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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, der über mindestens ein externes Sammelrohr verfügt.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Plattenwärmetauscher werden zur Übertragung von thermischer Energie zwischen wärmetauschenden Arbeitsflüssigkeiten eingesetzt. Mindestens zwei wärmetauschende Arbeitsflüssigkeitsströme fließen durch separate Durchflusskanäle zwischen den Wärmetauscher-Platten im Plattenwärmetauscher. Die Wärmetauscher-Platten sind normalerweise übereinander angeordnet und bilden einen Teil des Plattenwärmetauschers. Die separaten Durchflusskanäle werden für gewöhnlich von in den Wärmetauscher-Platten gebildeten Arbeitsflüssigkeitsanschlüssen und von zwischen den Platten geformten Strömungswegen definiert.
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Wärmeübertragung zwischen den Arbeitsflüssigkeitsströmen findet im Bereich eines zentralen Wärmeübertragungsteils der Wärmetauscher-Platten statt. Um thermische Energie zu übertragen, fließt ein erster Arbeitsflüssigkeitsstrom durch die Anschlüsse auf einer Seite des Wärmetauschers in eine Vielzahl von ersten Durchflusswegen, die von alternierenden Wärmetauscher-Platten geformt werden. Gleichzeitig fließt ein zweiter Arbeitsflüssigkeitsstrom durch die Anschlüsse auf der gegenüberliegenden Seite des Wärmetauschers in eine Vielzahl von zweiten Durchflusswegen, die ebenfalls von den alternierenden Wärmetauscher-Platten gebildet werden und separat von den ersten Durchflusswegen verlaufen. Auf diese Weise wird Wärme zwischen den zwei entgegengesetzt durch den Wärmetauscher fließenden Arbeitsflüssigkeitsströmen ausgetauscht.
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In der
DE 19 01 475 A wird eine Vorrichtung zum Verteilen einer Zweiphasenströmung auf Plattenwärmeaustauschern und zwar die Ausgestaltung des Verteilerrohres, welches bei dieser Art von Wärmeaustauschern die einzelnen Wärmeaustauscherpassagen miteinander verbindet, beschrieben.
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In der
KR 10 2007 0 005 831 A werden Plattenwärmetauscher mit Wärmetauschermedien-Verteilerrohren beschrieben.
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In der
JP H09- 292 193 A wird ein Wärmetauscher und in der
DE 11 2009 000 837 T5 ein Wärmetauscher mit Ladeluftkühlern, wie beispielsweise denjenigen, die für Kraftfahrzeuge verwendet werden, beschrieben.
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In der
FR 2 454 075 A1 wird ein Wärmetauscher zur Herstellung von klinisch sauberem Wasser mit zwei Flüssigkeitskreisläufen beschrieben.
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In der
US 5 884 696 A wird ein Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen drei verschiedenen Fluids beschrieben.
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Es wäre erstrebenswert, einen Wärmetauscher zu entwickeln, der eine innere Struktur und mindestens ein externes Sammelrohr hat, mithilfe derer eine Kontaminierung der Arbeitsflüssigkeit und Schäden an den externen Systemen verhindert und gleichzeitig Kosten gesenkt sowie die Herstellbarkeit des Wärmetauschers optimiert werden können, unabhängig von der Ausrichtung der Leitung, vom Arbeitsflüssigkeitskreislauf und von der Größe des Wärmetauschers.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit und gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschend ein Wärmeaustauscher mit einer inneren Struktur und mindestens einem externen Sammelrohr entdeckt, der eine Kontaminierung der Arbeitsflüssigkeit und Schäden an den externen Systemen verhindert und gleichzeitig Kosten senkt sowie die Herstellbarkeit des Wärmetauschers optimiert.
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In einer Ausführung enthält der Wärmetauscher: Eine Vielzahl von ersten Plattengruppen, einschließlich einer oberen Platte, einer unteren Platte und einem ersten Durchflussweg, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte der ersten Plattengruppe geformt wird, um eine erste Arbeitsflüssigkeit darin aufzufangen, wobei jeweils die erste Platte als auch die zweite Platte eine erste Oberfläche, eine im Wesentlichen ebenflächige zweite Oberfläche und mindestens einen darin gebildeten Arbeitsflüssigkeitsanschluss enthalten, und wobei die erste Platte und die zweite Platte der jeweiligen ersten Plattengruppen so angeordnet sind, dass die ersten Oberflächen einander gegenüberliegen und die ersten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse der ersten Plattengruppen im Wesentlichen so aneinandergereiht sind, dass sie ein erstes externes Sammelrohr bilden, wobei das erste externe Sammelrohr sich in Flüssigkeitskommunikation mit dem ersten Durchflussweg zum Auffangen der ersten Arbeitsflüssigkeit darin befindet; sowie eine Vielzahl von zweiten Plattengruppen, einschließlich einer oberen Platte, einer unteren Platte und einem zweiten Durchflussweg, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte der zweiten Plattengruppen geformt wird, um eine zweite Arbeitsflüssigkeit darin aufzufangen, wobei jeweils die erste Platte als auch die zweite Platte der zweiten Plattengruppen eine erste Oberfläche, eine im Wesentlichen ebenflächige zweite Oberfläche und mindestens einen zweiten darin gebildeten Arbeitsflüssigkeitsanschluss enthalten, und wobei die erste Platte und die zweite Platte der jeweiligen zweiten Plattengruppen so angeordnet sind, dass die ersten Oberflächen einander gegenüberliegen und die zweiten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse der zweiten Plattengruppen im Wesentlichen so aneinandergereiht sind, dass sie ein zweites externes Sammelrohr formen, wobei sich das zweite externe Sammelrohr in Flüssigkeitskommunikation mit dem zweiten Durchflussweg zum Auffangen der zweiten Arbeitsflüssigkeit darin befindet, und die ersten Plattengruppen mit den zweiten Plattengruppen verschachtelt sind, sodass die im Wesentlichen ebenflächigen Oberflächen der jeweils ersten und zweiten Platte der ersten Plattengruppen die im Wesentlichen ebenflächigen Oberflächen der jeweils ersten und zweiten Platte der zweiten Plattengruppe im Wesentlichen berühren, wobei mindestens ein Leitblech in mindestens einem der ersten und zweiten Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohre und dem ersten und zweiten Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr angebracht ist, um einen mehrflutigen Kreislauf im Wärmetauscher zu bilden.
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In einer weiteren Ausführung enthält ein Wärmetauscher: Eine Vielzahl von ersten Plattengruppen, einschließlich einer oberen Platte, einer unteren Platte und einem ersten Durchflussweg, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte der ersten Plattengruppe geformt wird, um eine erste Arbeitsflüssigkeit darin aufzufangen, wobei der erste Durchflussweg mindestens einen Turbulator enthält und wobei jeweils die erste Platte als auch die zweite Platte der ersten Plattengruppen eine erste Oberfläche, eine im Wesentlichen ebenflächige zweite Oberfläche und mindestens einen darin gebildeten Arbeitsflüssigkeitsanschluss enthalten, und wobei die erste Platte und die zweite Platte der jeweiligen ersten Plattengruppen so angeordnet sind, dass die ersten Oberflächen einander gegenüberliegen und die ersten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse der ersten Plattengruppen so aneinandergereiht sind, dass sie ein erstes externes Sammelrohr bilden, wobei das erste externe Sammelrohr sich in Flüssigkeitskommunikation mit dem ersten Durchflussweg zum Auffangen der ersten Arbeitsflüssigkeit darin befindet; sowie eine Vielzahl von zweiten Plattengruppen, einschließlich einer oberen Platte, einer unteren Platte und einem zweiten Durchflussweg, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte der zweiten Plattengruppen geformt wird, um eine zweite Arbeitsflüssigkeit darin aufzufangen, wobei der zweite Durchflussweg mindestens einen Turbulator enthält und wobei jeweils die erste Platte als auch die zweite Platte der zweiten Plattengruppen eine erste Oberfläche, eine im Wesentlichen ebenflächige zweite Oberfläche und mindestens einen zweiten darin gebildeten Arbeitsflüssigkeitsanschluss enthalten, und wobei die erste Platte und die zweite Platte der jeweiligen zweiten Plattengruppen so angeordnet sind, dass die ersten Oberflächen einander gegenüberliegen und die zweiten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse der zweiten Plattengruppen im Wesentlichen so aneinandergereiht sind, dass sie ein zweites externes Sammelrohr formen, wobei sich das zweite externe Sammelrohr in Flüssigkeitskommunikation mit dem zweiten Durchflussweg zum Auffangen der zweiten Arbeitsflüssigkeit darin befindet, und die ersten Plattengruppen mit den zweiten Plattengruppen verschachtelt sind, sodass die im Wesentlichen ebenflächigen Oberflächen der jeweils ersten und zweiten Platte der ersten Plattengruppen die im Wesentlichen ebenflächigen Oberflächen der jeweils ersten und zweiten Platte der zweiten Plattengruppe im Wesentlichen berühren, wobei mindestens ein Leitblech in mindestens einem der ersten und zweiten Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohre und dem ersten und zweiten Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr angebracht ist, um einen mehrflutigen Kreislauf im Wärmetauscher zu bilden.
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Figurenliste
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Fachleute werden die oben beschriebenen sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung in den folgenden detaillierten Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht erkennen, in denen:
- 1 einen Wärmetauscher aus der Seitenperspektive darstellt, bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von ersten Plattengruppen mit einer Vielzahl von zweiten Plattengruppen verschachtelt sind;
- 2 eine Querschnittsseitenansicht des in 1 dargestellten Wärmetauschers ist, die entlang Linie 2-2 in 1 verläuft;
- 3 die Seitenansicht eines Wärmetauschers darstellt, bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von ersten Plattengruppen mit einer Vielzahl von zweiten Plattengruppen verschachtelt sind, und der hier mit alternativen Plattengruppen gezeigt wird;
- 4 die Explosionsdraufsicht einer der Plattengruppen des in 3 dargestellten Wärmetauschers ist, wobei jede der Plattengruppen eine obere und eine untere Platte hat;
- 5 die Draufsicht einer alternativen unteren Platte der ersten Plattengruppen darstellt, einschließlich einer Vielzahl von darauf geformten kugelförmigen Vorsprüngen;
- 6 die Draufsicht einer alternativen unteren Platte der ersten Plattengruppen darstellt, einschließlich einer Kombination aus getrennten, nach innen gebogenen, länglichen Rippen und getrennten, V-förmigen Rippen, die zusammen ein im Wesentlichen pfeilförmiges Muster bilden;
- 7 die Draufsicht einer alternativen unteren Platte der ersten Plattengruppen darstellt, einschließlich einer Vielzahl von alternierenden Untergliederungen, die eine Vielzahl von getrennten, parallel verlaufenden Leitblechen formen;
- 8 die Draufsicht einer alternativen unteren Platte der ersten Plattengruppen darstellt, einschließlich einer Vielzahl darauf geformter Lamellen;
- 9 einen Wärmetauscher aus der Seitenperspektive darstellt, bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von ersten Plattengruppen mit einer Vielzahl von zweiten Plattengruppen verschachtelt sind, und der hier mit einer alternativen Einlass- und Auslasskonfiguration dargestellt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung und angehängten Zeichnungen beschreiben und illustrieren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beschreibung und Zeichnungen dienen dazu, Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu benutzen, und sollen den Geltungsbereich der Erfindung in keiner Weise einschränken.
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1-3 zeigen einen Wärmetauscher 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem gezeigten Wärmetauscher 10 handelt es sich um einen Wärmetauscher für Kaltwassererzeugung. Es versteht sich jedoch, dass der Wärmetauscher 10 jede Art von Wärmetauscher für die jeweils gewünschte Anwendung darstellen kann, wie beispielsweise für Kfz-, Gewerbe-, Wohnhaus-, Marine-, Luftfahrt- und Wohnmobilanwendungen. Der Wärmetauscher 10 enthält eine Vielzahl von ersten Plattengruppen 12, die mit einer Vielzahl von zweiten Plattengruppen 14 verschachtelt sind, angeordnet zwischen einem Paar Endplatten 16, 18 in aufgeschichteter Form.
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Zu Illustrationszwecken sind die Plattengruppen 12, 14 und Endplatten 16, 18 rechteckig abgebildet, es versteht sich jedoch auch, dass die Plattengruppen 12, 14 und Endplatten 16, 18 nach Wunsch in anderer Form und Größe gestaltet werden können. Es versteht sich weiterhin, dass die Plattengruppen 12, 14 und Endplatten 16, 18 aus einem geeigneten Material jeder Art hergestellt sein können, wie zum Beispiel aus Metall. Die Breite und Länge des gezeigten Wärmetauschers 10 hängt von Form und Größe der Plattengruppen 12, 14 und der Endplatten 16, 18 ab, und die Höhe des Wärmetauschers 10 hängt von Höhe und Anzahl der aufgeschichteten Plattengruppen 12, 14 ab. Die Anzahl der aufgeschichteten Plattengruppen 12, 14 wird basierend auf der gewünschten Kühl-, Wärme- und Flusskapazität des Wärmetauschers 10 festgelegt. Der abgebildete Wärmetauscher 10 zeigt neun (9) erste Plattengruppen 12 und (9) zweite Plattengruppen 14. Es versteht sich jedoch, dass nach Wunsch zusätzliche oder weniger Plattengruppen 12, 14 als hier abgebildet eingesetzt werden können. Andere Platten können nach Wunsch verwendet werden, wie zum Beispiel Sperr-, Eck-, Abstands- oder Übertragungsplatten.
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Jede der Plattengruppen 12 verfügt über eine obere Platte 20 und eine untere Platte 22, und jede Plattengruppe 14 hat eine obere Platte 24 und eine untere Platte 26. In bestimmten Ausführungsformen sind die Platten 20, 22 der ersten Plattengruppen 12 im Wesentlichen identisch sowie die Platten 24, 26 der zweiten Plattengruppen 14 ebenfalls im Wesentlichen identisch. In anderen Ausführungsformen sind die Platten 20, 22 der ersten Plattengruppen 12 im Wesentlichen identisch mit den Platten 24, 26 der zweiten Plattengruppen 14. Identische Platten 20, 22, 24, 26 vereinfachen Herstellungsprozesse und minimieren Werkzeugkosten bei der Produktion der Platten 20, 22, 24, 26. Es versteht sich jedoch, dass mindestens eine der Platten 20, 22, 24, 26 im Wesentlichen anders sein kann, falls gewünscht.
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Die obere Platte 20 und die untere Platte 22 der ersten Plattengruppe 12 sind voneinander entfernt, um einen Durchflussweg 28 zum Auffangen einer ersten Arbeitsflüssigkeit (nicht abgebildet) darin zu definieren. Ähnlich sind die obere Platte 24 und die untere Platte 26 der zweiten Plattengruppen 14 voneinander entfernt, um einen Durchflussweg 30 zum Auffangen einer zweiten Arbeitsflüssigkeit (nicht abgebildet) darin zu definieren. Die Arbeitsflüssigkeiten können beliebiger Art sein, wie zum Beispiel Flüssigkeiten, die in KfZ-Anwendungen benutzt werden, Kühlflüssigkeit (z.B. R12, R134a usw.), Kühlmittel (z.B. Ethylenglykol), Motorenöl, Getriebeöl, Servolenkungsflüssigkeit und ähnliche. In einem den Schutzbereich nicht einschränkenden Beispiel ist die erste Arbeitsflüssigkeit eine Kühlflüssigkeit und die zweite Arbeitsflüssigkeit ein Motoren- oder Batteriekühlmittel. In bestimmten Ausführungsformen sind die Durchflusswege 28, 30 im Wesentlichen U-förmig und in einer Gegenflusskonfiguration zueinander angeordnet, um die Strömungsverteilung der Arbeitsflüssigkeiten sowie den Wärmetransfer zu maximieren. Es versteht sich jedoch, dass die Durchflusswege 28, 30 nach Wunsch eine andere geeignete Form bzw. Größe haben können. Beispielsweise kann Höhe, Länge und Breite der Durchflusswege 28, 30 modifiziert werden, um den Eigenschaften der Flüssigkeit sowie der Verteilung und dem Druckabfall der jeweiligen Arbeitsflüssigkeiten zu entsprechen.
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Wie in 4 gezeigt verfügt jede der Platten 20, 22, der ersten Plattengruppe 12 über eine erste Oberfläche 32, eine im Wesentlichen ebenflächige zweite Oberfläche 34 und ein Paar darin geformter erster Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse 36, 38. Die erste Oberfläche 32 der Platten 20, 22 kann einen Kantenteil 40 enthalten, der um deren äußeren Rand geformt wird, sowie einen Teiler 42, der zwischen den Flüssigkeitsanschlüssen 36, 38 geformt wird und sich seitlich in den Mittelteil der Platten 20, 22 erstreckt. Die Platten 20, 22 liegen übereinander, wobei die ersten Oberflächen 32 einander gegenüberliegen, sodass der äußere Rand der Platten 20, 22 und deren Teiler 42 aneinander grenzen. Die Platten 20, 22 können auf im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Art und Weise an einer beliebigen geeigneten Stelle und mit beliebigen Mitteln befestigt werden. Beispielsweise können die oberen Platten 20 an die jeweiligen unteren Platten 22 entlang den nach außen verlaufenden Randleisten 44, 46 der jeweiligen Platten 20, 22 gelötet werden, wie in 1-2 gezeigt, oder aber entlang Kantenteil 40 neben den Randleisten 44, 46, wie in 3 gezeigt. Die abgebildeten Kantenteile 40 und die Teiler 42 definieren den Durchflussweg 28 weiter und lenken den Strom F der ersten Arbeitsflüssigkeit durch die ersten Plattengruppen 12.
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Zu jeden der Platten 24, 26 gehört eine Oberfläche 52, eine im Wesentlichen ebenflächige zweite Oberfläche 54 und ein Paar erster Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse 56, 58. Die erste Oberfläche 52 der Platten 24, 26 kann einen Kantenteil 60 enthalten, der um deren äußeren Rand davon geformt wird, sowie einen Teiler 62, der zwischen den Flüssigkeitsanschlüssen 56, 58 geformt wird und sich seitlich in den Mittelteil der Platten 24, 26 erstreckt. Die Platten 24, 26 liegen übereinander, wobei die ersten Oberflächen 52 einander gegenüberliegen, sodass der äußere Rand der Platten 24, 26 und deren Teiler 62 aneinander grenzen. Die Platten 24, 26 können auf im Wesentlichen flüssigkeitsdichte Art und Weise an einer beliebigen geeigneten Stelle und mit beliebigen Mitteln befestigt werden. Beispielsweise können die oberen Platten 24 an die jeweiligen unteren Platten 26 entlang den nach außen verlaufenden Randleisten 64, 66 der jeweiligen Platten 24, 26 gelötet werden, wie in 1-2 gezeigt, oder aber entlang Kantenteil 60 neben den Randleisten 64, 66, wie in 3 gezeigt. Die abgebildeten Kantenteile 60 und die Teiler 62 definieren den Durchflussweg 30 weiter und lenken den Strom F der ersten Arbeitsflüssigkeit durch die zweiten Plattengruppen 14.
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Jeder der Durchflusswege 28, 30 kann mindestens einen Turbulator 70 enthalten, wie in 5-8 gezeigt. Es versteht sich, dass auch andere, vom Turbulator 70 abweichende Turbulatoren verwendet werden können. Der Turbulator 70 verursacht ein Verwirbeln der Arbeitsflüssigkeiten und definiert eine Vielzahl von nichtlinearen Durchflusswegen innerhalb der Durchflusswege 28, 30, um die Gesamtlänge der Durchflusswege 28, 30 und den Wärmetransfer zwischen den Arbeitsflüssigkeiten zu maximieren. In manchen Ausführungsformen besteht der Turbulator 70 aus einer Vielzahl von in oder auf mindestens einer der ersten Oberflächen 32 der Platten 20, 22 und der ersten Oberflächen 52 der Platten 24, 26 gebildeten Unregelmäßigkeiten. Ohne sich darauf zu beschränken, gehören zu den geeigneten Konfigurationen solcher Oberflächenunregelmäßigkeiten die in 5 gezeigte Vielzahl von kugelförmigen Vorsprüngen sowie die in 6 gezeigte Kombination aus getrennten, nach innen gebogenen, länglichen Rippen und getrennten, V-förmigen Rippen, die zusammen ein im Wesentlichen pfeilförmiges Muster bilden. In anderen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Turbulator 70 um einen separaten Turbulator, der zwischen mindestens einer der Platten 20, 22 der ersten Plattengruppe 12 und den Platten 24, 26 der zweiten Plattengruppen 14 angebracht ist. Ohne darauf beschränkt zu sein, gehören zu den geeigneten Konfigurationen eines solchen separaten Turbulators die in 7 gezeigten alternierenden Untergliederungen, die eine Vielzahl von getrennten, parallel verlaufenden Leitblechen formen, sowie die in 8 abgebildeten Lamellen.
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Um den Wärmetauscher 10 zu montieren werden die ersten Plattengruppen 12 alternierend mit den zweiten Plattengruppen 14 aufeinandergeschichtet. Die Plattengruppen 12, 14 werden so angeordnet, dass sie eng ineinander verschachtelt liegen, indem die Plattengruppen 12, 14 wie in 4 gezeigt im Wesentlichen 180 Grad entgegengesetzt voneinander positioniert werden. In der verschachtelten Position grenzen die im Wesentlichen ebenflächigen zweiten Oberflächen 34 der ersten Plattengruppen 12 an die im Wesentlichen ebenflächigen zweiten Oberflächen 54 der zweiten Plattengruppen 14 an. Dadurch wird eine Doppelwand zwischen den Durchflusswegen 28, 30 geformt, während der wesentliche Kontakt zwischen den ebenflächigen Oberflächen 34, 54 der jeweiligen Plattengruppen 12, 14 die Effizienz der Wärmeübertragung durch Leitung maximiert.
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Zusätzlich dazu werden in der verschachtelten Position die ersten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse 36, 38 der ersten Plattengruppen 12 im Wesentlichen in eine Linie gebracht und zusammengelötet, um ein externes Einfluss-Sammelrohr 72 und ein externes Ausfluss-Sammelrohr 74 zu bilden. Es versteht sich, dass Größe und Form der ersten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse 36, 38 modifiziert werden kann, um einer Veränderung der Größe und Form der Durchflusswege 28, 30 zu entsprechen, damit die Montage von und der Kontakt zwischen den Plattengruppen 12, 14 sichergestellt wird. Das erste Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohr 72 ermöglicht es der ersten Arbeitsflüssigkeit, in den Durchflussweg 28 einzuströmen, und das erste Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr 74 ermöglicht es der ersten Arbeitsflüssigkeit, aus dem Durchflussweg 28 auszuströmen. In manchen Ausführungsformen ist mindestens ein Leitblech 75 in mindestens einem der ersten Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohre 72 und dem ersten Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr 74 angebracht, um einen mehrflutigen Kreislauf im Wärmetauscher 10 zu bilden, damit die Strömungsverteilung der ersten Arbeitsflüssigkeit sowie der Wärmetransfer zwischen den Arbeitsflüssigkeiten maximiert wird. Beispielsweise können die Leitbleche 75 dazu benutzt werden, um je nach Wunsch einen 2-, 4- oder 6-flutigen Kreislauf innerhalb des Wärmetauschers 10 zu konfigurieren.
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Eine Einflussleitung 76 wird in Flüssigkeitskommunikation mit dem ersten Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohr 72 an den Wärmetauscher 10 gekoppelt, um es der Arbeitsflüssigkeit zu erlauben, in den Wärmetauscher 10 einzuströmen. Eine Ausflussleitung 78 wird in Flüssigkeitskommunikation mit dem ersten Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr 74 an den Wärmetauscher 10 gekoppelt, um es der Arbeitsflüssigkeit zu erlauben, aus dem Wärmetauscher 10 auszuströmen. Wie in den Abbildungen gezeigt enden die Leitungen 76, 78 in den jeweiligen Öffnungen der Endplatten 16 und bilden eine flüssigkeitsdichte Verbindung. Es versteht sich, dass die Leitungen 76, 78 auf beliebige Weise mit einer der Endplatten 16, 18 verbunden werden können, wie zum Beispiel durch Löten, Schweißen, Klemmen, Einsatz einer Dichtung und dergleichen.
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Ebenso werden die zweiten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse 56, 58 der zweiten Plattengruppen 14 im Wesentlichen in eine Linie gebracht und zusammengelötet, um ein externes Einflussrohr 82 und ein externes Ausflussrohr 84 zu bilden. Es versteht sich, dass Größe und Form der ersten Arbeitsflüssigkeitsanschlüsse 56, 58 modifiziert werden kann, um einer Veränderung der Größe und Form der Durchflusswege 28, 30 zu entsprechen, damit die Montage von und der Kontakt zwischen den Plattengruppen 12, 14 sichergestellt wird. Das zweite Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohr 82 ermöglicht es der zweiten Arbeitsflüssigkeit, in den Durchflussweg 30 einzuströmen, und das zweite Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr 84 ermöglicht es der zweiten Arbeitsflüssigkeit, aus dem Durchflussweg 30 auszuströmen. In manchen Ausführungsformen ist mindestens ein Leitblech 85 in mindestens einem der zweiten Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohre 82 und dem zweiten Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr 84 angebracht, um einen mehrflutigen Kreislauf im Wärmetauscher 10 zu bilden, damit die Strömungsverteilung der ersten Arbeitsflüssigkeit sowie der Wärmetransfer zwischen den Arbeitsflüssigkeiten maximiert wird. Beispielsweise können die Leitbleche 85 dazu benutzt werden, um je nach Wunsch einen 2-, 4- oder 6-flutigen Kreislauf innerhalb des Wärmetauschers 10 zu konfigurieren.
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Eine Einflussleitung 86 wird in Flüssigkeitskommunikation mit dem zweiten Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohr 82 an den Wärmetauscher 10 gekoppelt, um es der zweiten Arbeitsflüssigkeit zu erlauben, in den Wärmetauscher 10 einzuströmen. Eine Ausflussleitung 88 wird in Flüssigkeitskommunikation mit dem zweiten Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr 84 an den Wärmetauscher 10 gekoppelt, um es der zweiten Arbeitsflüssigkeit zu erlauben, aus dem Wärmetauscher 10 auszuströmen. Wie in den Abbildungen gezeigt enden die Leitungen 86, 88 in den jeweiligen Öffnungen der Endplatten 16 und bilden eine flüssigkeitsdichte Verbindung. Es versteht sich, dass die Leitungen 86, 88 auf beliebige Weise mit einer der Endplatten 16, 18 verbunden werden können, wie zum Beispiel durch Löten, Schweißen, Klemmen, Einsatz einer Dichtung und dergleichen. Es versteht sich weiterhin, dass die Leitungen 76, 78, 86, 88 aus jeglichem geeigneten Material hergestellt sein können, wie z. B. Metall oder Plastik. Wie in den Abbildungen gezeigt verlaufen die Leitungen 76, 78, 86, 88 seitlich nach außen von einer Seite des Wärmetauschers 10. Es versteht sich jedoch, dass, wie in 9 gezeigt, jede der Leitungen 76, 78, 86, 88 sowie zusätzliche Leitungen von einer beliebigen Seite des Wärmetauschers 10 in jede Richtung und in jeglicher gewünschten Konfiguration verlaufen können, um die Verpackungsgröße des Wärmetauschers 10 zu minimieren, Arbeitsflüssigkeitszufuhr und Rücklaufverbindungen zu vereinfachen sowie die Anbringung von Wärmedehnungsventilblöcken direkt auf bzw. in nächster Nähe zum Wärmetauscher 10 zu ermöglichen.
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Bei Inbetriebnahme fließt die erste Arbeitsflüssigkeit in den Wärmetauscher 10 durch die Einflussleitung 76 und in das Einfluss-Sammelrohr 72 für die erste Arbeitsflüssigkeit. Die erste Arbeitsflüssigkeit fließt dann in die zwischen den Platten 20, 22 gebildeten Durchflusswege 28. Wenn die erste Arbeitsflüssigkeit durch die Durchflusswege 28 läuft, fließt die erste Arbeitsflüssigkeit um den Turbulator 70 in den Platten 20, 22, was eine Verwirbelung der ersten Arbeitsflüssigkeit bewirkt. Danach fließt die erste Arbeitsflüssigkeit von den Durchflusswegen 28 durch das Ausfluss-Sammelrohr 74 und in die Ausflussleitung 78 aus dem Wärmetauscher 10.
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Gleichzeitig fließt die zweite Arbeitsflüssigkeit in den Wärmetauscher 10 durch die Einflussleitung 86 und in das Einfluss-Sammelrohr 82 für die zweite Arbeitsflüssigkeit. Die zweite Arbeitsflüssigkeit fließt dann in die zwischen den Platten 24, 26 gebildeten Durchflusswege 30. Wenn die zweite Arbeitsflüssigkeit durch die Durchflusswege 30 läuft, fließt die zweite Arbeitsflüssigkeit um den Turbulator 70 in den Platten 24, 26, was eine Verwirbelung der zweiten Arbeitsflüssigkeit bewirkt. Typischerweise wird Wärme von der zweiten Arbeitsflüssigkeit zur ersten Arbeitsflüssigkeit übertragen. Es versteht sich jedoch, dass in manchen Anwendungen des Wärmetauschers 10, wie zum Beispiel bei Verwendung in kaltem Klima, Wärme von der ersten Arbeitsflüssigkeit an die zweite Arbeitsflüssigkeit übertragen werden kann, falls gewünscht. Danach fließt die zweite Arbeitsflüssigkeit von den Durchflusswegen 30 durch das Ausfluss-Sammelrohr 84 und in die Ausflussleitung 88 aus dem Wärmetauscher 10.
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Damit minimiert der Wärmetauscher 10 der vorliegenden Erfindung das Auslaufen sowie die Kontaminierung der Arbeitsflüssigkeiten, indem die Durchflusswege 28, 30 der jeweiligen Arbeitsflüssigkeiten durch angrenzende Doppelwände getrennt werden und indem externe Sammelrohre 72, 74 für die erste Arbeitsflüssigkeit separat von den externen Sammelrohren 82, 84 für die zweite Arbeitsflüssigkeit bereitgestellt werden.
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Basierend auf der vorangehenden Beschreibung kann ein Durchschnittsfachmann die wesentlichen Charakteristiken der vorliegenden Erfindung problemlos erfassen sowie verschiedene Änderungen und Modifizierungen an der Erfindung vornehmen, um sie verschiedenen Nutzungsformen und Bedingungen anzupassen, ohne von ihrem Kern oder ihrem Geltungsbereich abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wärmetauscher
- 12
- erste Plattengruppe
- 14
- zweite Plattengruppe
- 16
- Endplatte
- 18
- Endplatte
- 20
- obere/erste Platte (der Plattengruppe 12)
- 22
- untere/zweite Platte (der Plattengruppe 12)
- 24
- obere/erste Platte (der Plattengruppe 14)
- 26
- untere/zweite Platte (der Plattengruppe 14)
- 28
- erster Durchflussweg (zum Auffangen einer ersten Arbeitsflüssigkeit)
- 30
- zweiter Durchflussweg (zum Auffangen einer zweiten Arbeitsflüssigkeit)
- 32
- erste Oberfläche
- 34
- zweite Oberfläche
- 36
- Arbeitsflüssigkeitsanschluss/Flüssigkeitsanschluss für erste Arbeitsflüssigkeit
- 38
- Arbeitsflüssigkeitsanschluss/Flüssigkeitsanschluss für erste Arbeitsflüssigkeit
- 40
- Kantenteil
- 42
- Teiler
- 44
- Randleiste
- 46
- Randleiste
- 52
- erste Oberfläche
- 54
- zweite Oberfläche
- 56
- Arbeitsflüssigkeitsanschluss für zweite Arbeitsflüssigkeit
- 58
- Arbeitsflüssigkeitsanschluss für zweite Arbeitsflüssigkeit
- 60
- Kantenteil
- 62
- Teiler
- 64
- Randleiste
- 66
- Randleiste
- 70
- Turbulator
- 72
- Einfluss-Sammelrohr, erstes Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohr
- 74
- Ausfluss-Sammelrohr, erstes Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr
- 75
- Leitblech (Plattengruppe 12)
- 76
- Einflussleitung für erstes Arbeitsfluid
- 78
- Ausflussleitung für erstes Arbeitsfluid
- 82
- Einflussrohr/zweites Arbeitsflüssigkeits-Einflussrohr
- 84
- Ausflussrohr/zweites Arbeitsflüssigkeits-Ausflussrohr
- 85
- Leitblech (Plattengruppe 14)
- 86
- Einflussleitung/Leitung für zweites Arbeitsfluid
- 88
- Ausflussleitung/Leitung für zweites Arbeitsfluid
