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Patent Searching and Data


Title:
PLATE-TYPE HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/166648
Kind Code:
A1
Abstract:
A plate-type heat exchanger (1) is formed from heat exchanger plates (2) arranged one above the other and/or adjacent to one another, which heat exchanger plates form mutually separate flow channels (3, 6) for a first fluid and for a second fluid and through which heat exchanger plates thermal energy can be exchanged between the two fluids. In order for the structural space available for a plate-type heat exchanger (1) of said type to be optimally utilized for the exchange of heat between the two fluids, it is proposed according to the invention that the dimensions of the heat exchanger plates (2) can be configured so as to approximately or exactly correspond to the dimensions of the total structural space provided for the plate-type heat exchanger (1).

Inventors:
KLINGENBURG KAI (US)
Application Number:
PCT/EP2018/000072
Publication Date:
September 20, 2018
Filing Date:
February 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
KLINGENBURG GMBH (DE)
International Classes:
F28F3/04; F28D9/00
Domestic Patent References:
WO2008111732A12008-09-18
WO2005036084A12005-04-21
Foreign References:
EP0548602A11993-06-30
DE102012024549A12014-06-18
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
LELGEMANN, Karl Heinz (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Plattenwärmetauscher, mit über- bzw. nebeneinander angeordneten Wärmeaustauschplatten (2), die voneinander getrennte Strömungskanäle (3, 6) für ein erstes Fluid und für ein zweites Fluid ausbilden und durch die hindurch thermische Energie zwischen den beiden Fluiden austauschbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Wärmeaustauschplatten (2) nahezu oder genau entsprechend den Abmessungen des für den Plattenwärmetauscher (1) insgesamt vorgesehenen Bauraums gestaltbar sind.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, der gehäuselos ausgebildet ist.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen dem Eintrittsbereich ; (4) und dem Austrittsbereich (.5) des ersten Fluids einerseits und dem Eintrittsbereich (7) und dem Austrittsbereich ,(8) des. zweiten Fluids andererseits Folienblätter (14, 15; 20) auf den Außenkanten (11) der Wärme- austauschplatten (2) angebracht sind.

4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, bei dem die Folienblätter (14, 15; 20) mit den Außenkanten der Wärmeaustausch- platten (2) verschweißt sind.

5. Platte'nwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen dem Eintrittsbereich (4) und dem Austrittsbereich (5) des ersten Fluids" einerseits und dem Eintrittsbereich (7) und dem Austrittsbereich (8) des zweiten Fluids andererseits an den Außenkanten (11) der Wärmeaustauschplatten (2) sich etwa rechtwinklig zur Wärmeaustauschfläche der Wärmeaustauschplat- ten (2) erstreckende Kragen ausgebildet sind, mittels denen benachbarte Wärmeaustauschplatten (2) abdichtend miteinander verbindbar, vorzugsweise verschweißbar, sind.

6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dessen aus den Wärmeaustauschplatten (2) gebildete Matrix selbsttragend ausgestaltet ist.

7. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Einheit aus der aus den.. Wärmeaustauschplatten (2) gebildeten Matrix und den Folienblättern (14, 15; 20) selbsttragend ausgestaltet ist .

8. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Wärmeaustauschplatten (2) und ggf. die Folienblätter (14, 15; -20) aus demselben Werkstoff, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, ausgebildet sind. 9. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 8, bei dem die Wärmeaustauschplatten (2) und ggf. die Folienblätter (14, 15; 20) aus Polyester ausgebildet sind. 10. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, der eine obere und/oder eine untere plane Abschlussplatte aufweist.

11. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 10, bei dem jede Abschlussplatte als Hohlraumplatte, vorzugsweise als Doppelstegplatte, ausgebildet ist.

12. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, bei dem jede Abschlussplatte aus demselben Werkstoff wie die Wärmeaustauschplatten (2) ausgebildet ist.

13. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, der als Gegenstromwärmetauscher ausgebildet ist. 14. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, der als Kreuzstromwärmetauscher ausgebildet ist . 'Λ"

15. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 bis Γ4', bei dem die Wärmeaustauschplatten (,2) und ggf. die Folien--"' blätter (14, 15; 20) aus schwer ent lammbarem Kunststoff aüs- gebildet sind.

16. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei dem die Wärmeaustauschplatten (2) und ggf. die Folienblätter (14, 15; 20) aus nicht brennbarem Kunststoff ausgebildet sind.

17. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Wärmeaustauschplatten (2) und ggf. die Folienblatter (14, 15; 20) aus Aluminium ausgebildet sind.

18. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 11, bei dem die Folienblätter (14, 15; 20) mit den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten (2) verfalzt sind.

19. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 13 bis 18, für gasförmige Fluide, bei. dem die Strömungs kanäle (3) für das erste Fluid und die Strömungskanäle (6) für das zweite Fluid alternierend zwischen aufeinanderfolgend angeordneten ersten und zweiten Wärmeaustauschplatten (2a, 2b) des als Kreuz- oder Gegenstromwärmetauschers ausgebildeten Plattenwärmetauschers (1) ausgebildet sind, wobei jede erste Wärmeaustauschplatte (2a) einen den Eintrittsbereich (4) des ers- ten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt

(21), einen den Austrittsbereich (5) des ersten. Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (22), einen dem Eintrittsbereich (7) des zweiten Fluids zugeordneten mit- einem Kragen (37) versehenen Außenkantenabschnitt (23), einen dem Austrittsbereich (8) des zweiten Fluids zugeordneten mit einem Kragen (38) versehenen Außenkantenabschnitt (24), und zwischen dem den Eintrittsbereich (4) des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (21) einerseits und dem dem Eintrittsbereich (7) des zweiten Fluids zugeord- neten Außenkantenabschnitt (23) andererseits, zwischen dem dem Eintrittsbereich (7) des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt (23) einerseits und dem den Austrittsbereich (5) des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (22) andererseits, zwischen dem den Aus- trittsbereich (5) des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (22) einerseits und dem dem Austrittsbereich (18) des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt (24) andererseits und zwischen dem dem Austrittsbe- reich (8) des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenab- schnitt (24) einerseits und dem den Eintrittsbereich (4) des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (21) andererseits Außenkantenabschnitte (25, 26, 27, 28) auf- weist, wobei jede zweite Wärmeaustäuschplatte (2b) einen den Eintrittsbereich (7) des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (29) , einen den Austrittsbereich (8) des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkanten- abschnitt (30), einen dem Eintrittsbereich (4) des ersten Fluids zugeordneten mit einem Kragen (39) versehenen Außenkantenabschnitt (31), einen dem Austrittsbereich (5) des ersten Fluids zugeordneten mit einem Kragen (40) versehenen Außenkantenabschnitt (32), und zwischen dem den Eintrittsbe- reich (7) des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (29) einerseits und dem dem Eintrittsbereich (4) des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt (3Ϊ) andererseits, zwischen dem dem Eintrittsbereich (4) des ersten Fluids zugeordneten Außenkäntenabschnitt (31) einerseits und dem den Austrittsbereich (8) des zweiten Fluids ausbil-"- denden kragenfreien Außenkantenabschnitt (30) andererseits zwischen dem den Austrittsbereich (8)· des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (30) einerseits und dem dem Austrittsbereich (5) des ersten Fluids zugeordne- ten Außenkantenabschnitt (32) andererseits, und zwischen dem dem Austrittsbereich (5) des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt (32) einerseits und dem den Eintrittsbereich (7) des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt (29) andererseits Außenkantenabschnitte (33, 34, 35, 36) aufweist, wobei die zwischen den Eintritts- (4, 5) und den Austrittsbereichen (7, 8) angeordneten einander zugeordneten Außenkantenabschnitte (25, 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34) benachbarter erster und zweiter Wärmeaustauschplatten (2a, 2b) fluiddicht miteinander verbunden sind, wobei jede erste Wärmeaustauschplatte (2ä) an ihren Kragen (37, 38) fluiddicht mit den zugeordneten Außenkantenabschnitten (29, 30) der kragenseitig benachbarten zweiten Wärmeaustauschplatte (2b) verbunden ist, und wobei jede' zweite Wärmeaustauschplat - te (2b) an ihren Kragen (39, 40) fluiddicht mit den zugeordneten Außehkantenabschnitten (21, 22) der kragenseitig -benachbarten ersten Wärmeaustauschplatte (2a) verbunden ist.

20. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 19, dessen Wärmeaustauschplatten.' (2a, 2b) an ihren einander zugeordneten Außenkantenabschnitten (25, 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34) zueinander versetzte Vorsprünge (41, 42) aufweisen, mittels denen die Wärmeaustauschplatten (2a, 2b) an ihren einander zugeordneten Außenkantenabschnitten (25, 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34) ineinandergreifend ausgebildet sind.

21. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 20, bei dem die Vör- sprünge (41, 42) an den einander zugeordneten Aüßenkantehab- schnitten (25,. 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34) der Wärmeaus-' tauschplatten (2a, 2b) in Längsrichtung der Außsnkantenab- schnitte ( 25 , ' 33 ; '26 , 36 ; 27, 35; 28, 34) einen' U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Vorsprünge (41, 42) senk- recht zur Wärmeaustauschplattenebene eine größere Abmessung aufweisen als in den Wärmeaustäuschplatten (2a, 2b) ausgebildete Wellen (43, 44).

22. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem die als untere Abschlussplatte des Plattenwärmetauschers (1) angeordnete' Wärmeaust uschplatte (2a,' 2b) · und/oder die als obere Abschlüssplatte des Plattenwärmetauschers (1) angeordnete' Wärmeaustauschplatte (2a, 2b) mit einem

Schaumeinleger versehen sind.

23. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem die Wärmeaustauschplatten (2a, 2b) und ggf. die Schaumeinleger aus demselben Werkstoff, z.B. aus PET (Polye- thylenterephthalat ) ausgebildet sind.

24. 'Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dessen Wärmeaustauschplatten (2a, 2b) außer an ihren Eintritts- bzw. Austrittsbereiche (4, 5, 7, 8) ausbildenden Au¬ ßenkantenabschnitten miteinander verschweißt sind.

25. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 19, bei dem die Wärme- austauschplatten aus Aluminium ausgebildet sind, außer an ihren Eintritts- bzw. Austrittsbereiche (4, 5, 7, 8) ausbildenden Außenkantenabschnitten mit Kragen versehen und an ihren mit Kragen versehenen Außenkantenabschnitten miteinander -verschweißt oder verfalzt sind.

26. Verfahren zur Herstellung von Plattenwärmetauschern "(1) gemäß einem der Ansprüche. 19 bis 24, bei dem die Wärmeaustauschplatten (2a, 2b) aufeinander gestapelt werden, miteinander dicht zu verbindende Außenkantenabschnitte bzw. Kragen in Anlage aneinander gebracht werden und die miteinander zu verbindenden Außenkantenabschnitte bzw. Kragen miteinander verschweißt werden.

27. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die untereinander zu verbindenden Außenkantenabschnitte bzw. Kragen in einem einzigen Arbeitsschritt miteinander verschweißt werden.

Description:
„Plattenwärmetauscher"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher mit über- bzw. nebeneinander angeordneten Wärmeaustauschplatten, die voneinander getrennte Strömungskanäle für ein erstes Fl'ü- id und für ein zweites Fluid ausbilden und durch die hindurch thermische Energie zwischen den beiden Fluiden austauschbar ist. Derartige Plattenwärmetauscher werden in großen Variationen und vielfältig eingesetzt, um thermische Energie zwischen zwei Fluidströmen auszutauschen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Plattenwärmetauscher derart weiterzubilden, dass bei vorgegebenem Bauraum für den Plattenwärmetauscher der Austausch thermischer Energie zwischen den^ beiden den Plattenwärmetauscher durchströmenden Fluidströmen mit einem höheren Wir-^ kungsgrad realisierbar ist:

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abmessungen der : Wärmeaustäuschplatten des Plattenwärmetauschers nahezu oder genau entsprechend den Abmessungen des für den ; Plattenwärmetauscher insgesamt vorgesehenen Bauraums gestaltbar sind. Dadurch, dass die Abmessungen der Wärmeaustauschplatten und damit die Wärmeaustauschflächen derselben quasi der entsprechenden Flächenabmessung des Bauraums ent- •sprechen, wird mittels des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers die Möglichkeit geschaffen, thermische Energie zwischen den beiden den Plattenwärmetauscher durchströmenden Fluidströmen auf einer größeren Wärmeaustauschfläche und da- mit mit höherem Wirkungsgrad zu realisieren.

Zweckmäßigerweise ist der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher gehäuselos ausgebildet, so dass für irgendwelche Ein- hausungsmaßnahmen kein Bauraum erforderlich ist.

Um die Abdichtung des Plattenwärmetauschers hinsichtlich der dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid zugeordneten Strömungskanäle zu bewerkstelligen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des ers- ten Fluids einerseits und dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des zweiten Fluids andererseits Folienblätter auf den Außenkanten der ' Wärmeaustauschplatten angebracht sind. Mittels derartiger Folienblätter, die 140 bis 300 m dick sein können, wird der Plattenwärmetauscher zwischen den Eintrittsbereichen und den Austrittsbereichen abgedichtet.

Vorteilhaft sind die Folienblätter mit den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten in den genannten Außenkantenbereichen der Wärmeaustauschplatten verschweißt.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers . ist es möglich, zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des ersten Fluids einerseits und dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des zweiten Fluids andererseits, an den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten sich etwa rechtwinklig zur Wärmeaustauschfläche der Wärmeaustauschplatten erstreckende Kragen auszu- bilden, mittels denen benachbarte Wärmeaustauschplatten abdichtend aneinander verbindbar, vorzugsweise verschweißbar, sind. Die aus den Wärmeaustauschplatten gebildete Matrix des Plattenwärmetauschers kann vorteilhaft selbsttragend ausgestaltet sein.

Sofern der Plattenwärmetauscher mit Folienblättern ausgestal- tet ist, kann die Einheit aus der aus den Wärmeaustauschplatten gebildeten Matrix und den Folienblättern selbsttragend ausgestaltet sein.

Um den Plattenwärmetauscher in einfacher Weise recyclebar zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus demselben Werkstoff, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Werkstoff, ausgebildet sind. Diese werkstoffmäßige Ausgestaltung der Wärraeaustausch- platten und ggf. der Folienblätter erleichtert auch die zwi- sehen den Wärmeaustauschplatten bzw. zwischen den Wärmeaustauschplatten und den Folienblättern zu realisierende abdichtende Schweißverbindung.

Vorteilhaft können die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Fo- lienblätter aus Polyester ausgebildet sein.

Um den erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher mit einer planen Ober- und/oder Unterfläche auszugestalten, ist es vorteilhaft, wenn der ' Plättenwärmetauscher eine obere und/oder eine untere plane Abschlussplatte aufweist. Die Abschlussplatte kann vorteilhaft als Hohlraumplatte, vorzugsweise als Doppelstegplatte, ausgebildet sein.

Zweckmäßigerweise ist jede Abschlussplatte aus demselben Werkstoff wie die Wärmeaustauschplatten des Plattenwärmetauschers ausgebildet.

Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher kann als Gegen- stromwärmetauscher oder als Kreuzstromwärmetauscher ausgebil- det sein. Die mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Plattenwärmetauschers einhergehenden Vorteile ergeben sich sowohl für seine Ausgestaltung als Gegenstromwärmetauscher als auch für seine Ausgestaltung als Kreuzstromwärmetauscher.: Um bei dem Betrieb derartiger Plattenwärmetauscher bei bestimmten Anforderungsprofilen unter Umständen ' auftretende thermische Risiken zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus schwer entflammbarem. Kunststoff ausgebildet sind.

Das genannte Risiko lässt : sich weiter minimieren bzw. beseitigen, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die' Folienblätter aus nicht brennbarem Kunststoff ausgebildet sind. Bei bestimmten Anforderu gsprofilen an die erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher kann es vorteilhaft sein, wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Folienblätter aus Aluminium ausgebildet sind, Zweckmäßigerweise können bei derartigen aus Aluminium ausgebildeten Plattenwärmetauschern die Folienblätter mit den Außenkanten der Wärmeaustauschplatten verfalzt sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers, wobei dieser im Falle der vorteilhaften Weiterbildung für gasförmige Fluide vorgesehen ist, sind die Strömungskanäle für das erste Fluid und die Strömungska- näle für das zweite Fluid alternierend zwischen aufeinanderfolgend angeordneten ersten und zweiten Wärmeaustauschplatten des als Kreuz- oder Gegenstromwärmetauschers ausgebildeten Plattenwärmetauschers ausgebildet. Jede erste Wärmeaustauschplatte hat einen den Eintrittsbereich des ersten Fluids aus- bildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt, einen den Austrittsbereich des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt, einen dem Eintrittsbereich des zweiten Fluids zugeordneten mit einem Kragen versehenen Außenkantenabschnitt, einen dem Austrittsbereich des zweiten Fluids zu- geordneten mit einem Kragen versehenen Außenkantenabschnitt, und zwischen dem den Eintrittsbereich des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkäntenabschnitt. einerseits und dem dem Eintrittsbereich des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt andererseits, zwischen dem dem Eintritts- bereich des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt einerseits und dem den Austrittsbereich des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt andererseits, zwischen dem den Austrittsbereich des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt einerseits und dem■ dem Austrittsbereich des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt andererseits und zwischen dem dem Austrittsbereich des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt einerseits und dem den Eintrittsbereich des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt andererseits Außenkantenabschnitte. Entsprechend bzw. analog hat jede zweite Wärmeaustauschplatte einen den Eintrittsbereich des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenab- schnitt, einen den Austrittsbereich des zweiten Fluids ausbildenden krägenfreien Außenkantenabschnitt, einen dem Eintrittsbereich des ersten Fluids zugeordneten mit einem Kragen versehenen Außenkantenabschnitt, einen dem Austrittsbereich des ersten Fluids zugeordneten mit einem Kragen versehenen Außenkantenabschnitt, und zwischen dem den Eintrittsbereich des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt einerseits und dem dem Eintrittsbereich des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt andererseits, zwi- sehen dem dem Eintrittsbereich des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt einerseits und dem den Austrittsbereich des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt andererseits, zwischen dem den Austrittsbereich des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt einerseits und dem dem Austrittsbereich des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt andererseits, und zwischen dem dem Austrittsbereich des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt einerseits und dem den Eintrittsbereich des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenab- schnitt andererseits Außenkantenabschnitte. Hierbei sind die zwischen den Eintrittsbereichen und den Austrittsbereichen angeordneten einander zugeordneten Außenkantenabschnitte benachbarter erster und zweiter Wärmeaustauschplatten fluiddicht miteinander verbunden, wobei jede erste Wärmeaustausch- platte an ihren Kragen fluiddicht mit den zugeordneten Außenkantenabschnitten der kragenseitig benachbarten zweiten Wärmeaustauschplatte verbunden ist, und wobei jede zweite Wärmeaustauschplatte an ihren Kragen fluiddicht mit den zugeordneten Außenkantenabschnitten der kragenseitig benachbarten ers- ten Wärmeaustauschplatte verbunden ist. Der vorstehend erwähnte Plattenwärmetauscher lässt sich mit einem vergleichsweise geringen technisch-konstruktiven Aufwand herstellen, wobei er hohen Ansprüchen an. die Lebensdauer und an die

Funktionsfähigkeit genügt.

Wenn die Wärmeaustauschplatten an ihren einander zugeordneten Außenkantenabschnitten zueinander versetzte Vorsprünge aufweisen, mittels denen die Wärmeaustauschplatten an ihren einander zugeordneten Außenkantenabschnitten ineinandergreifend ausgebildet sind, können die Wärmeaustauschplatten des Plattenwärmetauschers bei ihrer Übereinanderschichtung in Rich- tung der Ebenen der Wärmeaustauschplatten zuverlässig positioniert werden.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Vorsprünge an den einander zugeordneten Außenkantenabschnitten der Wärmeaustausch- platten in Längsrichtung der Außenkäntenabschnitte einen ei förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Vorsprünge senkrecht zur Wärmeaustauschplattenebene eine größere Abmessung aufweisen als in den Wärmeaustauschplatten ausgebildete Wellen. Mittels der in den Wärmeaustauschplatten üblicherweise ausgebildeten Wellen wird der Abstand zwischen einander benachbarten Wärmeaustauschplatten eingestellt. Mittels der Vorsprünge, die an benachbarten Wärmeaustauschplatten alternierend vorgesehen sind, ergibt sich eine Aussteifung des aus den Wärmeaustauschplatten gebildeten Gefüges. Insgesamt er- gibt sich aufgrund der an den Wärmeaustauschplatten alternierend und zueinander versetzt ausgebildeten Vorsprünge, des U- förmigen Querschnitts, in dessen Vertiefung diese Vorsprünge eingreifen und der als Abstandhalter zwischen den Wärmeaustauschplatten fungierenden Wellen eine mechanisch stabile und die gewünschten Spaltbreiten etc. aufweisende Anordnung der Wärmeaustauschplatten im den Plattenwärmetauscher ausbildenden Gefüge. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers sind die als untere Abschlussplatte des Plattenwärmetauschers angeordnete Wärmeaus- tauschplatte und/oder die als obere Abschlussplatte des Plattenwärmetauschers angeordnete Wärmeaustauschplatte mit einem Schaumeinleger versehen. Hierdurch wird eine Aussteifung der Abschlussplatten des Plattenwärmetauschers und darüber hinaus eine plane obere und untere Außenfläche erreicht-

Wenn die Wärmeaustauschplatten und ggf. die Schaumeinleger aus demselben Werkstoff, z.B. aus PET ( Polyethylenterephtha- lat) , ausgebildet sind, ist der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher in hohem Maße recycelfähig .

Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher ist mit einer hohen Dichtigkeit mit geringem Aufwand herstellbar, wenn seine Wärmeaustauschplatten außer- an ihren Eintritts- und Austrittsbereiche ausbildenden Außenkantenabschnitten miteinander ver- schweißt sind.

Sofern der Plattenwärmetauscher mittels Wärmeaustauschplatten aus Aluminium ausgebildet ist, sind die Wärmeaustauschplatten außer an ihren Eintritts- bzw. Austrittsbereiche ausbildenden Außenkantenabschnitten mit Kragen versehen und an ihren mit Kragen versehenen Außenkantenabschnitten miteinander verschweißt oder verfalzt. Auch hierdurch kann der Plattenwärmetauscher gemäß der Erfindung mit einer hohen Dichtigkeit hergestellt werden.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers werden die Wärmeaus- tauschplatten aufeinander gestapelt, miteinander dicht zu verbindende Außenkantenabschnitte bzw. Kragen in Anlage zueinander gebracht und die miteinander zu verbindenden Außenkantenabschnitte bzw. Kragen miteinander verschweißt. Vor- teilhaft geschieht diese Verschweißung der untereinander zu verbindenden Außenkantenabschnitte bzw. Kragen in einem einzigen Arbeitsschritt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Plattenwärmetauschers ;

Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Platten-

Wärmetauschers ;

Figur 3 eine Prinzipdarstellung eines Folienblatts der

in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ;

Figur 4 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Folienblatts der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ;

Figur 5 eine Prinzipdarstellung eines Folienblatts der

in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ;

und die

Figuren

6 und 7 Darstellungen zweier zur Zusammenstellung der in

Figur 1 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers vorgesehener Wärmeaustauschplatten. Eine in Figur 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigte erste Ausführungsform, eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers 1 weist ein Paket aus übereinander angeordneten gleichartigen Wärmeaustaüschplatten 2 auf, die zwischen sich voneinander getrennte Strömungskanäle 3 für ein erstes Fluid ausbilden. Die Strömungskanäle 3 für das erste Fluid verbinden einen Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids mit einem Austrittsbereich 5 des ersten Fluids.

Im Wechsel zu den Strömungskanälen 3 für das erste Fluid bil- den die Wärmeaustauschplatten 2 Strömungskanäle 6 für ein zweites Fluid aus. Die Strömungskanäle 6 für das zweite Fluid verbinden einen Eintrittsbereich 7 des zweiten Fluids mit einem Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids. Der in Figur 1 gezeigte Plattenwärmetauscher 1 ist als Gegenstromwärmetauscher 1 ausgebildet. Der Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids in den Gegenstromwärmetauscher 1 ist auf der in Figur 1 linken Seite des Gegenstromwärmetauschers angeordnet, wohingegen der Austrittsbereich 5 des ersten Fluids auf der in Figur 1 rechten Seite des Gegenstromwärmetauschers 1 angeordnet ist. Entsprechend ist der Eintrittsbereich 7 des zweiten Fluidstroms auf der in Figur 1 rechten Seite des Gegen- Stromwärmetauschers 1 und der Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids auf der in. Figur 1 linken Seite des Gegenstromwärme- tauschers 1 angeordnet. Während des Durchtritts des ersten Fluids und des zweiten Fluids durch die Strömungskanäle 3 bzw. 6 wird zwischen den beiden Fluiden thermische Energie ausgetauscht.

Die Abmessungen der Wärmeaustauschplatten 2 des in Figur 1 gezeigten Gegenstromwärmetauschers 1 können in ihren Abmes- sungen so gewählt werden, dass sie exakt oder nahezu exakt dem für den Gegenstromwärmetauscher 1 zur Verfügung stehenden Bauraum entsprechen. Ein Gehäuse, mittels dem der Gegenstromwärmetauscher 1 eingehaust wäre, ist bei dem in Figur 1 gezeigten Gegenstromwärmetauscher i nicht vorgesehen. Entspre- chend wird kein Bauraum für ein Gehäuse benötigt.

Die Wärmeaustauschplatten 2 des Gegenstromwärmetauschers ' 1 sind aus demselben Werkstoff, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, z.B. aus Polyester, ausgebildet.

-

Zur Abdichtung des aus den- ärmeaustauschplatten 2 bestehenden Gegenstromwärmetauschers 1 zwischen dem Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids und dem Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids sowie zwischen dem Eintrittsbereich 7 des zweiten Flu- ids und dem Austrittsbereich 5 des ersten Fluids sind die

Wärmeaustauschplätten 2 des Gegenstromwärmetauschers 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels an den Eckbereichen der Wärmeaustauschplatten 2, die zwischen dem Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids und dem Austrittsbereich 8 des zweiten Flu- ids sowie ' dem Austrittsbereich 5 des ersten Fluids und dem Eintrittsbereich 7 des zweiten Fluids angeordnet sind, abdichtend miteinander verbunden. Hierzu sind die Wärmeaus- tauschplatten 2 an ihren den Eckbereichen 9, 10 entsprechenden Abschnitten ihrer Außenkanten 11 mit etwa senkrecht zur Plattenebene der Wärmeaustauschplatten 2 angeordneten Kragen versehen, wobei mittels dieser Kragen benachbarte Wärmeaus- tauschplatten 2 an den genannten Eckbereichen 9, 10 abdichtend miteinander verbunden sind. Da die Wärmeaustauschplatten 2 sämtlich aus demselben Werkstoff bestehen, kann als Verbindungsart vorzugsweise eine Verschweißung eingesetzt werden. Die Wärmeaustauschplatten 2 des Gegenstromwärmetauschers 1 bilden eine selbsttragende Matrix.

An den Abschnitten der Außenkanten 11 der Wärmeaustauschplatten 2, die sich zwischen dem Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids und dem Eintrittsbereich 7 des zweiten Fluids bzw.

zwischen dem Austrittsbereich 5 des ersten Fluids und dem Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids erstrecken, sind die Wärmeaustauschplatten 2 ebenfalls mit entsprechenden etwa in Vertikalrichtung aus der Hauptebene der Wärmeaustauschplatten 2 vorstehenden Kragen versehen. Zur Abdichtung der Wärmeaustauschplatten an den durch die genannten Abschnitte der Außenkanten 11 gebildeten ' Seitenbereichen 12, 13 sind die dort angeordneten Außenkanten der Wärmeaustauschplatten 2 mittels der genannten Kragen abdichtend miteinander verbunden, wobei aus den bereits angeführten Gründen eine Verschweißung als Verbindungsart zweckmäßig ist.

Um eine plane untere und- obere Abschlussfläche des Gegen- stromwärmetauschers 1 vorzusehen, können die untere bzw. die obere Wärmeaustauschplatte jeweils als untere bzw. obere Abschlussplatte ausgebildet sein. Die Abschlussplatten bestehen ebenfalls aus demselben Werkstoff wie die Wärmeaustauschplat- ten 2, wobei sowohl die untere Abschlussplatte als auch die obere Abschlussplatte als Hohlraumplatte, insbesondere als Doppelstegplatte, ausgebildet sein kann. In einer abgewandelten Ausführungsform des vorstehend geschilderten Gegenstromwärmetauschers 1 wird auf eine Verschweißung der betreffenden Außenkantenabschnitte der Wärmeaustauschplatten an den Eckbereichen 9, 10 und den Seitenbereichen 12, 13 verzichtet.

Stattdessen ist an den Eckbereichen 9, 10 ein in Figur 3 prinzipiell dargestelltes Folienblatt 14 abdichtend mit den den Eckbereichen 9, 10 zugeordneten Außenkantenabschnitten der Wärmeaustauschplatten 2 verbunden. Die beiden Folienblät- ter 14 sind ebenfalls aus demselben Werkstoff hergestellt wie die Wärmeaustauschplatten und entsprechend mit den. genannten, den Eckbereichen 9, 10 zugeordneten Außenkantenbereichen der Wärmeaustauschplatten 2 verschweißt. Irgendwelche senkrecht aus der Hauptebene der Wärmeaustauschplatte 2 vorstehende Kragen od.dgl. sind bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich.

Entsprechend sind an den Seitenbereichen 12, 13 des in Figur 1 gezeigten Gegenstromwärmetauschers 1 in Figur 4 prinzipiell dargestellte Folienblätter 15 mit den den genannten Seitenbereichen 12, 13 zugeordneten Abschnitten der Außenkanten 11 der Wärmeaustauschplatten 2 verschweißt.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform des Gegenstrom- Wärmetauschers mit den Folienblättern 14,· 15 an den beiden

Eekbereichen 9, 10 und den beiden Seitenbereichen 12, 13 können die selbsttragenden Eigenschaften der aus den Wärmeaus- tauschplatten 2 und den Folienblättern 14, 15 bestehenden Matrix des Gegenstromwärmetauschers 1 durch das Zusammenwirken zwischen den Wärmeaustauschplatten 2 und den Folienblättern 14, 15 realisiert werden.

Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 ist als Kreuzstromwärmetauscher 1 ausgebildet, Sie unterscheidet sich von dem vorstehend anhand der Figur 1 beschriebenen Gegenstromwärmetauscher 1 durch die Ausgestaltung der Wärmeaustauschplatten 2. Zwischen den Wärmeaustauschplatten 2 sind die Strömungskanäle 3 bzw. 6 ausgebildet, wobei die Strömungsrichtung des ersten Fluids durch den Eintrittsbereich 4 zum Austrittsbereich 5 etwa senkrecht zur Strömungsrichtung des zweiten Fluids vom Eintrittsbereich 7 zum Austrittsbereich 8 verläuft.

Statt zweier Eckbereiche und zweier Seitenbereiche hat der" in Figur 2 gezeigte Kreuzstromwärmetauscher vier Eckbereiche 16, 17, 18, 19, in denen die diesen Eckbereichen 15, 17, 18, 19 zugeordneten Abschnitte der Außenkanten 11 der Wärmeaustauschplatten 2 abdichtend miteinander verbunden sind.

Wie im Falle des in Figur 1 gezeigten Gegenstromwärmetauschers kann die abdichtende Verbindung in den Eckbereichen 16, 17, 18, 19 mittels aus der Hauptebene der Wärmeaustausch- platten 2 etwa in Vertikälrichtung vorstehender Kragen bewerkstelligt werden. Alternativ ist es möglich, an den Eckbereichen 16, 17, 18, 19 jeweils ein in Figur 5 im Prinzip dargestelltes Folienblatt 20 vorzusehen.

....-. , . ·

Die Verbindung zwischen den den Eckbereichen 16, 17, 18, 19 zugeordneten Abschnitten der ' Außenkanten 11 der Wärmeaus- tauschplatten 2 erfolgt durch Verschweißung der betreffenden Außenkantenabschnitte oder durch die Folienblätter 20, die zur abdichtenden Verbindung mit den betreffenden Außenkantenabschnitten der Wärmeaustauschplatten ebenfalls mit diesen Außenkantenabschnitten verschweißt sind.

Bei der im Folgenden anhand der Figuren 1, 6 und 7 beschriebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, als Gegen- stromwärmetauscher ausgebildeten Plattenwärmetauschers 1, der für gasförmige Fluide vorgesehen ist, sind die Strömungskanäle 3 für das erste Fluid und die Strömungskanäle 6 für das zweite Fluid alternierend 1 zwischen aufeinanderfolgend angeordneten, in den Figuren 6 u d 7 gezeigten ersten und zweiten Wärmeaustauschplatten 2a, 2b ausgebildet.

Jede erste Wärmeaustauschplatte 2a hat einen den Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt 21, einen den Austrittsbereich 5 des ersten Fluids ausbildenden kragerifreien Außenkantenabschnitt 22, einen dem Eintrittsbereich 7 des zweiten Fluids zugeordneten mit einem Kragen 37 verse'henen Außenkantenabschnitt 23, einen dem Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids zugeordneten mit einem Kragen 38 versehenen Außenkantenabschnitt 24 , und zwischen dem den Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt 21 einerseits und ' dem dem Eintrittsbereich 7 des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt 23 andererseits, zwischen dem dem Eintrittsbereich des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt 23 einerseits und dem den ' A.ustrittsbereich 5 des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt 22 andererseits, zwischen dem den Austrittsbereich 5 des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt 22 einerseits und dem dem Austrittsbereich 8 des ersten Fluids zugeordneten. Außenkantenabschnitt 24 andererseits und zwischen dem dem Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt 24 einerseits und dem den Eintrittsbereich des ersten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt 21 andererseits Außenkantenabschnitte 25, 26, 27, 28.

Jede zweite Wärmeaustauschplatte 2b hat einen den Eintrittsbereich 7 des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außen- kantenabschnitt 29, einen den Austrittsbereich des zweiten

Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt 30, einen dem Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids zugeordneten mit einem Kragen 39 versehenen Außenkantenabschnitt 31, einen dem Austrittsbereich 5 des ersten Fluids zugeordneten mit einem' " Kragen 40 versehenen Außenkantehabschnitt 32, und zwischen dem den Eintrittsbereich ' 7 des zweiten Fluids ausbildenden f"' kragenfreien Außenkantenabschnitt einerseits und dem dem. Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt 31 andererseits, zwischen dem dem Eintrittsbereich 4 des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt 31 einerseits und dem den Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien !' Außenkantenabschnitt 30 andererseits, zwischen dem den Austrittsbereich 8 des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien -'Außenkantenabschnitt 30 einerseits und dem dem Austrittsbereich 5 des ersten Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt 32 andererseits, und zwischen dem dem Aus- trittsbereich 5 des , ersteh Fluids zugeordneten Außenkantenabschnitt 32 einerseits .und dem den Eint ittsbereich 7 des zweiten Fluids ausbildenden kragenfreien Außenkantenabschnitt 29 andererseits Außertkantenabschnitte 33, 34, 35, 36. Die zwischen den Eintrittsbereichen 4, 5 und den Austrittsbereichen 7, 8 angeordneten einander zugeordneten Außenkantenabschnitte 25, 33/ 26, 36; 27, 35; 28, 34 benachbarter erster und zweiter Wärmeaustauschplatten 2a, 2b sind fluiddicht mit- einander verbunden.

*

Jede erste Wärmeaustauschplatte 2a ist an ihren Kragen 37, 38 fluiddicht mit den zugeordneten Außenkantenabschnitten 29, 30 der kragenseitig benachbarten zweiten Wärmeaustauschplatte 2b verbunden. Jede zweite Wärmeaustauschplatte 2b ist an ihren Kragen 39, 40 fluiddicht mit den zugeordneten Außenkantenabschnitten 21, 22 der kragenseitig benachbarten ersten Wärmeaustauschplatte 2a verbunden. Die Wärmeaustauschplatten 2a, 2b weisen an ihren einander zugeordneten Außenkantenabschnitten 25, 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34 zueinander versetzte Vorsprünge 41, 42 auf, mittels denen die Wärmeaustauschplatten. 2a, 2b an ihren einander zugeordneten Außenkantenabschnitten 25, 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34 in- einandergreifend ausgebildet sind.

Die Vorsprünge 41, 42 an den einander zugeordneten Außenkantenabschnitten 25, 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34 der Wärmeaustauschplatten 2a, 2b haben in Längsrichtung der Außenkanten- abschnitte 25, 33; 26, 36; 27, 35; 28, 34 einen U-förmigen

Querschnitt, wobei die Vorsprünge 41, 42 senkrecht zur Wärmeaustauschplattenebene eine größere Abmessung aufweisen als in den Wärmeaustauschplatten 2a, 2b ausgebildete Wellen 43, 44. Die als untere Abschlussplatte des Plattenwärmetauschers 1 angeordnete Wärmeaustauschplatte 2a, 2b und/oder die als obere Abschlussplatte des Plattenwärmetauschers 1 angeordnete Wärmeaustauschplatte : a, 2b ist bzw. sind mit einem Schaumeinleger versehen.

Die Wärmeaustauschplatten 2a, 2b und die Schaumeinleger sind aus demselben Werkstoff, z.B. aus PET ' ( Polyethylenterephtha- lat) ausgebildet.

Die Wärmeaustauschplatten 2a, 2b sind außer an ihren Eintritts- bzw. Austrittsbereiche 4, 5, 7, 8 ausbildenden Außen- kantenabschnitten miteinander verschweißt.

Wenn die Wärmeaustauschplatten alternativ aus Aluminium ausgebildet sind, sind sie außer an ihren Eintritts- bzw. Austrittsbereiche 4, 5, 7, 8 ausbildenden Außenkantenabschnitten mit Kragen versehen und an ihren mit Kragen versehenen Außenkantenabschnitten miteinander verschweißt oder verfalzt. "

Zur Herstellung des Plattenwärmetauschers 1 werden die Wärmeaustauschplatten 2a, 2b aufeinander gestapelt, miteinander dicht zu verbindende Außenkantenabschnitte bzw. Kragen ' in Anlage aneinander gebracht, und die miteinander zu verbindenden Außenkantenabschnitte bzw. Kragen in einem einzigen Arbeitsschritt miteinander verschweißt.