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EP3044531A1 - High-pressure plate heat exchanger - Google Patents

High-pressure plate heat exchanger

Info

Publication number
EP3044531A1
EP3044531A1 EP14761863.1A EP14761863A EP3044531A1 EP 3044531 A1 EP3044531 A1 EP 3044531A1 EP 14761863 A EP14761863 A EP 14761863A EP 3044531 A1 EP3044531 A1 EP 3044531A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
heat exchanger
individual plates
pack
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP14761863.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3044531B1 (en
Inventor
Dirk Kux
Markus Lentz
Bernd Müller
Gerd Abker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kelvion PHE GmbH
Original Assignee
Kelvion PHE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kelvion PHE GmbH filed Critical Kelvion PHE GmbH
Priority to EP14761863.1A priority Critical patent/EP3044531B1/en
Publication of EP3044531A1 publication Critical patent/EP3044531A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3044531B1 publication Critical patent/EP3044531B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0006—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/0075—Supports for plates or plate assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/106—Particular pattern of flow of the heat exchange media with cross flow

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure plate heat exchanger with a square-shaped plate pack, which is arranged in a pressure chamber provided by a housing, wherein the housing has convexly curved flange cover.
  • the high pressure plate heat exchanger has a plate pack.
  • the plate pack has, for example, medium-flowable through first and second channels, which are arranged in cross-flow, or in ehrwegmaschine in the cross-countercurrent.
  • the first channel provided for the first medium are formed in a tubular manner between individual plates connected to a pair of plates and the second channel provided for the second medium in a wave form between pairs of plates connected to a plate stack.
  • a plate pack of the type described above is known from DE 43 43 399 A1.
  • a plate heat exchanger with flowed through in cross-flow channels is disclosed, which are formed for the one medium wave-shaped between each connected to a plate pair of individual plates and the other medium tubular between the assembled into a plate stack plate pairs.
  • the individual plates for channel formation are equipped with a plurality of parallel rows of aligned in the flow direction of a medium cam or embossed support structures, which are formed offset from each other in the longitudinal direction from row to row.
  • Other embodiments of disc packs are also known.
  • plate heat exchangers are therefore known in which a plate pack is arranged in a pressure space provided by a housing, which housing is closed at the end by convexly curved flange covers, for example from US Pat. No. 5,755,280.
  • fittings have to be accurately connected both to the plate pack and to the flange lid, which entails the risk that leaks or predetermined breaking points occur even during installation of the plate heat exchanger.
  • At least one the flange cover has an angularly shaped opening for receiving the plate pack.
  • At least one of the flange covers has an angular opening for receiving the plate pack, opening means an opening, a recess and / or the like, in the flange cover, the opening allows a fluidic connection between the interior of the housing and the environment,
  • the opening is formed in a convexly curved portion of the flange cover.
  • the opening is angular. This includes, for example, a rectangular, in particular square opening.
  • the angular shape of the opening refers to the clear dimensions of the opening, as long as the opening is seen from the front.
  • the angular shape corresponds to the (imaginary) base of a segment cut out of the flange cover.
  • angular within the meaning of the invention also includes a shape deviating from a mathematical angular shape, i. a shape which is rounded in the corners, for example, for manufacturing reasons. It is crucial that the opening is not circular.
  • the edge of the opening i. the edge forming the opening in the flange cover does not lie in a plane corresponding to the angular formation of the opening, but has a three-dimensional course.
  • the edge is curved starting from the corners of the square.
  • the invention is i.a. also based on the finding that in a convexly curved flange cover other opening shapes can be introduced as circular openings (see US 5,755,280), i. in particular those opening geometries in which the edge of the opening does not run in a single, common plane.
  • the opening in the flange is formed in correspondence with the geometric configuration of the plate package.
  • the opening is also square.
  • the opening is at least so large that the plate pack, in particular a connecting flange of the plate pack, can be accommodated therein.
  • the embodiment of the invention has the advantage that the Plate package basically basically can be attached directly to the flange. It eliminates the known from the prior art fittings, which must be interposed between the flange and the plate package such that these parts are spaced apart in the longitudinal direction of the heat exchanger and the plate package. With the embodiment according to the invention, the end of a plate pack can be arranged directly in the region of a flange cover, so that the heat exchanger can be made significantly more compact overall. This allows the installation of a high pressure plate heat exchanger according to the invention also where the known from the prior art heat exchangers can not be used due to their installation dimensions or design. The high-pressure plate heat exchanger according to the invention can thus be used more flexibly.
  • the embodiment of the invention also has the advantage that the high pressure plate heat exchanger is designed to be more stable and reliable overall.
  • the complex calibration of the fittings and the associated error possibilities are overcome, since the plate pack in the invention basically can be easily inserted into the opening in the flange. The location of the plate pack is thus fixed by the opening itself, so that no measurement, adjustment work and / or the like. Are required.
  • the inventive design synergistically combines the advantages of plate heat exchangers in the high pressure application on the one hand with the advantages of convexly curved flanges in the high pressure application on the other hand, without having to use error-prone and space-consuming connectors.
  • the plate pack is inserted with the interposition of a frame in the opening.
  • the frame can enclose the plate package, in particular on the end.
  • the frame can be welded to the plate pack.
  • the frame can be used to hold the individual plates of the plate package in particular complementary.
  • the frame allows a further simplified assembly of the invention
  • High pressure plate heat exchanger Through the frame, the plate package is held together monolithically. When inserted into the opening of the flange thus shifting or tilting individual plates is prevented.
  • the frame is angular, in particular in accordance with the opening in the flange on the one hand and the geometric design of the plate package on the other.
  • the outer dimensions of the frame are chosen such that they substantially correspond to the internal dimensions of the opening in the flange cover.
  • the frame in turn has an opening in which the plate pack can be at least partially received.
  • the internal dimensions of this opening essentially correspond to the external dimensions of the plate pack, in particular a connection contour of the plate pack.
  • the depth of the frame is designed such that the frame is in contact with the flange cover over the entire edge of the opening.
  • the depth of the frame extends under normal use in the longitudinal direction of the housing or the plate package.
  • the edge of the opening is not in a plane, but rather has a three-dimensional course.
  • the depth of the frame is now chosen so that the longitudinally spaced apart points of the edge of the opening in each case are in contact with the frame.
  • the frame can be completely peripherally connected to the flange lid, so that no leaks remain.
  • At least one end of the plate package opens directly into the opening of the flange.
  • the end of the plate pack in the longitudinal direction of the housing at least extends so far that it intersects an imaginary plane through the opening in the flange cover. This makes the heat exchanger even more compact.
  • the plate pack may basically have any structure. According to an advantageous embodiment of the invention, however, the plate pack of media through-flowable first and second channels arranged in cross-flow and tubular for the first medium formed between a pair of plates interconnected individual plates and the second medium undulating between interconnected to a plate stack plate pairs are, wherein the tubular channels formed parallel to the longitudinal edges of the individual plates and the individual plates along their longitudinal edges together to plate pairs and the pairs of plates along their transverse to the longitudinal edges of the individual plates edges together Plate stack are connected, wherein the pipe side for the first medium and the shaft side serve as a pressure side for the second medium.
  • the second medium under pressure is to be guided on the shaft side of the plate pack.
  • the tube side of the plate package carries the first, under reduced pressure medium.
  • the pipe side forming tubular channels extend transversely to the longitudinal direction of the plate package forming individual plates. In this case, production reasons, the transverse extent of a single plate is limited by the width of the embossing tool, whereas a quasi-endless, that is arbitrarily selectable extent in the longitudinal direction is possible.
  • the embodiment of the invention provides a remedy.
  • a plate stamping rotated by 90 degrees is proposed so that the tube side, ie the tubes, run in the longitudinal direction of the plate.
  • the channels formed for the first medium in a tubular manner between individual plate plates connected to one another are formed parallel to the longitudinal edges of the individual plates.
  • Plate heat exchangers unlike, for example, tube bundle heat exchangers, are comparatively unstable to pressure.
  • the pressure is applied too high, bulging of the individual plates and / or tearing of connection points existing between the individual plates may occur.
  • the plate pack is surrounded in the intended use of a pressure prevailing in the pressure chamber support pressure, which acts as a back pressure on the plate package.
  • the construction according to the invention proves to be advantageous in this respect insofar as pressure retaining plates or package sidewalls are only described with reference to the comparatively low pressure of the tube side, i. of the first medium, which means that they can be used unchanged in their design compared to the prior art, and this with simultaneous suitability for a high-pressure application in the context of the invention.
  • the housing which provides the pressure chamber is preferably spherical in shape and / or circular with respect to at least one cross section for receiving the pressures prevailing in the operating case, deviating from the rectangular shape of the plate package.
  • the prevailing pressures housing on the other hand allows the media supply to a parallelepiped plate pack, is further provided with the invention constructive that the housing has tube side of the plate package subsequent flange cover, which are at least partially spherical.
  • a pressure chamber providing housing which separates the shaft side to the outside, ie to the surrounding atmosphere by a cylindrical shell and the pipe side by a spherical sheath, which are avoided as a result housing side voltage peaks in the transition region from the shaft side to the pipe side ,
  • the inventive design makes it possible for the first time to use plate heat exchanger in the high pressure area, namely at working pressures in terms of the second medium of about 50 bar, preferably from about 60 bar, even more preferably from about 100 bar, up to 120 bar.
  • Previous designs do not allow such printing applications.
  • the working area of previously known constructions ends rather at a pressure of about 20 bar, possibly of about 30 bar. Pressures of over 30 bar, let alone 60 bar and more are not possible with the previously known embodiments.
  • the pressure range of more than 20 bar which is possible with the configuration according to the invention is surprising, without restriction by differential pressures, since the thickness of the exchanger plates used on the one hand and the housing wall thickness on the other hand are comparatively thin.
  • the wide pressure application range of the high-pressure plate heat exchanger according to the invention results as a synergy effect from the previously described individual features.
  • connecting wedges are arranged in the corner regions of the plate stack between two adjacent plate pairs. These connecting wedges are preferably connected to one another with the adjacent plate pairs in a form-fitting manner by welding.
  • the connecting wedges serve two purposes. On the one hand, a stabilization of the entire plate package construction is achieved. On the other hand, the connecting wedges are used for fluidic separation of the shaft and tube sides.
  • the individual plates provide embossing sections as known per se from the prior art.
  • the individual plates are provided with a plurality of parallel rows of longitudinally extending embossing sections, and embossing sections of adjacent rows are aligned with one another in the longitudinal direction.
  • State of the art provided to design a more compact embossed image.
  • tighter imprint image leads to improved support of the individual plates with each other and thus to an amplification of the entire plate package, which proves to be particularly in the case of high pressure application
  • the plate pack has transversely to the longitudinal direction of the plate pack, in particular the individual plates, extending voids.
  • Blank space means that the plate pack or the single plate is not provided with embossing sections and / or the like at this point. It is rather a consistently substantially flat extending area.
  • the vacant space preferably extends over at least 80%, particularly preferably at least 90% of the width of the plate pack, in particular a single plate.
  • the voids serve to allow interconnection of individual plates of the plate pack together, at a location remote from the edges spaced apart in the longitudinal direction of a single plate.
  • the voids may extend centrally on a single plate. The spaces thus divide individual plates into subregions.
  • both individual plates can be connected to one another in the area of the voids, for example by welding.
  • This embodiment has the advantage that in comparison to a compound exclusively in the edge regions, the stability of the entire plate package can be significantly improved.
  • the voids may also serve to form flow barriers. For example, a tubular extending through the plate package channel can be interrupted by vacancies. As a result, it can be achieved, for example, that one and the same continuous single plate can be alternately flowed through, in particular alternately in cross-flow, thus a multiple flow is achieved, which increases the efficiency of the plate heat exchanger.
  • FIG. 1 shows a side view of a high-pressure plate heat exchanger according to FIG. 1
  • Figure 2 is a sectional view of the high pressure plate heat exchanger of Figure 1 according to section line II-II;
  • Figure 3 in a schematic perspective view of a plate package
  • FIG. 3
  • FIG. 6 shows a side view of the plate pack according to FIG. 3,
  • FIG. 7 shows an embodiment of a flange cover according to the invention.
  • Fig. 8 shows an embodiment of a single plate according to the invention with a blank.
  • FIG. 1 shows a side view of a high-pressure plate heat exchanger 1 according to the invention.
  • This has a housing 2, which - as the sectional view of Figure 2 reveals - provides a pressure chamber 3.
  • a plate pack 4 is arranged, which is shown only schematically for the sake of clarity in Figure 2.
  • FIGS 3 to 6 show the plate package 4 partial.
  • the plate pack 4 is formed from individual plates 14.
  • two individual plates 14 together form a plate pair 15 and a plurality of plate pairs 15 coupled to one another constitute a plate stack 16.
  • the plate pack 4 shown here consists of a plate stack 16 which has four plate pairs 15 which are arranged between two individual plates 14 serving as cover plates.
  • the individual plates 14 are each formed identically and connected in mirror image to each other to a pair of plates 15. This connection is preferably made by material bonding by welding, along the longitudinal edges 17.
  • formed between each plate pair 15 forming individual plates 14 tubular formed first channels K1, and indeed for the one participating in the intended use case on the heat exchange medium M1.
  • the second medium M2 is the pressurized high pressure medium.
  • the plate pair 4 may also have a different structure.
  • each individual plate 14 is provided with a plurality of parallel rows of embossing sections 21 extending in the direction of the longitudinal edges 17. These embossing sections 21 of adjacent rows are offset from each other in the longitudinal direction, resulting in surface support between successive individual plates 14 between successive embossing sections 21 in a row.
  • connecting wedges 20 are arranged between the individual plates 14 adjacent plate pairs.
  • these connecting wedges 20 separate the shaft side from the tube side in the inlet and outlet region of the media M1 and M2 and, on the other hand, serve to stabilize the overall plate package 4 as a whole.
  • the housing 2 consists of a ring portion 7 and two flange lids 8 and 9 is formed.
  • the flange cover 8 and 9 each provide an opening 10 for the tube side, which are formed in correspondence with the geometric configuration of the plate package 4 and serve to receive the plate package 4.
  • the flange cover are at least partially spherical, preferably in the manner of a dished bottom, with which the housing 2 connects to the plate stack 4 on the shaft side in a spherical configuration.
  • Fig. 7 shows an embodiment of a flange 8 according to the invention in detail.
  • the plate package 4 is presently square. Accordingly, the opening 10 in the flange 8 is also formed square, with respect to the clear dimensions.
  • the opening 10 is bounded by the edge 23 of the flange 8.
  • the edge 23 has a three-dimensional course, with the side edges of the corners arch the opening 10 starting from the tip of the flange 8 towards. The corners themselves are slightly rounded.
  • a frame 22 is inserted. This is formed in accordance with the geometric design of the flange 8 and the plate package 4.
  • the frame 22 accommodates the plate pack 4 or a connecting contour of the plate pack 4.
  • the plate package 4 is thereby held together improved.
  • the plate pack 4 and the frame 22 may be connected to each other, in particular welded.
  • the plate pack 4 can then be handled together with the frame 22 as a unit. In this way, the plate package 4 can be particularly easily inserted into the opening 10 in the flange 8.
  • connection between the frame 22 and the plate package 4 can be done in a simple manner using the connection wedges 20 described above.
  • the wedges 20 By the wedges 20, the individual plates 14 and the plate pairs 15 are pressure-resistant and solid connected to each other.
  • the frame 22 can be attached, in particular welded.
  • the frame 22 may be integrally formed, for example, as a milled part or a plurality of parts, wherein in the case of a multi-part, the items are preferably welded together.
  • the respective flange cover 8 and 9 are equipped with a flange 11, which in turn carries a respective flange plate 12 connected thereto by means of screws 13.
  • the flange plates 12 are equipped with connecting pieces 5 for the first medium, that is to say the low-pressure medium.
  • the side with tubular channels for medium M1 can also be welded with spherical bottoms directly to the flange covers 8 and 9.
  • the plate package 4 via connection piece 6 in fluid communication with the second medium, that is, the high-pressure medium.
  • the pressurized second medium M2 is introduced according to the arrows shown in Figure 2 on the shaft side in the plate pack 4 and leaves after flowing through the plate pack 4, the high-pressure plate heat exchanger 1 again via the provided connecting piece 6. It flows in the course of the intended Use the introduced fluid in the pressure chamber 3 provided by the housing 2, so that on the plate package 4 an internal pressure identical external pressure acts, whereby the plate pack 4 and the individual plates 14 of the plate pack 4 are set completely depressurized, or be burdened with one-sided load with the first medium M1 of the low pressure side only with the lower pressure of the first medium MI ,
  • the medium flows at lower pressure, that is, the first medium, in correspondence with the arrows of Figure 2 on the tube side of the plate package 4.
  • Both pipe and shaft side can be operated in multipath.
  • deflections between the plate pack 4 and housing are provided on the tube side or provided on the shaft side deflections in the plate pack 4 and between plate pack 4 and housing. Due to the multi-way circuit operation in cross-countercurrent is possible.
  • the pipe-side channels K1 are determined in their geometric dimensions inter alia by the spacing of the embossed sections 21 which are offset in relation to one another in adjacent rows. This distance A is shown by way of example in FIG.
  • FIG 8 shows an embodiment of a single plate 24 according to the invention with a blank 25.
  • the blank 25 extends transversely to the longitudinal direction of the single plate 24.
  • the blank 25 extends substantially over the entire width of the single plate 24. If two individual plates 24 are arranged on top of each other, whose vacancies 25 are in contact with each other. The two individual plates 24 can then be connected to each other in the region of the voids 25, in particular welded. This brings two advantages. On the one hand, the stability of the plate pair formed in this way and thus also the stability of a plate package 4 formed with such individual plates are significantly increased. This is particularly advantageous in high-pressure applications and in particular in comparatively long, continuous individual plates 24.
  • the plates of a plate heat exchanger may in fact be forced apart as a result of the fluid pressure, which affects the function of the heat exchanger, since the intended flow paths are no longer complied with.
  • the void 25 brings another advantage.
  • one and the same single plate 24 can be subdivided into fluidically separated regions in the longitudinal direction thereof. This allows one and the same Einzelp! Atte 24 can be acted upon in alternating cross-countercurrent fluid.
  • the corresponding flow paths of a first medium M3 and a second medium M4 are shown in FIG.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a high-pressure plate heat exchanger having a polygonal plate packet (4) that is arranged in a pressure chamber (3) created by a housing (2), the housing (2) having convexly curved flange covers (8, 9). Said heat exchanger is characterized in that at least one of the flange covers (8, 9) has a polygonal opening for receiving the plate packet (4).

Description

Hochdruckplattenwärmetauscher  High pressure plate heat exchanger
Die Erfindung betrifft einen Hochdruckplattenwärmetauscher mit einem eckig ausgebildeten Plattenpaket, das in einem von einem Gehäuse bereitgestellten Druckraum angeordnet ist, wobei das Gehäuse konvex gekrümmte Flanschdeckel aufweist. The invention relates to a high-pressure plate heat exchanger with a square-shaped plate pack, which is arranged in a pressure chamber provided by a housing, wherein the housing has convexly curved flange cover.
Der Hochdruckplattenwärmetauscher verfügt über ein Plattenpaket. Das Plattenpaket weist beispielsweise von Medien durchströmbare erste und zweite Kanäle auf, die im Kreuzstrom, bzw. bei ehrwegigkeit im Kreuz-Gegenstrom angeordnet sind. Dabei sind der für das erste Medium vorgesehene erste Kanal rohrförmig zwischen zu einem Plattenpaar miteinander verbundenen Einzelplatten und der für das zweite Medium vorgesehene zweite Kanal wellenförmig zwischen zu einem Plattenstapel miteinander verbundenen Plattenpaaren ausgebildet. The high pressure plate heat exchanger has a plate pack. The plate pack has, for example, medium-flowable through first and second channels, which are arranged in cross-flow, or in ehrwegigkeit in the cross-countercurrent. In this case, the first channel provided for the first medium are formed in a tubular manner between individual plates connected to a pair of plates and the second channel provided for the second medium in a wave form between pairs of plates connected to a plate stack.
Ein Plattenpaket der vorbeschriebenen Art ist aus der DE 43 43 399 A1 bekannt. Es wird hier ein Plattenwärmetauscher mit im Kreuzstrom durchströmten Kanälen offenbart, die für das eine Medium wellenförmig zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen Einzelplatten und für das andere Medium rohrförmig zwischen den zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren gebildet sind. Dabei sind die Einzelplatten zur Kanalausbildung mit mehreren parallelen Reihen von in Strömungsrichtung des einen Mediums ausgerichteten Nocken bzw. geprägten Stützstrukturen ausgerüstet, die in Längsrichtung von Reihe zu Reihe zueinander versetzt ausgebildet sind. Darüber hinaus sind auch andere Ausführungsformen von Plattenpaketen bekannt. A plate pack of the type described above is known from DE 43 43 399 A1. Here, a plate heat exchanger with flowed through in cross-flow channels is disclosed, which are formed for the one medium wave-shaped between each connected to a plate pair of individual plates and the other medium tubular between the assembled into a plate stack plate pairs. The individual plates for channel formation are equipped with a plurality of parallel rows of aligned in the flow direction of a medium cam or embossed support structures, which are formed offset from each other in the longitudinal direction from row to row. Furthermore Other embodiments of disc packs are also known.
Für Hochdruckanwendungen, d.h. für Mediendrücke von größer 25 bar ist die aus der DE 43 43 399 A1 bekannte Konstruktion nicht geeignet. Dies insbesondere deshalb nicht, da diese Konstruktion für höhere Drücke keine ausreichende mechanische Stabilität aufweist und sich daher bei höheren Drücken über das zulässige Maß hinaus verformen kann. For high pressure applications, i. for media pressures greater than 25 bar, the construction known from DE 43 43 399 A1 is not suitable. This particular not because this construction for higher pressures does not have sufficient mechanical stability and therefore can deform at higher pressures beyond the permissible level.
Zur Realisierung eines Hochdruckeinsatzes sind daher Plattenwärmetauscher bekannt, bei denen ein Plattenpaket in einem von einem Gehäuse bereitgestellten Druckraum angeordnet ist, welches Gehäuse endseitig durch konvex gekrümmte Flanschdeckel geschlossen ist, beispielsweise aus der US 5,755,280. For the realization of a high-pressure application, plate heat exchangers are therefore known in which a plate pack is arranged in a pressure space provided by a housing, which housing is closed at the end by convexly curved flange covers, for example from US Pat. No. 5,755,280.
Dieser Plattenwärmetauscher ist jedoch nicht für alle Anwendungsfälle geeignet. So erfordert die Konstruktion nach der US 5,755,280, dass die am nächsten an den Flanschdeckeln angeordneten Plattenpakete unter Zwischenordnung eines länglichen Anschlussstücks mit einer kreisrunden Öffnung im Flanschdeckel verbunden werden müssen. Dies ist erforderlich, um das eckig ausgebildete Plattenpaket fluiddicht mit dem kreisrund ausgebildeten Anschluss in der Öffnung des Flanschdeckels verbinden zu können. However, this plate heat exchanger is not suitable for all applications. Thus, the construction according to US Pat. No. 5,755,280 requires that the plate packs arranged closest to the flange lids have to be connected to a circular opening in the flange lid with the interposition of an elongate connection piece. This is necessary in order to be able to connect the square-shaped plate pack in a fluid-tight manner to the circular connection in the opening of the flange cover.
Nachteilig ist hierbei, dass dieses Anschlussstück den Plattenwärmetauscher deutlich verlängert, so dass die Bauform des Plattenwärmetauschers von vorn herein eine gewisse Mindestgröße nicht unterschreiten kann. Außerdem sind die freien Ecken des rechteckigen Plattenpaketes nicht für hohe Differenzdrücke geeignet. The disadvantage here is that this connector significantly extends the plate heat exchanger, so that the design of the plate heat exchanger from the outset can not fall below a certain minimum size. In addition, the free corners of the rectangular plate pack are not suitable for high differential pressures.
Hinzu kommt, dass die Anschlussstücke passgenau sowohl mit dem Plattenpaket als auch mit dem Flanschdeckel verbunden werden müssen, was die Gefahr mit sich bringt, dass bereits bei der Montage des Plattenwärmetauschers Undichtigkeiten bzw. Sollbruchstellen entstehen. In addition, the fittings have to be accurately connected both to the plate pack and to the flange lid, which entails the risk that leaks or predetermined breaking points occur even during installation of the plate heat exchanger.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen Hochdruckplattenwärmetauscher betriebssicher und hinsichtlich der Einsatzmöglichkeiten flexibler zu machen. It is therefore the object of the invention to make a high pressure plate heat exchanger reliable and flexible in terms of applications.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest einer der Flanschdeckel eine eckig ausgebildete Öffnung zur Aufnahme des Plattenpakets aufweist. To solve this problem is proposed by the invention that at least one the flange cover has an angularly shaped opening for receiving the plate pack.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass zumindest einer der Flanschdeckel eine eckig ausgebildete Öffnung zur Aufnahme des Plattenpakets aufweist, Öffnung meint einen Durchbruch, eine Ausnehmung und/oder dgl, im Flanschdeckel, Die Öffnung ermöglicht eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung, Die Öffnung ist in einem konvex gekrümmten Bereich des Flanschdeckels ausgebildet. According to the invention, it is thus provided that at least one of the flange covers has an angular opening for receiving the plate pack, opening means an opening, a recess and / or the like, in the flange cover, the opening allows a fluidic connection between the interior of the housing and the environment, The opening is formed in a convexly curved portion of the flange cover.
Die Öffnung ist eckig ausgebildet. Dies umfasst beispielsweise eine rechteckig, insbesondere quadratisch ausgebildete Öffnung. Die eckige Form der Öffnung bezieht sich auf die lichten Maße der Öffnung, sofern frontal auf die Öffnung geblickt wird. Die eckige Form entspricht der (gedachten) Grundfläche eines aus dem Flanschdeckel herausgeschnittenen Segments. Eckig im Sinne der Erfindung umfasst aber auch eine von einer mathematisch eckigen Form abweichende Form, d.h. eine Form, welche in den Eckbereichen beispielsweise aus fertigungstechnischen Gründen abgerundet ist. Entscheidend ist, dass die Öffnung nicht kreisrund ist. The opening is angular. This includes, for example, a rectangular, in particular square opening. The angular shape of the opening refers to the clear dimensions of the opening, as long as the opening is seen from the front. The angular shape corresponds to the (imaginary) base of a segment cut out of the flange cover. However, angular within the meaning of the invention also includes a shape deviating from a mathematical angular shape, i. a shape which is rounded in the corners, for example, for manufacturing reasons. It is crucial that the opening is not circular.
Der Rand der Öffnung, d.h. der im Flanschdeckel die Öffnung bildende Rand, liegt entsprechend der eckigen Ausbildung der Öffnung nicht in einer Ebene, sondern hat einen dreidimensionalen Verlauf. Im Falle einer quadratischen Öffnung verläuft der Rand beispielsweise von den Ecken des Quadrats ausgehend gekrümmt. Der Erfindung liegt u.a. auch die Erkenntnis zugrunde, dass in einen konvex gekrümmten Flanschdeckel auch andere Öffnungsformen als kreisrunde Öffnungen (siehe US 5,755,280) eingebracht werden können, d.h. insbesondere solche Öffnungsgeometrien, bei denen der Rand der Öffnung nicht in einer einzigen, gemeinsamen Ebene verläuft. The edge of the opening, i. the edge forming the opening in the flange cover does not lie in a plane corresponding to the angular formation of the opening, but has a three-dimensional course. For example, in the case of a square opening, the edge is curved starting from the corners of the square. The invention is i.a. also based on the finding that in a convexly curved flange cover other opening shapes can be introduced as circular openings (see US 5,755,280), i. in particular those opening geometries in which the edge of the opening does not run in a single, common plane.
Die Öffnung im Flanschdeckel ist in Entsprechung der geometrischen Ausgestaltung des Plattenpakets ausgebildet. Im Falle eines quadratisch ausgebildeten Plattenpakets ist die Öffnung beispielsweise ebenfalls quadratisch. Die Öffnung ist zumindest so groß, dass das Plattenpaket, insbesondere ein Anschlussflansch des Plattenpakets, darin aufgenommen werden kann. The opening in the flange is formed in correspondence with the geometric configuration of the plate package. For example, in the case of a square plate pack, the opening is also square. The opening is at least so large that the plate pack, in particular a connecting flange of the plate pack, can be accommodated therein.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Vorteil verbunden, dass das Plattenpaket dem Grunde nach unmittelbar am Flanschdeckel befestigt werden kann. Es entfallen die aus dem Stand der Technik bekannten Anschlussstücke, welche derart zwischen den Flanschdeckel und das Plattenpaket zwischengeschaltet werden müssen, dass diese Teile in Längsrichtung des Wärmetauschers bzw. des Plattenpakets voneinander beabstandet sind. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Ende eines Plattenpakets unmittelbar im Bereich eines Flanschdeckels angeordnet werden, so dass der Wärmetauscher insgesamt deutlich kompakter ausgebildet werden kann. Dies erlaubt den Einbau eines erfindungsgemäßen Hochdruckplattenwärmetauschers auch dort, wo die aus dem Stand der Technik bekannten Wärmetauscher aufgrund ihrer Einbaumaße bzw. Bauform nicht verwendet werden können. Der erfindungsgemäße Hochdruckplattenwärmetauscher lässt sich somit flexibler verwenden. With the embodiment of the invention has the advantage that the Plate package basically basically can be attached directly to the flange. It eliminates the known from the prior art fittings, which must be interposed between the flange and the plate package such that these parts are spaced apart in the longitudinal direction of the heat exchanger and the plate package. With the embodiment according to the invention, the end of a plate pack can be arranged directly in the region of a flange cover, so that the heat exchanger can be made significantly more compact overall. This allows the installation of a high pressure plate heat exchanger according to the invention also where the known from the prior art heat exchangers can not be used due to their installation dimensions or design. The high-pressure plate heat exchanger according to the invention can thus be used more flexibly.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat zudem den Vorteil, dass der Hochdruckplattenwärmetauscher insgesamt stabiler und betriebssicherer ausgebildet ist. Das aufwendige Einmessen der Anschlussstücke und die damit einhergehenden Fehlermöglichkeiten werden überwunden, da das Plattenpaket bei der Erfindung dem Grunde nach einfach in die Öffnung im Flanschdeckel eingeführt werden kann. Die Lage des Plattenpakets wird somit durch die Öffnung selbst fest vorgegeben, so dass keine Einmessung, Anpassungsarbeiten und/oder dgl. erforderlich sind. The embodiment of the invention also has the advantage that the high pressure plate heat exchanger is designed to be more stable and reliable overall. The complex calibration of the fittings and the associated error possibilities are overcome, since the plate pack in the invention basically can be easily inserted into the opening in the flange. The location of the plate pack is thus fixed by the opening itself, so that no measurement, adjustment work and / or the like. Are required.
Schließlich vereint die erfindungsgemäße Ausgestaltung in synergetischer Weise die Vorteile von Plattenwärmetauschern in der Hochdruckanwendung einerseits mit den Vorteilen von konvex gekrümmten Flanschdeckeln in der Hochdruckanwendung andererseits, und zwar ohne fehleranfällige und bauraumverzehrende Anschlussstücke einsetzen zu müssen. Finally, the inventive design synergistically combines the advantages of plate heat exchangers in the high pressure application on the one hand with the advantages of convexly curved flanges in the high pressure application on the other hand, without having to use error-prone and space-consuming connectors.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Plattenpaket unter Zwischenordnung eines Rahmens in die Öffnung eingesetzt. Der Rahmen kann das Plattenpaket insbesondere endseitig umschließen. Der Rahmen kann mit dem Plattenpaket verschweißt sein. Der Rahmen kann dazu dienen, die einzelnen Platten des Plattenpakets insbesondere ergänzend zusammenzuhalten. Der Rahmen ermöglicht eine nochmals vereinfache Montage des erfindungsgemäßenAccording to an advantageous embodiment of the invention, the plate pack is inserted with the interposition of a frame in the opening. The frame can enclose the plate package, in particular on the end. The frame can be welded to the plate pack. The frame can be used to hold the individual plates of the plate package in particular complementary. The frame allows a further simplified assembly of the invention
Hochdruckplattenwärmetauschers. Durch den Rahmen ist das Plattenpaket monolithisch zusammengehalten. Bei Einführen in die Öffnung des Flanschdeckels wird somit ein Verschieben oder Verkanten einzelner Platten verhindert. Der Rahmen ist eckig ausgebildet, und zwar insbesondere in Entsprechung der Öffnung im Flanschdeckel einerseits und der geometrischen Ausbildung des Plattenpakets andererseits. Die Außenmaße des Rahmens sind derart gewählt, dass sie im Wesentlichen den Innenmaßen der Öffnung im Flanschdeckel entsprechen. Der Rahmen weist seinerseits eine Öffnung auf, in welcher das Plattenpaket zumindest teilweise aufgenommen werden kann. Die Innenmaße dieser Öffnung entsprechen im Wesentlichen den Außenmaßen des Plattenpakets, insbesondere einer Anschlusskontur des Plattenpakets. High pressure plate heat exchanger. Through the frame, the plate package is held together monolithically. When inserted into the opening of the flange thus shifting or tilting individual plates is prevented. The frame is angular, in particular in accordance with the opening in the flange on the one hand and the geometric design of the plate package on the other. The outer dimensions of the frame are chosen such that they substantially correspond to the internal dimensions of the opening in the flange cover. The frame in turn has an opening in which the plate pack can be at least partially received. The internal dimensions of this opening essentially correspond to the external dimensions of the plate pack, in particular a connection contour of the plate pack.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Tiefe des Rahmens derart ausgebildet, dass der Rahmen über den gesamten Rand der Öffnung mit dem Flanschdeckel in Kontakt steht. Die Tiefe des Rahmens erstreckt sich bei bestimmungsgemäßer Verwendung in Längsrichtung des Gehäuses bzw. des Plattenpakets. Wie vorstehend bereits beschrieben, liegt der Rand der Öffnung nicht in einer Ebene, sondern er weist vielmehr einen dreidimensionalen Verlauf auf. Die Tiefe des Rahmens ist nun derart gewählt, dass die in Längsrichtung voneinander am weitesten entfernten Punkte des Rands der Öffnung in jedem Fall in Kontakt zum Rahmen stehen. Dadurch kann der Rahmen vollständig umlaufend mit dem Flanschdeckel verbunden werden, so dass keinerlei Undichtigkeiten verbleiben. According to an advantageous embodiment of the invention, the depth of the frame is designed such that the frame is in contact with the flange cover over the entire edge of the opening. The depth of the frame extends under normal use in the longitudinal direction of the housing or the plate package. As already described above, the edge of the opening is not in a plane, but rather has a three-dimensional course. The depth of the frame is now chosen so that the longitudinally spaced apart points of the edge of the opening in each case are in contact with the frame. As a result, the frame can be completely peripherally connected to the flange lid, so that no leaks remain.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mündet zumindest ein Ende des Plattenpakets direkt in die Öffnung des Flanschdeckels. Hiermit ist gemeint, dass sich das Ende des Plattenpakets in Längsrichtung des Gehäuses zumindest derart weit erstreckt, dass es eine gedachte Ebene durch die Öffnung im Flanschdeckel schneidet. Dadurch baut der Wärmetauscher noch kompakter. According to an advantageous development of the invention, at least one end of the plate package opens directly into the opening of the flange. By this is meant that the end of the plate pack in the longitudinal direction of the housing at least extends so far that it intersects an imaginary plane through the opening in the flange cover. This makes the heat exchanger even more compact.
Das Plattenpaket kann dem Grunde nach eine beliebige Struktur aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Plattenpaket jedoch von Medien durchströmbare erste und zweite Kanäle auf, die im Kreuzstrom angeordnet und für das erste Medium rohrförmig zwischen zu einem Plattenpaar miteinander verbundenen Einzelplatten und für das zweite Medium wellenförmig zwischen zu einem Plattenstapel miteinander verbundenen Plattenpaaren ausgebildet sind, wobei die rohrförmigen Kanäle parallel zu den Längsrändern der Einzelplatten ausgebildet und die Einzelplatten entlang ihrer Längsränder miteinander zu Plattenpaaren und die Plattenpaare entlang ihrer quer zu den Längsrändern der Einzelplatten verlaufenden Ränder miteinander zu einem Plattenstapel verbunden sind, wobei die Rohrseite für das erste Medium und die Wellenseite als Druckseite für das zweite Medium dienen. The plate pack may basically have any structure. According to an advantageous embodiment of the invention, however, the plate pack of media through-flowable first and second channels arranged in cross-flow and tubular for the first medium formed between a pair of plates interconnected individual plates and the second medium undulating between interconnected to a plate stack plate pairs are, wherein the tubular channels formed parallel to the longitudinal edges of the individual plates and the individual plates along their longitudinal edges together to plate pairs and the pairs of plates along their transverse to the longitudinal edges of the individual plates edges together Plate stack are connected, wherein the pipe side for the first medium and the shaft side serve as a pressure side for the second medium.
Aus Gründen einer optimierten Effizienz, das heißt eines optimierten Wärmeübergangs ist das unter Druck stehende zweites Medium wellenseitig des Plattenpakets zu führen. Die Rohrseite des Plattenpakets führt das erste, unter geringerem Druck stehende Medium. Bei dem aus der DE 43 43 399 A1 vorbekannten Plattenwärmetauscher erstrecken sich die die Rohrseite bildenden rohrförmigen Kanäle quer zur Längsrichtung der das Plattenpaket bildenden Einzelplatten. Dabei ist herstellungsbedingt die Quererstreckung einer Einzelplatte durch die Breite des Prägewerkzeuges begrenzt, wohingegen eine quasi endlose, das heißt beliebig wählbare Erstreckung in Längsrichtung möglich ist. For reasons of optimized efficiency, that is to say of optimized heat transfer, the second medium under pressure is to be guided on the shaft side of the plate pack. The tube side of the plate package carries the first, under reduced pressure medium. In the previously known from DE 43 43 399 A1 plate heat exchanger, the pipe side forming tubular channels extend transversely to the longitudinal direction of the plate package forming individual plates. In this case, production reasons, the transverse extent of a single plate is limited by the width of the embossing tool, whereas a quasi-endless, that is arbitrarily selectable extent in the longitudinal direction is possible.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Rohrseite vorbekannter Plattenwärmetauscher bei Hochdruckanwendungen mit Blick auf einen wünschenswerter Weise zu erzielenden Wärmeübergang zu kurz bemessen ist. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, eine Mehrzahl von vorbekannten Plattenwärmetauschern rohrseitig hintereinander zu schalten, um so rohrseitig die erforderliche Wegstrecke bereitstellen zu können. Eine solche strömungstechnische Verschaltung einzelner Plattenwärmetauscher macht den Einsatz entsprechender Anschlüsse, Verbindungsrohre, -Schläuche, Umlenkungen und/oder dergleichen erforderlich, was in nachteiliger Weise auf der Rohrseite zu einem zum Teil erheblichen Druckverlust führen kann. In der Konsequenz sinkt in nachteiliger Weise die Wärmetauschereffizienz, was aber bei vorbekannten Konstruktionen nicht zu vermeiden ist. It has been shown in practice that the tube side of prior art plate heat exchanger is designed to be too short in high pressure applications with a view to a desirable heat transfer to be achieved. It has therefore been proposed to connect a plurality of known plate heat exchangers on the tube side one behind the other so as to be able to provide the required distance on the tube side. Such fluidic interconnection of individual plate heat exchanger makes the use of appropriate connections, connecting pipes, hoses, deflections and / or the like required, which can lead to a disadvantageous on the pipe side to a considerable pressure loss in some cases. As a consequence, the heat exchanger efficiency disadvantageously decreases, but this can not be avoided in the case of previously known constructions.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung schafft hier Abhilfe. Im Unterschied zur vorbekannten Konstruktion wird eine um 90 Grad verdrehte Plattenprägung vorgeschlagen, sodass die Rohrseite, d.h. die Rohre in Plattenlängsrichtung verlaufen. So sind die für das erste Medium rohrförmig zwischen zu einem Plattepaar miteinander verbundenen Einzelplatten ausgebildeten Kanäle parallel zu den Längsrändern der Einzelpiatten ausgebildet. Dies führt im Ergebnis dazu, dass auf die strömungstechnische Hintereinanderschaltung mehrerer Plattenwärmetauscher verzichtet werden kann, da eine Ausgestaltung der Einzelplatten in gewünschter Länge mit dem Ergebnis einer für den Hochdruckanwendungsfall angepassten Dimensionierung der rohrseitigen Strömungskanäle stattfinden kann. Damit eignet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung insbesondere für Hochdruckanwendungen, und zwar ohne die Gefahr von auf der Rohrseite druckabfallbedingten Leistungseinbußen. Es können zudem die Druckhalteplatten bzw. die Paketseitenwände bestehen bleiben, da eine Auslegung lediglich auf den niedrigeren Druck der Rohrseite zu erfolgen hat. The embodiment of the invention provides a remedy. In contrast to the previously known construction, a plate stamping rotated by 90 degrees is proposed so that the tube side, ie the tubes, run in the longitudinal direction of the plate. Thus, the channels formed for the first medium in a tubular manner between individual plate plates connected to one another are formed parallel to the longitudinal edges of the individual plates. This results in the result that it is possible to dispense with the fluidic series connection of a plurality of plate heat exchangers, since an embodiment of the individual plates in the desired length can take place with the result of adapted for the high pressure application case dimensioning of the tube-side flow channels. Thus, the inventive design is particularly suitable for high pressure applications, without the risk of on the pipe side pressure drop-related performance losses. It can also remain the pressure retaining plates or the package side walls, as a design has to be made only to the lower pressure of the pipe side.
Plattenwärmetauscher sind anders als beispielsweise Rohrbündelwärmetauscher vergleichsweise druckinstabil. Insbesondere bei einer nur randseitigen Verbindung der Einzelplatten kann es bei einer zu hohen Druckbeaufschlagung zu einem Ausbeulen der Einzelplatten und/oder Aufreißen von zwischen den Einzelplatten bestehenden Verbindungsstellen kommen. Um dies zu vermeiden, wird mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgeschlagen, das aus Einzelplatten gebildete Plattenpaket innerhalb eines Druckraumes anzuordnen, der von einem Gehäuse bereitgestellt ist. Dabei ist das Plattenpaket im bestimmungsgemäßen Anwendungsfall von einem im Druckraum herrschenden Stützdruck umgeben, der als Gegendruck auf das Plattenpaket einwirkt. Die erfindungsgemäße Konstruktion erweist sich diesbezüglich insofern von Vorteil, als dass Druckhalteplatten bzw. Paketseitenwände lediglich mit Bezug auf den vergleichsweise geringen Druck der Rohrseite, d.h. des ersten Mediums auszulegen sind, was bedeutet, dass sie in ihrer Auslegung im Vergleich zum Stand der Technik unverändert eingesetzt werden können, und dies bei gleichzeitiger Tauglichkeit für eine Hochdruckanwendung im erfindungsgemäßen Sinne. Dies führt in vorteilhafter Weise dazu, dass selbst bei vergleichsweise hohen Drücken von bis zu 100 bar und mehr vergleichsweise dünnwandige Einzelplatten zum Einsatz kommen können, die beispielsweise eine Plattendicke von 1 ,2 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise von 1 ,3 mm bis 1 ,8 mm, noch mehr bevorzugt von 1 ,5 mm aufweisen. Plate heat exchangers, unlike, for example, tube bundle heat exchangers, are comparatively unstable to pressure. In particular, in the case of an only edge-side connection of the individual plates, if the pressure is applied too high, bulging of the individual plates and / or tearing of connection points existing between the individual plates may occur. To avoid this, it is proposed with the embodiment according to the invention to arrange the plate package formed from individual plates within a pressure chamber, which is provided by a housing. The plate pack is surrounded in the intended use of a pressure prevailing in the pressure chamber support pressure, which acts as a back pressure on the plate package. The construction according to the invention proves to be advantageous in this respect insofar as pressure retaining plates or package sidewalls are only described with reference to the comparatively low pressure of the tube side, i. of the first medium, which means that they can be used unchanged in their design compared to the prior art, and this with simultaneous suitability for a high-pressure application in the context of the invention. This leads advantageously to the fact that even at comparatively high pressures of up to 100 bar and more comparatively thin-walled individual plates can be used, for example, a plate thickness of 1, 2 mm to 2.0 mm, preferably from 1, 3 mm to 1, 8 mm, more preferably of 1, 5 mm.
Das den Druckraum bereitstellende Gehäuse ist zur Aufnahme der im Betriebsfall herrschenden Drücke bevorzugter Weise abweichend von der Rechteckform des Plattenpakets kugelförmig und/oder mit Bezug auf zumindest einen Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Um einerseits ein im Betriebsfall den herrschenden Drücken standhaltendes Gehäuse bereitzustellen, das andererseits die Mediumszufuhr an ein quaderförmig ausgebildetes Plattenpaket gestattet, ist mit der Erfindung konstruktiv ferner vorgesehen, dass das Gehäuse sich rohrseitig des Plattenpakets anschließende Flanschdeckel aufweist, die zumindest teilweise sphärisch ausgebildet sind. Damit ist konstruktiv sichergestellt, dass im Übergangs-, das heißt Einbündungsbereich in den Plattenstapel gehäuseseitige Spannungsspitzen vermieden sind, so dass bei hinreichender Sicherheitstoleranz vergleichsweise hohe Drücke aufgenommen werden können, und dies bei gleichzeitiger Minimierung der erforderlichen Gehäusewandstärken und Plattendicken. Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird demnach ein einen Druckraum bereitstellendes Gehäuse vorgeschlagen, das die Wellenseite nach außen, d.h. zur umgebenden Atmosphäre durch einen zylindrischen Mantel und zur Rohrseite durch einen sphärischen Mantel trennt, womit im Ergebnis gehäuseseitige Spannungsspitzen im Übergangsbereich von der Wellenseite zur Rohrseite vermieden sind. The housing which provides the pressure chamber is preferably spherical in shape and / or circular with respect to at least one cross section for receiving the pressures prevailing in the operating case, deviating from the rectangular shape of the plate package. On the one hand to provide a standstill in the case of operation the prevailing pressures housing, on the other hand allows the media supply to a parallelepiped plate pack, is further provided with the invention constructive that the housing has tube side of the plate package subsequent flange cover, which are at least partially spherical. This ensures structurally that in the transitional, that is, the area of interengagement in the stack of plates housing-side voltage peaks are avoided, so that with sufficient safety tolerance comparatively high pressures are absorbed can, while minimizing the required housing wall thicknesses and plate thicknesses. With the construction according to the invention, therefore, a pressure chamber providing housing is proposed, which separates the shaft side to the outside, ie to the surrounding atmosphere by a cylindrical shell and the pipe side by a spherical sheath, which are avoided as a result housing side voltage peaks in the transition region from the shaft side to the pipe side ,
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung macht es erstmals möglich, Plattenwärmetauscher im Hochdruckbereich einzusetzen, und zwar bei Arbeitsdrücken hinsichtlich des zweiten Mediums von über 50 bar, vorzugsweise von über 60 bar, noch mehr bevorzugt von über 100 bar, bis hin zu 120 bar. Vorbekannte Konstruktionen ermöglichen solche Druckanwendungen nicht. Der Arbeitsbereich vorbekannter Konstruktionen endet vielmehr bei einem Druck von ca. 20 bar, gegebenenfalls von ca. 30 bar. Drücke von über 30 bar, geschweige denn 60 bar und mehr sind mit den vorbekannten Ausgestaltungsformen nicht möglich. Dabei überrascht der mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mögliche Druckbereich von über 20 bar, und zwar ohne Einschränkung durch Differenzdrücke, da die Dicke der eingesetzten Tauscherplatten einerseits sowie die Gehäusewandstärke andererseits vergleichsweise dünn ausfallen. Insofern ergibt sich der weite Druckanwendungsbereich des erfindungsgemäßen Hochdruckplattenwärmetauschers als Synergieeffekt aus den vorerläuterten Einzelmerkmalen. The inventive design makes it possible for the first time to use plate heat exchanger in the high pressure area, namely at working pressures in terms of the second medium of about 50 bar, preferably from about 60 bar, even more preferably from about 100 bar, up to 120 bar. Previous designs do not allow such printing applications. The working area of previously known constructions ends rather at a pressure of about 20 bar, possibly of about 30 bar. Pressures of over 30 bar, let alone 60 bar and more are not possible with the previously known embodiments. The pressure range of more than 20 bar which is possible with the configuration according to the invention is surprising, without restriction by differential pressures, since the thickness of the exchanger plates used on the one hand and the housing wall thickness on the other hand are comparatively thin. In this respect, the wide pressure application range of the high-pressure plate heat exchanger according to the invention results as a synergy effect from the previously described individual features.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in den Eckbereichen des Plattenstapels zwischen zwei benachbarten Plattenpaaren Anschlusskeile angeordnet, Diese Anschlusskeile sind mit den benachbarten Plattenpaaren vorzugsweise formschlüssig durch Verschweißen miteinander verbunden. Dabei dienen die Anschlusskeile zweierlei Zwecken. Zum einen wird eine Stabilisierung der gesamten Plattenpaketkonstruktion erreicht. Zum anderen dienen die Anschlusskeile der strömungstechnischen Trennung von Wellen- und Rohrseite. According to a further feature of the invention, connecting wedges are arranged in the corner regions of the plate stack between two adjacent plate pairs. These connecting wedges are preferably connected to one another with the adjacent plate pairs in a form-fitting manner by welding. The connecting wedges serve two purposes. On the one hand, a stabilization of the entire plate package construction is achieved. On the other hand, the connecting wedges are used for fluidic separation of the shaft and tube sides.
Zur Ausbildung der einzelnen Strömungskanäle stellen die Einzelplatten wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt Prägungsabschnitte bereit. Dabei sind die Einzelplatten mit mehreren parallelen Reihen von in Längsrichtung verlaufenden Prägungsabschnitten versehen, und Prägungsabschnitte benachbarter Reihen sind in Längsrichtung zueinander versetzt ausgerichtet. Erfindungsgemäß ist im Unterschied zum Stand der Technik vorgesehen, ein enger gepresstes Prägungsbild auszugestalten. Dieses im Unterschied zum Stand der Technik engere Prägungsbild führt zu einer verbesserten AbStützung der Einzelplatten untereinander und damit zu einer Verstärkung des gesamten Plattenpakets, was sich insbesondere im Falle einer Hochdruckanwendung als günstig erweist To form the individual flow channels, the individual plates provide embossing sections as known per se from the prior art. In this case, the individual plates are provided with a plurality of parallel rows of longitudinally extending embossing sections, and embossing sections of adjacent rows are aligned with one another in the longitudinal direction. In contrast to the invention State of the art provided to design a more compact embossed image. This, in contrast to the prior art tighter imprint image leads to improved support of the individual plates with each other and thus to an amplification of the entire plate package, which proves to be particularly in the case of high pressure application
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Plattenpaket sich quer zur Längsrichtung des Plattenpakets, insbesondere der Einzelplatten, erstreckende Leerstellen auf. Leerstelle meint, dass das Plattenpaket bzw. die Einzelplatte an dieser Stelle nicht mit Prägungsabschnitten und/oder dgl. versehen ist. Es handelt sich vielmehr um einen sich durchgängig im Wesentlichen flach erstreckenden Bereich. Die Leerstelle erstreckt sich vorzugsweise über mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Breite des Plattenpakets, insbesondere einer Einzelplatte. Die Leerstellen dienen dazu, eine Verbindung einzelner Platten des Plattenpakets miteinander zu ermöglichen, und zwar an einer von den in Längsrichtung einer Einzelplatte beabstandeten Rändern entfernten Stelle. Die Leerstellen können sich beispielsweise mittig auf einer Einzelplatte erstrecken. Die Leerstellen unterteilen somit Einzelplatten in Unterbereiche. Sofern zwei Einzelplatten mit Leerstellen aufeinander angeordnet werden, können beide Einzelplatten im Bereich der Leerstellen miteinander verbunden werden, beispielsweise verschweißt werden. Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass im Vergleich zu einer Verbindung ausschließlich in den Randbereichen die Stabilität des gesamten Plattenpakets erheblich verbessert werden kann. Bei bestimmten Ausführungsformen von Plattenpaketen können die Leerstellen zudem dazu dienen, Strömungsbarrieren auszubilden. Beispielsweise kann ein rohrförmig sich durch das Plattenpaket erstreckender Kanal durch Leerstellen unterbrochen werden. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass ein und dieselbe durchgängige Einzelplatte abwechselnd, insbesondere alternierend im Kreuzstrom durchströmt werden kann, mithin eine Mehrfachdurchströmung erreicht ist, was den Wirkungsgrad des Plattenwärmetauschers erhöht. According to an advantageous development of the invention, the plate pack has transversely to the longitudinal direction of the plate pack, in particular the individual plates, extending voids. Blank space means that the plate pack or the single plate is not provided with embossing sections and / or the like at this point. It is rather a consistently substantially flat extending area. The vacant space preferably extends over at least 80%, particularly preferably at least 90% of the width of the plate pack, in particular a single plate. The voids serve to allow interconnection of individual plates of the plate pack together, at a location remote from the edges spaced apart in the longitudinal direction of a single plate. For example, the voids may extend centrally on a single plate. The spaces thus divide individual plates into subregions. If two individual plates with empty spaces are arranged on top of each other, both individual plates can be connected to one another in the area of the voids, for example by welding. This embodiment has the advantage that in comparison to a compound exclusively in the edge regions, the stability of the entire plate package can be significantly improved. In certain embodiments of disk packs, the voids may also serve to form flow barriers. For example, a tubular extending through the plate package channel can be interrupted by vacancies. As a result, it can be achieved, for example, that one and the same continuous single plate can be alternately flowed through, in particular alternately in cross-flow, thus a multiple flow is achieved, which increases the efficiency of the plate heat exchanger.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to FIGS. Show
Figur 1 in einer Seitenansicht einen Hochdruckplattenwärmetauscher nach der FIG. 1 shows a side view of a high-pressure plate heat exchanger according to FIG
Erfindung; Figur 2 in einer Schnittdarstellung den Hochdruckplattenwärmetauscher nach Figur 1 gemäß Schnittlinie II-II; Invention; Figure 2 is a sectional view of the high pressure plate heat exchanger of Figure 1 according to section line II-II;
Figur 3 in schematisch perspektivischer Darstellung ein Plattenpaket; Figure 3 in a schematic perspective view of a plate package;
Figur 4 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung den Ausschnitt IV nach Figure 4 in a perspective sectional view of the detail IV after
Figur 3;  FIG. 3;
Figur 5 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung den Ausschnitt V nach Figure 5 in a perspective sectional view of the detail V after
Figur 3,  FIG. 3,
Figur 6 in einer Seitenansicht das Plattenpaket nach Figur 3, FIG. 6 shows a side view of the plate pack according to FIG. 3,
Fig. 7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flanschdeckels; und 7 shows an embodiment of a flange cover according to the invention; and
Fig. 8 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelplatte mit Leerstelle. Fig. 8 shows an embodiment of a single plate according to the invention with a blank.
Figur 1 lässt in einer Seitenansicht einen Hochdruckplattenwärmetauscher 1 nach der Erfindung erkennen. Dieser verfügt über ein Gehäuse 2, das - wie die Schnittdarstellung nach Figur 2 erkennen lässt - einen Druckraum 3 bereitstellt. Innerhalb des Druckraums 3 ist ein Plattenpaket 4 angeordnet, welches der besseren Übersicht wegen in Figur 2 nur schematisch dargestellt ist. FIG. 1 shows a side view of a high-pressure plate heat exchanger 1 according to the invention. This has a housing 2, which - as the sectional view of Figure 2 reveals - provides a pressure chamber 3. Within the pressure chamber 3, a plate pack 4 is arranged, which is shown only schematically for the sake of clarity in Figure 2.
Die Figuren 3 bis 6 lassen das Plattenpaket 4 ausschnittsweise erkennen. Wie sich aus diesen Darstellungen ergibt, ist das Plattenpaket 4 aus Einzelplatten 14 gebildet. Dabei bilden zwei Einzelplatten 14 zusammen ein Plattenpaar 15 und mehrere miteinander gekoppelte Plattenpaare 15 stellen einen Plattenstapel 16 dar. Figures 3 to 6 show the plate package 4 partial. As can be seen from these illustrations, the plate pack 4 is formed from individual plates 14. In this case, two individual plates 14 together form a plate pair 15 and a plurality of plate pairs 15 coupled to one another constitute a plate stack 16.
Wie die beispielhafte Darstellung nach Figur 4 erkennen lässt, besteht das hier dargestellte Plattenpaket 4 aus einem Plattenstapel 16, der über vier Plattenpaare 15 verfügt, die zwischen zwei als Deckplatten dienenden Einzelplatten 14 angeordnet sind. Dabei sind die Einzelplatten 14 jeweils identisch ausgebildet und spiegelbildlich zueinander zu einem Plattenpaar 15 verbunden. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig durch Schweißen, und zwar entlang der Längsränder 17. Dabei bilden sich zwischen den jeweils ein Plattenpaar 15 bildenden Einzelplatten 14 rohrförmig ausgebildete erste Kanäle K1 aus, und zwar für das ein im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall am Wärmetausch teilnehmende Medium M1 . Durch Zusammenfügen der Plattenpaare 15 zu einem Plattenstapel 16 entlang der Querränder 18 ergeben sich zwischen den einander liegenden Einzelplatten 14 benachbarter Pfattenpaare 15 wellenförmige Kanäle K2 für das andere am Wärmeaustausch teilnehmende Medium M2, das im Kreuzstrom zum Medium M1 geführt ist. Bei dem zweiten Medium M2 handelt es sich um das unter Druck stehende Hochdruckmedium. Das Plattenpaar 4 kann jedoch auch eine andere Struktur aufweisen. As can be seen from the exemplary illustration according to FIG. 4, the plate pack 4 shown here consists of a plate stack 16 which has four plate pairs 15 which are arranged between two individual plates 14 serving as cover plates. The individual plates 14 are each formed identically and connected in mirror image to each other to a pair of plates 15. This connection is preferably made by material bonding by welding, along the longitudinal edges 17. In this case, formed between each plate pair 15 forming individual plates 14 tubular formed first channels K1, and indeed for the one participating in the intended use case on the heat exchange medium M1. By joining the pairs of plates 15 to a plate stack 16 along the transverse edges 18 arise between the adjacent individual plates 14 adjacent pairs of piles 15 wavy channels K2 for the other heat exchange participating medium M2, which is guided in cross-flow to the medium M1. The second medium M2 is the pressurized high pressure medium. However, the plate pair 4 may also have a different structure.
Wie sich im Weiteren aus Figur 3 ergibt, ist jede Einzelplatte 14 mit mehreren parallelen Reihen von in Richtung der Längsränder 17 verlaufenden Prägungsabschnitten 21 versehen. Diese Prägungsabschnitte 21 benachbarter Reihen sind in Längsrichtung zueinander versetzt ausgebildet, wodurch sich zwischen aneinander anliegenden Einzelplatten 14 flächige AbStützungen zwischen in einer Reihe aufeinander folgenden Prägungsabschnitten 21 ergeben. As will be seen later in FIG. 3, each individual plate 14 is provided with a plurality of parallel rows of embossing sections 21 extending in the direction of the longitudinal edges 17. These embossing sections 21 of adjacent rows are offset from each other in the longitudinal direction, resulting in surface support between successive individual plates 14 between successive embossing sections 21 in a row.
In den Eckbereichen 19 eines Plattenpakets 4 sind zwischen den Einzelplatten 14 benachbarter Plattenpaare 15 Anschlusskeile 20 angeordnet. Diese Anschlusskeile 20 trennen zum einen die Wellenseite von der Rohrseite im Eintritts- und Austrittsbereich der Medien M1 und M2 und dienen zum anderen der stabilisierten Ausgestaltung des Plattenpakets 4 insgesamt. In the corner regions 19 of a plate package 4 15 connecting wedges 20 are arranged between the individual plates 14 adjacent plate pairs. On the one hand, these connecting wedges 20 separate the shaft side from the tube side in the inlet and outlet region of the media M1 and M2 and, on the other hand, serve to stabilize the overall plate package 4 as a whole.
* Wie Figur 2 entnommen werden kann, ist das Gehäuse 2 aus einem Ringabschnitt 7 und zwei Flanschdeckeln 8 und 9 gebildet. Dabei stellen die Flanschdeckel 8 und 9 jeweils eine Öffnung 10 für die Rohrseite bereit, die in Entsprechung der geometrischen Ausgestaltung des Plattenpakets 4 ausgebildet sind und der Aufnahme des Plattenpakets 4 dienen. Dabei sind die Flanschdeckel zumindest teilweise sphärisch ausgebildet, vorzugsweise nach Art eines Klöpperbodens, womit sich das Gehäuse 2 an den Plattenstapel 4 wellenseitig in sphärischer Ausgestaltung anschließt. * As shown in Figure 2 can be seen, the housing 2 consists of a ring portion 7 and two flange lids 8 and 9 is formed. In this case, the flange cover 8 and 9 each provide an opening 10 for the tube side, which are formed in correspondence with the geometric configuration of the plate package 4 and serve to receive the plate package 4. In this case, the flange cover are at least partially spherical, preferably in the manner of a dished bottom, with which the housing 2 connects to the plate stack 4 on the shaft side in a spherical configuration.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flanschdeckels 8 im Detail. Das Plattenpaket 4 ist vorliegend quadratisch ausgebildet. Dementsprechend ist die Öffnung 10 im Flanschdeckel 8 ebenfalls quadratisch ausgebildet, mit Bezug auf die lichten Maße. Die Öffnung 10 ist durch den Rand 23 des Flanschdeckels 8 begrenzt. Der Rand 23 hat einen dreidimensionalen Verlauf, wobei sich die Seitenkanten von den Ecken der Öffnung 10 ausgehend zur Spitze des Flanschdeckels 8 hin wölben. Die Ecken selbst sind leicht abgerundet ausgebildet. Fig. 7 shows an embodiment of a flange 8 according to the invention in detail. The plate package 4 is presently square. Accordingly, the opening 10 in the flange 8 is also formed square, with respect to the clear dimensions. The opening 10 is bounded by the edge 23 of the flange 8. The edge 23 has a three-dimensional course, with the side edges of the corners arch the opening 10 starting from the tip of the flange 8 towards. The corners themselves are slightly rounded.
In die Öffnung 10 ist ein Rahmen 22 eingesetzt. Dieser ist in Entsprechung der geometrischen Ausgestaltung des Flanschdeckels 8 bzw. des Plattenpakets 4 ausgebildet. Der Rahmen 22 nimmt das Plattenpaket 4 bzw. eine Anschlusskontur des Plattenpakets 4 auf. Das Plattenpaket 4 wird dadurch verbessert zusammengehalten. Das Plattenpaket 4 und der Rahmen 22 können miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sein. Das Plattenpaket 4 kann dann zusammen mit dem Rahmen 22 als Einheit gehandhabt werden. Auf diese Weise kann das Plattenpaket 4 besonders einfach in die Öffnung 10 im Flanschdeckel 8 eingeführt werden. In the opening 10, a frame 22 is inserted. This is formed in accordance with the geometric design of the flange 8 and the plate package 4. The frame 22 accommodates the plate pack 4 or a connecting contour of the plate pack 4. The plate package 4 is thereby held together improved. The plate pack 4 and the frame 22 may be connected to each other, in particular welded. The plate pack 4 can then be handled together with the frame 22 as a unit. In this way, the plate package 4 can be particularly easily inserted into the opening 10 in the flange 8.
Die Verbindung zwischen dem Rahmen 22 und dem Plattenpaket 4 kann in einfacher Weise unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Anschlusskeile 20 erfolgen. Durch die Anschlusskeile 20 sind die Einzelplatten 14 bzw. die Plattenpaare 15 druckfest und massiv miteinander verbunden. An die Anschlusskeile 20 kann der Rahmen 22 angebracht werden, insbesondere angeschweißt werden. Der Rahmen 22 kann einstückig beispielsweise als Frästeil oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei im Falle einer Mehrteiligkeit die Einzelteile vorzugsweise miteinander verschweißt sind. The connection between the frame 22 and the plate package 4 can be done in a simple manner using the connection wedges 20 described above. By the wedges 20, the individual plates 14 and the plate pairs 15 are pressure-resistant and solid connected to each other. To the connecting wedges 20, the frame 22 can be attached, in particular welded. The frame 22 may be integrally formed, for example, as a milled part or a plurality of parts, wherein in the case of a multi-part, the items are preferably welded together.
Die jeweiligen Flanschdeckel 8 und 9 sind mit einem Flansch 11 ausgerüstet, der seinerseits eine jeweilige damit mittels Schrauben 13 verbundene Flanschplatte 12 trägt. Die Flanschplatten 12 sind mit Anschlussstutzen 5 für das erste Medium, das heißt das Niedrigdruckmedium ausgerüstet. Anstelle der zuvor erklärten Flanschkonstruktion (11 , 12, 13), kann die Seite mit rohrförmigen Kanälen für Medium M1 auch mit sphärischen Böden direkt mit den Flanschdeckeln 8 und 9 verschweisst werden. Wellenseitig ist das Plattenpaket 4 über Anschlussstutzen 6 in strömungstechnischer Verbindung mit dem zweiten Medium, das heißt dem Hochdruckmedium. The respective flange cover 8 and 9 are equipped with a flange 11, which in turn carries a respective flange plate 12 connected thereto by means of screws 13. The flange plates 12 are equipped with connecting pieces 5 for the first medium, that is to say the low-pressure medium. Instead of the previously explained flange construction (11, 12, 13), the side with tubular channels for medium M1 can also be welded with spherical bottoms directly to the flange covers 8 and 9. On the shaft side, the plate package 4 via connection piece 6 in fluid communication with the second medium, that is, the high-pressure medium.
Im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall wird das unter Druck stehende zweite Medium M2 in Entsprechung der in Figur 2 eingezeichneten Pfeile wellenseitig in das Plattenpaket 4 eingeleitet und verlässt nach einem Durchströmen des Plattenpakets 4 den Hochdruckplattenwärmetauscher 1 wieder über den dafür vorgesehenen Anschlussstutzen 6. Dabei strömt im Zuge der bestimmungsgemäßen Verwendung das eingebrachte Fluid in den vom Gehäuse 2 bereitgestellten Druckraum 3 ein, so dass auf das Plattenpaket 4 ein zum Innendruck identischer Außendruck wirkt, womit das Plattenpaket 4 bzw. die Einzelplatten 14 des Plattenpakets 4 insgesamt drucklos gestellt sind, bzw. bei einseitiger Belastung mit dem ersten Medium M1 der Niederdruckseite nur mit dem niedrigeren Druck des ersten Mediums MI belastet werden. In the intended use case, the pressurized second medium M2 is introduced according to the arrows shown in Figure 2 on the shaft side in the plate pack 4 and leaves after flowing through the plate pack 4, the high-pressure plate heat exchanger 1 again via the provided connecting piece 6. It flows in the course of the intended Use the introduced fluid in the pressure chamber 3 provided by the housing 2, so that on the plate package 4 an internal pressure identical external pressure acts, whereby the plate pack 4 and the individual plates 14 of the plate pack 4 are set completely depressurized, or be burdened with one-sided load with the first medium M1 of the low pressure side only with the lower pressure of the first medium MI ,
Im Kreuzstrom zum zweiten Medium strömt das Medium mit niedrigerem Druck, das heißt das erste Medium, und zwar in Entsprechung der Pfeile nach Figur 2 über die Rohrseite des Plattenpakets 4. Sowohl Rohr- als auch Wellenseite können mehrwegig betrieben werden. Dabei werden auf der Rohrseite Umlenkungen zwischen Plattenpaket 4 und Gehäuse vorgesehen bzw. auf der Wellenseite Umlenkungen im Plattenpaket 4 sowie zwischen Plattenpaket 4 und Gehäuse vorgesehen. Durch die mehrwegige Schaltung ist ein Betrieb im Kreuz-Gegenstrom möglich. Cross-flow to the second medium, the medium flows at lower pressure, that is, the first medium, in correspondence with the arrows of Figure 2 on the tube side of the plate package 4. Both pipe and shaft side can be operated in multipath. In this case, deflections between the plate pack 4 and housing are provided on the tube side or provided on the shaft side deflections in the plate pack 4 and between plate pack 4 and housing. Due to the multi-way circuit operation in cross-countercurrent is possible.
Wie desweiteren der Darstellung nach Figur 6 entnommen werden kann, sind die rohrseitigen Kanäle K1 in ihren geometrischen Abmessungen unter anderem durch den Abstand der in benachbarten Reihen versetzt zueinander ausgebildeten Prägungsabschnitte 21 bestimmt. Dieser Abstand A ist in Figur 6 beispielhaft eingezeichnet. As can further be seen from the illustration according to FIG. 6, the pipe-side channels K1 are determined in their geometric dimensions inter alia by the spacing of the embossed sections 21 which are offset in relation to one another in adjacent rows. This distance A is shown by way of example in FIG.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelplatte 24 mit einer Leerstelle 25. Die Leerstelle 25 erstreckt sich quer zur Längsrichtung der Einzelplatte 24. Die Leerstelle 25 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Einzelplatte 24. Sofern zwei Einzelplatten 24 aufeinander angeordnet sind, stehen deren Leerstellen 25 im Kontakt miteinander. Die beiden Einzelplatten 24 können dann im Bereich der Leerstellen 25 miteinander verbunden werden, insbesondere verschweißt werden. Dies bringt gleich zwei Vorteile mit sich. Zum einen wird die Stabilität des so gebildeten Plattenpaars und somit auch die Stabilität eines mit derartigen Einzelplatten gebildeten Plattenpakets 4 deutlich erhöht. Dies ist insbesondere bei Hochdruckanwendungen und hierbei insbesondere bei vergleichsweise langen, durchgehenden Einzelplatten 24 von Vorteil. Die Platten eines Plattenwärmetauschers können nämlich unter Umständen infolge des Fluiddrucks auseinandergedrückt werden, was die Funktion des Wärmetauschers beeinträchtigt, da die bestimmungsgemäßen Strömungswege nicht mehr eingehalten werden. Die Leerstelle 25 bringt einen weiteren Vorteil mit sich. So kann ein und dieselbe Einzelplatte 24 in Längsrichtung derselben in strömungstechnisch voneinander getrennte Bereiche unterteilt werden. Dies erlaubt es, dass ein und dieselbe Einzelp!atte 24 im alternierenden Kreuz-Gegenstrom mit Fluid beaufschlagt werden kann. Die entsprechenden Strömungswege eines ersten Mediums M3 und eines zweiten Mediums M4 sind in Fig. 8 dargestellt. 8 shows an embodiment of a single plate 24 according to the invention with a blank 25. The blank 25 extends transversely to the longitudinal direction of the single plate 24. The blank 25 extends substantially over the entire width of the single plate 24. If two individual plates 24 are arranged on top of each other, whose vacancies 25 are in contact with each other. The two individual plates 24 can then be connected to each other in the region of the voids 25, in particular welded. This brings two advantages. On the one hand, the stability of the plate pair formed in this way and thus also the stability of a plate package 4 formed with such individual plates are significantly increased. This is particularly advantageous in high-pressure applications and in particular in comparatively long, continuous individual plates 24. The plates of a plate heat exchanger may in fact be forced apart as a result of the fluid pressure, which affects the function of the heat exchanger, since the intended flow paths are no longer complied with. The void 25 brings another advantage. Thus, one and the same single plate 24 can be subdivided into fluidically separated regions in the longitudinal direction thereof. This allows one and the same Einzelp! Atte 24 can be acted upon in alternating cross-countercurrent fluid. The corresponding flow paths of a first medium M3 and a second medium M4 are shown in FIG.
Bezugszeichen reference numeral
1 Hochdruckplattenwärmetauscher 1 high-pressure plate heat exchanger
2 Gehäuse 2 housings
3 Druckraum  3 pressure chamber
4 Plattenpaket  4 plate pack
5 Anschlussstutzen  5 connecting pieces
6 Anschlussstutzen  6 connecting pieces
7 Ringabschnitt  7 ring section
8 Flanschdeckel  8 flange cover
9 Flanschdecke!  9 flange cover!
10 Öffnung  10 opening
11 Flansch  11 flange
12 Flansch platte  12 flange plate
13 Schraubverbindung  13 screw connection
14 Einzel platte  14 single plate
15 Plattenpaar  15 plate pair
16 Plattenstapel  16 plate stacks
17 Längsrand 18 Querrand 17 longitudinal edge 18 transverse edge
19 Eckbereich 19 corner area
20 Anschlusskeil20 connecting wedge
21 Prägungsabschnitt21 embossing section
22 Rahmen 22 frames
23 Rand  23 edge
24 Einzelplatte 24 single plate
25 Leerstelle 25 space
A Abstand A distance
M1 erstes Medium M1 first medium
M2 zweites MediumM2 second medium
M3 erstes MediumM3 first medium
M4 zweites MediumM4 second medium
K1 erster KanalK1 first channel
K2 zweiter Kanal K2 second channel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1 . Hochdruckplattenwärmetauscher mit einem eckig ausgebildeten Plattenpaket (4), das in einem von einem Gehäuse (2) bereitgestellten Druckraum (3) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (2) konvex gekrümmte Flanschdeckel (8, 9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Flanschdeckel (8, 9) eine eckig ausgebildete Öffnung zur Aufnahme des Plattenpakets (4) aufweist. 1 . High-pressure plate heat exchanger with a square plate pack (4), which is arranged in a pressure chamber (3) provided by a housing (2), wherein the housing (2) convexly curved flange (8, 9), characterized in that at least one of Flange cover (8, 9) has an angularly shaped opening for receiving the plate pack (4).
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenpaket (4) unter Zwischenordnung eines Rahmens in die Öffnung eingesetzt ist. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plate pack (4) is inserted with the interposition of a frame in the opening.
3. Wärmetaucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des Rahmens derart ausgebildet ist, dass der Rahmen über den gesamten Rand der Öffnung mit dem Flanschdeckel (8, 9) in Kontakt steht. 3. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the depth of the frame is formed such that the frame over the entire edge of the opening with the flange cover (8, 9) is in contact.
4. Wärmetaucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ende des Piattenpakets (4) direkt in die Öffnung des Flanschdeckels mündet. 4. heat diver according to one of the preceding claims, characterized in that at least one end of the plate package (4) opens directly into the opening of the flange.
5. Wärmetaucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschdeckel (8, 9) jeweils als Klöpperboden ausgebildet sind. 5. heat diver according to one of the preceding claims, characterized in that the flange cover (8, 9) are each formed as a dished bottom.
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Plattenpaket (4) von einem Stützdruck umgeben ist. 6. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that within the housing (2) arranged plate pack (4) is surrounded by a support pressure.
7. Wärmetaucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenpaket (4) aus einer Vielzahl zu einem Plattenstapel (16) miteinander verbundenen Einzelplatten (14) gebildet ist. 7. heat diver according to one of the preceding claims, characterized in that the plate pack (4) consists of a plurality to a plate stack (16) interconnected individual plates (14) is formed.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Eckbereichen (19) des Plattenstapels (16) zwischen zwei benachbarten Plattenpaaren (15) Anschlusskeile (20) angeordnet sind. 8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that in the corner regions (19) of the plate stack (16) between two adjacent plate pairs (15) connecting wedges (20) are arranged.
9. Wärmetaucher nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelplatten (14) eine Plattendicke von 1 ,2 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise von 1 ,3 mm bis 1 ,8 mm, noch mehr bevorzugt von 1 ,5 mm aufweisen. 9. heat diver according to one of claims 7 or 8, characterized in that the individual plates (14) has a plate thickness of 1, 2 mm to 2.0 mm, preferably from 1, 3 mm to 1, 8 mm, more preferably from 1 , 5 mm.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenpaket (4) von Medien (M1 , M2) durchströmbare erste und zweite Kanäle (K1 , K2) aufweist, die im Kreuzstrom angeordnet und für das erste Medium (M1 ) rohrförmig zwischen zu einem Plattenpaar (15) miteinander verbundenen Einzelplatten (14) und für das zweite Medium (M2) wellenförmig zwischen zu einem Plattenstapel (16) miteinander verbundenen Plattenpaaren (15) ausgebildet sind, wobei die rohrförmigen Kanäle (K1 ) parallel zu den Längsrändern (17) der Einzelplatten (14) ausgebildet und die Einzelplatten (14) entlang ihrer Längsränder (17) miteinander zu Plattenpaaren (15) und die Plattenpaare (15) entlang ihrer quer zu den Längsrändern (17) der Einzelplatten (14) verlaufenden Ränder (18) miteinander zu einem Plattenstapel verbunden sind, wobei die Rohrseite für das erste Medium (M1 ) und die Wellenseite als Druckseite für das zweite Medium (M2) dienen. 10. Heat exchanger according to one of claims 7 to 9, characterized in that the plate pack (4) of media (M1, M2) through-flowable first and second channels (K1, K2), which are arranged in cross-flow and for the first medium (M1 ) are formed in a tubular manner between individual plates (14) connected to a plate pair (15) and undulating between plate pairs (15) connected to a plate stack (16) for the second medium (M2), the tubular channels (K1) being parallel to the plates Longitudinal edges (17) of the individual plates (14) formed and the individual plates (14) along their longitudinal edges (17) to plate pairs (15) and the plate pairs (15) along their transversely to the longitudinal edges (17) of the individual plates (14) extending edges (18) are connected to each other in a plate stack, wherein the pipe side for the first medium (M1) and the shaft side serve as a pressure side for the second medium (M2).
1 1 . Wärmetaucher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelplatten (14) mit mehreren parallelen Reihen von in Längsrichtung verlaufenden Prägungsabschnitten (21 ) versehen sind, wobei die Prägungsabschnitte (21 ) benachbarter Reihen in Längsrichtung zueinander versetzt sind. 1 1. A heat exchanger according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the individual plates (14) are provided with a plurality of parallel rows of longitudinally extending embossing sections (21), the embossing sections (21) of adjacent rows being longitudinally offset from one another.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenpaket (4) wellenseitig zum vom Gehäuse (2) bereitgestellten Druckraum (3) hin offen ausgebildet ist. 12. Heat exchanger according to one of claims 7 to 11, characterized in that the plate pack (4) on the shaft side to the housing (2) provided pressure chamber (3) is open towards.
13. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenpaket (4) sich quer zur Längsrichtung des Plattenpakets (4), insbesondere der Einzelplatten (14), erstreckende Leerstellen (25) aufweist. 13. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the plate pack (4) extending transversely to the longitudinal direction of the plate pack (4), in particular of the individual plates (14), extending voids (25).
14. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Leerstelle über mindestens 80% der Breite des Plattenpakets (4), insbesondere einer Einzelplatte (14) erstreckt. 14. Heat exchanger according to claim 13, characterized in that a blank extends over at least 80% of the width of the plate pack (4), in particular a single plate (14).
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