one of said series-connected groups (40) of tap water passages.

A heat exchanger device according to any one of the preceding claims, wherein said set of primary passages (21; 34) is divided into at least two series-connected groups (43), within each of which the primary passages (21; 34) are connected in parallel.

A heat exchanger device according to claim 4, wherein said set of primary passages (34) is divided into three series-connected groups (43).

A heat exchanger device according to any one of the preceding claims, wherein said heat transfer plates (8; 27) are substantially rectangular and said gate holes (13, 14) are located in the corner portions of the heat transfer plates (8; 27), gate holes forming n. N,. n., - .af ua -v ~ »w II 6 _,, i,. . . . . . .. ... . 10 15 20 25 30 515 435. .. ... ... ... . . ... ... . . . ... . . . H. ..... n ... . .. 17. . . ... . . t, -. . . ; _. . . . . .. said two first port channels (16; 35, 36) are located at one and the same side of the respective heat transfer plates (8; 27).

A heat exchanger device according to any one of claims 1 to 5, wherein said heat transfer plates (8; 27) are substantially rectangular and said port holes (13, 14) are located in the corner portions of the heat transfer plates (8; 27), port holes forming said two first port channels. are located in diagonally opposite corner portions of the respective heat transfer plates (8; 27).

A method of controlling a flow of primary fluid through a heat exchanger device for heating tap water by means of said primary fluid, comprising a plate heat exchanger comprising a plate package of heat transfer plates, which are provided with port holes forming port channels, the heat package is bounded and between which in a set of tap water passages arranged to flow through the tap water and others are included in a set of primary passages arranged to flow through the primary ﬂ uidet, - a valve arranged to control said ﬂ fate of the primary ﬂ uidet and - at least one temperature sensor said plate heat exchanger - at least one of said tap water passages communicates with two first of said port channels and at least one of said primary passages communicates with two second of said port channels, - a fate-affecting means sharing one of said first two port channels the ales in a first and a second part and 10 15 20 25 515 4851 u 5 f ».-. .f. . 5 v. fi. . -f -. . . .. v 5 v 5 -. ... ... .. - .. I. 5 5 .. n 5 t ~ ... »-. - ~, _ _, ~ -. -. f - said set of tap water passages is divided into at least two series-connected groups, within each of which the tap water passages are connected in parallel, characterized in - that the tap water temperature is sensed at at least two different places in said plate heat exchanger by at least said primary sensor ﬂ uidum through said primary passages is regulated by means of said valve based on the sensed values of the tap water temperature.

A method according to claim 8, in which the temperature of the tap water is sensed by means of at least two separate temperature sensors.

A method according to any one of claims 8 and 9 in a heat exchanger device comprising a plate heat exchanger, in which said tap water passages in both said groups communicate with said two first port channels, the tap water temperature being sensed in said first and second part of said one of the the first two port channels.

A method according to claim 9, wherein the temperature of the tap water is sensed in at least one of said tap water passages.

A method according to any one of claims 8 to 11, in which the temperature of the tap water is sensed after having at least partially passed through at least one of said series-connected groups of tap water passages.