DE2335784A1 - Mantelplattenwaermeaustauscher - Google Patents

Description

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Przedsiebiorstwo Boswiadczalne Frzemyslowych Urzadzen Chlodniczyeh ¹COCH*, Krakow / Polen

- Mantelplattenwärmeaustauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mantelplattenwärmeaustauscher, der aus einem geschlossenen Mantel und einem Plattensatz mit zwei getrennten Zwischenplattenräumen besteht.

Gegenstand der Erfindung ist ein Μεη telplattenwärmeaustauscher mit vergrößerter Wärmeaustauschfläche, der für chemische Vorrichtungen und für Kälteanlagen bestimmt ist.

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Bekannt sind bisher Plattenwärmeaustauscher, die aus flachen Platten verschiedener Gestalt bestehen, zwischen denen sich Abstandseinlagen aus gewellten Bändern oder Blechen befinden. Diese Teile sind steif miteinander verbunden und bilden ein kompaktes Ganzes, das in einer Ummantelung angebracht ist, die mit Eingangsstutzen und Ausgangsstutzen für die zwischen den Platten fließenden, die Wärme austauschenden Medien versehen ist.

Bekannt sind auch Plattenwärmeaustauscher ohne Ummantelungen, hergestellt aus Platten in Form von runden, ovalen oder viereckigen Gefäßen mit abgerundeten Ecken. Diese Platten sind miteinander längs der sich berührenden Ränder dicht verbunden und sind mit durchgehenden Öffnungen und Stutzen versehen, die den die Wärme austauschenden Medien den Durchfluß zwischen den Platten ermöglichen, wobei jedes dieser Medien im jeweils zweiten Raum zwischen den Platten fließt.

Der Nachteil bekannter Plattenwärmeaustauscher besteht darin, daß sie nur bei Wärmeaustauschprozessen verwendet werden können, bei denen die Drücke der Medien nicht groß sind und einige zehn Atmosphären betragen. Große Arbeitsdrücke bewirken nämlich das Verbiegen der Plattenelemente, insbesondere der äußersten, und außerdem entstehen Undichtheiten an den geschweißten, preßgeschweißten oder geklebten Stellen. Djß s ergibt eine bedeutende Beschränkung der Anwendung dieser Austauscher beim Arbeiten mit hohen thermischen und mechanischen Belastungen. Gegenmaßnahmen gegen diese ungünstigen Erscheinungen durch Vergrößerung der Dicke von Platten und der Ummante-lungen oder durch die Anwendung von Verstärkungselementen führen zu einer wirtschaftlich unbegründeten und ungünstigen Vergrößerung des Gewichts des Austauschers .

Das Ziel der Erfindung ist die Konstruktion eines Wärmeaustauschers, der die energetischenVorteile von Plattenwärmeaus-

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tauschern und die hohe Festigkeit von Mantelrohraustauschern aufweist und die Möglichkeit einer leichten Änderung der thermischen Leistungsfähigkeit durch Änderung der Anzahl der Plätten bietet.

Dieses Ziel wird mit einem Mantelplattenwärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch errejte ht, daß der Plattensatz koaxial zu dem Mantel angebracht und ein Zwischenplattenraum dieses Plattensatzes mit dem Innenraum des Mantels dauernd verbunden ist, während sich zwischen dem Plattensatz und dem Mantel federnde Abstandselemente in Form.von Leisten befinden.

Es erfolgt also eine koaxiale Anbringung des Plattensatzes in der Ummantelung des Austauschers und eine ständige Verbindung eines Zwischenplattenraumes dieses Plattensatzes mit dem Innenraum der Ummantelung. Der Plattensatz besteht aus runden Platten, die die Gestalt von Gefäßen mit kegelförmig abgebogenen Rändern haben. Jede derV.Platten hat wenigstens zwei Durchgangs öffnungen, von denen die eine mit einem Hals versehen ist. Die Entfernung der öffnungen von der Plattenmitte ist für alle Platten die gleiche, dagegen ist der gegenseitige Abstand dieser öffnungen in zwei benachbarten Platten verschieden, unter Aufrechterhaltung eines gleichen Abstandes derselben von der horizontalen Achse der Platte.

Nach der Zusammenstellung berühren sich die Platten mit ihren Rändern und der Hals der öffnung jeder Platte ragt in die öffnung ohne Hals der benachbarten Platte hinein, wobei jede Platte gegenüber eins r gleichen nächsten Platte im Plattensatz um l80° gedreht ist.

Zwischen den Platten befinden sich kegelige oder halbkugelige Abstandselemente, die im Material der Platte ausgeprägt sind, wobei die Höhe dieser Elemente gleich dem Abstand der Platten

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voneinander ist. Die gegenseitige Verbindung der Platten ist durch Schweißen, Preßschweißen oder Kleben hergestellt.

Der Plattensatz ist mit Verstärkxingsringen und mit flachen Böden, die sich an den Enden des Satzes befinden, ausgerüstet, wobei die flachen Böden an den äußersten Platten anliegen. Zwischen dem Plattensatz und der Ummantelung befinden sich federnde Abstandselemente in Form von Leisten.

Vorteile des Austauschers gemäß der Erfindung sind die einfache und kompakte Konstruktion sowie günstige energetische Verhältnisse. Die Platten können auf der gleichen Vorrichtung ange-fertigt werden, und da sie typisiert sind, kann man leicht einen Plattensatz mit bestimmter Wärmeaustauschfläche zusammensetzen.

Die Verbindung eines Zwischenplattenraumes mit dem Innern des Mantels ermöglicht eine teilweise oder gänzliche Entlastung des Plattensatzes, da die Belastung der Platten unter anderen aus dem Unterschied der Drücke der durch den Austauscher hindurchfließenden Medien erfolgt. Im Falle gleicher Drücke beider Medien ist der Plattensatz vollkommen entlastet. Eine geringe Belastung der Platten gestattet ein Arbeiten des Aus tauschers bei sehr hohen, von der Festigkeit des Außenmantels abhängigen Arbeitsdrücken.

Der Plattensatz zeichnet sich durch ein sehr geringes thermisches Beharrungsvermögen aus, was für die Führung von thermischen Prozessen mit automatischer Regelung von Bedeutung ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und w ird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

■Fig. 1 einen Austauscher im Längsschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2 ,

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Pig. 2 einen Austauscher im Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 3 und 4 den Austauscher in Draufsicht, und

Fig. 5 eine Platte des Austauschers im Querschnitt längs der Linie C - C in Fig. 3, ··

Der Austauscher besteht aus einem Mantel 1, der auf der einen Seite durch einen flachen Boden 2, und auf der anderen Seit durch einen elliptischen Boden 3 geschlossen ist. Im Innern des Mantels 1 befindet" sich ein Plattensatz 4, der auf Stützen 5 angebracht ist,die an den elliptischen Boden 3 angeschweißt sind.

Der Plattensatz 4 besteht aus abwechselnd angebrachten Platten 6 und 7. Diese Platten haben die Gestalt runder Gefäße mit kegelförmig ausgebogenen Rändern urä sind mit zwei Durchgangsöffnungen versehen, und zwar mit einer öffnung 8 ohne Hals und mit einer öffnung 9 mit einem Hals 10. Außerdem weisen die Platten 6 und 7 ausgeprägte' kegelförmige Abstandselemente 11 auf, deren Höhe gleich dem gegenseitigen Abstand dieser Platten im Platten satz 4 ist. Nach dem Zusammenstellen sind die Platten 6 und 7 durch Vermittlung der Ränder und der Hälse 10, die in die öffnungen 9 hineingehen, aneinander angefügt. Die Anordnung der Platten β und 7 ist abwechselnd, d..h.die Platte 7 ist an die Platte 6 angefügt, und auf die Platte 7 folgt wiederum eine Platte 6, gegenüber der vorherigen Platte 6 um 18O° gedreht, wonach wiederum eine Platte 7 angeschlossen ist, die ebenfalls gegenüber der vorherigen Platte 7 um l80° gedreht ist usw.

Die Platten 6 und % sind miteinander längs der Ränder und an der Kontaktstelle der öffnungen 9 mit den Hälsen 10 dicht verschweißt. An den Enden des Plattensatzes 4 sind flache Böden 12 und 13 und Verstärkungsringe 14 und I5 angeschweißt. An den letzteren sind federnde Abstandselemente 16 befestigt.

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Auf diese Weise hat der Plattensatz 4 zwei getrennte, dicht verschlossene Zwischenplattenräume für den Durchfluß zweier wärmeaustauschender Medien, Außerdem befindet sich zwischen dem Plattensatz 4 und dem Mantel 1 ein zusätzlicher Raum, der mit einem der Zwischenplattenräume im Plattensatz 4 verbunden ist.

Der Austauscher ist mit Stutzen 17, 18, 19 und 20 versehen, die zum Zuführen und Abführen der die Wärme austauschenden Medien bestimmt sind. Der Stutzen 21 verbindet einen Zwischenplattenraum des. Plattensatzes 4 mit dem Raum zwischen diesem Plattensatz und dem Mantel 1.

Ein Medium a* wird dem Austauscher durch den Stutzen I7 zügeführt, fließt durch einen Zwischenplattenraum a im Plattensatz 4 hindurch und durch den Stutzen 18 aus dem Austauscher heraus. Gleichzeitig fließt ein Medium b^r durch den Stutzen I9 und durch einen Zwischenplattenraum b in den Raum zwischen den Plattensatz 4 und dem Mantel 1, und von hier fließt es durch den Stutzen 20 aus dem Austauscher heraus.

Dank der Abstandselemente 11 in den Platten 6 und 7 erleidet der Durchfluß der Medien a¹ und b' Störungen, was die Intensivität des Wärmeaustauschers vergrößert. Dieser Prozess wird durch die Anordnung der Durchgangs öffnungen 8 und 9 in den Platten 6 und 7 zusätzlich vergrößert, die die Medien a' und b^f zum Durchfluß längs der Oberflächen dieser Platten zwingen.

Im Plattensatz 4 herrscht ein Druck, der gleich ist dem Druckunterschied zwischen den Medien a^! und b¹, dagegen herrscht außerhalb dieses Plattensatzes der Druck des Mediums b¹. Wenn die Drücke der Medien a¹ und b' gleich sind, ist der Plattensatz 4 xöllkommen entlastet.

Der Wärmeaustauscher kann mittels Medien verschiedener Viskosi-

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tat, mittels flüssigen Medien und gasförmigen Medien oder mittels flüssigen und gasförmigen Medien in einem weiten Bereich von Arbeitsdrücken arbeiten. Der Austauscher eignet sich zur Arbeit in horizontaler oder vertikaler Anordnung.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Mantelplattenwärmeaustauscher, der aus einem geschlossenen Mantel und einem Plattensatz mit zwei getrennten Zwischenplattenräumen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattensatz (4) koaxial zu dem Mantel (1) angebracht und ein Zwisehenplattenraura (a) dieses Plattensatzes (4) mit dem Innenraum des Mantels (1) dauernd verbunden ist, während sich 2wischen dem Plattensatz (4). und dem Mantel (1) federnde Abstandselemente (11) in Form von Leisten befinden.

   2. Mantelplattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß abwechselnd angeordnete Platten (6, 7) vorgesehen sind,w obei die Hälse (10) von öffnungen (9) jeder der Platte (6,7) in öffnungen (8) ohne Hälse benachbarter Platten hineinragen und gleichzeitig aufeinanderfolgende Platten (6,7) zib inander um l80° gedreht sind, was den Durchfluß der wärmeaustauschenden Medien längs dieser Platten in zwei voneinander getrennten Zwischenplattenräumen (a,b) ermöglicht.

   5. . Mantelplattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Plattensatzes (4) Verstärkungsringe (14,15) sowie flache Boden (12,15) angebracht sind, wobei diese Böden dicht an den äußersten Platten (6) und/oder (7) anliegen.

   4. Mantelplattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (6,7) mit kegeligen oder halbkugeligen Abstandselementen (16) versehen sind, deren Höhe gleich dem Abstand dieser Platten zueinander ist, wobei diese Abstandselemente im Material der Platten (6,7) ausgeprägt sind.

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   5. Mantelplattenwärmeaustauscher nach Anspruch 1,2 oder

   dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (.6,7) mittels Schweißen, Preßschweißen oder Kleben dicht miteinander verbunden sind.

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