DE2738670C2 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Seine Elemente bestehen aus dünnen, teilweise tiefgezogenen Metallplatten, insbesondere aus Aluminium, deren aneinanderliegende Teile mittels einer siegelfähigen Beschichtung verbunden sind. Derartige Wärmetauscher können angewendet werden, wo keine extremen Temperaturen oder Drücke auftreten. Ein Vorteil ist dabei, daß die Formgebung der Platten durch Tiefziehen und die Verbindung mittels der siegelbaren oder schweißbaren und korrosionsbeständigen Beschichtung aus Kunststoff sehr einfach erfolgen kann. Dabei werden Folien, Bänder oder Bleche mit Dicken von beispielsweise 40 bis 500 μ verwendet.

Aus DE-OS 25 18 683 ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem beschichtete dünne Platten, von denen wenigstens eine zur Bildung von parallelen Durchflußkanälen verformt ist, an ihren aneinander anliegenden Teilen verbunden sind. In GB-PS 10 79 533 ist ein Wärmetauscher beschrieben, bei dem auch Leitungen zum Verbinden der parallelen Durchflußkanäle in den Platten ausgeformt sind. Bei der Verwendung von sehr dünnen Blechen ist es jedoch oft schwierig, die Elemente eines Wärmetauschers dicht zu verbinden, ohne sie dabei zu deformieren.

Durch die Erfindung sollen die aus dünnen Platten gebildeten Wärmetauscher so verbessert werden, daß eine Verbindung zwischen den Leitungen in den Elementen und den Sammelkanälen zu und von den Elementen in einfacher Weise herstellbar ist

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst

Die über die ganze Plattenlänge reichenden Leitungen für den Zu- und Ablauf eines Mediums zu bzw. von den Durchflußkanälen werden durch in die Enden dieser Leitungen eingesetzte Formstücke verschlossen, die wenigstens an ihren Außenflächen aus einem mit der Beschichtung der Platten verbindbaren Material bestehen. Von den Formstücken sind wenigstens zwei vcii quer zu den Platten jedes Elements verlaufenden Sammelkanälen durchsetzt, die in Kanäle in den Formstücken münden, welche mit den Leitungen in Verbindung stehen. Die Formstücke sind vorzugsweise druckfest und füllen durch ihre äußere Form die Leitungen aus, so daß sie Drücke und Spannungen beim Zusammenbau der Elemente und während des Betriebes ohne wesentliche Formänderung aufnehmen können. Durch die Formstücke und entsprechende Löcher in den Platten werden Rohre oder ähnliche Profile geschoben, die sowohl als Zuganker dem Zusammenhalt eines Pakets von Elementen aus auch als Sammelkanäle der Zu- und Abführung des Mediums dienen. Um die Profile herum und zwischen jeweils zwei Elementen können elastische Dichtungsscheiben angeordnet werden. Die auf den Profilen sitzenden Elemente werden durch Spanneinrichtungen wie z. B. Verschraubungen oder aufgeschraubte Außenanschlüsse zusammengedrückt. Die über die ganze Länge der Platte verlaufenden Leitungen erlauben es, diese Leitungen tiefer auszuformen, so daß durch sie auch nahezu der Abstand zwischen zwei Elementen erreicht werden kann.

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

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

Es kann zweckmäßig sein und vereinfacht auch den Zusammenbau der Wärmetauscher, wenn die Löcher in den Platten etwas größer als der Kreisumfang der Rohre oder Profile ist. In diesem Falle werden die elastischen Dichtungsscheiben etwa an ihrem inneren Umfang in den Spalt zwischen den Rändern der Platte, dem Formstück und dem Rohr oder Profil eingedrückt und schützen somit auch die Schnittkanten dieser Löcher in den Platten. Zwischen zwei benachbarten Elementen wird eine Abdichtung nach außen durch die Dichtungsscheiben erreicht. Eine Abdichtung entlang der Rohre oder Profile ist zwischen den Innenräumen der Elemente meist nicht erforderlich.

Die Erfindung wird anhand der auf den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen lotrechten Schnitt durch j? einen Teil von zwei Elementen etwa entlang I-I in F i g. 2; F i g. 2 eine tiefgezogene Platte mit Formstücken;

Fig. 3 einen lotrechten Schnitt duich ein Element etwa entlang II1-III in F ig. 2;

F i g. 4 einen Schnitt durch ein Formstück;

F i g. 5 eine Ansicht eines Formstücks;

F i g. 6 eine Ansicht eines anderen Formstücks mit einem Schnitt durch ein Kreuzprofil zur Verbindung mehrerer Elemente;

F i g. 7 einen Schnitt ähnlich Fig. 1.

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

In die Platte 3 sind kleine bzw. seichte Durchflußkanäle 4 und an deren beiden Enden Leitungen 7 für den Zu- und Ablauf des durchströmenden Mediums zu bzw. von den Durchflußkanälen 4 eingeformt. Die Leitungen 7 sind an ihren Enden durch Formstücke 8 verschlossen. An den Flächen 5 zwischen den Durchflußkanälen 4 und an den Rändern 5a und 6 sind die Platten 2 und 3 fest und dicht miteinander versiegelt. Auch die Formstücke 8 sind zwischen die beiden Platten 2 und 3 eingesiegelt, wodurch sie die Leitungen 7 an deren Enden dicht verschließen.

In die etwa sn den Ecken eines jeden Elements 1 befindlichen Formstücke 8 sind Rohre 96 und 10 eingesetzt. Diese halten die Eicüiciue i eines Wärmetauschers zusammen. Die Rohre 9b als Sammelkanäle 9 besitzen Löcher 12, welche in in den Formstücken 8 befindliche Kanäle 11 führen. Damit kann die Zu- und Abführung des Mediums durch die Sammelkanäle 9 zu mehreren Elementen 1 erfolgen.

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

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

In F i g. 4 und 5 ist ein Formstück 8 dargestellt, das beispielsweise als kleines Spritzgußteil aus Kunststoff hergestellt sein kann. Bei dem vorstehend beschriebenen Wärmetauscher hatte dieses eine Grundfläche von 16,5 χ 24 mm und war etwa 7,1 mm dick. An den beiden Kanten des Formstücks 8, die etwa parallel zum Rand 6 verlaufen, is* eine zusätzliche, verdickte Materialkar.te 14 angeformt. Dieses zusätzliche Material wird beim Zusammenfügen der Platten 2 und 3 durch die Wärme und den Druck des Siegeln erweicht und plastisch so zwischen die beiden Platten und den Hauptteil des Formstücks eingeformt, daß auch hier eine feste und dichte Verbindung entsteht und sich selbst bei Maßabweichungen der Teile keine undichten Stellen bilden können. In das in F i g. 6 gezeigte Formstück 8 ist als Zuganker ein Kreuzprofil 9a eingesetzt Das Medium fließt hier zwischen den Schenkeln oder Armen des Kreuzes.

In F i g. 7 sind die Löcher der Platten 2 und 3, durch die beispielsweise ein Kreuzprofii Sa gesteckt wird, um ί bis 3 mm größer im Durchmesser als dem Kreisumfang des Kreuzprofiles 9a entspricht. Der entstehende Spalt wird von dem inneren Teil des elastischen Dichtungsrings 13 weitgehend ausgefüllt, wenn die Elemente eines Wärmetauschers mittels der Zuganker und der nicht dargestellten Verschraubungen zusammengedrückt werden.

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

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Plattenwärmetauscher, dessen von einem Medium durchströmte Wärmetauschelemente aus je zwei dünnen Metallplatten bestehen, deren aneinander anliegende Teile mittels einer Beschichtung verbunden sind, wobei wenigstens eine der beiden

z. B. tiefgezogenen Platten eine Vielzahl paralleler seichter Durchflußkanäle und an deren beiden Enden je eine zu ihnen senkrechte, tiefer geformte, über die ganze Plattenlänge reichende Leitung für den Zu- und Ablauf zu bzw. von den Durchflußkanälen besitzt, gekennzeichnet durch in die Enden der Leitungen (7) eingesetzte Formstücke (8), die wenigstens an ihren Außenflächen aus einem mit der Beschichtung der Platten (2, 3) abdichtend verbindbaren Material bestehen und von denen wenigstens zwei von quer zu den Platten (2, 3) verlaufenden Sammelkanälen (9) durchsetzt sind, die in Kanäle (11) in den Formstücken (8) münden, welche mit den Leitungen (7) in Verbindung stehen.

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

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke (8) an ihren zu den Leitungen (7) parallelen Rändern eine Materialkante (14) besitzen, die beim Verbinden der Platten (2, 3) plastisch zwischen diesen eingeformt wird.

4. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüehe 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die m die Formstücke (8) eingesetzten Rohre (9b, 10) oder die Profile (9a) die Wärmetauschelemente (1) als Zuganker zusammenhalten.

5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sammelkaniile (9) bildenden Rohre (9b) Löcher (12) aufweisen, die in die Kanäle (11) in den Formstücken (8) münden.