Plattenreaktor

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Plattenreaktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Ein derartiger Platten reaktor ist zum Beispiel aus der EP-A1-0 347 961 bekannt.

[0002] Aus der DE 36 13 596 A1 ist ein Plattenreaktor in Form eines Wärmetauschers bekannt, der aus einem Stapel von Metallplatten besteht. In den Metallplatten sind Vertiefungen zur Ausbildung von Strömungskanälen vorgesehen. In Stapelrichtung erstrecken sich Verteiler- beziehungsweise Sammelkanäle durch den Plattenstapel. In diese Verteiler- beziehungsweise Sammelkanäle sind die entsprechenden Zu- beziehungsweise Abführleitungen gesteckt und durch einen Lötvorgang gasdicht verbunden.

[0003] Die EP 0 347 961 A1 offenbart einen Plattenwärmetauscher, der eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Wärmetauscherplatten sowie zwei den Plattenstapel begrenzende Endplatten aufweist. Eine unmittelbar benachbart zu einer oberen Endplatte angeordnete Platte des Plattenstapels weist in zwei einander gegenüberliegenden Ecken jeweils eine kreisförmige Vertiefung mit einem ringförmigen Randabschnitt sowie einer von dem ringförmigen Randabschnitt begrenzten Durchflussöffnung auf. In den anderen beiden einander gegenüberliegenden Ecken der Platte sind jeweils kreisförmige Durchflussöffnungen ausgebildet. Die Endplatte weist entlang zweier einander gegenüberliegender Seiten jeweils eine oval geformte Ausbuchtung auf, in der zu den in der Platte ausgebildeten Durchflussöffnungen korrespondierende Öffnungen ausgebildet sind, wobei die Durchmesser aller in der Platte ausgebildeten Durchflussöffnungen und die Durchmesser aller in die Endplatte eingebrachten Öffnungen identisch sind. Der Plattenwärmetauscher umfasst ferner erste und zweite Zu- beziehungsweise Abführleitungen, die zwischen der Endplatte und der zu der Endplatte benachbarten Platte des Plattenstapels festgelegt sind. Die Zu- beziehungsweise Abführleitungen weisen jeweils einen zylindrischen Leitungsabschnitt sowie einen zweistufigen Sockelabschnitt auf. Der zweistufige Sockelabschnitt der ersten Zu- beziehungsweise Abführleitungen wird mit dem ringförmigen Randabschnitt der in der Platte ausgebildeten Vertiefung verbunden, während der zweistufige Sockelabschnitt der zweiten Zu- beziehungsweise Abführleitungen auf der flachen Oberfläche der Platte befestigt wird, so dass die Sockelabschnitte der ersten und zweiten Zu- beziehungsweise Abführleitungen zwischen der Platte und der in der Endplatte ausgebildeten Ausbuchtung festgelegt werden. Der zylindrische Leitungsabschnitt erstreckt sich durch die in der Endplatte ausgebildeten Öffnungen, wobei der Außendurchmesser des zylindrischen Leitungsabschnitts im Wesentlichen dem Innendurchmesser der in den Endplatten ausgebildeten Öffnungen bzw. der in die Platte eingebrachten Durchflussöffnungen entspricht.

[0004] Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen kostengünstig herstellbaren Plattenreaktor mit verbesserter Anschlussbefestigung zu schaffen.

[0005] Diese Aufgabe wird durch einen Plattenreaktor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Durch die Ausbildung der Endplatten aus mehreren dünnen Teilplatten kann eine kostengünstige Herstellung erreicht werden. Vorzugsweise können die normalen Platten des Plattenreaktors als Teilplatten für die Endplatten verwendet werden. Somit ist lediglich eine Art von Platten notwendig und dennoch kann eine ausreichende mechanische Stabilität des Plattenreaktors gewährleistet werden. Durch die Anordnung von mindestens einer Erhebung am Außenumfang der Zu- beziehungsweise Abführleitung und zumindest einer entsprechenden Vertiefung an zumindest einer der Teilplatten kann eine Verzahnung zwischen der Zu- beziehungsweise Abführleitung und der Endplatte erreicht werden.

[0007] Dadurch erhöht sich zum einen die Fügefläche, wodurch beim anschließenden Lötvorgang eine bessere Dichtigkeit gewährleistet werden kann. Zum anderen wird die Montage verbessert, da durch die Verzahnung eine exakte Positionierung möglich ist.

[0008] Weiter Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, die einen Schnitt durch einen Plattenreaktor im Bereich eines Anschlußrohres zeigt.

[0009] Der insgesamt mit 1 bezeichnete, in der Zeichnung jedoch nur teilweise und im Schnitt dargestellte Plattenreaktor besteht aus einem Stapel von Platten 2, der durch eine insgesamt mit 3 bezeichnete Endplatte abgeschlossen wird. Die Endplatte 3 im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht aus vier Teilplatten 4. An die eine in der Zeichnung gezeigte Platte 2 schließen sich beliebig viele weitere Platten an. Der Stapel wird auf der der Endplatte 3 gegenüberliegenden Seite durch eine weitere, ebenfalls nicht dargestellte Endplatte abgeschlossen. Hierbei kann es sich um eine herkömmliche Endplatte oder eine ebenfalls aus mehreren Teilplatten aufgebaute Endplatte handeln. Die Zahl der Teilplatten 3 ist sowohl bei der Endplatte 3 als auch bei der gegenüberliegenden Endplatte frei wählbar.

[0010] Plattenreaktoren sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden daher hier nur noch kurz und soweit für das Verständnis der Erfindung notwendig beschrieben. Unter Plattenreaktoren in dem hier gebrauchten Sinn werden Vorrichtungen zur Durchführung von chemischen Reaktionen, Vorrichtungen zur Übertragung von thermischer Energie zwischen verschiedenen Medien, aber auch Kombinationen davon verstanden: In den Platten 2 sind in der Zeichnung nicht dargestellte Vertiefungen, Räume oder Kanäle zur Führung von Medien vorgesehen. Im folgenden wird zur Vereinfachung nur noch von Kanälen gesprochen. Es können sowohl identische Platten 2 als auch für die verwendete Medien unterschiedliche Platten 2 verwendet werden. Die einzelnen Platten 2 können hierbei seriell und/oder parallel von den Medien durchströmt werden. Außerdem können in den Kanälen geeignete Katalysatormaterialien in beliebiger Form - zum Beispiel als Schüttung, Beschichtung usw. - zur Unterstützung der chemischen Reaktion vorgesehen werden.

[0011] Zur Zu- beziehungsweise Abführung der Medien zu beziehungsweise aus den einzelnen Kanälen in den Platten 2 sind Verteiler- beziehungsweise Sammelkanäle 5 vorgesehen. Diese werden vorzugsweise durch Bohrungen in den einzelnen Platten 2 beziehungsweise in der Endplatte 3 gebildet, welche bei der Montage in Stapelrichtung deckungsgleich übereinander zum Liegen kommen. In der Zeichnung ist lediglich ein solcher Verteilerkanal 5 gezeigt. Bei einem kompletten Plattenreaktor 1 können jedoch jeweils ein oder auch mehrere Verteiler- beziehungsweise Sammelkanäle 5 vorgesehen werden.

[0012] In den Verteilerkanal 5 hinein ragt eine Zuführleitung 6, welche zur Zufuhr eines Mediums gasdicht mit dem Verteilerkanal 5 verbunden ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Zuführleitung 6 als kreisrundes Rohr dargestellt, was auch eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Es ist jedoch auch möglich, andere Querschnittsformen für die Zuführleitung 6 zu wählen, wobei in diesem Fall anstelle der Bohrungen in den Platten 2 beziehungsweise in der Endplatte 3 entsprechend geformte Durchbrechungen vorgesehen sind. Die Zuführleitung 6 weist an ihrem Außenumfang 7 einen Ringbund 8 auf. Korrespondierend dazu weisen die beiden mittleren Teilplatten 4m eine vergrößerte Bohrung auf, deren Durchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser des Ringbundes 8 entspricht. Darüber hinaus entspricht die axiale Breite b des Ringbundes 8 im wesentlichen der Dicke d der beiden mittleren Teilplatten 4m. Die Teilplatten 4 weisen in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel alle gleiche Dicken auf, die auch der Dicke der Platten 2 entspricht. Selbstverständlich ist es auch möglich, unterschiedlich dicke Teilplatten 4 zu verwenden, wobei in diesem Falle die axiale Breite b des Ringbundes 8 der Dicke d derjenigen Platten mit vergrößerter Bohrung entspricht.

[0013] Vorzugsweise entspricht der Durchmesser der Bohrungen in den Teilplatten 4 im wesentlichen dem Außendurchmesser der Zuführleitung 6, während der Durchmesser der Bohrungen in den Platten 2 im wesentlichen dem Innendurchmesser der Zuführleitung 6 entspricht. Dies hat zur Folge, daß nach der Montage die Medienführung in der Zuführleitung 6 als auch im Verteilerkanal 5 den gleichen Querschnitt aufweist. Die axiale Position des Ringbundes 8 wird vorzugsweise so gewählt, daß das axiale Ende 9 der Zuführleitung 6 nach der Montage mit dem der Platte 2 zugewandten Rand der Endplatte 3 abschließt. Dies bedeutet, daß der axiale Abstand des Ringbundes 8 von dem axialen Ende 9 der Zuführleitung 6 im wesentlichen gleich der Dicke der innersten Teilplatte 4i ist. Dadurch wird verhindert, daß die Zuführleitung 6 die Versorgung der Kanäle in der Platte 2 beeinflußt oder gar behindert.

[0014] Bei der Herstellung des Plattenreaktors 1 werden die Platten 2 aufeinander gestapelt und anschließend die innerste Teilplatte 4i oben auf diesen Stapel gelegt. Anschließend wird die Zuführleitung 6 in den Verteilerkanal 5 gesteckt, wobei der Ringbund 8 auf der Oberfläche der innersten Teilplatte 4i aufliegt. Anschließend werden die beiden mittleren Teilplatten 4m über die Zuführleitung 6 gestülpt. Durch die übereinstimmende Dimensionierung der beiden mittleren Teilplatten 4m und des Ringbundes 8 bilden die Oberfläche der nun obersten Teilplatte 4m und des oberen Randes des Ringbundes 8 eine im wesentlichen ebene Fläche. Daraufhin wird dann die äußerste Teilplatte 4a ebenfalls über die Zuführleitung 6 gestülpt. Schließlich wird auf die äußerste Teilplatte 4a am Außenumfang der Zuführleitung 6 Lotmaterial gegeben, welches beim anschließenden Lötvorgang in die Fügestellen zwischen der Zuführleitung 6 mit Ringbund 8 und den Bohrungen der Teilplatten 4 gezogen wird und bilden eine gasdichte Verbindung. Zusätzlich kann auch noch Lotmaterial zwischen den Teilplatten 4 oder direkt an den Fügestellen zwischen Zuführleitung 6 mit Ringbund 8 und den Bohrungen der Teilplatten 4 vorgesehen werden.

[0015] Durch die Anordnung des Ringbundes 8 werden im wesentlichen zwei Vorteile erreicht. Zum einen wird die Fügefläche zwischen Zuführleitung 6 mit Ringbund 8 und den Bohrungen der Teilplatten 4 erhöht, so daß sowohl die mechanische Stabilität als auch die Dichtigkeit verbessert wird. Zum anderen wird die Zuführleitung 6 sowohl in axialer als auch in radialer Richtungen fixiert, so daß bei der Herstellung kein Fehler bei der Positionierung auftreten kann. Für den Fall, daß die Zubeziehungsweise Abführleitung 6 nicht rotationssymmetrisch ist und es daher auf die Drehrichtung ankommt, kann anstelle des normalen durchgehenden Ringbundes 8 der Außenumfang der Zubeziehungsweise Abführleitung 6 auch nur teilweise mit einem Bund versehen werden, wobei dann in den Teilplatten 4 wiederum eine korrespondierende Durchbrechung eingebracht werden muß. Prinzipiell ist hier jede Form einer Erhebung und der zugehörigen Durchbrechung möglich, wobei jedoch auf eine möglichst einfache Herstellung zu achten ist. Anstelle des dargestellten Ringbundes 8 kann beispielsweise an der Zuführleitung 6 ein kleiner Einstich vorgesehen werden, in den dann anschließend ein Draht- oder Sprengring eingelegt wird. Als weiteres Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, anstelle des Ringbundes 8 die Zuführleitung 6 nach außen aufzuweiten, wodurch wiederum eine Erhebung entsteht.

[0016] Obwohl in der Zeichung lediglich eine Zuführleitung 6 mit zugehörigem Verteilerkanal 5 dagestellt und beschrieben ist, soll der Patentschutz nicht darauf beschränkt werden. Die Erfindung betrifft allgemein einen Plattenreaktor, bei dem zumindest eine der Zu- und/oder Abführleitungen 6 mit der beschriebenen Befestigung versehen ist, unabhängig davon, ob noch weitere Zu- und/oder Abführleitungen 6 mit herkömmlicher Befestigung vorgesehen sind.

Ansprüche

1. Plattenreaktor (1) mit einem von Endplatten (3) begrenzten Stapel von Platten (12) zur Ausbildung von Reaktions- und/oder Wärmetauscherräumen, mit sich im Wesentlichen in Stapelrichtung durch die Endplatten (3) beziehungsweise Platten (12) erstreckenden und durch Durchbrechungen gebildeten Verteiler- und/oder Sammelkanälen (5) und mit einer Zu- beziehungsweise Abführleitung (6), die mit einem Verteiler- beziehungsweise Sammelkanal (5) in Strömungsverbindung steht, wobei die Zu- beziehungsweise Abführleitung (6) teilweise in den Verteiler- beziehungsweise Sammelkanal (5) gesteckt wird, wobei der Außendurchmesser der Zubeziehungsweise Abführleitung (6) im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Verteiler- beziehungsweise Sammelkanals (5) entspricht und die Zu- beziehungsweise Abführleitung (6) gasdicht mit dem Verteiler- beziehungsweise Sammelkanal (5) verbunden wird, und wobei die Zu- beziehungsweise Abführleitung (6) an ihrem Außenumfang zumindest eine Erhebung (8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatte (3) aus mehreren Teilplatten (4) gebildet ist, und dass zumindest eine von der äußersten Teilplatte (4a) abweichende Teilplatte (4m) eine zu der zumindest einen Erhebung (8) korrespondierende Durchbrechung aufweist, so dass die äußerste Teilplatte (4a) und eine von dieses äußersten Teilplatte (4a) abweichende Teilplatte (4m) Durchbrechungen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen.

2. Plattenreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zu- beziehungsweise Abführleitung (6) und der Verteiler- beziehungsweise Sammelkanal (5) zylinderförmig ausgebildet sind und daß die Durchbrechung in der zumindest einen zugehörigen Teilplatte (4m) durch eine Bohrung gebildet ist, deren Durchmesser im wesentlichem dem Außendruchmesser der Erhebung (8) entspricht.

3. Plattenreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite (b) der Erhebung (8) in Richtung der Längsächse der Zu- beziehungsweise Abführleitung (6) im wesentlichen der Dicke (d) einer oder mehrerer Teilplatten (4m) entspricht.

4. Plattenreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß vier Teilplatten (4) vorgesehen sind, wobei die beiden mittleren Teilplatten (4m) einen vergrößerten Durchmesser aufweisen, und wobei die Erhebung (8) derart an der Zubeziehungsweise Abführleitung (6) angeordnet ist, daß im zusammengebauten Zustand die Zu- beziehungsweise Abführleitung (6) sich lediglich bis in den Bereich der vierten Teilplatte (4i) ersteckt.

5. Plattenreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zumindest eine Erhebung (8) ein Ringbund ist

6. Plattenreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zumindest eine Erhebung (8) ein Draht- oder Sprengring ist, der in einen zugehörigen Einstich am Außenumfang der Zuführleitung (6) eingelegt ist.

7. Plattenreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zumindest eine Erhebung (8) durch Aufweiten der Zuführleitung (6) nach außen gebildet wird.

Claims

1. Plate reactor (1), with a stack of plates (12), which is limited by end plates (3), for the formation of reaction and/or heat exchanger spaces, with distributing and/or collecting ducts (5) extending essentially in the stack direction through the end plates (3) or the plates (12) and formed by perforations, and with a supply or discharge line (6) which is flow-connected to a distributing or collecting duct (5), the supply or discharge line (6) being partially plugged into the distributing or collecting duct (5), the outside diameter of the supply or discharge line (6) corresponding essentially to the inside diameter of the distributing or collecting duct (5), and the supply or discharge line (6) being connected in a gas-tight manner to the distributing or collecting duct (5), and the supply or discharge line (6) having at least one elevation (8) on its outer circumference, characterized in that the end plate (3) is formed from a plurality of part-plates (4), and in that at least one part-plate (4m) differing from the outermost part-plate (4a) has a perforation matching the at least one elevation (8), so that the outermost part-plate (4a) and a part-plate (4m) differing from this outermost part-plate (4a) have perforations with different diameters.

2. Plate reactor according to Claim 1, characterized in that the supply or discharge line (6) and the distributing or collecting duct (5) are designed cylindrically, and in that the perforation in the at least one associated part-plate (4m) is formed by a bore, the diameter of which corresponds essentially to the outside diameter of the elevation (8).

3. Plate reactor according to Claim 1, characterized in that the width (b) of the elevation (8) in the direction of the longitudinal axis of the supply or discharge line (6) corresponds essentially to the thickness (d) of one or more part-plates (4m).

4. Plate reactor according to Claim 1, characterized in that four part-plates (4) are provided, the two middle part-plates (4m) having an enlarged diameter, and the elevation (8) being arranged on the supply or discharge line (6) in such a way that, in the assembled state, the supply or discharge line (6) extends only into the region of the fourth part-plate (4i).

5. Plate reactor according to Claim 1, characterized in that the at least one elevation (8) is an annular collar.

6. Plate reactor according to Claim 1, characterized in that the at least one elevation (8) is a wire ring or spring ring which is inserted into an associated recess on the outer circumference of the supply line (6).

7. Plate reactor according to Claim 1, characterized in that at least one elevation (8) is formed by means of the outward expansion of the supply line (6).

Revendications

1. Réacteur à plaques (1) avec un empilement de plaques (12) limité par des plaques d'extrémité (3) pour la formation de zones d'échange thermique et/ou de réaction, comportant des canaux de répartition et/ou de collecte (5) formés par des perforations et s'étendant essentiellement dans l'alignement de l'empilement par les plaques d'extrémités (3) ou les plaques (12), et avec une conduite d'amenée ou d'évacuation (6) reliée au flux par un canal de répartition ou de collecte (5), la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) étant partiellement emboîtée dans le canal de répartition ou de collecte (5), le diamètre extérieur de la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) correspondant essentiellement au diamètre intérieur du canal de répartition ou de collecte (5) et le raccordement de la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) au canal de répartition ou de collecte (5) étant étanche au gaz et la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) comportant à son périmètre extérieur au moins une élévation (8),
caractérisé en ce que la plaque d'extrémité (3) est formée de plusieurs plaques partielles (4) et en ce qu'au moins une plaque partielle (4m) différente de la plaque partielle la plus extrême (4a) comporte une perforation correspondant à au moins une élévation (8), de telle façon que la plaque partielle la plus extrême (4a) et l'une de ces plaques partielles (4m) différente de cette plaque partielle la plus extrême (4a) comportent des perforations de diamètres différents.

2. Réacteur à plaques selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) et le canal de répartition ou de collecte (5) sont de forme cylindrique et que la perforation dans au moins une plaque partielle correspondante (4m) est formée par un perçage dont le diamètre correspond essentiellement au diamètre extérieur de l'élévation (8).

3. Réacteur à plaques selon la revendication 1,
caractérisé en ce que la largeur (b) de l'élévation (8) dans la direction de l'axe longitudinal de la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) correspond essentiellement à l'épaisseur (d) d'une ou plusieurs plaques partielles (4m).

4. Réacteur à plaques selon la revendication 1,
caractérisé en ce que quatre plaques partielles (4) sont prévues, les deux plaques partielles médianes (4m) présentant un diamètre supérieur et l'élévation (8) étant agencée de telle façon au niveau de la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) qu'une fois montée, la conduite d'amenée ou d'évacuation (6) s'étendant uniquement jusqu'à la zone de la quatrième plaque partielle (4i).

5. Réacteur à plaques selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'au moins une des élévations (8) est un collet annulaire.

6. Réacteur à plaques selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'au moins une des élévations (8) est une bague de retenue ou une couronne de fil logée dans une entaille correspondante sur le pourtour extérieur de la conduite d'amenée (6).

7. Réacteur à plaques selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'au moins une des élévations (8) est formée par évasement vers l'extérieur de la conduite d'amenée (6).

Zeichnung