DE19900629A1 - Wärmeplatte mit verstärkter Randkonstruktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauscherplatte zur Ver­ wendung in einem plattenförmigen Wärmeaustauscher.

Eine Wärmeaustauscherplatte gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1 ist aus dem Dokument WO 93/01463, Fig. 3, bekannt. Die Wellung des Plattenmaterials außerhalb der Dichtungsnut führt zu größerer Stabilität und Biegefestigkeit des Rands der Platte als dann, wenn diese einfach mit einem ebenen, überstehenden Flansch ausgebildet ist, wodurch sich größere Stabilität ergibt, wenn viele Wärmeaustauscherplatten auf­ einandergestapelt und miteinander verspannt werden, um einen plattenförmigen Wärmeaustauscher zu bilden. Die üblichste Wellungsform besteht darin, daß das Plattenmaterial in Tra­ pezform gepreßt wird, um ein Bienenwabenmuster zu erzeugen, wenn mehrere Platten zusammengebaut werden, um einen plat­ tenförmigen Wärmeaustauscher herzustellen; jedoch ist es auch bekannt, andere Wellungsformen zu verwenden.

Das Dokument SE-B-165 960 offenbart eine Wärmeaustauscher­ platte mit einer Wellung zwischen der Dichtungsnut und dem Rand der Wärmeaustauscherplatte, wobei der äußere Bereich der Wärmeaustauscherplatte als ebene Fläche ausgebildet ist, die an der Unterseite der gepreßten Platte liegt.

Trotz der guten Eigenschaften derartiger Wärmeaustauscher­ platten hat es sich herausgestellt, daß die Konstruktion des Rands Schwächen aufweist, die sich insbesondere dann zeigen, wenn plattenförmige Wärmeaustauscher mit derartigen Platten extremen Betriebsbedingungen unterliegen. Dies führt zur Gefahr, daß die Ränder der Wärmeaustauscherplatten um­ knicken und daß das erzeugte Bienenwabenmuster einfällt, was zu Leckgefahr führt. Diese Gefahr ist dann besonders groß, wenn die Wärmeaustauscherplatten aus einem dünnen Plattenmaterial bestehen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeaustau­ scherplatte zu schaffen, deren Randkonstruktion stärker als die bisher bekannten ist, um dadurch die Gefahr des Eindrü­ ckens des Rands der Wärmeaustauscherplatte zu verringern.

Diese Aufgabe ist durch die Wärmeaustauscherplatte gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Wärmeaustauscherplatte weist erhöhte Stabilität und Festigkeit ihres Rands auf, da die Wellungen durch eine ebene Fläche getragen werden, die als Stabilität verleihendes Band zwischen der Oberseite und der Unterseite der Wellungen dient und verhindert, daß das Randgebiet ent­ lang des Rands gestreckt wird. Die Position der ebenen Flä­ che im Wesentlichen in der Mittelebene führt zu erhöhter Stabilität sowohl sich nach oben als auch sich nach unten erstreckender Wellungen in Bezug auf diese Ebene.

Die Wellungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 gewährleisten, daß zwischen der Dichtungsnut und der ebenen Fläche ein Bienenwabenmuster ausgebildet wird, wenn mehrere Platten aufeinandergestapelt werden, um einen plattenförmigen Wärme­ austauscher zu bilden. Die Wände des Bienenwabenmusters sind jedoch beträchtlich stabiler als die bei bekannten Wärmeaus­ tauscherplatten, da sie aus "geschlossenen Kästen" statt aus "offenen Laschen" bestehen.

Rechteckige Wärmeaustauscherplatten werden typischerweise an ihren kurzen Seiten z. B. dadurch geführt, daß jede Platte an jedem Ende mit einer Kerbe versehen ist, die komplementär zu einer Führungsschiene ausgebildet ist, die die Wärmeaus­ tauscherplatten führt, wenn sie zum Aufbauen eines platten­ förmigen Wärmeaustauschers aufeinandergestapelt werden, wes­ wegen dieser entlang seiner langen Seiten am instabilsten ist. Wenn die Wärmeaustauscherplatten gemäß dem beigefügten Anspruch 5 ausgebildet sind, ist ein durch sie aufgebauter plattenförmiger Wärmeaustauscher an seinen langen Seiten stabilisiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren ver­ anschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ende einer Wärmeaustauscherplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Rand der in Fig. 1 dar­ gestellten Platten in Perspektivischer, vergrößerter An­ sicht;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Rand eines bekannten plattenförmigen Wärmeaustauschers; und

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Rand eines plattenför­ migen Wärmeaustauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt nur ein Ende einer Wärmeaustauscherplatte 1 ge­ mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, jedoch ist das entgegengesetzte Ende auf dieselbe Weise geformt, und die Platte 1 bildet demgemäß ein Rechteck, das in seinen Ecken mit vier Löchern 2, 3 versehen ist, die als Einlässe und Auslässe für zwei Wärmeaustauschermedien dienen.

Das Zentrum der Platte 1 umfaßt ein Strömungsgebiet 4, das durch eine Dichtung 5 festgelegt wird, die sich in einer Dichtungsnut 6 befindet. Die Dichtung 5 erstreckt sich um das Loch 2 herum und ermöglicht es demgemäß, daß ein erstes Wärmeaustauschermedium von diesem Loch 2 über die Fläche der Platte 1 strömt und am entsprechenden Loch am entgegenge­ setzten Ende dieser Platte 1 ausströmt. Das Loch 3 ist durch die Dichtung 5 abgesperrt, wodurch verhindert ist, daß das zweite Wärmeaustauschermedium an dieser Seite der Platte 1 ausströmt.

Wenn mehrere solche Platten 1 zusammengebaut werden, um ei­ nen plattenförmigen Wärmeaustauscher (nicht dargestellt) aufzubauen, wird jede zweite Platte 1 mit einer Dichtung 5 um 180° versetzt aufgestapelt, so daß sich die Löcher 2 und die durch die Dichtung 5 versperrten Löcher 3 abwechseln. Dadurch strömt ein Wärmeaustauschermedium auf einer Seite jeder Platte 1 während das andere Wärmeaustauschermedium auf der anderen Seite strömt. Die kurze Seite jeder Platte 1 ist mit einer Kerbe 7 versehen, die komplementär zu einer Füh­ rungsschiene (nicht dargestellt) geformt ist, die verwendet wird, wenn mehrere Platten aufeinandergestapelt sind, um einen plattenförmigen Wärmeaustauscher aufzubauen.

Um der Platte 1 zusätzliche Stabilität und Festigkeit zu verleihen und um Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Platten zu erzeugen, ist sie über ihre gesamte Fläche ge­ wellt. Die Wellungen können an verschiedenen Punkten der Platte 1 verschiedene Formen aufweisen, wie dargestellt, da sie verschiedenen Funktionen dienen. Das Plattenmaterial zeigt im Wesentlichen überall dieselbe Dicke wie das Aus­ gangsmaterial, jedoch nimmt die Platte 1 durch die Wellungen insgesamt eine bestimmte Höhe ein.

Einige der Wellungen bilden die Dichtungsnut 6, die entlang der gesamten Dichtung 5 als ebene Nut ausgebildet ist, und die Platte 1 ist selbst an der Außenseite der Dichtungsnut 6 gewellt, um ihr Stabilität und Festigkeit zu verleihen.

Der Aufbau der Wärmeaustauscherplatte 1 und die Konstruktion eines plattenförmigen Wärmeaustauschers, wie bisher be­ schrieben, sind allgemein bekannt.

Gemäß dem Stand der Technik ist die Wellung außerhalb der Dichtungsnut 6 typischerweise trapezförmig, wie dargestellt, ausgebildet, oder sie ist gewellt (nicht dargestellt) ausge­ bildet, und zwar zum Rand 8 der Platte 1 hin. Jedoch besteht das spezielle Merkmal der in Fig. 1 dargestellten Wärmeaus­ tauscherplatte darin, daß sich die Wellung nur ein Stück weit von der Dichtungsnut 6 erstreckt, da der äußerste Be­ reich der Platte 1 als ebene Fläche 9 auf einem Niveau aus­ gebildet ist, das ungefähr der Mittelebene der gesamten Platte 1 entspricht. Dies ist in Fig. 2 deutlicher darge­ stellt, die einen Schnitt durch die Seite der Platte 1 zeigt. Die Wellungen sind beim dargestellten Beispiel tra­ pezförmig, jedoch können sie auch eine andere Form aufwei­ sen, z. B. Wellenform.

Fig. 2 zeigt das Strömungsgebiet 4, die Dichtungsnut 6 und eine Dichtung 5, die gestrichelt dargestellt ist. Die Wel­ lungen befinden sich auf der Außenseite des Dichtungsrings, und sie bestehen aus Erhöhungen 10, die sich bis zum höch­ sten Niveau der Platte 1 erstrecken, sowie Vertiefungen 11, die sich bis zum niedrigsten Niveau der Platte 1 erstrecken. Die ebene Fläche 9, die sich unmittelbar zum Rand 8 der Platte 1 erstreckt, ist außerhalb der Wellungen erkennbar.

Wenn der äußerste Bereich der Platte 1 auf die dargestellte Weise geformt ist, ist eine verstärkte Randkonstruktion er­ halten, da die ebene Fläche 9 in Form eines Stabilität ver­ leihenden Bands vorliegt, das den Rand 8 daran hindert, durch Zugkräfte verformt zu werden, wenn ein aus derartigen Platten bestehender plattenförmiger Wärmeaustauscher im Be­ trieb starken Stößen ausgesetzt wird. Gleichzeitig bleibt die Struktur der Wellungen außerhalb der Dichtungsnut 6 er­ halten, was zur Stabilität des plattenförmigen Wärmeaustau­ schers beiträgt.

Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 vollständiger erläutert, die einen Schnitt durch den Rand eines plattenförmigen Wärmeaustauschers mit bekannten Wärme­ austauscherplatten (Fig. 3) bzw. erfindungsgemäßen Wärmeaus­ tauscherplatten (Fig. 4) zeigen.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist die bekannte Wärmeaus­ tauscherplatte typischerweise mit trapezförmigen Wellungen 12 ausgebildet, die sich von der Dichtungsnut 6 zum Rand 8 der Platte erstrecken, wobei, wie dargestellt, ein Bienenwa­ benmuster gebildet ist, wenn mehrere dieser Platten aufein­ andergestapelt sind, um einen plattenförmigen Wärmeaustau­ scher zu bilden. Die dargestellte Konstruktion der Platte führt zu größerer Stabilität und Festigkeit in diesem Ge­ biet, als sie dann vorliegen würden, wenn die Wellungen nicht vorhanden wären. Die bloße Trapezform ist jedoch emp­ findlich in Bezug auf Druckbelastungen rechtwinklig zu den Wellungen, und in extremen Fällen können Belastungen beim Betrieb eines plattenförmigen Wärmeaustauschers, der mit derartigen Platten aufgebaut ist, dazu führen, daß das Bie­ nenwabenmuster einfällt, da die Trapezform der Belastung nicht standhalten kann. Wenn dies auftritt, besteht hohe Ge­ fahr, daß die Platten so verformt werden, daß die Dichtung 5 nicht mehr für Abdichtung zwischen den Platten sorgt, was ein Lecken des plattenförmigen Wärmeaustauschers verursacht.

Mit Wärmeaustauscherplatten, die gemäß der Erfindung struk­ turiert sind, wird ein plattenförmiger Wärmeaustauscher, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, erhalten, der wesentlich sta­ biler ist. Das Bienenwabenmuster ist weiterhin vorhanden, jedoch besteht es nicht mehr aus "offenen Laschen", wie in Fig. 3 dargestellt, sondern aus "geschlossenen Kästen" in Form von Erhöhungen 10 und Vertiefungen 11, wodurch eine be­ trächtlich stabilere Konstruktion geschaffen ist. Darüber hinaus gewährleistet die ebene Fläche 9, daß der Rand 8 in der Längsrichtung nicht gestreckt werden kann, was der Kon­ struktion zusätzliche Stabilität verleiht.

Bei den dargestellten Beispielen sind die Wellungen der Wär­ meaustauscherplatten außerhalb der Dichtungsnut 6 als tra­ pezförmig dargestellt, jedoch können sie, wie bereits ange­ geben, auch andere Formen, z. B. Wellenform, aufweisen. Es können auch Gebiete entlang des Rands 8 vorhanden sein, in denen sich keine Wellungen befinden, wenn in diesen Gebieten keine zusätzliche Stabilität erforderlich ist.

Die ebene Fläche 9 kann entlang dem gesamten Rand 8 der Wär­ meaustauscherplatte 1 vorhanden sein, jedoch ist es auch möglich, eine ebene Fläche 9 nur entlang einem Teil des Rands 8 anzubringen, z. B. entlang den langen Seiten der Wärmeaustauscherplatte 1, wenn diese rechteckig ist. Ferner können eine ebene Fläche 9 oder mehrere über ein kurzes Stück des Rands 8 der Wärmeaustauscherplatte 1 vorhanden sein.

Claims (5)

1. Wärmeaustauscherplatte (1) zur Verwendung bei einem plattenförmigen Wärmeaustauscher, die aus einem Plattenmate­ rial besteht, das so gepreßt ist, daß eine Dichtungsnut (6) erzeugt ist, die sich im Wesentlichen entlang dem Rand (8) der Wärmeaustauscherplatte (1) erstreckt, und das Plat­ tenmaterial zwischen der Dichtungsnut und dem Rand gewellt ausgebildet ist, wobei der Außenbereich der Wärmeaustau­ scherplatte zwischen der Dichtungsnut und dem Rand zumindest im Gebiet entlang dem Rand als ebene Fläche (9) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (9) im Wesent­ lichen in der Mittelebene der gepreßten Wärmeaustauscher­ platte (1) liegt.

2. Wärmeaustauscherplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wellungen zwischen der Dichtungsnut (6) und der ebenen Fläche (9) ganz außen an der Wärmeaustau­ scherplatte (1) als rechteckige Erhöhungen (10) und Vertie­ fungen (11) in Bezug auf die ebene Fläche (9) ausgebildet sind.

3. Wärmeaustauscherplatte nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erhöhungen (10) und Vertiefungen (11) parallel zum Rand (8) der Wärmeaustauscherplatte (1) trapez­ förmig ausgebildet sind.

4. Wärmeaustauscherplatte nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erhöhungen (10) und Vertiefungen (11) Parallel zum Rand (8) der Wärmeaustauscherplatte (1) wellen­ förmig ausgebildet sind.

5. Wärmeaustauscherplatte nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als rechteckige Platte mit zwei langen und zwei kurzen Seiten ausgebildet ist und an jeder der langen Seiten eine ebene Fläche (9) vorhanden ist, die sich über einen wesentlichen Anteil der Länge der Seite erstreckt.