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Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeübertrager, umfassend einen Trockner und einen wassergekühlten Kondensator, wobei der Kondensator eine Vielzahl von Platten und zwei Endplatten umfasst eventuell mit integriertem Receiver.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Platte für einen Plattenwärmeübertrager mit einer Öffnung und deren Verwendung.
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Plattenwärmeübertrager (Plattenwärmetauscher) sind eine spezielle Bauform eines Wärmeübertragers die aus Platten bestehen, die derart zusammengesetzt sind, dass jeweils in den aufeinanderfolgenden Zwischenräumen einmal das aufzuwärmende und danach das wärmeabgebende Medium fließt. Das Plattenpaket ist nach außen und zwischen den Medien abgedichtet.
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Wassergekühlte Kondensatoren werden heutzutage in einer Platte-Platte oder Platte-Lamellen-Bauweise gefertigt. Aufgrund der Konstruktion wassergekühlter Kondensatoren wird Trockenmittel in einen getrennten externen Kältemittelsammler-Trocknerbehälter eingebracht und dort gespeichert.
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Bei bekannten Kondensatoren sind diese externen Sammler-Trocknerbehälter außerhalt des Kondensators, als Aufnahme-/Trocknerflasche, angeordnet.
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Aus der
FR3001795 B1 ist ein Plattenwärmeübertrager für einen Klimaanlagenkreislauf bekannt, bei dem eine Vielzahl von Platten, die zwischen zwei Endplatten angeordnet sind, miteinander verbunden sind. Der Plattenwärmeübertrager weist einen zylinderförmigen Sammler-Trockner auf, der (extern) auf einer der zwei Endplatten angeordnet ist, wie in
1 dargestellt.
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In der
KR 10 2012 0 072 157 A wird ein Plattenwärmetauscher beschrieben.
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In der
FR 2 947 041 A1 wird ein Kondensator mit Kältemittelreserve für einen Klimakreislauf beschrieben.
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In der
DE 10 2012 113 120 A1 wird ein Kondensator, insbesondere für ein Fahrzeug, auf welchem eine Wasserkühlungsart angewandt wird, beschrieben, bei welcher ein Kältemittel durch einen Wärmeaustausch mit einem Kühlfluid kondensiert.
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Aus der
DE 10 2012 217 087 A1 ist ein Kondensator in Stapelbauweise mit einem ersten Strömungskanal für ein Kältemittel und mit einem zweiten Strömungskanal für ein Kühlmittel bekannt.
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Ein extern auf einer der Endplatten angeordneter Trockner hat den Nachteil, dass die Abmessungen der wassergekühlten Kondensatorbaugruppe vergrößert werden. Außerdem sind bei einer Verwendung einer Auffangtrocknerflasche, als Trockner, Verbindungsrohre oder ein Verbindungsblock erforderlich. Zudem erfordern aufschraubbare Auffangtrocknerflaschen teilweise einen zusätzlichen Montagevorgang.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Wärmeübertrager bereitzustellen, der geringere Abmessungen aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Plattenwärmeübertrager der eingangs genannten Art gelöst bei dem der Sammler-Trockner in den Kondensator integriert ist, die Platten eine Öffnung aufweisen, wobei die Öffnung derart ausgelegt ist, dass wenn eine Vielzahl von Platten nebeneinander angeordnet sind, die Öffnungen in den Platten einen Hohlraum bilden, und/oder mindestens eine der Endplatten einen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum zur Aufnahme eines Trockners und/oder eines Trockenmittels geeignet ist. Eine solche Ausführungsform, bei der der Sammler-Trockner beziehungsweise die Auffangtrocknerflasche in dem Innenteil des Kondensators angeordnet ist, weist eine vergleichsweise geringere Abmessung des Kondensators auf, was insbesondere bei einem Einbau des Wärmeübertragers in ein Kraftfahrzeug von Vorteil ist.
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Zudem werden bei einer Ausführungsform, bei der der Sammler-Trockner im Innenteil des Kondensators angeordnet ist, die Herstellung des Wärmetauschers vereinfacht und damit auch die Kosten des Wärmetrockners gesenkt.
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Ein weiterer Vorteil einer solchen Ausführungsform ist, dass die Abmessungen im Vergleich zu einer Bauart, bei der eine Auffangtrocknerflasche extern an dem Kondensator angebracht ist, geringer ausfallen. Außerdem kann auf zusätzliche Bauteile, wie Verbindungsrohre oder ein Verbindungsblock, mit dem die Auffangtrocknerflasche mit dem Kondensator verbunden ist, verzichtet werden.
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Der Innenteil des Kondensators ist vorzugsweise durch Hartlöten, wie beispielsweise Vakuumlöten, in einer Platte-Platte- oder Platte-(Kühl-)Finne-Konfiguration ausgebildet, wobei der Kondensator kältemittelführende Schichten (Kältemittelkanäle) und wasserführende Schichten (Wasserkanäle) aufweist.
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Der Trockner weist vorzugsweise mindestens eine Trockneröffnung auf, wobei die mindestens eine Trockneröffnung derart ausgebildet ist, dass die Trockneröffnung mit der kältemittelführenden Schicht beziehungsweise einem oder mehreren der Kältemittelkanäle verbunden ist, so dass Kältemittel in den Trockner leitbar ist. Dies ermöglicht es, dass das Kältemittel durch das in dem Hohlraum angeordnete Trockenmittel strömt, beziehungsweise mit diesem in stofflichem Kontakt steht und die Flüssigkeit bindet. Dabei muss das Trockenmittel nicht unbedingt durchströmt werden, eine Öffnung mit Diffusionsmöglichkeit reicht. Das Trockenmittel zieht die Feuchtigkeit an, wobei in diesem Fall Wasser von dem wärmeaufnehmenden beziehungsweise wärmeabgebenden Medium nicht den Trockner durchströmt. Hierzu ist der durch die Platten gebildete Hohlraum über die mindestens eine Trockneröffnung mit dem mit Kältemittel gefüllten Raum des Kondensators verbunden.
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Die mindestens eine Trockneröffnung ist vorzugsweise in einer oder mehrerer der kältemittelführenden Schichten des Kondensators angeordnet beziehungsweise mit einem oder mehreren der Kältemittelkanäle verbunden ist.
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Der Trockner ist vorzugsweise mit einem Filterverschluss (reversibel) verschließbar, der einen Filter mit einem Dichtungsring umfasst. Eine solche Bauweise ermöglicht das Einbringen beziehungsweise Austauschen des sich im Hohlraum/Trockner befindlichen Trockenmittels.
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Die Öffnung in der Platte ist vorzugsweise in der Mitte der durch die Platte gebildeten Plattenfläche angeordnet. Es sind aber auch Ausführungsformen der Platte denkbar, bei der die Öffnung nicht in der Mitte der Platte angeordnet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der mindestens eine der Endplatten einen Hohlraum aufweist, ist der Hohlraum mit einem Kupplungsblock mit dem Kältemittelkreislauf verbunden. Eine solche Ausführungsform weist eine schmale Bauform auf, die ein schnelles Auswechseln des Trockners, durch Wechsel einer Endplatte, ermöglicht.
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Der Kupplungsblock ist vorzugsweise über einen Flansch mit der Endplatte verbunden, wobei geeigneter Weise zwischen dem Flansch und der Endplatte ein Dichtungsring angeordnet ist. Dabei werden die in der Fahrzeug-Industrie bekannten Dichtungskonzepte wie einfacher, doppelter O-Ring, metal seal fitting verwendet.
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Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Platte für einen Plattenwärmeübertrager mit einer Öffnung gelöst, wobei die Öffnung derart ausgelegt ist, dass wenn eine Vielzahl von Platten nebeneinander angeordnet sind, die Öffnungen in den Platten einen Hohlraum bilden.
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Weiterhin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Platte in einem Kondensator eines Plattenwärmeübertrager gelöst.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren. Im Einzelnen zeigt:
- 1 einen Plattenwärmeübertrager für einen Klimaanlagenkreislauf mit einem externen Sammeltrockner, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist,
- 2 eine erfindungsgemäße Platte mit einer runden Öffnung,
- 3 eine erfindungsgemäße Platte mit einer ovalen Öffnung,
- 4a-c eine erfindungsgemäße Platte und ein durch Übereinanderschichten der Platten gebildeter Hohlraum/Trockner,
- 5 eine schematische Darstellung eines im Innenteil eines Kondensators angeordneten Hohlraums/Trockners,
- 6a-h schematische Darstellungen eines Querschnitts durch wassergekühlte Kondensatoren mit integriertem Trockner,
- 7a-c schematische Darstellungen wassergekühlter Kondensatoren mit integriertem Trockner und
- 8 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Die 1 zeigt einen Plattenwärmeübertrager 1, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit einer extern angeordneten Auffangtrocknerflasche als Receiver - Kältemittelsammelflasche/Trocknerbehälter 2.
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Der Plattenwärmeübertrager 1 umfasst einen Kondensator 3, der durch eine Vielzahl von Platten 4 und zwei Endplatten 5 gebildet wird. An den Ecken der Platten 5 sind Öffnungen 7 zum Ein- beziehungsweise Ausleiten des Wassers und des Kältemittels angeordnet.
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Die Auffangtrocknerflasche 2 ist über einen Verbindungsblock 6 oder Verbindungsrohre mit dem Kondensator 3 mit der Kältemittelseite verbunden.
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Die 2 und 3 zeigen Platten 8 mit einer Öffnung 9, die derart ausgebildet ist, dass wenn eine Vielzahl von Platten 8 nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, die Öffnungen 9 einen Hohlraum bilden, der mit einem Trockner 10 und einem Trockenmittel 11 in einem Trockenmittelbeutel gefüllt werden kann, und so als Sammler-Trockner 10 für den Kondensator 12 dient.
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In der in der 2 gezeigten Ausführungsform der Platte 8 ist die Öffnung 9 rund und in der in der 3 gezeigten Ausführungsform oval. Die Öffnung 9 kann aber auch eine andere Form, beispielsweise eckig, aufweisen und an einer anderen Stelle in der Platte 8 angeordnet sein.
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Die Platten 8 weisen weitere Öffnungen 13 auf. In einem aus den Platten 8 hergestellten Kondensator 12 fließt durch diese Öffnungen 13 das Kältemittel beziehungsweise das Wasser.
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Die 4a zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer Platte 8 mit einer Öffnung 9 und vier Öffnungen 13.
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Die 4b zeigt einen Ausschnitt der in der 4a gezeigten Platte 8 mit der Öffnung 9.
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Die 4c zeigt mehrere übereinander gestapelte Platten 8 die zusammen den Innenteil 30 eines Kondensators 12 bilden.
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Durch die übereinander gestapelten Platten 8 bildet sich, an der Stelle an der sich die Öffnungen 9 befinden, in der Mitte des Kondensators 12 ein Hohlraum, der mit einem Trockenmittel 11 gefüllt ist beziehungsweise in dem ein Sammler-Trockner 10 angeordnet ist. Die hartgelötete Oberfläche 14 des Trockners 10 bildet die Verbindung zwischen dem Behälter und den Platten 8.
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Der Trockner 10 weist eine oder mehrere Trockneröffnungen 15 auf, dargestellt in 5.
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Die 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel und werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.
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Die 5 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung der Verbindung zwischen dem Trockner 10 und dem Kältemittelkreislauf eines wassergekühlten Kondensators 12. Geeigneter Weise ist der Trockner 10 als Aluminiumkartusche/-flasche ausgebildet und wird durch Hartlöten mit den Platten 8 des Kondensators 12 verbunden. Die Kartusche oder Flasche wird geeigneter Weise aus einem extrudierten Aluminiumprofil mit Innengewinde und mit Dichtfläche für Stopfen und Filter mit abdichtenden O-Ringen hergestellt. Eine solche Ausführungsform mit Stopfen und Dichtungs-O-Ringen ist wartungsfreundlich beim Trockenmittelaustausch. In dem mit Trockenmittel 11 gefüllten Hohlraum befindet sich der Druck, mit dem dieser Hohlraum im Plattenwärmeübertrager verbunden ist.
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Das Trockenmittel 11 wird geeigneter Weise in einem Beutel in den Trockner 10 eingebracht und der Trockner 10 anschließend mit dem Filterverschluss 24 gemäß den 6g und 6h verschlossen.
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Der Trockner 10 ist als Behälter konstruiert, der durch den Innenteil 30 des Kondensators 12, in der Mitte der Platten 8, führt.
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Der wassergekühlte Kondensator 12 mit in den Innenteil (Kern) 30 integrierter Trocknerflasche wird durch „One-Shot“-Hartlöten hergestellt, so dass kein zusätzlicher Montageschritt für die Montage eines externen Trocknerbehälters oder einer externen Trocknerflasche erforderlich ist.
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Die Kältemittelkanäle 16 und die Wasserkanäle 17 verlaufen zwischen den Platten 8.
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Der Trockner 10 ermöglicht es durch seine mindestens eine Trockneröffnung 15, die gleichzeitig einen offenen Kanal 23 bildet, dass Kältemittel durch den Behälter des Trockners 10 fließen kann beziehungsweise mit diesem verbunden ist. Das Kältemittel fließt durch den Trockner 10 beziehungsweise das Trockenmittel 11, dargestellt mit Bezugszeichen 21. Der Trockner 10, Trocknerbehälter, kann durch eine oder mehrere Trockneröffnungen 15 mit den Kältemittelkanälen 16 im Kondensierabschnitt 18 und/oder Eingangsabschnitt 19 und/oder Unterkühlabschnitt 20 verbunden sein. Der Trockner 10 ist jedoch für die Wasserkanäle 17 geschlossen (geschlossener Kanal 22).
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Der Eingangsabschnitt 19 ist als Bereich in dem Innenteil 30 des Kondensators 12 ausgelegt, was bedeutet, dass mehrere aufeinanderfolgende Platten 8 einen Raum für das Kältemittel schaffen.
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Dadurch, dass das Trockenmittel 11 mit dem Kältemittelkreislauf verbunden ist, kann das Trockenmittel 11 Feuchtigkeit aus dem System ziehen.
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Bei wassergekühlten Kondensatoren 12 ist es wichtig, dass der Sammler-Trockner 10 vollständig in die Wärmeübertragungsplatten 8 des Plattenwärmeübertragers 1 integriert ist. Je nach Ausführung kann der integrierte Trockner 10 im Unterkühlabschnitt 20 (Unterkühlbereich), im integrierten Auffangbehälter beziehungsweise im Eingangsabschnitt 19, in den letzten Kondensationsplatten, Endplatten 25, oder in einer Kombination möglicher weiterer Ausführungsformen, abhängig von der Bauart und dem Strömungsverlauf, in dem wassergekühlten Kondensator 12, angeordnet sein.
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Die Ausgestaltung des Wärmeübertragers mit Eingangsabschnittt kann bei allen Wasserkondensatorkonstruktionen mit unterschiedlichen Abschnittskombinationen eingesetzt werden, wie in den 6a bis 6h gezeigt.
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In den 6a bis 6h wird ein Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit einem integrierten Trockner 10, umfassend eine Kältemitteleintrittsöffnung 26, eine Kältemittelaustrittsöffnung 27, eine Wassereinlassöffnung 28 und Wasserauslassöffnung 29, gezeigt.
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Die 6a zeigt einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit integriertem Trockner 10 mit einem Kondensierabschnitt 18.
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Die 6b zeigt einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit einem Unterkühlabschnitt 20.
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Die 6c zeigt einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit einem Eingangsabschnitt 19.
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Die 6d zeigt einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit einem Eingangsabschnitt 19 und einem Kondensierabschnitt 18.
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Die 6e zeigt einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit einem Eingangsabschnitt 19 und einem Unterkühlabschnitt 20.
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Die 6f zeigt einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit einem Unterkühlabschnitt 20 und einem Kondensierabschnitt 18.
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Die 6g und 6h zeigen einen Querschnitt durch einen wassergekühlten Kondensator 12 mit einem Innenteil (Kern) 30, der einen Eingangsabschnitt 19, einen Unterkühlabschnitt 20 und einen Kondensierabschnitt 18 umfasst. Der integrierte Trockner 10 mit dem Trockenmittel 11 ist mit einem Filterverschluss 24, umfassend einen Stopfen mit Filter und Dichtung, verschlossen, dargestellt als Block mit Dichtung 31.
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Die in der 6h gezeigte Ausführungsform des wassergekühlten Kondensators 12 weist eine zusätzliche innere Röhre 32 auf in der das Kältemittel den Unterkühlabschnitt 18 umgehen kann.
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In den 6g und 6h ist beispielhaft die Verbindung mit dem Trockner 10 (Behälter) durch Punkte dargestellt, die verdeutlichen, wie das Kältemittel den Trockner 10 durchflutet, nämlich indem das Kältemittel, das gemäß der Ausführungsform nach 5 durch die Kältemittelkanäle 16 strömt, durch mindestens eine Trockneröffnung 15 durch den Behälter fließt. Die Wasserkanäle 17 weisen keine Verbindung mit dem Trockner 10 auf.
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Die in den 6a bis 6h eingezeichneten Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Kältemittels und des Wassers in dem Kondensator 12.
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Die Technologie mit einem integrierten Eingang als Eingangsabschnitt 19 kann für alle anderen Plattenwärmeübertrager 1 mit integriertem Sammler-Trockner 10 verwendet werden, die in den 7a bis 7c gezeigt sind. Die in den 7a bis 7c gezeigten Ausführungsformen besitzen zwei Wassereintrittsöffnungen 40, 44 und zwei Wasseraustrittsöffnungen 41, 45 sowie zwei Kältemitteleintrittsöffnungen 42, 46 und zwei Kältemittelaustrittsöffnungen 43, 47.
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Die 7a zeigt einen Plattenwärmeübertrager 1, der einen wassergekühlten Kondensator 12 und einen integrierten Wärmetauscher 33 kombiniert.
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Die 7b zeigt einen Plattenwärmeübertrager 1, der einen wassergekühlten Kondensator 12, einen integrierten Wärmetauscher 33 und einen Verdunster 34 kombiniert.
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Die 7c zeigt einen Plattenwärmeübertrager 1, der einen wassergekühlten Kondensator 12, einen integrierten Wärmetauscher 33, einen Verdunster 34 und jeden weiteren Kältemittel- und Kühlmittel-Wärmetauscher 35 kombiniert.
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In der 8 wird ein Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem Innenteil 30 gezeigt, bei der der Sammler-Trockner in eine Endplatte 25 eines wassergekühlten Kondensators 12 integriert ist.
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Die Endplatte 25 weist in ihrem Inneren einen Hohlraum auf, der zur Aufnahme des Trockenmittels dient, so dass die Endplatte 25 zu einem Trockenmittelbehälter wird, der flach und damit platzsparend in den Kondensator 12 integriert ist.
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Die Endplatte 25 weist dabei nicht die volle Länge der übrigen Platten 8 auf, sondern ist kürzer als die Platten 8, die den Kondensator 12 bilden.
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Die Endplatte 25 ist über einen Flansch 36 mit einem Kupplungsblock 37 verbunden, wobei Endplatte 25 und Kupplungsblock 37 zusammen die gleichen Abmessungen wie eine Platte 8 aufweisen und dadurch platzsparend miteinander verbunden sind.
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Der Kupplungsblock 37 weist einen zusätzlichen Seitenausgang auf, durch den das Kältemittel fließt. Über den Kupplungsblock 37 steht das in der Endplatte 25 befindliche Trockenmittel in Kontakt mit mindestens einem Kältemittelkanal.
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Zur Sicherung sind der Flansch 36 und der Kupplungsblock 37 gemäß dargestelltem Ausführungsbeispiel miteinander über Bolzen mit Gewinde und Mutter 38 verschraubt. Zum Abdichten befindet sich zwischen Flansch 36 und Kupplungsblock 37 eine Dichtung 39.
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Diese Art der Öffnung kann auch als Abschnitt zum Heizen/Kühlen eines Elektronikbauteiles, welches in den Hohlraum gesteckt wird, genutzt werden. Diese Technologie kann auch bei Wasser/Wasser oder Wasser/Öl oder Wasser/Luft oder Mehrfluidwärmeübertrager (mehr als zwei) verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Plattenwärmeübertrager
- 2
- Auffangtrocknerflasche
- 3
- Kondensator
- 4
- Platte, Wärmeübertragungsplatte
- 5
- Endplatte
- 6
- Verbindungsblock
- 7
- Öffnung
- 8
- Platte, Wärmeübertragungsplatte
- 9
- Öffnung
- 10
- [integrierter] Sammler-Trockner
- 11
- Trockenmittel
- 12
- Kondensator
- 13
- Öffnung
- 14
- Oberfläche (des Behälters/Trockners)
- 15
- Trockneröffnung
- 16
- Kältemittelkanal, kältemittelführende Schicht
- 17
- Wasserkanal, wasserführende Schicht
- 18
- Kondensierabschnitt
- 19
- Eingangsabschnitt
- 20
- Unterkühlabschnitt
- 21
- das Kältemittel fließt durch den Trockner 10 beziehungsweise das Trockenmittel 11
- 22
- geschlossener Kanal
- 23
- offener Kanal (Trockneröffnung)
- 24
- Filterverschluss (Stopfen mit Dichtung, beispielsweise O-Ring)
- 25
- Endplatte
- 26
- Kältemitteleintrittsöffnung
- 27
- Kältemittelaustrittsöffnung
- 28
- Wassereinlass
- 29
- Wasserauslass
- 30
- Innenteil, Kern
- 31
- Block (mit Dichtung), Dichtungsblock
- 32
- Röhre
- 33
- integrierter Wärmetauscher
- 34
- Verdunster
- 35
- Kältemittel- und Kühlmittel-Wärmetauscher
- 36
- Flansch
- 37
- Kupplungsblock (mit zusätzlichem Seitenausgang)
- 38
- Bolzen (mit Gewinde) und Mutter
- 39
- Dichtung
- 40
- erste Wassereintrittsöffnung
- 41
- erste Wasseraustrittsöffnung
- 42
- erste Kältemitteleintrittsöffnung
- 43
- erste Kältemittelaustrittsöffnung
- 44
- zweite Wassereintrittsöffnung
- 45
- zweite Wasseraustrittsöffnung
- 46
- zweite Kältemitteleintrittsöffnung
- 47
- zweite Kältemittelaustrittsöffnung
