WO1998010232A1 - Wärmetauscher - Google Patents

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WO1998010232A1
WO1998010232A1 PCT/EP1997/004780 EP9704780W WO9810232A1 WO 1998010232 A1 WO1998010232 A1 WO 1998010232A1 EP 9704780 W EP9704780 W EP 9704780W WO 9810232 A1 WO9810232 A1 WO 9810232A1
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WO
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heat exchanger
heat exchange
plates
channels
exchanger according
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Application number
PCT/EP1997/004780
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English (en)
French (fr)
Inventor
Prüf- und Zertifizierungs GmbH SLG
Original Assignee
Teubner, Uwe
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.)
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Publication date
Application filed by Teubner, Uwe filed Critical Teubner, Uwe
Priority to AU46202/97A priority Critical patent/AU4620297A/en
Publication of WO1998010232A1 publication Critical patent/WO1998010232A1/de

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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
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104—Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • Such heat exchangers are used in a wide variety of designs, for example in air conditioning technology or in automobile construction.
  • DD-PS 234y088 and 234y089 and DE-OS 43y33yl64 and 43y33y904 describe heat exchangers with two-dimensional heat exchange. They consist of profiled sheets, which are stacked in an S-shape in the direction of flow. The sheets can have rectangular, trapezoidal, honeycomb, corrugated or similar profiles. It is striking that the coordinates of the cutting plane of the inflow and outflow sections and the coordinates of the cutting plane of the heat transfer section run parallel. As a result, about 50% of the air volume must be redirected at the entrance and exit of the heat transfer section. The effective cross-sectional area of the inflow or outflow section only covers about 50% of the cross-sectional area of the heat transfer section, so that considerable pressure losses occur.
  • the heat transfer section is a relatively complicated wound part.
  • the inflow and outflow sections are designed as separate assemblies, so that there must be a precise fit between them and the heat transfer section.
  • the manufacturing and fluidic disadvantages of the heat exchangers described do not exist in this way in another known heat exchanger.
  • a heat exchanger with channel-shaped flow is known, the channels of which are formed by stacking corrugated profiled sheets.
  • the uneven flow distribution due to the wave profile over the cross section of the heat transfer channels means that part of the existing heat transfer surface only takes part in the heat transfer to a reduced extent.
  • With wave profiles there is also the risk that with a greater pressure difference and at least slight lateral displacement of the plates against one another, the profile sheets will slide into one another, thereby further reducing the heat transfer surface and, with it, the efficiency.
  • the object of the invention is to make the operation of recuperative heat exchangers with two-dimensional heat transfer pressure low loss by only redirecting% of the media flow at the transition of the media flow between inflow and outflow channels and heat exchange channels, and to simplify such a heat exchanger in terms of production technology.
  • a heat exchanger for separately guided, in particular gaseous media whose channels through which the media are arranged in a chessboard-like manner with respect to the media flowing through them, consists of plates stacked one on top of the other, the plates being flat outside an area forming a heat exchange channel, the spaces between the inflow and outflow channels form the flat areas of the plates, which are alternately provided with closure means on the end faces of the heat exchanger between the center and the stack edges and the half end faces of the heat exchanger are each connected to a media source or a media sink, the plates in the area forming the heat exchange channel are zigzag and the plates are arranged in such a way that in the area forming the heat exchange channel the bending lines of adjacent plates at least almost touch, the heat exchange channels essentially have square cross-sectional areas and the sides of the inflow and outflow channels form an angle of at least approximately 45 ° with the sides of the heat exchange channel cross-sectional areas.
  • the plates are hexagonal, the bending lines have essentially the same length and run parallel between two sides parallel to each other, the remaining opposite triangular remaining surfaces form the flat areas and the most widely spaced peaks in the direction of flow of the plate stack represent the center of the end faces.
  • the heat exchange channel walls can be smooth or ribbed, the ribs being designed in the direction of flow or at any angle to the direction of flow and both rectilinear and curved.
  • the invention is further determined in that the bending lines forming an embossing direction with respect to the flat regions of the plates are designed as double bending edges running parallel and at a short distance from one another, or the bending lines forming an embossing direction with respect to the flat regions of the plates are spaced flat, cross-like, saddle-like, crater-like or have similar characteristics.
  • the invention is continued by arranging belts which are twisted about their longitudinal axis in the heat exchange channels and which can be flat, ribbed or brush-like.
  • the invention is advantageously embodied in that the longitudinal axes of the belts are embodied at least at their ends and the belts are suitably supported by means of the ends of their longitudinal axes, the belts being rotatably mounted and connected to a drive device.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows a cross section through the plate stack of the invention
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the plate stack of FIG. 2 with
  • Double bending edges and Fig. 4 shows an enlarged section of a plate stack of a further embodiment of the invention with inserted tapes.
  • the exemplary embodiments of the invention explained below are heat exchangers in a compact design, in which two air flows are directed past one another in counterflow and heat is released from one air flow to the other via a partition.
  • 2 is a chessboard-like duct system 1 1A. 1 1 B designed so that on the four walls of each channel 1 1 A and 1 1 B the air flow with the different heat potential than the air flow flowing in the channel is present, whereby a two-dimensional heat transfer arises and thus the largest possible heat transfer area is used. In this way, a very high degree of efficiency is achieved with a small construction volume.
  • Fig. 1 shows such a heat exchanger as an exploded view.
  • the heat exchanger consists of continuous components 1 according to FIG. 2 without a joint, which are designed as embossed profiles, preferably as embossed aluminum sheets, and are layered one above the other.
  • the profile 1 1 is shaped in a zigzag shape, as a result of which flow channels 1 1 A and 1 1 B with a square cross section according to FIG. 2 are formed when the sheets are stacked, and occupies the central region of the sheet.
  • the outer plate areas 12 are flat and form inflow and outflow channels 14 after the sheets are stacked.
  • the mechanical fixation of the plate stack is carried out by a housing, which consists of a base plate 2B with right-angled side walls 21B and a cover plate 2A also with right-angled side walls 21A.
  • Base plate 2B and cover plate 2A are designed like a hood and thus enclose the plate stack.
  • the side walls 21 A and 21 B have mounting lips 22 A and 22 B that are folded at a suitable angle, so that the plate stack can be released under mechanical pressure along the longitudinal sides of the housing by means of mounting rails 3 acting as tension locks in conjunction with the mounting lips 22A and 22 B is fixed.
  • the mounting lips 22A and 22B pressing spring clips arranged at intervals perform the same function.
  • a suitable sealant such as, for example, foam rubber, can be introduced along the long sides of the heat exchange plates 1.
  • the heat exchange plates 1 represent hexagonal surfaces.
  • the flat regions 12 each form a triangle, which are arranged in the flow direction in front of and behind the profile region 11 which realizes the heat exchange.
  • the zigzag-shaped embossing runs out on both sides in a transition region which is short in terms of its overall length and continuously loses its embossing depth in the flat regions 12.
  • the imaginary connections of the transitions between the profile areas 11 and the flat areas 12 thus each represent one of the triangular sides of the flat areas 12.
  • Closure means 13 are provided along the other two triangular sides of the flat areas 12, which are advantageously formed by folding the heat exchange plates 1.
  • the heat exchange plates 1 are folded along the sides of the triangle in such a way that a sheet metal strip 13 downward and a sheet metal strip 13 upward with the flat areas 12 form obtuse or right angles per triangular surface and the opposite sheet metal strips 13 in this preferred embodiment per heat exchange plate 1 point in the same direction.
  • the metal strips 13 have a width of • /. the diagonal of the heat exchange channels. This corresponds to half the height of the inflow and outflow channels 14.
  • the bent sheet metal strips 13 Analogously to the housing sides 21A and 21B equipped with mounting lips 22A and 22B, the bent sheet metal strips 13 have sealing lips 15 bent at a suitable angle.
  • the heat exchange plates 1 are stacked in this manner that the metal strips 13 of adjacent heat exchange plates 1 collide along the sealing lips 15.
  • the inflow and outflow channels 14 are alternately closed in half.
  • the sheet metal strips 13 in turn have centering lips 24 formed by folding, the length of the sheet metal strips 13 being selected such that the heat exchange plates 1 are pressed in pairs against the housing side walls 21 by means of two centering rails 4.
  • the sealing lips 15 abut the edges of the housing side walls 21 in the flow direction and thus center the heat exchange plates 1 in the flow direction against the housing.
  • the centering rails 4 are suitably fixed in locking notches 23 of the housing base plate 2B and the housing cover plate 2A.
  • Fig. 2 shows a cross section through a heat exchanger according to the invention.
  • the section plane is highlighted for clarity.
  • the stacked heat exchange plates 1 form with their zigzag profiled areas 1 1 heat exchange channels HA and 11B, which are distributed like a checkerboard.
  • the heat exchange channels 11 A which are not shaded, conduct an air flow with a first one Heat potential, for example a cold supply air flow.
  • the heat exchange channels I IB with hatching guide an air flow with a second heat potential, for example a warm exhaust air flow. Due to the distribution of the closure means 13 for the inflow and outflow channels 14 selected according to FIG. 1, the air flows are conducted in counterflow through the heat exchange channels 1 1A and IIB.
  • the checkerboard arrangement of the heat exchange channels 1 1 A and 1 1 B results in a two-dimensional heat transfer, since a channel 1 1B is present on all four channel walls of each channel 1 1A.
  • This channel distribution is basically known.
  • the side walls of the heat exchange channels I IA and 1 1 B form an angle of approximately 45 ° with the walls of the inflow or outflow channels 14 indicated in FIG. 1, the air flow between the inflow or outflow channel 14 and the heat exchange channel 1 1A must transition or 1 1 B only '/., of the air flow.
  • the height of the inflow and outflow channels 14 is approximately ⁇ - / mt the clear width of the heat exchange channels HA and IIB, the arrangement according to the invention results in a low-pressure operating mode.
  • the embossing 1 1 of the heat exchange plates 1 can be carried out at a very shallow depth without the operation of the heat exchanger according to the invention being impaired. This results in manufacturing advantages in the form of simple manufacture and assembly. Furthermore, the manufacture of heat exchangers of almost any compactness is possible.
  • FIG. 3 and 4 show two variants of securing the heat exchange plates 1 with respect to mutual sliding into one another in the form of detail enlargements from cross sections by heat exchangers according to the invention.
  • FIG. 3 A first variant is shown in FIG. 3.
  • the profiled plate region 11 in the apex of the lower heat exchange plate has double bending edges 11 1 in which the tapering apex of the upper heat exchange plate is arranged and thereby secured against slipping sideways.
  • a first heat exchange duct 1 1 kanal and a second heat exchange duct 1 1 B are also designated.
  • a second variant of securing the heat exchange plates 1 against lateral sliding into one another, as shown in FIG. 4, consists of in the channels preferably arranged around their longitudinal axis twisted metallic bands 1 12.
  • the twisted bands 1 32 cause a swirling of the air streams and thus an increase in heat transfer on the channel walls.
  • the belts 1 12, which can be both smooth, ribbed or also designed as brushes, are connected to a drive device which sets them in a rotary movement about their longitudinal axes, dirt particles in the channel system can be loosened and discharged in the manner of a screw conveyor.
  • a heat exchanger according to the invention is characterized by simple assembly and disassembly. This ensures easy cleaning and prevents the transfer of heat and thus the efficiency caused by dirt deposits.

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Abstract

Rekuperativer Wärmetauscher, dessen Kanäle bezüglich der sie durchströmenden Medien schachbrettartig angeordnet sind, mit übereinandergestapelten Platten (1), die ausserhalb eines wärmeaustauschkanalbildenden Bereiches eben und im wärmeaustauschkanalbildenden Bereich (11) zickzackartig ausgeprägt sind und die derart angeordnet sind, dass sich im wärmeaustauschkanalbildenden Bereich (11) die Biegelinien benachbarter Platten (1) wenigstens nahezu berühren, wobei die Zwischenräume zwischen den ebenen Bereichen der Platten An- bzw. Abströmkanäle (14) bilden, die an den Stirnseiten des Wärmetauschers zwischen der Mitte und den Stapelkanten alternierend mit Verschlussmitteln (13) versehen sind. Die Wärmeaustauschkanäle (11A, 11B) weisen im wesentlichen quadratische Querschnittsflächen auf und die Seiten der An- bzw. Abströmkanäle (14) bilden mit den Seiten der Wärmeaustauschkanalquerschnittsflächen einen Winkel von wenigstens annähernd 45 DEG .

Description

Wärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Wärmetauscher werden in vielfältigen Ausfuhrungen beispielsweise in der Klimatechnik oder im Automobilbau eingesetzt.
Es ist bekannt, den Wärmeaustausch zwischen strömenden Medien zweidimensional vor sich gehen zu lassen, indem die Medien durch schachbrettartig angeordnete Kanäle geführt werden. Von den Randbereichen des Wärmetauschers abgesehen ist jeder Kanal allseitig von Kanälen umgeben, durch die ein das jeweils andere Wärmepotential aufweisende Medium strömt. Gegenüber Plattenwärmetauschern mit eindimensionaler Wärmeübertragung wird damit der thermische Wirkungsgrad bei gleicher Baugröße beträchtlich erhöht. Nachteilig ist jedoch, daß einerseits relativ kompliziert auszuführende An- und Abströmsektionen erforderlich sind, um die unterschiedliche Wärmepotentiale aufweisenden Medien hinreichend effektiv voneinander zu trennen und zum anderen, daß bekannte Wärmetauscher mit zweidimensionalem Wärmeaustausch fertigungstechnisch relativ hohe Anforderungen stellen.
So sind in den DD-PS 234y088 und 234y089 sowie den DE-OS 43y33yl64 und 43y33y904 Wärmetauscher mit zweidimensionalem Wärmeaustausch beschrieben. Sie bestehen aus profilierten Blechen, die in Strömungsrichtung S-förmig übereinandergelegt sind. Die Bleche können Rechteck-, Trapez-, Waben-, Wellen- oder ähnliche Profile aufweisen. Hierbei ist augenfällig, daß die Koordinaten der Schnittebenen der An- und Abströmsektionen und die Koordinaten der Schnittebene der Wärmeübertragungssektion parallel verlaufen. Dadurch müssen am Ein- und am Ausgang der Wärmeübertragungssektion jeweils etwa 50 % der Luftmenge umgelenkt werden. Auch deckt die wirksame Querschnittsfläche der An- oder Abströmsektion jeweils lediglich etwa 50 % der Querschnittsfläche der Wärmeübertragungssektion ab, so daß erhebliche Druckverluste auftreten. Die Wärmeübertragungssektion ist ein relativ kompliziert gewickeltes Teil. Die An- und Abströmsektionen sind als separate Baugruppen konzipiert, so daß zwischen ihnen und der Wärmeübertragungssektion Paßgenauigkeit bestehen muß. Dadurch sind sowohl hinsichtlich der Kanalquerschnitte fertigungstechnisch und als auch hinsichtlich der Kompaktheit des Wärmetauschers Grenzen gesetzt. Die fertigungs- und strömungstechnischen Nachteile der beschriebenen Wärmetauscher bestehen bei einem anderen bekannten Wärmetauscher in dieser Weise nicht. Nach der DE-PS 8y54y363 ist ein Wärmetauscher mit kanalförmiger Strömung bekannt, dessen Kanäle durch Übereinanderstapeln gewellter Profilbleche entstehen. Die durch das Wellenprofil bedingte ungleichmäßige Strömungsverteilung über dem Querschnitt der Wärmeübertragungskanäle bedeutet, daß ein Teil der vorhandenen Wärmeübertragungsfläche lediglich in verringertem Maße an der Wärmeübertragung teilnimmt. Auch besteht bei Wellenprofilen die Gefahr, daß bei größerer Druckdifferenz und zumindest leichter seitlicher Verschiebung der Platten gegeneinander die Profilbleche ineinanderrutschen und dadurch die Wärmeübertragungsfläche und mit ihr der Wirkungsgrad weiter reduziert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Betriebsweise von rekuperativen Wärmetauschern mit zweidimensionaler Wärmeübertragung druck verlustarm zu gestalten, indem beim Übergang des Medienstromes zwischen An- bzw. Abströmkanälen und Wärmeaustauschkanälen lediglich % des Medienstromes umgelenkt wird, und einen solchen Wärmetauscher fertigungstechnisch zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein Wärmetauscher für getrennt geführte, insbesondere gasförmige Medien, dessen von den Medien durchströmte Kanäle bezüglich der sie durchströmenden Medien schachbrettartig angeordnet sind, aus übereinander gestapelten Platten besteht, die Platten außerhalb eines wärmeaustauschkanalbildenden Bereiches eben sind, die Zwischenräume zwischen den ebenen Bereichen der Platten An- bzw. Abströmkanäle bilden, die an den Stirnseiten des Wärmetauschers zwischen der Mitte und den Stapelkanten alternierend mit Verschlußmitteln versehen sind und die halben Stirnseiten des Wärmetauschers jeweils mit einer Medienquelle oder einer Mediensenke verbunden sind, die Platten im wärmeaustauschkanalbildenden Bereich zickzackartig ausgeprägt sind und die Platten derart angeordnet sind, daß sich im wärmeaustauschkanalbildenden Bereich die Biegelinien benachbarter Platten wenigstens nahezu berühren, die Wärmeaustauschkanale im wesentlichen quadratische Querschnittsflächen aufweisen und die Seiten der An- bzw. Abströmkanäle mit den Seiten der Wärmeaustauschkanalquerschnittsflächen einen Winkel von wenigstens annähernd 45 ° bilden. Eine vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Platten sechseckig ausgebildet sind, die Biegelinien im wesentlichen gleiche Länge aufweisen und parallel zwischen zwei zueinander parallelen Seiten verlaufen, die verbleibenden gegenüberliegenden dreieckigen Restflächen die ebenen Bereiche bilden und die in Strömungsrichtung am weitesten auseinander liegenden Spitzen des Plattenstapels die Mitte der Stirnflächen darstellen. Die Wärmeaustauschkanalwandungen können glatt oder verrippt sein, wobei die Verrippungen in Strömungsrichtung oder in einem beliebigen Winkel zur Strömungsrichtung und sowohl geradlinig als auch gekrümmt ausgeführt sein können.
Die Erfindung wird weiterhin bestimmt, indem die bezüglich der ebenen Bereiche der Platten eine Ausprägerichtung bildenden Biegelinien als parallel in geringem Abstand voneinander verlaufende Doppelbiegekanten ausgestaltet sind oder die bezüglich der ebenen Bereiche der Platten eine Ausprägerichtung bildenden Biegelinien in Abständen flächige, kreuzartige, sattelartige, kraterartige oder ähnliche Ausprägungen aufweisen.
Gleichermaßen weitergeführt wird die Erfindung, indem um ihre Längsachse verdrehte Bänder in den Wärmeaustauschkanälen angeordnet sind, die eben, verrippt oder bürstenartig ausgeführt sein können.
Vorteilhaft ausgestaltet wird die Erfindung dadurch, daß die Längsachsen der Bänder wenigstens an deren Enden ausgeführt und die Bänder mittels der Enden ihrer Längsachsen geeignet gelagert sind, wobei die Bänder drehbar gelagert und mit einer Antriebsvorrichtung verbunden sein können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung und ihre Wirkungsweise näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wärmetauschers in Explosivdarstellung; Fig. 2 einen Querschnitt durch den Plattenstapel des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers gemäß Fig.l ; Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Plattenstapel gemäß Fig. 2 mit
Doppelbiegekanten und Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Plattenstapel einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung mit eingelegten Bändern.
Bei den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen der Erfindung handelt es sich um Wärmetauscher in kompakter Bauweise, bei denen zwei Luftströme im Gegenstrom aneinander vorbeigefuhrt werden und über eine Trennwand hinweg Wärme von einem Luftstrom an den anderen abgegeben wird. Die Luftführung ist gemäß Fig. 2 als schachbrettartiges Kanalsystem 1 1A. 1 1 B gestaltet, so daß an den vier Wänden jedes Kanals 1 1 A und 1 1 B der Luftstrom mit dem jeweils anderen Wärmepotential als der im Kanal strömende Luftstrom anliegt, wodurch eine zweidimensionale Wärmeübertragung entsteht und damit die größtmögliche Wärmeübertragungsfläche ausgenutzt wird. Auf diese Weise wird ein sehr hoher Wirkungsgrad bei geringem Bauvolumen erreicht.
Fig. 1 zeigt einen solchen Wärmetauscher als Explosivdarstellung. Der Wärmetauscher besteht aus durchgängigen Bauteilen 1 gemäß Fig. 2 ohne Trennfuge, die als geprägte Profile, vorzugsweise als geprägte Aluminiumbleche ausgeführt und übereinander geschichtet sind. Das Profil 1 1 ist zickzackförmig geprägt, wodurch bei der Stapelung der Bleche Strömungskanäle 1 1 A und 1 1 B mit quadratischem Querschnitt gemäß Fig. 2 entstehen, und nimmt den mittleren Bereich des Bleches ein. Die äußeren Plattenbereiche 12 sind eben und bilden nach der Stapelung der Bleche Zu- bzw. Abströmkanäle 14.
Die mechanische Fixierung des Plattenstapels übernimmt ein Gehäuse, das aus einer Grundplatte 2B mit rechtwinklig abgekanteten S.eitenwänden 21 B und einer Deckplatte 2A ebenfalls mit rechtwinklig abgekanteten Seitenwänden 21 A besteht. Grundplatte 2B und Deckplatte 2A sind haubenartig ausgeführt und umschließen derart den Plattenstapel. Die Seitenwände 21 A und 21 B verfügen über in einem geeigneten Winkel abgekantete Montagelippen 22 A bzw. 22 B, so daß der Plattenstapel mittels im Verbund mit den Montagelippen 22A und 22 B als Spannverschlüsse wirkenden Montageschienen 3 entlang der Längsseiten des Gehäuses lösbar unter mechanischem Druck fixiert wird. Anstatt der durchgängigen Montageschienen 3 erfüllen, die Montagelippen 22A und 22 B aufeinander drückende, in Abständen angeordnete Federspangen die gleiche Funktion. Entlang der Längsseiten der Wärmetauschplatten 1 kann ein geeignetes Dichtmittel wie beispielsweise Moosgummi eingebracht sein. Die Wärmetauschplatten 1 stellen in ihrer Grundgestalt sechseckige Flächen dar. Hierbei bilden die ebenen Bereiche 12 jeweils ein Dreieck, die in Strömungsrichtung vor und hinter dem den Wärmeaustausch realisierenden Profilbereich 11 angeordnet sind. Die zickzackförmige Prägung läuft beidseitig in jeweils einem hinsichtlich ihrer Gesamtlänge kurzen Übergangsbereich stetig an Prägetiefe verlierend in die ebenen Bereiche 12 aus. Die gedachten Verbindungen der Übergange zwischen den Profilbereichen 11 und den ebenen Bereichen 12 stellen somit jeweils eine der Dreiecksseiten der ebenen Bereiche 12 dar. Entlang der beiden anderen Dreiecksseiten der ebenen Bereiche 12 sind Verschlußmittel 13 vorgesehen, die vorteilhafterweise mittels Abkantens der Wärmetauschplatten 1 gebildet werden. Die Wärmetauschplatten 1 werden entlang der Dreiecksseiten in der Weise abgekantet, daß je Dreiecksfläche ein Blechstreifen 13 nach unten und ein Blechstreifen 13 nach oben mit den ebenen Bereichen 12 stumpfe oder rechte Winkel bilden und je Wärmetauschplatte 1 in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel die sich gegenüberliegenden Blechstreifen 13 in die gleiche Richtung weisen. Die Blechstreifen 13 haben eine Breite von •/. der Diagonale der Wärmeaustauschkanale. Dies entspricht der halben Höhe der Zu- bzw. Abströmkanäle 14. Analog der mit Montagelippen 22A bzw. 22B ausgestatteten Gehäuseseiten wände 21A und 21B verfugen die abgekanteten Blechstreifen 13 über in einem geeigneten Winkel abgekantete Dichtlippen 15. Die Wärmetauschplatten 1 sind dabei in der Weise gestapelt, daß die Blechstreifen 13 benachbarter Wärmetauschplatten 1 entlang der Dichtlippen 15 aufeinanderstoßen. Dadurch werden alternierend die Zu- bzw. Abströmkanäle 14 hälftig verschlossen. Desweiteren weisen die Blechstreifen 13 wiederum mittels Abkantens gebildete Zentrierlippen 24 auf, wobei die Länge der Blechstreifen 13 so gewählt ist, daß die Wärmetauschplatten 1 mittels zweier Zentrierschienen 4 paarweise gegen die Gehäuseseitenwände 21 gedrückt werden. Die Dichtlippen 15 stoßen in Strömungsrichtung gegen die Kanten der Gehäuseseitenwände 21 und zentrieren dergestalt die Wärmetauschplatten 1 in Strömungsrichtung gegen das Gehäuse. Geeigneterweise sind die Zentrierschienen 4 in Arretierkerben 23 der Gehäusegrundplatte 2B und der Gehäusedeckplatte 2A fixiert.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher. Die Schnittebene ist der Deutlichkeit wegen hervorgehoben dargestellt. Die gestapelten Wärmetauschplatten 1 bilden mit ihren zickzackförmig profilierten Bereichen 1 1 Wärmetauschkanäle HA und 11B, die schachbrettartig verteilt sind. Die nicht mit Schraffur unterlegten Wärmetauschkanäle 11 A führen einen Luftstrom mit einem ersten Wärmepotential, beispielsweise einen kalten Zuluftstrom. Die mit Schraffur unterlegten Wärmetauschkanäle I IB fuhren einen Luftstrom mit einem zweiten Wärmepotential, beispielsweise einen warmen Abluftstrom. Die Luftströme werden aufgrund der gemäß Fig. 1 gewählten Verteilung der Verschlußmittel 13 für die Zu- bzw. Abströmkanäle 14 im Gegenstrom durch die Wärmetauschkanäle 1 1A und I I B geführt. Die schachbrettartige Anordnung der Wärmetauschkanäle 1 1 A und 1 1 B bewirkt eine zweidimensionale Wärmeübertragung, da an allen vier Kanal Wandungen jedes Kanals 1 1A jeweils ein Kanal 1 1B anliegt. Diese Kanal Verteilung ist dem Grunde nach bekannt. Da jedoch die Seitenwände der Wärmetauschkanäle I IA und 1 1 B mit den Wänden der in Fig. 1 angedeuteten Zu- bzw. Abströmkanäle 14 einen Winkel von etwa 45 ° bilden, muß beim Übergang des Luftstroms zwischen Zu- oder Abströmkanal 14 und Wärmetauschkanal 1 1A bzw. 1 1 B nur '/., des Luftstroms umgelenkt werden. Da zudem die Höhe der Zu- bzw. Abströmkanäle 14 rund η-/mt der lichten Weite der Wärmetausehkanäle HA und I I B beträgt, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung eine druckverlustarmc Betriebsweise. Die Prägung 1 1 der Wärmetauschplatten 1 kann in einer sehr geringen Tiefe erfolgen, ohne daß die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Wärmetauschers beeinträchtigt wird. Dadurch ergeben sich fertigungstechnische Vorteile in Form einfacher Herstellung und Montage. Desweiteren ist die Herstellung von Wärmetauschern nahezu beliebiger Kompaktheit möglich.
Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Varianten der Sicherung der Wärmetauschplatten 1 bezüglich gegenseitigen Ineinandergleitens in Form von Detail Vergrößerungen aus Querschnitten durch erfindungsgemäße Wärmetauscher.
Eine erste Variante ist in Fig. 3 dargestellt. Zur Lagefixierung einer ersten Wärmetauschplatte bezüglich einer zweiten Wärmetauschplatte weist der profilierte Plattenbereich 1 1 im Scheitel der unteren Wärmetauschplatte Doppelbiegekanten 1 1 1 auf, in denen der spitz zulaufende Scheitel der oberen Wärmetauschplatte angeordnet und dadurch gegen seitliches Verrutschen gesichert ist. Zur Verdeutlichung sind desweiteren ein erster Wärmetauschkanal 1 1 Λ und ein zweiter Wärmetauschkanal 1 1 B bezeichnet.
Eine zweite Variante der Sicherung der Wärmetauschplatten 1 gegen seitliches Ineinandergleiten besteht gemäß der Darstellung in Fig. 4 aus in den Kanälen angeordneten um ihre Längsachse verdrehten vorzugsweise metallischen Bändern 1 12. Neben der Lagefixierung der Profilbereiche 1 1 bewirken die verdrehten Bänder 1 32 eine Verwirbelung der Luftströme und damit eine Erhöhung des Wärmeübergangs an den Kanalwandungen. Werden die Bänder 1 12, die sowohl glatt, verrippt oder auch als Bürsten ausgeführt sein können, mit einer Antriebseinrichtung verbunden, die sie in eine Drehbewegung um ihre Längsachsen versetzt, können derart Schmutzpartikel im Kanalsystem gelockert und nach Art eines Schneckenförderers ausgetragen werden.
Ein Wärmetauscher nach der Erfindung zeichnet sich durch einfache Montage und Zerlegbarkeit aus. Dadurch ist eine einfache Reinigung gegeben und durch Schmutzablagerungen hervorgerufene Beeinträchtigungen der Wärmeübertragung und damit des Wirkungsgrades werden vermieden.

Claims

Patent
1. Wärmetauscher für getrennt geführte, insbesondere gasförmige Medien, dessen von den Medien durchströmte Kanäle bezüglich der sie durchströmenden Medien schachbrettartig angeordnet sind, bestehend aus übereinander gestapelten Platten, die außerhalb eines wärmeaustauschkanalbildenden Bereiches eben sind, die Zwischenräume zwischen den ebenen Bereichen der Platten An- bzw. Abströmkanäle bilden, die an den Stirnseiten des Wärmetauschers zwischen der Mitte und den Stapelkanten alternierend mit Verschlußmitteln versehen sind und die halben Stirnseiten des Wärmetauschers jeweils mit einer Medienquelle oder einer Mediensenke verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten ( 1 ) im wärmeaustauschkanalbildenden Bereich ( 1 1 ) zickzackartig ausgeprägt sind und die Platten (1 ) derart angeordnet sind, daß sich im wärmeaustauschkanalbildenden Bereich (1 1 ) die Biegelinien benachbarter Platten (1) wenigstens nahezu berühren, die Wärmeaustauschkanale (H A, I I B) im wesentlichen quadratische Querschnittsflächen aufweisen und die Seiten der An- bzw. Abströmkanäle (14) mit den Seiten der Wärmeaustauschkanalquerschnittsflächen einen Winkel von wenigstens annähernd 45 ° bilden.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Platten ( 1 ) sechseckig ausgebildet sind, die Biegelinien im wesentlichen gleiche Länge aufweisen und parallel zwischen zwei zueinander parallelen Seiten verlaufen, die verbleibenden gegenüberliegenden dreieckigen Restflächen die ebenen Bereiche (12) bilden und die in Strömungsrichtung am weitesten auseinander liegenden Spitzen des Plattenstapels die Mitte der Stirnflächen darstellen.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bezüglich der ebenen Bereiche (12) der Platten ( 1 ) eine Ausprägerichtung bildenden Biegelinien als parallel in geringem Abstand voneinander verlaufende Doppelbiegekanten (1 1 1) ausgestaltet sind.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die bezüglich der ebenen Bereiche (12) der Platten (1) eine Ausprägerichtung bildenden Biegelinien in Abständen flächige, kreuzartige, sattelartige, kraterartige oder ähnliche Ausprägungen aufweisen.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß um ihre Längsachse verdrehte Bänder (1 12) in den Wärmeaustauschkanälen (HA, 1 1 B) angeordnet sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die um ihre Längsachse verdrehten Bänder (1 12) eben, verrippt oder bürstenartig ausgeführt sind.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Bänder (1 12) wenigstens an deren Enden ausgeführt und die Bänder mittels der Enden ihrer Längsachsen geeignet gelagert sind.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (1 12) drehbar gelagert und mit einer Antriebsvorrichtung verbunden sind.
9. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschkanalwandungen Verrippungen aufweisen.
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