DE102011001818A1 - Plate heat exchanger made of plastic - Google Patents

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DE102011001818A1
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Abstract

Bei einem Plattenwärmeübertrager sind in die aus Kunststoff bestehenden Wärmeübertragungsplatten (2) Endloskohlenstofffasern eingebunden, so dass zum einen aufgrund der dadurch erzielten Dünnwandigkeit und zum anderen der Wärmeleitfähigkeit der Endloskohlefasern Wärmeübertragungsplatten mit hohem Wärmedurchgang zur Verfügung stehen. Die identisch ausgebildeten Wärmeübertragungsplatten sind mit in nur einer Richtung schräg zur Längsachse verlaufenden Wellenbergen (7) und Wellentälern (8) sowie einer am Plattenrand umlaufenden Verbindungssicke (9) und einem sich von dieser zum Platteninneren hin anschließenden, umlaufenden waagerechten Verbindungsbereich (15) jeweils um eine Querachse gedreht aufeinandergestapelt und an den aneinanderstoßenden Verbindungssicken und waagerechten Verbindungsbereichen sowie an den Berührungsflächen (16) sich kreuzender Wellenberge und der aneinanderstoßenden hochliegenden Randbereiche (11') der Durchgangsöffnungen (11) fest und abdichtend miteinander verschweißt oder verklebt. Der einfach ausgebildete und kostengünstig gefertigte Plattenwämeübertrager zeichnet sich durch eine hohe – durch eine Bandage (6) noch verbesserte – Druckfestigkeit und eine hohe Wärmeübertragungsleistung aus. Die Wärmeübertragungsplatten sind aufgrund der in den Kunststoff eingebundenen Endloskohlenstofffasern zudem elektrisch leitfähig, so dass einzelne Wärmeübertragungsplatten (2) zur zusätzlichen Erwärmung des Fluids durch Anlegen einer Spannung aufheizbar sind.In a plate heat exchanger, continuous carbon fibers are integrated into the plastic heat transfer plates (2) so that, on the one hand, due to the thin walls achieved as a result and, on the other hand, the thermal conductivity of the continuous carbon fibers, heat transfer plates with high heat transfer are available. The identically designed heat transfer plates are each surrounded by wave crests (7) and wave troughs (8) running obliquely to the longitudinal axis in only one direction, as well as a connecting bead (9) running around the edge of the plate and a circumferential horizontal connecting area (15) adjoining this towards the inside of the plate a transverse axis is stacked on top of one another, rotated and on the abutting connecting beads and horizontal connecting areas as well as on the contact surfaces (16) of intersecting wave crests and the abutting high edge areas (11 ') of the through openings (11) firmly and sealingly welded or glued to one another. The simply designed and inexpensively manufactured plate heat exchanger is characterized by a high compressive strength - which is further improved by a bandage (6) - and a high heat transfer capacity. The heat transfer plates are also electrically conductive due to the continuous carbon fibers embedded in the plastic, so that individual heat transfer plates (2) can be heated for additional heating of the fluid by applying a voltage.

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeübertrager aus Kunststoff, der einen mit einer Frontplatte und einer Rückplatte abgedeckten Plattenstapel aus am Rand abdichtend miteinander verbundenen, profilierten Wärmeübertragungsplatten zur Bildung von abwechselnd für ein erstes Fluid und für ein zweites Fluid vorgesehenen Strömungskanälen umfasst, wobei die Wärmeübertragungsplatten Durchgangsöffnungen zur Verbindung der für das jeweils gleiche Fluid vorgesehenen Strömungskanäle aufweisen.The invention relates to a plastic plate heat exchanger which comprises a plate stack covered with a front plate and a back plate and sealingly interconnected at the edge, profiled heat transfer plates to form alternately provided for a first fluid and a second fluid flow channels, wherein the heat transfer plates through holes for connection having provided for the respective same fluid flow channels.

Aus Kunststoff bestehende Wärmeübertrager werden beispielsweise in der EP 0 038 454 A2 , der DE 10 2006 036 965 A1 oder der DE 20 2010 007 615 U1 beschrieben. Wärmeübertrager aus Kunststoff zeichnen sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit, einfache und kostengünstige Fertigung sowie ein geringes Gewicht aus, weisen jedoch aufgrund des verwendeten Werkstoffs und wegen der zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit größeren Dicke eine verminderte Wärmeleitfähigkeit auf bzw. können aufgrund der geringen Festigkeit nur mit geringen Drücken betrieben werden.Made of plastic heat exchanger, for example, in the EP 0 038 454 A2 , of the DE 10 2006 036 965 A1 or the DE 20 2010 007 615 U1 described. Heat exchangers made of plastic are characterized by high corrosion resistance, simple and inexpensive production and low weight, but have due to the material used and because of the thickness to achieve sufficient strength greater thermal conductivity or due to the low strength only with low pressures operate.

Der in der DE 20 2010 007 615 U1 beschriebene Plattenwärmeübertrager aus Kunststoff umfasst übereinander gestapelte, im Spritzgussverfahren gefertigte Wärmeübertragungsplatten mit Durchgangsöffnungen sowie eine Front- und eine Rückplatte mit Anschlussrohren. Die Wärmeübertragungsplatten weisen auf der Vorderseite und auf der Rückseite jeweils einen unterschiedlich oder spiegelsymmetrisch ausgebildeten, als flächige Vertiefung mit Strömungsbarrieren ausgeführten Strömungskanal auf. Der an den ebenen Rändern der eine nur geringe Festigkeit aufweisenden Wärmeübertragungsplatten verschweißte oder verklebte Plattenwärmeübertrager kann nur bei geringen Drücken betrieben werden. Zudem ist die Wärmeübertragung aufgrund der erforderlichen großen Dicke der aus Kunststoff bestehenden Wärmeübertragungsplatten vergleichsweise gering.The Indian DE 20 2010 007 615 U1 plastic plate heat exchanger described comprises stacked, manufactured by injection molding heat transfer plates with through holes and a front and a back plate with connecting pipes. The heat transfer plates have on the front and on the back in each case a differently or mirror-symmetrically designed, designed as a flat depression with flow barriers flow channel. The plate heat exchanger welded or glued to the flat edges of the low-strength heat transfer plates can only be operated at low pressures. In addition, the heat transfer due to the required large thickness of the existing plastic heat transfer plates is comparatively low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plattenwärmeübertrager aus Kunststoff anzugeben, der einfach und kostengünstig gefertigt werden kann und eine hohe Druckfestigkeit sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet.The invention has for its object to provide a plate heat exchanger made of plastic, which can be easily and inexpensively manufactured and ensures high pressure resistance and high thermal conductivity.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Plattenwärmeübertrager gelöst.According to the invention the object is achieved with a trained according to the features of claim 1 plate heat exchanger.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem Plattenwärmeübertrager der eingangs erwähnten Art besteht der Grundgedanke der Erfindung in der Einbindung von Endloskohlenstofffasern in die aus Kunststoff bestehenden Wärmeübertragungsplatten, so dass zum einen aufgrund der dadurch erzielten Dünnwandigkeit und zum anderen der Wärmeleitfähigkeit der Endloskohlefasern Wärmeübertragungsplatten mit hoher Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung stehen. Die identisch ausgebildeten Wärmeübertragungsplatten sind mit in nur einer Richtung schräg zur Längsachse verlaufenden Wellenbergen und Wellentälern sowie einer am Plattenrand umlaufenden Verbindungssicke und einem sich von dieser zum Platteninneren hin anschließenden umlaufenden waagerechten Verbindungsbereich jeweils um eine Querachse gedreht aufeinandergestapelt und an den aneinanderstoßenden Verbindungssicken und waagerechten Verbindungsbereichen sowie an den Berührungsflächen sich kreuzender Wellenberge bzw. -täler und der aneinanderstoßenden hochliegenden Randbereiche der Durchgangsöffnungen fest und abdichtend miteinander verschweißt oder verklebt. Der einfach ausgebildete und kostengünstig gefertigte Plattenwämeübertrager zeichnet sich durch eine hohe Druckfestigkeit und eine hohe Wärmeübertragungsleistung aus. Die Wärmeübertragungsplatten sind aufgrund der in den Kunststoff eingebundenen Endloskohlenstofffasern elektrisch leitfähig, so dass einzelne Wärmeübertragungsplatten zur zusätzlichen Erwärmung des Fluids durch Anlegen einer Spannung aufheizbar sind.In a plate heat exchanger of the type mentioned above, the basic idea of the invention is the incorporation of continuous carbon fibers in the existing plastic heat transfer plates, so that on the one hand because of the resulting thin-walled and on the other hand, the thermal conductivity of the continuous carbon heat transfer plates with high thermal conductivity are available. The identically formed heat transfer plates are stacked with one another in only one direction obliquely to the longitudinal axis wave crests and wave troughs and a peripheral edge of the plate connecting bead and a subsequent to the plate interior subsequent circumferential horizontal connection area each rotated about a transverse axis and the abutting connecting beads and horizontal connection areas and at the contact surfaces intersecting wave peaks or valleys and the abutting high-lying edge regions of the through holes firmly and sealingly welded or glued together. The simply formed and cost-effectively manufactured Plattenwäveübertrager is characterized by a high pressure resistance and high heat transfer performance. The heat transfer plates are electrically conductive due to the embedded in the plastic continuous carbon fibers, so that individual heat transfer plates for additional heating of the fluid can be heated by applying a voltage.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die Verbindungssicken und die Wellenberge zur Erzielung eines großflächigen Abdicht- oder Verbindungsbereichs zwischen benachbarten Wärmeübertragungsplatten einen trapezförmigen Querschnitt auf.In an advantageous development of the invention, the connecting beads and the wave crests have a trapezoidal cross-section to achieve a large-area sealing or connecting region between adjacent heat transfer plates.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist am Fluideintritt und -austritt des zwischen benachbarten Wärmeübertragungsplatten bestehenden Strömungskanals in einem tiefliegenden Randbereich gegenüberliegender Durchgangsöffnungen ein die beiden Randbereiche gegenseitig abstützendes und fest verbindendes Fluidverteilungselement angeordnet. Das Fluidverteilungselement ist als Stützring bzw. Zuganker ausgebildet und weist düsenförmige Durchlässe zur gleichmäßigen Fluidverteilung auf.In a further embodiment of the invention, the two edge regions mutually supporting and firmly connecting fluid distribution element is arranged at the fluid inlet and outlet of existing between adjacent heat transfer plates flow channel in a low-lying edge region of opposite through holes. The fluid distribution element is designed as a support ring or tie rods and has nozzle-shaped passages for uniform fluid distribution.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Wellenberge und die Wellentäler zur Erzeugung eines unterschiedlichen Fluidvolumens in benachbarten Strömungskanälen unterschiedlich weit ausgebildet.In an embodiment of the invention, the wave crests and the troughs for generating a different volume of fluid in adjacent flow channels are formed differently wide.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der mit der Front- und der Rückplatte abgedeckte Plattenstapel zur weiteren Erhöhung der Drucksteifigkeit des Plattenwärmeübertragers in Längs- und/oder Querrichtung mit einer Bandage aus kunststoffimprägnierten Fasern umwickelt. Die Front- und die Rückplatte sind in dieser Ausführungsform auf der Außenseite konvex gewölbt ausgebildet. An den Außenflächen der Front- und der Rückplatte können zusätzlich auch Versteifungsrippen ausgebildet sein.According to a further feature of the invention, the stack of plates covered with the front and back plates is for further increasing the compressive rigidity of the plate heat exchanger Longitudinal and / or transverse direction wrapped with a bandage of prepreg fibers. The front and the back plate are convexly curved on the outside in this embodiment. On the outer surfaces of the front and the back plate may also be formed stiffening ribs.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an der Außenfläche des Plattenwärmeübertragers ein Wärmeisoliermaterial aufgebracht.In a further embodiment of the invention, a Wärmeisoliermaterial is applied to the outer surface of the plate heat exchanger.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden der Kunststoffmatrix zum Teil Kohlenstoffnanotubs (CNT) oder Graphen beigemischt.According to a further feature of the invention, the plastic matrix is partially admixed with carbon nanotubes (CNTs) or graphene.

In Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Wärmeübertragungsplatten aus einem thermoplastischen Kunststoff und sind durch Reibschweißen miteinander verbunden. Bei der Verwendung duroplastischer Kunststoffe erfolgt die Verbindung durch Kleben.In an embodiment of the invention, the heat transfer plates made of a thermoplastic material and are joined together by friction welding. When using thermosetting plastics, the connection is made by gluing.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in derAn embodiment of the invention will be described with reference to the drawing, in which

1 eine perspektivische Darstellung eines aus Kunststoff bestehenden Plattenwärmeübertragers im Schnitt; und 1 a perspective view of a plastic plate heat exchanger in section; and

2 eine Explosionsdarstellung der Einzelteile des Plattenwärmeübertragers
zeigt, näher erläutert. 2 an exploded view of the individual parts of the plate heat exchanger
shows, explained in more detail.

Der Plattenwärmeübertrager 1 umfasst in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sieben identische Wärmeübertragungsplatten 2, eine Frontplatte 3, eine Rückplatte 4 und vier an Öffnungen 3' in der Frontplatte 3 anschließende Anschlussstutzen 5 zur Zuführung und Abführung eines wärmeabgebenden und eines wärmeaufnehmenden (ersten und zweiten) Fluids.The plate heat exchanger 1 includes seven identical heat transfer plates in the present exemplary embodiment 2 , a front panel 3 , a back plate 4 and four at openings 3 ' in the front panel 3 subsequent connecting pieces 5 for supplying and discharging a heat-emitting and a heat-absorbing (first and second) fluid.

Die aus endlosfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Wärmeübertragungsplatten 2 bestehen vorzugsweise aus einem endlosfaserverstärktem thermoplastischem Kunststoff, wobei zur Erhöhung der Leitfähigkeit in der Kunststoffmatrix Kohlenstoffnanotubs (CNT) oder Grafen (einem Kohlenstoff mit zweidimensionaler Struktur) dispergiert werden können. Durch die Verstärkung mit Endloskohlefasern wird zum einen die Festigkeit der Wärmeübertragungsplatten 2 und zum anderen deren Wärmeleitfähigkeit verbessert. Des Weiteren sind die aus Kunststoff bestehenden Wärmeübertragungsplatten 2 durch die integrierten Kohlefasern elektrisch leitfähig, so dass einzelne Wärmeübertragungsplatten 2 durch Anlegen einer Spannung erwärmt werden können und somit eine gezielte zusätzliche Erwärmung des Fluids möglich ist. Aufgrund der Versteifung mit Endloskohlefasern sind außerdem geringe Plattenwandstärken möglich, so dass die Wärmeübertragung auch aufgrund dieser Tatsche verbessert werden kann. Die Frontplatte 3 und die Rückplatte 4, die zum Umgebungsdruck hoch belastetet sind, können durch angespritzte Rippen (nicht dargestellt) zusätzlich versteift sein und sind an der Außenflächen konvex gewölbt ausgebildet. Schließlich sind am Außenumfang des Plattenwärmetauschers 1 eine in Längsrichtung und eine in Querrichtung verlaufende Bandage 6 aus mit Kunststoff imprägnierten Endloskohlefasern angebracht, so dass der aus Kunststoff bestehende Wärmetauscher mit einem noch höheren Druck betrieben werden kann. Aufgrund der Wölbung der Front- und der Rückplatte werden Innendruckkräfte des Wärmeübertragers in Längskräfte in der Außenkontur umgewandelt und dort von in Längsrichtung hoch belastbaren Faserbandagen aufgenommen. Es ist auch möglich, aber in der Zeichnung nicht dargestellt, den Plattenwärmeübertrager 1 mit einem Wärmeisoliermaterial zu umspritzen.Made of continuous fiber reinforced plastic heat transfer plates 2 are preferably made of a continuous fiber reinforced thermoplastic material, wherein in order to increase the conductivity in the plastic matrix carbon nanotubes (CNT) or graphite (a carbon with two-dimensional structure) can be dispersed. Through the reinforcement with continuous carbon fibers, on the one hand, the strength of the heat transfer plates 2 and on the other hand improves their thermal conductivity. Furthermore, the plastic heat transfer plates 2 through the integrated carbon fibers electrically conductive, allowing individual heat transfer plates 2 can be heated by applying a voltage and thus a targeted additional heating of the fluid is possible. Due to the stiffening with continuous carbon fibers also low plate wall thicknesses are possible, so that the heat transfer can also be improved due to this Tatsche. The front panel 3 and the back plate 4 , which are highly loaded to the ambient pressure can be additionally stiffened by molded ribs (not shown) and are convexly curved on the outer surfaces. Finally, on the outer circumference of the plate heat exchanger 1 a longitudinal and a transverse bandage 6 made of plastic impregnated continuous carbon fibers, so that the existing plastic heat exchanger can be operated with an even higher pressure. Due to the curvature of the front and the rear plate internal pressure forces of the heat exchanger are converted into longitudinal forces in the outer contour and recorded there by longitudinally highly resilient fiber bands. It is also possible, but not shown in the drawing, the plate heat exchanger 1 to overmold with a heat insulating material.

Die faserverstärkten Wärmeübertragungsplatten 2 sind in nur einer Richtung (hier in einem Winkel von 45° zur Längsrichtung, wobei jeder Winkel zwischen 0 und < 90° möglich ist) wellenförmig profiliert. Die Wellenberge 7 und Wellentäler 8 haben die Gestalt eines Trapezes und sind jeweils gleich groß. (Es ist jedoch auch denkbar, die Wellenberge und die Wellentäler in voneinander unterschiedlicher Größe auszubilden, so dass – beispielsweise bei Medien mit unterschiedlicher Viskosität – in benachbarten Strömungskanälen des Plattenwärmetauschers 1 unterschiedliche Volumina transportiert werden können). Die Wärmeübertragungsplatten 2 weisen im Außenrandbereich eine umlaufende trapezförmige Verbindungssicke 9 und einen sich daran nach außen anschließenden waagerechten Randabschnitt 10 und einen sich nach innen anschließenden umlaufenden, waagerechten Verbindungsbereich 15 auf. In den Eckbereichen der Wärmeübertragungsplatten 2 befinden sich Durchgangsöffnungen 11, über die das jeweils über die Anschlussstutzen 5 zugeführte wärmeabgebende Medium bzw. das wärmeaufnehmende Medium in den jeweiligen, zwischen zwei Wärmeübertragungsplatten 2 gebildeten Strömungskanal geleitet wird. Auf der Längsseite der Wärmeübertragungsplatte 2 mit dem Fluideintritt- und -austritt sind in dem von der betreffenden Durchgangsöffnung 11' ausgehenden – tief liegenden – Randbereich zur Bildung der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung des Strömungskanals zwischen zwei benachbarten Wärmeübertragungsplatten 2 Fluidverteilungselemente 12 angebracht. Diese – beispielsweise in Form eines düsenförmige Durchlässe 13 bildenden Ringes gestalteten Fluidverteilungselemente 12 sorgen zum einen für eine bessere Verteilung des zugeführten Fluids im betreffenden Strömungskanal und sorgen darüber hinaus aber gleichzeitig für eine gegenseitige Abstützung benachbarter Wärmeübertragungsplatten 2 im Bereich der Durchgangsöffnungen 11' im Fluideintritts- und -austrittsbereich und somit für eine hohe Druckfestigkeit auch in diesem Teil des Plattenwärmeübertragers 1.The fiber reinforced heat transfer plates 2 are in one direction (here at an angle of 45 ° to the longitudinal direction, each angle between 0 and <90 ° is possible) wavy profiled. The wave mountains 7 and troughs 8th have the shape of a trapezoid and are the same size. (However, it is also conceivable to form the wave crests and the troughs in different sizes, so that - for example, in media with different viscosity - in adjacent flow channels of the plate heat exchanger 1 different volumes can be transported). The heat transfer plates 2 have in the outer edge region a circumferential trapezoidal connecting bead 9 and an adjoining outward horizontal edge portion 10 and an inwardly adjoining circumferential horizontal connection region 15 on. In the corner areas of the heat transfer plates 2 there are through holes 11 , over which each over the connecting pieces 5 supplied heat-emitting medium or the heat-absorbing medium in the respective, between two heat transfer plates 2 formed flow channel is passed. On the long side of the heat transfer plate 2 with the fluid inlet and outlet are in the of the respective passage opening 11 ' outgoing - low-lying - edge region to form the inlet opening and the outlet opening of the flow channel between two adjacent heat transfer plates 2 Fluid distribution elements 12 appropriate. These - for example in the form of a nozzle-shaped passages 13 forming ring shaped fluid distribution elements 12 on the one hand ensure a better distribution of the supplied fluid in the respective flow channel and also ensure at the same time for a mutual support of adjacent Heat transfer plates 2 in the area of the passage openings 11 ' in the fluid inlet and outlet area and thus for a high pressure resistance in this part of the plate heat exchanger 1 ,

Die zuvor beschriebenen – identisch ausgebildeten – Wärmeübertragungsplatten 2 werden – jeweils um die Querachse um 180° gedreht – übereinander gestapelt und an den Berührungsflächen zwischen zwei Platten, das heißt, an den aneinanderstoßenden waagerechten Rücken 14 der umlaufenden trapezförmigen Verbindungssicken 9 bzw. an den an die Sicken 9 zum Inneren der Platten hin angrenzenden umlaufenden waagerechten Verbindungsbereichen 15, an den von den Durchgangsöffnungen 11 ausgehenden aneinander stoßenden Randbereichen 11'' sowie den sich kreuzenden Berührungsflächen 16 der trapezförmigen Wellenberge 7 durch Reibschweißen fest und abdichtend miteinander verbunden. Eine weitere Verbindung zwischen den Platten kann auch im Bereich der Fluidverteilungselemente 12 erfolgen. Neben dem Reibschweißen kann die Verbindung und Abdichtung auch durch andere Schweißverfahren oder – bei Wärmeübertragungsplatten aus duroplastischem Kunststoff – durch Kleben erfolgen.The previously described - identically formed - heat transfer plates 2 are stacked on each other about the transverse axis by 180 ° - stacked on top of each other and at the contact surfaces between two plates, that is, to the abutting horizontal ridge 14 the circulating trapezoidal connecting beads 9 or to the beads 9 to the interior of the plates towards adjacent circumferential horizontal connection areas 15 , at the one of the through holes 11 outgoing abutting edge areas 11 '' as well as the intersecting contact surfaces 16 the trapezoidal wave mountains 7 firmly and sealingly connected to one another by friction welding. Another connection between the plates can also be in the area of the fluid distribution elements 12 respectively. In addition to the friction welding, the connection and sealing can be done by other welding or - in heat transfer plates made of thermosetting plastic - by gluing.

Der zuvor beschriebene Plattenwärmeübertrager aus Kunststoff zeichnet sich aufgrund der konstruktiven und werkstoffseitigen Gestaltung der dünnen, hoch wärmeleitfähigen und hochfesten sowie an mehreren Flächenabschnitten fest und abdichtend miteinander verbundenen Wärmeübertragungsplatten durch eine hohe Druckfestigkeit und Wärmeübertragungsleistung aus. Zusätzlich wird die Druckfestigkeit noch durch die um die gewölbte Front- und Rückplatte gewickelten Bandagen aus kunststoffgetränkten Endlosfasern erhöht. Die Herstellung der in nur einer einzigen Form ausgebildeten Wärmeübertragungsplatten erfolgt durch ein kombiniertes Verfahren aus Umformen der thermoplastisch faserverstärkten Kunststoffplatte und Anspritzen von eventuell erforderlichen Verstärkungs- oder Funktionselementen. Die Herstellung der Platten und die Montage des Plattenwärmeübertragers ist einfach und kostengünstig.The above-described plate heat exchanger made of plastic is characterized due to the structural and material-side design of the thin, highly thermally conductive and high-strength and at several surface sections firmly and sealingly interconnected heat transfer plates by a high pressure resistance and heat transfer performance. In addition, the compressive strength is increased by the wrapped around the curved front and back plate bandages of plastic-impregnated continuous fibers. The production of the formed in a single form heat transfer plates is carried out by a combined process of forming the thermoplastic fiber-reinforced plastic plate and molding of any required reinforcing or functional elements. The production of the plates and the installation of the plate heat exchanger is simple and inexpensive.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
PlattenwärmeübertragerPlate heat exchangers
22
WärmeübertragungsplattenHeat transfer plates
33
Frontplatte (3' Öffnungen in 3)Front panel ( 3 ' Openings in 3 )
44
Rückplattebackplate
55
Anschlussstutzenspigot
66
Bandagebandage
77
WellenbergWellenberg
88th
Wellentälertroughs
99
umlaufende trapezförmige Verbindungssickecircumferential trapezoidal connecting bead
1010
waagerechter Randabschnitthorizontal edge section
1111
DurchgangsöffnungenThrough openings
11'11 '
tiefliegender Randbereich von 11 low-lying edge area of 11
11''11 ''
hochliegender Randbereich von 11 high-lying edge area of 11
1212
Fluidverteilungselement (Stützring)Fluid distribution element (support ring)
1313
düsenförmige Durchlässenozzle-shaped passages
1414
Rücken von 9 Back of 9
1515
waagerechter Verbindungsbereichhorizontal connection area
1616
sich kreuzende Berührungsflächenintersecting contact surfaces

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0038454 A2 [0002] EP 0038454 A2 [0002]
  • DE 102006036965 A1 [0002] DE 102006036965 A1 [0002]
  • DE 202010007615 U1 [0002, 0003] DE 202010007615 U1 [0002, 0003]

Claims (11)

Plattenwärmeübertrager aus Kunststoff, der einen mit einer Frontplatte (3) und einer Rückplatte (4) abgedeckten Plattenstapel aus am Rand abdichtend miteinander verbundenen, profilierten Wärmeübertragungsplatten (2) zur Bildung von abwechselnd für ein erstes Fluid und für ein zweites Fluid vorgesehenen Strömungskanälen umfasst, wobei die Wärmeübertragungsplatten (2) Durchgangsöffnungen (11) zur Verbindung der für das jeweils gleiche Fluid vorgesehenen Strömungskanäle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mit Endloskohlefasern verstärkte, dünnwandige und durch die Verwendung von Kohlefasern hoch wärmeleitfähige, identisch ausgebildete Wärmeübertragungsplatten (2) mit nur in einer Richtung schräg zur Längsachse verlaufenden Wellenbergen (7) und Wellentälern (8) sowie einer am Plattenrand umlaufenden Verbindungssicke (9) und einem sich von dieser zum Platteninneren hin anschließenden umlaufenden waagerechten Verbindungsbereich (15) jeweils um eine Querachse gedreht aufeinandergestapelt und an den aneinanderstoßenden Verbindungssicken (9) und waagerechten Verbindungsbereichen (15) sowie an den Berührungsflächen (16) sich kreuzender Wellenberge (7) und der aneinanderstoßenden hochliegenden Randbereiche der Durchgangsöffnungen (11) fest und abdichtend miteinander verschweißt oder verklebt sind.Plate heat exchanger made of plastic, one with a front plate ( 3 ) and a back plate ( 4 ) covered stack of plates at the edge sealingly interconnected, profiled heat transfer plates ( 2 ) for forming alternating flow channels for a first fluid and for a second fluid, wherein the heat transfer plates ( 2 ) Passage openings ( 11 ) for the connection of the respective same fluid provided for flow channels, characterized in that reinforced with continuous carbon, thin-walled and by the use of carbon fibers highly thermally conductive, identically formed heat transfer plates ( 2 ) with wave crests extending only in one direction at an angle to the longitudinal axis ( 7 ) and troughs ( 8th ) and a peripheral edge of the compound ( 9 ) and a subsequent from this to the plate interior surrounding horizontal connecting area ( 15 ) stacked on each other about a transverse axis and stacked on the abutting connecting beads ( 9 ) and horizontal connection areas ( 15 ) as well as at the contact surfaces ( 16 ) criss-crossing wave mountains ( 7 ) and the abutting high-lying edge regions of the passage openings ( 11 ) are tightly and sealingly welded or glued together. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssicken (9) und die Wellenberge (7) zur Erzielung eines großflächigen Abdicht- oder Verbindungsbereichs zwischen benachbarten Wärmeübertragungsplatten einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the connecting beads ( 9 ) and the wave mountains ( 7 ) have a trapezoidal cross-section to achieve a large-area sealing or connecting region between adjacent heat transfer plates. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Fluideintritt und -austritt des zwischen benachbarten Wärmeübertragungsplatten (2) bestehenden Strömungskanals in einem tiefliegenden Randbereich (11') gegenüberliegender Durchgangsöffnungen (11) ein die beiden Randbereiche gegenseitig abstützendes und fest verbindendes Fluidverteilungselement (12) angeordnet ist.Plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that at the fluid inlet and outlet of the between adjacent heat transfer plates ( 2 ) existing flow channel in a low-lying edge region ( 11 ' ) opposite through openings ( 11 ) a the two edge regions mutually supporting and firmly connecting fluid distribution element ( 12 ) is arranged. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidverterteilungselement (12) als Stützring ausgebildet ist und düsenförmige Durchlässe (13) zur gleichmäßigen Fluidverteilung aufweist.Plate heat exchanger according to claim 3, characterized in that the fluid distribution element ( 12 ) is formed as a support ring and nozzle-shaped passages ( 13 ) for uniform fluid distribution. Plattenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenberge (7) und die Wellentäler (8) zur Erzeugung eines unterschiedlichen Fluidvolumens in benachbarten Strömungskanälen unterschiedlich weit ausgebildet sind.Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wave crests ( 7 ) and the troughs ( 8th ) are formed differently wide to produce a different volume of fluid in adjacent flow channels. Plattenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine den Plattenstapel mit der Front- und der Rückplatte (3, 4) in Längs- und/oder Querrichtung umschließende Bandage (6) aus kunststoffimprägnierten Fasern.Plate heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized by a plate stack with the front and the back plate ( 3 . 4 ) in the longitudinal and / or transverse enclosing bandage ( 6 ) made of plastic-impregnated fibers. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Front- und die Rückplatte (3, 4) auf der Außenseite konvex gewölbt ausgebildet sind.Plate heat exchanger according to claim 5, characterized in that the front and the rear plate ( 3 . 4 ) are convexly curved on the outside. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an dessen Außenfläche aufgebrachtes Wärmeisoliermaterial.Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by a heat insulating material applied to its outer surface. Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an den Außenflächen der Front- und der Rückplatte (3, 4) angebrachte Versteifungsrippen.Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized by at the outer surfaces of the front and the back plate ( 3 . 4 ) attached stiffening ribs. Plattenwärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix mit Kohlenstoffnanotubs (CNT) oder Graphen versehen istPlate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plastic matrix is provided with carbon nanotubes (CNT) or graphene Plattenwärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsplatten (2) elektrisch leitfähig sind und zur Erwärmung des Fluids durch Anlegen einer Spannung aufheizbar sind.Plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer plates ( 2 ) are electrically conductive and can be heated by applying a voltage to heat the fluid.
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