DD235720A1

DD235720A1 - HEAT EXCHANGER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Info

Publication number: DD235720A1
Application number: DD27440985A
Authority: DD
Inventors: Juergen Brunner; Werner Eisenreich
Original assignee: Messgeraetewerk Zwonitz Veb K
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-05-14

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. 1The invention relates to a heat exchanger for the transmission of heat between two independently flowing fluids, especially in Dialysatkreislaeufen Haemodialysegeraeten. The aim is to reduce the production costs while maintaining a high degree of efficiency. The task is to reduce the number of components, to ensure a high mechanical stability and to use an automatable, nonmechanical joining technique. According to the invention, the heat exchanger has congruent meandering channels, which run in superimposed planes and are separated by a heat-transferring intermediate wall. The channels are formed by identically profiled and mirror-image arranged Hartplastfolien. The intermediate wall consists of a much thinner hard plastic foil and is connected to the profiled hard plastic foils on the Beruehrungsflaechen by means of HF welding process. Fig. 1

Description

Wärmeaustauscher und Verfahren zu seiner HerstellungHeat exchanger and process for its preparation

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher zur Übertragung von Wärme zwischen zwei unabhängig voneinander strömenden Fluiden, insbesondere in Dialysatkreisläufen von Hämodialysegeräten.The invention relates to a heat exchanger for transferring heat between two independently flowing fluids, especially in dialysate circuits of hemodialysis machines.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.Heat exchangers which transfer heat energy from one medium to another via a dividing wall are known in a variety of forms and for various fields of application. The specific requirements of the respective field of application are decisive for the choice of structural design. Heat exchangers, as z. B. in hemodialysis equipment use must have sufficient chemical resistance to aggressive solutions and must be made of physiologically harmless material. At the same time the efficiency should not be adversely affected. Such a heat exchanger is described in DE-OS 2,916,116.

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 wärmeleitendemIt consists of plates, preferably made of PTFE, which have channels for the flowing fluids. These channels are meandering and congruent in superimposed levels. As a heat-transferring partition wall between the stacked plates is a plate made of thermally conductive

Metall, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Der gesamte sandwichartige Aufbau ist mittels einer großen Anzahl von Bolzen vernietet.Metal, preferably of stainless steel. The entire sandwich construction is riveted by means of a large number of bolts.

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·The disadvantages of this heat exchanger consist in a high processing costs for the production of the individual plates, the high material requirements and the complex assembly. Another problem is the sealing of the individual heat exchanger plates ·

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is to reduce the production cost while maintaining a high degree of efficiency for heat transfer, the heat exchanger in particular meeting the specific requirements in a hemodialysis machine, such. B. corrosion resistance, physiological harmlessness, tightness, leakage safety, must meet.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

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.The object of the invention consists in a reduction of the number of components, ensuring a high mechanical stability in dispensing with special housing parts and in the application of an automatable, non-mechanical 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 undAccording to the invention the object is achieved by a heat exchanger and a method for its preparation according to the points of the invention claim. The heat exchanger has congruent, meandering channels which extend in superimposed planes and are separated by a heat-transferring partition. The channels are formed by two identically profiled Hartplastfolien, the profiles of the two hard plastic films are arranged mirror images of each other. The partition consists of a much thinner Hartplastfolie and

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.is welded to the profiled Hartplastfolien at the contact surfaces of the profilings. To increase the stability of the profiled Hartplastfolien can have self-contained transverse profiles, which extend substantially perpendicular to the channels. The production process is based on the fact that initially two hard plastic sheets of relatively large thickness and one hard plastic sheet of small thickness are produced per heat exchanger. Thereafter, the hard plastic foils of high strength obtained by thermal vacuum forming identical and dimensionally stable profiles · The profiled Hartplastfolien be mirror images assembled so that the profiles come to lie congruent. Between the profiled films, the hard plastic foil of low thickness is inserted. Subsequently, a planar welding of all three films takes place at their contact surfaces by means of HF welding process. Finally, connecting elements are sealingly inserted into previously introduced openings in the profiles.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: In the accompanying drawings show:

Fig. 1 den Wärmeaustauscher in einer Draufsicht Fig. 2 den im Schnitt dargestellten Wärmeaustauscher Fig. 3 eine Seitenansicht im Schnitt mit Darstellung der AnschlußelementeFig. 1 shows the heat exchanger in a plan view Fig. 2 shows the heat exchanger shown in section Fig. 3 is a side view in section showing the connection elements

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 senkrechtFrom Fig. 1, the meandering extending channels are visible, which are formed by the profilings 1 of the two relatively strong rigid PVC films 2, 3. As elements for achieving a high mechanical stability, especially against twisting, are vertical

a 9 9 i i a 9 9 ii

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.formed to the profilings 1 in the vicinity of their reversal loops transverse profiles 4, which are self-contained, d. h · have no connection to the channels. A substantially thinner intermediate wall 5, also made of rigid PVC film, separates the channels into two superimposed planes, as can be seen from Pig. The heat transfer is hardly reduced due to the small thickness of the intermediate wall 5 compared to the known partitions of metal · Pig · 3 shows in particular the inserted in openings 6 of the profiling 1 Ansehlußelemente 7 for connection of the heat exchanger to a hydraulic system, eg. B. to the dialysate of a hemodialysis machine. These connecting elements 7 are advantageously glued or welded · In the manufacture of the heat exchanger initially flat rigid PVC Poli 2, 3, 5 different thickness are produced, with the intended for profiling hard PVC foils 2, 3 vorzugsvsreise a about 1Ofache strength have the intended for the intermediate wall 5 foil (eg., 0.5 mm and 0.06 mm). The rigid PVC films 2, 3 obtained by thermal vacuum forming identical and dimensionally stable after cooling profilings 1 and at the same time the transverse profiles 4 · After the mirror image superposition of the profiled hard PVC films 2, 3 and the insertion of the thin rigid PVC Foil as an intermediate wall 5, all three films are connected to each other at the contact surfaces of the profiles by means of RF welding · Subsequently, the attachment of the connecting elements 7 takes place.

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·The particular advantages of the invention are the extremely low material requirements and an advantageous production technology, which allows an automated production and a minimum installation effort. By using identical parts for the profiled films, their production can be carried out in the same tool. Special housing,. and ^ jrerbindung ^ e ^ ej ^ duck are not erforder Lich ·

Der erzielte Wirkungsgrad ist mit bekannten Wärmeaus- ; tauschern dieses Anwendungsgebietes vergleichbar· ;The efficiency achieved is known with heat; exchangers of this field of application comparable ·;

Claims

invention claim

1 · heat exchanger for the transfer of heat between two independently flowing fluids, especially in Dialysatkreisläufen of hemodialysis, with congruent, meandering channels, which extend in superimposed planes and are separated by a heat transfer partition, characterized in that the channels profiled by two identical Hard plastic films are formed, the profiles of the two hard plastic films are arranged mirror images of each other, that the civil wall consists of a much thinner hard plastic film and is welded to the profiled Hartplastfolien at the contact surfaces of the profilings.

2. Heat exchanger according to item 1, characterized gekenn z ei chnet _T that the profiled Hartplastfolien have substantially perpendicular to the channels extending, self-contained Querprofilierüngen.

3. A process for the production of heat exchangers, characterized in that first each heat exchanger two hard plastic foils of relatively high strength and a hard plastic foil low strength are produced, then the hard plastic foils of high strength obtained by thermal vacuum forming identical and dimensionally stable profiles, these profiled Hartplastfolien are assembled in mirror image, so that the profiles come to lie congruent to, between the profiled films Hartplastfolie low strength is inserted, then followed by a planar welding of all three films at their contact surfaces by means of RF welding process and that in previously introduced openings in the profiling connecting elements are inserted sealingly ,

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