DE102022112039A1 - Sicherheitswärmeaustauscher - Google Patents

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DE102022112039A1
DE102022112039A1 DE102022112039.2A DE102022112039A DE102022112039A1 DE 102022112039 A1 DE102022112039 A1 DE 102022112039A1 DE 102022112039 A DE102022112039 A DE 102022112039A DE 102022112039 A1 DE102022112039 A1 DE 102022112039A1
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leakage
medium
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media
heat exchanger
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Hans-Jürgen PALM
Angelique Leifer
Erik Rosenthal
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AKG Verwaltungs GmbH
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AKG Verwaltungs GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-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
    • F28D9/0031Heat-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
    • F28D9/0043Heat-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 plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005Heat-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 plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/005Arrangements for preventing direct contact between different heat-exchange media

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Abstract

Ein Sicherheitswärmeaustauscher (1) weist einen zwischen zwei Endplatten (2, 3) angeordneten Stapel von Mediumkammern (16, 17) und Leckagekammern (18) auf, wobei in dem Stapel zwischen einer der Durchleitung eines ersten Mediums dienenden ersten Mediumkammer (16) und einer der Durchleitung eines zweiten Mediums dienenden zweiten Mediumkammer (17) wenigstens eine Leckagekammer (18) angeordnet ist, wobei die Endplatten (2, 3) Einlässe (13) zur Zuführung der Medien in die Mediumkammern (16, 17) und/oder Auslässe (14) zur Abführung der Medien aus den Mediumkammern (16, 17) aufweisen, wobei die Mediumkammern (16, 17) und Leckagekammern (18) aus übereinander gestapelten Schalen (4) gebildet sind, wobei jede der Schalen (4) einen ebenen Boden (41) mit wenigstens vier Mediendurchlässen (43) zum Durchlass der Medien und zwei Leckagedurchlässen (44) zum Durchlass von Leckagefluid und einen aus der Ebene des Bodens (41) heraus konkav gekrümmten Schalenrand (42) aufweist, wobei in jeder der Schalen (4) wenigstens ein Mediumkammerrahmen (5, 6, 7) oder Leckagekammerrahmen (8) eingelegt ist, wobei jeder der Mediumkammerrahmen (5, 6, 7) und der Leckagekammerrahmen (8) wenigstens einen der Mediendurchlässe (43) und/oder einen der Leckagedurchlässe (44) umschließt, wobei die Schalen (4) im gestapelten Zustand im Bereich randseitig überlappender Bereiche der Schalenränder (44) miteinander verlötet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sicherheitswärmeaustauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Sicherheitswärmeaustauscher, beispielsweise bekannt aus der EP 3745072 A1 oder der DE 20 2009 015586 U1 , werden zum Wärmeaustausch von Medien eingesetzt, die sich aus sicherheitstechnischen Gründen nicht miteinander vermischen sollen. Solche Sicherheitswärmeaustauscher bestehen üblicherweise aus einem Block von übereinander angeordneten Medienpassagen, die abwechselnd von einem ersten bzw. zweiten Medium durchströmt werden.
  • Um zu verhindern, dass die beiden Medien im Falle einer Leckage in den Durchflussbereich des jeweils anderen Mediums gelangen, ist es aus diesen Druckschriften bekannt, zwischen den vorzugsweise horizontal verlaufenden Medienpassagen Leckagepassagen vorzusehen, beispielsweise durch Anordnung von Doppelwandungen zwischen den einzelnen Mediumpassagen.
  • Wichtig dabei ist insbesondere auch der Sammlerbereich der Mediumkammern und Leckagekammern, über den die Medien den Medienpassagen zugeführt bzw. aus diesen abgeführt werden.
  • Dazu ist aus der DE 20 2020 105 759 U1 ein Wärmeaustauscher bekannt, der aus einzelnen Trennplatten und dazwischen angeordneten Rahmen besteht, die die Durchflusskammern in Sammelkanalbereiche und Leckagebereiche unterteilen.
  • Ein solcher Sicherheitswärmeaustauscher hat sich in der Praxis an sich bewährt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Sicherheitswärmeaustauscher bereitzustellen, der in seinem Blockaufbau einfach zu fertigen ist und zuverlässig ein Vermischen der zum Wärmeaustausch eingesetzten Medien verhindert.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Sicherheitswärmeaustauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der erfindungsgemäße Sicherheitswärmeaustauscher weist einen zwischen zwei Endplatten angeordneten Stapel von Mediumkammern und Leckagekammern auf.
  • In dem Stapel ist zwischen einer der Durchleitung eines ersten Mediums dienenden ersten Mediumkammer und einer der Durchleitung eines zweiten Mediums dienenden zweiten Mediumkammer wenigstens eine Leckagekammer angeordnet.
  • An den Endplatten sind Einlässe zur Zuführung der Medien in die Mediumkammern und/oder Auslässe zur Abführung der Medien aus den Mediumkammern angeordnet.
  • Die Mediumkammern und Leckagekammern sind aus übereinander gestapelten Schalen gebildet.
  • Dabei weist jede der Schalen einen ebenen Boden mit wenigstens vier Mediendurchlässen zum Durchlass der Medien und zwei Leckagedurchlässen zum Durchlass von Leckagefluid und einen aus der Ebene des Bodens heraus konkav gekrümmten Schalenrand auf.
  • In jeder der Schalen ist wenigstens ein Mediumkammerrahmen oder Leckagekammerrahmen eingelegt.
  • Jeder der Mediumkammerrahmen und der Leckagekammerrahmen umschließt wenigstens einen der Mediendurchlässe und/oder einen der Leckagedurchlässe.
  • Die Schalen sind im gestapelten Zustand im Bereich der randseitig überlappenden Bereiche der Schalenränder miteinander verlötet.
  • Ein solchermaßen ausgebildeter Sicherheitswärmeaustauscher ist in äußerst einfacher Weise montierbar und sicher verlötbar.
  • Durch das Verlöten der überlappenden Bereiche der Schalenränder ist es ermöglicht, gegenüber den aus der DE 20 2020 105 759 U1 bekannten Sicherheitswärmeaustauscher eine Lötnaht einzusparen.
  • Auch die Anzahl der zum Aufbau des Sicherheitswärmeaustauschers notwendigen Bauteile ist durch die Verwendung der Schalen, die sowohl für die Bildung der Leckagekammern als auch der Mediumkammern eingesetzt werden können, vorteilhaft reduziert.
  • Weiter können die jeweiligen Leckagekammerrahmen bzw. Mediumkammerrahmen einfach in die jeweiligen Schalen eingelegt werden.
  • Auch die Bestimmung der Durchflussrichtung der Medien durch den Sicherheitswärmeaustauscher ist durch den Einsatz unterschiedlich gestalteter bzw. durch variable Ausrichtung der eingelegten Mediumkammerrahmen in einfacher Weise ermöglicht.
  • Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist in wenigstens einer, bevorzugt in jeder der Schalen, wenigstens eine mediumdurchlässige Rippenstruktur eingelegt, die den Boden einer ersten Schale gegenüber dem Boden einer auf der ersten Schale aufliegenden zweite Schale abstützt.
  • Die Rippenstrukturn dienen der zusätzlichen Stabilisierung Sicherheitswärmeaustauschers, insbesondere der Erhöhung seiner Festigkeit.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der erste Mediumkammerrahmen einen Innenring auf, der einen der Mediendurchlässe umschließt und einen den Innenring und einen der Leckagedurchlässe umschließenden Außenring.
  • Mit einem solchen Mediumkammerrahmen kann in einfacher Weise der Zufluss bzw. Abfluss eines der Medien in die Mediumkammer, in der der Mediumkammerrahmen einliegt, zuverlässig unterbunden werden.
  • Sofern der Innenring den Mediendurchlass, der von dem Innenring umrahmt ist, ein Leck aufweist, wird das aus dem Leck austretende Leckagefluid an einem Eintritt in die Mediumkammer, die von dem anderen Medium zwecks Wärmeaustausch durchströmt wird, durch den Außenring an einem Kontakt mit dem zweiten Medium gehindert.
  • Da der Außenring auch einen Leckagedurchlass umschließt, kann das Leckagefluid so in einfacher Weise durch den Leckagedurchlass aus der betreffenden Mediumkammer abgeleitet werden.
  • In einer alternativen Ausführungsvariante eines solchen Mediumkammerrahmens weist ein zweiter Mediumkammerrahmen zwei Innenringe auf, die jeweils einen der Mediendurchlässe umschließen und einen die Innenringe und einen der Leckagedurchlässe umschließenden Außenring.
  • Ein solcher zweiten Mediumkammerrahmen eignet sich insbesondere für eine Mediumkammer, bei der der Mediumeinlass und der Mediumauslass für das von der Mediumkammer durchflossene Medium benachbart nebeneinander angeordnet sind und auf einer gegenüberliegenden Seite der Mediumkammer die beiden Mediendurchlässe für das zweite Medium durch einen solchen zweiten Mediumkammerrahmen verschlossen sind.
  • Insbesondere in Kombination mit einem solchen zweiten Mediumkammerrahmen in einer Mediumkammer ist ein dritter Mediumkammerrahmen so ausgebildet, dass er einen Ring, der einen der Leckagedurchlässe umschließt, und einen sich von dem Ring erstreckenden Steg aufweist.
  • Der Steg dient in diesem Fall dazu, das Medium von einem Durchlass entlang des Stegs u-förmig durch die Mediumkammer um den Steg herum zu führen. um derart eine u-förmige Durchströmung der Mediumkammer zu erzeugen.
  • Der Leckagekammerrahmen ist bevorzugt so ausgebildet, dass dieser zwei Innenringe aufweist, die jeweils einen der Mediendurchlässe umschließen und einen die Innenringe und einen der Leckagedurchlässe teilweise umschließenden Außenring aufweist, wobei der offene Bereich des Außenrings einen Leckagekanal bildet.
  • Der Leckagekammerrahmen ist dabei bevorzugt bis auf den den Außenring unterbrechenden Leckagekanal identisch zum zweiten Mediumkammerrahmen ausgebildet. Durch den Leckagekanal ist es ermöglicht, in einen zentralen Bereich der Leckagekammer eintretendes Leckagefluid in Richtung der Leckagedurchlässe abfließen zu lassen.
  • In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sicherheitswärmeaustauschers ist eine oder mehrere der Leckagekammern als bevorzugt mit einem Phasenwechselmaterial (PCM = Phase Change Material) befüllten Latentwärmespeicher ausgebildet.
  • Eine solche Leckagekammer ist bevorzugt zusätzlich zu einer darüber oder darunter befindlichen Leckagekammer positioniert.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist die Endplatte in einem Bodenbereich des Stapels mit wenigstens einem Leckagedurchlass zur Zuführung von Leckagefluid in einen an der Unterseite der Endplatte befestigten Leckageauslass ausgebildet.
  • Dies ermöglicht ein Sammeln des gesamten Leckagefluids beispielsweise in einer an dem Leckageauslass angeschlossenen Auffangwanne, in der gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ein Leckagesensor angeordnet ist, über den eine Leckage optisch oder akustisch angezeigt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante sind Mediumkammerrahmen und die Leckagekammerrahmen stoffschlüssig mit jeweiligen Böden der Schalen verbunden.
  • So lässt sich vorzugsweise der gesamte Sicherheitswärmeaustauscher bevorzugt komplett als zusammengesetzter Block verlöten.
  • Denkbar ist auch ein Verschweißen oder Kleben der Mediumkammerrahmen und Leckagekammerrahmen mit den Böden der Schalen.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 und 2 schematische perspektivische Darstellungen einer ersten Ausführungsvariante eines Sicherheitswärmeaustauschers,
    • 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Sicherheitswärmeaustauschers gemäß der 1 und 2,
    • 4 eine schematische isometrische Darstellung einer Schale des Sicherheitswärmeaustauschers,
    • 5 eine Seitenansicht auf die Schale gemäß 4,
    • 6 bis 11 Draufsichten auf eine jeweilige Schale mit darin eingelegten ersten, zweiten oder dritten Mediumkammerrahmen und Rippenstrukturn,
    • 12 eine den 6-11 entsprechende Darstellung einer Schale mit darin eingelegtem Leckagekammerrahmen und Rippenstruktur,
    • 13 und 14 Ausschnittsvergrößerungen der in 3 gezeigten perspektivischen Explosionsdarstellung zur Darstellung der Anordnung von Rippenstrukturn und Mediumkammerrahmen bzw. Leckagekammerrahmen in einzelnen Schalen,
    • 15 eine den 13 und 14 entsprechende Ausschnittsvergrößerung des dem Boden nahen Bereichs des Sicherheitswärmeaustauschers,
    • 16 eine Draufsicht auf eine in 15 gezeigte Leckageplatte,
    • 17 eine Draufsicht auf eine in 15 gezeigte Sammelplatte,
    • 18 eine Draufsicht auf eine in 3 gezeigte bodenseitige Endplatte,
    • 19 eine der 3 entsprechende perspektivische Explosionsdarstellung eines im Bodenbereich alternativ ausgebildeten Sicherheitswärmeaustauschers ohne Leckageplatte bzw. Sammelplatte,
    • 20 eine isometrische Darstellung des Sicherheitswärmeaustauschers gem. 19 im zusammengesetzten Zustand und
    • 21 - 23 unterschiedliche Ausführungsvarianten von an einem Sicherheitswärmeaustauscher angeordneten Halterungen.
  • In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position des Sicherheitswärmeaustauschers, Innenplatte, Schale, Mediumkammerrahmen, Leckagekammerrahmen und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d.h., durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
  • In 1 bis 3 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Sicherheitswärmeaustauschers bezeichnet.
  • Der Sicherheitswärmeaustauscher 1 weist, wie in der Explosionsdarstellung in 3 dargestellt ist, einen zwischen zwei Endplatten 2, 3 angeordneten Stapel von Mediumkammern 16, 17 und Leckagekammern 18 auf.
  • Um im Falle einer Leckage eine Mischung zweier Medien zu verhindern, ist in dem Stapel zwischen einer der Durchleitung eines ersten Mediums dienenden ersten Mediumkammer 16 und einer der Durchleitung eines zweiten Mediums dienenden zweiten Mediumkammer 17 wenigstens eine Leckagekammer 18 angeordnet.
  • Zur Zuführung und Abführung der Medien in den bzw. aus dem Sicherheitswärmeaustauscher 1 sind an den Endplatten 2, 3 Einlässe 13 zur Zuführung der Medien in die Mediumkammern 16, 17 und/oder Auslässe 14 zur Abführung der Medien aus den Mediumkammern 16, 17 angeordnet. An den Einlässen 13 bzw. Auslässen 14 sind dabei bevorzugt Anschlussstücke 12 an den Endplatten 2, 3 festgelegt.
  • Wie weiter in 3 dargestellt ist, sind die Mediumkammern 16, 17 und Leckagekammern 18 aus übereinander gestapelten, baugleichen Schalen 4 gebildet.
  • Einzeldarstellungen einer solchen Schale 4 sind in den 4 und 5 gezeigt. Jede der Schalen 4 weist einen ebenen Boden 41 mit wenigstens vier Mediendurchlässen 43 zum Durchlass der Medien und zwei Leckagedurchlässen 44 zum Durchlass von Leckagefluid und einen aus der Ebene des Bodens 41 heraus konkav gekrümmten Schalenrand 42 auf.
  • In jeder der Schalen 4 ist wenigstens ein Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 oder Leckagekammerrahmen 8 eingelegt. Dabei umschließt jeder der Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 und der Leckagekammerrahmen 8 wenigstens einen der Mediendurchlässe 43 und/oder einen der Leckagedurchlässe 44. Die Schalen 4 sind im gestapelten Zustand im Bereich randseitig überlappender Bereiche der Schalenränder 44 miteinander verlötet.
  • Durch die Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 und Leckagekammerrahmen 8 erfolgt zum einen eine Steuerung der Durchströmung der einzelnen übereinander angeordneten Mediumkammern 16, 17.
  • Zum zweiten dienen die Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 und Leckagekammerrahmen 8 der Absicherung in den endseitigen Sammlerbereichen der ehemaligen Mediumkammern 16, 17 und der Leckagekammer 18, über die die Zuführung bzw. Abführung der beiden Medien erfolgt.
  • Die Mediumkammern 16, 17 werden dabei jeweils von einem der beiden Medien durch einen nicht von einem Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 umschlossenen Mediendurchlass 43 der Mediumkammer 16, 17 zugeführt, parallel zur Ebene des jeweiligen Bodens 41 der Schalen 4 durchströmt und über einen zweiten nicht von einem Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 umschlossenen Mediendurchlass 43 aus der Mediumkammer 16, 17 abgeführt.
  • Zur Abstützung der Schalen 4 zueinander sowie zur Erhöhung der Festigkeit und auch der Wärmeleitung ist in wenigstens einer, bevorzugt in jeder der Schalen 4 wenigstens eine mediumdurchlässige Rippenstruktur 11 eingelegt, die den Boden 41 einer ersten Schale 4 gegenüber dem Boden 41 einer auf der ersten Schale 4 aufliegenden zweiten Schale 4 abstützt.
  • Die Rippenstruktur 11 ist dabei vorzugsweise als Turbulator ausgebildet, mit Durchtrittsöffnungen in den einzelnen Rippen der Rippenstruktur 11.
  • Die Mediumkammerrahmen 5, 6, 7, die der Trennung der beiden Medien dienen, weisen in einer in 3 und Vergrößerungsansichten gemäß 13 und 14 dargestellten Ausführungsvariante eines ersten Mediumkammerrahmens 5 einen Innenring 51 auf, der einen der Mediendurchlässe 43 umschließt und einen den Innenring 51 und einen der Leckagedurchlässe 44 umschließenden Außenring 52.
  • Die Höhe der Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 in z-Richtung ist dabei so bemessen, dass die Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 mit einer Unterseite auf dem Boden 41 der jeweiligen Schale 4 aufliegen und mit ihrer Oberseite an der Unterseite des Bodens 41 der oberhalb angeordneten Schale 4.
  • Wie in den 3, 6, 7, 10 und 11 dargestellt ist, sind bevorzugt jeweils zwei solcher ersten Mediumkammerrahmen 5 in eine der Schalen 4 eingelegt.
  • Bei der in 4 gezeigten bevorzugte Ausführungsvariante einer solchen Schale 4 ist die Schale 4 in der Ebene des Bodens 41 betrachtet von rechteckiger Grundfläche, mit einer langen Seite und einer kurzen Seite.
  • Die Mediendurchlässe 43 sind bevorzugt in den vier Eckbereichen der Schalen 4 vorgesehen. Zwischen zwei solcher Mediendurchlässe 43 an den kurzen Seiten der rechteckig ausgebildeten Schalen 4 ist jeweils ein Leckagedurchlass 44 vorgesehen.
  • Die ersten Mediumkammerrahmen 5 sind bei der in den 3, 10, 11, 13 und 14 gezeigten Ausführungsvariante so angeordnet, dass sie aneinander diagonal gegenüberliegend in den Schalen 4 angeordnet sind.
  • Dies ermöglicht eine diagonale Durchströmung eines der Medien durch eine jeweilige erste Mediumkammer 16 oder einer zweiten Mediumkammer 17.
  • Eine alternative Anordnung der ersten Mediumkammerrahmen 5 ist in den 6 und 7 gezeigt.
  • Hier sind die beiden ersten Mediumkammerrahmen 5 so angeordnet, dass sie an der gleichen langen Seite der Schale 4 anliegend angeordnet sind, so dass ein durch diese Mediumkammer 16, 17 durchströmendes Medium im Wesentlichen parallel zur langen Seite der Schale 4 zwischen den frei liegenden Mediendurchlässen 43 strömt.
  • Die beiden von den ersten Mediumkammerrahmen 5 umschlossenen Mediendurchlässe 43 sind durch die ersten Mediumkammerrahmen 5 quasi doppelt gesichert.
  • Der Innenring 51 bewirkt bei aufeinander gesetzten Schalen 4 eine Durchströmung des Mediums durch die durch den Innenring 51 umschlossenen Mediendurchlässe 43, so dass dieses Medium nicht in die jeweilige Mediumkammer 16, 17 einströmen kann.
  • Im Falle einer Leckage im Bereich des Innenrings 51 verhindert der Außenring 52 einen Eintritt des jeweiligen Mediums in die Mediumkammer 16, 17 der Schale 4.
  • Das Leckagefluid kann so durch den vom Außenring 52 umschlossenen Leckagedurchlass 44 vollständig aus der jeweiligen Schale 4 nach unten abgeleitet werden.
  • Die 8 und 9 zeigen zwei weitere Ausführungsvarianten von Mediumkammerrahmen 6, 7.
  • Ein zweiter Mediumkammerrahmen 6 weist, wie in den 8 rechts und 9 links dargestellt ist, zwei Innenringe 61 auf, die jeweils einen der Mediendurchlässe 43 umschließen und einen die Innenringe 61 und einen der Leckagedurchlässe umschließenden Außenring 62.
  • Bevorzugt in Kombination mit diesem zweiten Mediumkammerrahmen 6 ist in die gleiche Schale bevorzugt am anderen Ende der Schale 4 ein dritter Mediumkammerrahmen 7 angeordnet, der einen Ring 71 aufweist, der einen der Leckagedurchlässe 44 umschließt, sowie einen sich von dem Ring 71 erstreckenden Steg 72, mit dem eine u-förmige Durchströmung der Mediumkammer 16, 17 bewirkt wird.
  • Die 12 bis 14 zeigen eine Ausführungsvariante eines zum Einlegen in eine der Leckagekammern 18 vorgesehenen Leckagekammerrahmens 8.
  • Der Leckagekammerrahmen 8 ist ähnlich dem zweiten Mediumkammerrahmen 6 aufgebaut und weist zwei Innenringe 81 auf, die jeweils einen der Mediendurchlässe 43 umschließen und einen die Innenringe 81 und einen der Leckagedurchlässe 44 teilweise umschließenden offenen Außenring 82.
  • Der offene Bereich des Außenrings 82 bildet dabei einen Leckagekanal 83.
  • Der Leckagekanal 83 ist dabei, wie in den 12 bis 14 dargestellt ist, bevorzugt zum zentralen Bereich der Schale 4 hin offen.
  • Der Leckagekanal 83 ermöglicht damit, sofern eine Leckage im Boden 41 einer der Schalen 4 auftreten sollte, ein Auffangen des Leckagefluids im zentralen Bereich der darunter angeordneten Leckagekammer 18 und Abführen des Leckagefluids über einen der beiden Leckagekanäle 83 im rechten oder linken Leckagekammerrahmen 8 zum jeweiligen Leckagedurchlass 44.
  • Zum Sammeln des Leckagefluids ist bei der in 3 gezeigten Ausführungsvariante des Sicherheitswärmeaustauschers 1, wie auch in der Vergrößerungsdarstellung der 15 gezeigt ist, oberhalb der unteren Endplatte 3, die hier einen zentralen Leckageauslass 33 aufweist, eine Sammelplatte 10 angeordnet und oberhalb der Sammelplatte 10 eine Leckageplatte 9.
  • Die Leckageplatte 9 und die Sammelplatte 10 bestehen jeweils aus einer Platte 91, 101 sowie drei Mediendurchlässen 92, 102, die entsprechend der Mediendurchlässe 32 in der unteren Endplatte 3 angeordnet sind.
  • In der Leckageplatte 9 sind darüber hinaus in vertikaler Längserstreckung der Leckagedurchlässe 44 in den Schalen 4 Leckagedurchlässe 93 vorgesehen.
  • Die Sammelplatte 10, die unterhalb der Leckageplatte 9 angeordnet ist, ist mit einer die lochförmig ausgebildeten Leckagedurchlässe 93 miteinander verbindenden Sammelrinne 103 ausgebildet, so dass von beiden Leckagedurchlässen 93 der Leckageplatte 9 in die Sammelrinne 103 der Sammelplatte 10 fließendes Leckagefluid von dort in den zentral mittig vorgesehenen Leckageauslass 33 der unteren Endplatte 3 und von dort über einen Leckageauslassanschluss 15 abfließen kann.
  • Unterhalb des Leckageauslassanschlusses 15 ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante bevorzugt eine hier nicht gezeigte Auffangwanne angeordnet.
  • In dieser Auffangwanne ist bevorzugt ein Leckagesensor angeordnet, der ein beispielsweise optisches oder akustisches Signal auslösen kann, zur Anzeige einer auftretenden Leckage im Sicherheitswärmeaustauscher 1.
  • Der gesamte Sicherheitswärmeaustauscher 1 wird bevorzugt nach dem Zusammensetzen komplett in einem Block verlötet.
  • Bevorzugt sind insbesondere die Mediumkammerrahmen 5, 6, 7 und die Leckagekammerrahmen 8 mit jeweiligen Böden 41 der Schalen 4 verlötet. Denkbar sind auch andere bevorzugt stoffschlüssige Verbindungen wie Schweißen oder Kleben.
  • Des Weiteren ist es denkbar, mehrere Leckagekammern 18 zwischen einer ersten Mediumkammer 16 und einer zweiten Mediumkammer 17 anzuordnen.
  • Dabei kann es vorgesehen sein, dass eine oder mehrere der Leckagekammern 18 als bevorzugt mit einem Phasenwechselmaterial befüllten Latentwärmespeicher ausgebildet ist bzw. sind.
  • Bei der in 19 gezeigten alternativen Ausführungsvariante eines Sicherheitswärmeaustauschers 1 ist im unteren Bereich des Sicherheitswärmeaustauschers 1 keine Leckageplatte 9 und keine Sammelplatte 10 vorgesehen.
  • Hier ist oberhalb der unteren Endplatte 3 direkt eine erste der Schalen 4 angeordnet. Eine Abführung von Leckagefluid kann hier über den Leckageauslass 33 der Endplatte 3 erfolgen.
  • Die untere Endplatte 3 weist in diesem Fall bevorzugt zwei solcher Leckageauslässe 33 auf, die in vertikaler Richtung betrachtet in Verlängerung der Leckagedurchlässe 44 der Schalen 4 angeordnet sind.
  • In den 21 bis 23 sind die jeweiligen Sicherheitswärmeaustauscher 1 teilumfänglich mit Halterungen 19 versehen, die der Montage an einem jeweiligen Aufbau dienen, an dem der Sicherheitswärmeaustauscher 1 zum Einsatz kommt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sicherheitswärmeaustauscher
    2
    Endplatte
    21
    Platte
    22
    Durchlass
    3
    Endplatte
    31
    Platte
    32
    Durchlass
    33
    Leckageauslass
    4
    Schale
    41
    Boden
    42
    Schalenrand
    43
    Mediendurchlass
    44
    Leckagedurchlass
    5
    Mediumkammerrahmen
    51
    Innenring
    52
    Außenring
    6
    Mediumkammerrahmen
    61
    Innenring
    62
    Außenring
    7
    Mediumkammerrahmen
    71
    Ring
    72
    Steg
    8
    Leckagekammerrahmen
    81
    Innenring
    82
    Außenring
    83
    Leckagekanal
    9
    Leckageplatte
    91
    Platte
    92
    Mediendurchlass
    93
    Leckagedurchlass
    10
    Sammelplatte
    101
    Platte
    102
    Mediendurchlass
    103
    Sammelrinne
    11
    Rippenstruktur
    12
    Anschlussstück
    13
    Einlass
    14
    Auslass
    15
    Leckageauslassanschluss
    16
    Mediumkammer
    17
    Mediumkammer
    18
    Leckagekammer
    19
    Halterung
    20
    Halterung
    x
    Längsrichtung
    y
    Querrichtung
    z
    Vertikalrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3745072 A1 [0002]
    • DE 202009015586 U1 [0002]
    • DE 202020105759 U1 [0005, 0018]

Claims (10)

  1. Sicherheitswärmeaustauscher (1), aufweisend - einen zwischen zwei Endplatten (2, 3) angeordneten Stapel von Mediumkammern (16, 17) und Leckagekammern (18), - wobei in dem Stapel zwischen einer der Durchleitung eines ersten Mediums dienenden ersten Mediumkammer (16) und einer der Durchleitung eines zweiten Mediums dienenden zweiten Mediumkammer (17) wenigstens eine Leckagekammer (18) angeordnet ist, - wobei an den Endplatten (2, 3) Einlässe (13) zur Zuführung der Medien in die Mediumkammern (16, 17) und/oder Auslässe (14) zur Abführung der Medien aus den Mediumkammern (16, 17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Mediumkammern (16, 17) und Leckagekammern (18) aus übereinander gestapelten Schalen (4) gebildet sind, - wobei jede der Schalen (4) einen ebenen Boden (41) mit wenigstens vier Mediendurchlässen (43) zum Durchlass der Medien und zwei Leckagedurchlässen (44) zum Durchlass von Leckagefluid und einen aus der Ebene des Bodens (41) heraus konkav gekrümmten Schalenrand (42) aufweist, - wobei in jeder der Schalen (4) wenigstens ein Mediumkammerrahmen (5, 6, 7) oder Leckagekammerrahmen (8) eingelegt ist, - wobei jeder der Mediumkammerrahmen (5, 6, 7) und der Leckagekammerrahmen (8) wenigstens einen der Mediendurchlässe (43) und/oder einen der Leckagedurchlässe (44) umschließt, - wobei die Schalen (4) im gestapelten Zustand im Bereich randseitig überlappender Bereiche der Schalenränder (44) miteinander verlötet sind.
  2. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer, bevorzugt in jeder der Schalen (4) wenigstens eine mediumsdurchlässige und wärmeleitende Rippenstruktur (11) eingelegt ist, die den Boden (41) einer ersten Schale (4) gegenüber dem Boden (41) einer auf der ersten Schale (4) aufliegenden zweiten Schale (4) abstützt.
  3. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass erste Mediumkammerrahmen (5) einen Innenring (51) aufweisen, der einen der Mediendurchlässe (43) umschließt und einen den Innenring (51) und einen der Leckagedurchlässe (44) umschließenden Au-ßenring (52).
  4. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Mediumkammerrahmen (6) zwei Innenringe (61) aufweisen, die jeweils einen der Mediendurchlässe (43) umschließen und einen die Innenringe (61) und einen der Leckagedurchlässe (44) umschließenden Außenring (62).
  5. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dritte Mediumkammerrahmen (7) einen einen der Leckagedurchlässe (44) umschließenden Ring (71) und einen sich von dem Ring (71) erstreckenden Steg (72) zur Lenkung einer Durchströmungsrichtung aufweisen.
  6. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leckagekammerrahmen (8) zwei Innenringe (81) aufweisen, die jeweils einen der Mediendurchlässe (43) umschließen und einen die Innenringe (81) und einen der Leckagedurchlässe (44) teilweise umschließenden offenen Außenring (82), wobei der offene Bereich des Außenrings (82) einen Leckagekanal (83) bildet.
  7. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Leckagekammern (18) als bevorzugt mit einem Phasenwechselmaterial befüllten Latentwärmespeicher ausgebildet ist bzw. sind.
  8. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatte (3) in einem Bodenbereich des Stapels mit wenigstens einem Leckagedurchlass (33) zur Zuführung von Leckagefluid in einen an der Unterseite der Endplatte (3) befestigten Leckageauslass (15) ausgebildet ist.
  9. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Leckageauslasses (15) oder in einer an diesen angeschlossenen Auffangwanne ein Leckagesensor angeordnet ist.
  10. Sicherheitswärmeaustauscher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mediumkammerrahmen (5, 6, 7) und die Leckagekammerrahmen (8) stoffschlüssig mit jeweiligen Böden (41) der Schalen (4) verbunden sind.
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