STABILISIERUNG VON HEADERN MIT GROSSEN ÖFFNUNGEN

Abstract

 Die Erfindung betrifft Plattenwärmeübertrager (1) mit einem Plattenwärmeübertragerblock (10), der mehrere parallel zueinander angeordnete Wärmeaustauschpassagen (11) zum Führen eines Fluids (B) aufweist, die jeweils durch zwei benachbarte Trennplatten (4, 5) begrenzt sind, wobei in der jeweiligen Wärmeaustauschpassage (11) zwischen den beiden benachbarten Trennplatten (4, 5) eine Wärmeleitstruktur (3) angeordnet ist, wobei die jeweilige Wärmeaustauschpassage (11) durch zwischen den beiden benachbarten Trennplatten (4, 5) angeordnete Seitenleisten (8) nach außen hin abgeschlossen ist, wobei zwischen zwei Seitenleisten (8) der jeweiligen Wärmeaustauschpassage (11) auf einer ersten Seite (10a) des Plattenwärmeübertragerblocks (10) eine Lücke (9) vorhanden ist, die eine Öffnung (9) der jeweiligen Wärmeaustauschpassage (11) bildet, und wobei über den Öffnungen (9) ein mit der ersten Seite (10a) verbundener Sammler (7) angeordnet ist, der einen Sammlerraum (74) umschließt, so dass ein Fluid (B) über den Sammlerraum (74) und die jeweilige Öffnung (9) in die jeweilige Wärmeaustauschpassage (11) einleitbar oder über die jeweilige Öffnung (9) und den Sammlerraum (74) aus der jeweiligen Wärmeaustauschpassage abziehbar ist, wobei sich der Sammler (7) in einer axialen Richtung (X) erstreckt, die parallel zur ersten Seite (10a) sowie senkrecht zu den Trennplatten (4, 5) verläuft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Plattenwärmeübertrager (1) zumindest ein Verbindungselement (100, 102) aufweist, das an zumindest zwei der Trennplatten (4, 5) festgelegt ist, wobei das mindestens eine Verbindungselement (100, 102) innerhalb der jeweiligen Öffnung (9) oder an der ersten Seite (10a) im Sammleraum (74) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (100, 102) angeordnet und ausgebildet ist, in der axialen Richtung (X) Zugkräfte aufzunehmen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeübertrager.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Plattenwärmeübertrager bekannt, welche dazu eingerichtet sind, die Wärme von einem ersten Fluid indirekt auf ein anderes, zweites Fluid zu übertragen. Dabei werden die Fluide im Plattenwärmeübertrager in separaten Wärmeaustauschpassagen des Plattenwärmeübertragerblocks geführt. Diese werden durch je zwei parallele Trennplatten des Plattenwärmeübertragerblocks begrenzt, zwischen denen jeweils eine Wärmeleitstruktur angeordnet ist, die auch als Fin oder Lamelle bezeichnet wird.

[0003] Derartige Plattenwärmeübertrager sind z.B. in "The standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufacturers association" ALPEMA, Third Edition, 2010 gezeigt und beschrieben.

[0004] Bei der Herstellung/Fertigung derartiger gelöteter Plattenwärmeübertrager werden im Zuge der Komplettierung (nach dem Löten) unter anderem die Sammler (auch als Header bezeichnet), die in der Regel als zylindrische Halbschalen ausgebildet sind, gefertigt und auf den gelöteten Block aufgeschweißt. Als Abschluss der Sammler dienen Deckel, die sowohl eben als auch gewölbt sein können.

[0005] Bei der Festigkeitsberechnung und insbesondere bei der Spannungsanalyse (z. B. mit einer Finite-Elemente-Methode) an der Verbindung Plattenwärmeübertragerblock-Sammler-Deckel wird beobachtet, dass durch das Wölben der Deckel aufgrund des Druckes im Inneren des Sammlers Zugkräfte auf den Block einwirken.

[0006] Insbesondere bei ebenen Deckeln (siehe auch Figur 2) ergeben sich durch zunehmenden Druck und Durchmesser hohe Spannungen in der Mitte der Deckel, durch die das Risiko eines Schades bzw. einer Leckage signifikant ansteigt.

[0007] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärmeübertrager zu schaffen, der im Hinblick auf die vorgenannte Problematik verbessert ist.

[0008] Diese Aufgabe wird durch einen Plattenwärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des Plattenwärmeübertragers sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.

[0009] Gemäß Anspruch 1 wird ein Plattenwärmeübertrager offenbart, mit einem Plattenwärmeübertragerblock, der mehrere parallel zueinander angeordnete Wärmeaustauschpassagen zum Führen eines Fluids aufweist, die jeweils durch zwei benachbarte Trennplatten begrenzt sind, wobei in der jeweiligen Wärmeaustauschpassage zwischen den beiden benachbarten Trennplatten eine Wärmeleitstruktur angeordnet ist, wobei die jeweilige Wärmeaustauschpassage durch zwischen den beiden benachbarten Trennplatten angeordnete Seitenleisten nach außen hin abgeschlossen ist, wobei zwischen zwei Seitenleisten der jeweiligen Wärmeaustauschpassage auf einer ersten Seite des Plattenwärmeübertragerblocks eine Lücke vorhanden ist, die eine Öffnung der jeweiligen Wärmeaustauschpassage bildet, und wobei über den Öffnungen ein mit der ersten Seite verbundener Sammler angeordnet ist, der einen Sammlerraum umschließt, so dass ein Fluid über den Sammlerraum und die jeweilige Öffnung in die jeweilige Wärmeaustauschpassage einleitbar oder über die jeweilige Öffnung und den Sammlerraum aus der jeweiligen Wärmeaustauschpassage abziehbar ist, wobei sich der Sammler in einer axialen Richtung erstreckt, die parallel zur ersten Seite sowie senkrecht zu den Trennplatten verläuft.

[0010] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Plattenwärmeübertrager zumindest ein Verbindungselement aufweist, das an zumindest zwei der Trennplatten festgelegt ist, wobei das mindestens eine Verbindungselement innerhalb der jeweiligen Öffnung oder an der ersten Seite im Sammlerraum angeordnet ist, wobei das Verbindungselement dazu angeordnet und ausgebildet ist, in der axialen Richtung Zugkräfte aufzunehmen.

[0011] Das mindestens ein bzw. das jeweilige Verbindungselement bildet somit ein Verstärkungs- bzw. Versteifungselement.

[0012] Die beiden äußersten Trennplatten des Plattenwärmeübertragerblocks, die den Plattenwärmeübertragerblock nach außen hin begrenzen, werden auch als Deckplatten bezeichnet und sind insbesondere durch Deckbleche gebildet.

[0013] Die Erfindung erlaubt in vorteilhafter Weise die Erhöhung der Steifigkeit in der Headermitte, indem die besagten Verbindungselemente vorzugsweise in der Mitte der ansonsten offenen Wärmeaustauschpassage eingelötet werden, wobei die Verbindungselements insbesondere vor dem Löten des Blocks eingebracht werden und mit den Trennplatten verlötet werden. Dadurch wird eine deutliche Reduzierung der vom jeweiligen Deckel in den Block eingeleiteten Spannungen erreicht.

[0014] Als Konsequenz dieser Verbesserung ergeben sich eine reduzierte mechanische Spannung, insbesondere am Ort der höchsten Spannung in der Mitte des Sammlers, eine höhere Druckstabilität des Plattenwärmeübertragers, eine Erhöhung der Lastwechselzahlen der Druckwechsel (gerade auch bei An- und Abfahrten) sowie die Möglichkeit der Einsetzbarkeit vergleichsweise großer Sammler (sowohl mit ebenen als auch mit gewölbten Deckeln). Die vorliegende Erfindung kann weiterhin sowohl auf Plattenwärmeübertrager aus Aluminium als auch aus Edelstahl angewendet werden.

[0015] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass einige oder alle der benachbarten Trennplatten, zwischen denen jeweils eine der Öffnungen angeordnet ist, im Bereich der jeweiligen Öffnung über je ein Verbindungselement, insbesondere in Form zumindest einer Leiste oder eines Körpers (insbesondere Vollkörper), miteinander verbunden sind, das zwischen den jeweiligen benachbarten Trennplatten angeordnet ist, so dass die jeweilige Öffnung (bzw. Lücke) in zwei Abschnitte unterteilt ist. Die Trennplatten weisen jeweils zwei voneinander abgewandte Seitenflächen auf, wobei insbesondere die Seitenflächen aller Trennplatten parallel zueinander verlaufen. Diesbezüglich sind die Verbindungselemente jeweils mit Seitenflächen der Trennplatten verlötet bzw. an diesen festgelegt. Hierzu weist das jeweilige Verbindungselement (insbesondere Leiste oder Körper) zwei einander abgewandte, parallele Oberflächen auf, über die das jeweilige Verbindungselement mit den zugeordneten Trennplatten verlötet ist. Die besagten Verbindungselemente (z.B. Leisten oder Körper, insbesondere Vollkörper) können im Querschnitt z.B. rechteckförmig sein.

[0016] Gemäß einer Ausführungsform können alle benachbarten Trennplatten miteinander über solche Verbindungselemente miteinander verbunden sein, so dass unter dem betreffenden Sammler eine durchgängige Verbindung der Wärmeaustauschpassagen in axialer Richtung im Bereich der Öffnungen vorhanden ist.

[0017] Hierdurch sind mit Vorteil auch vergleichsweise lange Öffnungen der Wärmeaustauschpassagen realisierbar, ohne dass sich der Plattenwärmeübertrager bzw. der Sammler in der axialen Richtung zu stark aufweitet.

[0018] Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen benachbarten Trennplatten über das dazwischen angeordnete Verbindungselement miteinander verlötet sind.

[0019] Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindungselemente in der axialen Richtung miteinander fluchten.

[0020] Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindungselemente entlang der Sammlermitte angeordnet sind und die Öffnungen der Wärmeaustauschpassagen jeweils in zwei gleich große separate Abschnitte unterteilen. Insbesondere liegen die Verbindungselemente hierbei lotrecht unter der höchsten Mantellinie der als zylindrische Halbschale ausgebildeten Wandung des Sammlers.

[0021] Weiterhin kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das jeweilige Verbindungselement mehrere, insbesondere zwei, in der axialen Richtung nebeneinander bzw. übereinander angeordnete Leisten bzw. Körper (insbesondere Vollkörper) aufweisen, die miteinander verlötet sind und/oder mit der jeweils angrenzenden Trennplatte verlötet sind. Die einzelnen Verbindungselemente können also mehrlagig aufgebaut sein, um die Distanz zwischen zwei Trennplatten auszufüllen.

[0022] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich das jeweilige Verbindungselement bzw. die jeweilige(n) Leiste(n) bzw. der jeweilige Körper normal zur ersten Seite des Plattenwärmeübertragerblocks in die jeweilige Wärmeübertragungspassage hinein erstreckt bzw. hinein erstrecken, wobei das jeweilige Verbindungselement vorzugsweise bündig mit der ersten Seite des Blocks abschließt.

[0023] Weiterhin kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das jeweilige Verbindungselement (oder die jeweilige Leiste bzw. der jeweilige Körper) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist (insbesondere bezogen auf eine Querschnittsebene, die parallel zur Erstreckungsebene der ersten Seite des Plattenwärmeübertragerblocks verläuft).

[0024] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das jeweilige Verbindungselement mittig in der Öffnung zwischen den jeweiligen benachbarten Trennplatten angeordnet ist, so dass die jeweilige Öffnung in zwei gleich große Abschnitte unterteilt ist.

[0025] Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des bzw. der Verbindungselemente ist vorgesehen, dass diese in den Wärmeaustauschpassagen angeordnet sind, also insbesondere nicht aus dem Plattenwärmeübertragerblock herausragen (also insbesondere bündig mit der ersten Seite abschließen, siehe oben).

[0026] Demgegenüber kann gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das mindestens eine Verbindungselement ein auf der ersten Seite angeordnete Leiste ist, die als Zuganker fungiert, die sich entlang der axialen Richtung erstreckt. Die Leiste kann z.B. mit dem Plattenwärmeübertragerblock bzw. den einzelnen Trennplatten verschweißt sein.

[0027] Insbesondere kann der Zuganker einige oder alle Trennplatten miteinander in der axialen Richtung des Sammlers verbinden.

[0028] Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Sammler eine entlang der axialen Richtung erstreckte Wandung aufweist, die über den Öffnungen angeordnet ist und an der ersten Seite des Plattenwärmeübertragerblocks festgelegt ist, insbesondere durch Schweißen.

[0029] Die Wandung ist insbesondere als zylindrische Schale, insbesondere Halbschale ausgebildet, wobei die axiale Richtung diesbezüglich mit der Zylinderachse zusammenfällt. Die entlang der axialen Richtung verlaufenden Ränder dieser Wandung sind bevorzugt mit der ersten Seite des Plattenwärmeübertragerblocks verschweißt, wobei diese Ränder bzw. die entsprechenden Schweißnähte sich senkrecht zu den Trennplatten erstrecken.

[0030] Weiterhin weist der Sammler einen ersten Deckel und einen dem ersten Deckel in der axialen Richtung gegenüberliegenden zweiten Deckel auf, wobei der erste und der zweite Deckel mit der ersten Wandung und der ersten Seite des Plattenwärmeübertragerblocks verbunden sind (insbesondere verschweißt sind). Die Deckel erstrecken sich insbesondere jeweils parallel zu den Trennplatten des Plattenwärmeübertragerblocks. Bei einer Wandung in Form einer zylindrischen Halbschale sind die Deckel insbesondere entsprechend halbkreisförmig ausgebildet.

[0031] Grundsätzlich können gemäß der vorliegenden Erfindung in allen Sammlern des Plattenwärmeübertragers die hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Verbindungselemente verwendet werden. Es ist natürlich je nach Ausbildung der Sammler möglich, lediglich einen einzelnen oder eine bestimmte Auswahl an Sammlern mit den erfindungsgemäßen Verbindungselementen zu verstärken. Die in den einzelnen Wärmeaustauschpassagen vorgesehenen Wärmeleitstrukturen weisen bevorzugt jeweils eine Vielzahl von alternierend angeordneten Bergen und Tälern auf, wobei die Berge mit der einen Trennplatte der beiden benachbarten Trennplatten verbunden sind (insbesondere verlötet sind), und wobei die Täler mit der anderen Trennplatte der beiden benachbarten Trennplatten verbunden sind, insbesondere verlötet sind.

[0032] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Plattenwärmeübertragers, wobei das jeweilige Verbindungselement zwischen zwei Trennplatten angeordnet wird und mit deren Seitenflächen verlötet wird, oder wobei nach einem Löten des Plattenwärmeübertragerblocks das Verbindungselement auf der ersten Seite des Plattenwärmeübertragerblocks auf Stirnflächen von zumindest zwei Trennplatten aufgeschweißt wird.

[0033] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen mittels der nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Plattenwärmeübertragers;

Fig. 2

eine teilweise geschnittene Ansicht eines Plattenwärmeübertragers zur Verdeutlichung der Spannungen und Verformungen des Plattenwärmeübertragers im Bereich eines Sammlers, wobei als alternatives Verbindungselement hier ein Zuganker dargestellt ist; und

Fig. 3

eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Plattenwärmeübertragers.

[0034] Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Plattenwärmeübertrager 1, der mehrere parallel zueinander angeordnete Trennplatten 4, z.B. in Form von Trennblechen 4, aufweist, die eine Vielzahl von Wärmeaustauschpassagen 11 für die miteinander in indirekte Wärmeübertragung zu bringenden Fluide A, B, C, D, E bilden. Der Wärmeaustausch zwischen den am Wärmeaustausch teilnehmenden Fluiden findet dabei zwischen benachbarten Wärmeaustauschpassagen 11 statt, wobei die Wärmeaustauschpassagen 11 und somit die Fluide durch die Trennplatten 4 voneinander getrennt sind. Die beiden äußersten Trennplatten 5 bzw. Trennbleche 5 werden auch als Deckplatten 5 bzw. Deckbleche 5 bezeichnet. Der Wärmeaustausch erfolgt mittels Wärmeübertragung über die Trennplatten 4 sowie über die zwischen den Trennplatten 4 angeordneten Heizflächenelemente (Fins) 3 bzw. Verteilerfins 2. Die Wärmeaustauschpassagen 11 sind durch bündig am Rand der Trennplatten 4 angebrachte Seitenleisten in Form von Blechstreifen 8, die auch als Sidebars 8 bezeichnet werden, nach außen abgeschlossen. Innerhalb der Wärmeaustauschpassagen 11 bzw. zwischen je zwei Trennplatten 4 sind die gewellten (im Querschnitt meanderförmigen) Fins 3 angeordnet, wobei ein Querschnitt einer Wärmeleitstruktur 3 in einem Detail der Figur 1 gezeigt ist. Danach weisen die Fins 3 jeweils eine insbesondere wellenförmige Struktur mit alternierenden Tälern 12 und Bergen 14 auf, wobei je ein Tal 12 mit einem benachbarten Berg 14 der betreffenden Wärmeleitstruktur 3 verbunden ist. Diese wellenförmige Struktur muss nicht verrundet ausgebildet sein, sondern kann auch eine rechteckförmige bzw. stufenförmige Gestalt aufweisen. Durch die wellenförmige Struktur werden - zusammen mit den beidseitigen Trennplatten 4 - Kanäle zur Führung des betreffenden Fluides in der jeweiligen Wärmeaustauschpassage 11 gebildet. Die Berge 14 und Täler 12 der wellenförmigen Struktur des jeweiligen Fins 3 sind mit den jeweils benachbarten Trennplatten 4 verbunden. Die am Wärmeaustausch teilnehmenden Fluide sind somit im direkten Wärmekontakt mit den wellenförmigen Strukturen 3, so dass der Wärmeübergang durch den thermischen Kontakt zwischen den Bergen 14 bzw. Tälern 12 und Trennplatten 4 gewährleistet ist. Zur Optimierung der Wärmeübertragung wird die Ausrichtung der wellenförmigen Struktur 3 in Abhängigkeit vom Anwendungsfall so gewählt, dass eine Gleich-, Kreuz-, Gegen- oder Kreuz-Gegenströmung zwischen benachbarten Passagen ermöglicht wird.

[0035] Der Plattenwärmeübertrager 1 weist ferner Öffnungen bzw. Einlässe 9 zu den Wärmeaustauschpassagen 11 auf, z.B. an den Enden des Plattenwärmeübertragers 1 oder an einem mittleren Abschnitt, über die Fluide A, B, C, D, E in die Wärmeaustauschpassagen 11 eingeleitet bzw. aus diesen abgezogen werden können. Im Bereich dieser Öffnungen 9 können die einzelnen Wärmeaustauschpassagen 11 Fins in Form von Verteilerfins 2 aufweisen, die das jeweilige Fluid auf die Kanäle eines Fins 3 der betreffenden Wärmeaustauschpassage 1 verteilen. Ein Fluid A, B, C, D, E kann also über eine Öffnung bzw. Einlass 9 des Plattenwärmeübertragerblocks 10 in die zugeordnete Wärmeaustauschpassage 11 eingeleitet werden und durch eine weitere Öffnung 9 bzw. einen Auslass 9 aus der betreffenden Wärmeaustauschpassage 11 wieder abgezogen werden.

[0036] Die Trennplatten 4 bzw. 5, Fins 3 und Sidebars 8 sowie ggf. weitere Komponenten (z.B. Verteilerfins 2) werden z.B. durch Hartlöten miteinander verbunden. Hierzu werden die mit Lot versehenen Heizflächenelemente (Fins) 3, Trennplatten 4, Verteilerfins 2, Deckbleche 5 und Sidebars 8 aufeinander gestapelt und anschließend in einem Ofen zu einem Wärmeübertragerblock 11 hartgelötet. Andere Herstellverfahren sind ebenfalls denkbar.

[0037] Zur Zu- bzw. Abführung der wärmeaustauschenden Fluide A, B, C, D, E werden über den Öffnungen (Einlässe bzw. Auslässe) 9 halbzylinderförmige Sammler 7 (oder Header) angeschweißt. Weiterhin ist an jeden Sammler 7 vorzugsweise ein zylindrischer Stutzen 6 angeschweißt. Die Stutzen 6 dienen zum Anschluss einer zu- bzw. abführenden Rohrleitung an den jeweiligen Sammler 7.

[0038] Im Folgenden wird zur Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 ein Sammler 7 betrachtet, der auf einer ersten Seite 10a des Plattenwärmeübertragerblocks 10 (vgl. Figuren 1 und 3) festgeschweißt ist. Die Erfindung kann jedoch grundsätzlich auf alle bzw. ausgewählte Sammler 7 sowie darunter liegende Öffnungen 9 angewendet werden. Wie den Figuren 1 und 3 weiterhin zu entnehmen ist, weist der Sammler 7 eine in einer axialen Richtung X erstreckte Wandung 71 in Form einer zylindrischen Halbschale auf (andere Wandungsformen sind auch denkbar), die über einer Mehrzahl an parallelen Öffnungen 9 von Wärmeaustauschpassagen 11 angeordnet ist, wobei jene axiale Richtung X, die mit der Zylinderachse der Wandung 71 zusammenfällt, senkrecht zu den Trennplatten 4, 5 sowie parallel zur ersten Seite 10a verläuft. Die Öffnungen 9 sind jeweils durch eine Lücke 9 zwischen zwei Sidebars 8 an der ersten Seite 10a des Blocks 10 gebildet. Wie bereits oben dargelegt, dienen die Sidebars 8 zum Verschließen der Wärmeaustauschpassagen 11 nach außen hin.

[0039] An den Enden der Wandung 71 ist der Sammler 7 mit insbesondere halbkreisförmigen Deckeln 72, 73 verschlossen, die in der axialen Richtung X einander gegenüberliegen. Über den Sammler 7 kann somit ein Fluid, hier z.B. ein Fluid B, in die in den betrachteten Sammler 7 mündenden Öffnungen 9 des Plattenwärmeübertragers 1 eingespeist werden.

[0040] Wie oben bereits dargelegt, besteht hierbei grundsätzlich das Problem, dass bei Sammlern 7 mit vergleichsweise großem Durchmesser bzw. bei vergleichsweise langen, in der axialen Richtung X erstreckten Öffnungen 9, die innerhalb des Sammlers 7 angeordnet sind, im Bereich der Verbindungen zwischen dem Plattenwärmeübertragerblock 10, dem betreffenden Sammler 7, und den Deckeln 72, 73 des Sammlers 7 durch das Wölben der Deckel 72, 73 (z.B. aufgrund des Druckes im Inneren des jeweiligen Sammlers 7) Spannungen in den Block 10 eingetragen werden, wobei sich insbesondere bei ebenen Deckeln 72, 73 (siehe auch Figur 2) durch zunehmenden Druck und Durchmesser hohe Spannungen in der Mitte der Deckel 72, 73 ergeben, durch die der Plattenwärmeübertrager 1 zu Schaden kommen kann.

[0041] Dieses Risiko wird erfindungsgemäß gemindert, indem zumindest einige der besagten Trennplatten 4, 5 im Bereich der jeweiligen Öffnung bzw. Lücke 9 durch zumindest ein zusätzliches Verbindungselement 100 miteinander verbunden sind, das dazu ausgebildet ist, in der axialen Richtung X Zugkräfte aufzunehmen. Dies wirkt der in der Figur 2 gezeigten Verformung des Blocks 10 im Anschlussbereich des Sammlers 7 entgegen.

[0042] Hierbei können (z.B. in Abhängigkeit an die Anforderungen an die Verstärkung) einige oder alle der benachbarten Trennplatten 4, 5, zwischen denen jeweils eine der Öffnungen 9 angeordnet ist, im Bereich der jeweiligen Öffnung 9 über je ein Verbindungselement 100 miteinander verbunden sein. Hierbei unterteilt das jeweilige Verbindungselement 100, das zwischen den jeweiligen benachbarten Trennplatten 4 angeordnet und dort an den benachbarten Trennplatten 4 an deren Seitenflächen 4a festgelötet ist, die jeweilige Öffnung 9 bzw. Lücke 9 in zwei separate Abschnitte 9a, 9b, wie es in den Figuren 1 bis 3 angedeutet ist (hierbei ist zu beachten, dass die Figur 3 aufgrund des dargestellten Schnitts nur jeweils einen Abschnitt 9b der beiden Abschnitte 9a, 9b zeigt). Das jeweilige Verbindungselement 100 kann durch eine Metallleiste 100 oder einen Körper (insbesondere Vollkörper) 100 gebildet sein, die bzw. der sich in einer Tiefe T in die jeweilige Wärmeaustauschpassage 11 hinein erstrecken kann. Die Tiefe T beträgt gemäß einer Ausführungsform zumindest 25 mm. Einzelne, mehrere oder alle Verbindungselemente 100 können auch durch mehrere in der axialen X Richtung hintereinander angeordnete und aneinander festgelegte Leisten (oder Körper) 100 gebildet sein.

[0043] Insbesondere wenn alle benachbarten Trennplatten 4, 5, die Öffnungen 9 beranden, mittels der Verbindungselemente 100 miteinander verbunden sind, ist unter dem Sammler 7 eine durchgängige Verbindung der Wärmeaustauschpassagen 11 bzw. Trennplatten 4, 5 in axialer Richtung X im Bereich der Öffnungen 9 vorhanden, so dass auch vergleichsweise lange Öffnungen 9 bzw. Lücken 9 realisierbar sind, ohne dass sich der Plattenwärmeübertrager 1 bzw. der Sammler 7 in der axialen Richtung X zu stark aufweitet. Insbesondere können die Verbindungselemente 100 in der axialen Richtung X miteinander fluchten. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente 100 gemäß Figur 3 in der Sammlermitte nebeneinander angeordnet. Da sich die Verbindungselemente 100 jeweils innerhalb des Plattenwärmeübertragerblockes 10 (normal zur ersten Seite 10a) erstrecken, kann über die besagte Erstreckungstiefe T in den Block 10 hinein ebenfalls Einfluss auf die verstärkende Wirkung der Verbindungselemente 100 genommen werden.

[0044] Weiterhin kann das jeweilige Verbindungselement 100 mittig in der zugeordneten Öffnung 9 zwischen den jeweiligen benachbarten Trennplatten 4 angeordnet sein, so dass die jeweilige Öffnung 9 in zwei gleich große separate Abschnitte 9a, 9b unterteilt ist. Die Aufteilung kann je nach den Gegebenheiten auch hiervon abweichend vorgenommen werden.

[0045] Anstelle eines oder mehrerer in den Block 10 eingelöteter Verbindungselemente 100 kann auch ein entlang der axialen Richtung X erstreckter Zuganker 102, der in der Figur 2 exemplarisch gezeigt ist, auf der ersten Seite 10a des Blocks 10 angeordnet und dort festgelegt sein, z.B. durch Verschweißen, wobei der Zuganker 102 einige oder alle der besagten Trennplatten 4 miteinander verbindet, z.B. indem eine Stirnfläche 4b der jeweiligen Trennplatte 4 mit dem Zuganker 102 über eine Schweißverbindung verbunden ist. Im Gegensatz zu den Verbindungselementen 100 gemäß Figuren 1 und 3 ist der Zuganker 102 außen auf der ersten Seite 10a des Blocks 10 festgelegt bzw. angeordnet.

Bezugszeichenliste

1	Plattenwärmeübertrager
2	Verteilerfin
3	Wärmeleitstruktur (Fin)
4	Trennplatte
4a	Seitenfläche der Trennplatte
4b	Stirnfläche der Trennplatte
5	Deckplatte
6	Stutzen
7	Sammler
8	Seitenleiste (Sidebar)
9	Öffnung (Einlass oder Auslass)
9a, 9b	Abschnitte der Öffnung
10	Plattenwärmeübertragerblock (kurz: Block)
10a	Erste Seite
11	Wärmeaustauschpassage
12	Tal
14	Berg
71	Wandung
72, 73	Deckel
74	Sammlerraum
100	Verbindungelement
102	Zuganker
X	Axiale Richtung
A, B, C, D, E	Fluide
T	Tiefe

Ansprüche

1. Plattenwärmeübertrager (1) mit einem Plattenwärmeübertragerblock (10), der mehrere parallel zueinander angeordnete Wärmeaustauschpassagen (11) zum Führen eines Fluids (B) aufweist, die jeweils durch zwei benachbarte Trennplatten (4, 5) begrenzt sind, wobei in der jeweiligen Wärmeaustauschpassage (11) zwischen den beiden benachbarten Trennplatten (4, 5) eine Wärmeleitstruktur (3) angeordnet ist, wobei die jeweilige Wärmeaustauschpassage (11) durch zwischen den beiden benachbarten Trennplatten (4, 5) angeordnete Seitenleisten (8) nach außen hin abgeschlossen ist, wobei zwischen zwei Seitenleisten (8) der jeweiligen Wärmeaustauschpassage (11) auf einer ersten Seite (10a) des Plattenwärmeübertragerblocks (10) eine Lücke (9) vorhanden ist, die eine Öffnung (9) der jeweiligen Wärmeaustauschpassage (11) bildet, und wobei über den Öffnungen (9) ein mit der ersten Seite (10a) verbundener Sammler (7) angeordnet ist, der einen Sammlerraum (74) umschließt, so dass ein Fluid (B) über den Sammlerraum (74) und die jeweilige Öffnung (9) in die jeweilige Wärmeaustauschpassage (11) einleitbar oder über die jeweilige Öffnung (9) und den Sammlerraum (74) aus der jeweiligen Wärmeaustauschpassage abziehbar ist, wobei sich der Sammler (7) in einer axialen Richtung (X) erstreckt, die parallel zur ersten Seite (10a) sowie senkrecht zu den Trennplatten (4, 5) verläuft,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Plattenwärmeübertrager (1) zumindest ein Verbindungselement (100, 102) aufweist, das an zumindest zwei der Trennplatten (4, 5) festgelegt ist, wobei das mindestens eine Verbindungselement (100, 102) innerhalb der jeweiligen Öffnung (9) oder an der ersten Seite (10a) im Sammleraum (74) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (100, 102) angeordnet und ausgebildet ist, in der axialen Richtung (X) Zugkräfte aufzunehmen.

2. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einige oder alle Trennplatten (4, 5), zwischen denen jeweils eine der Öffnungen (9) angeordnet ist, in der jeweiligen Öffnung (9) über je ein Verbindungselement (100) in Form zumindest einer Leiste oder eines Körpers miteinander verbunden sind, das zwischen den jeweiligen benachbarten Trennplatten (4, 5) in der jeweiligen Wärmeaustauschpassage (11) angeordnet ist, so dass die jeweilige Öffnung (9) in zwei separate Abschnitte (9a, 9b) unterteilt ist.

3. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (100) mit den jeweiligen benachbarten Trennplatten (4, 5) an deren Seitenflächen (4a, 5a) verlötet ist.

4. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (100) in der axialen Richtung (X) miteinander fluchten.

5. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das jeweilige Verbindungselement (100) normal zur ersten Seite (10a) des Plattenwärmeübertragerblocks (10) in die jeweilige Wärmeübertragungspassage (11) in einer Tiefe (T) hinein erstreckt.

6. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (100) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

7. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (100) mittig in der Öffnung (9) zwischen den jeweiligen benachbarten Trennplatten (4, 5) angeordnet ist, so dass die jeweilige Öffnung (9) in zwei gleich große Abschnitte (9a, 9b) unterteilt ist.

8. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement eine auf der ersten Seite (10a) angeordnete Leiste ist, die als Zuganker (102) fungiert, der sich entlang der axialen Richtung X erstreckt.

9. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (102) zumindest zwei Trennplatten (4, 5) oder alle benachbarten Trennplatten (4, 5), zwischen denen je eine Öffnung (9) angeordnet ist, miteinander verbindet.

10. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (7) eine entlang der axialen Richtung (X) erstreckte Wandung (71) aufweist, die über den Öffnungen (9) angeordnet ist und an der ersten Seite (10a) des Plattenwärmeübertragerblocks (10) festgelegt ist, insbesondere daran angeschweißt ist.

11. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (71) halbzylinderförmig ausgebildet ist.

12. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (7) einen ersten Deckel (72) und einen dem ersten Deckel (72) in der axialen Richtung (X) gegenüberliegenden zweiten Deckel (73) aufweist, wobei der erste und der zweite Deckel (72, 73) mit der Wandung (71) und der ersten Seite (10a) des Plattenwärmeübertragerblocks (10) verbunden sind und sich jeweils parallel zu den Trennplatten (4, 5) erstrecken.

13. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Wärmeleitstruktur (2, 3) eine Vielzahl von alternierend angeordneten Bergen (14) und Tälern (12) aufweist, wobei die Berge (14) mit der einen Trennplatte (4, 5) der beiden benachbarten Trennplatten (4, 5) verbunden sind und wobei die Täler (12) mit der anderen Trennplatte (4, 5) der beiden benachbarten Trennplatten (4, 5) verbunden sind.

14. Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmeübertragers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das jeweilige Verbindungselement (100) zwischen zwei Trennplatten (4, 5) angeordnet wird und mit deren Seitenflächen (4a, 5a) verlötet wird, oder wobei nach einem Löten des Plattenwärmeübertragerblocks (10) das Verbindungselement (102) auf der ersten Seite (10a) des Plattenwärmeübertragerblocks (10) auf Stirnflächen (4b) von zumindest zwei Trennplatten (4) aufgeschweißt wird.

Zeichnung