EP1241427A1 - Plattenwärmetauscher und Herstellungsverfahren - Google Patents

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EP1241427A1
EP1241427A1 EP02005948A EP02005948A EP1241427A1 EP 1241427 A1 EP1241427 A1 EP 1241427A1 EP 02005948 A EP02005948 A EP 02005948A EP 02005948 A EP02005948 A EP 02005948A EP 1241427 A1 EP1241427 A1 EP 1241427A1
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EP
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heat exchanger
plate
edge
plates
exchanger plates
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Withdrawn
Application number
EP02005948A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Koepke
Ralf Beck
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Modine Manufacturing Co
Original Assignee
Modine Manufacturing Co
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-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
    • F28D9/0031—Heat-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
    • F28D9/0043—Heat-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
    • F28D9/005—Heat-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

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger consisting essentially of flat heat exchanger plates that have an erected, revolving, outer Have edge and at least four openings and so stacked one inside the other and are connected by soldering that the openings vertical channels through the Plate heat exchangers result and flow channels between the heat exchanger plates are available for different fluids, the circulating Edge of the one heat exchanger plate that closes the stack of heat exchanger plates one different from the edges of the other heat exchanger plates Has a turn.
  • the invention further relates to a production method for the plate heat exchanger.
  • the plate heat exchanger corresponds to DE 196 28 561 C1. 4 and 6 this Document show that the edge of the top heat exchanger plate after is bent inside, while all other edges are uniform and tub-like are directed upwards. This measure often encounters difficulties because Connection piece or other elements belonging to the plate heat exchanger must be placed very close to the edge mentioned.
  • the invention has for its object the plate heat exchanger from To further develop the generic term and to specify a suitable manufacturing process, with which the difficulties mentioned are excluded.
  • the solution according to the invention provides that the edge of the stack of heat exchanger plates final heat exchanger plate over the edge of the one below arranged heat exchanger plate is bent.
  • This measure can be used, for example, for a connection piece directly on Edge can be arranged without encountering difficulties. Further the stability in the edge of the top heat exchanger plate was improved.
  • the heat exchanger plates usually have an extremely small sheet thickness on why the edge of such plate heat exchangers that are not according to the invention are designed, in operation or already during transport to the customer or often damaged during installation, i.e. bent or even torn. Further such edges are extremely sharp, which creates the risk of injury become.
  • the training according to the invention counteracts all this.
  • the edge on the stack of heat exchanger plates final heat exchanger plate before stacking the Heat exchanger plates can be attached by means of a forming tool.
  • This measure has proven to be significantly easier and cheaper than that Known reshaping of the edge on the soldered plate heat exchanger. additionally it was found that this measure deburred the sharp edge will, i.e. can be made less sharp-edged or blunted.
  • the manufacturing method according to the invention provides that the edge of the Stack of the heat exchanger plates concluding the heat exchanger plate in one Forming tool is bent outwards and the heat exchanger plate afterwards is placed on the stack of heat exchanger plates, their edge the Edge of the heat exchanger plate underneath.
  • edges of the heat exchanger plates that form the stack are preferred of the simplest shape, resulting in low tooling and manufacturing costs become. They are simply erected in a simple and tub-like manner and the heat exchanger plates are stacked so that their edges are finished Plate heat exchangers give it a scale-like structure. The final heat exchanger plate has its edge before the bending process the same shape as all other heat exchanger plates.
  • the plate heat exchanger of the exemplary embodiment is provided for the heat exchange between more than two fluids. It therefore has special connection flanges 1; 2; 3, which as a connection adapter 1; 2 are formed, as was described and shown in DE 196 28 561 C1 and also in DE 196 28 560 C1. These details are less important in the present context, but it should be pointed out that in particular the connecting flange 1 is very close to the edge 9 of the plate heat exchanger or the heat exchanger plates 8 ; 13 is arranged, even partially extends beyond this edge 9 , as can also be seen from FIG. 2, top right.
  • the connecting flanges 1, 2, 3 have bores 20 which are used for fastening to the counter flanges (not shown) on a gear or the like.
  • the plate heat exchanger has a base plate 15 which is somewhat reinforced in the sheet thickness, the corners 16 of which are bent upwards and bear against the edge 9 of the lower heat exchanger plates 8 in order to give the stack improved stability.
  • a cover plate 19 lies on top of the uppermost heat exchanger plate 13 .
  • All heat exchanger plates 8; 1 3 each have four circular openings, which after the stacking of the heat exchanger plates 8; 13 channels 4; 5; 6 and 7 result, which serve for the supply and discharge of the fluids.
  • a coolant could be supplied to the channel 5 , which leaves the plate heat exchanger again at the channel 7 after it has flowed through all the flow channels 12 (FIG. 2) and has absorbed the heat of the other fluids.
  • On Channel 4 such a heat-emitting fluid flows in and on channel 6 again after at least some of the flow channels has passed through.
  • 11 Another heat-emitting fluid flows in at channel 17 and out again at channel 18 .
  • the heat exchanger plate 13 which is the uppermost heat exchanger plate in the exemplary embodiment and which otherwise does not differ from the other heat exchanger plates 8 , is processed in a simple forming tool (not shown) around the edge 10 , as shown in FIG. 10 , before it is placed on the stack of heat exchanger plates 8 Fig. 3 shown to reshape. 3, the end 14 of the edge 10 is perpendicular to the plane of the heat exchanger plates 8; 13. In the embodiment shown in FIG. 4, this end 14 was bent further towards the plate heat exchanger, thereby further reducing the risk of injury during handling. After this shaping operation, the heat exchanger plate is placed on the stack as the top heat exchanger plate 13 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, bestehend aus im wesentlichen ebenen Wärmetauscherplatten (8) beliebiger Anzahl, die einen aufgerichteten, umlaufenden, äußeren Rand (9) und mindestens vier Durchbrüche aufweisen und die so ineinander gestapelt und mittels Löten verbunden sind, daß die Durchbrüche vertikale Kanäle (4; 5; 6; 7) im Plattenwärmetauscher ergeben und zwischen den Wärmetauscherplatten (8) Strömungskanäle (11; 12) für unterschiedliche Fluide vorhanden sind, wobei der umlaufende Rand (10) der den Stapel der Wärmetauscherplatten (8) abschließenden einen Wärmetauscherplatte (13) eine von den Rändern (9) der anderen Wärmetauscherplatten (8) verschiedene Abbiegung aufweist. Um die Anordnung von Anschlußflanschen oder anderer Elemente in unmittelbarer Nähe des Randes des Plattenwärmetauschers zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der umlaufende Rand (10) der abschließenden Wärmetauscherplatte (13) über den Rand (9) der darunter angeordneten Wärmetauscherplatte (8) gebogen ist. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht vor, daß der Rand (10) der den Stapel der Wärmetauscherplatten (8) abschließenden Wärmetauscherplatte (13) in einem Umformwerkzeug nach außen umgebogen wird und die Wärmetauscherplatte (13) danach auf den Stapel der Wärmetauscherplatten (8) gesetzt wird, wobei ihr Rand (10) den Rand (9) der darunter befindlichen Wärmetauscherplatte (8) abdeckt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, bestehend aus im wesentlichen ebenen Wärmetauscherplatten, die einen aufgerichteten, umlaufenden, äußeren Rand und mindestens vier Durchbrüche aufweisen und die so ineinander gestapelt und mittels Löten verbunden sind, daß die Durchbrüche vertikale Kanäle durch den Plattenwärmetauscher ergeben und zwischen den Wärmetauscherplatten Strömungskanäle für unterschiedliche Fluide vorhanden sind, wobei der umlaufende Rand der den Stapel der Wärmetauscherplatten abschließenden einen Wärmetauscherplatte eine von den Rändern der anderen Wärmetauscherplatten verschiedene Abbiegung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für den Plattenwärmetauscher.
Der Plattenwärmetauscher entspricht der DE 196 28 561 C1. Die Fig. 4 und 6 dieses Dokuments zeigen, daß der Rand der obersten Wärmetauscherplatte nach innen umgebogen ist, während alle anderen Ränder einheitlich und wannenartig nach oben gerichtet sind. Diese Maßnahme stößt oftmals auf Schwierigkeiten, weil Anschlußstutzen oder andere zum Plattenwärmetauscher gehörende Elemente sehr dicht am erwähnten Rand angeordnet werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Plattenwärmetauscher aus dem Oberbegriff so weiterzubilden und ein geeignetes Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem die erwähnten Schwierigkeiten ausgeschlossen werden.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß der Rand der den Stapel der Wärmetauscherplatten abschließenden Wärmetauscherplatte über den Rand der darunter angeordneten Wärmetauscherplatte gebogen ist.
Durch diese Maßnahme kann beispielsweise ein Anschlußstutzen unmittelbar am Rand angrenzend angeordnet werden, ohne auf Schwierigkeiten zu stoßen. Ferner wurde dadurch die Stabilität im Rand der obersten Wärmetauscherplatte verbessert. Die Wärmetauscherplatten weisen gewöhnlich eine extrem geringe Blechdikke auf, weshalb der Rand solcher Plattenwärmetauscher, die nicht erfindungsgemäß ausgestaltet sind, im Betrieb oder bereits beim Transport zum Kunden oder beim Einbau oftmals beschädigt, d.h. verbogen oder sogar eingerissen wird. Ferner sind solche Ränder extrem scharfkantig, wodurch Verletzungsgefahren hervorgerufen werden. Die erfindungsgemäße Ausbildung wirkt all dem entgegen.
Zur Vermeidung solcher Verletzungsgefahren, die auch ein Risiko hinsichtlich Produkthaftung sind, wurden bei bekannten Plattenwärmetauschern Schutzdeckel aus Kunststoff vorgesehen, die nach der Erfindung entfallen können, was eine Kostenersparnis mit sich bringt.
In weiterer Ausbildung ist vorgesehen, daß der Rand an der den Stapel der Wärmetauscherplatten abschließenden Wärmetauscherplatte vor dem Stapeln der Wärmetauscherplatten mittels eines Umformwerkzeugs anbringbar ist. Diese Maßnahme hat sich als bedeutend einfacher und kostengünstiger herausgestellt als die bekannte Umformung des Randes am fertig gelöteten Plattenwärmetauscher. Zusätzlich wurde festgestellt, daß durch diese Maßnahme die scharfe Kante entgratet wird, d.h. weniger scharfkantig gemacht bzw. abgestumpft werden kann.
Als vorteilhaft wird ferner angesehen, wenn das Ende des umgebogenen Randes etwa senkrecht zur Ebene der Wärmetauscherplatten steht oder geringfügig weiter, zum Plattenwärmetauscher hin, umgebogen ist. Dadurch wird die Verletzungsgefahr weiter abgebaut.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht vor, daß der Rand der den Stapel der Wärmetauscherplatten abschließenden Wärmetauscherplatte in einem Umformwerkzeug nach außen umgebogen wird und die Wärmetauscherplatte danach auf den Stapel der Wärmetauscherplatten gesetzt wird, wobei ihr Rand den Rand der darunter befindlichen Wärmetauscherplatte abdeckt.
Die Ränder der Wärmetauscherplatten, die den Stapel bilden, sind vorzugsweise von einfachster Gestalt, wodurch geringe Werkzeug - und Herstellungskosten bewirkt werden. Sie sind lediglich einfach und wannenartig aufgerichtet und die Wärmetauscherplatten sind so ineinander gestapelt, daß ihre Ränder am fertigen Plattenwärmetauscher demselben eine schuppenartige Struktur verschaffen. Die abschließende Wärmetauscherplatte besitzt vor dem Umbiegevorgang ihres Randes die gleiche Gestalt wie alle übrigen Wärmetauscherplatten.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel beschrieben, wozu auf die beiliegenden Abbildungen Bezug genommen wird.
Es zeigen:
  • Fig. 1 perspektivische Ansicht des Plattenwärmetauschers;
  • Fig. 2 Schnitt II - II durch den Plattenwärmetauscher der Fig. 1;
  • Fig. 3 Einzelheit III aus der Fig. 2;
  • Fig. 4 ähnlich Fig. 3;
  • Fig. 5 vergrößerter Ausschnitt einer Ecke des Plattenwärmetauschers;
    • Der Plattenwärmetauscher des Ausführungsbeispiels ist für den Wärmeaustausch zwischen mehr als zwei Fluiden vorgesehen. Er besitzt deshalb spezielle Anschlußflansche 1; 2; 3, die als Anschlußadapter 1; 2 ausgebildet sind, wie das in der DE 196 28 561 C1 und auch in der DE 196 28 560 C1 beschrieben und gezeigt wurde. Auf diese Einzelheiten kommt es im vorliegenden Zusammenhang weniger an, jedoch soll darauf hingewiesen werden, daß insbesondere der Anschlußflansch 1 sehr nahe am Rand 9 des Plattenwärmetauschers bzw. der Wärmetauscherplatten 8; 13 angeordnet ist, ja sogar teilweise über diesen Rand 9 hinaus reicht, wie es auch aus der Fig. 2, rechts oben, zu sehen ist. Die Anschlußflansche 1, 2, 3 besitzen Bohrungen 20, die der Befestigung an den nicht gezeigten Gegenflanschen an einem Getriebe oder dergleichen dienen. Der Plattenwärmetauscher besitzt eine in der Blechdicke etwas verstärkte Grundplatte 15, deren Ecken 16 nach oben gebogen sind und am Rand 9 der unteren Wärmetauscherplatten 8 anliegen, um dem Stapel eine verbesserte Stabilität zu geben. Eine Deckplatte 19 liegt oben auf der obersten Wärmetauscherplatte 13. Sämtliche Wärmetauscherplatten 8; 13 besitzen jeweils vier kreisrunde Durchbrüche, die nach dem Stapeln der Wärmetauscherplatten 8; 13 die Kanäle 4; 5; 6 und 7 ergeben, die der Zu - und Abführung der Fluide dienen. Beispielsweise könnte am Kanal 5 die Zuführung eines Kühlmittels erfolgen, das am Kanal 7 den Plattenwärmetauscher wieder verläßt, nachdem es sämtliche Strömungskanäle 12 (Fig. 2) durchströmt und die Wärme der anderen Fluide aufgenommen hat. Am Kanal 4 strömt ein solches wärmeabgebendes Fluid ein und am Kanal 6 wieder aus, nachdem es zumindest einige der Strömungskanäle 11 durchströmt hat. Ein weiteres wärmeabgebendes Fluid strömt am Kanal 17 ein und am Kanal 18 wieder aus.
    In den Strömungskanälen 11; 12 befinden sich Turbulenzeinsätze 21, um die Effizienz des Wärmeaustausches zu verbessern.
    Die Wärmetauscherplatte 13, welche die im Ausführungsbeispiel oberste Wärmetauscherplatte darstellt, die sich ansonsten nicht von den anderen Wärmetauscherplatten 8 unterscheidet, wird vor ihrem Aufsetzen auf den Stapel der Wärmetauscherplatten 8 in einem einfachen Umformwerkzeug (nicht gezeigt) bearbeitet, um den Rand 10, wie in Fig. 3 gezeigt, umzuformen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 steht das Ende 14 des Randes 10 senkrecht auf der Ebene der Wärmetauscherplatten 8;13. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung wurde dieses Ende 14 noch weiter in Richtung zum Plattenwärmetauscher hin umgebogen, wodurch die Verletzungsgefahr beim Handling weiter abgeschwächt wurde. Nach dieser Umformoperation wird die Wärmetauscherplatte als oberste Wärmetauscherplatte 13 auf den Stapel aufgesetzt.
    Die Figuren zeigen anschaulich die Einfachheit der Ränder 9 und die schuppenartige Struktur am Rand 9 des Plattenwärmetauschers.
    Als weitere Variante wurde in Fig. 5 dargestellt, daß es günstig ist, den Rand 10 der Wärmetauscherplatte 13 an den Ecken freizuschneiden. Dies ist vorteilhaft, wenn der Anschlußflansch 3 sehr dicht am Rand 9 des Plattenwärmetauschers angeordnet ist oder darüber hinaussteht. In diesem Abschnitt ist die Verletzungsgefahr gering, weil der Anschlußflansch 3 die Zugänglichkeit zu dem Eckbereich erschwert.
    Sämtliche gezeigten oder vorstehend erwähnten Einzelteile des Plattenwärmetauschers werden nach ihrer Zusammensetzung im Lötofen in einer einzigen Lötoperation miteinander verbunden.

    Claims (5)

    1. Plattenwärmetauscher, bestehend aus im wesentlichen ebenen Wärmetauscherplatten (8) beliebiger Anzahl, die einen aufgerichteten, umlaufenden, äußeren Rand (9) und mindestens vier Durchbrüche aufweisen und die so ineinander gestapelt und mittels Löten verbunden sind, daß die Durchbrüche vertikale Kanäle (4; 5; 6; 7) im Plattenwärmetauscher ergeben und zwischen den Wärmetauscherplatten (8) Strömungskanäle (11; 12) für unterschiedliche Fluide vorhanden sind, wobei der umlaufende Rand (10) der den Stapel der Wärmetauscherplatten (8) abschließenden einen Wärmetauscherplatte (13) eine von den Rändern (9) der anderen Wärmetauscherplatten (8) verschiedene Abbiegung aufweist,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der umlaufende Rand (10) der abschließenden Wärmetauscherplatte (13) über den Rand (9) der darunter angeordneten Wärmetauscherplatte (8) gebogen ist.
    2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umbiegung am Rand (10) der den Stapel der Wärmetauscherplatten (8) abschließenden Wärmetauscherplatte (13) vor dem Stapeln der Wärmetauscherplatten (8;13) mittels eines Umformwerkzeugs anbringbar ist.
    3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (14) des umgebogenen Randes (10) etwa senkrecht zur Ebene der Wärmetauscherplatten (8; 13) steht oder weiter nach innen hin umgebogen ist.
    4. Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand 10 an den Ecken freigeschnitten ist.
    5. Verfahren zur Herstellung des Plattenwärmetauschers, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (10) der den Stapel der Wärmetauscherplatten (8) abschließenden Wärmetauscherplatte (13) in einem Umformwerkzeug nach außen umgebogen wird und die Wärmetauscherplatte (13) danach auf den Stapel der Wärmetauscherplatten (8) gesetzt wird, so daß ihr Rand (10) den Rand (9) der darunter befindlichen Wärmetauscherplatte (8) abdeckt.
    EP02005948A 2001-03-16 2002-03-15 Plattenwärmetauscher und Herstellungsverfahren Withdrawn EP1241427A1 (de)

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    DE2001112710 DE10112710A1 (de) 2001-03-16 2001-03-16 Plattenwärmetauscher und Herstellungsverfahren
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