DD235720A1 - Waermeaustauscher und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Waermeaustauscher zur Uebertragung von Waerme zwischen zwei unabhaengig voneinander stroemenden Fluiden, insbesondere in Dialysatkreislaeufen von Haemodialysegeraeten. Ziel ist die Verringerung des Herstellungsaufwandes bei Beibehaltung eines hohen Wirkungsgrades. Die Aufgabe besteht in der Verringerung der Anzahl an Bauteilen, der Sicherung einer hohen mechanischen Stabilitaet und in der Anwendung einer automatisierbaren, nichtmechanischen Fuegetechnik. Erfindungsgemaess verfuegt der Waermeaustauscher ueber deckungsgleiche meanderfoermige Kanaele, die in uebereinanderliegenden Ebenen verlaufen und durch eine waermeuebertragende Zwischenwand getrennt sind. Die Kanaele werden durch identisch profilierte und spiegelbildlich angeordnete Hartplastfolien gebildet. Die Zwischenwand besteht aus einer wesentlich duenneren Hartplastfolie und ist mit den profilierten Hartplastfolien an den Beruehrungsflaechen mittels HF-Schweissverfahren verbunden. Fig. 1

Description

Wärmeaustauscher und Verfahren zu seiner Herstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur Übertragung von Wärme zwischen zwei unabhängig voneinander strömenden Fluiden, insbesondere in Dialysatkreisläufen von Hämodialysegeräten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Wärmeaustauscher, die Wärmeenergie von einem Medium über eine Trennwand auf ein anderes Medium übertragen, sind in vielfältiger Form und für verschiedene Anwendungsgebiete bekannt. Dabei sind die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Einsatzgebietes bestimmend für die Wahl der konstruktiven Gestaltung. Wärmeaustauscher, wie sie z. B. in Hämodialysegeräten Verwendung finden, müssen eine ausreichende chemische Beständigkeit gegenüber aggressiven Lösungen aufweisen und müssen aus physiologisch unbedenklichem Material bestehen. Gleichzeitig soll der Wirkungsgrad nicht nachteilig beeinträchtigt sein. Ein derartiger Wärmeaustauscher wird in der DE-OS 2.916.116 beschrieben.

Er besteht aus Platten, vorzugsweise aus PTFE, die Kanäle für die strömenden Fluide aufweisen. Diese Kanäle verlaufen meanderförmig und deckungsgleich in übereinanderliegenden Ebenen. Als wärmeübertragende Trennwand zwischen den gestapelten Platten dient eine Platte aus wärmeleitendem

Metall, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Der gesamte sandwichartige Aufbau ist mittels einer großen Anzahl von Bolzen vernietet.

Die Nachteile dieses Wärmeaustauschers bestehen in einem hohen Bearbeitungsaufwand für die Herstellung der einzelnen Platten, dem hohen Materialbedarf und der aufwendigen Montage. Problematisch erscheint weiterhin die Abdichtung der einzelnen Wärmetauscherplatten·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Herstellungsaufwand bei Beibehaltung eines hohen Y/irkungsgrades für die Wärmeübertragung zu verringern, wobei der Wärmeaustauscherinsbesondere den konkreten Anforderungen in einem Hämodialysegerät, wie z. B. Korrosionsbeständigkeit, physiologische Unbedenklichkeit, Dichtheit, Lecksicherheit, genügen muß.

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Verringerung der Anzahl an Bauteilen, der Sicherung einer hohen mechanischen Stabilität bei Verzicht auf spezielle Gehäuseteile und in der Anwendung einer automatisierbaren, nichtmechanischen Pügetechnik.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Wärmeaustauscher und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß den Punkten des Erfindungsanspruches gelöst. Der Wärmeaustauscher verfügt über deckungsgleiche, meanderförmige Kanäle, die in übereinanderliegenden Ebenen verlaufen und durch eine wärmeübertragende Zwischenwand voneinander getrennt sind. Die Kanäle werden dabei durch zwei identisch profilierte Hartplastfolien gebildet, wobei die Profilierungen der beiden Hartplastfolien spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Die Zwischenwand besteht aus einer wesentlich dünneren Hartplastfolie und

ist mit den profilierten Hartplastfolien an den Berührungsflächen der Profilierungen verschweißt. Zur Erhöhung der Stabilität können die profilierten Hartplastfolien in sich geschlossene Querprofilierungen aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zu den Kanälen verlaufen. Das Herstellungsverfahren geht davon aus, daß zunächst je Wärmeaustauscher zwei Hartplastfolien relativ großer Stärke und eine Hartplastfolie geringer Stärke hergestellt werden. Danach erhalten die Hartplastfolien großer Stärke durch thermisches Vakuumformen identische und formstabile Profilierungen· Die profilierten Hartplastfolien werden spiegelbildlich so zusammengesetzt, daß die Profilierungen deckungsgleich gegenüber zu liegen kommen. Zwischen die profilierten Folien wird die Hartplastfolie geringer Stärke eingefügt. Anschließend erfolgt ein flächenhaftes Verschweißen aller drei Folien an ihren Berührungsflächen mittels HF-Schweißverfahren. Abschließend werden in zuvor eingebrachte Öffnungen in den Profilierungen Anschlußelemente abdichtend eingefügt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 den Wärmeaustauscher in einer Draufsicht Fig. 2 den im Schnitt dargestellten Wärmeaustauscher Fig. 3 eine Seitenansicht im Schnitt mit Darstellung der Anschlußelemente

Aus Fig. 1 sind die meanderförmig verlaufenden Kanäle ersichtlich, die durch die Profilierungen 1 der beiden relativ starken Hart-PVC-Folien 2, 3 gebildet werden. Als Elemente zur Erreichung einer hohen mechanischen Stabilität, insbesondere gegen Verwindungen, sind senkrecht

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zu den Profilierungen 1 in der Nähe von deren Umkehrschlaufen Querprofilierungen 4 ausgebildet, die in sich abgeschlossen sind, d. h· keine Verbindung zu den Kanälen besitzen. Eine wesentlich dünnere Zwischenwand 5, ebenfalls aus Hart-PVC-Folie, trennt die Kanäle in zwei übereinanderliegende Ebenen, wie aus Pig· 2 ersichtlich ist. Die Wärmeübertragung ist auf Grund der geringen Stärke der Zwischenwand 5 gegenüber den bekannten Trennwänden aus Metall kaum verringert· Pig· 3 zeigt insbesondere die in Öffnungen 6 der Profilierungen 1 eingefügten Ansehlußelemente 7 zum Anschluß des Wärmeaustauschers an ein hydraulisches System, z. B. an den Dialysatkreislauf eines Hämodialysegerätes. Diese Anschlußelemente 7 werden vorteilhafterweise eingeklebt oder eingeschweißt· Bei der Herstellung des Wärmeaustauschers werden zunächst ebene Hart-PVC-PoIien 2, 3, 5 unterschiedlicher Stärke hergestellt, wobei die zur Profilierung vorgesehenen Hart-PVC-FoIien 2, 3 vorzugsvsreise eine etwa 1Ofache Stärke gegenüber der für die Zwischenwand 5 vorgesehenen Folie aufweisen (z. B. 0,5 mm und 0,06 mm). Die Hart-PVC-Folien 2, 3 erhalten durch thermisches Vakuumformen identische und nach dem Abkühlen formstabile Profilierungen 1 und gleichzeitig die Querprofilierungen 4· Nach dem spiegelbildlichen Übereinanderanordnen der profilierten Hart-PVC-Folien 2, 3 und dem Einfügen der dünnen Hart-PVC-Folie als Zwischenwand 5 werden alle drei Folien an den Berührungsflächen der Profilierungen miteinander mittels HF-Schweißen verbunden· Anschließend erfolgt das Anbringen der Anschlußelemente 7.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind der äußerst geringe Materialbedarf und eine vorteilhafte Herstellungstechnologie, die eine automatisierte Herstellung und einen minimalen Montageaufwand ermöglicht· Durch die Verwendung identischer Teile für die profilierten Folien kann deren Herstellung im gleichen Werkzeug erfolgen. Spezielle Gehäuse-,. und^jrerbindung^e^ej^ente sind nicht erforderlich·

Der erzielte Wirkungsgrad ist mit bekannten Wärmeaus- ; tauschern dieses Anwendungsgebietes vergleichbar· ;

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1· Wärmeaustauscher zur Übertragung von Wärme zwischen zwei unabhängig voneinander strömenden Fluiden, insbesondere in Dialysatkreisläufen von Hämodialysegeräten, mit deckungsgleichen, meanderförmigen Kanälen, die in übereinanderliegenden Ebenen verlaufen und durch eine wärmeübertragende Zwischenwand voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch zwei identisch profilierte Hartplastfolien gebildet werden, wobei die Profilierungen der beiden Hartplastfolien spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, daß die Zivischenwand aus einer wesentlich dünneren Hartplastfolie besteht und mit den profilierten Hartplastfolien an den Berührungsflächen der Profilierungen verschweißt ist.
2. 2. Wärmeaustauscher nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet_T daß die profilierten Hartplastfolien im wesentlichen senkrecht zu den Kanälen verlaufende, in sich geschlossene Querprofilierüngen aufweisen.
3. 3. Verfahren zum Herstellen von Wärmeaustauschern, dadurch gekennzeichnet« daß zunächst je Wärmeaustauscher zwei Hartplastfolien relativ großer Stärke und eine Hartplastfolie geringer Stärke hergestellt werden, danach die Hartplastfolien großer Stärke durch thermisches Vakuumformen identische und formstabile Profilierungen erhalten, diese profilierten Hartplastfolien spiegelbildlich zusammengesetzt werden, so daß die Profilierungen deckungsgleich gegenüber zu liegen kommen, wobei zwischen die profilierten Folien die Hartplastfolie geringer Stärke eingefügt wird, daß anschließend ein flächenhaftes Verschweißen aller drei Folien an ihren Berührungsflächen mittels HF-Schweißverfahren erfolgt und daß in zuvor eingebrachte Öffnungen in den Profilierungen Anschlußelemente abdichtend eingefügt werden.

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