WO2006097116A1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

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WO2006097116A1
WO2006097116A1 PCT/EP2005/002659 EP2005002659W WO2006097116A1 WO 2006097116 A1 WO2006097116 A1 WO 2006097116A1 EP 2005002659 W EP2005002659 W EP 2005002659W WO 2006097116 A1 WO2006097116 A1 WO 2006097116A1
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plate
heat exchanger
plates
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plate heat
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Olivier Brasseur
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Gea Ecoflex Gmbh
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    • 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
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/044—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being pontual, e.g. dimples
    • 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
    • F28F2240/00—Spacing means

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger with through-flow or countercurrent of gas-permeable channels, which are formed for the one medium between each connected to a plate pair of individual plates and for the other medium between the assembled into a plate stack plate pairs.
  • a plate heat exchanger of the type described above is known from DE 198 32 164 A1.
  • the plate heat exchanger described here consists of individual plates, which each form plate pairs. Several of these plate pairs form a plate stack.
  • the individual plates connected to a respective plate pair form the flow channels for the one medium, whereas the flow channels for the other medium are formed by the plate pairs directly superimposed and assembled into a plate stack.
  • An advantage of the known from DE 198 32 164 A1 heat exchanger is that the individual plates of each plate pair are connected to each other with the interposition of spacers.
  • the individual plates of a pair of plates interconnecting spacers are formed by nubs, the nubs of the adjacent individual plates of a pair of plates in the assembled state of the plate heat exchanger or lie against each other, wherein the individual plates of the plate pair at these locations preferably by means of Welding are connected.
  • the spacers formed between the individual plates of a pair of plates minimize the risk of vibration excitation of the heat exchanger plates, as described in detail in DE 198 32 164 A1.
  • the size of the flow channels formed between the plate pairs joined to form a plate stack can not be freely determined on account of the geometrical configuration of the individual plates which is predetermined in relation to the spacer function.
  • the invention proposes a plate heat exchanger of the type mentioned, which is characterized in that spacers are arranged between the plate pairs of the plate stack.
  • the plate pairs of the plate heat exchanger are arranged at a distance from one another.
  • the flow channels located between the respective plate pairs can thus be of any desired size.
  • the size of the spacer is arbitrary, so that the distance between two pairs of plates depending on the selected spacer or can be set freely. Basically, it is possible to form different distances between the individual plate pairs of a plate heat exchanger, but it is preferred that the distances between the individual plate pairs of a plate stack correspond to each other.
  • prefabricated plate pairs are preferably used. Under interposition of a Spacers, these prefabricated plate pairs are connected together to form the plate heat exchanger according to the invention.
  • the spacers are formed according to a feature of the invention as separate components and can be connected to the plate pairs in a conventional manner, for example by means of gluing, welding or the like.
  • the respective individual plates of a pair of plates on bulges, projections or the like, which serve as a spacer between the plate pairs in the later composite.
  • the one single plate of a plate pair is formed accordingly, whereas the other single plate of this plate pair is formed in a conventional manner.
  • each individual plate of a plate pair is designed to fulfill the spacer function, in which case it may be provided that plate pairs alternately combined with conventionally formed individual plates on the one hand and plate pairs with correspondingly formed according to the invention plate pairs or each according to the invention trained individual plates contribute half of the actual desired distance between two pairs of plates, that is, the adjacent individual plates of two pairs of plates each make up half of the total adjusting distance.
  • spacers are arranged between the individual plate pairs of the plate stack, so that the distance between the plate pairs can be chosen as a function of the spacers used. According to a further feature of the invention it is provided that the spacers are respectively arranged in the outer edge regions of the plate pairs. This embodiment allows in particular a simple and cost-effective production of the plate heat exchanger according to the invention.
  • the individual plates of a plate pair with respect to their central plate plane each have recesses through which the individual plates of this pair of plates are interconnected.
  • the individual plates of a pair of plates are therefore not connected by adjacent nubs, but it is provided to provide the individual plates with respect to their central plane with recesses, which recesses then lie on each other and allow a connection of the individual plates .
  • the design of recesses of the aforementioned type in contrast to the design of known from the prior art knobs have been found to be simpler and therefore less expensive to manufacture.
  • this embodiment has the advantage that spacers between the plate pairs can be arranged in the region of the opposing recesses of two pairs of plates, if necessary, for example, to prevent possible occurring oscillatory movements of the individual plates and / or the plate pairs.
  • Fig. 1 shows a plate heat exchanger according to the prior art
  • FIG. 2 shows a plate heat exchanger according to the invention.
  • the Fign. 1 and 2 each show a plate heat exchanger in a schematic sectional view.
  • 1 shows a plate heat exchanger known from the prior art, as it corresponds, for example, to the plate heat exchanger described in DE 198 32 164 A1.
  • Fig. 2 shows a plate heat exchanger according to the invention.
  • the in Figs. 1 and 2, respectively identically used reference numerals refer to the same components.
  • the plate heat exchanger PW shown in Fig. 1 consists of a plurality of plate pairs P, which together form the plate stack S.
  • Each plate pair P consists of two individual plates E.
  • the individual plates E of each plate pair have nubs N. Some of the nubs N on the respectively facing sides of the individual plates E of a plate pair P are formed as spacers A.
  • the nubs N formed as spacers A of the individual plates E of this plate pair P abut one another.
  • the individual plates E of this plate pair P are connected to each other, for example by welding.
  • the plate pairs P as such are, as shown in FIG. 1 can clearly see, directly on each other, in the outer edge region.
  • Fig. 2 shows a plate heat exchanger PW according to the invention.
  • the individual plate pairs P are not directly adjacent to each other, but located between the individual plate pairs P of the plate heat exchanger PW a spacer A.
  • the plate pairs P are therefore spaced from each other. In this case, the distance between the individual plate pairs P in accordance with the configuration of the spacer A falls. The distance between the plate pairs P can thus be freely determined and influenced by the choice of corresponding spacers A.
  • the individual plates E of a pair of plates P are indeed spaced apart from each other, but the individual plates E do not have knobs N, as known from the prior art, as shown for example in FIG is.
  • the individual plates E each have depressions V with respect to their central plate plane ME, via which the individual plates E of a plate pair P are connected to one another. This connection may be formed in a conventional manner, for example by means of welding.
  • spacers A can also be arranged between two plate pairs P in the region of their respective recesses V, so that the spacers A are then arranged not only in the edge region RB of the respective plate pairs P.
  • such an embodiment is not absolutely necessary, but it should be sufficient in most applications, only in the edge regions RB of the plate pairs P spacers A to arrange, as shown in Fig. 2 by way of example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit im Gleichstrom oder Gegenstrom von gasfähigen Medien durchströmbaren Kanälen, die für das eine Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelteilen (E) und für das andere Medium zwischen den zu einem Plattenstapel (S) zusammengefügten Plattenpaaren (P) gebildet sind. Um einen Plattenwärmetauscher zu schaffen, der die Ausbildung von in ihrer Größe beliebigen Strömungskanälen zwischen den Plattenpaaren ermöglicht, wird mit der Erfindung vorgeschlagen ein Plattenwärmetauscher, der sich dadurch auszeichnet, daß zwischen den Plattenpaaren (P) des Plattenstapels (S) jeweils Abstandshalter (A) angeordnet sind.

Description

Plattenwärmetauscher
Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit im Gleichstrom oder Gegenstrom von gasfähigen Medien durchströmbaren Kanälen, die für das eine Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten und für das andere Medium zwischen den zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren gebildet sind.
Ein Plattenwärmetauscher der vorbeschriebenen Art ist aus der DE 198 32 164 A1 bekannt. Der hier beschriebene Plattenwärmetauscher besteht aus Einzelplatten, die jeweils Plattenpaare bilden. Mehrere dieser Plattenpaare bilden einen Plattenstapel.
Die zu einem jeweiligen Plattenpaar verbundenen Einzelplatten bilden die Strömungskanäle für das eine Medium, wohingegen die Strömungskanäle für das andere Medium durch die direkt aufeinander liegenden und zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaare gebildet sind.
Von Vorteil des aus der DE 198 32 164 A1 bekannten Wärmetauschers ist, daß die Einzelplatten eines jeden Plattenpaares unter Zwischenordnung von Abstandshaltern miteinander verbunden sind. Die die Einzelplatten eines Plattenpaares miteinander verbindenden Abstandshalter sind durch Noppen gebildet, wobei die Noppen der benachbarten Einzelplatten eines Plattenpaares im montierten Zustand des Plattenwärmetauschers auf- bzw. aneinander liegen, wobei die Einzelplatten des Plattenpaares an diesen Stellen vorzugsweise mittels Schweißen miteinander verbunden sind. Die zwischen den Einzelplatten eines Plattenpaares ausgebildeten Abstandshalter minimieren die Gefahr der Schwingungsanregung der Wärmetauscherplatten, wie in der DE 198 32 164 A1 im Detail beschrieben.
Obgleich sich ein Plattenwärmetauscher der vorgenannten Art in der Praxis bewährt hat, ist er nicht frei von Nachteilen. So läßt sich insbesondere die Größe der zwischen den zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaare ausgebildeten Strömungskanäle aufgrund der in Bezug auf die Abstandshalterfunktion vorgegebenen geometrischen Ausgestaltung der Einzelplatten nicht frei bestimmen.
A u f g a b e der Erfindung ist es deshalb, einen Plattenwärmetauscher zu schaffen, der den vorgenannten Nachteil beseitigt und die Ausbildung von in ihrer Größe beliebigen Strömungskanälen zwischen den Plattenpaaren ermöglicht.
Zur L ö s u n g dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Plattenwärmetauscher der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, daß zwischen den Plattenpaaren des Plattenstapels jeweils Abstandshalter angeordnet sind.
Mittels der erfindungsgemäß vorzusehenden Abstandshalter werden die Plattenpaare des Plattenwärmetauschers beabstandet voneinander angeordnet. Die zwischen den jeweiligen Plattenpaaren befindlichen Strömungskanäle können so in ihrer Größe beliebig ausgebildet werden. Die Größe der Abstandshalter ist frei wählbar, so daß der Abstand zwischen zwei Plattenpaaren in Abhängigkeit des oder der gewählten Abstandshalter frei festgelegt werden kann. Dem Grunde nach ist es möglich, zwischen den einzelnen Plattenpaaren eines Plattenwärmetauschers unterschiedliche Abstände auszubilden, bevorzugt ist jedoch, daß die Abstände zwischen den einzelnen Plattenpaaren eines Plattenstapels jeweils einander entsprechen.
Zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers werden vorzugsweise vorgefertigte Plattenpaare eingesetzt. Unter Zwischenordnung eines Abstandshalters werden diese vorgefertigten Plattenpaare miteinander zum erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers verbunden.
Die Abstandshalter sind gemäß einem Merkmal der Erfindung als separate Bauteile ausgebildet und können mit den Plattenpaaren in an sich bekannter Weise verbunden werden, beispielsweise mittels Kleben, Schweißen oder dergleichen. Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung ist es auch möglich, die Abstandshalter und die die Plattenpaare bildenden Einzelplatten einstückig auszubilden. In dieser Ausgestaltungsform der Erfindung verfügen die jeweiligen Einzelplatten eines Plattenpaares über Ausbuchtungen, Anformungen oder dergleichen, die im späteren Verbund als Abstandshalter zwischen den Plattenpaaren dienen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die eine Einzelplatte eines Plattenpaares entsprechend ausgebildet ist, wohingegen die andere Einzelplatte dieses Plattenpaares in herkömmlicher Weise ausgebildet ist. Im endfertig montierten Zustand des Plattenwärmetauschers sind die Plattenpaare dann derart anzuordnen, daß eine entsprechend ausgebildete Einzelplatte eines Plattenpaares benachbart zu der in herkömmlicher Weise ausgebildeten Einzelplatte eines anderen Plattenpaares angeordnet ist. Selbstredend ist es auch denkbar, daß eine jede Einzelplatte eines Plattenpaares zur Erfüllung der Abstandshalterfunktion entsprechend ausgebildet ist, wobei in diesem Fall vorgesehen sein kann, daß Plattenpaare mit herkömmlich ausgebildeten Einzelplatten einerseits und Plattenpaare mit entsprechend nach der Erfindung ausgebildeten Plattenpaaren andererseits abwechselnd kombiniert werden oder daß die nach der Erfindung entsprechend ausgebildeten Einzelplatten jeweils die Hälfte des tatsächlich gewünschten Abstandes zwischen zwei Plattenpaaren beisteuern, das heißt die benachbarten Einzelplatten zweier Plattenpaare jeweils die Hälfte des sich insgesamt einstellenden Abstandes ausmachen.
Welche Ausgestaltungsform auch immer gewählt wird, entscheidend ist, daß zwischen den einzelnen Plattenpaaren des Plattenstapels Abstandshalter angeordnet sind, so daß der Abstand zwischen den Plattenpaaren in Abhängigkeit der eingesetzten Abstandshalter beliebig gewählt werden kann. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abstandshalter jeweils in den äußeren Randbereichen der Plattenpaare angeordnet sind. Diese Ausgestaltung erlaubt insbesondere eine einfache und kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einzelplatten eines Plattenpaares mit Bezug auf ihre mittlere Plattenebene jeweils Vertiefungen aufweisen, über welche die Einzelplatten dieses Plattenpaares miteinander verbunden sind. Anders als aus dem Stand der Technik bekannt, werden die Einzelplatten eines Plattenpaares also nicht über aneinander liegende Noppen verbunden, vielmehr ist vorgesehen, die Einzelplatten mit Bezug auf ihre mittlere Plattenebene mit Vertiefungen zu versehen, welche Vertiefungen dann aufeinander liegen und ein Verbinden der Einzelplatten ermöglichen. Die Ausgestaltung von Vertiefungen der vorgenannten Art haben sich im Unterschied zur Ausgestaltung der aus dem Stand der Technik bekannten Noppen als einfacher und damit kostengünstiger in der Herstellung herausgestellt. Zudem bietet diese Ausgestaltung den Vorteil, daß auch im Bereich der einander gegenüberliegenden Vertiefungen zweier Plattenpaare Abstandshalter zwischen den Plattenpaaren angeordnet werden können, falls dies erforderlich sein sollte, beispielsweise um unter Umständen auftretenden Schwingbewegungen der Einzelplatten und/oder der Plattenpaare vorbeugen zu können.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Fign. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Plattenwärmetauscher nach dem Stand der Technik und
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher.
Die Fign. 1 und 2 zeigen jeweils einen Plattenwärmetauscher in schematischer Schnittdarstellung. Fig. 1 zeigt dabei einen aus dem Stand der Technik bekannten Plattenwärmetauscher, wie er beispielsweise dem in der DE 198 32 164 A1 beschriebenen Plattenwärmetauscher entspricht. Fig. 2 zeigt einen Plattenwärmetauscher nach der Erfindung. Die in den Fign. 1 und 2 jeweils identisch verwendeten Bezugszeichen betreffen gleiche Bauelemente. Der in Fig. 1 gezeigte Plattenwärmetauscher PW besteht aus einer Mehrzahl von Plattenpaaren P, die gemeinsam den Plattenstapel S bilden. Ein jedes Plattenpaar P besteht aus zwei Einzelplatten E. Die Einzelplatten E eines jeden Plattenpaares verfügen über Noppen N. Einige der Noppen N auf den jeweils zugewandten Seiten der Einzelplatten E eines Plattenpaares P sind als Abstandshalter A ausgebildet. Wie am Beispiel des in Zeichnungsebene nach Fig. 1 zu unterst angeordneten Plattenpaares P anhand von Bezugszeichen verdeutlicht, stoßen die als Abstandshalter A ausgebildeten Noppen N der Einzelplatten E dieses Plattenpaares P aneinander. In diesem Bereich sind die Einzelplatten E dieses Plattenpaares P miteinander verbunden, beispielsweise mittels Schweißen.
Die Plattenpaare P als solche liegen, wie Fig. 1 deutlich erkennen läßt, direkt aufeinander, und zwar im äußeren Randbereich.
Fig. 2 zeigt einen Plattenwärmetauscher PW nach der Erfindung. Wie Fig. 2 erkennen läßt, sind im Unterschied zum Plattenwärmetauscher PW nach Fig. 1 die einzelnen Plattenpaare P nicht direkt einander nebengeordnet, vielmehr befindet sich zwischen den einzelnen Plattenpaaren P des Plattenwärmetauschers PW ein Abstandshalter A. Die Plattenpaare P sind demnach beabstandet voneinander angeordnet. Dabei fällt der Abstand zwischen den einzelnen Plattenpaaren P in Entsprechung der Ausgestaltung der Abstandshalter A aus. Der Abstand zwischen den Plattenpaaren P läßt sich also frei bestimmen und durch die Wahl entsprechender Abstandshalter A beeinflussen.
Wie Fig. 2 des weiteren erkennen läßt, sind die Einzelplatten E eines Plattenpaares P zwar beabstandet voneinander angeordnet, doch verfügen die Einzelplatten E nicht über Noppen N, wie dies aus dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, bekannt ist. Die Einzelplatten E weisen vielmehr mit Bezug auf ihre mittlere Plattenebene ME jeweils Vertiefungen V auf, über welche die Einzelplatten E eines Plattenpaares P miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann in herkömmlicher Weise beispielsweise mittels Schweißen ausgebildet sein.
Die Ausbildung von Vertiefungen V der vorbeschriebenen Art hat sich im Unterschied zur Ausgestaltung von als Abstandshaltern A dienenden Noppen N als einfacher und damit als wirtschaftlicher hefausgestellt. Zudem können zwischen zwei Plattenpaaren P auch im Bereich ihrer jeweiligen Vertiefungen V Abstandshalter A angeordnet sein, so daß die Abstandshalter A dann nicht nur im Randbereich RB der jeweiligen Plattenpaare P angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung ist jedoch nicht zwingend erforderlich, vielmehr dürfte es in den meisten Anwendungsfällen ausreichend sein, nur in den Randbereichen RB der Plattenpaare P Abstandshalter A anzuordnen, wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Plattenwärmetauscher mit im Gleichstrom oder Gegenstrom von gasfähigen Medien durchströmbaren Kanälen, die für das eine Medium zwischen jeweils zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelteilen (E) und für das andere Medium zwischen den zu einem Plattenstapel (S) zusammengefügten Plattenpaaren (P) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Plattenpaaren (P) des Plattenstapels (S) jeweils
Abstandshalter (A) angeordnet sind.
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (A) jeweils in den äußeren Randbereichen (RB) der Plattenpaare (P) angeordnet sind.
3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (A) und die die Plattenpaare (P) bildenden Einzelplatten (E) einstückig ausgebildet sind.
4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (A) separate Bauteile sind.
5. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenpaare (P) als Freistromplatten ausgebildet sind.
6. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelplatten (E) eines Plattenpaares (P) mit Bezug auf ihre mittlere Plattenebene (ME) jeweils Vertiefungen aufweisen, über welche die Einzelplatten (E) eines Plattenpaares (P) miteinander verbunden sind.
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