DE19882664B4

DE19882664B4 - Klammerelement zum Herstellen eines Wärmetauschers, Anordnung eines Klammerelements sowie Wärmetauscher mit einer derartigen Anordnung

Info

Publication number: DE19882664B4
Application number: DE19882664T
Authority: DE
Inventors: Thomas F. Milton Seiler; Dan Constantin Mississauga Stefanoiu; Peter Mississauga Zurawel; Brian Alwyn Kleinberg Anthony
Original assignee: Long Manufacturing Ltd
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: SE0000739D0; DE19882664T1; ES2202887T3; AU737251B2; US5964282A; WO1999013284A1; SE518770C2; CA2215173C; EP1012523A1; KR20010023927A; GB2347997B; GB2347997A; GB0005887D0; DE69814101D1; SE0000739L; BR9812080A; AU9059298A; CA2215173A1; JP2001516007A; EP1012523B1

Abstract

Klammerelement (42, 44, 46, 48) zum Herstellen eines Wärmetauschers (10) der Bauart, die eine Mehrzahl von gestapelten, zwischen sich jeweils einen Hohlraum bildenden Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren mit intermediären Kühlrippen (34, 36, 38), die zwischen den Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren angeordnet sind, umfasst, wobei die Plattenpaare (16, 18) oder Rohre Verbindungsendbuckelvorsprünge (26, 27, 28) mit darin ausgebildeten kommunizierenden Öffnungen (30, 32) umfassen, um einen Verteiler für den Fluidfluss durch die Plattenpaare (16, 18) oder Rohre zu bilden, und die weiterhin eine Endarmatur (62) für den Fluidfluss in den Verteiler hinein oder aus dem Verteiler heraus umfassen, wobei die Endarmatur (62) von einer vorbestimmten Höhe ist und einen Flussdurchlass umfasst, wobei das Klammerelement (42, 44, 46, 48) eine längliche Platte mit einem ebenen Mittenabschnitt (52) und gegenüberliegenden versetzten Endabschnitten (54, 56), die in einer Ebene parallel zu und beabstandet zum Mittenabschnitt (52) liegen und sich einen ersten vorbestimmten Abstand...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Platten- oder Rohr-und-Kühlrippenwärmetauscher des Typs mit einer Mehrzahl von übereinandergestapelten Plattenpaaren oder Rohren mit dazwischen angeordneten Kühlrippen und insbesondere Vorrichtungen zum Verändern des Durchflußpfades oder der Flußkreisläufe in den Plattenpaaren oder Rohren.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Wärmetauscher sind schon in der Vergangenheit hergestellt worden, die eine Vielzahl von gestapelten, hohlen Plattenpaaren oder Rohren umfassen, um eine Flüssigkeit darin hindurchflie-ßen zu lassen. Die Plattenpaare oder Röhren weisen oftmals angehobene Endbuckelvorsprünge auf, die auf gegenüberliegenden Enden angeordnet sind, um die Plattenpaare oder Röhren zueinander zu beabstanden und um gemeinsame Flußverteiler zur Speisung von Flüssigkeit durch die Plattenpaare oder Rohre auszubilden. Die derart beabstandeten Plattenpaare oder Rohre gestatten den transversalen Fluß eines anderen flüssigen oder gasförmigen Mediums wie Luft zwischen den Plattenpaaren oder Rohren, und oft sind Kühlrippen in den Zwischenräumen zwischen den Plattenpaaren oder Rohren angeordnet, um die Wärmeübergangszahl des Wärmetauschers zu verbessern.
Manchmal ist es wünschenswert, in diesen Verteilern zwischen den Plattenpaaren oder Rohren angeordneten Zulauf- und Auslaß armaturen zu schaffen, um das Medium entlang eines vorbestimmten Pfades oder Kreislaufes fließen zu lassen, wobei eine vorausgewählte Verbindung oder Abfolge des Flusses zwischen den Plattenpaaren oder Rohren eingesetzt wird. Es ist ebenfalls wünschenswert, manchmal den Stapel von Plattenpaaren oder Rohren in getrennte Module zu teilen, wobei jedes seinen eigenen Zulauf und Ablaß aufweist, so daß sich im eigentlichen vielzahlige Wärmetauscher oder Wärmetauschmodule in einer Zusammenbaueinheit ergeben.
Ein Weg, diese erwünschten Ziele zu erreichen, bestand in der Vergangenheit darin, Abstandstücke und vielleicht besondere oder besonders ausgeformte Platten oder Rohre für einige der Plattenpaare oder Rohre zu verwenden, wobei die Endbuckelvorsprünge in den besonderen Platten oder Rohren von geringerer Höhe sind oder möglicherweise völlig weggelassen werden, um die Zulauf- und Ablaßarmaturen aufzunehmen. Ein anderer Weg besteht darin, besondere extra hohe Kühlrippen oder doppelte oder dreifache Kühlrippenschichten zwischen einigen der Plattenpaare oder Rohre einzusetzen, um für die Zulauf- und Ablaßarmaturen zwischen den Platten- oder Rohrendbuckelvorsprüngen Platz zu schaffen, wo eben die Zulauf- und Ablaßarmaturen angeordnet werden müssen. Eine Schwierigkeit bei diesen Verfahren besteht jedoch darin, daß mehrere besondere oder einzigartig ausgeformte Teile notwendig sind, die den Zusammenbau der Wärmetauscher schwierig gestalten und die zu vielen Fehlern durch das Anordnen von falschen Teilen an den falschen Positionen führen. Das Ergebnis ist die Herstellung von vielen fehlerhaften oder funktionsuntüchtigen Wärmetauschern.

Nächstliegender Stand der Technik ist FR 20 77 678 , die Bauteile für Wärmetauscher beliebiger Abmessungen und Verfahren zu deren Herstellung betrifft. Die FR 20 77 678 beschreibt ein Klammerelement zum Herstellen eines Wärmetauschers der Bauart, die eine Mehrzahl von gestapelten, zwischen sich jeweils einen Hohlraum bildenden Plattenpaaren oder Rohren mit intermediären Kühlrippen, die zwischen den Plattenpaaren oder Rohren angeordnet sind, umfaßt. Die Plattenpaare oder Rohre umfassen Verbindungsendbuckelvorsprünge mit darin ausgebildeten kommunizierenden Öffnungen, um einen Verteiler für den Fluidfluss durch die Plattenpaare oder Rohre zu bilden. Die Plattenpaare oder Rohre umfassen weiterhin eine Endarmatur für den Fluidfluß in den Verteiler hinein oder aus dem Verteiler heraus, wobei die Endarmatur von einer vorbestimmten Höhe ist und einen Flußdurchlaß umfaßt. Das Klammerelement weist eine längliche Platte mit einem ebenen Mittenabschnitt und gegenüberliegenden versetzten Endabschnitten auf, welche in einer Ebene parallel zu und beabstandet zum Mittenabschnitt liegen und sich einen ersten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt weg erstrecken. Das aus der FR 20 77 678 bekannte Klammerelement ist im Querschnitt im wesentlichen U-förmig und dient nur zur Ausbildung von Seitenwangen eines Wärmetauschers.

Aus der EP 0 563 474 A1 ist ein Stapelverdampfer bekannt, der zwei Seitenbleche besitzt, die außerhalb der gewellten Rippen angeordnet sind und eine Vielzahl von rillenförmigen, auf ihren Innenseiten angeordneten Vorsprüngen aufweisen. Die Vorsprünge erstrecken sich vertikal und parallel zueinander, so daß dadurch eine weitere Vielzahl von zusätzlichen vertikalen Drainagekanälen zwischen den äußeren Rippen und den an deren äußeren Oberflächen befestigten Seitenblechen vorgesehen sind.

Die WO 93/11399 A1 betrifft einen Vollrippen-Evaporatorkern. Aus dieser Druckschrift ist ein Wärmetauscher bekannt, der gestapelte Plattenpaare umfaßt. Die Platten enthalten einen mittleren planaren Bereich und sind mit einer Anzahl von Vertiefungen versehen, die gleichmäßig über jede Platte verteilt sind.

Aus der EP 0 124 217 B1 ist ein Wärmetauscher zum Tauschen von Wärme zwischen zwei Fluida bekannt, der eine Vielzahl von aneinander gestapelten Wärmetauscheinheiten umfaßt. Jede Einheit weist ein Paar an voneinander beabstandeten Metallplatten, die aneinandergefügt und an ihren umfänglichen Kanten dicht miteinander verbunden sind, und eine metallische Turbulenzerzeugeranordnung zwischen den Platten auf. Die angrenzende Fläche der Platten und die Turbulenzerzeugeranordnung stehen in dichtem Eingriff. Der genannte Wärmetauscher umfaßt außerdem ein die Stapel enthaltendes Gehäuse, das Einlaß- und Auslaßmittel aufweist, die wirksam mit dem Stapel verbunden sind. Die Turbulenzerzeugeranordnung weist zwei im wesentlichen symmetrische miteinander über Stege in Verbindung stehende Rippenbleche auf, von denen jedes eine Vielfalt an geschlitzt geformten Strängen aufweist, die sich von ihrer jeweiligen Seite aus bis in Berührung mit der benachbarten Platte weg erstrecken.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der zur Herstellung eines Wärmetauschers erforderlichen unterschiedlichen Bauteile zu reduzieren.

Die vorliegende Erfindung minimiert die Anzahl der Bauteiltypen, die bei der Herstellung eines Wärmetauschers eingesetzt werden müssen, läßt jedoch verschiedenartige Flußkreislaufanordnungen und Zulauf- und Auslaßarmaturengrößen zu, indem ein gemeinsames Befestigungs- oder Kopfklammerelement verwendet wird, welches so dimensioniert ist, um eine besondere Größe an Zulauf- und Ablaßarmatur aufnehmen zu können, es jedoch gestattet, Kühlrippen derselben Rippenhöhe zu verwenden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Befestigungsklammerelement zur Herstellung eines Wärmetauschers vom Platten- oder Rohrtyp geschaffen. Das Befestigungsklammerelement umfaßt eine verlängerte, im wesentlichen flache Platte, die einen ebenen Mittenabschnitt und gegenüberliegende, versetzte Endabschnitte, die in einer Ebene parallel zu und beabstandet zum Mittenabschnitt liegen, aufweist. Der Mittenabschnitt weist Abstand haltende Vorsprünge auf, die sich transversal in eine jener der versetzten Endabschnitte entgegengesetzten Richtung erstrecken. Die versetzten Endabschnitte erstrecken sich einen ersten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt weg, und die Abstand haltenden Vorsprünge erstrecken sich einen zweiten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt weg.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Platten- oder Rohr-und-Kühlrippenwärmetauscher geschaffen, der ein Modul umfaßt, welches eine Mehrzahl von gestapelten, hohlen Plattenpaaren oder Rohren sowie Verbindungsendbuckelvorsprünge mit darin ausgebildeten kommunizierenden Öffnungen umfaßt, um einen Verteiler für den Fluß von Medien durch die Plattenpaare oder Rohre zu bilden. Eine oberste Kühlrippe ist oben auf den gestapelten Plattenpaaren oder Rohren angeordnet. Eine unterste Kühlrippe ist unten auf den gestapelten Plattenpaaren oder Rohren angeordnet. Zumindest eine Zwischenrippe ist zwischen den Plattenpaaren oder Rohren angeordnet. Die Kühlrippen erstrecken sich alle zwischen den jeweiligen Endbuckelvorsprüngen. Kopf- und Bodenbefestigungsklammerelemente werden geschaffen, wobei jedes einen ebenen Mittenabschnitt, der in Kontakt mit der jeweiligen obersten und untersten Kühlrippe steht, und gegenüberliegende, versetzte Endabschnitte aufweist, die in einer Ebene parallel zu und beabstandet zum Mittenabschnitt liegen und in Kontakt mit einem benachbarten Endbuckelvorsprung eines benachbarten Plattenpaares oder Rohrs stehen. Die versetzten Endabschnitte erstrecken sich einen ersten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt weg. Der ebene Mittenabschnitt weist Abstand haltende Vorsprünge auf, die sich transversal in eine Richtung, die entgegengesetzt zu jener der versetzten Endabschnitte liegt, erstrecken. Die Vorsprünge erstrecken sich einen zweiten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt weg. Einer der versetzten Endabschnitte besitzt eine Zulauföffnung, die in Verbindung mit einer der Endbuckelvorsprungsöffnungen steht, und der andere der versetzten Endabschnitte weist eine Auslaßöffnung auf, die in Verbindung mit einer anderen der Endbuckelvorsprungsöffnungen steht.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer bevorzugten Ausführungsform eines Wärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Aufrißansicht, teilweise aufgebrochen, der oberen linken Ecke des Wärmetauschers aus 1 ist, die in der Richtung der Pfeile 2-2 aufgenommen wird;
3 eine Draufsicht eines Befestigungs- oder Kopfklammerelements ist, das in dem Wärmetauscher aus 1 verwendet wird;
4 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linien 4- 4 aus 3 aufgenommen worden ist;
5 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linien 5-5 aus 3 aufgenommen worden ist;
6 eine Vorder- oder Aufrißansicht des Befestigungsklammerelements ist, das in 3 gezeigt wird;
7 eine Draufsicht einer Befestigungsklammerelementunterbaugruppe ist, wie sie in dem Wärmetauscher aus 1 verwendet wird;
8 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linien 8-8 aus 7 aufgenommen worden ist;
9 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linien 9-9 aus 7 aufgenommen worden ist;
10 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linien 10-10 aus 7 aufgenommen worden ist;
11 eine Vorder- oder Aufrißansicht der Unterbaugruppe aus 7 ist; und
12 eine Draufsicht eines Abschnitts einer anderen Ausführungsform eines Befestigungsklammerelements nach der vorliegenden Erfindung ist.
DIE BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Zuerst mit Bezug auf 1 und 2 wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Platten-und-Kühlrippenwärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung im allgemeinen mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Wärmetauscher 10 umfaßt zwei Module 12 und 14, wobei jedes einen getrennten Flußkreislauf zur Aufnahme eines unterschiedlichen Fluids aufweist. Zum Beispiel könnte Modul 12 zur Kühlung eines Fahrzeugge triebeöls oder -fluids verwendet werden, und Modul 14 könnte zum Kühlen eines Fahrzeugmotoröls verwendet werden. Es wird jedoch geschätzt werden, daß der Wärmetauscher 10 auch zum Erwärmen unterschiedlicher Fluids verwendet werden könnte. Obwohl nur zwei Module 12, 14 gezeigt werden, könnten aber auch jede beliebige Anzahl von Modulen in einen einzelnen Wärmetauscher 10 eingebaut werden.
Wärmetauscher 10 wird durch eine Mehrzahl von gestapelten, hohlen Plattenpaaren 16, 18 ausgebildet, obwohl auch Rohre anstelle der Plattenpaare verwendet werden könnten. Für die Zwecke dieser Offenbarung werden Plattenpaare als den Rohren gleichwertig betrachtet. Andere Durchflußkanäle könnten ebenfalls verwendet werden, und insgesamt kann alles aus der Gruppe der Plattenpaare, Rohre und anderen Leitungen manchmal als Durchflußkanal bezeichnet werden. Die Plattenpaare 16 werden aus zusammenpassenden Platten ausgebildet, die innenliegend zusammengefügte Warzeneinsenkungen 20 aufweisen, und sie weiden somit mit Vertiefungen versehene Plattenpaare 16 genannt. Die Plattenpaare 18 werden aus Platten gebildet, die flache Mittenabschnitte 22 aufweisen, und es werden erweiterte metallene Verwirbler 24 innerhalb der Plattenpaare angeordnet. Die Plattenpaare 18 werden daher flache Plattenpaare genannt. Jedes der Plattenpaare 16, 18 weist zusammenpassende Endbuckelvorsprünge 26, 28 auf. Diese Endbuckelvorsprünge besitzen kommunizierende Öffnungen 30, 32, um einen gefluchteten Flußverteiler für den Fluidstrom durch die Plattenpaare zu bilden. Einige der Endbuckelvorsprünge, so wie die Endbuckelvorsprünge 27, können auch keine Öffnung aufweisen, oder diese Öffnungen können auf andere Weise verschlossen sein, um einen bestimmten Flußkreislauf innerhalb des Moduls zu schaffen, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Der Wärmetauscher 10 umfaßt eine oberste Kühlrippe 39, die zuoberst der gestapelten Plattenpaare 16 angeordnet ist, und eine unterste Kühlrippe 36, die unter den gestapelten Plattenpaaren 18 angeordnet ist. Modul 12 weist auch eine unterste Kühlrippe 36 auf, und Modul 14 besitzt eine oberste Kühlrippe 34. Dazwischenliegende Kühlrippen 38 sind zwischen den Plattenpaaren angeordnet. Alle Kühlrippen 39, 36 und 38 erstrecken sich zwischen ihren jeweiligen Endbuckelvorsprüngen 26, 27 und 28, die an den gegenüberliegenden Enden der Plattenpaare angeordnet sind.
Die Plattenpaare 16, 18 oder die entsprechenden Rohre und die Kühlrippen 34, 36 und 38 werden nicht als Teil der vorliegenden Erfindung an sich betrachtet. Jede Art von Platte oder Rohr oder jede Art Rippe, entweder mit Vertiefungen oder vom flachen Verwirblertyp kann im Wärmetauscher 10 verwendet werden. Es ist jedoch, Teil der vorliegenden Erfindung, daß die Kühlrippen 34, 36 und 38 alle im wesentlichen von derselben Höhe sind und die Endbuckelvorsprünge 26, 27 und 28 alle im wesentlichen von gleicher Höhe sind. Anders ausgedrückt, es besteht keine Notwendigkeit, für den Wärmetauscher 10 besondere Kühlrippen oder Kühlrippen mit unterschiedlichen Höhen zu verwenden oder Plattenpaare oder Rohre einzusetzen, wo einige der Platten oder Rohre Endbuckelvorsprünge unterschiedlicher Höhe aufweisen.
Das Modul 12 weist ein oberstes Befestigungs- oder Endklammerelement 42 auf, und das Modul 14 besitzt ein unterstes Befestigungs- oder Endklammerelement 49. Die Befestigungsklammerelemente 42, 44 werden gesondert in 3 bis 6 gezeigt. Modul 12 besitzt auch ein unteres Befestigungsklammerelement 96 und Modul 14 weist ein oberstes Befestigungsklammerelement 98 auf. Tatsächlich sind alle Befestigungsklammerelemente 42, 44, 96 und 48 gleich. Die Befestigungsklammerelemente 46 und 48 jedoch werden bevorzugt in eine Unterbaugruppe 50 eingebracht, die für sich allein in 7 bis 11 gezeigt und weiter anten beschrieben wird. Obwohl die Klammerelemente 42, 44, 46 und 48 als Befestigungsklammerelemente bezeichnet werden, könnten sie auch Endklammerelemente genannt werden, da sie nicht zum Befe stigen entweder des Wärmetauschers 10 oder anderer Bestandteile am Wärmetauscher 10 verwendet werden brauchen. Für die Zwecke dieser Offenbarung werden die Begriffe „Befestigung„ und „Ende„ in Bezug auf die Klammerelemente 42, 44, 46 und 48 austauschbar verwendet.
Im folgenden mit besonderem Bezug auf 3 bis 6 weisen die Befestigungs- oder Endklammerelemente 92, 44 einen ebenen Mittenabschnitt 52 und gegenüberliegende versetzte Endabschnitte 54, 56 auf, die in einer Ebene parallel zu und mit Abstand vom Mittenabschnitt 52. angeordnet sind. Wie am besten in 2 ersichtlich ist, sind die ebenen Mittenabschnitte 52 der obersten und der untersten Befestigungsklammerelemente 42, 46 in Kontakt mit den jeweils entsprechenden obersten und untersten Kühlrippen 34, 36. In ähnlicher Weise sind in Modul 14 die ebenen Mittenabschnitte 52 der obersten und der untersten Befestigungsklammerelemente 48, 94 in Kontakt mit den jeweils entsprechenden obersten und untersten Kühlrippen 34, 36 dieses Moduls. Die versetzten Endabschnitte 59, 56 sind in Kontakt mit einem benachbarten Endbuckelvorsprung 26 oder 28, wie es eben der Fall ist. Die versetzten Endabschnitte 54, 56 erstrecken sich einen ersten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt 52 weg. Dieser vorbestimmte Abstand ist gleich der Hälfte der Rippenhöhe der Kühlrippen 34, 36 und 38.
Die ebenen Mittenabschnitte 52 weisen ebenfalls Abstand haltende Vorsprünge in der Form von Warzeneinsenkungen 58, 60 auf, die sich transversal in eine Richtung erstrecken, die entgegengesetzt zu jener der versetzten Endabschnitte 54, 56 liegt. Die Vorsprünge oder Warzeneinsenkungen 59, 60 erstrecken sich einen zweiten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt 52 weg. Jener zweite vorbestimmte Abstand ist so groß, daß dort, wo zwei Befestigungs- oder Endklammerelemente Rücken an Rücken angeordnet sind, wie dies der Fall in der Unterbaugruppe 50 ist, der Abstand zwischen den benachbarten versetzten Endabschnitten an jedem Ende der Befestigungsklammerelemente gleich der Höhe der Endarmaturen 62 ist, die ebendort dazwischen angeordnet sind. Für die Zwecke dieser Offenbarung wird diese Armaturenhöhe als ein dritter vorbestimmter Abstand bezeichnet.
Wie am besten aus 3 ersichtlich ist, wird einer der versetzten Endabschnitte 59 der Befestigungsklammerelemente 42, 44 mit einer Durchflußöffnung 64 ausgebildet, und der andere versetzte Endabschnitt 56 ist ungelocht oder verschlossen. Die versetzten Endabschnitte 56 werden mit Umfangseinkerbungen 66 ausgebildet, um den Zusammenbau des Wärmetauschers 10 fehlersicher zu gestalten und um den Fluidflußkreislauf im Wärmetauscher anzuzeigen, wie weiter unten beschrieben wird. Es wird auch geschätzt werden, daß die Umfangseinkerbungen 66 zum Erzielen derselben Ergebnisse auch auf den versetzten Endabschnitten 54 anstelle der versetzten Endabschnitte 56 geschaffen werden könnten.
Wiederum mit Bezug auf 1 und 2 umfassen die Endarmaturen 62 die inneren Durchflüsse 68, die mit den Durchflußöffnungen 64 in den versetzten Endabschnitten 54 in Verbindung stehen. Tatsächlich weisen die Endarmaturen 62 transversale Öffnungen auf, die mit den Durchflußöffnungen 64 gefluchtet sind, und es wird ein Verstemmvorgang eingesetzt, um die Endarmatur 62 an den versetzten Endabschnitten 54, wie durch die ausgebildeten Flansche 70 in 2 bezeichnet, zu befestigen.
Wie auch aus 1 und 2 zu ersehen ist, umfaßt der Wärmetauscher 10 Befestigungs- oder Anbringungslaschen zum Befestigen des Wärmetauschers an einem gewünschten Ort. Die Anbringungslaschen 72 können jede gewünschte Form annehmen, aber sie weisen vorzugsweise kreisförmige oder halbkreisförmige Öffnungen 74 auf, um die Warzeneinsenkung 58 aufzunehmen, um so das Ausrichten der Anbringungslaschen 72 während des Zusammenbaus des Wärmetauschers 10 zu unter stützen. Anbringungslaschen 72 werden vorübergehend an den Befestigungsklammerelementen 52, 54 durch die Nieten 76 oder durch eine Art Preß- oder verstemmvorgang, der durch das Warenzeichen TOGGLE LOCK bezeichnet wird, befestigt, wie weiter unten beschrieben wird. Wenn gewünscht, können geeignete Anbringungslaschen auch zwischen den Befestigungs- oder Endklammerelementen 42, 44 in der Unterbaugruppe 50 angeordnet werden. Diese Anordnung ist besonders dort nützlich, wo es wünschenswert ist, andere Bestandteile vor oder hinter dem Wärmetauscher 10 zu befestigen.
Als nächstes mit Bezug auf 7 bis 11 wird bemerkt werden, daß die Warzeneinsenkungen 60 einen größeren Durchmesser als die Warzeneinsenkungen 58 aufweisen. Der Grund dafür besteht darin, daß die Befestigung der Mittenabschnitte 52 so ausführbar wird, um die Unterbaugruppe 50 auszubilden. Mit Bezug auf 9 wird dies mit dem Einsatz eines Prägestempelwerkzeugsatzes, der in Verbindung mit dem Warenzeichen TOGGLE LOCK vertrieben wird, durchgeführt. Es stellt einen Kaltnietvorgang dar, wobei ein Stempel Metall von beiden Teilen auf einen sich erweiternden Prägestempel durchdrückt, was eine Knopfwarze auf der Unterseite der Teile ausbildet, um sie zusammenzuhalten. Dies ist wie eine sich selbst ausbildende Niete, und, wie aus 9 ersichtlich, hinterläßt der Stempel eine Vertiefung 78 auf einer Seite der zusammengefügten Teile und einen Knopf 80 auf der anderen Seite der Teile. Die größeren Warzeneinsenkungen 60 stellen ein wenig zusätzliches Material für diesen Vorgang zur Verfügung, um zu verhindern, daß der Stempel durch das Material durchbricht. Jedoch könnten auch, wenn dies gewünscht wird, Nieten oder Punktschweißen anstelle der TOGGLE LOCK Befestigungsvorrichtung verwendet werden, um die Befestigungsklammerelemente zusammenzufügen.
Die Befestigungs- oder Endklammerelemente 42, 49, 46 und 48 werden ebenfalls mit Fluchtungslöchern 82 und Umfangsein kerbungen 83 ausgebildet, um bei der Ausrichtung der Bauteile während des Zusammenbaus oder des Unterbaugruppenzusammenbauvorgangs zu helfen.
Als nächstes mit Bezug auf 12 wird bemerkt werden, daß anstelle der Warzeneinsenkungen 58, 60 die Abstand haltenden Vorsprünge in der Form von länglichen Versteifungsrippen 89 vorhanden sein können. Vorzugsweise stellen die Versteifungsrippen 89 Rippensegmente dar, um es der Luft zu erlauben, zwischen den ebenen Mittenabschnitten 52 der ünterbaugruppe 50 hindurchzustreichen, aber die versteifungsrippen könnten, wenn gewünscht, über die volle Länge laufen. Auch könnten die Versteifungsrippen transversal schräg, denn in Längsrichtung ausgerichtet sein.
Beim Aufbau des Wärmetauschers 10 werden die erwünschten Flußkreisläufe oder Flußdurchgänge als erstes festgelegt. Zum Beispiel wird in Modul 12 in dem Wärmetauscher, der in 1 gezeigt wird, gewünscht, daß das Fluid bei einer der Endarmaturen 62 eintritt, durch eine Zulauföffnung 64 in einen der versetzten Endabschnitte und in eine der Endbuckeläffnungen 30 hineingelangt. Das Fluid durchströmt dann der Länge nach eines der Plattenpaare 16. Der Fluß wird am gegenüberliegenden Ende des Plattenpaares umgedreht und kommt zurück, um durch die Auslaßöffnungen, die mit den anderen Endarmaturen 62 in Verbindung stehen, auszutreten. Jede Endarmatur 62 kann als eine Flußzulaufarmatur verwendet werden; die andere Endarmatur 62 stellt dann die Flußaustrittsarmatur dar. Im Modul 19 sind die Endarmaturen 62 rechts angeordnet (nicht gezeigt). Der Fluidstrom fließt durch eine Endarmatur 62 in ähnlicher Weise, um entlang eines oder mehrerer Plattenpaaren 18 weitergeleitet zu werden. Der Fluß wird dann umgedreht, da die Endbuckelvorsprünge 28 einen Verteiler bilden, und dann fließt das Fluid zurück, um durch die andere Endarmatur 62 auszutreten.
Sobald ein gewünschter Flußkreislauf für den Wärmetauscher 10 festgelegt worden ist, wird die gewünschte Anzahl von Plattenpaaren 18 und Kühlrippen 34, 36 und 38 auf das unterste Befestigungsklammerelement 94 gestapelt, nachdem eine Endarmatur 62 auf den versetzten Endabschnitt 54 des Befestigungsklammerelements 44 aufgesetzt worden ist. Eine Unterbaugruppe 50 wird dann auf der obersten Kühlrippe 34 befestigt. Eine gewünschte Anzahl von Plattenpaaren 16 wird dann auf die Unterbaugruppe 50 aufgestapelt, und das oberste Befestigungsklammerelement 52 wird oben auf der obersten Kühlrippe 39 des Moduls 12 positioniert, wiederum nachdem eine Endarmatur 62 auf den versetzten Endabschnitt 54 des obersten Befestigungsklammerelements 92 aufgesetzt worden ist. Der Zusammenbau wird dann dauerhaft durch Hartlöten oder durch normales Löten zusammengefügt, um den Wärmetauscher fertigzustellen.
Es wird von den Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik geschätzt werden, daß durch Vertauschen der Enden der Befestigungsklammerelemente und durch Auf-den-Kopf-Stellen der Endarmaturen 62 jede Flußanordnung oder jeder Kreislauf im Wärmetauscher 10 geschaffen werden kann. Anstatt einer Vielzahl von Durchlässen durch die Plattenpaare 16, 18 können vollständige Durchflutungsmodule hergestellt werden, wo das Fluid in derselben Richtung durch alle Plattenpaare in einem oder in beiden Modulen fließt.
Obwohl die Unterbaugruppe 50 in 7 bis 11 so gezeigt wird, daß sie einen versetzten Endabschnitt 54 mit Durchflußöffnung, angeordnet benachbart zu einem geschlossenen versetzten Endabschnitt 56, aufweist, kann eines der Befestigungsklammerelemente in bezug auf seine Enden vertauscht sein. In diesem Fall könnte der benachbarte versetzte Endabschnitt 54 mit Durchflußöffnung eine Endarmatur 62 mit einem transversalen Loch aufweisen, das genau durch die Armatur hindurchführt, um mit beiden Öffnungen 64 in Verbindung zu stehen, wodurch der Fluß hinein und hinaus aus zwei benachbarten Modulen zur gleichen Zeit fließen kann.
Es wird ebenfalls geschätzt werden, daß durch den Einsatz vielzähliger Unterbaugruppen 50 ein Wärmetauscher 10 mit jeder beliebigen Anzahl von zusätzlichen Modulen hergestellt werden kann. Des weiteren können die Endarmaturen 62 in andere Richtungen ausgerichtet werden, wie quer zu den Plattenpaaren.
Es wird ebenfalls geschätzt werden, daß, wenn der Einsatz einer Endarmatur 62 von unterschiedlicher Höhe gewünscht wird, dies einfach durch Verändern der Höhe der Warzeneinsenkungen 58, 60 erreicht werden kann, so daß der Abstand zwischen den benachbarten versetzten Endabschnitten 54, 56 sich mit der Höhe der gewünschten Endarmatur ebendort dazwischen deckt. Identische Befestigungsklammerelemente können im gesamten Wärmetauscher 10 verwendet werden, da die Höhe der Warzeneinsenkungen in den oberen und unteren Befestigungsklammerelementen 92, 49 keinen Einfluß hat. Wie oben erwähnt, müssen sich die Kühlrippenhöhen ebenfalls nicht verändern, da die versetzten Endabschnitte sicherstellen, daß die gleichen Kühlrippenhöhen mit unterschiedlichen Armaturenhöhen verwendet werden können.

Claims

Klammerelement (42, 44, 46, 48) zum Herstellen eines Wärmetauschers (10) der Bauart, die eine Mehrzahl von gestapelten, zwischen sich jeweils einen Hohlraum bildenden Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren mit intermediären Kühlrippen (34, 36, 38), die zwischen den Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren angeordnet sind, umfasst, wobei die Plattenpaare (16, 18) oder Rohre Verbindungsendbuckelvorsprünge (26, 27, 28) mit darin ausgebildeten kommunizierenden Öffnungen (30, 32) umfassen, um einen Verteiler für den Fluidfluss durch die Plattenpaare (16, 18) oder Rohre zu bilden, und die weiterhin eine Endarmatur (62) für den Fluidfluss in den Verteiler hinein oder aus dem Verteiler heraus umfassen, wobei die Endarmatur (62) von einer vorbestimmten Höhe ist und einen Flussdurchlass umfasst, wobei das Klammerelement (42, 44, 46, 48) eine längliche Platte mit einem ebenen Mittenabschnitt (52) und gegenüberliegenden versetzten Endabschnitten (54, 56), die in einer Ebene parallel zu und beabstandet zum Mittenabschnitt (52) liegen und sich einen ersten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt (52) weg erstrecken, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabschnitt (52) Abstand haltende Vorsprünge (58, 60, 84) aufweist, die sich transversal in einer jener der versetzten Endabschnitte (54, 56) entgegen gesetzten Richtung erstrecken, wobei die Abstand haltenden Vorsprünge (58, 60, 84) sich einen zweiten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt (52) weg erstrecken und der Abstand zwischen den versetzten Endabschnitten (54, 56) zweier Rücken an Rücken angeordneter Klammerelemente (46, 48) gleich der Höhe der Endarmatur (62) ist.
Klammerelement (42, 44, 46, 48) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste vorbestimmte Abstand gleich der Hälfte der Höhe der intermediären Kühlrippen (34, 36, 38) ist.
Klammerelement (46, 48) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses (46, 48) mit einem weiteren Klammerelement (46, 48) nach Anspruch 1 oder 2 Rücken an Rücken angeordnet ist, dass die Abstand haltenden Vorsprünge (58, 60, 84) in den Rücken an Rücken angeordneten Klammerelementen (46, 48) an einander grenzen, um einzeln die ebenen Mittelabschnitte (52) zu beabstanden, und dass der erste und der zweite vorbestimmte Abstand zusammen gleich der Hälfte der Höhe der Endarmatur (62) sind, wobei der Abstand zwischen den versetzten Endabschnitten (54, 56) der Rücken an Rücken angeordneten Klammerelemente (46, 48) gleich der Höhe der Endarmatur (62) ist.
Klammerelement (42, 44, 46, 48) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der versetzten Endabschnitte (54) mit einer Durchflussöffnung (64) ausgebildet ist und der andere versetzte Endabschnitt (56) unbearbeitet ist.
Klammerelement (42, 44, 46, 48) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstand haltenden Vorsprünge in der Form von Warzeneinsenkungen (58, 60) ausgebildet sind.
Klammerelement (42, 44, 46, 48) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstand haltenden Vorsprünge in der Form von länglichen Versteifungsrippen (84) ausgebildet sind.
Klammerelement (42, 44, 46, 48) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstand haltenden Vorsprünge in der Form von länglichen Versteifungsrippensegmenten (84) ausgebildet sind.
Klammerelement (42, 44, 46, 48) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der versetzten Endabschnitte (54, 56) mit Umfangseinkerbungen (66) ausgebildet ist, um die zwei versetzten Endabschnitte (54, 56) zu unterscheiden.
Klammerelement (42, 44, 46, 48) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstand haltenden Vorsprungswarzeneinsenkungen (58, 60) von unterschiedlichen Durchmessern sind.
Anordnung eines Klammerelements (42, 44, 46, 48) für einen Platten- oder Rohr- und Kühlrippenwärmetauscher (10) nach Anspruch 1, der eine Mehrzahl von gestapelten, zwischen sich einen Hohlraum bildenden Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren mit Verbindungsendbuckelvorsprüngen (26, 27, 28) mit darin ausgebildeten kommunizierenden Öffnungen (30, 32) umfasst, um einen Verteiler für den Fluidfluss durch die Plattenpaare (16, 18) oder Rohre zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Platten- oder Rohr- und Kühlrippenwärmetauscher (10) Rücken an Rücken angeordnete Klammerelemente (46, 48) umfasst, die zwischen ausgewählten Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren angeordnet sind und in Kontakt mit einem benachbarten Endbuckelvorsprung (26, 28) eines benachbarten Plattenpaares (16, 18) oder Rohres stehen, wobei der ebene Mittenabschnitt (52) Abstand haltende Vorsprünge (58, 60) aufweist, die sich transversal in eine Richtung, die entgegengesetzt zu jener der versetzten Endabschnitte (54, 56) liegt, erstrecken, wobei sich die Vorsprünge (58, 60) einen zweiten vorbestimmten Abstand von dem ebenen Mittenabschnitt (52) weg erstrecken, wobei die versetzten Endabschnitte (54, 56) zumindest eine Öffnung (64) besitzen, die in Verbindung mit einer Endbuckelvorsprungsöffnung (30, 32) des benachbarten Endbuckelvorsprungs (26, 28) steht, wobei eine Endarmatur (62) zwischen den benachbarten versetzten Endabschnitten (54, 56), die eine Öffnung (64) aufweisen, angeordnet ist, und einen Durchflusskanal (68) bildet, der mit der einen Öffnung (64) in Verbindung steht, wobei die Endarmatur (62) eine vorbestimmte Höhe hat, wobei der erste und der zweite Abstand so sind, dass der Abstand zwischen den benachbarten versetzten Endabschnitten (54, 56) gleich ist mit der Höhe der Endarmatur (62).
Wärmetauscher (10) mit einer Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) des wei teren eine Mehrzahl von Kühlrippen (34, 36, 38) umfasst, die zwischen den Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren angeordnet sind und sich zwischen den entsprechenden Endbuckelvorsprüngen (26, 28) erstrecken, wobei die Kühlrippen (34, 36) eine Höhe aufweisen, die gleich dem Abstand zwischen den gestapelten Plattenpaaren (16, 18) oder Rohren zwischen den Endbuckelvorsprüngen (26, 28) ist, und wobei der erste vorbestimmte Abstand gleich der Hälfte der Kühlrippenhöhe ist.
Wärmetauscher (10) mit einer Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstand haltenden Vorsprünge (58, 60) in den Rücken an Rücken angeordneten Klammerelementen (46, 48) an einander grenzen, um einzeln die ebenen Mittelabschnitte (52) zu beabstanden, und dass der erste und der zweite vorbestimmte Abstand zusammen gleich der Hälfte der Höhe der Endarmatur (62) sind, wobei der Abstand zwischen den benachbarten versetzten Endabschnitten (54, 56) der Rücken an Rücken angeordneten Klammerelemente (46, 48) gleich der Höhe der Endarmatur (62) ist, die ebendort dazwischen angeordnet ist.
Wärmetauscher (10) mit einer Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) des wei teren Kopf- und Bodenklammerelemente (42, 44) umfasst, wobei jedes der Kopf- und Bodenklammerelemente (42, 44) einen ebenen Mittenabschnitt (52) und gegenüberliegende, versetzte Endabschnitte (54, 56) aufweist, die in Kontakt mit einem benachbarten Endbuckelvorsprung (26, 28) eines benachbarten Plattenpaares (16, 18) oder Rohrs steht, wobei die versetzten Endabschnitte (54, 56) Öffnungen (64) aufweisen, die darin ausgebildet sind und mit den Öffnungen (30, 32) der Endbuckelvorsprünge (26, 28) in Verbindung stehen, um die Flusskreisläufe durch die Plattenpaare (16, 18) oder Rohre festzulegen.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) des weiteren zumindest eine zusätzliche Endarmatur (62) umfasst, die an einem der versetzten Endabschnitte (54, 56) der Kopf- und Bodenklammerelemente (42, 44) befestigt ist, die eine Öffnung (64) darin aufweisen, wobei die zusätzliche Endarmatur (62) einen Durchflusskanal (68) besitzt, der mit der Öffnung (64) in Verbindung steht.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) des weiteren eine Mehr zahl von zusätzlichen gleichen Endarmaturen (62) umfasst, wobei jeweils eine der zusätzlichen Endarmaturen (62) an jedem der anderen versetzten Endabschnitte (52, 54) befestigt ist, die eine Öffnung (64) eben darin ausgebildet haben.
Wärmetauscher (10) mit einer Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstand haltenden Vorsprünge (58, 60) in Form von Warzeneinsenkungen ausgebildet sind.
Wärmetauscher (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstand haltenden Vorsprünge (58, 60) in Form von Warzeneinsenkungen ausgebildet sind.