Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers, sowie nach diesem Verfahren hergestellter Plattenwärmetauscher

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers (1), wobei mehrere Wärmetauscherplatten (2) derart übereinander angeordnet werden, dass sie jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherplatten (2) einen von einem Wärme übertragenden Fluid durchströmbaren Zwischenraum ausbilden, und dass Durchtrittsöffnungen (6), die in den Wärmetauscherplatten vorgesehen sind, miteinander fluchten, und wobei benachbarte Wärmetauscherplatten (2) fluiddicht gegeneinander abgedichtet werden, und wobei Verbindungselemente (5) durch die Durchtrittsöffnungen geführt werden und die Wärmetauscherplatten (2) in ihrem definierten Abstand zueinander halten, und wobei in den Verbindungskanal ein fließfähiges Verbindungsmaterial eingebracht wird, während die Wärmetauscherplatten (2) aneinander gepresst sind, welches Verbindungsmaterial anschließend erhärtet und das Verbindungselement bildet, schlägt die Erfindung vor, dass in Durchtrittsöffnungen (6) der Wärmetauscherplatten (2) Distanzhülsen (7) eingebracht werden, bevor die Wärmetauscherplatten übereinander angeordnet werden, wobei die Distanzhülsen (7) miteinander fluchtender Durchtrittsöffnungen den Verbindungskanal schaffen, wenn die Wärmetauscherplatten (2) aneinander gepresst werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers, sowie einen nach diesem Verfahren hergestellter Plattenwärmetauscher.

Stand der Technik

[0002] Plattenwärmetauscher aus Metall sind allgemein bekannt und werden für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt. Sie dienen dazu, eine gute Wärmeübertragung zwischen zwei von einander getrennt fließenden Medien zu erzielen.

[0003] Aus der Praxis bekannte Plattenwärmetauscher bestehen aus einer Vielzahl von aneinander gereihten, profilierten Platten aus Metall, die speziell geformte Bereiche in Form nach oben oder unten gerichteter Rippen aufweisen. Die auch als Bleche bezeichneten Platten werden so angeordnet, dass die Rippen zweier übereinander liegender Platten zwischen den Platten Fließkanäle für jeweils eines der zwei eingesetzten Medien bilden. Um eine erforderliche, absolute Dichtigkeit der Fließebenen gegeneinander zu erzielen, werden die Rippen zusätzlich verlötet. Beim Zusammenbau des Palettenwärmetauschers wird zwischen zwei Bleche eine Metallfolie, insbesondere eine Kupfer- oder Nickelfolie gelegt. Der komplette Plattenwärmetauscher wird in einem speziellen Ofen gelötet. Die Verlötung dient auch dazu, die Stabilität der Fließkanäle bei den auftretenden hohen Drücken und Kräften bei der Durchleitung der Medien zu gewährleisten. Beispielsweise bei der Anwendung im Automobilbau treten vergleichsweise hohe Drücke auf, wenn beispielsweise das als Kühlwasser bezeichnete Kühlmittel und das Motoröl einer Verbrennungskraftmaschine die beiden Medien darstellen, welche den Plattenwärmetauscher durchströmen.

[0004] Dadurch, dass zwischen zwei Bleche eines solchen Plattenwärmetauschers jeweils eine Lötfolie eingelegt werden muss, ist die Herstellung eines solchen Plattenwärmetauschers sehr aufwendig und teuer, denn es muss eine Vielzahl separater Teile gehandhabt werden, und die Materialien der Lötfolie sind - beispielsweise aufgrund eines hohen Kupferanteil - teuer. Hinzu kommen die Energiekosten, um das gesamte Plattenpaket in einem Lötofen auf die erforderliche Löttemperatur zu erhitzen.

[0005] Andere Plattenwärmetauscher weisen zusätzlich jeweils eine äußere Deckplatte und eine Bodenplatte auf. Miteinander fluchtende Durchtrittsöffnungen schaffen geradlinige Kanäle, die im Rahmen des vorliegenden Vorschlags als Verbindungskanäle bezeichnet werden und durch welche sich Schrauben erstrecken. Bei diesen Plattenwärmetauschern kann auf das Verlöten der Rippen der Fließkanäle verzichtet werden. Stattdessen werden die Wärmetauscherplatten mitsamt den Deck- und Bodenplatten verschraubt. Eine Abdichtung der unterschiedlichen Fließebenen wird dadurch erreicht, dass jedes Blech vor dem Verschrauben mit mindestens einer umlaufenden Dichtung versehen wird. Die Verschraubung dient in diesem Fall zum einen dazu, die umlaufenden Dichtungen dicht an die Bleche zu pressen und zum anderen dazu, Verformungen der Fließkanäle bei den auftretenden hohen Drücken und Kräften bei der Durchleitung der Medien zu verhindern.

[0006] Die Bleche des Plattenwärmertauschers weisen Durchtrittsöffnungen auf, die im Rahmen des vorliegenden Vorschlags als Strömungskanäle bezeichnet werden, denn diese Durchtrittsöffnungen bilden im zusammengesetzten Plattenwärmetauscher die Kanäle zum Zuleiten bzw. Ableiten eines der beiden Medien und sind mit dem Zulauf bzw. Ablauf der jeweiligen Fließebene verbunden. An die Kanäle können auch, z. B. an der Deckplatte und / oder der Bodenplatte, Anschlusselemente, wie Flansche oder Gewinde, z.B. durch Schrauben oder Schweißen oder ähnliches anschließen, um eine einwandfreie Zu- und Ableitung der Medien zu gewährleisten.

[0007] Dadurch, dass zwischen zwei Bleche eines solchen Plattenwärmetauschers jeweils eine umlaufende Dichtung eingelegt werden muss, ist die Herstellung eines solchen Plattenwärmetauschers aufwendig und teuer, denn es muss eine Vielzahl separater Teile gehandhabt werden. Da die Dichtheit des Plattenwärmetauscher von der korrekten Vorspannung der Schrauben abhängt, müssen die verschraubten Plattenwärmetauscher regelmäßig überprüft und gewartet werden, wodurch der Kostenaufwand zusätzlich erhöht wird.

[0008] Zur Schaffung von Wärmetauschern unterschiedlicher Leistung müssen entweder unterschiedlich große Platten verwendet werden, oder unterschiedliche Anzahlen der Blechplatten, was dann die Verwendung unterschiedlich langer Schrauben bedingt. Beliebig große Überstände der Schrauben sind nämlich unzulässig, einerseits wegen Verletzungsgefahren für Personen bzw. Beschädigungsgefahren für den Wärmetauscher, und andererseits aufgrund der häufig beengten Einbaumöglichkeiten, beispielsweise im Motorraum eines Kraftfahrzeugs.

[0009] Aus der EP 0 774 637 A2 ist ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren und ein danach hergestellter Plattenwärmetauscher bekannt. Als Anwendungsbereich sind Haushaltsgeräte vorgesehen, insbesondere Wäschetrockner, um als Dampf bezeichnete feuchtigkeitsbeladene Luft zu kondensieren. Die aus dem Automobilbau bekannten Temperatur- und Druckbelastungen treten dabei nicht auf.

[0010] Aus den Druckschriften US 1 961 660 A, JP 57 210 294 AA, US 4 398 596 A, DE 2 320 024 A, DE 10 2006 040 851 A1 und US 2005 026 90 58 A1 sind jeweils Wärmetauscher bekannt, bei denen jeweils Bauelemente aus Kunststoff verwendet werden, und auch die gemeinsame Verwendung von Bauelementen aus Metall und aus Kunststoff ist aus diesen Druckschriften bekannt.

Aufgabenstellung

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, einen Plattenwärmetauscher zu schaffen, der preiswert und einfach herzustellen und wartungsfrei ist, und der zudem eine einfache und wirtschaftliche Anpassung an unterschiedliche gewünschte Leistungen ermöglicht.

Lösung

[0012] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers gelöst sowie durch einen dementsprechend hergestellten Plattenwärmetauscher nach Anspruch 9.

[0013] Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

[0014] Der vorschlagsgemäße Plattenwärmetauscher weist eine Mehrzahl von übereinander gestapelten, profilierten Platten auf, die wirtschaftlich und hinsichtlich der Wärmeübertragungseigenschaften vorzugsweise aus Metall bestehen können, und die speziell geformte Bereiche aufweisen. Die oberste und die unterste dieser Platten werden als Deckplatte und als Bodenplatte bezeichnet. Sämtliche Platten können gleichartig ausgestaltet sein, jedoch können vorzugsweise abweichend von den übrigen Platten ausgestaltete Deck- und Bodenplatten vorgesehen sein, die sich beispielsweise hinsichtlich der Profilierung, der Materialstärke oder der Anzahl von Durchbrechungen von den übrigen Platten unterscheiden.

[0015] Die oben genannten speziell geformten Bereiche der Bleche können als nach oben und unten gerichtete Rippen oder Sicken ausgeführt sein. Die Platten werden so aufeinander gelegt, dass die um Durchtrittsöffnungen verlaufenden, speziell geformten Bereiche zweier übereinander liegender Platten Strömungskanäle für jeweils eines der zwei eingesetzten Medien begrenzen.

[0016] Die Konstruktion eines vorschlagsgemäßen Plattenwärmetauschers ähnelt der Konstruktion der vorbeschriebenen geschraubten Plattenwärmetauscher, allerdings ist vorschlagsgemäß vorgesehen, keine festen Verbindungselemente zu verwenden, wie Schrauben, Niete o. dgl. Stattdessen wird in einem Verbindungskanal ein Kunststoffniet verwendet, der nicht als vorgefertigtes Bauteil in fester Form vorliegt, sondern vielmehr in den Verbindungskanal eingespritzt wird.

[0017] Auf diese Weise kann eine Herstellung von Plattenwärmetauschern unterschiedlicher Leistung durch Verwendung unterschiedlicher Anzahlen von Platten und dementsprechend von unterschiedlich großen Plattenwärmetauschern besonders wirtschaftlich durchgeführt werden: Eine Bevorratung unterschiedlich großer Platten oder unterschiedlich großer Verbindungselemente ist vorschlagsgemäß nicht erforderlich. Vielmehr kann innerhalb kürzester Zeit die Herstellung von unterschiedlich großen Plattenwärmetauschern erfolgen, beispielsweise durch eine Fertigung, bei welcher größere und kleinere Plattenwärmetauscher in gemischter Folge hergestellt werden, beispielsweise im Extremfall eine Fertigung, bei welcher keine zwei identischen Plattenwärmetauscher nacheinander hergestellt werden.

[0018] Vorschlagsgemäß ist in den miteinander fluchtenden Durchtrittsöffnungen, die einen Verbindungskanal bilden, die Anordnung von Hülsen vorgesehen. Diese Hülsen können beispielsweise eine Dichtungsfunktion aufweisen, so dass eine lötfreie Konstruktion des Plattenwärmetauschers unterstützt wird. Zudem sind die Hülsen als Distanzhülsen ausgestaltet, bestehen also aus einem vergleichsweise festen, druckstabilen Werkstoff, so dass sie einen bestimmten Abstand benachbarter Platten zueinander bewirken. Auch hierdurch wird eine lötfreie Konstruktion des Plattenwärmetauschers unterstützt: Die einzelnen Platten müssen also nicht umgebogene Randbereiche aufweisen, die nach der Verlötung eine Dichtheit zwischen den beiden benachbarten Platten des Wärmetauschers sicherstellen. Vielmehr können andere, lötfreie Dichtungselemente verwendet werden, und statt die einzelnen Platten des Wärmetauschers unmittelbar aneinander anliegen zu lassen und so die vorgeschriebene Distanz der einzelnen Plattenebenen zueinander sicherzustellen, wird diese Distanz durch die erwähnten Distanzhülsen sichergestellt.

[0019] Vorteilhaft kann in an sich bekannter Weise vorgesehen sein, dass die Wärmetauscherplatten aus Metall bestehen. Hierdurch wird einerseits eine gute Stabilität des Plattenwärmetauschers und andererseits ein guter Wärmeübergang zwischen benachbarten Medien unterschiedlicher Temperatur ermöglicht.

[0020] Vorteilhaft kann in an sich bekannter Weise eine besondere Platte als Deckplatte und / oder eine besondere Platte als Bodenplatte des Plattenwärmetauschers vorgesehen sein. Diese Platten unterscheiden sich von den übrigen Platten im Inneren des Plattenwärmetauschers beispielsweise durch eine besondere Anzahl von Durchtrittsöffnungen oder durch angeformte Elemente, wie beispielsweise eine angeformte Lasche, mittels derer der Plattenwärmetauscher an seinen Einsatzort montiert werden kann.

[0021] Weiterhin können sich diese Deck- und / oder Bodenplatten von den übrigen Platten durch ihre Materialstärke unterscheiden: Wenn der Plattenwärmetauscher Medien führt, die unter einem vergleichsweise hohen Druck stehen, so sind die einzelnen Platten innerhalb des Plattenwärmetauschers auf beiden Seiten diesem Druck ausgesetzt, oder zumindest geringfügig unterschiedlichen Drücken, so dass die resultierende Druckbelastung der Platte quer zu ihrer Plattenebene vergleichsweise gering ist oder sogar vollständig entfällt. Die beiden äußeren Platten hingegen sind auf ihrer zum Inneren des Plattenwärmetauschers gerichteten Seite dem Druck ausgesetzt, während sie auf ihrer äußeren Oberseite lediglich durch den Umgebungsdruck belastet sind.

[0022] Daher kann es vorteilhaft sein, die Deck- und Bodenplatten besonders steif und druckstabil auszugestalten, beispielsweise durch eine im Vergleich zu den übrigen Platten größere Materialstärke.

[0023] Vorteilhaft kann die Abdichtung zwischen den einzelnen Wärmetauscherplatten durch eine Elastomerschicht erfolgen, so dass der Plattenwärmetauscher lötfrei ausgestaltet werden kann.

[0024] Vorteilhaft kann vorgesehen sein, die Bleche des Platenwärmetauschers dreidimensional zu verformen, also verformte Bereiche in Art von Erhebungen und / oder Vertiefungen zu schaffen. So können erstens die Bleche gegen die durch den Betriebsdruck entstehenden Kräfte abgestützt werden, indem sie an Kontaktstellen, die durch die verformten Bereiche ermöglicht sind, aneinander anliegen. Zweitens wird auf diese Weise eine vergrößerte Oberfläche der Bleche erzeugt, wodurch die Wärmetauschleistung verbessert wird. Die Wärmetauscherplatten können als Gleichteile ausgestaltet werden, so dass durch entsprechende Ausrichtung und Anordnung der Wärmetauscherplatten die verformten Bereiche zweier benachbarter Wärmetauscherplatten aneinander anliegen und die Kontakstellen schaffen.

[0025] Insbesondere können die Verformungen als Sechskant- Wabenstruktur ausgeführt werden: es hat sich herausgestellt, dass diese Struktur sowohl eine optimale geometrische Form zur Aufnahme der Kräfte bietet als auch eine sehr gute Oberflächenform für den Wärmetauschprozess.

[0026] Besonders vorteilhaft kann die Anbringung der Kunststoffelemente, beispielsweise der Distanzhülsen und der Elastomerschicht, dadurch erfolgen, dass diese Kunststoffelemente nicht als vorgefertigte Formbauteile vorliegen, sondern ebenso wie der eingangs erwähnte Verbindungsniet aus fliesfähigem Material angespritzt werden. Auf diese Weise kann die Handhabung einer Vielzahl einzelner Bauteile vermieden werden; stattdessen wird vielmehr eine Wärmetauscherplatte in eine Spritzform eingelegt, die die erforderlichen Hohlräume aufweist, so dass anschließend der Kunststoff in diese Hohlräume eingespritzt werden kann und dementsprechend die gewünschten, aus Kunststoff bestehenden Bauteile des Plattenwärmetauschers ausbildet, die zudem im gleichen Arbeitsgang automatisch mit der entsprechenden Platte des Wärmetauschers fest verbunden sind.

[0027] Zu Gunsten dieser festen Verbindung kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass in der Einspritzform die Hohlräume beiderseits der Wärmetauscherplatte vorgesehen sind und die Wärmetauscherplatte Durchbrechungen aufweist, so dass beim Einspritzen des Kunststoffs dieser auf beide Seiten der Wärmetauscherplatte gelangt. Auf diese Weise kann ein regelrechter Formschluss erzielt werden, der zuverlässig die angespritzten Kunststoffbereiche an dem Blech hält, also an der betreffenden Wärmetauscherplatte hält.

[0028] Die Dichtungen, die im Bereich der Strömungskanäle die einzelnen Ebenen des Wärmetauschers voneinander trennen sollen, unterliegen wechselnden Druckbeanspruchungen. Sie können von den Fluiden sowohl radial von innen nach außen gedrückt werden, als auch umgekehrt. Es besteht die Gefahr, dass diese Dichtungen sich derart stark verformen, dass sie ihre Dichtungseigenschaften verlieren. Vorteilhaft kann daher vorgesehen sein, die Anhaftung des Kunststoffs am Blech der Wärmetauscherplatte durch besondere Maßnahmen zu verbessern.

[0029] Eine zusätzliche Intensivierung beim Anhaften des Kunststoffs am Blech der Wärmetauscherplatte kann dadurch erzielt werden, dass die mit dem Kunststoff in Berührung kommenden Flächen der entsprechenden Platten, also der Deckplatte der bodenplatte bzw. der Wärmetauscherplatten mittels einer Behandlung vorbereitet sind, welche die Anhaftung des Kunststoffs verbessert. Beispielsweise kann eine derartige Behandlung in Form einer Plasmabehandlung erfolgen.

[0030] Auf besonders einfache Weise kann eine intensivere Anhaftung des Kunststoffs am Blech der Wärmetauscherplatte dadurch erzielt werden, dass die Blechplatte selbst Laschen bildet, die sich in das Material der an das Blech angespritzten Dichtung erstrecken. Diese Laschen können beispielsweise im Zuge des Stanzvorgangs gebildet werden, wenn diejenigen Durchtrittsöffnungen in den Blechplatten geschaffen werden, durch welche sich später die Strömungskanäle verlaufen. Mittels eines anschließenden Biegevorgangs können die zunächst durch die Stanzkontur des Blechs gebildeten und in die Durchgangsöffnung ragenden Laschen über das Blech gebogen werden, so dass ein großer freier Querschnitt der Durchgangsöffnung geschaffen wird.

[0031] Die aus dem Blech heraus gebogenen Laschen schaffen nicht nur einen mechanischen Verbund mit dem Dichtungswerkstoff sowie eine größere Kontaktfläche zwischen Blech und Dichtungswerkstoff, sondern stützen auch den angespritzten Dichtungswerkststoff ab, und zwar radial in beiden Richtungen als auch in axialer Richtung der Durchgangsöffnung bzw. des sich durch mehrere Durchgangsöffnungen erstreckenden Strömungskanals.

[0032] Ein Verbindungsniet oder eine Distanzhülse sind jeweils mechanisch stark belastete Bauteile. Es kann daher vorteilhaft vorgesehen sein, dass diese aus Kunststoff bestehenden Bauteile in ihren mechanischen Eigenschaften dadurch verbessert sind, dass sie Verstärkungsstoffe enthalten. Beispielsweise können Fasern, hier insbesondere Glasfasern oder Carbonfasern, als Verstärkungsstoffe Verwendung finden, da diese einen hohen Verstärkungsgrad ermöglichen, wobei Glasfasern vergleichsweise preisgünstig sind.

[0033] Je nach Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, eine möglichst hohe Integrationsdichte von Funktionen bei den verwendeten Bauteilen zu bewirken. Beispielsweise bei der Anwendung im Automobilbau, wo innerhalb der Motorräume eines Kraftfahrzeugs stark beengte Einbauverhältnisse herrschen können, kann es vorteilhaft sein, dass der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt wird. Dies kann beispielsweise vorteilhaft dadurch unterstützt werden, dass der Plattenwärmetauscher zusätzliche Funktionselemente aufweist, die an sich nicht dem Plattenwärmetauscher selbst dienlich sind, beispielsweise seiner Montage am Einsatzort dienen bzw. der Wärmeübertragung zwischen den beiden Wärmeträger-Medien dienen.

[0034] Ein derartiges Funktionselement kann beispielsweise als Lasche oder Hülse ausgestaltet sein, um beispielsweise im Motorraum des Kraftfahrzeugs verlegte Kabel, Schlauchleitungen o. dgl. zu halten, beispielsweise können dabei auch solche Schlauchleitungen gehalten werden, die zu den Ein- und Auslassöffnungen des Plattenwärmetauschers selbst führen.

[0035] Der vorschlagsgemäße Plattenwärmetauscher kann vorteilhaft in einem Arbeitsablauf hergestellt werden, der die Handhabung möglichst wenig einzelner Bauteile vorsieht. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst in an sich bekannter Weise die mehreren Wärmetauscherplatten übereinander angeordnet werden, so dass die miteinander fluchtenden Durchtrittsöffnungen einerseits die Strömungskanäle und andererseits die Verbindungskanäle schaffen. Die Wärmetauscherplatten sind dabei mit elastischem Dichtungsmaterial versehen, welches an die betreffenden Wärmetauscherplatten angespritzt worden ist. Zudem sind die Wärmetauscherplatten mit Distanzhülsen versehen, die vorzugsweise ebenfalls an die betreffenden Wärmetauscherplatten angespritzt sein können, so dass außer den verwendeten Blechplatten nahezu ausschließlich flüssige Materialien verarbeitet werden und auf diese Weise die Handhabung einer Vielzahl von Einzelteilen vermieden wird, was die Herstellung des Plattenwärmetauschers stark vereinfacht.

[0036] Die vorschlagsgemäße Herstellungsweise des Plattenwärmetauschers und ihre einzelnen, in den Patentansprüchen erläuterten Verfahrensschritte werden anhand eines Ausführungsbeispiels noch genauer erläutert.

[0037] Die Kunststoff-Anspritzung insbesondere der mechanisch belastbareren Bauteile wie Verbindungselemente oder Distanzhülsen kann vorteilhaft so ausgeführt werden, dass Zuleitungs- und Ableitungselemente oder die weiter oben erwähnten zusätzlichen Funktionselemente direkt mitgespritzt werden, also nicht als separate Bauteile ausgestaltet sind, sondern durch den angespritzten Kunststoff der Distanzhülsen oder der Verbindungselemente gebildet werden. Dadurch wird der Herstellungsaufwand deutlich reduziert und der Plattenwärmetauscher besonders wirtschaftlich herstellbar. Die Position und Geometrie der Zuleitungs- und Ableitungselemente kann dadurch besonders variabel gewählt werden, so dass der Plattenwärmetauscher optimal an die jeweilige Einbausituation angepasst werden kann.

[0038] Für den Aufbau einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Plattenwärmetauschers ist vorgesehen, dass zwei unterschiedliche Typen von Wärmetauscherplatten abwechselnd verbaut werden. Dabei wird ein erster Typ von Wärmetauscherplatten mit Kunststoffelementen versehen, die an einer Blechplatte vorgesehen sind, wobei besonders vorteilhaft der Kunststoff an die Blechplatte angespritzt werden kann. Ein zweiter Typ von Wärmetauscherplatten besteht aus einer einfachen Blechplatte, ohne derartige Kunststoffelemente. Auf diese Weise kann die Hälfte der verwendeten Wärmetauscherplatten als einfache Blechstanzteile hergestellt werden, und es muss nur die Hälfte der verwendeten Wärmetauscherplatten in zusätzlichen Fertigungsschritten mit den Kunststoffelementen versehen werden.

[0039] Andere Varianten beim Aufbau eines Plattenwärmetauschers sind jedoch ebenfalls möglich, wobei es fertigungstechnisch vorteilhaft sein kann, ausschließlich ein und denselben Typ von Wärmetauscherplatten herzustellen, handzuhaben und zu montieren, mit Ausnahme eventuell vorgesehener Deck-und Bodenplatten:

[0040] In diesen Fällen sind sämtliche Wärmetauscherplatten jeweils mit Kunststoffelementen versehen. Beispielsweise kann das Blech der Wärmetauscherplatte sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite mit dem Kunststoff versehen sein, um Distanzhülsen und Dichtungen auszubilden. Der gewünschte Abstand der Bleche zweier benachbarter Wärmetauscherplatten wird durch eine entsprechende Wahl der Schichtdicke erreicht, welche die Distanzhülsen und die Dichtungen oberhalb und unterhalb der Wärmetauscherplatte aufweisen. Beispielsweise kann die halbe Schichtdicke im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel verwendet werden, bei welchem nur jede zweite Wärmetauscherplatte Kunststoffelemente aufweist.

[0041] Eine weitere Variante kann darin bestehen, auf dem Blech der Wärmetauscherplatte nur einseitig Kunststoff zur Bildung von Distanzhülsen und Dichtungen anzuspritzen, und auch in diesem Fall - mit Ausnahme eventuell vorgesehener Deck-und Bodenplatten - ausschließlich gleichartige Wärmetauscherplatten zu verwenden.

[0042] Wenn auf beiden Seiten des Blechs Kunststoffelemente vorgesehen sind, kann die Anbringung des Kunststoffs dadurch erfolgen, dass der Kunststoff durch Durchtrittsöffnungen auf die andere Seite des Blechs fließt, so dass der Kunststoff nur von einer Seite des Blechs zugeführt werden muss und die KunststoffSpritzform dementsprechend einfach und preisgünstig ausgestaltet werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass von zwei Seiten Kunststoff an das Blech der Wärmetauscherplatte angespritzt wird, so das weniger oder kleinere Durchtrittsöffnungen vorgesehen werden können, was beispielsweise die Stabilität des Blechs bei gleicher Materialstärke Verbessern kann.

[0043] Vorteilhaft kann der Wasserstrom innerhalb einer Ebene des Wärmetauschers umgelenkt werden, so dass sich ein deutlich längerer Weg ergibt, den das Wärme übertragende Medium zwischen den Tauschebenen zurücklegen muss. Die so genannte thermische Länge und damit der Wirkungsgrad des Wärmetauschers kann auf diese Weise verbessert werden, so dass bei gleicher Tauschleistung ein Wärmetauscher mit vergleichsweise kleineren baulichen Abmessungen und entsprechend geringerem Materialaufwand und geringerem Gewicht erzielbar ist.

[0044] Die Umlenkung kann auf einfache Weise dadurch bewirkt werden, dass eine Wärmetauscherplatte nicht nur am Rand eine umlaufende Dichtung aufweist, sondern auch mitten auf ihrer Fläche eine oder mehrere Dichtungsrippen aufweist, die einen Strömungskurzschluss zwischen einer Einlass- und der Auslassöffnung dieser Wärmetauscherplatte verhindern und die Strömung vielmehr in einem Bogen im wesentlichen U-förmig führen, oder in mehreren Bögen im wesentlichen S-förmig bzw. mäanderförmig führen. Die Dichtungsrippe erstreckt sich beispielsweise vom Rand aus, also von der umlaufenden Dichtung aus, an welche sie dicht anschließt, und sie endet im Abstand vor der gegenüberliegenden Abschnitt der umlaufenden Dichtung, so dass hier zwischen dem freien Ende der Dichtungsrippe und der umlaufenden Dichtung ein Durchlass für das Medium verbleibt. Die Wahl der Umlenkung kann in Anpassung an die gewünschte Wärmetauscherleistung, den zur Verfügung stehenden Einbauraum und den zulässigen Strömungswiderstand des Wärmetauschers getroffen werden. Je nach Verlauf der Umlenkung ist eine entsprechend angepasste Positionierung der die Strömungskanäle schaffenden Durchtrittsöffnungen vorgesehen, so dass diese Durchtrittsöffnungen beispielsweise nahe benachbart, oder diagonal gegenüberliegend, oder an den beiden Enden einer Seite der Wärmetauscherplatte angeordnet sein können.

Ausführungsbeispiel

[0045] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1

einen Plattenwärmetauscher in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2

eine Platte, welche frei von angespritzten Distanzhülsen und Dichtungen bleiben soll,

Fig. 3

eine Platte, an welche Distanzhülsen und Dichtungen angespritzt werden sollen,

Fig. 4

eine Platte mit angespritzten Distanzhülsen,

Fig. 5

eine Platte mit angespritzten Distanzhülsen und an-gespritzten Dichtungen,

Fig. 6

einen vertikal geschnittenen Plattenwärmetauscher in isometrischer Ansicht,

Fig. 7

eine Ansicht auf die Schnittfläche von Fig. 6 in dem-gegenüber größerem Maßstab,

Fig. 8

einen Ausschnitt einer Wärmetauscherplatte im Be-reich einer Durchtrittsöffnung, in perspektivischer An-sicht,

Fig. 9

den in Fig. 8 perspektivisch dargestellten Bereich in Draufsicht, und mit einer an die Wärmetauscherplatte angespritzten Dichtung,

Fig. 10

einen Querschnitt durch den Bereich von Fig. 9,

Fig. 11

einen Querschnitt durch zwei mit einer Erhöhung bzw. Vertiefung versehenen Wärmetauscherplatten im Be-reich einer Kontaktstelle,

Fig. 12

einen Ausschnitt einer mit einer Erhöhung versehe-nen Wärmetauscherplatte in perspektivischer Ansicht,

Fig. 13

eine Draufsicht auf den Bereich von Fig. 12, und

Fig. 14

eine Draufsicht auf eine mit einer Dichtungsrippe ver-sehene, die Strömung umlenkende Wärmetauscher-platte.

[0046] In Fig. 1 ist mit 1 insgesamt ein Plattenwärmetauscher dargestellt, der aus einer Vielzahl einzelner Wärmetauscherplatten 2 besteht, die vereinfachend auch als Platten oder Bleche bezeichnet werden. Die beiden äußeren Platten können - beispielsweise aus Stabilitätsgründen - von den übrigen Platten abweichend ausgestaltet sein. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann daher vorgesehen sein, dass der Plattenwärmetauscher 1 beispielsweise eine Deckplatte 3 sowie eine Bodenplatte aufweist, die jeweils eine größere Materialstärke aufweisen als die übrigen, innen liegenden Wärmetauscherplatten 2.

[0047] Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die einzelnen Platten in den vorliegenden Zeichnungen jeweils glattflächig dargestellt. Tatsächlich jedoch können die Wärmetauscherplatten 2 sowie die Deck- und Bodenplatten vorteilhaft mit Profilierungen versehen sein, beispielsweise um zwischen benachbarten Platten Strömungswege für die Wärme übertragenden Medien zu schaffen, welche eine optimale Wärmeübertragung unterstützen, oder wobei die Profilierungen zur mechanischen Stabilisierung der einzelnen Platten dienen.

[0048] In der Deckplatte 3 sind Ein- und Auslassöffnungen vorgesehen, und es ist ersichtlich, dass die darunter befindlichen Wärmetauscherplatten 2 damit fluchtende Öffnungen aufweisen, so dass insgesamt Strömungskanäle 4 geschaffen werden, durch welche die beiden unterschiedlichen Medien in den Plattenwärmetauscher 1 einströmen und wieder herausströmen können.

[0049] Weiterhin sind die Platten des Wärmetauschers 1 durch mehrere Verbindungselemente 5 miteinander verbunden, wobei auf der Oberseite der Deckplatte 3 jeweils die Köpfe der Verbindungselemente 5 ersichtlich sind.

[0050] Der Aufbau und die Herstellung des Plattenwärmetauschers 1 wird nun näher erläutert. Bereits aus Fig. 1 ist anhand der Ausgestaltung des Randes des Plattenwärmetauschers 1 ersichtlich, dass abwechselnd Platten unterschiedlicher Außenabmessungen verbaut werden.

[0051] Fig. 2 zeigt einen ersten Plattentyp, nämlich eine Wärmetauscherplatte 2, welche über eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 6 verfügt. Während für alle Durchtrittsöffnungen jeweils das Bezugszeichen 6 kennzeichnend ist, werden unterschiedliche Gruppen von Durchtrittsöffnungen 6 unterschieden: Die größeren Durchtrittsöffnungen 6s dienen zur Bildung der Strömungskanäle 4, stellen also Strömungsöffnungen dar, so dass sie mit dem Buchstaben "s" gekennzeichnet sind. Die kleineren Durchtrittsöffnungen 6v sind dazu vorgesehen, dass sich beim fertigen Plattenstapel die Verbindungselemente 5 durch diese Durchtrittsöffnungen 6 erstrecken und stellen also Verbindungsöffnungen dar, so dass sie mit dem Buchstaben "v" gekennzeichnet sind.

[0052] Fig. 3 zeigt den zweiten Plattentyp, nämlich eine Wärmetauscherplatte 2, welche die gleichen Durchtrittsöffnungen 6s und 6v aufweist wie die andere Wärmetauscherplatte 2 gemäß Fig. 2, und zwar an den gleichen Stellen, so dass übereinanderliegende Platten dieser beiden Plattentypen miteinander fluchtende Durchtrittsöffnungen 6 aufweisen. Zusätzlich weist die in Fig. 3 dargestellte Wärmetauscherplatte 2 besonders kleine Durchtrittsöffnungen 6h auf, die jeweils den mittelgroßen Durchtrittsöffnungen 6v benachbart sind, und die als Halteöffnungen bezeichnet werden können, so dass sie mit dem Buchstaben "h" gekennzeichnet sind, und deren Zweck später näher erläutert wird.

[0053] Der in Fig. 3 dargestellte Typ von Wärmetauscherplatten 2 wird mit Kunststoffelementen versehen, wie nachfolgend näher erläutert wird: Fig. 4 zeigt diesen Plattentyp der Fig. 3, wobei die dargestellte Wärmetauscherplatte 2 mit einer Vielzahl von Distanzhülsen 7 versehen ist. Diese Distanzhülsen 7 können grundsätzlich als vorgefertigte Bauteile in die entsprechenden Durchtrittsöffnungen 6v eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die Distanzhülsen 7 allerdings aus flüssigem Kunststoff an die Wärmetauscherplatte 2 angespritzt.

[0054] Hierzu wird die Wärmetauscherplatte 2 in eine Spritzgießform eingelegt, welche beiderseits der Wärmetauscherplatte 2 Kavitäten aufweist, also Hohlräume, in welche flüssiger Kunststoff eingespritzt werden kann. Ein Kern in der Kavität trägt dafür Sorge, dass die Durchtrittsöffnungen 6v nicht vollständig mit Kunststoff ausgefüllt werden, sondern dass vielmehr der zentrale Hohlraum, den jede Distanzhülse 7 aufweist, geschaffen wird. Die Distanzhülsen 7 erstrecken sich dann auf beiden Oberflächen der Wärmetauscherplatte 2 als ringförmige Wulst, um die entsprechende Durchtrittsöffnung 6v herum und zudem ein wenig radial in die Durchtrittsöffnung 6v hinein, so dass die beiden vorbeschriebenen ringförmigen Wülste durch Kunststoff miteinander verbunden sind und sich zudem der freie Durchmesser der Durchtrittsöffnung 6v durch die nun angeformte Distanzhülse 7 verringert hat.

[0055] Fig. 5 zeigt dann die Wärmetauscherplatte 2 nach dem nächsten Fertigungsschritt: Die zuvor mit den Distanzhülsen 7 versehene Wärmetauscherplatte 2 wird in eine nächste Spritzgießform eingelegt, bei welcher andere Kavitäten vorgesehen sind, die nun mit einem anderen Kunststoff befüllt werden. Während die Distanzhülsen 7 benachbarte Platten in einem vorgegebenen Abstand zueinander halten sollen und daher druckstabil und dementsprechend vergleichsweise hart ausgeführt sind, wird der nun einzuspritzende Kunststoff jeweils eine Dichtung 8 bilden. Es kann sich daher bei diesem Kunststoff vorteilhaft um ein Elastomer handeln. Hinsichtlich der Schichtdicke ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Dichtung 8 auf der Oberseite der Wärmetauscherplatte 2 über die Distanzhülsen 7 nach oben übersteht und auf der Unterseite über die Distanzhülsen 7 hinaus nach unten ragt, so dass beim Verpressen zweier benachbarter Wärmetauscherplatten 2 eine Kompression der elastomeren Dichtungen 8 sichergestellt ist und somit eine gute Dichtungswirkung, wenn die Distanzhülsen 7 "auf Block gehen", also den nächst benachbarten Bauteilen unter Druck anliegen.

[0056] Die in Fig. 5 außen umlaufend dargestellte, große Dichtung 8 ermöglicht eine diagonale Durchströmung des Plattenwärmetauschers, indem von zwei der großen Durchtrittsöffnungen 6s eine Strömungsverbindung zur Mitte der Wärmetauscherplatte 2 freigelassen wird, während für das andere Wärmetauschermedium die zugehörigen Durchtrittsöffnungen 6s von der Dichtung 8 umgeben sind, also von dem mittleren Strömungsbereich der Wärmetauscherplatte 2 getrennt sind. Auf der Unterseite derselben Wärmetauscherplatte 2 sind die Verhältnisse genau vertauscht: dort verläuft diese große Dichtung 8 anders und lässt eine Strömung zur Plattenmitte von den Durchtrittsöffnungen 6s zu, die auf der Oberseite der Platte zur Plattenmitte hin abgedichtet sind. Somit wird die an sich bekannte, "etagenweise abwechselnde" Durchströmung des Plattenwärmetauschers 1 mit den beiden Medien ermöglicht.

[0057] Auch um die mittelgroßen Durchtrittsöffnungen 6v, die entlang der Mittelachse der Wärmetauscherplatte 2 angeordnet und zur Aufnahme von Verbindungselementen vorgesehen sind, verlaufen Dichtungen 8.

[0058] Wie aus dem Vergleich mit der Fig. 4 deutlich wird, decken die Dichtungen 8 die besonders kleinen Durchtrittsöffnungen 6h ab. Beim Einspritzen des Dichtungsmaterials in die Kavität der Spritzgießform fließt dieses Dichtungsmaterial nämlich durch die Durchtrittsöffnungen 6h auf die andere Seite der Wärmetauscherplatte 2. So wird ein regelrechter Formschluss zwischen dem Blech der Wärmetauscherplatte 2 und dem Material der Dichtung 8 geschaffen. Die Durchtrittsöffnungen 6h werden auch als Halteöffnungen bezeichnet, da sie auch ohne eine spezielle Oberflächenbehandlung des Blechs, welche beispielsweise das Anhaften des Dichtung-Kunststoffes verbessern würde, einen guten Halt der Dichtung 8 an dem Blech bewirken. Die Lage der jeweiligen Dichtung 8 wird somit zuverlässig mit einfachen Mitteln fixiert.

[0059] Fig. 6 zeigt in einer Ansicht ähnlich derjenigen der Fig. 1 den zusammengebauten Wärmetauscher 1 in einem aufgeschnittenen Zustand. Es ist ersichtlich, dass eine Vielzahl von Wärmetauscherplatten 2 übereinander im Stapel angeordnet ist und durch Verbindungselemente 5 miteinander verbunden ist, wobei die Verbindungselemente 5 jeweils als Kunststoff-Niet ausgestaltet sind und an den beiden äußeren Platten des Plattenwärmetauschers 1 jeweils einen Kopf ausbilden, der einen zuverlässigen Formschluss zwischen dem Verbindungselement 5 und dem Plattenstapel bewirkt.

[0060] Der Plattenstapel wird abwechselnd durch die mit Kunststoffelementen versehenen Wärmetauscherplatten 2 gemäß Fig. 5 und durch die Wärmetauscherplatten 2 gemäß Fig. 2 gebildet, die frei von Kunststoffelementen sind.

[0061] Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, zugunsten einer vorteilhaft einfachen und vereinheitlichten Fertigung und zugunsten einer Reduzierung der Anzahl unterschiedlich ausgestalteter Bauteile sämtliche Wärmetauscherplatten 2 jeweils mit Dichtungen 8 und Distanzhülsen 7 auszugestalten, wobei in einem solchen Fall die Schichtdicke der einzelnen Kunststoffelemente im Vergleich zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel reduziert werden kann.

[0062] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, dass sich demgegenüber eine Reduzierung der Grenzflächen ergibt, da weniger Dichtungen und Distanzhülsen verwendet werden als wenn jede Wärmetauscherplatte 2 über derartige Dichtungen und Distanzhülsen verfügen würde. Aufgrund dieser Reduzierung der Grenzflächen bietet der dargestellte Plattenwärmetauschers 1 eine höhere Sicherheit gegen Leckagen.

[0063] Fig. 7 zeigt den Aufbau des Plattenstapels genauer und in gegenüber Fig. 6 größerem Maßstab: Die Verbindungselemente 5 sind durch eine Schraffur mit größerer Strichstärke besonders deutlich hervorgehoben. Dahinter liegend, teilweise verdeckt, ist ein oberer umlaufender Kragen 9 einer großen Durchtrittsöffnung 6s eines Strömungskanals ersichtlich. Bei den anderen Verbindungselementen 5 ist im oberen Bereich hinter den Köpfen der geschnitten dargestellten Verbindungselemente 5 ein Kopf eines Verbindungselementes 5 erkennbar, welches zu dem geschnitten dargestellten Verbindungselement 5 versetzt angeordnet ist.

[0064] Die Verbindungselemente 5 füllen jeweils, da sie aus flüssigem Kunststoff gespritzt worden sind, einen Verbindungskanal aus, der durch übereinander angeordnete Distanzhülsen 7 gebildet wird. Da die Distanzhülsen an ihren beiden Stirnenden innen umlaufende schräge Fasen aufweisen, ergeben sich an den Verbindungselementen 5 jeweils mehrere umlaufende Rippen.

[0065] Jede Distanzhülse 7 umgibt im Querschnitt etwa C-förmig die jeweilige Wärmetauscherplatte 2 am Rand einer Durchtrittsöffnung 6v.

[0066] Um die Distanzhülsen 7 herum verläuft das Material der Dichtung 8. Rechts oben ist in Fig. 7 angedeutet, dass sich das Material der Dichtungen 8 durch Durchtrittsöffnungen 6h hindurch auf beide Seiten der betreffenden Wärmetauscherplatte 2 erstreckt. Die Durchtrittsöffnungen 6h bewirken also einen Formschluss zwischen dem Material einer Dichtung 8 und dem Blech der jeweiligen Wärmetauscherplatte 2.

[0067] In Fig. 8 ist perspektivisch ein Ausschnitt aus einer Wärmetauscherplatte 2 dargestellt, der eine Durchtrittsöffnung 6 aufweist. Bei der Herstellung der Durchtrittsöffnung 6, beispielsweise durch einen Stanzvorgang, sind aufgrund der verwendeten Stanzkontur Haltelaschen 10 geschaffen worden, die vom Blech der Wärmetauscherplatte 2 gebildet sind. Die Haltelaschen 10 sind entweder beim Stanzvorgang oder in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt umgebogen worden, so dass sie nun, wie aus Fig. 8 ersichtlich, nicht mehr in den freien Querschnitt der Durchtrittsöffnung 6 hineinragen.

[0068] Fig. 9 zeigt denselben Ausschnitt der Wärmetauscherplatte 2 von oben, wobei in der Darstellung von Fig. 9 auch eine Dichtung 8 ersichtlich ist, die an die Wärmetauscherplatte 2 angespritzt worden ist. Surch diesen Spritzvorgang sind die Haltelaschen 10 mit dem Dichtungswerkstoff umspritzt worden.

[0069] Fig. 10 zeigt die Situation von Fig. 9 in einem Querschnitt durch die Wärmetauscherplatte 2 und durch die Dichtung 8. Dabei ist ersichtlich, dass der von den gebogenen Haltelaschen 10 umschlossene Raum mit Material der Dichtung 8 ausgefüllt ist, so dass ein regelrechter mechanischer Verbund zwischen der Dichtung 8 und der Wärmetauscherplatte 2 durch die Haltelaschen 10 geschaffen wird. Zudem erstrecken sich die Haltelaschen 10 über im Wesentlichen die gesamte Höhe der Dichtung 8. Die Haltelaschen 10 sind lediglich durch eine minimal dünne Haut des Dichtungswerkstoffs überdeckt, wie aus Fig. 9 aufgrund der dort gestrichelten Darstellung der Haltelaschen 10 ersichtlich ist. Jedenfalls unterstützen die Haltelaschen 10 durch ihre Höhe die Funktion der Dichtung 8 insofern, als die Dichtung 8 neben ihrer Dichtungswirkung auch einen Abstandshalter für die beiden benachbarten, übereinander gestapelten Wärmetauscherplatten 2 bildet. Zudem unterstützen die Haltelaschen 10 auch die Dichtungsfunktion der Dichtung 8, da sie eine Verlagerung der Dichtung, beispielsweise aufgrund des Druckes der im Plattenwärmetauscher 1 strömenden Medien, verhindern.

[0070] In Fig. 11 ist in einer Querschnittsdarstellung ein Ausschnitt aus dem Plattenwärmetauscher 1 dargestellt, bei dem zwei benachbarte, übereinander angeordnete Wärmetauscherplatten 2 eine Kontaktstelle 11 bilden. Die beiden Wärmetauscherplatten 2 weisen hierzu zwei verformte Bereiche 12 auf, die in der oberen Wärmetauscherplatte 2 als Vertiefung und in der unteren Wärmetauscherplatte 2 als nach oben ragender Vorsprung ausgestaltet sind, so dass die beiden Wärmetauscherplatten 2 mit diesen beiden verformten Bereichen 12 aneinander anliegen und die Kontaktstelle 11 bilden.

[0071] Bei entsprechender Ausgestaltung der Wärmetauscherplatten 2 können diese als Gleichteile ausgestaltet sein. So kann vorgesehen sein, dass z. B. jede zweite dieser stets gleich ausgestalteten Wärmetauscherplatten 2 um beispielsweise ihre Längsachse oder ihre Hochachse um 180° rotiert wird. Dann werden in dieser abwechselnden Ausrichtung die beiden Wärmetauscherplatten 2 aufeinander gelegt, so dass nicht zwei gleich ausgerichtete verformte Bereiche übereinander liegen, also beispielsweise zwei Erhebungen oder zwei Vertiefungen übereinander liegen, sondern dass vielmehr eine Erhebung mit einer Vertiefung zusammenfällt, wie dies aus Fig. 11 ersichtlich ist.

[0072] Aus den Fig. 12 und 13 ist ein Ausschnitt einer Wärmetauscherplatte 2 mit einem verformten Bereich 12 ersichtlich, einmal in perspektivischer Darstellung gemäß Fig. 12 und einmal in Draufsicht gemäß Fig. 13, wobei erkennbar ist, dass die verformten Bereiche jeweils in Form einer sechseckigen Verformung ausgestaltet sind.

[0073] In Fig. 14 ist eine Wärmetauscherplatte 2 in Draufsicht dargestellt, so dass die Durchtrittsöffnungen 6s zur Schaffung der Strömungskanäle und die Durchtrittsöffnungen 6v zur Aufnahme der Verbindungselemente in dieser Darstellung ebenso ersichtlich sind, wie die an das Blech der Wärmetauscherplatte 2 angespritzte Dichtung 8.

[0074] Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 14 ist die Dichtung 8 nicht nur umlaufend und jeweils um die Durchtrittsöffnungen 6v herum vorgesehen, sondern sie bildet eine frei endende Dichtungsrippe 14. Die Dichtungsrippe 14 schließt einerseits an die umlaufende Dichtung 8 an und endet andererseits frei. Die Dichtungrippe 14 ist so angeordnet, dass sie einen Strömungskurzschluss zwischen den beiden für die Strömungskanäle vorgesehenen Durchtrittsöffnungen 6s verhindert und vielmehr eine Strömungsumlenkung bewirkt. Im Vergleich zu einer beispielsweise diagonal gegenüberliegenden Anordnung der beiden Durchtrittsöffnungen 6s wird durch die im Wesentlichen U-förmige Umlenkung der Strömung ein deutlich längerer Strömungsweg zwischen den beiden Strömungskanälen 4 sichergestellt, mit einer dementsprechend größeren thermischen Länge des Plattenwärmetauschers 1.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers (1),wobei mehrere Wärmetauscherplatten (2) derart übereinander angeordnet werden, dass sie jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherplatten (2) einen von einem Wärme übertragenden Fluid durchströmbaren Zwischenraum ausbilden, und dass Durchtrittsöffnungen (6), die in den Wärmetauscherplatten (2) vorgesehen sind, miteinander fluchten, und wobei benachbarte Wärmetauscherplatten (2) fluiddicht gegeneinander abgedichtet werden, und wobei Verbindungselemente (5) durch die Durchtrittsöffnungen (6) geführt werden und die Wärmetauscherplatten (2) in ihrem definierten Abstand zueinander halten, und wobei in den Verbindungskanal ein fließfähiges Verbindungsmaterial eingebracht wird, während die Wärmetauscherplatten (2) aneinander gepresst sind, welches Verbindungsmaterial anschließend erhärtet und das Verbindungselement (5) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchtrittsöffnungen (6) der Wärmetauscherplatten (2) Distanzhülsen (7) eingebracht werden, bevor die Wärmetauscherplatten (2) übereinander angeordnet werden,wobei die Distanzhülsen (7) miteinander fluchtender Durchtrittsöffnungen (6) den Verbindungskanal schaffen, wenn die Wärmetauscherplatten (2) aneinander gepresst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmaterial ein verstärkter Kunststoff in den Verbindungskanal eingespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhülsen (7) in die Durchtrittsöffnungen (6) eingebracht werden, indem fließfähiger Kunststoff an den Rand der jeweiligen Durchtrittsöffnungen (6) angespritzt wird, derart, dass er sich von dem Rand aus radial ins Innere der Durchtrittsöffnung (6) erstreckt sowie auf beiden Seiten der Wärmetauscherplatte (2) eine um den Rand der Durchtrittsöffnung (2) umlaufenden Wulst bildet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung der Distanzhülsen (7) ein verstärkter Kunststoff an eine Wärmetauscherplatte (2) angespritzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Wärmetauscherplatten (2) mittels eines fließfähigen Dichtungswerkstoffs gegeneinander abgedichtet werden, indem der Dichtungswerkstoff derart auf eine Wärmetauscherplatte (2) aufgetragen wird, dass er die vom Fluid beströmbare Plattenoberfläche umgrenzt, und dass anschließend der Dichtungswerkstoff bis zu einer für die Montage ausreichenden Härte ausgehärtet wird, und dass anschließend die benachbarten Wärmetauscherplatten (2) aneinander gepresst und mittels der Verbindungselemente (5) fixiert werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgießform beiderseits der Wärmetauscherplatte (2) einen Hohlraum aufweist und Kunststoff auf beide Seiten der Wärmetauscherplatte (2) fließt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoff von einer Seiten der Wärmetauscherplatte (2) in den Hohlraum der Spritzgießform eingespritzt wird und durch wenigstens eine Durchtrittsöffnung (6) auf die andere Seite der Wärmetauscherplatte (2) fließt.

8. Nach dem in einem der vorhergehenden Ansprüche beschriebenen Verfahren hergestellter Plattenwärmetauscher (1) mit folgenden Merkmalen:

■ eine Vielzahl von Wärmetauscherplatten (2) ist als Stapel angeordnet,

■ die Wärmetauscherplatten (2) weisen Durchtrittsöffnungen (6) auf und sind derart angeordnet, dass sie jeweils zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherplatten (2) Strömungsräume für mindestens zwei unterschiedliche und voneinander getrennte, Wärme übertragende Fluide bilden,

■ einige der Durchtrittsöffnungen (6) fluchten miteinander und schaffen einen Verbindungskanal,

■ durch den Verbindungskanal erstreckt sich ein Verbindungselement (5) und fixiert die Wärmetauscherplatten (2) in ihrer gestapelten Anordnung,

■ die Verbindungselemente (5) sind als in die Durchtrittsöffnungen (6) eingespritzte Kunststoffniete ausgestaltet,

■ und in den miteinander fluchtenden Durchtrittsöffnungen (6), die den Verbindungskanal bilden, sind Hülsen vorgesehen, die als Distanzhülsen (7) ausgestaltet sind.

9. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen als an eine Wärmetauscherplatte (2) angespritzte Hülsen aus Kunststoff ausgebildet sind.

10. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch eine den Stapel von Wärmetauscherplatten (2) nach unten oder oben begrenzende Boden- oder Deckplatte (3), die zu den übrigen, im Inneren des Plattenwärmetauschers (1) angeordneten Wärmetauscherplatten (2) unterschiedlich ausgestaltet ist.

11. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Wärmetauscherplatten (2) gegeneinander durch eine Dichtung (8) aus einem Elastomerwerkstoff abgedichtet sind.

12. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (8) als an eine Wärmetauscherplatte (2) angespritzte Schicht ausgebildet ist.

13. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kunststoff in Berührung kommende Flächen der Deckplatte (3), der Bodenplatte und / oder der Wärmetauscherplatten (2) mittels einer die Anhaftung des Kunststoffs verbessernden Behandlung vorbereitet sind.

14. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (3), die Bodenplatte und / oder die Wärmetauscherplatten (2) mittels einer Plasmabehandlung vorbehandelt sind.

15. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Kunststoffniete und / oder die Distanzhülsen (7) verwendete Kunststoff Verstärkungsstoffe enthält.

16. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch zusätzliche Funktionselemente in Form separater Bauteile, die zu einem anderen Zweck als zur Wärmeübertragung im Plattenwärmetauscher (1) oder zu dessen Montage dienen.

17. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement als Lasche oder Öse ausgestaltet ist.

18. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement als Halterung für Zuleitungs- und Ableitungselemente wie einen Schlauch oder ein Rohr ausgestaltet ist.

19. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement als Zuleitungs- oder Ableitungselement ausgestaltet ist.

20. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement als an den übrigen Plattenwärmetauscher (1) angespritztes Kunststoffbauteil ausgestaltet ist.

21. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Haltelaschen vorgesehen sind, die durch die Wärmetauscherplatte (2) selbst gebildet sind und sich in das an die Wärmetauscherplatte (2) angespritzte Material erstrecken.

22. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch eine Wärmetauscherplatte (2), die verformte Bereiche (12) in Form von Vertiefungen und / oder Erhebungen aufweist.

23. Plattenwärmetauscher nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmetauscherplatte (2) vorgesehen ist, welche eine Dichtungsrippe (14) aufweist, die den direkten Strömungsweg zwischen Ein- und Auslassöffnung, eine Strömungsumlenkung bewirkend, unterbricht.

Zeichnung