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Plattenwärmetauscher, umfassend einen Stapel von dauerhaft miteinander verbundenen Wärmeübertragungsplatten, zwischen denen Durchgänge für mindestens zwei Wärmetauschfluide gebildet werden. Jede der Wärmeübertragungsplatten ist mit Öffnungen versehen, die zusammen mit den entsprechenden Öffnungen in den anderen Wärmeübertragungsplatten Kanäle durch den Plattenstapel bilden. Der Plattenwärmetauscher umfasst weiterhin mindestens ein Verbindungselement, das dahingehend angepasst ist, um mit einem Rohr verbunden zu werden, durch das eines der Wärmeaustauschfluide zum Plattenwärmetauscher hin oder von ihm weg strömt. Das Verbindungselement ist über eine dauerhafte Verbindung mit einer äusseren Wärmeübertragungsplatte im Plattenstapel oder mit einer dauerhaft daran befestigten Endplatte verbunden.
Das Verbindungselement weist ein Durchgangsloch auf, in dem es mit Innengewinden versehen ist. Das Durchgangsloch ist mit einem der Kanäle durch den Plattenstapel verbunden.
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Die Wärmeübertragungsplatten in einem Wärmetauscher dieser Art sind im allgemeinen durch Schweissen oder Hartlöten dauerhaft miteinander verbunden. In einem Plattenwärmetauscher, bei dem die Wärmeübertragungsplatten durch Hartlöten miteinander verbunden worden sind, ist der Wärmetauscher meistens mit zweit Endplatten versehen, die dicker als die Wärmeübertragungsplatten und mit zwei äusseren Wärmeübertragungsplatten im Plattenstapel durch Hartlöten verbunden sind. Gewöhnlich ist eine dieser Endplatten mit Löchern versehen, die den Kanälen durch den Plattenstapel gegenüber liegen, aber auch die andere Endplatte kann mit einem oder mehreren Durchgangslöcheren versehen sein, die den Kanälen gegenüberliegen.
Auf mindestens einer der Endplatten sind Verbindungselemente, gewöhnlich in der Form von Rohransätzen, durch Hartlöten um die jeweiligen Löcher in dieser Platte herum befestigt. Die Endplatten müssen nicht aus einem Stück bestehen, sondern können auch aus zwei oder mehreren Teilen bestehen.
Die Durchgänge für die Wärmetauschfluide zwischen den Wärmeübertragungsplatten sind normalerweise mit den Kanälen auf eine solche Weise verbunden, dass jeder zweite Durchgang von einem der Wärmetauschfluide durchströmt wird und dementsprechend Teil eines ersten Satzes von Durchgängen ist. Die verbleibenden Durchgänge bilden einen zweiten Satz von Durchgängen, die vom anderen Wärmetauschfluid durchströmt werden. Im Betrieb strömt das erste Wärmetauschfluid durch einen ersten Rohransatz in einen ersten Kanal, dann weiter durch den ersten Satz von Durchgängen zu einem zweiten Kanal und hinaus durch einen zweiten Rohransatz. Das zweite Wärmetauschfluid strömt durch einen dritten Rohransatz in einen dritten Kanal, dann weiter durch den zweiten Satz von Durchgängen zu einem vierten Kanal und hinaus durch einen vierten Rohransatz.
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Plattenwärmetauscher dieser Art werden in vielen Bereichen eingesetzt. Ein solches Gebiet ist z. B. das Kühlen von Hydrauliköl. In Hydrauliksystemen ist ein Plattenwärmetauscher normalerweise mit der Niederdruckseite verbunden. Die Leitungen für das Hydrauliköl auf der Niederdruckseite eines hydraulischen Systems haben einen vergleichsweise grossen Durchmesser, um Druckverluste so klein wie möglich zu halten. Weiterhin werden spezielle Verbindungsvorrichtungen zum Verbinden der Leitungen mit verschiedensten Komponenten, die das Hydrauliksystem umfasst, verwendet. Diese Verbindungsvorrrichtungen sind oft mit Aussengewinden versehen. Soll ein Plattenwärmetauscher einen Teil eines Hydrauliksystems bilden, muss es möglich sein, solche Verbindungsvorrichtungen mit Aussengewinden in die Verbindungselemente des Plattenwärmetauschers hineinzuschrauben.
Die Verbindungselemente eines Plattenwärmetauschers müssen daher mit Löchern versehen sein, die Innengewinde aufweisen.
Im Zusammenhang mit Plattenwärmetauschern zum Kühlen von Hydrauliköl, die mit Verbindungsvorrichtungen in der Form von mit Innengewinden versehenen Rohransätzen ausgestattet sind, tritt das Problem auf, dass die Verbindungen zwischen den Rohransätzen und der Endplatte springen, wenn die Verbindungsvorrichtungen in die Rohransätze geschraubt werden. Der Grund liegt teilweise darin, dass die verwendeten Leitungen einen grossen Durchmesser haben, wodurch dementsprechend grosse Verbindungsvorrichtungen notwendig werden. Das erfordert wiederum grosse Durchmesser bei den Rohransätzen auf den Plattenwärmetauschern. Eine Folge solcher grosser Durchmesser besteht darin, dass die Verbindungen grossen Drehmomenten ausgesetzt sind, wenn die Verbindungsvorrichtungen in die Rohransätze geschraubt werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist früher jeder Rohransatz auf seiner Aussenseite mit zwei paralle-
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len Oberflächen versehen worden, mittels derer der Rohransatz festgehalten werden konnte, wenn eine Verbindungsvorrichtung in den Rohransatz geschraubt wurde. Dennoch ist die Verbindung zwischen der Endplatte und dem Rohransatz oft gebrochen. Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lösung des eben diskutierten Problems zu liefern, die besser ist als die bisher vorgeschlagenen Lösungen.
Nach der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass das Verbindungselement die Form eines Verbindungsblocks hat und mindestens ein weiteres Durchgangsloch aufweist und dass der Verbindungsblock auf eine solche Weise mit der äusseren Wärmeübertragungsplatte oder der Endplatte verbunden ist, dass das weitere Durchgangsloch mit einem zweiten der Kanäle durch den Plattenstapel verbunden ist, wobei sich die dauerhafte Verbindung wenigstens um beide Durchgangslöcher herum erstreckt, wodurch eine Verbindung zwischen dem Verbindungsblock und der äusseren Wärmeübertragungsplatte oder der Endplatte gebildet wird, die widerstandsfähig gegenüber einer Drehspannung ist.
Ein Verbindungsblock dieser Art hat eine wesentlich grössere Oberfläche, die in Kontakt mit der äusseren Wärmeübertragungsplatte oder Endplatte steht, als ein Rohransatz, und die in Frage stehende Verbindung kann daher so gebildet werden, dass sie einen grösseren Bereich abdeckt als bisher.
Auf diese Weise kann die Verbindung auf jeden Fall das Drehmoment aufnehmen, dass auftritt, wenn eine Verbindungsvorrichtung in den Plattenwärmetauscher eingeschraubt wird.
Die grossen Leitungsdurchmesser führen oft dazu, dass mindestens eines der Löcher im Verbindungsblock einen grösseren Durchmesser haben muss als die Öff-
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nungen in den Wärmeübertragungsplatten. Durch den Verbindungsblock nach der Erfindung ist es möglich, Löcher mit einem kleineren Durchmesser zu verwenden, als es bisher möglich war, wo die Materialdicke von zwei benachbarten Rohransätzen ein begrenzender Faktor für den Lochdurchmesser war.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Verbindungsblock im zusätzlichen Durchgangsloch mit Innengewinden versehen. Diese Ausführungsform der Erfindung macht es daher möglich, dass zwei Verbindungsvorrichtungen in ein gemeinsames Verbindungselement geschraubt werden können.
In einem Plattenwärmetauscher nach einer Ausführungsform der Erfindung hat jede der Wärmeübertragungsplatten eine Breite, die kleiner ist als ihre Länge, und eine Dicke, die innerhalb des Intervalls von 0,05 bis 1,5 mm liegt, wobei sich der Verbindungsblock im wesentlichen über die ganze Breite der Wärmeübertragungsplatten erstreckt, aber nur über einen Teil der Länge der Wärmeübertragungsplatten. Zusätzlich hat der Verbindungsblock eine Dicke, die wesentlich grösser ist als die der einzelnen Wärmeübertragungsplatten. Der Verbindungsblock muss daher nur einen Teil der äusseren Wärmeübertragungsplatte oder Endplatte in dem Bereich abdecken, wo sich ein Paar von Kanälen befindet. Das führt zu einer Materialersparnis im Vergleich zu einer Anordnung, bei der der Verbindungsblock die gesamte äussere Wärmeübertragungsplatte oder die Endplatte abdecken würde.
Der Verbindungsblock kann vorteilhafterweise zwei parallele Seiten aufweisen, die zum Halten des Verbindungsblocks mit einem Werkzeug dienen, wenn eine Verbindungsvorrichtung, die mit Aussengewinden versehen ist, in ein Durchgangsloch im Verbindungsblock geschraubt werden soll.
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Die vorliegende Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen schon bekannten Plattenwärmetauscher, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II des Plattenwärmetauschers in Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines Plattenwärmetauschers nach der Erfindung und Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht des Plattenwärmetauschers aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt einen schon bekannten Plattenwärmetauscher 1, der einen Stapel von Wärmeübertragungsplatten 2 umfasst, die zu einem Plattenstapel zusammen hartgelötet sind. Endplatten 3, 4, die dicker sind als die Wärmeübertragungsplatten 2, sind durch Hartlöten auf den äusseren Wärmeübertragungsplatten des Plattenstapels befestigt. Eine der Endplatten 4 ist mit vier Löchern versehen, um die herum die jeweiligen Rohransätze 6, 7 und 8 durch Hartlöten befestigt sind.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II des Plattenwärmetauschers aus Fig. 1. Jede Wärmeübertragungsplatte 2 ist mit vier Öffnungen versehen, von denen die Öffnungen 9,10 in Fig. 2 gezeigt sind. Die Wärmeübertragungsplatten 2 stossen paarweise um die Öffnungen herum aneinander an, so dass vier Kanäle durch den Plattenwärmetauscher 1 gebildet werden. Fig. 2 zeigt zwei Kanäle 11, 12.
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Die Wärmeübertragungsplatten 2 sind weiterhin mit einem Pressmuster von Vertiefungen und Erhebungen 13 versehen. Auf diese Weise werden Durchgangswege 14 für die Wärmetauschfluide zwischen den Wärmeübertragungsplatten 2 gebildet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, hat jeder Rohransatz 6,7 nur eine kleine Oberfläche 15, die die Endplatte 4 berührt. An dieser Oberfläche 15 ist der Rohransatz 6,7 mit der Endplatte 4 durch eine Hartlötverbindung verbunden. Wenn der Rohransatz 6, 7 mit einem Innengewinde versehen ist und eine Verbindungsvorrichtung mit einem Aussengewinde dort hineingeschraubt werden soll, muss die Hartlötverbindung in der Lage sein, das daraus resultierende Drehmoment aufzunehmen.
In einem Plattenwärmetauscher nach der vorliegenden Erfindung, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, sind zwei Verbindungsblöcke 17,18 mit der Endplatte 4, die mit Löchern versehen ist, zusammen hartgelötet. Fig. 4 zeigt einen Plattenwärmetauscher 16 von der Seite der Endplatte 4. Jeder der Verbindungsblöcke 18 ist mit zwei Durchgangslöchern 19,20 bzw. 21,22 versehen, die den jeweiligen Kanälen durch den Plattenstapel gegenüberliegen. In den Durchgangslöchern 19,20,21,22 sind die Verbindungsblöcke mit Innengewinden versehen, so dass Verbindungsvorrichtungen mit Aussengewinden in die Löcher geschraubt werden können. Wie in Fig. 3 gezeigt, haben die Verbindungsblöcke 17,18 Oberflächen 23,24, die die Endplatte 4 berühren und wesentlich grösser sind als die Oberflächen 15 eines Plattenwärmetauschers nach Fig. 1 und 2.
Die Hartlötverbindungen, die die jeweiligen Oberflächen 23,24 abdecken, führen dazu, dass die Verbindungsblöcke 17,18 dem erforderlichen Drehmoment ausgesetzt werden können, wenn
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die Verbindungsvorrichtungen angezogen werden, ohne dass die Hartlötverbindungen brechen.
Jeder Verbindungsblock 17,18 hat zwei Parallelseiten 25, 26, die voneinander beabstandet sind, so dass sie Greifflächen für ein Werkzeug bilden, mit dem die Verbindungsblöcke 17,18 festgehalten werden können, wenn die Verbindungsvorrichtungen in die Löcher 19, 20, 21, 22 geschraubt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann der Plattenwärmetauscher auch ohne die Endplatte 4 ausgestaltet sein. In diesem Fall sind die Verbindungsblöcke auf eine äussere Übertragungsplatte im Plattenstapel hargelötet. Die Verbindungsblöcke sind so geformt, dass sie um die Öffnungen der äusseren Wärmeübertragungsplatte herum aneinander anstossen und möglicherweise gegen einige der Erhebungen 13 der äusseren Wärmeübertragungsplatte. Die Verbindungsblöcke und die äussere Wärmeübertragungsplatte sind in den Bereichen miteinander hartverlötet, wo sie aneinander anstossen. Es ist wichtig, dass keine Leckage durch die Hartlötverbindungen zwischen den Verbindungsblöcken und der äusseren Wärmeübertragungsplatte auftritt.
Das Hartverlöten jedes Verbindungsblockes mit der äusseren Wärmeübertragungsplatte um deren Öffnungen herum führt zu einer Hartlötverbindung, die sich über einen relativ grossen Bereich erstreckt und die dementsprechend das notwendige Drehmoment aufnehmen kann.
Natürlich können die Verbindungsblöcke alternativ auf einer der Endplatten angeordnet sein. Weiterhin sind die Wärmeübertragungsplatten in einem Plattenstapel in bestimmten Fällen so angeordnet, dass mindestens eines der Wärmetauschfluide in mehreren sogenannten Passagen ("passes") durch den Platten-
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Wärmetauscher strömt. Dann kann ein Bedarf an mehr als zwei Verbindungsblö- cken im Plattenwärmetauscher auftreten, d. h. zwei Verbindungsblöcke an einer der Endplatten und ein Verbindungsblock an der anderen Endplatte. In einem solchen Fall können einige der Verbindungsblöcke mit nur einem Durchgangs- loch versehen sein.