Plattenwärmetauscher

Abstract

 Plattenwärmetauscher mit mehreren etwa rechteckigen, miteinander fluchtenden Wärmetauscherplatten (1A,1B), die in einem Stapel derart angeordnet sind, daß jeweils im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Platten ein von einer Umfangsdichtung (2,3) umfangener Strömungsraum gebildet ist, wobei jeweils benachbarte Strömungsräume (6,7) von unterschiedlichen Medien durchströmt sind, und wobei in den Plattenzwischenräumen Umfangsdichtungen (2,3) zur Abdichtung der Strömungsräume jeweils eines Mediums und Ringdichtungen (4,5) zur Abdichtungen der Öffnungen (8-11) des jeweils anderen Mediums vorgesehen sind. Hierbei bestehen die Umfangsdichtungen (2,3) und die Ringdichtungen (4,5) jedes Plattenzwischenraumes aus jeweils unterschiedlichen Materialien, derart daß die von dem ersten Medium benetzten Dichtungen aus dem einen Dichtungsmaterial und die von dem zweiten Medium benetzten Dichtungen aus dem anderen Dichtungsmaterial bestehen, wobei die Dichtungen für das aggressivere Medium als gegenüber diesem aggressiveren Medium chemisch resistente Dichtungen ausgebildet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit mehreren etwa rechteckigen, miteinander fluchtenden Wärmetauscherplatten, die insbesondere in ihren Eckabschnitten Durchströmöffnungen für zwei Wärmetauschermedien aufweisen und die in einem Stapel derart angeordnet sind, daß jeweils im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Platten ein von einer Umfangsdichtung umfangener Strömungsraum gebildet ist, wobei jeweils benachbarte Strömungsräume von unterschiedlichen Medien durchströmt sind, indem ein Strömungsraum über zumindest zwei Öffnungen in der einen angrenzenden Platte und zumindest zwei damit fluchtende Öffnungen in der gegenüberliegenden, anderen angrenzenden Platte mit dem einen Medium in Verbindung steht, während der benachbarte Strömungsraum über zumindest zwei weitere Öffnungen in der genannten einen Platte und zumindest zwei damit fluchtende Öffnungen in der genannten anderen Platte über Durchgangskanäle am erstgenannten Strömungsraum vorbei mit dem anderen Medium in Verbindung steht, wobei in jedem Plattenzwischenraum jeweils zumindest eine Umfangsdichtung zur Abdichtung des Strömungsraumes jeweils eines Mediums und Ringdichtungen zur Abdichtung des das jeweils andere Medium an diesem Strömungsraum vorbeiführenden Durchgangskanals vorgesehen sind.

[0002] Üblicherweise sind derartige Plattenwärmetauscher mit Dichtungen versehen, die aus Elastomer-Material bestehen, wobei die Umfangsdichtung mit den Ringdichtungen eines Plattenzwischenraumes einstückig verbunden ist. Sollen die Plattenwärmetauscher jedoch für aggressive Medien ausgelegt sein, so wird jede zweite Elastomer-Dichtungslage ersetzt durch eine Metalldichtung, bei denen die angrenzenden Platten miteinander verschweißt werden. Hierdurch besteht der Plattenwärmetauscher aus Kassettenpaketen, deren von jeweils einer Schweißnaht umgebenen Strömungsräume mit dem aggressiven Medium beschickt werden können, während das damit wärmetauschende unkritische Medium durch die von den Elastomer-Dichtungen begrenzten Strömungsräume zwischen zwei benachbarten Kassetten fließt.

[0003] Das Verschweißen zweier Wärmetauscherplatten, wie es beispielsweise aus der DE-OS 44 38 393 bekannt ist, hat jedoch den großen Nachteil, daß nach einer längeren Laufzeit bzw. bei einem Produktwechsel eine Reinigung der Strömungswege nur in beschränktem Maße möglich ist, da das übliche vollständige Demontieren der Plattenwärmetauscher durch die Schweißverbindungen verhindert wird. Somit sind Ablagerungen in strömungsarmen Winken und sogar Verunreinigungen der Medien nach einem Produktwechsel vorprogrammiert.

[0004] Des weiteren liegt ein großes Problem darin, daß nur die vom aggressiven Medium benetzten Strömungsräume von der geschweißten Dichtung umgeben werden können, während die von dem aggressiven Medium benetzten, die Durchgangskanäle bildenden Ringdichtungen im benachbarten Plattenzwischenraum liegen, in dem die Dichtungslage aus Elastomer-Kunststoff besteht. Ein Ersetzen dieser Ringdichtungen durch geschweißte Dichtungen ist nicht möglich, da ansonsten das gesamte Plattenpaket miteinander verschweißt werden müßte. Somit muß man den nicht unbeträchtlichen Nachteil in Kauf nehmen, daß die Elastomer-Ringdichtungen von dem aggressiven Medium angegriffen und sogar zerstört werden können.

[0005] Der vorliegenden Neuerung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärmetauscher der eingangs geschilderten Art zur Verfügung zu stellen, der unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik auch zur Beschickung mit aggressiven Medien geeignet ist.

[0006] Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umfangsdichtungen und die Ringdichtungen jedes Plattenzwischenraums aus jeweils unterschiedlichen Materialien bestehen, derart daß die von einem ersten Medium benetzten Dichtungen aus dem einen Dichtungsmaterial und die von dem zweiten Medium benetzten Dichtungen aus dem anderen Dichtungsmaterial bestehen, und daß die Dichtungen für das aggressivere Medium als gegenüber diesem aggressiven Medium chemisch resistente Dichtungen ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß jedem Strömungsweg eine eigene Dichtungsart zugeordnet wird, die dann optimal an das hierin zu transportierende Strömungsmedium angepaßt werden kann. Das heißt also, daß in einem Plattenzwischenraum eine Umfangsdichtung aus einem der beiden Dichtungsmaterialien und Ringdichtungen aus dem anderen der beiden Dichtungsmaterialien vorgesehen werden, während es in den beiden diesem Plattenzwischenraum benachbarten Plattenzwischenräumen gerade andersherum ist: Dort sind die Ringdichtungen, die von dem gleichen Medium wie die vorstehend genannte Umfangsdichtung benetzt werden, aus dem einen der beiden Dichtungsmaterialien und die Umfangsdichtung aus dem anderen der beiden Dichtungsmaterialien gebildet.

[0007] Die erwähnten gegenüber dem aggressiven Medium chemisch resistenten Dichtungen, nachfolgend als Spezialdichtungen bezeichnet, finden grundsätzlich bereits an anderen Stellen Anwendung, bei denen eine Abdichtung gegenüber aggressiven Medien erforderlich ist. Auch wurde bereits vorgeschlagen, einen gesamten Plattenwärmetauscher mit diesen Spezialdichtungen zu bestücken, was sich allerdings in der Praxis als nicht wirtschaftlich herausgestellt hat, da einerseits durch die Spezialdichtungen die gesamten Plattenwärmetauscher zu teuer werden; andererseits wird hierdurch auch das gesamte Plattenpaket zu hart, denn genau die Beständigkeit der Spezialdichtungen gegenüber aggressiven Medien geht mit einer stark reduzierten Elastizität einher. Da die Platten eines Plattenstapels über Spannplatten gegenseitig zusammengepreßt werden, um ein zuverlässiges Abdichten der Strömungsräume und Öffnungen zu gewährleisten, treten beim Anfahren kalter Plattenwärmetauscher Spannungen auf, die nur dadurch umgangen werden können, daß den Spannplatten separate Federpakete vorgeschaltet werden, die die temperatur- und mediendruckbedingten Spannungen einerseits sowie die von den Spannplatten ausgeübten Anpresskräfte andererseits abfangen und gegenseitig kompensieren können.

[0008] Indem nun neuerungsgemäß die Hälfte der Spezialdichtungen ersetzt werden, können nicht nur die dementsprechenden Materialkosten drastisch herabgesetzt werden, sondern darüberhinaus auch die Elastizität eines gesamten Plattenstapels durch das Material der zweiten Dichtungsart gesteuert werden.

[0009] Sind nun in vorteilhafter Weise die Dichtungen für das weniger aggressive Medium als Elastomer-Dichtungen, beispielsweise aus NBR, EPDM oder Viton ausgebildet, so kann sogar vollständig auf die separaten Federpakete verzichtet werden.

[0010] Die vorliegende Neuerung erschöpft sich nicht nur im bloßen Materialersatz der geschweißten Dichtungen durch Spezialdichtungen, sondern sieht pro Plattenzwischenraum zwei Dichtungsarten von gänzlich unterschiedlicher Qualität vor, was bisher schon deshalb unüblich war, da die Dichtungen eines Plattenzwischenraums, also die Umfangsdichtung und die Ringdichtungen, aus Montagegründen einstückig miteinander verbunden waren. Vorliegend werden darüber hinaus diese Qualitäten sogar derart unterschiedlich gewählt, daß sich die beiden Dichtungsarten voneinander vor allem in ihren mechanischen und chemischen Eigenschaften stark unterscheiden, so daß hierdurch die durch das aggressive Medium an den Plattenwärmetauscher gestellten Anforderungen erfüllt werden .

[0011] Erst durch die vorgeschlagene Kombination von Hart- und Elastomer-Dichtungen können die Nachteile beider bekannten Ausführungsformen vermieden und deren Vorteile miteinander kombiniert werden.

[0012] Als Material für die Spezialdichtungen empfehlen sich zum einen Hartdichtungen, wie insbesondere Aramidfaserdichtungen, und zum anderen Kunststoffdichtungen, die zumindest teilweise aus PTFE bestehen und insbesondere mit PTFE beschichtet bzw. von diesem ummantelt sind.

[0013] Zweckmäßigerweise sind die Ringdichtungen, die neben der Kreisform auch andere beliebige Formen aufweisen können, und die Umfangsdichtung eines Plattenzwischenraumes voneinander getrennt angeordnet, wobei jede der Dichtungen vorteilhafterweise lösbar in den Plattenzwischenräumen angeordnet und hierbei an einer der beiden angrenzenden Platten festgelegt ist.

[0014] Bei voneinander getrennten Umfangs- und Ringdichtungen eines Plattenzwischenraumes empfiehlt es sich, die Umfangsdichtungen und die Ringdichtungen gleichen Materials mit miteinander kollidierenden Fortsätzen zu versehen, wodurch in vorteilhafter Weise ein fehlerhafter Einbau einer nicht für das aggressive Medium ausgelegten Dichtung im Strömungsweg des aggressiven Mediums zuverlässig vermieden werden kann. Hierbei müssen die kollidierenden Fortsätze der Dichtungen unterschiedlicher Materialien verschieden voneinander ausgebildet sein, so daß diese erst bei einer richtigen Bestückung kollisionsfrei eingebaut werden können.

[0015] Was die Durchgangskanäle betrifft, so sind diese zumindest teilweise von den Ringdichtungen umgrenzt, besonders einfach und vorteilhaft ist es aber, wenn die Durchgangskanäle ausschließlich von den Ringdichtungen umgrenzt sind, so daß die Ringdichtungen diese Durchgangskanäle bilden, indem sie zwischen zwei Wärmetauscherplatten fluchtend und konzentrisch mit zwei einander gegenüberliegenden Plattenöffnungen angeordnet werden.

[0016] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, die eine Explosionszeichnung eines Wärmetauscherplattenstapels zeigt.

[0017] In dieser Figur 1 sind Wärmetauscherplatten 1a, 1b dargestellt, die eine rechteckige Außenform aufweisen und miteinander fluchtend zu einem Plattenstapel zusammengefügt werden. Hierbei sind zwischen den Platten 1 jeweils eine Umfangsdichtung 2 bzw. 3 sowie zwei Ringdichtungen 4 bzw. 5 angeordnet, über die die Platten in geringem Maße voneinander beabstandet werden, so daß zwischen ihnen jeweils von einer Umfangsdichtung 2, 3 umgebene Strömungsräume 6 bzw. 7 gebildet werden.

[0018] Jede der Wärmetauscherplatten 1a, 1b weist vier Öffnungen auf, die jeweils in den Eckabschnitten angeordnet sind, wobei die in Figur 1 dargestellten linken Öffnungen 8 der Platten 1a bzw. 9 der Platten 1b jeweils von einem ersten Wärmetauschermedium A und die Öffnungen 10 der Platte 1a bzw. 11 der Platte 1b von einem zweiten Wärmetauschermedium B beaufschlagt werden. Hierbei fluchten die korrespondierenden Öffnungen 8 und 9 des Wärmetauschermediums A sowie die Öffnungen 10 und 11 des Wärmetauschermediums B miteinander, wobei die Öffnungen 8 und 9 das Medium A den Strömungsräumen 6 zuleiten, während die Öffnungen 10 und 11 das Medium B den Strömungsräumen 7 zuleiten.

[0019] Die Anordnung der Platten 1a und 1b und das Einfügen der Umfangsdichtungen 2 und 3 sowie der Ringdichtungen 4 und 5 erfolgt jeweils abwechselnd, so daß jeweils benachbarte Strömungsräume 6 und 7 von unterschiedlichen Medien beaufschlagt werden. Zu diesem Zwecke ist auf der Oberseite der Platte 1a in Figur 1 eine Umfangsdichtung 3 sowie zwei Ringdichtungen 5 angeordnet, während auf deren Unterseite hierzu versetzt eine Umfangsdichtung 2 sowie zwei Ringdichtungen 4 positioniert sind. Somit umgrenzen die Ringdichtungen 5 der Plattenoberseite und die Umfangsdichtung 2 der Plattenunterseite den gleichen Strömungsweg für das Wärmetauschermedium A; für B gilt entsprechendes.

[0020] Wird nun angenommen, daß das Medium A ein aggressives Medium oder etwa toxisch oder kontaminiert ist, das eine herkömmliche Elastomer-Dichtung angreifen und zersetzen würde, muß gemäß der vorliegenden Erfindung hierfür vorgesehen werden, daß die alleine mit dem aggressiven Medium A in Berührung kommenden Umfangsdichtungen 2 sowie die Ringdichtungen 5 als Spezialdichtungen ausgebildet sind, während die von dem nicht aggressiven, mit A wärmetauschenden Medium B beaufschlagten Dichtungen 3 und 4 aus herkömmlichem Elastomer-Material bestehen können. Somit sind die in einem Plattenzwischenraum befindlichen Dichtungen aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, da auch jeder Plattenzwischenraum einen Strömungsraum bzw. Durchgangskanäle für beide Medien zur Verfügung stellt.

[0021] Figur 1 deutet die entsprechenden Strömungswege beider Medien durch gestrichelte Pfeile an, und zwar fließt das Strömungsmedium A in Figur 1 links unten entlang des Pfeiles A1 durch die Ringdichtung 5, die Öffnung 8 der Platte 1a, die Umfangsdichtung 2, die Öffnung 9 der Platte 1b usw. zu den Strömungsräumen 6, die jeweils auf der Plattenoberseite der Platten 1b befindlich sind, wo sie entsprechend den Pfeilen A2 nach oben fließen und den jeweiligen Strömungsraum 6 über Öffnungen 8 wieder verlassen, wobei sie längs des Pfeiles A3 wieder nach links durch Ringdichtungen 5, Öffnungen 9 der Platten 1b, Umfangsdichtungen 2 sowie Öffnungen 8 der Platten 1a wieder nach in Figur 1 links zurückfließen. Das Medium B fließt entsprechend entlang der Pfeile B1, B2 und B3 durch Umfangsdichtungen 3, Öffnungen 10 der Platten 1a, Ringdichtungen 4 und Öffnungen 11 der Platten 1b in Strömungsräume 7 und über die genannten Dichtungen und Öffnungen wieder zurück zur linken unteren Ecke der Figur 1.

[0022] Zusammenfassend liegt der Vorteil der Erfindung darin, daß nunmehr die Plattenwärmetauscher auch für aggressive Medien verwendet werden können, ohne daß Zugeständnisse hinsichtlich der Kosten bzw. der Reinigungsmöglichkeiten sowie elastischen Nachgiebigkeit der Plattenstapel gemacht werden müssen. Vielmehr ist ein mit den erfindungsgemäßen Dichtungen ausgestatteter Plattenwärmetauscher nicht nur erheblich billiger zu bestücken, wobei zum einen teure Dichtungsmaterialien anzahlmäßig reduziert sind und zum anderen auf separate Federpakete verzichtet werden kann, sondern kann auch in dem erforderlichen Maße gründlicher gereinigt werden.

Ansprüche

1. Plattenwärmetauscher mit mehreren etwa rechteckigen, miteinander fluchtenden Wärmetauscherplatten, die insbesondere in ihren Eckabschnitten Öffnungen für zwei Wärmetauschermedien aufweisen und die in einem Stapel derart angeordnet sind, daß jeweils im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Platten ein von einer Umfangsdichtung umfangener Strömungsraum gebildet ist, wobei jeweils benachbarte Strömungsräume von unterschiedlichen Medien durchströmt sind, indem ein Strömungsraum über zumindest zwei Öffnungen in der einen angrenzenden Platte und zumindest zwei damit fluchtende Öffnungen in der gegenüberliegenden, anderen angrenzenden Platte mit dem einen Medium in Verbindung steht, während der benachbarte Strömungsraum über zumindest zwei weitere Öffnungen in der genannten einen Platte und zumindest zwei damit fluchtende Öffnungen in der genannten anderen Platte über Durchgangskanäle am erstgenannten Strömungsraum vorbei mit dem anderen Medium in Verbindung steht, wobei in den Plattenzwischenräumen Umfangsdichtungen zur Abdichtung der Strömungsräume jeweils eines Mediums und Ringdichtungen zur Abdichtung der Durchgangskanäle des jeweils anderen Mediums vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umfangsdichtungen (2, 3) und die Ringdichtungen (4, 5) jedes Plattenzwischenraums aus jeweils unterschiedlichem Material bestehen, derart daß die von einem ersten Medium (A) benetzten Dichtungen aus dem einen Dichtungsmaterial und die von dem zweiten Medium (B) benetzten Dichtungen aus dem anderen Dichtungsmaterial bestehen, und daß die Dichtungen für das aggressivere Medium (A) als gegenüber diesem aggressiveren Medium chemisch resistente Dichtungen ausgebildet sind.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen für das weniger aggressive Medium (B) als Elastomer-Dichtungen ausgebildet sind.

3. Plattenwärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hartdichtungen (2, 5) für das aggressivere Medium (A) aus Hartdichtungen, insbesondere aus Aramidfaser-Dichtungen bestehen

4. Plattenwärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen (2, 5) für das aggressivere Medium (A) zumindest auf ihrer Außenseite aus PTFE bestehen, indem sie eine Beschichtung oder Ummantelung aus PTFE aufweisen.

5. Plattenwärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringdichtungen (4, 5) und die Umfangsdichtungen (2, 3) eines Plattenzwischenraumes voneinander getrennt angeordnet sind.

6. Plattenwärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen (2, 3, 4, 5) lösbar in den Plattenzwischenräumen angeordnet und hierbei an einer der beiden angrenzenden Platten (1a, 1b) festlegbar sind.

Zeichnung