AT506972B1 - Plate heat exchanger - Google Patents
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- AT506972B1 AT506972B1 AT0124608A AT12462008A AT506972B1 AT 506972 B1 AT506972 B1 AT 506972B1 AT 0124608 A AT0124608 A AT 0124608A AT 12462008 A AT12462008 A AT 12462008A AT 506972 B1 AT506972 B1 AT 506972B1
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Description
österreichisches Patentamt AT506 972 B1 2010-01-15Austrian Patent Office AT506 972 B1 2010-01-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit einer Vielzahl von übereinander gestapelten parallelen wannenartigen Platten, die Durchflussräume für zumindest zwei Medien aufspannen, mit einem Anschlusselement zur Aufnahme zumindest eines Stutzens im Bereich einer vorzugsweise wannenartigen Endplatte, wobei der Stutzen an einem in Bezug auf die Platten hervorkragenden Abschnitt des Anschlusselementes angeordnet ist.The invention relates to a plate heat exchanger having a plurality of stacked parallel trough-like plates, the flow spaces for at least two media, with a connection element for receiving at least one nozzle in the region of a preferably trough-like end plate, wherein the nozzle at a with respect to the plates protruding portion of the connecting element is arranged.
[0002] Die EP 0 604 193 B1 beschreibt einen Ölkühler ohne Gehäuse, welcher als Plattenwärmetauscher konzipiert ist. Der Plattenwärmetauscher weist eine Anzahl an parallel zueinander angeordneten wannenartigen Platten auf, zwischen welchen abwechselnd Durchflussräume für zwei verschiedene Medien aufgespannt werden. Der Plattenwärmetauscher wird durch eine Endplatte und ein Anschlusselement mit seitlichen Stutzen nach oben abgeschlossen.EP 0 604 193 B1 describes an oil cooler without housing, which is designed as a plate heat exchanger. The plate heat exchanger has a number of trough-like plates arranged parallel to one another, between which flow spaces for two different media are alternately spanned. The plate heat exchanger is closed by an end plate and a connecting element with side ports upwards.
[0003] Weiters ist aus der DE 10 2005 050 738 A1 ein Wärmetauscher in Plattenbauweise mit Anschlussstutzen bekannt, welche in Öffnungen der Endplatte eingesetzt werden. Das Einsetzen erfolgt üblicherweise durch Verpressen, Nieten, Punktschweißen oder ähnlichem Zwischenschritt. Dadurch wird der solcher Art fixierte Anschlussstutzen dauerhaft mit der Abdeckplatte verlötet.Furthermore, from DE 10 2005 050 738 A1 discloses a plate-type heat exchanger with connecting pieces known, which are used in openings of the end plate. The insertion is usually done by pressing, riveting, spot welding or similar intermediate step. As a result, such a fixed connection piece is permanently soldered to the cover plate.
[0004] Die DE 10 2006 029 110 A1 beschreibt einen Wärmetauscher mit einem Wärmetauschermantel und innerhalb des Wärmetauschermantels angeordneten Plattenpaketen, wobei das Plattenpaket zumindest einen rohrförmigen Anschlussstutzen aufweist, der durch eine Durchführung im Wärmetauschermantel durchgeführt ist. Dabei ist ein Anschlusselement mit einem ringartigen Grundkörper vorgesehen, der in den Mantel einschraub- oder einsteckbar ist, wobei der Rohrstutzen vom Grundkörper mit einem Ringspalt beabstandet ist. Weiters ist an einer Außenseite des Grundkörpers ein Tüllenelement angeordnet, welches eine Tüllenwandung besitzt, die im Querschnitt in etwa S-förmig ausgebildet ist und sich vom Mantel weg erstreckt. Die Tülle ist im Bereich einer freien umlaufenden Kante dicht benachbart zum Rohrstutzen angeordnet oder liegt an diesem an und ist mit einer Schweißnaht am Stutzen befestigt.DE 10 2006 029 110 A1 describes a heat exchanger with a heat exchanger jacket and arranged within the heat exchanger jacket plate packs, wherein the plate package has at least one tubular connection piece, which is performed by a passage in the heat exchanger jacket. In this case, a connection element is provided with an annular base body which can be screwed or inserted into the shell, wherein the pipe socket is spaced from the base body with an annular gap. Furthermore, a Tüllenelement is arranged on an outer side of the base body, which has a Tüllenwandung, which is formed in cross-section approximately S-shaped and extending away from the jacket. The spout is located in the region of a free circumferential edge closely adjacent to the pipe socket or is located on this and is attached with a weld on the neck.
[0005] Die DE 197 27 145 A1 beschreibt einen gehäuselosen Plattenwärmetauscher mit einer Vielzahl verformter, ineinander gestapelter und ein Paket bildender Wärmetauscherplatten, die getrennte Strömungskanäle für wärmeaustauschende Medien aufweisen, wobei im Bereich eines hervorkragenden Abschnittes eines Anschlusselementes radial austretende Anschlüsse für die Zu- und Abführung zumindest eines Mediums angeordnet ist.DE 197 27 145 A1 describes a housing-less plate heat exchanger having a plurality of deformed, stacked and a package forming heat exchanger plates having separate flow channels for heat-exchanging media, wherein in the region of a protruding portion of a connecting element radially emerging connections for the supply and Exhaustion of at least one medium is arranged.
[0006] Aus der DE 103 04 733 A1 ist ein Plattenwärmetauscher mit einem Stapel aus Wärmetauscherplatten bekannt, welcher eine den Stapel nach oben abschließende Deckplatte aufweist, der mit einem Eintritts- bzw. Austrittskanal kommuniziert und der einen Eintrittsquerschnitt und einen Austrittsquerschnitt aufweist und zum Anschluss einer Zu- bzw. Abführleitung dient.From DE 103 04 733 A1 discloses a plate heat exchanger with a stack of heat exchanger plates is known, which has a stack upwards final cover plate which communicates with an inlet or outlet channel and having an inlet cross section and an outlet cross-section and the connection a supply or discharge line is used.
[0007] Aus der DE 198 02 012 A1 ist ein gehäuseloser Plattenwärmetauscher bekannt, welcher übereinander gestapelte Wärmetauscherplatten aufweist, wobei der Stapel von Wärmetauscherplatten durch eine Grundplatte und eine Endplatte begrenzt wird. Grundplatte und Endplatte weisen Anschlüsse für die Wärmetauschermedien auf.From DE 198 02 012 A1 a housing-free plate heat exchanger is known, which has stacked heat exchanger plates, wherein the stack of heat exchanger plates is limited by a base plate and an end plate. Base plate and end plate have connections for the heat exchange media.
[0008] Die Stutzenanbindungen an die Abdeckplatten von bekannten Wärmetauschern haben den Nachteil eines relativ hohen Fertigungsaufwandes. Ein weiterer Nachteil ist, dass wegen der Anordnung der Stutzen an der Oberseite bauliche Zwänge in der Einbausituation entstehen.The nozzle connections to the cover plates of known heat exchangers have the disadvantage of a relatively high production costs. Another disadvantage is that due to the arrangement of the nozzle at the top of structural constraints arise in the installation situation.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und auf eine herstellungsmäßig einfache Weise bauliche Zwänge zu vermeiden.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to avoid constructive constraints in a simple manner constructional constraints.
[0010] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Stutzen auf der den Platten zugewandten Seite des Anschlusselementes, vorzugsweise an der Anschlussplatte im Bereich einer Durchtrittsöffnung befestigt ist.According to the invention this is achieved in that the nozzle is fixed on the side facing the plates of the connection element, preferably on the connection plate in the region of a passage opening.
[0011] Dadurch, dass der Stutzen an einem hervorkragenden Abschnitt des Anschlusselemen- 1/13 österreichisches Patentamt AT506 972B1 2010-01-15 tes angeordnet ist, können Anschlussleitungen seitlich des Plattenwärmetauschers geführt werden. Dies ermöglicht große konstruktive Freiheiten bei der Wahl der Einbausituation, da in Richtung der Hochachse wesentlich weniger Bauraum erforderlich ist.Characterized in that the nozzle is arranged on a protruding portion of the Anschlusselemen- 1/13 Austrian Patent Office AT506 972B1 2010-01-15 tes, connecting lines can be performed laterally of the plate heat exchanger. This allows great design freedom in the choice of installation situation, as in the direction of the vertical axis much less space is required.
[0012] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Anschlusselement aus einer Anschlussplatte und einem mit der Anschlussplatte fest verbundenen aufgesetzten Kanalteil besteht, wobei der Kanalteil als vorzugsweise umgeformtes Blech- oder Schmiedeteil oder als Gussteil ausgebildet sein kann. Der Kanalteil kann durch eine Löt-, Klebe-, Schraub- oder Bördelverbindung mit der Anschlussplatte verbunden sein.Preferably, it is provided that the connection element consists of a connection plate and a fixedly connected to the connection plate patch channel part, wherein the channel part may be formed as a preferably formed sheet metal or forged part or as a casting. The channel portion may be connected to the terminal plate by a solder, glue, screw or flare connection.
[0013] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kanalteil durch eine Kanalplatte mit zumindest einem eingeformten Strömungskanal gebildet ist, welche vorzugsweise durch eine Abdeckplatte abgeschlossen ist. Dies ermöglicht eine besonders flache Bauweise des Anschlusselementes.It when the channel part is formed by a channel plate with at least one molded flow channel, which is preferably completed by a cover plate is particularly advantageous. This allows a particularly flat design of the connection element.
[0014] Besondere Vorteile hinsichtlich des Fertigungsaufwandes ergeben sich, wenn die Anschlussplatte durch die Endplatte gebildet ist. Dadurch, dass die Anschlussplatte einteilig mit der Endplatte ausgebildet ist, kann die Anzahl der Teile eingeschränkt werden.Particular advantages in terms of manufacturing costs arise when the terminal plate is formed by the end plate. The fact that the terminal plate is formed integrally with the end plate, the number of parts can be limited.
[0015] Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Anschlussplatte fest mit der Endplatte verbunden ist. Die Anschlussplatte kann mit der Endplatte durch Löten, Kleben, Schrauben oder dergleichen verbunden sein.Alternatively, it can also be provided that the connection plate is firmly connected to the end plate. The terminal plate may be connected to the end plate by soldering, gluing, screwing or the like.
[0016] Eine weitere Einsparung an Bauteilen ergibt sich, wenn der Stutzen einstückig mit dem Kanalteil ausgebildet ist.A further saving of components results when the nozzle is formed integrally with the channel part.
[0017] Für manche Einbausituationen kann es von Vorteil sein, wenn der hinausragende Abschnitt des Anschlusselementes bezüglich der Endplatte abgewinkelt ausgebildet ist, wobei vorzugsweise eine Fügeebene mit der Ebene der Endplatte einen Winkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 20° und 40° aufweist.For some installation situations, it may be advantageous if the protruding portion of the connecting element is angled with respect to the end plate, preferably a joint plane with the plane of the end plate an angle between 0 ° and 90 °, preferably between 20 ° and 40 ° having.
[0018] Durch Wahl des Winkels zwischen dem hinausragenden Abschnitt und der Endplatte kann flexibel auf die jeweiligen Einbauerfordernisse reagiert werden.By choosing the angle between the projecting portion and the end plate can be reacted flexibly to the respective installation requirements.
[0019] Weiters kann zur Einsparung von Bauraum vorteilhaft sein, dass die Anschlussplatte im Bereich des hervorkragenden Abschnittes gestuft ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Anschlussplatte im Bereich des hervorkragenden Abschnittes von einer Anschlussebene der Endplatte beabstandet ist.Furthermore, it may be advantageous to save space, that the connection plate is stepped in the region of the protruding portion, wherein preferably the connection plate is spaced in the region of the protruding portion of a terminal level of the end plate.
[0020] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the figures.
[0021] Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von oben in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 den Plattenwärmetauscher aus Fig. 1 in einer Schrägansicht von unten, Fig. 3 diesen Plattenwärmetauscher in einer Draufsicht, Fig. 4 diesen Plattenwärmetauscher in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig.3, Fig. 5 den Plattenwärmetauscher in seiner Seitenansicht, Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von oben in einer zweiten Ausführungsvariante, Fig. 7 diesen Plattenwärmetauscher in einer Draufsicht, Fig. 8 diesen Plattenwärmetauscher in einer Seitenansicht, Fig. 9 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von oben in einer dritten Ausführungsvariante, Fig. 10 diesen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von unten, Fig. 11 diesen Plattenwärmetauscher in einer Draufsicht, Fig. 12 diesen Plattenwärmetauscher in einer Seitenansicht, Fig. 13 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von oben in einer vierten Ausführungsvariante, Fig. 14 diesen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von unten, Fig. 15 diesen Plattenwärmetauscher in einer Draufsicht, Fig. 16 diesen Plattenwärmetauscher in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, Fig. 17 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von oben in einer fünften Ausführungsvariante, Fig. 18 diesen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von unten, Fig. 19 diesen Plattenwärmetauscher in einer Draufsicht, Fig. 20 diesen Plattenwärmetauscher in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, Fig. 20a diesen Plattenwärmetauscher in einer bauteilsparenden Variante in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht Fig. 21 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer 2/13 österreichisches Patentamt AT506 972B1 2010-01-151 shows a plate heat exchanger according to the invention in an oblique view from above in a first embodiment, Fig. 2 shows the plate heat exchanger of Fig. 1 in an oblique view from below, Fig. 3 this plate heat exchanger in a plan view, Fig. 4 this plate heat exchanger in a section along the line IV-IV in Figure 3, Figure 5 shows the plate heat exchanger in its side view, Figure 6 a plate heat exchanger according to the invention in an oblique view from above in a second embodiment, Fig. 7 this plate heat exchanger in a plan view, Fig. 9 shows a plate heat exchanger according to the invention in an oblique view from above in a third embodiment, Fig. 10 this plate heat exchanger in an oblique view from below, Fig. 11 this plate heat exchanger in a plan view, Fig. 12 this plate heat exchanger in a Side view, Fig. 13 a FIG. 14 shows this plate heat exchanger in a top view, FIG. 16 shows this plate heat exchanger in a partially sectioned side view, FIG. 17 shows a plate heat exchanger according to the invention in FIG FIG. 19 is a plan view of this plate heat exchanger in a top view; FIG. 20 is a partial sectional side view of this plate heat exchanger; FIG. 20 a is a plate-saving variant of this plate heat exchanger a partially sectioned side view Fig. 21 a plate heat exchanger according to the invention in a 2/13 Austrian Patent Office AT506 972B1 2010-01-15
Schrägansicht von oben in einer sechsten Ausführungsvariante, Fig. 22 diesen Plattenwärmetauscher in einer Draufsicht, Fig. 23 diesen Plattenwärmetauscher in einem Schnitt gemäß der Linie XXIII-XXIII in Fig. 22, Fig. 24 diesen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht, Fig. 25 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht von oben in einer siebenten Ausführungsvariante, Fig. 26 diesen Plattenwärmetauscher in einer teilweise geschnittenen Vorderansicht und Fig. 27 diesen Plattenwärmetauscher in einer Schrägansicht mit entfernter Abdeckplatte.Fig. 22 shows this plate heat exchanger in a plan view, Fig. 23 this plate heat exchanger in a section along the line XXIII-XXIII in Fig. 22, Fig. 24 this plate heat exchanger in an oblique view, Fig. 25 an inventive Fig. 26 shows this plate heat exchanger in a partially sectioned front view and Fig. 27 this plate heat exchanger in an oblique view with the cover plate removed.
[0022] Die in den Figuren dargestellten Plattenwärmetauscher 1 weisen jeweils einen Stapel 2 voneinander beabstandeten Platten 3 auf, welche jeweils abwechselnd einen ersten und einen zweiten Strömungsraum aufspannen, welche von einem ersten bzw. zweiten Medium durchströmt werden. Der Plattenstapel 2 wird von einer Bodenplatte 4 und einer Endplatte 5 begrenzt. Sämtliche Platten 3, 4, 5 sind durch einen Lötvorgang miteinander verbunden.The plate heat exchanger 1 shown in the figures each have a stack 2 spaced-apart plates 3, which alternately span a first and a second flow space, which are flowed through by a first or second medium. The plate stack 2 is bounded by a bottom plate 4 and an end plate 5. All plates 3, 4, 5 are connected by a soldering process.
[0023] Im Bereich der Endplatte 5 ist ein Anschlusselement 6 angeordnet, welches in Bezug auf die Platten 3, 4, 5 einen hervorkragenden Abschnitt 7 mit einem Stutzen 13 aufweist. Das Anschlusselement 6 weist eine Anschlussplatte 8 auf.In the region of the end plate 5, a connecting element 6 is arranged, which has a hervororkragenden section 7 with a nozzle 13 with respect to the plates 3, 4, 5. The connection element 6 has a connection plate 8.
[0024] Bei den in den Fig. 1 bis 24 abgebildeten Ausführungsvarianten ist auf die ebene Anschlussplatte 8 ein Kanalteil 9 befestigt, welcher als tiefgezogener bzw. geprägter und ausgestanzter Blechteil oder als Schmiedeteil ausgebildet sein kann. Der Kanalteil 9 ist beispielsweise durch eine Lötverbindung, eine Schraubverbindung, eine Klebeverbindung oder eine Bördelverbindung mit der Anschlussplatte 8 fest verbunden.In the embodiments shown in FIGS. 1 to 24, a channel part 9 is fixed to the flat connection plate 8, which can be formed as a deep-drawn or embossed and stamped sheet metal part or as a forged part. The channel part 9 is fixedly connected to the connection plate 8, for example, by a solder connection, a screw connection, an adhesive connection or a crimp connection.
[0025] Zwischen der Anschlussplatte 8 und dem Kanalteil 9 ist ein Strömungskanal 10 ausgebildet, welcher einerseits über eine nicht weiter dargestellte Durchtrittsöffnung in der Anschlussplatte 8 und der Endplatte 5 mit den Strömungsräumen im Plattenwärmetauscher 1 und andererseits über eine Durchtrittsöffnung 11 in der Anschlussplatte 8 oder im Kanalteil 9, in welchen der Stutzen 13 eingesetzt ist, mit nicht weiter dargestellten Anschlussleitungen verbunden ist.Between the connection plate 8 and the channel part 9, a flow channel 10 is formed, which on the one hand via a passage opening not shown in the connection plate 8 and the end plate 5 with the flow spaces in the plate heat exchanger 1 and on the other hand via a passage opening 11 in the connection plate 8 or in the channel part 9, in which the nozzle 13 is inserted, is connected to not shown connecting lines.
[0026] Bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stutzen 13 an der dem Stapel 2 von Platten 3 zugewandten ersten Seite 12 der Anschlussplatte 8 angeordnet.In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the nozzle 13 is arranged on the stack 2 of plates 3 facing first side 12 of the connection plate 8.
[0027] Im in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlusselement 6 in Bezug auf die Endplatte 5 im Bereich des hervorkragenden Abschnittes 7 abgewinkelt ausgebildet, wobei eine Trennebene 14 zwischen der Anschlussplatte 8 und dem Kanalteil 9 mit der Ebene 5a der Endplatte 5 einen Winkel α zwischen 0° und 90°, im Ausführungsbeispiel etwa 30°, einschließt.In the embodiment shown in FIGS. 6 to 8, the connecting element 6 is angled with respect to the end plate 5 in the region of the protruding portion 7, wherein a parting plane 14 between the terminal plate 8 and the channel part 9 with the plane 5a of the end plate 5 an angle α between 0 ° and 90 °, in the embodiment about 30 °, includes.
[0028] Das in den Fig. 9 bis 12 abgebildete Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bis 8 im Wesentlichen dadurch, dass der Stutzen 13 durch einen Anschlussblock gebildet ist.The illustrated in FIGS. 9 to 12 embodiment differs from the embodiment of FIGS. 6 to 8 essentially in that the nozzle 13 is formed by a terminal block.
[0029] Bei dem in den Fig. 13 bis 16 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Anschlusselement 6 gestuft ausgebildet, wobei der hervorkragende Abschnitt 7 der Anschlussplatte 8 von der Anschlussebene 5a der Endplatte 5 deutlich in Richtung der Bodenplatte 4 beabstandet ist. Der entsprechende Abstand ist in Fig. 16 mit a bezeichnet. Diese Ausführung ist speziell für Plattenwärmetauscher 1 mit wannenartigen Platten 3 geeignet, deren Ränder 3a zur Bodenplatte 4 gerichtet sind. Hierbei wird die Bodenplatte 8 einstückig aus der Endplatte 5 gebildet, wodurch im Vergleich zu der Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 12 ein Bauteil eingespart wird.In the embodiment shown in FIGS. 13 to 16, the connecting element 6 is stepped, wherein the protruding portion 7 of the connection plate 8 is spaced from the connection plane 5a of the end plate 5 clearly in the direction of the bottom plate 4. The corresponding distance is designated in Fig. 16 with a. This embodiment is particularly suitable for plate heat exchanger 1 with trough-like plates 3, whose edges 3a are directed to the bottom plate 4. Here, the bottom plate 8 is integrally formed from the end plate 5, whereby in comparison to the embodiments of FIGS. 1 to 12, a component is saved.
[0030] Die Fig. 17 bis 20 zeigen dagegen eine weitere Ausführungsvariante mit einem gestuft ausgeführten Anschlusselement 6, bei dem die Anschlussplatte 8 im Bereich des hervorragenden Abschnittes 7 von der Bodenplatte 4 um den Abstand a weiter beabstandet ist, als die Anschlussebene 5a der Endplatte 5. Dies ermöglicht die erfindungsgemäße Auskragung auch bei Wärmetauschern, deren Ränder 3a von der Bodenplatte 4 weg gerichtet sind.17 to 20, however, show a further embodiment variant with a stepped running connection element 6, wherein the connection plate 8 is further spaced in the region of the protruding portion 7 of the bottom plate 4 by the distance a, as the connection plane 5a of the end plate 5. This allows the projection according to the invention also in heat exchangers whose edges 3a are directed away from the bottom plate 4.
[0031] In Fig. 20a ist eine weitere Ausführung gezeigt, die sich von dem in Fig. 17 bis 20 gezeigten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die Anschlussplatte mit der Endplatte 5 einstückig ausgeführt ist, wodurch ein Bauteil entfällt. 3/13In Fig. 20a, a further embodiment is shown, which differs from the embodiment shown in Fig. 17 to 20 only in that the connection plate with the end plate 5 is made in one piece, whereby a component is omitted. 13.3
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