Plattenwärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf Plattenwärme- austauscher und betrifft insbesondere eine verbes serte Dichtungsanordnung für solche Wärmeaustau- scher. Die verbesserte Dichtungsanordnung erlaubt den Einsatz von Plattenwärmeaustauschern auch bei höheren Drücken und in Anlagen der chemischen Industrie.
Es sind zerlegbare, aus einzelnen Platten auf gebaute Wärmeaustauscher bekannt, deren Platten mit Abständen unter Zwischenfügen von Dichtungs streifen an den Plattenrändern ausgerichtet aufeinan dergelegt und paketweise miteinander verspannt sind. Durch jeweils zwei benachbarte Hohlräume solcher Plattenpakete wird das wärmeabgebende und das wärmeaufnehmende Medium geleitet. Bei mehr als zwei Hohlräumen kommunizieren demzufolge einer seits die das wärmeabgebende und anderseits die das wärmeaufnehmende Medium enthaltenden Plat tenhohlräume.
Der grundsätzliche Aufbau der bekannten Plat- tenwärmeaustauscher ist in Fig. 1 dargestellt. Zwei Platten 1 sind untereinander und gegenüber den biegesteifen Endplatten<I>2a</I> und<I>2b</I> durch streifenför- mige Dichtungen 3 so abgestützt, dass dazwischen getrennte Hohlräume<I>a</I> und<I>b</I> entstehen. Durch die äusseren, miteinander verbundenen Hohlräume a wird beispielsweise das wärmeaufnehmende und durch den dazwischenliegenden Hohlraum b das wärmeabge bende Medium geführt. Für die Dichtungsstreifen 3 werden meistens elastische Werkstoffe verwendet, insbesondere Gummi oder gummiähnliche Stoffe.
Die Endplatten <I>2a</I> und<I>2b</I> sind durch Zuganker 4 verbunden und verspannen das Plattenpaket, wobei die Gummidichtungen 3 die gesamte aufgegebene Pressung aufnehmen müssen. Die Gummidichtungen 3 sind ferner ständig von einer Seite den Einwirkun- gen der durch die Hohlräume<I>a</I> und<I>b</I> geführten Medien ausgesetzt. Nach anderen bekannten Aus führungsformen sind die einzelnen Platten so vor geformt, dass zwischen den Dichtungen Vertiefungen bzw. Erhebungen bestehen.
Bei einem Einsatz derartiger Plattenwärmeaus- tauscher in der Nahrungsmittelindustrie werden Ver änderungen der Dichtungswerkstoffe kaum festge stellt, und die Abdichtung bleibt über verhältnismässig grosse Zeitspannen gewährleistet. Setzt man indes solche Plattenwärmeaustauscher in der chemischen Industrie ein, so werden die Gummidichtungen 3 fast immer sehr rasch angegriffen, mindestens aber durch die in den Hohlräumen<I>a</I> und<I>b</I> enthaltenen Medien in ihrer Härte verändert. Dadurch wird die sichere Abdichtung nach und nach aufgehoben.
Es wurde nun gefunden, dass diese Schwierigkei ten behoben werden können, wenn man auf die weichen Dichtungen schon beim Aufbau des Plat tenpaketes nicht die gesamten Presskräfte wirken lässt und die weiche Dichtung in kritischen Fällen nicht unmittelbar dem, Einfluss der durch die Hohl räume geführten Medien aussetzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit weichen und härteren Dichtungselementen dadurch gelöst, d-ass die härteren Dichtungselemente beim Verspannen des Platten paketes die Vorspannung der weichen Dichtungs elemente begrenzen und die weichen Dichtungs elemente in der durch zwei benachbarte Einzel platten bestimmten Ebene zwischen den härteren bewegbar bzw. verd'rängbar gelagert sind.
Anhand der Fig. 2 bis 4 sei die Erfindung nachfolgend beispielsweise beschrieben.
Die Fig. 2 zeigt vier Platten eines Wärmeaus tauscherplattenpaketes ohne die biegungssteifen End- platten. Die weichen Dichtungselemente 3 befinden sich am Rand der Platten 1 zwischen zwei wesentlich härteren bzw. festeren Dichtungselementen 5, die in ihrer den Abstand der Platten 1 bestimmenden Höhe etwas niedriger sind als die weichen Dichtun gen 3. Beim Verspannen des Plattenpaketes werden demzufolge die weichen Dichtungen 3 nur so weit belastet, bis die Platten 1 auf den härteren ab stützenden Dichtungselementen 5 aufliegen.
Alle weiteren Kräfte, die von den Zugankern des Paketes ausgeübt werden, nehmen also ausschliesslich die festeren Dichtungen 5 auf. Werden in einem solchen Fall die innen liegenden, abstützend wirkenden Dich tungen 5 durch ein chemisches Medium angegriffen oder in einer anderen Weise verändert, so tritt hier durch noch keine Verschlechterung der gesamten Abdichtung ein. Die Platten 1 behalten ihren gegen seitigen Abstand- bei. Die zwischen den festeren Dich tungen 5 verschiebbar gelagerte weiche Dichtung 3 wird durch einen aus den Hohlräumen a oder b ausgeübten. Druck gegebenenfalls weiter nach aussen verdrängt.
Diese Verdrängung kann so weit gehen, dass die weiche Dichtung bei wesentlicher Verfor mung in die toten Winkel einer aussen liegenden festeren Dichtung 5 von rundem Querschnitt eintritt und auf diese Weise unter dem Einfluss des. inneren Druckes eine selbstdichtende Wirkung hervorruft.
In der Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines Plattenwärmeaustauschers nach der Erfindung wiedergegeben. Anstelle von runden oder ovalen Dichtungselementen 5 ist an den Plattenrändern eine mit zwei festen Stegen und einer Nut 6 profilierte feste Dichtung 5 angeordnet. In die Nut 6 ist die weiche Dichtung 3 mit seitlichem Spiel eingelegt. Die Höhe der weichen Dichtung 3 ist grösser be messen als die Tiefe der Nut 6. Die Pressung der weichen Dichtung 3 wird in diesem Fall durch die Höhe der Stege<I>5a</I> und 5b der profilierten härteren Dichtung 5 begrenzt.
Bei dieser Ausführungsform lässt sich unter einem zunehmenden inneren Druck des wärmeabgebenden und'/oder wärmeaufnehmenden Mediums eine selbst wirkend gesteigerte Dichtkraft der weichen Dichtung 3 durch eine keilförmige Ausbildung der Nut 6 in der Dichtung 5 erzielen, wie es in Fig. 4 dar- gestellt ist. Sofern also der Druck des Mediums aus den Hohlräumen<I>a</I> bzw.<I>b</I> an der durch den Steg 5b gegebenen Dichtfläche vorbei auf die weiche Dichtung 3 wirkt, wird diese in dem konischen Spalt nach aussen gedrängt und vergrössert dabei die Pressung gegen die Platten 1.
Im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedan kens sind auch andere Formen für die harte Dich tung der Fig. 3 und 4 möglich. Die Nut 6 kann z. B. mit runden Konturen ausgeführt sein und ein rundes bzw. ovales weiches Dichtungselement 3 auf nehmen. Die Wirkungen eines keilförmigen Spaltes sind dann ebenfalls gegeben.
Plate heat exchangers The invention relates to plate heat exchangers and in particular relates to an improved sealing arrangement for such heat exchangers. The improved sealing arrangement allows the use of plate heat exchangers even at higher pressures and in plants in the chemical industry.
There are dismountable, built from individual plates on heat exchangers known, the plates with spacings with the interposition of sealing strips aligned on the plate edges aufeinan deretzt and are braced together in packets. The heat-emitting and the heat-absorbing medium are passed through two adjacent cavities of such plate packs. In the case of more than two cavities, consequently, on the one hand, the heat-emitting and, on the other hand, the plate containing the heat-absorbing medium communicate.
The basic structure of the known plate heat exchangers is shown in FIG. Two plates 1 are supported among one another and opposite the rigid end plates <I> 2a </I> and <I> 2b </I> by strip-shaped seals 3 so that there are separate cavities <I> a </I> and < I> b </I> arise. For example, the heat-absorbing medium is passed through the outer, interconnected cavities a and the heat-emitting medium is passed through the intermediate cavity b. For the sealing strips 3 elastic materials are mostly used, in particular rubber or rubber-like materials.
The end plates <I> 2a </I> and <I> 2b </I> are connected by tie rods 4 and brace the plate package, with the rubber seals 3 having to absorb the entire applied pressure. The rubber seals 3 are also constantly exposed from one side to the effects of the media guided through the cavities <I> a </I> and <I> b </I>. According to other known embodiments, the individual plates are pre-shaped so that there are depressions or elevations between the seals.
When such plate heat exchangers are used in the food industry, changes in the sealing materials are hardly noticed, and the seal is guaranteed over a relatively long period of time. If, however, such plate heat exchangers are used in the chemical industry, the rubber seals 3 are almost always attacked very quickly, but at least by the media contained in them in the cavities <I> a </I> and <I> b </I> Hardness changed. As a result, the secure seal is gradually broken.
It has now been found that these difficulties can be resolved if you do not allow the entire pressing forces to act on the soft seals during the construction of the plate pack and the soft seal in critical cases does not directly affect the influence of the media guided through the cavities suspends. According to the invention, this object is achieved with soft and harder sealing elements in that the harder sealing elements limit the pretensioning of the soft sealing elements when the plate pack is clamped and the soft sealing elements can be moved or removed in the plane determined by two adjacent individual plates between the harder ones. are mounted displaceably.
The invention is described below with reference to FIGS. 2 to 4, for example.
FIG. 2 shows four plates of a heat exchanger plate pack without the rigid end plates. The soft sealing elements 3 are located on the edge of the plates 1 between two much harder or firmer sealing elements 5, which are slightly lower in their height, which determines the distance between the plates 1, than the soft seals 3. When the plate pack is braced, the soft seals are accordingly 3 loaded only so far until the plates 1 rest on the harder sealing elements 5 from supporting.
All other forces that are exerted by the tie rods of the package are therefore only taken up by the stronger seals 5. If, in such a case, the inner, supporting acting you lines 5 attacked by a chemical medium or changed in some other way, there is no deterioration of the entire seal. The plates 1 retain their mutual spacing. The lines between the firmer you 5 slidably mounted soft seal 3 is exercised by one of the cavities a or b. Pressure may be displaced further outwards.
This displacement can go so far that the soft seal enters the dead corners of an outer, more rigid seal 5 with a round cross-section when there is substantial deformation and in this way produces a self-sealing effect under the influence of the internal pressure.
In Fig. 3, another embodiment of a plate heat exchanger according to the invention is shown. Instead of round or oval sealing elements 5, a fixed seal 5 profiled with two fixed webs and a groove 6 is arranged on the plate edges. In the groove 6, the soft seal 3 is inserted with lateral play. The height of the soft seal 3 is greater than the depth of the groove 6. The compression of the soft seal 3 is limited in this case by the height of the webs <I> 5a </I> and 5b of the profiled, harder seal 5.
In this embodiment, under increasing internal pressure of the heat-emitting and / or heat-absorbing medium, a self-acting increased sealing force of the soft seal 3 can be achieved through a wedge-shaped design of the groove 6 in the seal 5, as shown in FIG . If the pressure of the medium from the cavities <I> a </I> or <I> b </I> acts past the sealing surface provided by the web 5b on the soft seal 3, this will follow in the conical gap pushed on the outside and thereby increases the pressure against the plates 1.
In the context of the general concept of the invention, other shapes for the hard up device of FIGS. 3 and 4 are possible. The groove 6 can, for. B. be designed with round contours and take a round or oval soft sealing element 3 on. The effects of a wedge-shaped gap are then also given.