Plattenverdampfer

Abstract

 Vorgeschlagen wird ein Plattenverdampfer aus Einzelplatten (1,2), die mit rinnenförmig gestalteten und in mehreren parallelen Reihen gleichmäßig über die Plattenfläche verteilten Prägungen (12) versehen sind. Die Einzelplatten (1,2) sind an ihren quer zu den rinnenförmigen Prägungen verlaufenden Rändern (3) miteinander zu Plattenpaaren (P), und diese Plattenpaare entlang den jeweils anderen, in Prägungsrichtung verlaufenden Rändern (7) der Einzelplatten mit dem jeweils nächsten Plattenpaar (P) zu einem Plattenstapel (5) verbunden. Die Strömungskanäle für das eine der beiden am Verdampfungsprozeß beteiligten Medien (M1) sind wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelplatten, und für das andere Medium (M2) gerade verlaufend zwischen aufeinanderfolgenden Plattenpaaren (P) gebildet. Um einen Plattenverdampfer mit verbesserten Reinigungsmöglichkeiten zu schaffen, sind aufeinanderfolgende Plattenpaare (P) in der Ebene der gerade verlaufenden Strömungskanäle (K2) durch einen ebenen, durchgehenden Zwischenraum voneinander getrennt. Zur Aufrechterhaltung dieses Zwischenraums dienen Abstandhalter (10), die die in Prägungsrichtung verlaufenden Ränder (7) zweier aufeinanderfolgender Plattenpaare (P) miteinander verbinden. Vorzugsweise sind die Abstandhalter (10) Bestandteil einer Schlitzplatte (8) mit sich in Prägungsrichtung erstreckenden, schlitzförmigen Ausnehmungen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Plattenverdampfer aus Einzelplatten, die mit rinnenförmig gestalteten und in mehreren parallelen Reihen gleichmäßig über die Plattenfläche verteilten Prägungen versehen sind, wobei die Einzelplatten an ihren quer zu den rinnenförmigen Prägungen verlaufenden Rändern miteinander zu Plattenpaaren und diese Plattenpaare entlang den jeweils anderen, in Prägungsrichtung verlaufenden Rändern der Einzelplatten mit dem jeweils nächsten Plattenpaar zu einem Plattenstapel verbunden sind, und wobei die Strömungskanäle für das eine der beiden am Verdampfungsprozeß beteiligte Medium wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten, und für das andere Medium gerade verlaufend zwischen aufeinanderfolgenden Plattenpaaren gebildet sind.

[0002] Die Erfindung geht insoweit konstruktiv aus von einem aus der DE 43 43 399 C2 bekannten, aus zueinander parallelen Einzelplatten zusammengesetzten Plattenwärmetauscher. Jeweils zwei Einzelplatten bilden ein Plattenpaar mit einem dazwischen wellenförmig verlaufenden Kanal für das eine am Wärmeaustausch beteiligte Medium. Durch Zusammenfügen der Plattenpaare zu einem Plattenstapel ergeben sich zwischen den aneinanderliegenden Einzelplatten benachbarter Plattenpaare rohrförmige Kanäle für das andere am Wärmeaustausch beteiligte Medium. Die Bildung einerseits wellenförmiger und andererseits rohrförmiger Kanäle beruht auf der besonderen Prägungsstruktur der einzelnen Platten. Diese sind mit rillenförmigen Prägungen versehen, wobei die Prägungen benachbarter Reihen in Längsrichtung zueinander versetzt sind.

[0003] Für Verdampfungsprozesse ist der Plattenwärmetauscher nach der DE 43 43 399 C2 nur bedingt einsetzbar. Problematisch sind die zwischen den Platten benachbarter Plattenpaare verlaufenden, rohrförmigen Kanäle. Bei Einsatz des Wärmetauschers als Verdampfer neigen die rohrförmigen Kanäle zu einem Verstopfen, zumindest jedoch zu einem Absetzen von Feststoffen oder Partikeln in den die rohrförmigen Kanäle begrenzenden Spalten. Eine Reinigung des Plattenwärmetauschers muß daher chemisch erfolgen, mechanische Reinigungstechniken versagen. Dies ist insbesondere von Nachteil bei Einsatz des Wärmetauschers bei der Verarbeitung von Produkten der Lebensmittelindustrie, bei der erhöhte Hygieneanforderungen gestellt werden.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen weniger zu Verunreinigungen neigenden und gleichzeitig besser zu reinigenden Plattenverdampfer zu schaffen.

[0005] Zur Lösung wird bei einem Plattenverdampfer mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen, daß aufeinanderfolgende Plattenpaare in der Ebene der in gerader Richtung verlaufenden Strömungskanäle durch einen durchgehenden Zwischenraum voneinander getrennt sind, und daß zur Aufrechterhaltung dieses Zwischenraums ein Abstandhalter die in Prägungsrichtung verlaufenden Ränder zweier aufeinanderfolgender Plattenpaare miteinander verbindet.

[0006] Ein solcher Plattenverdampfer bietet verbesserte Reinigungsmöglichkeiten auf Seiten der sich gerade erstreckenden Strömungskanäle. Diese Strömungskanäle sind nicht nur röhrenförmig, sondern es handelt sich um vollständige, durchgehende Ebenen, wodurch eine Reinigung auch mit mechanischen Reinigungsmitteln möglich ist, ohne daß Verengungen, Spalte etc. ungereinigt bleiben. Der Plattenverdampfer kann auch für Prozesse eingesetzt werden, die nach einer Reinigung unbedingte Sterilität erfordern, z. B. bestimmte Anwendungen in der Nahrungsmittelindustrie. In der milchverarbeitenden Industrie z. B. können sich bei Einsatz des erfindungsgemäßen Plattenverdampfers keine Pulpeteilchen in Verengungen oder Spalten absetzen. Solche Pulpeteilchen bilden einen ständigen Ansteckungsherd bei der Verarbeitung von Milchprodukten.

[0007] Im Rahmen der Erfindung ist von besonderer Bedeutung, daß der Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Plattenpaaren aufrecht erhalten bleibt. Hierzu wird in konstruktiv besonders einfacher Weise vorgeschlagen, daß die Abstandhalter Bestandteil einer Schlitzplatte sind, wobei jeder Schlitz die sich in Prägungsrichtung erstreckenden, offenen Ränder der beiden zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten spaltfrei aufnimmt, und die Bereiche zwischen aufeinanderfolgenden Schlitzen die Abstandhalter bilden. Die Breite der Bereiche zwischen aufeinanderfolgenden Schlitzen der Schlitzplatte bedingt daher den Abstand der Plattenpaare. Auf diese Weise läßt sich dieser Abstand mit einfachen Mitteln einhalten, Einbaufehler beim Zusammensetzen des Plattenverdampfers werden vermieden.

[0008] Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die beiden zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten durch Punktverschweißungen miteinander verbunden sind. Hierdurch läßt sich eine hohe Druckfestigkeit erreichen, so daß der Plattenverdampfer auch im Falle eines hohen Differenzdruckes zwischen den Drücken der beiden Medien eingesetzt werden kann.

[0009] Zur Verbesserung der Druckfestigkeit gegenüber Differenzdrücken der beiden am Verdampfungsprozeß beteiligten Medien wird ferner vorgeschlagen, daß die rinnenförmigen Prägungen in Draufsicht rechteckige Gestalt aufweisen, daß die Prägungen benachbarter Reihen um die Hälfte der Länge der einzelnen Prägung in Längsrichtung zueinander versetzt sind, und daß sich die Orte der Punktverschweißungen bei der ersten Einzelplatte des Plattenpaars mittig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prägungen derselben Reihe, und bei der zweiten Einzelplatte des Plattenpaars auf dem durchgehenden Steg zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihen von Prägungen befinden.

[0010] Im Hinblick auf das Druckverhalten des Plattenverdampfers lassen sich ferner zusätzliche Punktverschweißungen anbringen, wobei sich die Orte dieser zusätzlichen Punktverschweißungen bei der zweiten Einzelplatte des Plattenpaars mittig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prägungen derselben Reihe, und bei der ersten Einzelplatte des Plattenpaars auf dem durchgehenden Steg zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihen von Prägungen befinden.

[0011] Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Plattenverdampfers dargestellt, und zwar zeigen:

Fig.1

Eine perspektivische Ansicht eines aus insgesamt fünf Plattenpaaren und zwei Schlitzplatten zusammengesetzten Plattenverdampfers und

Fig. 2

eine vergrößert gezeichnete, perspektivische Darstellung der teilweise miteinander verbundenen Einzelplatten des Plattenverdampfers.

[0012] Der in Figur 1 anhand eines durch fünf Plattenpaare P gebildeten Plattenstapels dargestellte Plattenwärmertauscher besteht aus identischen Einzelplatten 1, 2, die spiegelbildlich zu einander zu einem Plattenpaar P verbunden sind. Diese Verbindung erfolgt an den Längsrändern 3 der Einzelplatten 1, 2 sowie an gleichmäßig über die Platten verteilten Schweißpunkten 4,13. Zwischen den jeweils ein Plattenpaar P bildenden Einzelplatten 1, 2 ergibt sich ein wellenförmig verlaufender Kanal K1 für das eine am Verdampfungsprozeß teilnehmende Medium M1, nämlich einen heißen Gasstrom. Dieser wellenförmige Verlauf des Kanals K1 ist insbesondere in der Schnittdarstellung Fig. 2 zu erkennen.

[0013] Durch Anordnung mehrerer der Plattenpaare P zu einem Plattenstapel 5 ergeben sich zwischen den einander nicht berührenden Einzelplatten benachbarter Plattenpaare P sehr flache Räume mit rohrförmige Erweiterungen aufweisenden Kanälen K2 für das andere am Verdampfungsprozeß teilnehmende Medium M2, nämlich die zu verdampfende Flüssigkeit. Das Medium M2 ist im Kreuzstrom zum Medium M1 geführt, der Strömungsquerschnitt der in gerader Linie mit rohrförmigen Erweiterungen durchlaufenden Kanäle K2 ist ebenfalls in Figur 2 zu erkennen.

[0014] Die Figur 1 zeigt, daß die aus den Einzelplatten 1 und 2 zusammengesetzten Plattenpaare P zur Bildung des Plattenstapels 5 an ihren quer zu den Längsrändern 3 verlaufenden Rändern 7 miteinander verbunden sind, und zwar mittelbar über eine Schlitzplatte 8. Die Schlitzplatte 8 ist mit mehreren parallel zueinander verlaufenden, schlitzförmigen Ausnehmungen 9 versehen, wobei jede Ausnehmung 9 den offenen Rand 7 eines Plattenpaares P bündig aufnimmt. Figur 1 läßt ferner erkennen, daß die beiden ein Plattenpaar P bildenden Einzelplatten 1 und 2 im Bereich ihres Randes 7 mit einer sich über die gesamte Breite der Platte erstreckenden Aufweitung 10 versehen ist, um so eine gute Zuströmung des Mediums M1 zu ermöglichen. Diese Aufweitung des Randes 7 paßt nahezu bündig in die jeweilige schlitzförmige Ausnehmung 9 der Schlitzplatte 8.

[0015] Die Verbindung der Ränder 7 mit den jeweiligen Ausnehmungen 9 der Schlitzplatte 8 erfolgt durch Verschweißen entlang dieser Ränder. Die zwischen den Ausnehmungen 9 angeordneten Parallelbereiche der Schlitzplatte 8 dienen hierbei als Abstandhalter 10 und bestimmen den Abstand zwischen jedem Plattenpaar P und dem nachfolgenden Plattenpaar P. Insbesondere definieren diese Abstandhalter 10 der Schlitzplatte 8 die Breite des ebenen Strömungskanals K2 für das zweite Medium M2, welches in gerader Strömungsrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Plattenpaaren hindurchströmt. Infolge des für diesen Strömungskanal über dessen ganze Fläche aufrechterhaltenden Abstandes können sich in diesem Strömungskanal K2 keine Partikel oder Schmutzteilchen in Spalten etc. absetzen und hierdurch die Reinigung dieses Strömungskanals K2 erschweren.

[0016] Jede Einzelplatte 1, 2 ist mit mehreren parallelen Reihen von in Strömungsrichtung des Mediums M2 verlaufenden, rinnenförmigen Prägungen 12 versehen. Die Prägungen 12 benachbarter Reihen sind in Längsrichtung zueinander versetzt. Hierdurch ergeben sich zwischen aneinanderliegenden, jeweils ein Plattenpaar P bildenden Einzelplatten 1, 2 flächige Abstützungen. Diese Abstützungen bilden gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Einzelplatten verteilte Stützfelder geringer Abmessung, so daß auch bei einem höheren Überdruck in den Kanälen K2 eine zuverlässige Abstützung der Einzelplatten eines Plattenpaares P erzielt wird. Auch bei hohen Differenzdrücken sind keine bleibenden Verformungen der Einzelplatten zu befürchten.

[0017] Die Prägungen 12 weisen eine Länge auf, die in etwa das Doppelte bis Dreifache der Breite der Prägung beträgt. Insgesamt bilden die Prägungen 12 in Draufsicht ein Muster ähnlich einem Mauerwerk. Die Prägungen benachbarter Reihen sind um die Hälfte der Länge der einzelnen Prägungen in Längsrichtung zueinander versetzt.

[0018] Die Verbindung der beiden Einzelplatten 1, 2 zu einem Plattenpaar P erfolgt außer der Verschweißung entlang der Längsränder 3 zusätzlich durch die Punktverschweißungen 13. Wie Figur 2 erkennen läßt, befinden sich die Orte der Punktverschweißungen 13 bei der ersten Einzelplatte 1 des Plattenpaares P mittig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prägungen 12 derselben Reihe, und bei der zweiten Einzelplatte 2 des Plattenpaars auf dem durchgehenden Steg 14 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihen von Prägungen 12. Entsprechende Punktverschweißungen befinden sich vorzugsweise umgekehrt zwischen aufeinanderfolgenden Prägungen bei der zweiten Einzelplatte 2, und entsprechend auf dem durchgehenden Steg zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihen von Prägungen der ersten Einzelplatte 1. Bei höherem Druck in den Kanälen K1 sorgen die Punktverschweißungen 13 für die Stabilität der Plattenpaare P und auf diese Weise für einen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt der Kanäle K2.

Bezugszeichenliste

[0019] 

1

Einzelplatte

2

Einzelplatte

3

Längsrand

4

Schweißpunkt

5

Plattenstapel

7

Rand

8

Schlitzplatte

9

Ausnehmung

10

Abstandhalter

12

Prägung

13

Punktverschweißung

14

durchgehender Steg

K1

Kanal

K2

Kanal

M1

Medium 1

M2

Medium 2

P

Plattenpaar

Ansprüche

1. Plattenverdampfer aus Einzelplatten (1,2), die mit rinnenförmig gestalteten und in mehreren parallelen Reihen gleichmäßig über die Plattenfläche verteilten Prägungen (12) versehen sind, wobei die Einzelplatten (1,2) an ihren quer zu den rinnenförmigen Prägungen verlaufenden Rändern (3) miteinander zu Plattenpaaren (P) und diese Plattenpaare entlang den jeweils anderen, in Prägungsrichtung verlaufenden Rändern (7) der Einzelplatten mit dem jeweils nächsten Plattenpaar (P) zu einem Plattenstapel (5) verbunden sind, und wobei die Strömungskanäle für das eine (M1) der beiden am Verdampfungsprozeß beteiligten Medien wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelplatten, und für das andere Medium (M2) gerade verlaufend zwischen aufeinanderfolgenden Plattenpaaren (P) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß aufeinanderfolgende Plattenpaare (P) in der Ebene der in gerader Richtung verlaufenden Strömungskanäle (K2) durch einen durchgehenden Zwischenraum voneinander getrennt sind, und daß zur Aufrechterhaltung dieses Zwischenraums ein Abstandhalter (10) die in Prägungsrichtung verlaufenden Ränder (7) zweier aufeinanderfolgender Plattenpaare (P) miteinander verbindet.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (10) Bestandteil einer Schlitzplatte (8) sind, wobei jeder Schlitz die sich in Prägungsrichtung erstreckenden, offenen Ränder der beiden zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelplatten (1,2) spaltfrei aufnimmt, und die Bereiche zwischen aufeinanderfolgenden Schlitzen die Abstandhalter (10) bilden.

3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zu einem Plattenpaar (P) verbundenen Einzelplatten durch Punktverschweißungen (13) miteinander verbunden sind.

4. Verdampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenförmigen Prägungen (12) in Draufsicht Rechteckgestalt aufweisen, daß die Prägungen (12) benachbarter Reihen um die Hälfte der Länge der einzelnen Prägung in Längsrichtung zueinander versetzt sind, und daß sich die Orte der Punktverschweißungen (13) bei der ersten Einzelplatte (1) des Plattenpaars (P) mittig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prägungen derselben Reihe, und bei der zweiten Einzelplatte (2) des Plattenpaars (P) auf dem durchgehenden Steg (14) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihen von Prägungen befinden.

5. Verdampfer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zusätzliche Punktverschweißungen, wobei sich die Orte dieser zusätzlichen Punktverschweißungen bei der zweiten Einzelplatte (2) des Plattenpaars (P) mittig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prägungen derselben Reihe, und bei der ersten Einzelplatte (1) des Plattenpaars (P) auf dem durchgehenden Steg (14) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihen von Prägungen befinden.

Zeichnung