Plattenwärmetauscher mit einem Anschlussflansch

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit Anschlussflansch, mit einer Strömungsöffnung und mehreren Bohrungen an seiner einen Seite zur Befestigung des Gegenflansches, wobei der Anschlussflansch an seiner anderen Seite über einen Ein - oder Austrittskanal des Plattenwärmetauschers mit dessen Deck - oder Grundplatte metallisch verbunden ist.
Gewöhnlich sind Anschlussflansche Strangpressteile, die, nach dem Abtrennen von dem gepressten Strang, der etwa die Konturen des Anschlussflansches aufweist, mechanisch bearbeitet werden müssen. ( DE 196 54 362 A1) Die mechanische Bearbeitung ist relativ teuer, weshalb der gesamte Anschlussflansch oft das teuerste Einzelteil des Plattenwärmetauschers darstellt. Anschlussflansche werden auch als Druckgusserzeugnis, z.B. aus Aluminium, hergestellt, die jedoch ebenfalls kostenaufwendig sind und immer noch gewisse Schwierigkeiten bei der metallischen Verbindung, beispielsweise beim Löten, mit der Deck - oder Grundplatte verursachen. Anschlussflansche aus Aluminium benötigen eine vergleichsweise größere Dicke als solche aus Stahl, um die gleiche Haltbarkeit zu besitzen. Die DE 37 16 087 zeigt einen als Druckgusserzeugnis hergestellten Flansch. Ferner werden Anschlussflansche umformtechnisch als Stanzteil oder als Stanz - und Ziehteil hergestellt, die nach der löttechnischen Herstellung des Plattenwärmetauschers ebenfalls noch bearbeitet werden müssen.
Das EP 623 798 A2 zeigt keinen Anschlussflansch mit Bohrungen, an dem der Gegenflansch einer medienführenden Leitung anschließbar ist. Dort ist jedoch der innere Aufbau eines Plattenwärmetauschers mit Anschlussstrukturen des Plattenwärmetauschers selbst beschrieben und abgebildet worden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Plattenwärmetauscher mit Anschlussflansch kostengünstiger zu gestalten und ihn mit einer hohen Haltbarkeit auszustatten.

[0002] Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß der Anschlussflansch ein Stanz- oder Tiefziehteil mit durchgehenden Befestigungsbohrungen ist, der entweder über ein als Stanz - und Ziehteil ausgebildetes Zwischenstück oder über eine am Anschlussflansch mittels Tiefziehen angeformte Umrandung mit der Deck- oder Grundplatte des Plattenwärmetauschers verbunden ist.

[0003] Stanz - und Ziehteile sind insbesondere für Massenprodukte sehr kostengünstig herstellbar, wodurch die Kosten pro Anschlussflansch um mehr als 60% gesenkt werden können. Die Ausbildung des Zwischenstücks als Stanz - und Ziehteil oder die am Anschlussflansch angeformte Umrandung erlauben den Einsatz dünnerer Deck und/oder Grundplatten. Als Massivblock ausgebildete bekannte Anschlussflansche erfordern für eine qualitätsgerechte Lötverbindung eine gewisse Mindestdicke der Deck - oder Grundplatte. Durch die Erfindung wird die Mindestdicke reduziert.
Die Ansprüche 2 bis 5 beziehen sich auf eine Variante, in der ein als Zwischenstück bezeichnetes Stanz - und Ziehteil und ein gestanzter Anschlussflansch verwendet wird, während die Ansprüche 6 und 7 eine alternative Ausführung des Anschlussflansches betreffen, in der auf das Zwischenstück verzichtet wird, weil der Flansch selbst als Tiefziehteil ausgeführt ist. Beide Anschlussvarianten könnten auch an ein und demselben Plattenwärmetauscher verwendet werden.
Anspruch 2 sieht vor, dass das Zwischenstück als Einzelteil mit dem als Stanzteil hergestellten Anschlussflansch verbunden und über einem Ein-oder Austrittskanal des Plattenwärmetauschers an der Grund-oder Deckplatte mittels Löten befestigt ist.

[0004] Anspruch 3 beschreibt, dass der Anschlussflansch aus Aluminium besteht und dass in den Befestigungsbohrungen Gewindebuchsen aus Stahl eingesetzt sind. Dadurch kann der Anschlussflansch wesentlich dünner ausgebildet sein, wodurch Gewicht gespart wird. Durch den Einsatz von standardisierten Gewindebuchsen aus Stahl können bei gleicher Einschraubtiefe höhere Drehmomente realisiert bzw. höhere Befestigungskräfte übertragen werden.
Der durch das Zwischenstück gebildete Abstand zwischen dem Flansch und der Deck - oder Grundplatte des Plattenwärmetauschers wird in der Form genutzt, dass sich die Gewindebuchsen in diesen Abstand hinein erstrecken. Dadurch kann die für die Haltbarkeit von Schraubverbindungen wichtige Gewindelänge entsprechend den geforderten Haltekräften variiert werden, indem Gewindebuchsen ausgewählt werden, die für den Einsatzfall optimal sind.
Das Zwischenstück soll in einer bevorzugten Variante ein beidseitig lotplattiertes Blechteil, insbesondere aus Aluminium sein. Dadurch wird erreicht, dass die Deck - oder Grundplatte des Plattenwärmetauschers an ihrer Außenseite nicht Iotplattiert ausgeführt sein muß. Die äußere Lotplattierung an der Deck - oder Grundplatte hat sich in vielen Fällen als nachteilig herausgestellt, weil dort gewöhnlich Anlagepunkte der Lötvorrichtung vorhanden sind, die zu einer nicht gewünschten metallischen Verbindung zwischen der Lötvorrichtung und dem Plattenwärmetauscher führen.
Der erfindungsgemäße Anschlussflansch besitzt insgesamt weniger Masse als ein massiver Flanschblock. Der Energieverbrauch beim Löten wird wesentlich von der zu verbindenden Gesamtmasse bestimmt.
Der erfindungsgemäße Anschlussflansch wird vorgefertigt und als ein Teil mit der Deck - oder Grundplatte zusammengefügt. Dazu wird das Zwischenstück aus beidseitig lotplattiertem Blech ausgestanzt und zu einer topfartigen Gestalt mittels Tiefziehen geformt. Im Boden der topfartigen Gestalt befindet sich eine mit der Strömungsöffnung in dem Flansch korrelierende Öffnung, die von einem umlaufenden Kragen umgeben ist. Mit diesem Kragen wird das Zwischenstück in die Strömungsöffnung des Flansches gesteckt und durch Umformung des Kragens, insbesondere durch Umlegen des überstehenden Kragens nach außen, werden der Anschlussflansch und das Zwischenstück miteinander verbunden. Der Anschlussflansch kann bereits nach dem Ausstanzen, also vor dem Zusammenfügen mit dem Zwischenstück, mit den Gewindeeinsätzen versehen werden. Dabei werden die Gewindeeinsätze "provisorisch" beispielsweise durch Einnieten, Einpressen oder dergleichen in den Bohrungen der Flanschplatte befestigt. In der Massenproduktion können solche Anschlüsse nahezu vollautomatisch und deshalb kostengünstig hergestellt und angeboten werden.
Der wie beschrieben vorgefertigte Anschlussflansch wird dann ebenfalls "provisorisch", d. h. zum Löten vorfixiert, über einem Ein - oder Ausströmkanal in der Deck - und/oder der Grundplatte befestigt. Anschließend wird der Plattenwärmetauscher in bekannter und hier nicht relevanter Weise unter Hinzufügung der mit Anschlüssen versehenen Grund - und/oder Deckplatte zusammengefügt, um danach als kompakter Block verlötet zu werden. Dabei wird sowohl die Lötverbindung zwischen dem Flansch und dem Zwischenstück, zwischen Gewindebuchse und Bohrung und zwischen Deck-und/oder Grundplatte und dem Zwischenstück hergestellt.

[0005] Die bereits erwähnte alternative Lösung sieht gemäß den Ansprüchen 6 und 7 vor, dass der Anschlussflansch mit der Umrandung entweder aus der Grund- oder Deckplatte oder als Einzelteil topfartig mittels Tiefziehen ausgeformt ist. Wenn der Anschlussflansch als Einzelteil hergestellt ist, ist an der Umrandung ein Rand oder dgl. angeformt. Mit diesem Rand wird der Anschlussflansch über einem Kanal in der Deck-oder Grundplatte angelötet.
Ein Stahleinsatz mit Durchgangsöffnungen, in die ein Gewinde eingeformt ist, ist an der Unterseite des Flansches in einer solchen Position angelötet und/oder mechanisch befestigt, dass die Befestigungsbohrungen mit den Durchgangsöffnungen übereinstimmen. Selbstverständlich stimmen auch beide Strömungsöffnungen überein. Vorzugsweise entsprechen die Konturen des Stahleinsatzes etwa denen des Anschlussflansches. Sie können eine ovale oder eine ähnliche Form besitzen. Zur Reduzierung des Gewichts ist es jedoch möglich, den Stahleinsatz hinsichtlich Dicke und Gestaltung des Umfangs zu optimieren.

[0006] Die Erfindung wird nachfolgend in zwei Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 Draufsicht auf einen Plattenwärmetauscher mit einem Anschluß;

Fig. 2 Schnitt durch den Anschluß aus Fig. 1;

Fig. 3 Schnitt durch den Anschluß des in Fig. 5 gezeigten Plattenwärmetauschers;

Fig.4 Schnitt, ähnlich Fig. 3;

Fig. 5 Draufsicht auf den Plattenwärmetauscher mit einem Anschluß aus Fig:3 oder Fig.4;

Der Plattenwärmetauscher ist ein flüssigkeitsgekühlter Ölkühler und besteht aus wannenartig umgeformten Aluminiumblechen 6, die ineinander gestapelt sind, so dass zwischen den Blechen 6 Kanäle 5 für Öl und für die Kühlflüssigkeit abgetrennt sind. Die Kanäle 5 sind in nicht gezeigter weil bekannter Weise mit den Ein - und Austrittskanälen 11 verbunden, die in der Deckplatte 4 des Plattenwärmetauschers angeordnet sind. Zwei Kanäle 11 dienen der Zuführung und der Abführung des Öls. Die anderen zwei Kanäle 11 sind für die Kühlflüssigkleit gedacht. Der in der rechten, oberen Ecke des Plattenwärmetauschers angeordnete Kanal 11 besitzt einen Anschlussflansch 1.

[0007] Die anderen Kanäle 11 sind ebenfalls mit (nicht gezeigten) Anschlüssen ausgestattet. Der Anschlussflansch 1 ist relativ dicht am Rand des Plattenwärmetauschers angeordnet, so dass der Anschlussflansch 1 den Rand des Plattenwärmetauschers überragt. Eine solche Positionierung des Anschlusses ist in manchen Fällen erforderlich, weil sie durch die Einbauforderungen bzw. Anschlussbedingungen bestimmt wird. Sie kann besonders günstig und einfach durch die in Fig. 2 gezeigte Ausführung des Anschlusses erreicht werden. Der Anschlussflansch 1 ist aus einem Aluminiumblech ausgestanzt worden. Er besitzt zwei durchgehende Befestigungsöffnungen 2. In diese Befestigungsbohrungen 2 wurde je ein Gewindeeinsatz 10 aus Stahl eingefügt und durch Verstemmen befestigt. Der Flansch 1 weist eine Strömungsöffnung 7 auf. Aus einem beidseitig lotplattierten Aluminiumblech wurde das Zwischenstück 3 ausgestanzt und mittels Tiefziehen topfartig umgeformt. Der Boden des topfartigen Zwischenstücks 3 besitzt eine Öffnung, die von einem Kragen 15 umgeben ist. Dieser Kragen 15 passt exakt in die Strömungsöffnung 7 des Anschlussflansches 1 und wurde dort eingesetzt. Der obere Rand des Kragens 15 wurde nach außen umgelegt, so dass er formschlüssig an dem Rand der Strömungsöffnung 7 anliegt. Gegenüber dem Boden befindet sich die große Öffnung des topfartigen Zwischenstücks 3, die ebenfalls von einem Rand umgeben ist. Der bis hierher wie beschrieben vorgefertigte Anschluss wird mit dem Rand der großen Öffnung des Zwischenstücks 3 bzw. des Topfes auf den Kanal 11 in der Deckplatte 4 des Plattenwärmetauschers aufgesetzt und in geeigneter Weise provisorisch fixiert, damit sich die Position bis zum Abschluss des Lötvorgangs nicht verändern kann. Aus Fig. 2 ist auch zu erkennen, dass zwischen dem Anschlussflansch 1 und der Deckplatte 4 ein Abstand a vorhanden ist, dessen Größe durch die Dimensionierung des Zwischenstücks 3 bestimmt ist. Dadurch wurde Raum zur Verfügung gestellt, in den sich die Gewindeeinsätze 10 erstrecken. Es ist also möglich, die für den jeweiligen Anwendungsfall passenden Gewindeeinsätze 10 auszuwählen, wobei stets der gleiche Flansch 1 verwendet werden kann.

[0008] Wenn die Anschlussbedingungen des Plattenwärmetauschers es zulassen, kann der Anschluss so positioniert werden, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist. Er liegt näher zum Zentrum des Plattenwärmetauschers als der Anschluss aus Fig. 1.

[0009] Für solche Anschlusspositionen bieten sich die in Fig. 3 oder 4 gezeigten Ausführungen an. Es sei jedoch noch einmal betont, dass z. B. zwei Anschlüsse des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 2 ausgebildet sein könnten und die anderen zwei gemäß den nachfolgend beschriebenen Varianten. Genauso gut könnte lediglich ein einziger Anschluss erfindungsgemäß ausgebildet und alle anderen Anschlüsse könnten anders gestaltet sein. In Fig. 3 ist der Anschlussflansch 1 ein Tiefziehteil aus lotbeschichtetem Aluminiumblech, mit einer Umrandung 33 und einem umgelegten Rand an der Umrandung 33. Mit diesem Rand wird der Anschlussflansch 1 über dem Kanal 11 auf der Deckplatte 4 aufgesetzt und wie beschrieben verlötet. Zuvor jedoch wurde an der Innenseite des Flansches 1 ein etwa die Form des Flansches 1 aufweisender Stahleinsatz 13 mit Gewindeöffnungen 12 mechanisch befestigt und zwar so, daß die Gewindeöffnungen 12 des Stahleinsatzes 13 und selbstverständlich auch die Strömungsöffnung 7 im Stahleinsatz 13 mit den entsprechenden Öffnungen 7; 8 im Anschlussflansch 1 übereinstimmen.
Im Unterschied zu Fig. 3 wurde in Fig. 4 vorgesehen, dass der Anschlussflansch 1 einstückig mittels Tiefziehen aus der Deckplatte 4 ausgebildet ist. Der Stahleinsatz 13 wird in diesem Fall wie beschrieben eingesetzt und befestigt, bevor die Deckplatte 4 auf den Wärmetauscher aufgesetzt wird.

Ansprüche

1. Plattenwärmetauscher mit einem Anschlussflansch (1), mit einer Strömungsöffnung (7) und mit mehreren Bohrungen (8) an seiner einen Seite, zur Befestigung des Gegenflansches, wobei der Anschlussflansch (1) an seiner anderen Seite über einen Ein - oder Austrittskanal (11) des Plattenwärmetauschers mit dessen Deck - oder Grundplatte (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Anschlussflansch (1) ein Stanz - oder Tiefziehteil mit durchgehenden Befestigungsbohrungen (8) ist, der entweder über ein als Stanz - und Tiefziehteil ausgebildetes Zwischenstück (3) oder über eine am Anschlussflansch (1) mittels Tiefziehen angeformte Umrandung (33) mit der Deck - oder Grundplatte (4) des Plattenwärmetauschers verbunden ist.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (3) als Einzelteil mit dem als Stanzteil hergestellten Anschlussflansch (1) verbunden und über einem Ein - oder Austrittskanal (11) des Plattenwärmetauschers an der Grund - oder Deckplatte (4) mittels Löten befestigt ist.

3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflansch (1) aus Aluminium besteht und in den Befestigungsbohrungen (8) Gewindebuchsen (10) aus Stahl eingesetzt sind, die sich in den durch das Zwischenstück (3) gebildeten Abstand (a) zwischen dem Anschlussflansch (1) und der Deck - oder Grundplatte (4) des Plattenwärmetauschers hinein erstrecken.

4. Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (3) aus beidseitig lotplattiertem Aluminiumblech besteht.

5. Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (3) topfartig ausgebildet ist, mit einer Öffnung im Boden des Topfes, die von einem Kragen (15) umfasst ist, wobei der Kragen (15) in die Strömungsöffnung (7) des Flansches (1) hineinpasst, in der er verlötet ist und dass die gegenüber dem Boden angeordnete größere Öffnung einen Rand besitzt, mit dem das Zwischenstück auf der Grund - oder Deckplatte (4) verlötet ist.

6. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflansch (1) mit der Umrandung (33) entweder einstückig aus der Grund - oder Deckplatte (4) oder als Einzelteil topfartig mittels Tiefziehen ausgeformt ist.

7. Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahleinsatz (13) mit einer Strömungsöffnung (7) und mit Durchgangsöffnungen (12), in die ein Gewinde eingeformt ist, an der Unterseite des Anschlussflansches (1) in einer solchen Position angelötet und/oder mechanisch befestigt ist, dass die Befestigungsbohrungen (8) mit den Durchgangsöffnungen (12) und die Strömungsöffnungen (7) im Anschlussflansch (1) und im Stahleinsatz (13) übereinstimmen.

Claims

1. Plate heat exchanger with a connecting flange (1), with a flow orifice (7) and with a plurality of bores (8) on one of its sides, for fastening the counterflange, the connecting flange (1) being connected on its other side, above an inlet or outlet duct (11) of the plate heat exchanger, to the cover plate or baseplate (4) of the latter, characterized in that the connecting flange (1) is a stamped or deep-drawn part with continuous fastening bores (8), which is connected to the cover plate or baseplate (4) of the plate heat exchanger either via an intermediate piece (3) produced as a stamped or deep-drawn part or via a border (33) integrally formed on the connecting flange (1) by means of deep-drawing.

2. Plate heat exchanger according to Claim 1, characterized in that the intermediate piece (3) is connected as an individual part to the connecting flange (1) produced as a stamped part and is fastened to the baseplate or cover plate (4), above an inlet or outlet duct (11), by means of soldering.

3. Plate heat exchanger according to Claims 1 and 2, characterized in that the connecting flange (1) consists of aluminium, and the fastening bores (8) have inserted in them steel threaded bushes (10) which extend into the clearance (a), formed by the intermediate piece (3), between the connecting flange (1) and the cover plate or baseplate (4) of the plate heat exchanger.

4. Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piece (3) consists of sheet aluminium solder-plated on both sides.

5. Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piece (3) has a pot-like design, with, in the bottom of the pot, an orifice which is surrounded by a collar (15), the collar (15) being fitted into the flow orifice (7) of the flange (1) in which it is soldered, and in that the larger orifice arranged opposite the bottom possesses a rim, by means of which the intermediate piece is soldered to the baseplate or cover plate (4).

6. Plate heat exchanger according to Claim 1, characterized in that the connecting flange (1), together with the border (33), is shaped either in one piece out of the baseplate or cover plate (4) or as an individual part in the form of a pot by means of deep-drawing.

7. Plate heat exchanger according to Claims 1 and 6, characterized in that a steel insert (13) with a flow orifice (7) and with passage orifices (12), into which a thread is integrally formed, is soldered and/or mechanically fastened to the underside of the connecting flange (1) in such a position that the fastening bores (8) coincide with the passage orifices (12) and the flow orifices (7) in the connecting flange (1) and in the steel insert (13) coincide.

Revendications

1. Echangeur de chaleur à plaques comprenant une bride de raccordement (1), avec une ouverture d'écoulement (7) et avec plusieurs alésages (8) sur l'un de ses côtés, pour la fixation de la bride conjuguée, la bride de raccordement (1) étant connectée, au niveau de son autre côté, par le biais d'un conduit d'entrée ou de sortie (11) de l'échangeur de chaleur à plaques à sa plaque de recouvrement ou de base (4),
caractérisé en ce que
la bride de raccordement (1) est une pièce estampée ou emboutie avec des alésages de fixation traversants (8), qui est connectée soit par le biais d'une pièce intermédiaire (3) réalisée sous forme de pièce estampée et emboutie, soit par le biais d'une bordure (33) formée sur la bride de raccordement (1) par emboutissage, à la plaque de recouvrement ou de base (4) de l'échangeur de chaleur à plaques.

2. Echangeur de chaleur à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (3) est connectée sous forme de pièce individuelle à la bride de raccordement (1) fabriquée sous forme de pièce estampée et est fixée par brasage au-dessus d'un canal d'entrée ou de sortie (11) de l'échangeur de chaleur à plaques sur la plaque de base ou de recouvrement (4).

3. Echangeur de chaleur à plaques selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bride de raccordement (1) se compose d'aluminium et en ce que des douilles filetées (10) en acier sont insérées dans les alésages de fixation (8), lesquelles s'étendent dans l'espace (a) formé par la pièce intermédiaire (3) entre la bride de raccordement (1) et la plaque de recouvrement ou de base (4) de l'échangeur de chaleur à plaques.

4. Echangeur de chaleur à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (3) se compose de tôle d'aluminium plaquée des deux côtés avec un agent à braser.

5. Echangeur de chaleur à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (3) est réalisée en forme de pot, avec une ouverture dans le fond du pot, laquelle est entourée par un col (15), le col (15) passant dans l'ouverture d'écoulement (7) de la bride (1), dans laquelle il est brasé et en ce que l'ouverture plus grande disposée en face du fond possède un bord avec lequel la pièce intermédiaire est brasée sur la plaque de base ou de recouvrement (4).

6. Echangeur de chaleur à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride de raccordement (1) est formé avec la bordure (33) soit d'une pièce à partir de la plaque de base ou de recouvrement (4), soit sous forme de pièce individuelle en forme de pot par emboutissage.

7. Echangeur de chaleur à plaques selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce qu'un insert en acier (13) avec une ouverture d'écoulement (7) et avec des ouvertures de passage (12), dans lesquelles est formé un filetage, est brasé et/ou fixé mécaniquement à la face inférieure de la bride de raccordement (1) dans une position telle que les alésages de fixation (8) coïncident avec les ouvertures de passage (12) et les ouvertures d'écoulement (7) dans la bride de raccordement (1) et dans l'insert en acier (13).

Zeichnung