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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Komponente eines Wärmeübertragers gemäß Anspruch
1 sowie auf eine Komponente eines Wärmeübertragers
gemäß Anspruch 10.
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Hochtemperatur-Wärmeübertrager
sollten aus Gründen der Festigkeit und Oxidation aus hochlegierten
Edelstählen hergestellt werden, die aber schlecht wärmeleitend
sind. Deshalb sind Rippen aus Edelstahl nicht geeignet zur Oberflächenvergrößerung.
Hochtemperatursysteme mit hoher Leistungsdichte sind deshalb sogenannte
Primärflächen-Wärmeübertrager.
Eine Bauart davon ist der sogenannte Schichtwärmeübertrager,
wie er in der Druckschrift
DE
103 28 274 A1 offenbart ist.
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Ein
solcher Schichtwärmeübertrager (speziell als Kreuzstrom-Wärmeübertrager)
ist einfach und aus Gleichteilen aufgebaut: Der Wärmeübertragungsteil
ist ein quaderförmiger, sogenannter Schichtblock, aus einer
Vielzahl von gleichartigen Schichtblechen (siehe 1)
aufgebaut, die beispielsweise miteinander verschweißt oder
verlötet sind. In 2 ist ein
solcher Kreuzstrom-Wärmeübertrager in isometrischer
Darstellung wiedergegeben, bei dem das Gehäuse aus zwei
Deckblechen 1 und vier Anschlusskästen 2 gebildet
wird, die direkt auf den Schichtblock geschweißt werden.
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Die
seitherige Bauweise weist bezüglich der thermomechanischen
Wechselbeanspruchung und der Beschichtbarkeit der Wärmeübertragungsflächen einige
Nachteile auf. Zum einen zeichnet sich die seitherige Ausführung
(wie sie in 2 und der Schnittdarstellung
aus 3 abgebildet ist) dadurch aus, dass in den Ecken
der Wärmeübertragers drei Schweiß- und
mehrere Lötnähte 7 auf engstem Raum zusammenlaufen.
Dies ist insbesondere in 4 deutlich zu sehen, die eine
Vergrößerung des mit einem Kreis markierten rechten
oberen Ausschnitts aus 3 wiedergibt. Hierbei sind auch
die Schweiß- und Lötnähte 7 gut
zu erkennen, die sich in einem Eckbereich des Schichtblockes konzentrieren und
die bei der Verschweißung oder Verlötung der zu verbindenden
Elemente aufgrund ihrer räumlichen Nähe zu Verbindungsfehlern
wegen einer thermischen Überbelastung dieser Eckbereiche
führen. Außerdem sind die Fluidkanäle
des wärmeabgebenden und wärmeaufnehmenden Mediums
dicht, d. h. sehr nahe nebeneinander angeordnet. Zudem erwärmen sich
die innenliegenden Bereiche des Schichtblocks schneller als die
peripheren Bereiche. Damit entstehen Thermowechselspannungen, die
zu einem Versagen der vorstehend beschriebenen Wärmeübertrager-Komponente
führen können. Die seitherige Ausführung
(beispielsweise gemäß der 2) zeichnet sich
weiterhin dadurch aus, dass der Wärmeübertrager
als Reaktor mit katalytischen Beschichtungen belegt werden kann.
Für solche Beschichtungen ist es zweckmäßig,
dass der Schichtblock ohne Anschlusskasten frei zugänglich
ist. In der Ausführung gemäß dem Stand
der Technik sind die Zu- und Abströmkästen 2 stoffschlüssig
mit einer Schweißnaht mit den Schichtblechen verbunden.
Eine nachträgliche Beschichtung kann somit nur durch die
Stutzenöffnung der Zu- und Abströmkästen
erfolgen, was verfahrenstechnisch sehr schwierig ist und zu ungleichmäßiger
Belegung führen kann.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Wärmeübertragers
sowie eine solche Komponente eines Wärmeübertragers mit
verbesserten Eigenschaften zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 sowie eine Komponente gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer
Komponente eines Wärmeübertragers, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen
eines Schichtblockes aus zumindest einem Wärmeübertragungsschichtblech,
das an zumindest einer Ecke eine Fase in Bezug zu zwei Längskanten
des Wärmeübertragungsschichtbleches aufweist;
- – Bereitstellen einer Haltestruktur mit einer zumindest
teilweise U-förmigen Halteprofilleiste, wobei der U-förmige
Bereich der Halteprofilleiste zwei Schenkel, insbesondere zwei im
Wesentlichen parallele Schenkel, und einen die beiden Schenkel verbindenden
Boden aufweist; und
- – Verbinden, insbesondere Schweißen oder Löten,
der Fase des zumindest einen Wärmeübertragungsschichtbleches
des Schichtblockes mit einem Boden des U-förmigen Teils
der Halteprofilleiste, um die Komponente des Wärmeübertragers
zu bilden.
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Ferner
schafft die vorliegende Erfindung eine Komponente eines Wärmeübertragers,
wobei die Komponente folgende Merkmale umfasst:
- – einen
Schichtblock mit zumindest einem Wärmeübertragungsschichtblech,
das an zumindest einer Ecke eine Fase in Bezug zu zwei Längskanten
des Wärmeübertragungsschichtbleches aufweist;
- – eine Haltestruktur mit einer zumindest teilweise U-förmigen
Halteprofilleiste, wobei der U-förmige Bereich der Halteprofilleiste
zwei Schenkel, insbesondere zwei im Wesentlichen parallele Schenkel,
und einen die beiden Schenkel verbindenden Boden aufweist;
wobei
die Fase des zumindest einen Wärmeübertragungsschichtbleches
mit dem Boden des U-förmigen Teils der Halteprofilleiste
verbunden ist, um die zumindest eine Komponente des Wärmeübertragers
zu bilden.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die
Verwendung der Halteprofilleiste mit dem U-förmigen Profil
eine Möglichkeit besteht, um die Bleche oder zumindest
ein Blech des Schichtblocks sicher zu belastbar an dem Boden des U-förmigen
Profils zu befestigen. Hierdurch besteht die Möglichkeit,
in einem Eckbereich des Schichtblocks bzw. der Haltestruktur die
erforderlichen Verbindungsnähte weit auseinander legen
zu können. Dies ermöglicht bei dem Zusammenbau
der Komponente für den Wärmeübertrager
eine Reduktion der thermischen Belastung, so dass eine zuverlässigere und
belastbarere fluiddichte Verbindung und zwischen der Haltestruktur
und dem Schichtblock hergestellt werden kann. Insbesondere dadurch,
dass durch die Fase nun ein im Vergleich zum Stand der Technik größerer
flächiger Verbindungsbereich zwischen dem zumindest einen
Wärmeübertragungsschichtblech und der Halteprofilleiste
hergestellt werden kann erhöht sich vorteilhaft die Fluiddichtheit
der herzustellenden Komponente des Wärmeübertragers.
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Die
vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass durch eine einfache
strukturelle Maßnahme der Verwendung einer entsprechend
profilierten Halteprofilleiste eine deutliche Verbesserung der Dichtigkeit
der Komponente des Wärmeübertragers möglich wird,
wobei einfache und breit verfügbare Komponenten hierzu
verwendet werden können. Dies ermöglicht ferner
eine kostengünstige Realisierung der Verbesserung der Komponente
des Wärmeübertragers.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt
des Bereitstellens einer Haltestruktur eine Halteprofilleiste bereitgestellt werden,
bei der der Boden zumindest teilweise einen planaren Bereich umfasst
und wobei im Schritt des Verbindens die Fase des zumindest einen
Wärmeübertragungsschichtblechs mit dem planaren
Bereich des Bodens der Halteprofilleiste verbunden wird. Die vorliegende
Erfindung bietet den Vorteil, dass ein planerer, d. h. ebener Boden
der Halteprofilleiste bereitgestellt wird, der eine große
Fläche zur Verbindung mit dem oder den Wärmeübertragungsschichtblechen
bietet. Auf diese Weise kann eine sehr sichere und zuverlässige
fluiddichte Verbindung zwischen der Halteprofilleiste und den Blechen
ermöglicht werden.
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Auch
kann während des Schritts des Verbindens der Schichtblock
derart zu der zumindest einen Halteprofilleiste ausgerichtet werden,
dass die Haltprofilleiste eine Längserstreckung aufweist,
die im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung des zumindest
einem Wärmeübertragungsschichtbleches des Schichtblockes
ausgerichtet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bietet den Vorteil, dass mehrere übereinandergestapelte
Bleche zum Schichtblock zusammengefügt werden können
und jedes dieser Wärmeübertragungsschichtbleche
mit dem Boden des U-förmigen Bereichs der Halteprofilleiste
verbunden werden kann. Auf diese Weise kann eine sichere und zuverlässige
Verbindung zwischen den Wärmeübertragungsschichtblechen
und der Halteprofilleiste hergestellt werden, wobei die Halteprofilleiste
auch die Funktion eines Zugankers für die Bleche bietet.
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Günstig
ist es auch, wenn im Schritt des Bereitstellens eines Schichtblockes
eine Mehrzahl von parallel ausgerichteten Wärmeübertragungsschichtblechen
bereitgestellt werden, wobei jedes der Wärmeübertragungsschichtbleche
an einer Ecke eine Fase in Bezug zu zwei Längskanten des
Wärmeübertragungsschichtbleches aufweist und wobei
im Schritt des Verbindens die Fasen von mehreren mit Fasen versehenen
Wärmeübertragungsschichtblechen mit dem Boden
des U-förmigen Teil des Halteprofilleiste verbunden werden.
Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bietet den Vorteil, dass durch unterschiedliche Wärmeübertragungsschichtbleche
auf einfache Weise eine unterschiedliche Strömungsrichtung
zwischen den einzelnen Wärmeübertragungsschichtblechen
hergestellt werden kann. Beispielsweise lässt sich ein
Kreuzstrom-Wärmeübertrager sehr einfach durch
entsprechend profilierte Schichtbleche herstellen, wobei die einzelnen
Schichtbleche durch den Übergang zwischen der Fase und
dem Boden der Halteprofilleiste sicher und vor allem fluiddicht
an der Haltestruktur befestigt werden können.
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In
einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann ferner
ein Schritt des Anbringens von zumindest einem Anschlusskasten zur
Zuführung eines Mediums zu dem Schichtblock des Wärmetauschers vorgesehen
sein, wobei der Anschlusskasten an einem der Schenkel des U-förmigen
Teils der Halteprofilleiste oder an einem von einem Schenkel des
U-förmigen Teils der Halteprofilleiste abstehenden Teil
angebracht wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Anschlusskasten, beispielsweise
durch Schweißen oder Löten, an einem Schenkel
des U-förmigen Teils der Halteprofilleiste oder einem davon
abstehenden Teil befestigt werden kann, ohne dass eine hohe thermische
Belastung der Verbindung zwischen den Schichtblechen und der Haltestruktur
entsteht. Sowohl die Verbindung zwischen den Schichtblechen und
der Haltestruktur als auch zwischen dem Anschlusskasten und der
Haltestruktur werden dadurch mechanisch belastbarer als dies im
Stand der Technik möglich ist.
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Ferner
kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im
Schritt des Bereitstellens des Schichtblocks das Wärmeübertragungsschichtblech an
jeder seiner Ecken eine Fase in Bezug zu zwei Längskanten
des Wärmeübertragungsschichtbleches aufweisen,
wobei im Schritt des Bereitstellens der Haltestruktur vier Halteprofilleisten
mit einer zumindest teilweise U-förmigen Halteprofilleiste
bereitgestellt werden, wobei jede der U-förmige Halteprofilleisten
zwei Schenkel und einen die Schenkel verbindenden Boden aufweisen,
wobei die Böden der Halteprofilleisten einander zugewandt
sind und wobei im Schritt des Verbindens je eine Fase des zumindest einen
Wärmeübertragungsschichtbleches mit einem anderen
Boden einer der Halteprofilleisten verbunden wird. Eine derartige
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil,
dass der Schichtblock mit den Wärmeübertragungsschichtblechen
an nahezu allen Außenseiten durch eine sehr einfache und
stabile Verbindung zwischen den Fasen der Schichtbleche und der
Haltestruktur gehalten wird.
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Auch
kann ferner ein Schritt des Anbringens von vier Anschlusskästen
vorgesehen sein, wobei je ein Anschlusskasten an zwei unterschiedlichen Schenkeln
von unterschiedlichen Halteprofilleisten angebracht wird. Eine derartige
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil,
dass auf einfache Weise ein Kreuzstrom-Wärmeübertrager hergestellt
werden kann, wobei eine geringe thermische Belastung beim Herstellen
der Verbindungen zwischen dem Schichtblock und der Haltestruktur
sowie der Haltestruktur und den Anschlusskästen auftritt.
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In
einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt
des Bereitstellens des Schichtblockes ein Schichtblock bereitgestellt
werden, in dem eine Mehrzahl von profilierten Wärmeübertragungsschichtblechen
derart übereinander gestapelt ist, dass eine Kreuzfluss
von zwei unterschiedlichen Medien durch den Schichtblock ermöglicht
wird, wobei ferner ein Schritt des Anbringens von einer Mehrzahl
von Anschlusskästen an den Halteprofilleisten vorgesehen
ist, die eine kreuzweise fluiddichte Zuführung der beiden
unterschiedlichen Medien in den Schichtblock ermöglichen.
Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise ein Kreuzstrom-Wärmeübertrager
hergestellt werden kann, der neben einer ohne mechanischen Belastbarkeit
durch die voneinander abgesetzten Verbindungsnähte auch
eine hohe Wärmetauschrate aufweist.
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Vorteilhaft
ist es auch, wenn im Schritt des Bereitstellens der Haltestruktur
eine Halteprofilleiste bereitgestellt wird, die eine Länge
der Schenkel von zumindest 5 mm aufweist. Eine derartige Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Verbindung
zwischen zumindest einer Fase des Wärmeübertragungsschichtblechs
und dem Boden des U-förmigen Teils der Haltestruktur ausreichend
weit entfernt von einer Verbindungsstelle zwischen einem Anschlusskasten
und der Halteprofilleiste angeordnet ist. Hierdurch kann vermieden werden,
dass beim Anbringen der Anschlusskästen eine Lockerung
der Verbindungsnaht zwischen der Phase des Wärmeübertragungsschichtblechs
und dem Boden des U-förmigen Teils der Haltestruktur durch
eine hohe thermische Belastung auftritt.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Darstellung eines herkömmlichen Schichtfalzblechs zur Verwendung
in einem Kreuzstrom-Schicht-Wärmeübertrager;
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2 eine
Darstellung eines kompletten (Kreuzstrom-)Schicht-Wärmeübertragers
in seitheriger Ausführung;
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3 eine
Schnittdarstellung eines Schichtblocks mit Zwischenrahmen in seitheriger
Ausführung;
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4 eine
Detail-Darstellung eines Schicht-Wärmeübertragers
in seitheriger Ausführung;
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5 eine
Darstellung eines Schicht-Falzblechs mit abgeschrägten
Ecken (Fasen) zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
isometrische Darstellung eines Schichtblech-Blocks mit Eckprofilen
(”Fasenblock”) zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Aufsicht-Darstellung eines Schichtblech-Blocks mit Eckprofilen (”Fasenblock”);
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8 eine
Aufsicht-Schnittdarstellung eines Fasenblocks mit aufgesetzten Anschlusskästen;
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9 eine
Detail-Aufsichtschnittdarstellung eines Fasenblocks mit einem Eckprofil
mit einer Lötfläche und einer Schweißnaht;
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10 eine
isometrische Darstellung eines kompletten Schicht-Wärmeübertragers
aus einem ”Fasenblock” und vier Anschlusskästen;
und
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11 ein
Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung als Verfahren.
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In
der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen
Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente
gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine
wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
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Insgesamt
sind zur nachfolgend näher beschriebenen Idee zwei Aspekte
hervorzuheben. Zunächst ist anzumerken, dass die vorliegende
Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel
ausnutzt, den Eckbereich räumlich so entzerren, dass nicht
alle Schweiß- oder Lötnähte in einem
räumlich sehr engen Bereich in der Ecke zusammenlaufen
(wie dies in 4 zum Stand der Technik näher
gezeigt ist), um dadurch die thermomechanischen Spannungen beim Verbindungsprozess
reduzieren. Weiterhin kann auch ein anderer Vorteil ausgenutzt werden,
in dem der Schichtblock so gestaltet werden kann, dass er eine selbständige
Baugruppe ohne Anschlusskasten darstellt, um ihn ohne Behinderung
beschichten zu können.
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Hierzu
sollten die Schichtbleche an den Ecken beispielsweise durch Stanzen
(d. h. durch ein Anbringen einer Fase in Bezug auf zwei Längsseiten des
Bleches) angeschrägt werden, so dass ein Schichtblech gemäß der
Darstellung in 5 erhalten wird. Diese Fase
sollte eine im Wesentlichen ebene Kante bilden, welche dann an einer
Haltprofilleiste flächig befestigt werden kann. Damit lässt
sich nun unabhängig vom Biegevorgang und den Biegeradien eine
exakte vollflächige Zone für das Dichtlöten
mit einer Haltestruktur realisieren. Die Eckzone der Haltestruktur
zur Aufnahme des Schichtbleches oder der mehreren übereinandergestapelten
Schichtbleche (dann auch als „Schichtblock” 1 bezeichnet)
wird beispielsweise gemäß der Darstellung aus 6 durch Formprofile 8 (d.
h. Halteprofilleisten) so ausgestaltet, dass die Abschrägung
(d. h. die Fase) an das Eckprofil gelötet wird, das als
zumindest teilweise U-förmiger Bereich des Halteprofils
ausgestaltet ist. In diesem U-förmigen Teil sind zwei Schenkel
(beispielsweise parallel) angeordnet und durch ein Bodenteil miteinander
verbunden. Weiterhin können an denjenigen Enden der Schenkel,
die nicht durch den Boden verbunden sind, weitere Teile abstehen,
die mit zunehmendem Abstand zu Boden eine immer größere
Entfernung voneinander annehmen. Hierdurch werden die Schenkel durch
eine V-förmige Struktur in Richtung vom Schichtblock weg
weitergeführt.
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Im
vorliegenden Fall werden die Fasen der Schichtbleche an den Boden
des U-förmigen Teils der Haltestruktur, d. h. einen Boden
des U-förmigen Teils einer Haltprofilleiste 8 angelötet
oder angeschweißt. Werden vier Halteprofilleisten 8 verwenden,
die an vier Außenecken des Schichtblockes 1 zu befestigen
sind, werden die einzelnen Fasen an den Ecken eines Schichtbleches
an entsprechend unterschiedliche Böden der einzelnen Halteprofilleiste
befestigt. Die vier Halteprofilleisten sollten dann derart ausgerichtet
sein, dass die Böden einander zugewandt sind. Auf einer
Oberseite und einer Unterseite des Schichtblockes 1 kann
ein Deckblech 12 vorgesehen sein, der den Schichtblock
vor Verschmutzungen schützt. In 7 ist eine
Draufsicht-Darstellung eines Schichtblech-Blockes mit Eckprofilen
(Halteprofilleisten) gezeigt, wobei die Profilierung der Eckleisten
mit dem U-förmigen Teil und den an den oberen Schenkel-Enden
auseinander gebogen abstehenden Teilen. Dargestellt sind.
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An
die Schenkel oder die von den Schenkeln abstehenden End-Teile können
die Anschlusskästen 11 befestigt werden, wie es
in der Darstellung aus 8 wiedergegeben ist. Eine derartige
Anordnung bietet den Vorteil, dass beispielsweise bei einer Länge
der Schenkel von mindestens 5 mm die Anschlusskästen 11 in
einer Entfernung von zumindest 5 mm von den Böden der U-förmigem
Bereiche der Halteprofilleisten 8 angeschweißt
werden können. Auf diese Weise kann durch den konstruktionsbedingten
Abstand zwischen der Verbindung 9 zwischen den Schichtblechen
und dem Boden der Halteprofilleiste 8 sowie der Verbindungsnaht
zwischen dem Anschlusskasten 11 und der Haltprofilleiste 8 die thermische
Belastung reduziert werden. Dabei bilden die vier Eckprofile 8 zusammen
mit den zwei Deckblechen 12 die vier Anschlussrahmen für
die vier Anschlusskästen 11. Der Anschlussrahmen
gewährleistet dann ferner die Zugänglichkeit für
Beschichtungsvorgänge auch vor einer Befestigung der Anschlusskästen 11.
Die Beschichtung kann z. B. mit Lotpaste oder Washcoat für
eine katalytische Beschichtung erfolgen.
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Der
Schichtblock 1 mit den Anschlussrahmen bildet eine Baugruppe,
die mit anwendungsspezifischen Anschlusskästen 11 komplettiert
werden kann. In der 9 ist eine Detail-Darstellung
eine Halteprofilleiste 8 mit daran befestigten Schichtblechen
und Anschlusskästen 11 zu sehen. Besonders deutlich
ist aus der 9 zu entnehmen, dass nun die
Verbindungsnaht (oder Lötfläche) 9 zwischen
einem Wärmeübertragungsschichtblech und dem im Wesentlichen
planaren Bodenbereich der Halteprofilleiste 8 eine sichere,
belastbare und fluiddichte Verbindungsnaht ermöglicht,
die im Wesentlichen von Toleranzen bei Biege- oder Schneidvorgängen
der Schichtbleche unabhängig gehalten werden kann. Bei übereinanderliegenden
Schichtblechen können die einzelnen Schichtbleche auf eine
gleiche Weise an der Halteprofilleiste 8 befestigt werden,
so dass sich die genannte fluiddichte Verbindung zwischen den einzelnen
Blechen und der Halteprofilleiste 8 ausbilden lässt.
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Zugleich
ist aus der 9 erkennbar, dass die Schweißnähte 10 zwischen
den Anschlusskästen 11 und der Verlängerung
der Schenkel der Halteprofilleiste 8 deutlich voneinander
und von der Lötfläche 9 zwischen den
Schichtblechen und der Halteprofilleiste 8 beabstandet
sind, so dass durch den Schweißvorgang beim Befestigen
der Anschlusskästen 11 die Lötfläche 9 besser
als im Stand der Technik vor einer hohen Temperatur geschützt
werden kann. Hierdurch bleibt eine beim Löten ausgebildete Festigkeit
der Lötverbindung 9 bestehen, so dass auch die
Lötverbindung 9 eine größere
mechanische Stabilität behält, als wenn ein Anschlusskasten 11 gemäß der 4 direkt
neben der Lötverbindung 9 an die Haltprofilleiste 8 angeschweißt
wird.
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Ferner
bietet auch die Verwendung der Haltprofilleiste 8 mit dem
U-förmigen Teil den Vorteil, dass an beiden Schenkeln oder
davon abstehenden Teilen Anschlusskästen 11 angelötet
oder angeschweißt werden können, wobei bei jedem
Schweißvorgang ein vorbestimmter Abstand zu der Lötverbindungsnaht 9 zwischen
den Blechen und der Halteprofilleiste 8 eingehalten werden
kann. Auch wird bei einer nachfolgenden Befestigung eines weiteren
Anschlusskastens 11 die erste Anschlusskastennaht 10 nicht
mehr thermisch belastet, da durch das Profil der Halteprofilleiste
ein größtmöglicher (wärmeleitender) Abstand
im Material der Halteprofilleiste zwischen den beiden Schweißnähten 10 eingehalten
werden kann. Auf diese Weise kann sehr einfach ein Kreuzstrom-Wärmeübertrager
oder zumindest eine Komponente davon hergestellt werden, wobei die
einzelnen Verfahrensschritte unabhängig voneinander ausgeführt
werden können, ohne dass eine große Gefahr besteht,
bei nachfolgenden Herstellungsschritten die Struktur oder eine zuvor
hergestellte Verbindung wieder zu schwächen.
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Die
vertikale Abdichtung zwischen dem Schichtblock 1 aus Falzschichtblechen
und dem Anschlusskasten ist im Stand der Technik problematisch,
weil relativ große Spalte (die teilweise größer als
0,2 mm sind) durch Biegeradien und große Toleranzen der
Falzblechbreite auftreten, die bisher nur durch Schweißung
in der Naht 9 bzw. 7 ausgeglichen werden konnte.
Die Schweißung in der Ecke (entsprechend der Darstellung
aus 4) hat den Nachteil, dass sie in die Lötzone
des Schichtpakets 1 hineinreicht und den Setzvorgang beim
anschließenden Löten blockiert.
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Wenn
jedoch entsprechen einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung die Falzblechecke abgeschrägt wird (entsprechend
der Darstellung aus 5), erhält man exakte
wiederholbare Flächen mit minimalen Spalten und einer Längentoleranz
von weniger als 0,02 mm. Diese Spalte sind klein genug für
das Verlöten der Eckfläche mit dem Eckprofil und
die Abstände zwischen den einzelnen Schichtblechen können
sich beim Lötvorgang unter der aufgebrachten Vorspannung
ausgleichen.
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Mit
dem Eckprofil und den abgeschrägten Schichtblechecken (Fasen)
wird die Ecke lötbar und die Schweißzone für
die Anschlusskasten aus der Lötzone „weggerückt”,
wie dies sehr deutlich aus der Darstellung in 9 zu
erkennen ist.
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Das
Eckprofil 8 kann noch für weitere Funktionen eingesetzt
werden. Zum einen bildet es einen Zuganker für das Schichtpaket
und zum anderen bildet es einen Kompensator zwischen dem Schichtblock
und dem Gehäusekasten sowie eine „verlorene” Spann-
und Lötvorrichtung für das Schichtpaket.
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In 10 ist
eine isometrische Darstellung eines Schicht-Wärmeübertragers
dargestellt, der nach Ausführung von den vorstehend genannten Schritten
erhalten werden kann. Dieser Schicht-Wärmeübertrager
besteht dann aus einem kompletten Fasenblock (d. h. dem Schichtblock 1 aus
den Schichtblechen), der zugehörigen Haltestruktur mit den
vier Halteprofilleisten sowie vier Anschlusskästen 11,
die an die Enden der Schenkel oder davon abstehenden Teilen befestigt
wurden.
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Ferner
schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren 20 zur
Herstellung einer Komponente eines Wärmeübertragers
wie es in 11 als Ablaufdiagramm näher
dargestellt ist. Das Verfahren 20 weist einen Schritt des
Bereitstellens 22 eines Schichtblocks aus zumindest einem
Wärmeübertragungsschichtblech auf, das an zumindest
einer Ecke eine Fase in Bezug zu zwei Längskanten des Wärmeübertragungsschichtbleches
umfasst. Ferner umfasst das Verfahren 20 einen Schritt
des Bereitstellens 24 einer Haltestruktur mit einer zumindest
teilweise U-förmigen Halteprofilleiste, wobei der U-förmige
Bereich der Halteprofilleiste zwei Schenkel, insbesondere zwei im
Wesentlichen parallele Schenkel, und einen die beiden Schenkel verbindenden
Boden aufweist. Schließlich umfasst das Verfahren 20 einen
Schritt des Verbindens 26, insbesondere des Schweißens oder
Lötens, der Fase des zumindest einen Wärmeübertragungsschichtbleches
des Schichtblockes mit einem Boden des U-förmigen Teils
der Halteprofilleiste, um die Komponenten des Wärmeübertragers
zu bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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