[0001] Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Plattenwärmeübertragern.
[0002] Plattenwärmeübertrager werden genutzt, um Wärmeenergie zwischen Wärmetauscher-Fluiden
zu übertragen. Hierbei durchströmen wenigstens zwei Wärmetauscher-Fluide getrennte
Durchflußräume, die zwischen Wärmeübertragerplatten in dem Plattenwärmeübertrager
gebildet sind. Die Wärmeübertragerplatten sind üblicherweise in einem Stapel angeordnet,
welcher Teil des Plattenwärmeübertragers ist. Die getrennten Durchflußräume werden
mit Hilfe von in den Wärmeübertragerplatten gebildeten Durchbrüchen und zwischen den
Wärmeübertragerplatten ausgebildeten Zwischenräumen geschaffen. Eine Wärmeübertragung
zwischen den wenigstens zwei Wärmetauscher-Fluiden findet hierbei im wesentlichen
im Bereich eines zentralen Wärmeübergangsabschnitts der Wärmeübertragerplatten statt.
Zur Übertragung der Wärmeenergie strömt eines der Wärmetauscher-Fluide durch einen
Durchflußraum auf einer Seite einer Wärmeübertragerplatte und ein anderes Wärmetauscher-Fluid
durch einen Durchflußraum auf der anderen Seite der Wärmeübertragerplatte. Durch die
Wärmeübertragerplatte hindurch wird dann Wärme zwischen den beiden im Gegenstrom fließenden
Wärmetauscher-Fluiden ausgetauscht.
[0003] Neben Plattenwärmeübertragern, bei denen die gestapelten Wärmeübertragerplatten jeweils
als einwandige Wärmeübertragerplatten mit einem einzelnen Plattenelement ausgebildet
sind, sind Plattenwärmeübertrager bekannt, bei denen sämtliche für die Wärmeübertragung
relevanten Wärmeübertragerplatten des Stapels als doppelwandige Wärmeübertragerplatten
ausgeführt sind. Doppelwandige Wärmeübertragerplatten werden mit Hilfe von zwei Plattenelementen
gebildet, die mindestens im Bereich des zentralen Wärmeübergangsabschnitts eng aneinander
zur Anlage kommen. Mit Hilfe doppelwandiger Wärmeübertragerplatten kann ein im Vergleich
zu einwandigen Wärmeübertragerplatten höherer Sicherheitsstandard gewährleistet werden,
indem bei einem Leck in einer der beiden Plattenelemente der doppelwandigen Wärmeübertragerplatte
die beiden Wärmetauscher-Fluide nicht vermischt werden, da die Leckflüssigkeit lediglich
in den Zwischenraum zwischen den beiden Plattenelementen und dort in den Randbereich
nach außen gelangt, aber nicht auf die andere Seite der Wärmeübertragerplatte. Insbesondere
Plattenwärmeübertrager mit einem Stapel doppelwandiger Wärmeübertragerplatten können
für Anwendungen genutzt werden, bei denen drei getrennte Durchflußräume für drei Wärmetauscher-Fluide
mit Hilfe der Durchbrüche in den Wärmeübertragerplatten und den Zwischenräumen zwischen
den Wärmeübertragerplatten in einem Plattenwärmeübertrager gebildet sind.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Plattenwärmeübertrager anzugeben,
mit dem die Anwendungsmöglichkeiten zur Nutzung von Plattenwärmeübertragern erweitert
werden.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Plattenwärmeübertrager nach dem unabhängigen
Anspruch 1 gelöst.
[0006] Die Erfindung umfaßt den Gedanken, einen Plattenwärmeübertrager mit einem Stapel
von Wärmeübertragerplatten, die dauerhaft miteinander verbunden sind und zwischen
denen getrennte Durchflußräume für wenigstens zwei Wärmetauscher-Fluide gebildet sind,
vorzusehen, bei dem ein Teil der für die Wärmeübertragung nutzbaren Wärmeübertragerplatten
jeweils als eine einwandige Wärmeübertragerplatte mit einem Plattenelement und ein
anderer Teil der für die Wärmeübertragung nutzbaren Wärmeübertragerplatten jeweils
als eine doppelwandige Wärmeübertragerplatte mit zwei Plattenelementen ausgeführt
ist. Auf diese Weise können Plattenwärmeübertrager hergestellt werden, die als einzelnes
Bauteil Abschnitte im Stapel der Wärmeübertragerplatten aufweisen, die verschiedene
Sicherheitsstandards erfüllen. Mit Hilfe der Kombination von einwandigen und doppelwandigen
Wärmeübertragerplatten in einen Plattenwärmeübertrager wird es ermöglicht, Plattenwärmeübertrager
für Anwendungen herzustellen, in denen zwar in gewissem Umfang die Nutzung der teureren
doppelwandigen Wärmeübertragerplatten zu Zwecken der Gewährleistung eines ausreichenden
Sicherheitsstandards notwendig ist, darüber hinaus aber wenigstens ein Teil der Wärmeübertragerplatten
auch einwandig ausgeführt werden kann, da für einen Teil der in dem Plattenwärmeübertrager
gebildeten Durchflußräume ein geringerer Sicherheitsstandard ausreichend ist. Derartige
Anwendungsfälle liegen insbesondere dann vor, wenn in dem Plattenwärmeübertrager Durchflußräume
für mehr als zwei Wärmetauscher-Fluide gebildet sind. In diesem Fall kommt es häufig
vor, daß bezüglich des Wärmeübergangs zwischen einem der Wärmetauscher-Fluide und
einem anderen der Wärmetauscher-Fluide ein höherer Sicherheitsstandard zu gewährleisten
ist, was die doppelwandige Ausbildung der Wärmeübertragerplatten voraussetzt. Bezüglich
des Wärmeübergangs zwischen dem einen Wärmetauscher-Fluid und einem weiteren der Wärmetauscher-Fluide
reicht jedoch ein niedriger Sicherheitsstandard aus, so daß die Wärmeübertragerplatten
hier einwandig ausgebildet werden können.
[0007] Die Kombination von doppelwandigen und einwandigen Wärmeübertragerplatten hat darüber
hinaus den Vorteil, daß auf diese Weise in einem Plattenwärmeübertrager, der üblicherweise
mit doppelwandigen Wärmeübertragerplatten ausgeführt ist, zum Teil die effizientere
Wärmeübertragung im Zusammenhang mit den einwandigen Wärmeübertragerplatten genutzt
werden kann. Darüber hinaus werden mit Hilfe der Kombination der beiden Arten von
Wärmeübertragerplatten die Herstellungskosten im Vergleich zu den bekannten, ausschließlich
mit doppelwandigen Wärmeübertragerplatten ausgestatteten Plattenwärmeübertragern gesenkt.
[0008] Die Vorteile der kombinierten Nutzung von einwandigen und doppelwandigen Wärmeübertragerplatten
in einem Plattenwärmeübertrager werden insbesondere dann wirksam genutzt, wenn zwischen
den Wärmeübertragerplatten getrennte Durchflußräume für drei Wärmetauscher-Fluide
gebildet sind.
[0009] Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
- Figur 1
- einen Stapel mit mehreren Wärmeübertragerplatten;
- Figur 2
- eine schematische Darstellung eines Plattenwärmeübertragers in Vorderansicht;
- Figur 3
- eine schematische Darstellung des Plattenwärmeübertragers nach Figur 2 in Seitenansicht;
- Figur 4
- eine Querschnittsdarstellung des Plattenwärmeübertragers nach Figur 2 entlang einer
Linie AA' in Figur 2; und
- Figur 5
- eine vergrößerte Darstellung eines Randbereichs der Querschnittsdarstellung in Figur
4.
[0010] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit mehreren einwandigen
Wärmeübertragerplatten 1 und mehreren doppelwandigen Wärmeübertragerplatten 2. Beide
Arten von Wärmeübertragerplatten verfügen jeweils über einen zentralen Wärmeübergangsabschnitt
3 sowie Durchbrüche 4 in Eckbereichen 5. Im Bereich außerhalb der Durchbrüche 4 sind
zum Ausbilden von Oberflächenstrukturen Prägungen 6 vorgesehen. Die Prägungen 6 unterstützen
die beabstandete Anordnung der einwandigen/doppelwandigen Wärmeübertragerplatten 1,
2 zum Ausbilden der Durchflußräume bei der Nutzung der einwandigen/doppelwandigen
Wärmeübertragerplatten 1, 2 in einem Plattenwärmeübertrager.
[0011] In den Figuren 2 und 3 ist ein Plattenwärmeübertrager 20 in Vorder- bzw. Seitenansicht
gezeigt. Der Plattenwärmeübertrager umfaßt einen Stapel 21 mit der Anordnung der einwandigen/doppelwandigen
Wärmeübertragerplatten 1, 2 nach Figur 1, wobei die einwandigen/doppelwandigen Wärmeübertragerplatten
1, 2 mittels Lötens dauerhaft miteinander verbunden sind. Der Plattenwärmeübertrager
20 umfaßt weiterhin zwei äußere Platten 22, 23 mit Anschlüssen 24 zum Einführen und
Abführen der Wärmetauscher-Fluide. Zwischen den mehreren Wärmeübertragerplatten 1,
2 sind getrennte Durchflußräume für die über die Anschlüsse 24 eingeführten/abgeführten
Wärmetauscher-Fluide gebildet. Die Wärmetauscher-Fluide werden entlang der Wärmeübertragerplatten
1, 2 durch die getrennten Durchflußräume im Gegenstrom geführt. Hierbei verursachen
die Prägungen 6 in den zentralen Wärmeübergangsabschnitten 3 der einwandigen/doppelwandigen
Wärmeübertragerplatten 1, 2 einen hochturbulenten Durchfluß der Wärmetauscher-Fluide
zwischen den mehreren Wärmeübertragerplatten 1, 2.
[0012] Figur 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Plattenwärmeübertragers 20 nach Figur
2 entlang einer Linie AA' in Figur 2. Zwischen den äußeren Platten 22, 23 ist der
Stapel 21 mit den einwandigen und den doppelwandigen Wärmeübertragerplatten 1, 2 angeordnet.
Figur 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Randbereichs 25 der Querschnittsdarstellung
in Figur 4. Hieraus ergibt sich, daß der Stapel 21 bei der dargestellten Ausrührungsform
des Plattenwärmeübertragers 20 drei doppelwandige Wärmeübertragerplatten 2a, 2b, 2c
umfaßt, die jeweils zwei Plattenelemente 2a', 2a", 2b', 2b" bzw. 2c', 2c" aufweisen.
Sowohl die einwandigen als die doppelwandigen Wärmeübertragerplatten 1, 2 weisen einen
gegenüber der Ebene des zentralen Wärmeübergangsabschnitts 3 hochgestellten Rand 26
auf. An dem Rand 26 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein optionaler äußerer
Rand 27 angeformt, welcher nach außen gebogen ist, so daß der äußere Rand 27 im wesentlichen
parallel zur Ebene des zentralen Wärmeübergangsabschnitts 3 verläuft. Bei einer alternativen
Ausführungsform kann der äußere Rand 27 weggelassen werden.
[0013] Gemäß der Darstellung in Figur 5 sind die äußeren Ränder 27 der beiden Plattenelemente
2a', 2a", 2b', 2b" bzw. 2c', 2c" der doppelwandigen Wärmeübertragerplatten 2a, 2b,
2c voneinander beabstandet, wohingegen die äußeren Ränder 27 der benachbarten doppelwandigen
Wärmeübertragerplatten 2a und 2b sowie 2b und 2c eng aneinander zur Anlage kommen.
Auf diese Weise wird Wärmetauscher-Fluid, was aufgrund eines Lecks in einer der zwei
Plattenelemente 2a', 2a", 2b', 2b" bzw. 2c', 2c"zwischen die Plattenelemente 2a',
2a", 2b', 2b" bzw. 2c', 2c" gelangt und aufgrund von Kapillarwirkung in den Bereich
des Rands 26 gelangt, bereits in einem Bereich 28 von außen sichtbar.
[0014] Bei der beschriebenen Ausführungsform des Plattenwärmeübertragers 20 sind die einwandigen
und doppelwandigen Wärmeübertragerplatten 1, 2 jeweils in separaten Stapeln 21a, 21b
zusammengefaßt. Es können jedoch beliebige Kombinationen von einwandigen und doppelwandigen
Wärmeübertragerplatten 1, 2 vorgesehen sein, beispielsweise mit mehreren Stapeln von
einwandigen/doppelwandigen Wärmeübertragerplatten 1, 2 in einem Plattenwärmeübertrager.
[0015] Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten
Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung
sein.
1. Plattenwärmeübertrager (20) mit einem Stapel (21) von Wärmeübertragerplatten (1, 2),
die dauerhaft miteinander verbunden sind und zwischen denen getrennte Durchflußräume
für wenigstens zwei Wärmetauscher-Fluide gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wärmeübertragerplatten (1, 2) jeweils als eine einwandige Wärmeübertragerplatte
(1) mit einem Plattenelement und ein anderer Teil der Wärmeübertragerplatten (1, 2)
jeweils als eine doppelwandige Wärmeübertragerplatte (2) mit zwei Plattenelementen
ausgeführt ist.
2. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wärmeübertragerplatten (1, 2) getrennte Durchflußräume für drei Wärmetauscher-Fluide
gebildet sind.
