CH636432A5 - Plattenwaermetauscher. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Derartige Wärmetauscher können angewendet werden, wo keine extremen Temperaturen oder Drücke auftreten. Ein Vorteil ist dabei, dass die Formgebung der Metallplatten durch Tiefziehen und die Verbindung mittels einer siegelbaren oder schweissbaren und korrosionsbeständigen Beschichtung aus Kunststoff sehr einfach erfolgen kann. Dabei werden Folien, Bänder oder Bleche mit Dicken von beispielsweise 40 bis 500 jxm verwendet.

Aus der DE-OS 25 18 683 ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem beschichtete dünne Metallplatten, von denen wenigstens eine zur Bildung von parallelen Durchflusskanälen verformt ist, an ihren aneinander anliegenden Teilen verbunden sind. In der GB-PS 1 079 533 ist ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem auch Leitungen zum Verbinden der parallelen Durchflusskanäle in den Metallplatten ausgeformt sind. Bei der Verwendung von sehr dünnen Blechen ist es jedoch oft schwierig, die Elemente eines Wärmetauschers dicht zu verbinden, ohne sie dabei zu deformieren.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die aus dünnen Metallplatten gebildeten Wärmetauscher so zu verbessern, dass eine Verbindung zwischen den Leitungen in den Elementen und den Sammelkanälen zu und von den Elementen in einfacher Weise herstellbar ist.

Der erfindungsgemässe Plattenwärmetauscher eingangs genannter Art ergibt sich durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1. Die Formstücke sind vorzugsweise druckfest und füllen durch ihre äussere Form die Leitungen aus, so dass sie Drücke und Spannungen beim Zusammenbau der Elemente und während des Betriebes ohne wesentliche Formänderung aufnehmen können. Durch die Formstücke und entspre-s chende Löcher in den Metallplatten werden Rohre oder ähnliche Profile geschoben, die sowohl als Zuganker dem Zusammenhalt eines Pakets von Elementen aus auch als Sammelkanäle der Zu- und Abführung des Mediums dienen. Um die Profile herum und zwischen jeweils zwei Elementen können elastische io Dichtungsscheiben angeordnet werden. Die auf den Profilen sitzenden Elemente können durch Spanneinrichtungen wie z.B. Verschraubungen oder aufgeschraubte Aussenanschlüsse zusammengedrückt werden.

Die über die ganze Länge der Platte verlaufenden Leitungen 15 erlauben es, diese Leitungen tiefer auszuformen, so dass durch sie auch nahezu der Abstand zwischen zwei Elementen erreicht werden kann.

Eine Herstellung der Metallplatten in grösseren Längen ist möglich, von denen dann jeweils die für ein Element benötigte 20 Länge abgeschnitten wird.

Werden als Sammelkanäle Rohre verwendet, so können diese jeweils im Bereich eines Formstückes mit Löchern versehen sein, durch die das Medium aus dem Rohr in das Formstück gelangen kann, von dem es dann in die tiefer ausgeformten 25 Leitungen und weiter in die weniger tief ausgeformten Durchflusskanäle fliesst. Anstelle von Rohren können auch Profile mit kreuz- oder sternförmigem Querschnitt verwendet werden, bei denen die Endflächen der Schenkel Teile eines Kreisumfangs bilden und am inneren Umfang des Lochs in dem Formstück 30 anliegen und bei denen sich mehrere Sammelkanäle zwischen den Schenkeln der Profile ergeben.

Es kann zweckmässig sein und vereinfacht auch den Zusammenbau der Wärmetauscher, wenn die Löcher in den Metallplatten etwas grösser als der Kreisumfang der Rohre oder Profi-35 le ist. In diesem Falle werden die elastischen Dichtungsscheiben etwa an ihrem inneren Umfang in den Spalt zwischen den Rändern der Metallplatte, dem Formstück und dem Rohr oder Profil eingedrückt und schützen somit auch die Schnittkanten dieser Löcher in den Metallplatten. Zwischen zwei benachbarten Ele-40 menten wird eine Abdichtung nach aussen durch die Dichtungsscheiben erreicht. Eine Abdichtung entlang der Rohre oder Profile ist zwischen den Innenräumen der Elemente meist nicht erforderlich.

Weitere Einzelheiten werden anhand der auf den beigefüg-45 ten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil von zwei Elementen etwa entlang I-I in Fig. 2;

50 Fig. 2 eine tiefgezogene Metallplatte mit Formstücken;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Element etwa entlang III-III ' in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Formstück;

Fig. 5 eine Ansicht auf ein Formstück;

55 Fig. 6 eine Ansicht auf ein anderes Formstück mit einem Schnitt durch ein Kreuzprofil zur Verbindung mehrerer Elemente;

Fig. 7 einen Schnitt ähnlich Fig. 1.

Bei dem dargestellten Plattenwärmetauscher besteht jedes 60 Wärmetauscherelement 1 aus einer ebenen Platte 2 und einer tiefgezogenen oder in ähnlicher Weise verformten Platte 3. Beide Platten bestehen aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium und sind auf ihren einander zugekehrten Seiten mit siegelfähigem Kunststoff wie z.B. Polyäthylen oder Polypropylen so be-65 schichtet oder mit einem geeigneten Lack oder Kleber versehen, dass sie mittels dieser Beschichtungen fest und bei den auftretenden Temperaturen beständig an den Flächen verbunden werden können, an denen sie sich berühren.

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In die Platte 3 sind kleine, d.h. nicht tiefe Durchflusskanäle 4 und an deren beiden Enden Leitungen 7 für den Zu- und Ablauf des druchströmenden Mediums zu bzw. von den Durchflusskanälen 4 eingeformt. Die Leitungen 7 sind an ihren Enden durch Formstücke 8 verschlossen. An den Flächen 5 zwischen den Durchflusskanälen 4 und an den Rändern 5a und 6 sind die Platten 2 und 3 fest und dicht miteinander versiegelt. Auch die Formstücke 8 sind zwischen die beiden Platten 2 und 3 eingesiegelt, wodurch sie die Leitungen 7 an deren Enden dicht ver-schliessen.

In die etwa an den Ecken eines jeden Elements 1 befindlichen Formstücke 8 sind Rohre 9b und 10 eingesetzt. Diese halten die Elemente 1 eines Wärmetauschers zusammen. Die Rohre 9b als Sammelkanäle 9 besitzen Löcher 12, welche in in den Formstücken 8 befindliche Kanäle 11 führen. Damit kann die Zu- und Abführung des Mediums durch die Sammelkanäle 9 zu mehreren Elementen 1 erfolgen.

An den Enden der Rohre 9b und 10 sitzen nicht dargestellte Klemm- oder Spannelemente wie z.B. Verschraubungen und Einrichtungen für Rohr- oder Schlauchanschlüsse, durch welche alle Elemente dicht zusammengedrückt werden. Es ist vorteilhaft, auf den Rohren 9b und 10 zwischen den Elementen 1 elastische Dichtungsscheiben 13 anzuordnen. In diesem Falle dienen die Formstücke 8 vor allem dem Verschluss und der Abdichtung der Leitungen 7. Wandert eine geringe Menge des Mediums am äusseren Umfang des Rohres 9b entlang, so kann sie doch infolge der Dichtungsscheiben 13 nicht nach aussen gelangen. Die elastischen Dichtungsscheiben 13 und gegebenenfalls auch die Formstücke 8 lassen sich aber auch so ausbilden, dass auch eine Abdichtung der Elemente 1 am Rohr 9b selbst erfolgt.

Bei einem Ausführungsbeispiel, ähnlich dem auf den Zeichnungen dargestellten, bestand die ebene Platte 2 aus Aluminium von etwa 70 (xm Dicke und die Platte 3 war aus 100 ^m Aluminium geformt. Beide Platten waren mit etwa 50 (im Polypropylen beschichtet. Auf der Platte 3 war die Beschichtung vor der Verformung angebracht. Die Durchflusskanäle 4 hatten eine Tiefe von 3 mm und bei einem etwa trapezförmigen Querschnitt eine mittlere Breite von etwa 5 mm. Der Abstand zwischen den Mitten der Durchflusskanäle 4 betrug etwa 24 mm. Die Leitungen 7 hatten eine Tiefe von ca. 7 mm und bei ebenfalls trapezförmigem Querschnitt eine mittlere Breite von ungefähr 18 mm. Die durch die Elemente 1 an den vier Ecken geschobenen Rohre 9b und 10 hatten einen äusseren Durchmesser von 8 mm. Die Aussenmasse jedes Elementes 1 waren 400 mm in Richtung der Leitungen 7 und 280 mm in der Richtung der Durchflusskanäle 4, wobei der Abstand zwischen den Mitten der Leitungen 7 etwa 230 mm betrug. Wärmetauscher mit mehreren Elementen etwa dieser Abmessungen wurden für Klima-5 gerate bevorzugt und dienen in diesen insbesondere zur Rückgewinnung der in der Abluft enthaltenen Wärme, wobei als Medium in den Elementen Wasser verwendet wird.

In Fig. 4 und 5 ist ein Formstück 8 dargestellt, das beispielsweise als kleines Spritzgussteil aus Kunststoff hergestellt sein io kann. Bei dem vorstehend beschriebenen Wärmetauscher hatte dieses eine Grundfläche von 16.5 X 24 mm und war etwa 7.1 mm dick. An den beiden Kanten des Formstücks 8, die etwa parallel zum Rand 6 verlaufen, ist eine zusätzliche, verdickte Materialkante 14 angeformt. Dieses zusätzliche Material wird 15 beim Zusammenfügen der Platten 2 und 3 durch die Wärme und den Druck des Siegeln erweicht und plastisch so zwischen die beiden Platten und den Hauptteil des Formstücks eingeformt, dass auch hier eine feste und dichte Verbindung entsteht und sich selbst bei Massabweichungen der Teile keine undichten 20 Stellen bilden können. In das in Fig. 6 gezeigte Formstück 8 ist als Zuganker ein Kreuzprofil 9a eingesetzt. Das Medium fliesst hier zwischen den Schenkeln oder Armen des Kreuzes.

In Fig. 7 sind die Löcher der Platten 2 und 3, durch die beispielsweise ein Kreuzprofil 9a gesteckt wird, um 1 bis 3 mm 25 grösser im Durchmesser als dem Kreisumfang des Kreuzprofils 9a entspricht. Der entstehende Spalt wird von dem inneren Teil des elastischen Dichtungsrings 13 weitgehend ausgefüllt, wenn die Elemente eines Wärmetauschers mittels der Zuganker und der nicht dargestellten Verschraubungen zusammengedrückt 30 werden.

Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Abmessungen oder das Einsatzgebiet beschränkt und eine Anzahl von Anwandlungen bezüglich der Materialien wie auch der Abmessungen und Durchströmungsverhältnisse ist 35 möglich. Ferner können auch mehr als vier Rohre 9b bzw. 10 oder Profile 9a bei einem Wärmetauscher verwendet werden, wobei gegebenenfalls im Weg der Leitungen 7 liegende Formstücke 8 mit nach zwei Seiten führenden Kanälen 11 zu versehen sind. Wenn beide Platten eines Elementes ausgeformt sind, 40 können die Querschnitte der Durchflusskanäle 4 und der Leitungen 7 verdoppelt werden. Auf diese Weise ist es z.B. auch möglich sehr dünne Aluminiumfolien von 40 bis 75 [im Dicke mit siegelfähiger Beschichtung, die durch Tiefziehen o.ä. nur verhältnissmässig wenig verformt werden können, für Wärme-45 tauscher zu verwenden.

3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Plattenwärmetauscher, dessen von einem Medium zu durchströmen bestimmten Wärmetauschelemente aus je zwei dünnen Metallplatten bestehen, deren aneinander anliegende Teile mittels einer Beschichtung verbunden sind, wobei wenigstens eine der beiden Metallplatten jedes Wärmetauschelementes eine Vielzahl paralleler Durchflusskanäle (4) und an deren beiden Enden je eine zu ihnen senkrechte tiefer geformte, über die ganze Plattenlänge reichende Leitung (7) für den Zu- und Ablauf zu bzw. von den Durchflusskanälen (4) besitzt, gekennzeichnet durch in die Enden der Leitungen (7) eingesetzte Formstücke (8), die wenigstens an ihren Aussenflächen aus einem mit der Beschichtung der Metallplatten (2,3) abdichtend verbindbaren Material bestehen und von denen wenigstens zwei von quer zu den Metallplatten (2,3) verlaufenden Sammelkanälen (9) durchsetzt sind, die in Kanäle (11) in den Formstücken (8) münden, welche mit den Leitungen (7) in Verbindung stehen.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke (8) druckfest sind und die Leitungen (7) im Bereich der Sammelkanäle (9) durch ihre äussere Form ausfüllen, um Spannungen und Drücke in Richtung der Achse der Sammelkanäle (9) ohne Formänderung aufnehmen zu können.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke (8) an ihren zu den Leitungen (7) parallelen Rändern eine Materialkante (14) besitzen, die zwischen den beschichteten Metallplatten (2,3) plastisch eingeformt ist.

4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Formstücke (8) Rohre (9b, 10) oder Profile (9a) eingesetzt sind, die die Wärmetauschelemente (1) als Zuganker zusammenhalten.

5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (9b) die Sammelkanäle (9) enthalten und Löcher (12) aufweisen, die in die Kanäle (11) in den Formstücken (8) münden.