Wärmeaustauschanlage

Abstract

 An den oberen Enden vertikaler Stützen (1) ist ein Stahlring (2) befestigt, an weichem sowohl radial einwärts als auch radial auswärts ragende Tragarme (5) befestigt sind. An jedem Tragarm (5) ist eine rechteckförmige Wärmetauscherplatte (6) mit ihrem oberen Schmalrand frei nach unten hängend aufgehängt. Zwischen die Platten (6) ragende Drahtbügel (10) verhindern z.B. unter Windeinfluss auftretendes Durchbiegen, Ausschwenken und gegenseitiges Berühren der Platten. Gegenseitige, den freien Durchlass zwischen den Platten störende Abstützmittel, wie sie bei Plattenstapeln notwendig sind, fallen weg.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Wärmeaustauschanlage, die an einem Träger im Abstand voneinander montierte Wärmetauscherplatten aufweist, deren Wärmeträgerkanäle miteinander verbunden sind.

[0002] Es sind Wärmeaustauschanlagen dieser Art bekannt, bei welchen die Wärmetauscherplatten im Abstand übereinander liegen und so einen vertikalen Stapel bilden. Zur Erzielung möglichst grosser Wärmeabgabe- bzw. Aufnahmeleistung müssen relativ grossflächige, aber dünne, eine Vielzahl von engen Wärmeträgerkanälen aufweisende- Platten, zweckmässig aus Kunststoff, verwendet werden. Das einwandfreie.Stapeln solcher Wärmetauscherplatten ist meist schwierig, da insbesondere auch bei Vereisung, ein zu starkes Durchbiegen der Platten unter ihrem Gewicht verhindert oder unschädlich gemacht werden muss, was entweder zu grossen Plattenabständen mit entsprechend geringer Raumausnützung oder zu relativ.komplizierten Stützkonstruktionen zwischen den Platten führt.

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeaustauschanlage_tzu schaffen, bei welcher eine Vielzahl relativ grossflächiger und damit meist wenig formstabiler Wärmetauscherplatten auf relativ kleinem Raum-untergebracht werden können, und bei welchen die Einhaltung des notwendigen Plattenabstandes zwecks Schaffung einwandfreier Durchströmkanäle mit einfachen Mitteln sichergestellt ist.

[0004] Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemässen Wärmeaustauschanlage dadurch erreicht, dass die Wärmetauscherplatten längs eines oberen Plattenrandes frei nach unten hängend an horizontalen einerends an dem auf Stützen angeordneten Träger befestigten Tragarmen aufgehängt sind.

[0005] Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform erwiesen, bei welcher der Träger einen auf Vertikalstützen befestigten, horizontalen Ring aufweist, an welchem Ring ein erster Satz von in gleichmässigen Umfangsabständen radial einwärts ragenden Tragarmen befestigt ist, deren Länge kleiner ist als der Ringradius, sowie ein zweiter Satz von zu den Tragarmen des ersten Satzes umfangsversetzten radial auswärtsragenden Tragarmen gleicher Länge, wobei an jedem Tragarm eine rechteckförmige Wärmetauscherplatte frei nach unten hängend mit einer oberen Schmalseite befestigt ist.

[0006] Das Aufhängen der meist relativ dünnen, und damit meist wenig formstabilen Wärmetauscherplatten an horizontalen Tragarmen gestattet das Zusammenfassen einer grossen Zahl von Wärmetauscherplatten in relativ grossen Anlagen, ohne dass relativ komplizierte Einspannrahmen und die benachbarten Platten direkt gegeneinander abstützende Elemente erforderlich sind.

[0007] Die Erfindung ist im folgendeh anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 schematisch und in Draufsicht 'einen Sektor einer Turmanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 in grösserem Massstab einen Vertikalschnitt nach der Linie A - A in Fig. 1 durch die obere Turmpartie,

Fig. 3 im Horizontalschnitt einen Tragarmhalter mit angebrachtem innerem Tragarm,

Fig. 4 eine Frontansicht zu Fig. 3 mit einem äusseren Tragarm und daran aufgehängter Wärmetauscherplatte im Schnitt, und'

Fig. 5 in Seitenansicht die eine Randpartie der Wärmetauscherplatte nach Fig. 4.

[0008] Die gezeichnete,.turmartige Wärmeaustauschanlage besitzt eine Mehrzahl (z.B. vier) von auf einem Kreis angeordneten U-Profilstützen 1, deren obere Enden durch einen horizontalen Flachstahlring 2 miteinander verbunden sind. Z.B. etwa in halber Stützenhöhe ist an den Stützen ein weiterer horizontaler Stahlring 3 (Fig. 2) befestigt. Dadurch ist ein stabiles zylindrisches Turmgerüst geschaffen. Auf dem Stahlring 2 sitzen U-Profilstücke 4, deren vertikale Schenkel mit ihrem Rücken innen am Stahlring 2 anliegende Sicken 4a, 4b aufweisen. Jedes der U-Profilstücke 4 besitzt am radial innen liegenden Schenkel eine mittig angeordnete vertikale und im Querschnitt teilzylindrische Sicke 4a und am radial äusseren Schenkel zwei zur Vertikalen um einige, z.B. zwischen 5° und 15°, zweckmässig um 6° nach der gleichen Seite hin geneigte und zur Sicke 4a seitlich versetzte analoge Sicken 4b. Die Anordnung der U-Profilstücke 4 auf dem Stahlring 2 bzw. der gegenseitige Abstand der beiden Sicken 4b sind so gewählt, dass die Zahl der unter sich gleichen Abstand aufweisenden, bezüglich der Turmachse radial einwärts blickenden Sikken 4a halb so gross ist wie die Zahl der unter sich ebenfalls gleichen Abstand aufweisenden, radial auswärts blickenden Sicken 4b. In jeder dieser Sicken 4a, 4b sitzt der im Querschnitt entsprechend runde Rücken am geschlossenen Ende eines bügelartigen Tragarmes 5. Diese entsprechend dem Sickenverlauf vertikal bzw. schwach geneigt am U-Profilstück 4 festgeschweissten Tragarme 5 besitzen.in ihren beiden, im Abstand parallel zueinander verlaufenden flachen Schenkeln je eine nach aussen gewölbte längsverlaufende mittlere Versteifungssicke 5a. Da die Tragarme 5 gruppenweise an einzelnen Profilstücken 4 und nicht direkt am Stahlring 2 befestigt sind, ist Lagerung, Transport und Montage der Einzelteile der Turmanlage erheblich erleichtert.

[0009] Zwischen die beiden Schenkel eines jeden Tragarmes 5 ist der obere schmalseitige Rand einer rechteckförmigen Wärmetauscherplatte 6 eingesetzt, deren Länge ein Vielfaches ihrer Breite beträgt. Die zweckmässig aus Kunststoff bestehenden, an sich z.B. aus der CH-PS ...... ( G 5323/83) bekannten Wärmetauscher_/platten 6 besitzen einen Plattenkörper 7 mit einer Vielzahl von längsverlaufenden Kanälen 7a (Fig.5), die an den Schmalseiten des Plattenkörpers in einen, in einem stumpf angeschweissten, im Querschnitt U-förmigen Kanalstück 8 gebildeten Verteil- bzw. Sammelkanal 8a münden;die Kanalstücke 8 sind an einem Längsende mit einem Anschlussstutzen 8b versehen. Die Kanalstücke 8 besitzen eine etwas grössere Wandstärke als der Plattenkörper 7, sodass am Uebergang der beiden Plattenteile 7,8 eine schmale Schulter gebildet ist, mit welcher die Wärmetauscherplatten 6, deren Plattenkörperdicke dem Abstand der Schenkel_'-des Tragarmes 5 entspricht, auf der oberen Schmalseite dieser Tragarmschenkel aufliegen. Wie bei 9 in den Fig. 1 und 3 angedeutet, sind die freien Schenkelenden des Tragarms 5 durch eine Schraube miteinander verbunden, die ein unerwünschtes Spreizen der Tragarmschenkel verhindern und es gestatten, die Wärmetauscherplatte 6 unter leichtem Anpressdruck im Tragarm 5 festzuklemmen. Selbstverständlich ist die radiale Länge der (unter sich gleich langen) Tragarme 5 erheblich kleiner als der Radius des Stahlringes 2, und der gegenseitige Abstand der radial inneren Tragarme 5 ist so gewählt, dass ihre radial inneren Enden und damit auch ihre radial inneren Längsränder der an ihnen aufgehängten Wärmetauscherplatten 6 noch genügend Abstand voneinander aufweisen, um sich nicht zu berühren.

[0010] Dank des zylindrischen Turmaufbaus der Anlage mit den frei nach unten hängend an den radialen Tragarmen 5 aufgehängten Wärmetauscherplatten 6 ist eine im Freien aufstellbare kompakte Wärmeaustauschanlage geschaffen, die mit geringem, baulichem Aufwand eine bezogen auf das Turmvolumen sehr grosse Wärmeaustauschfläche unterzubringen gestattet, die nicht nur von unten, oben und radial aussen, sondern, dank des radial inneren plattenfreien Turmraumes, auch von innen her für die als äusseres Wärmeträgermedium dienende Luft zugänglich ist. Dank der leichten Neigung der radial äusseren Wärmetauscherplatten 6 wird erreicht, dass die Luftschichten zwischen den radial äusseren Platten mit den Luftschichten der radial inneren Platten zueinander leicht geneigt sind, was beim radialen Durchströmen von Luft zu einem entsprechenden Auftrennen und Vermischen der verschiedenen Luftströme am Uebergang vom einen ringförmig angeordneten Plattensatz zum andern führt; die Wärmeaufnahme bzw. Abgabe zwischen der Luft und dem in den Platten zirkulierenden Wärmeträger kann dadurch erheblich verbessert werden. Obwohl beim gezeichneten Beispiel die radial innen angeordneten Wärmetauscherplatten 6 vertikal nach unten hängend aufgehängt sind, könnten auch diese Platten zur Vertikalen geneigt sein, und zwar im gleichen Neigungssinn wie die radial äusseren Platten, oder im dazu entgegengesetzten Neigungssinn. Um die. geneigten Platten 6 am Durchbiegen in die Vertikalrichtung zu hindern, können von den Tragarmen 5 von oben nach unten führende Sicherungsdrähte vorgesehen sein, welche die Schräglage der Platten von oben bis unten gewährleisten.

[0011] Bei relativ langen (z.B. 3 bis 6 m) Wärmetauscherplatten 6, die meist nur 40 bis 50 cm breit sind, kann es notwendig sein, Mittel vorzusehen, welche die freihängenden Platten daran hindern, z.B. unter Windeinfluss, sich mit ihren unteren Randpartien zu stark zu nähern bzw. gar zu berühren. Zu diesem Zweck sind beim gezeichneten Beispiel am unteren Stahlring 3 (es könnten auch zwei solche im vertikalen Abstand voneinander angeordnete zusätzliche Stahlringe 3 an den Stützen:1 vorgesehen sein) radial zwischen die Platten 6 ragende Stahldrahtbügel 10 befestigt. Die Breite dieser horizontal liegenden Bügel 10 ist so gewählt, dass sie die korrekt hängenden Platten 6 praktisch berühren und so deren gegenseitigen Abstand festlegen, so dass ein Auslenken der Platten, z.B. durch Windeinfluss, verhindert und ein gegenseitiges Berühren dieser Platten einwandfrei verunmöglicht ist. Anderseits können die z.B. aus relativ dünnem Stahldraht gebildeten Bügel 10 den Luftdurchtritt zwischen den Platten nicht merkbar stören.

[0012] Zusätzlich zu den den Plattenabstand gewährleistenden Stahldrahtbügeln 10 können an einem im Bereich der unteren Schmalseiten der freihängenden Wärmetauscherplatten 6 an den Stützen 1 angebrachten Stahlring mit den zugeordneten Tragarmen 5 in vertikaler Flucht bzw. entsprechend der Neigung der radial äusseren Platten seitlich versetzt angeordnete U-Profile befestigt sein, in welchen die unteren Kanalstücke 8 der Wärmetauscherplatten 6 sowohl gegen seitliches Ausschwenken als auch gegen Herabfallen gesichert sind. In diesem Fall verhindern die Stahldrahtbügel 10 ein unerwünschtes Wölben der Platten.

[0013] Obwohl sich der beschriebene turmartige Aufbau der Anlage mit zwei an einem einzigen oberen Stahlring 2 aufgehängten radial inneren bzw. radial äusseren Sätzen von Wärmetauscherplatten 6 als besonders zweckmässig erwiesen hat, könnte auch nur ein einziger radial innerer oder radial äusserer Satz von Wärmetauscherplatten 6 vorgesehen sein. Sollen Wärmetauscherplatten 6 geringerer Länge (z.B. von 1,5 - 3 m ) verwendet werden, so können auch zwei je mit Tragarmen versehene Stahlringe in entsprechendem vertikalen Abstand übereinander an den Stützen 1 vorgesehen sein.

[0014] Obwohl der zylindrische Turmaufbau dank seiner Unabhängigkeit von der jeweiligen Luftströmungsrichtung besonders vorteilhaft ist, könnte der Turmaufbau auch Rechteckform aufweisen. So könnte beispielsweise ein die oberen Enden zweier Stützen verbindender geradliniger Träger vorgesehen sein, an welchem beidseitig und z.B. versetzt zueinander je ein Satz von horizontalen, zueinander parallelen Tragarmen befestigt ist, an welchen die Wärmetauscherplatten mit ihrem oberen schmalseitigen Rand aufgehängt sind.

[0015] Aufbau und Montage der erfindungsgemässen Wärmeaustauschanlage, die natürlich sowohl zum Erwärmen als auch zum Kühlen des in den Platten zirkulierenden Wärmeträgers verwendet werden kann, sind einfach und der konstruktive Aufwand zur sicheren Fixierung und Abstandhalterung der Wärmetauscherplatten ist erheblich geringer als bei bekannten Anlagen dieser Art.

Ansprüche

1. Wärmeaustauschanlage, die an'einem 'Träger im Abstand voneinander montierte Wärmetauscherplatten aufweist, deren Wärmeträgerkanäle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherplatten (6) längs eines oberen Plattenrandes frei nach unten hängend an horizontalen, einerends an dem auf Stützen (1) angeordneten Träger (2) befestigten Tragarmen (5) aufgehängt sind.

2. Wärmeaustauschanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragarme (5) von dem in einer Horizontalebene liegenden Träger (2) ein-oder beidseitig im Abstand voneinander wegragen.

3. Wärmeaustauschanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stützen (1) und Träger (2) einen zylindrischen Turmaufbau bilden, wobei an dem als Stahlring (2) ausgebildeten Träger in gleichmässigen Abständen voneinander die Tragarme (5) radial nach aussen und/oder nach innen ragen, wobei deren Länge grösser ist.als jene des an ihnen befestigten Randes der Wärmetauscherplatten (6), aber kleiner als der Radius des als Träger ausgebildeten Stahlringes (2).

4. Wärmeaustauschanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragarme (5) offene Bügel sind, die gruppenweise mit ihrem Rücken an Profilstücken (4) befestigt sind, die ihrerseits am Träger (2) befestigt sind, wobei die Wärmetauscherplatten (6) zwischen den Schenkeln der Tragarme (5) festgeklemmt sind.

5. Wärmeaustauschanlage nach Anspruch_.4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die an von der einen Trägerseite wegragenden Tragarmen (5) aufgehängten Wärmetauscherplatten (6) zur Vertikalen um einen nur wenige Grad, z.B. zwischen 5° und 15° betragenden Winkel, geneigt an den Profilstücken (4) befestigt sind.

6. Wärmeaustauschanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von den Stützen (1) getragene Abstandhalter, z.B. Stahldrahtbügel (10), horizontal in die zwischen den Wärmetauscherplatten (6) geschaffenen Zwischenräume ragen.

7. Wärmeaustauschanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von den Stützen (1) getragene, horizontale U-Profile die untere Randpartie der Wärmetauscherplatten (6) umfassen, um die letzteren gegen z.B. durch Windeinfluss bewirkte Seitenbewegungen zu sichern.

8. Wärmeaustauschanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung des Durchbiegens oder Ausschwenkens der Wärmetauscherplatten (6) wenigstens auf einer Plattenseite von den Tragarmen (5) nach unten führende Sicherungsorgane, z.B. Drähte, vorgesehen sind.

Zeichnung