DE102012013755A1 - Heat exchanger plate unit for temperature compensation between air and water in e.g. ship, has shell parts made of plastic and connected such that fluid flows through unit along channel, which extends between inflow and discharge openings - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscherplatteneinheit für einen Wärmetauscher, aufweisend ein erstes Schalenteil, ein zweites Schalenteil, wobei mindestens ein Schalenteil eine Profilierung aufweist, welche in einem verbundenen Zustand der Schalenteile mindestens einen Kanal zwischen den Schalenteilen für ein erstes Fluid ausbildet, und je Schalenteil mindestens eine Zuflussöffnung und mindestens eine Abflussöffnung, zwischen denen sich der mindestens eine Kanal erstreckt, und einen Wärmetauscher, zumindest aufweisend ein Wärmetauscherpaket aus einer Vielzahl von parallel angeordneten, miteinander verbundenen Platten, zwischen denen jeweils ein Durchgangskanal für ein zweites Fluid ausgebildet ist.The invention relates to a heat exchanger plate unit for a heat exchanger, comprising a first shell part, a second shell part, wherein at least one shell part has a profiling which forms at least one channel between the shell parts for a first fluid in a connected state of the shell parts, and at least one shell part Inlet opening and at least one outflow opening, between which extends the at least one channel, and a heat exchanger, comprising at least one heat exchanger package of a plurality of parallel arranged, interconnected plates, between each of which a passageway for a second fluid is formed.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, zumindest aufweisend die Schritte: Einbringen einer Profilierung in mindestens ein Schalenteil, Verbinden eines ersten Schalenteils mit einem zweiten Schalenteil zu einer Wärmetauscherplatteneinheit mit mindestens einem Kanal, Verbinden zweier Wärmetauscherplatteneinheiten an den Öffnungen der Schalenteile und Verbinden mehrerer Wärmetauscherplatteneinheiten zu einem Wärmetauscherpaket.The invention further relates to a method for producing a heat exchanger, comprising at least the steps of introducing a profiling into at least one shell part, connecting a first shell part with a second shell part to a heat exchanger plate unit having at least one channel, connecting two heat exchanger plate units to the openings of the shell parts and connecting a plurality of heat exchanger plate units to a heat exchanger package.
Wärmetauscher sowie Wärmetauscherplatteneinheiten hierfür sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. In derartigen Wärmetauschern werden eine Vielzahl von Wärmetauscherplatteneinheiten, kurz Platten genannt, parallel nebeneinander angeordnet, sodass zwischen den Platten Durchgangskanäle bzw. Spalte für Luft, Abgase etc. entstehen. Zwischen der Luft und einer durch Kanäle innerhalb der Platten fließenden Flüssigkeit findet ein Temperaturausgleich statt. Die bisher bekannten Platten sind aus Metall gefertigt, da dieses Material sehr gute Wärmeleiteigenschaften, eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe Festigkeit gegenüber Drücken aufweist.Heat exchangers and heat exchanger plate units for this purpose are generally known from the prior art. In such heat exchangers, a plurality of heat exchanger plate units, called plates for short, are arranged parallel next to one another, so that passage channels or gaps for air, exhaust gases, etc. arise between the plates. A temperature equalization takes place between the air and a liquid flowing through channels within the plates. The previously known plates are made of metal, since this material has very good heat conduction properties, high temperature resistance and high resistance to pressure.
Aus der Druckschrift
Die Druckschrift
Derartige Platten und somit auch die Wärmetauscher sind aufgrund der Materialstärke der Metallplatten, der Formen der Kanäle innerhalb der Platten und des hieraus resultierenden Abstands zwischen benachbarten Platten sehr breit, sodass in einem begrenzten Volumen nur wenige Platten angeordnet werden können. Nachteilhaft an derartigen Wärmetauschern sind zum einen das hohe Gewicht aufgrund der metallenen Platten und zum anderen die aufwendigen Löt- und/oder Schweißverfahren zum Verbinden der Schalen und Platten. Des Weiteren können sich durch die bisher bekannte Kanalführung in den Platten mit uneinheitlichem Querschnitt und daraus resultierender ungleichmäßiger Strömung Totzonen in den Kanälen ausbilden, in denen Schmutz abgelagert wird. Gleiches gilt für die Durchgangskanäle zwischen den Platten. Diese sind zudem schlecht zu reinigen und weisen einen hohen Strömungswiderstand auf.Such plates and thus also the heat exchangers are very wide due to the material thickness of the metal plates, the shapes of the channels within the plates and the resulting distance between adjacent plates, so that in a limited volume only a few plates can be arranged. A disadvantage of such heat exchangers are on the one hand the high weight due to the metal plates and on the other hand the elaborate soldering and / or welding process for connecting the shells and plates. Furthermore, due to the hitherto known channeling in the plates with non-uniform cross-section and the resulting uneven flow, dead zones can form in the channels in which dirt is deposited. The same applies to the passageways between the plates. These are also difficult to clean and have a high flow resistance.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, verbesserte Wärmetauscherplatteneinheiten und einen verbesserten Wärmetauscher zu schaffen, sodass in Verbindung mit einer Gewichtsersparnis im Vergleich zum Stand der Technik eine größere Anzahl an Wärmetauscherplatteneinheiten in einem begrenzten Volumen angeordnet werden kann, und der Wärmetauscher geringere Strömungswiderstände aufweist und einfach zu reinigen ist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wärmetauschers zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide improved heat exchanger plate units and an improved heat exchanger, so that in connection with a weight saving compared to the prior art, a larger number of heat exchanger plate units can be arranged in a limited volume, and the heat exchanger has lower flow resistance and easy to is clean. It is another object of the invention to provide a method for producing such a heat exchanger.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.These objects are achieved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the subordinate claims.
Der Erfinder hat erkannt, dass die vorstehend genannte Aufgabe gelöst werden kann, indem die Schalenteile, aus welchen die Wärmetauscherplatteneinheiten zusammengesetzt werden, aus einem Kunststoff hergestellt werden. Hierdurch können zum einen die Platten wesentlich dünner als die bekannten Metallplatten hergestellt und zum anderen können die, die Kanäle in den Platten bildenden Profilierungen im Vergleich zum Stand der Technik flacher ausgebildet werden. Die Profilierungen können mittels einfacher Verfahren in die Schalenteile eingebracht werden, zum Beispiel mittels Prägen. Die flachen Kanäle gewährleisten wiederum sowohl einen geringen Strömungswiderstand für das erste Fluid in den Kanälen innerhalb der Platten als auch für das zweite Fluid in den Durchgangskanälen zwischen den Platten.The inventor has realized that the above-mentioned object can be achieved by making the shell parts from which the heat exchanger plate units are composed of a plastic. In this way, on the one hand, the plates can be produced substantially thinner than the known metal plates and, on the other hand, the profiles forming the plates in the plates can be made flatter in comparison to the prior art. The profiles can be introduced by means of simple methods in the shell parts, for example by means of embossing. The shallow channels, in turn, provide both low flow resistance for the first fluid in the channels within the plates and for the second fluid in the passageways between the plates.
Durch die flachen Kanäle innerhalb der Platten können zudem die Durchgangskanäle zwischen benachbarten Platten flach ausgebildet werden, das heißt die Platten können mit einem geringen Abstand zueinander in dem Wärmetauscher angeordnet werden. Somit kann in einem definierten Volumen eine größere Anzahl an Platten angeordnet werden, sodass die gesamte Wärmetauscherfläche beziehungsweise die Leistungsdichte größer ist. Die spaltförmigen Durchgangskanäle zwischen den Platten weisen einen geringen Strömungswiderstand auf und sind zudem einfach zu reinigen, sodass ein derartiger Wärmetauscher die jeweiligen Hygienevorschriften erfüllt. Das geringere Materialgewicht der Kunststoff-Schalenteile bewirkt im Übrigen eine Gewichtsersparnis des Wärmetauschers.The shallow channels within the plates also allow the passageways between adjacent plates to be made flat, that is, the plates can be spaced a small distance apart in the heat exchanger. Thus, a larger number of plates can be arranged in a defined volume, so that the entire heat exchanger surface or the power density is greater. The gap-shaped passageways between the plates have a low flow resistance and are also easy to clean, so that such a heat exchanger meets the relevant hygiene requirements. The lower material weight of the plastic shell parts causes otherwise a weight saving of the heat exchanger.
Die Kunststoff-Schalenteile können derart miteinander verbunden werden, dass das erste Fluid sich lediglich entlang der Kanäle durch die Platten ausbreitet. Dies wird beispielsweise durch eine vollflächige Verbindung, eine Vielzahl von punktförmigen Verbindungen und/oder linienförmige Verbindungen entlang der Kanäle erreicht. Zum Verbinden können die Schalenteile entsprechend miteinander verklebt und/oder verschweißt werden.The plastic shell parts may be interconnected such that the first fluid only propagates along the channels through the plates. This is achieved for example by a full-surface connection, a plurality of punctiform connections and / or linear connections along the channels. To connect the shell parts can be glued together and / or welded accordingly.
Die Kanäle weisen beispielsweise einen annähernd rechteckigen Querschnitt auf, wobei mindestens eine Seite des Kanals gekrümmt, also nicht eben, ist. Hierdurch kann eine Wölbung des Kanals aufgrund eines großen Innendrucks des ersten Fluids verhindert werden, da bereits gekrümmte Seiten sich wesentlich weniger verformen als flache Seiten des Kanals. Derartig geformte Kanäle sind von außen, also von den Durchgangskanälen zwischen den Platten her, leicht zu reinigen und verhindern Schmutzablagerungen im Inneren der Kanäle in den Platten. Weiterhin ist hierbei der Widerstand für das erste Fluid beim Durchströmen der Kanäle gering.The channels have, for example, an approximately rectangular cross-section, wherein at least one side of the channel is curved, that is not flat. In this way, a curvature of the channel due to a large internal pressure of the first fluid can be prevented because already curved sides deform much less than flat sides of the channel. Such shaped channels are easy to clean from the outside, ie from the passageways between the plates ago and prevent dirt deposits inside the channels in the plates. Furthermore, in this case the resistance for the first fluid when flowing through the channels is low.
Eine Wölbung der Kanäle kann zudem vermieden werden, indem im Bereich der Kanäle, also an der Profilierung, Distanzelemente ausgebildet werden. Im zusammengesetzten Zustand liegen die Distanzelemente zweier benachbarter Platten aneinander oder nebeneinander, sodass die Kanäle sich gegenseitig abstützen und nicht gegeneinander auswölben können. Hierdurch werden die Schalenteilen beziehungsweise die Platten zusätzlich stabilisiert.A curvature of the channels can also be avoided by spacer elements are formed in the region of the channels, ie on the profiling. In the assembled state, the spacer elements of two adjacent plates are adjacent to each other or side by side, so that the channels support each other and can not bulge against each other. As a result, the shell parts or the plates are additionally stabilized.
Die Platten werden an den Öffnungen der Schalenteile zu einem Wärmetauscherpaket miteinander verbunden. Dies erfolgt beispielsweise mittels Kontaktflächen, welche umfänglich um die Öffnungen ausgebildet sind, oder mittels separater Verbindungselemente wie Dichtungsringe und dergleichen.The plates are connected together at the openings of the shell parts to form a heat exchanger package. This is done for example by means of contact surfaces, which are formed circumferentially around the openings, or by means of separate connecting elements such as sealing rings and the like.
Ein Wärmetauscher mit diesen neuartigen Merkmalen eignet sich vor allem für einen Temperaturausgleich zwischen einem gasförmigen Fluid wie Luft und einem flüssigen Fluid wie Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch sowie für hohe Gas-/Luft-Volumenströme bei sehr geringen Temperaturunterschieden zwischen den Fluiden. Der Wärmetauscher weist somit einen hohen Wirkungsgrad auf, der erreicht werden kann, indem die Wärmekapazitätsströme der einzelnen Fluide, eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Wärmetauscher quer zur Hauptströmungsrichtung und ein gleichmäßiges Temperaturgefälle längs der Hauptströmungsrichtung aufeinander abgestimmt werden. Dazu ist eine konstante, gleichmäßig verteilte Strömungsgeschwindigkeit in Hauptströmungsrichtung notwendig, die durch die mäanderförmige Kanalführung gewährleistet wird.A heat exchanger with these novel features is particularly suitable for temperature compensation between a gaseous fluid such as air and a liquid fluid such as water or a water-glycol mixture and high gas / air flow rates at very low temperature differences between the fluids. The heat exchanger thus has a high efficiency, which can be achieved by the heat capacity flows of the individual fluids, a uniform temperature distribution in the heat exchanger transverse to the main flow direction and a uniform temperature gradient along the main flow direction are coordinated. For this purpose, a constant, evenly distributed flow velocity in the main flow direction is necessary, which is ensured by the meandering channel guidance.
Eine besondere Herausforderung stellen dabei die sehr unterschiedlichen Dichten und Wärmekapazitäten von Gasen und Flüssigkeiten dar. Der Wärmekapazitätsstrom von Wasser ist im Verhältnis zu Luft ca. 3.500-mal größer, der von Wasser-Glykol ca. 3.200-mal größer. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist der Temperaturunterschied von Wasser zu Luft entlang der Hauptströmungsrichtung möglichst klein und konstant zu halten. Das wird erreicht, indem beide Fluide den gleichen Wärmekapazitätsstrom aufweisen. Im Falle der Wärmeübertragung von Wasser zu Luft, bedeutet dies, dass der Volumenstrom des Wassers sehr klein gegenüber dem Volumenstrom der Luft werden muss.The very different densities and heat capacities of gases and liquids represent a particular challenge. The heat capacity flow of water is approx. 3,500 times greater in relation to air, and that of water-glycol approx. 3,200 times greater. In order to achieve high efficiency, the temperature difference from water to air along the main flow direction is kept as small and constant as possible. This is achieved by both fluids having the same heat capacity flow. In the case of heat transfer from water to air, this means that the volume flow of the water must be very small compared to the volume flow of the air.
Der Erfinder hat diesbezüglich erkannt, dass ein hocheffizienter Wärmetauscher einen möglichst kleinen Kanalquerschnitt für die Flüssigkeit aufweist, um trotz des geringen Volumenstroms eine angemessene Strömungsgeschwindigkeit und eine hohe Wärmeübergangszahl zu erreichen. Bezogen auf den Strömungsquerschnitt in Hauptströmungsrichtung würde damit die Kanalhöhe im Mikrometerbereich liegen. Solche dünnen, kapillarartigen Querschnitte werden jedoch durch Schmutzablagerungen leicht verstopft, zum Beispiel durch Korrosionsrückstände aus einem angeschlossenen Rohrnetz. Ebenfalls machen sich Adhäsionskräfte bei geringen Wandabständen der Kanäle bemerkbar und erhöhen zusätzlich den Widerstand in den Kanälen.The inventor has recognized in this regard that a highly efficient heat exchanger has the smallest possible channel cross-section for the liquid in order to achieve an adequate flow rate and a high heat transfer coefficient despite the low volume flow. Based on the flow cross section in Main flow direction would thus be the channel height in the micrometer range. However, such thin, capillary-like cross sections are easily clogged by dirt deposits, for example by corrosion residues from a connected pipe network. Adhesion forces are also noticeable at small wall spacings of the channels and additionally increase the resistance in the channels.
Bei einer mäanderförmigen Kanalführung kann der Kanalquerschnitt jedoch mit einem strömungsgünstigen Maß an den kleinen Volumenstrom angepasst werden, sodass eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Kanal erzielt wird und zudem die erforderlich geringe Geschwindigkeit in Hauptströmungsrichtung beibehalten wird. Durch die plattenflächendeckende Verteilung eines Mäander-Kanals ist eine gleichmäßige Strömungs- und Wärmeverteilung über die gesamte Fläche des Wärmetauschers gewährleistet. Eine konstante Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des gleichbleibenden Kanalquerschnitts senkt den Strömungswiderstand im Kanal. Mittels des auf diese Anforderungen ausgelegten Kanalquerschnitts wird sowohl eine optimale Wärmeübertragung erreicht als auch die Schmutzablagerungen beziehungsweise Verschlackungen im Kanal reduziert. Für höhere Volumenströme können mehrere mäanderförmige Kanäle parallel ausgeführt werden.With a meandering channel guide, however, the channel cross-section can be adapted to the small volume flow with a flow-favorable dimension, so that a high flow velocity is achieved in the channel and, in addition, the required low velocity in the main flow direction is maintained. The flat surface-spreading distribution of a meander channel ensures a uniform flow and heat distribution over the entire surface of the heat exchanger. A constant flow velocity due to the constant channel cross-section lowers the flow resistance in the channel. By means of the channel cross-section designed for these requirements, both optimum heat transfer is achieved and the dirt deposits or slagging in the channel are reduced. For higher volume flows, several meandering channels can be executed in parallel.
Demgemäß schlägt der Erfinder eine verbesserte Wärmetauscherplatteneinheit für einen Wärmetauscher vor, aufweisend ein erstes Schalenteil, ein zweites Schalenteil, wobei mindestens ein Schalenteil eine Profilierung aufweist, welche in einem verbundenen Zustand der Schalenteile mindestens einen Kanal zwischen den Schalenteilen für ein erstes Fluid ausbildet, und je Schalenteil mindestens eine Zuflussöffnung und mindestens eine Abflussöffnung, zwischen denen sich der mindestens eine Kanal erstreckt, wobei die beiden Schalenteile aus einem Kunststoff ausgebildet sind und die Schalenteile derart verbunden sind, dass das erste Fluid die Wärmetauscherplatteneinheit entlang des mindestens einen Kanals durchströmt. Derartige Wärmetauscherplatteneinheiten können mit flachen Kanälen so ausgebildet werden, dass die Wärmetauscherplatteneinheiten mit kleinen Abständen unmittelbar aneinander gereiht werden können und eine große Anzahl an Wärmetauscherplatteneinheiten in einem begrenzten Volumen anordnenbar ist.Accordingly, the inventor proposes an improved heat exchanger plate unit for a heat exchanger, comprising a first shell part, a second shell part, at least one shell part having a profiling, which forms at least one channel between the shell parts for a first fluid in a connected state of the shell parts, and je Shell part at least one inflow opening and at least one drain opening, between which the at least one channel extends, wherein the two shell parts are formed from a plastic and the shell parts are connected such that the first fluid flows through the heat exchanger plate unit along the at least one channel. Such heat exchanger plate units can be formed with shallow channels so that the heat exchanger plate units can be lined up with small distances directly to each other and a large number of heat exchanger plate units can be arranged in a limited volume.
Die Wärmetauscherplatteneinheit umfasst zwei Schalenteile. Die Schalenteile sind bevorzugt einteilig ausgebildet. In einer Ausführungsform sind die Schalenteile gleich ausgeführt, in anderen Ausführungsformen sind die Schalenteile unterschiedlich ausgeführt. Weiterhin sind die Schalenteile bevorzugt rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildet. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht symmetrische Schalenteile vor. Vorzugsweise sind die Schalenteile im Wesentlichen eben ausgebildet, wobei mindestens eines der beiden Schalenteile eine Profilierung aufweist. Beispielsweise weist lediglich ein Schalenteil oder beide Schalenteile eine Profilierung auf. Vorteilhafterweise sind zwei profilierte Schalenteile spiegelbildlich ausgebildet.The heat exchanger plate unit comprises two shell parts. The shell parts are preferably formed in one piece. In one embodiment, the shell parts are made the same, in other embodiments, the shell parts are designed differently. Furthermore, the shell parts are preferably rectangular, in particular square, formed. A preferred embodiment provides symmetrical shell parts. Preferably, the shell parts are substantially planar, wherein at least one of the two shell parts has a profiling. For example, only one shell part or both shell parts on a profiling. Advantageously, two profiled shell parts are formed in mirror image.
Zwischen zwei verbundenen Schalenteilen wird der mindestens eine Kanal für das erste Fluid ausgebildet. Die zwei Schalenteile werden hierzu parallel zueinander angeordnet und miteinander verbunden. In einer Ausführungsform ist genau ein Kanal ausgebildet. Andere Ausführungsformen sehen mehr als einen Kanal, beispielsweise zwei, drei oder vier Kanäle vor. Mehrere Kanäle sind beispielsweise parallel und/oder seriell miteinander verbunden. Der Kanal beziehungsweise die Kanäle entstehen durch die Profilierung eines oder beider Schalenteile. Entsprechend sind die konkaven Seiten der Profilierung bevorzugt jeweils zu dem anderen Schalenteil hin orientiert. Die Profilierungen sind beispielsweise in die Schalenteile eingeprägt.Between two connected shell parts, the at least one channel for the first fluid is formed. For this purpose, the two shell parts are arranged parallel to one another and connected to one another. In one embodiment, exactly one channel is formed. Other embodiments provide more than one channel, for example two, three or four channels. For example, multiple channels are connected in parallel and / or serially. The channel or the channels are formed by the profiling of one or both shell parts. Accordingly, the concave sides of the profiling are preferably oriented in each case toward the other shell part. The profilings are embossed, for example, in the shell parts.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kanal über seine gesamte Länge einen nahezu einheitlichen Querschnitt, insbesondere eine einheitliche Höhe, auf, um eine möglichst gleichmäßige Strömung zu gewährleisten. Bei einer Ausführungsform mit nur einem profilierten Schalenteil entspricht die Höhe des Kanals der Höhe der Profilierung des einen profilierten Schalenteils. Dahingegen entspricht in einer Ausführungsform mit zwei profilierten Schalenteilen die Höhe des Kanals der Summe der Höhen beider Profilierungen.In a preferred embodiment, the channel over its entire length has a nearly uniform cross section, in particular a uniform height, in order to ensure the most uniform flow possible. In one embodiment with only one profiled shell part, the height of the channel corresponds to the height of the profiling of a profiled shell part. In contrast, in one embodiment with two profiled shell parts, the height of the channel corresponds to the sum of the heights of both profiles.
Vorteilhafterweise weist jedes Schalenteil mindestens zwei durchgehende Öffnungen, das heißt mindestens eine Zuflussöffnung und mindestens eine Abflussöffnung, auf, zwischen denen sich der mindestens eine Kanal erstreckt. Folglich sind die Öffnungen an den Anfängen und Enden der Kanäle ausgebildet und mit diesen fluidisch verbunden. Die Öffnungen sind bevorzugt an einer Seite der Schalenteile ausgebildet, vorteilhafterweise in den Ecken. Weiterhin vorteilhaft sind die Öffnungen jeweils an der gleichen Position der Schalenteile ausgebildet, sodass diese beim Verbinden deckungsgleich sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind runde Öffnungen vorgesehen. Andere Formen der Öffnungen sind ausführbar. Ein Durchmesser der Öffnungen ist dem Volumenstrom angepasst und entspricht bevorzugt einer Breite des Kanals. Die Öffnungen werden beispielsweise in die Schalenteile mittels Stanzen und/oder Bohren eingebracht.Advantageously, each shell part has at least two through openings, that is to say at least one inflow opening and at least one outflow opening, between which the at least one channel extends. Consequently, the openings are formed at the beginnings and ends of the channels and fluidly connected thereto. The openings are preferably formed on one side of the shell parts, advantageously in the corners. Further advantageously, the openings are each formed at the same position of the shell parts, so that they are congruent when connecting. In a preferred embodiment, round openings are provided. Other forms of openings are feasible. A diameter of the openings is adapted to the volume flow and preferably corresponds to a width of the channel. The openings are introduced, for example, in the shell parts by means of punching and / or drilling.
In einer Ausführungsform weist ein Schalenteil vier Löcher auf, welche vorzugsweise in den Eckbereichen des Schalenteils angeordnet sind. Zur Realisierung einer Zuflussöffnung und einer Abflussöffnung sind zwei der vier Löcher verschlossen, beispielsweise mittels eines Verschlusses, Stopfens oder dergleichen. Die zwei nicht verschlossenen Löcher bilden dann die Öffnungen für das erste Fluid. Vorteilhafterweise können in dieser Ausführungsform die Zufluss- und die Abflussöffnung entweder an einer kurzen oder eine langen Seite eines rechteckigen Schalenteils oder diagonal an dem Schalenteil ausgebildet werden. Eine aus derartigen Schalenteilen zusammengesetzte Platte kann flexibel an äußere Gegebenheiten des Wärmetauschers, wie beispielsweise die Position eines Wasseranschlusses, angepasst werden. Unter Öffnungen werden im Folgenden jeweils die unverschlossenen Löcher, also die Zufluss- und die Abflussöffnung, des Schalenteils verstanden.In one embodiment, a shell part has four holes, which are preferably arranged in the corner regions of the shell part. To realize an inflow opening and a drain opening, two of the four holes are closed, for example by means of a closure, plug or the like. The two unsealed holes then form the openings for the first fluid. Advantageously, in this embodiment, the inflow and outflow ports may be formed on either a short or a long side of a rectangular shell part or diagonally on the shell part. A composite of such shell parts plate can be flexibly adapted to external conditions of the heat exchanger, such as the position of a water connection. In the following, openings are understood as meaning in each case the unclosed holes, that is to say the inflow and outflow opening, of the shell part.
Bei dem ersten Fluid handelt es sich bevorzugt um eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch. Die Flüssigkeit strömt vorteilhafterweise durch die Zuflussöffnung in den Kanal zwischen den Schalenteilen, durch den Kanal hindurch und aus der Abflussöffnung aus dem Kanal hinaus. Die direkte Verbindung zwischen der Zufluss- und der Abflussöffnung bildet die Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit. Dabei kann die Flüssigkeit in dem Kanal jedoch teilweise in unterschiedliche Strömungsrichtungen fließen. Die Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids ist bevorzugt entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung eines zweiten Fluids, welches die Platten umströmt.The first fluid is preferably a liquid, such as water or water-glycol mixture. The liquid advantageously flows through the inlet opening into the channel between the shell parts, through the channel and out of the drainage channel out of the channel. The direct connection between the inflow and outflow openings forms the main flow direction of the liquid. However, the liquid in the channel can partially flow in different flow directions. The main flow direction of the first fluid is preferably opposite to the flow direction of a second fluid, which flows around the plates.
Erfindungsgemäß sind die beiden Schalenteile aus einem Kunststoff ausgebildet. Der Einsatz eines Wärmetauschers bei moderaten Temperaturen, wie in der Luft- und Klimatechnik, ermöglicht die Ausführung der Schalenteile aus einem anderen Material als den bisher bekannten Metallen. Ein derartiges Material bietet neben einer Gewichtsersparnis zudem den Vorteil, dass die Platten mit einfachen Verfahren hergestellt und bearbeitet werden können. Weiterhin ist Kunststoff korrosionsbeständig gegenüber den meisten aggressiven Medien. Bei der Kühlung von Luft fällt oftmals Kondenswasser an, das in Verbindung mit schadstoffhaltiger Luft korrosiv wirkt. Bei tieferer Kühlung entstehen Eisschichten, die sich von glatten Plattenoberflächen leichter lösen lassen, besser noch von Kunststoffoberflächen. Eine aufwendige und kostenintensive Beschichtung, wie bei metallenen Wärmetauschern, ist bei Kunststoff vorteilhafterweise nicht notwendig. Deshalb eignet sich ein Wärmetauscher mit Schalenteilen aus Kunststoff besonders zur Verwendung in Küstenregionen, auf Schiffen, in der Chemie-, Lebensmittel- und/oder Pharmaindustrie. Ebenso ist Kunststoff als Werkstoff deutlich kostengünstiger als Metall, insbesondere gegenüber dem oft verwendeten Kupfer.According to the invention, the two shell parts are made of a plastic. The use of a heat exchanger at moderate temperatures, such as in the air and air conditioning technology, allows the execution of the shell parts of a different material than the previously known metals. In addition to a weight saving, such a material offers the advantage that the plates can be produced and processed with simple methods. Furthermore, plastic is corrosion resistant to most aggressive media. When cooling air, condensate often accumulates, which has a corrosive effect in combination with contaminated air. Deeper cooling results in layers of ice that are easier to peel off from smooth plate surfaces, or even plastic surfaces. A complex and expensive coating, as in metal heat exchangers, is advantageously not necessary for plastic. Therefore, a heat exchanger with shell parts made of plastic is particularly suitable for use in coastal regions, on ships, in the chemical, food and / or pharmaceutical industry. Likewise, plastic as a material is much cheaper than metal, especially compared to the copper often used.
Die Kunststoff-Schalenteile werden beispielsweise mittels bekannter Verfahren wie Thermoformen, insbesondere Tiefziehen, Blasverfahren und/oder Spritzgießen hergestellt. Insbesondere eignet sich ein twin-sheet-Tiefziehverfahren, bei dem zwei Schalenteile gleichzeitig gezogen und in einem noch weichen Zustand aneinander gedrückt und verbunden werden. Hierdurch kann vorteilhafterweise ein separater Arbeitsschritt zum Verbinden der Schalenteile eingespart werden. Gleiches gilt auch für das Blasverfahren, in dem eine Platte mit den hohlen Kanälen aus zwei Schalenteilen in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann.The plastic shell parts are produced for example by means of known methods such as thermoforming, in particular thermoforming, blow molding and / or injection molding. In particular, a twin-sheet thermoforming process is suitable in which two shell parts are pulled simultaneously and pressed together in a still soft state and connected. As a result, advantageously, a separate operation for connecting the shell parts can be saved. The same applies to the blowing process, in which a plate with the hollow channels of two shell parts can be produced in one operation.
Weiterhin erfindungsgemäß sind die Schalenteile derart verbunden, dass das erste Fluid die Wärmetauscherplatteneinheit entlang des mindestens einen Kanals durchströmt. Zum Verbinden werden die Schalenteile vorzugsweise in den ebenen Bereichen miteinander verbunden. In einer Ausführungsform ist die Verbindung der Schalenteile vollflächig außerhalb der Kanäle ausgebildet, beispielsweise über eine gesamte ebene Fläche der Schalenteile, also mit Ausnahme der Bereiche der Profilierungen. In einer anderen Ausführungsform sind die Schalenteile mittels einer Vielzahl von punktförmigen Verbindungen außerhalb des mindestens einen Kanals verbunden. Noch eine Ausführungsform sieht vor, dass die Schalenteile mittels einer Vielzahl von linienförmigen Verbindungen entlang des mindestens einen Kanals verbunden sind. Durch diese erfindungsgemäßen Verbindungen wird gewährleistet, dass die Flüssigkeit sich im Wesentlichen in und entlang der Kanäle zwischen den Schalenteilen ausbreitet. Bevorzugt ist die jeweilige Verbindung der Schalenteile als Klebverbindung und/oder Schweißverbindung ausgebildet. Diese Verbindungen sind besonders bei Kunststoff-Schalenteilen einfach ausführbar. Zusätzlich können die Schalenteile noch miteinander verschraubt und/oder andersartig verbunden werden.Furthermore, according to the invention, the shell parts are connected such that the first fluid flows through the heat exchanger plate unit along the at least one channel. For connection, the shell parts are preferably connected together in the flat areas. In one embodiment, the connection of the shell parts over the entire surface is formed outside the channels, for example over an entire flat surface of the shell parts, that is, with the exception of the regions of the profilings. In another embodiment, the shell parts are connected by means of a plurality of punctiform connections outside the at least one channel. Yet another embodiment provides that the shell parts are connected by means of a plurality of linear connections along the at least one channel. These compounds according to the invention ensure that the liquid substantially propagates in and along the channels between the shell parts. Preferably, the respective connection of the shell parts is designed as an adhesive bond and / or welded joint. These compounds are easy to carry out especially with plastic shell parts. In addition, the shell parts can still be bolted together and / or otherwise connected.
In einer Ausführungsform sind die Profilierungen und somit auch der Kanal beziehungsweise die Kanäle mäanderförmig ausgebildet. Eine Platte kann hierbei einen oder mehrere in Hauptströmungsrichtung parallel geschaltete Mäander aufweisen. Ein mäanderförmiger Kanal weist mindestens eine Schleife auf, bevorzugt jedoch mehrere, zum Beispiel 10, 20, 30 oder mehr. Mit der Anzahl der Schleifen und der damit zusammenhängenden Fläche einer Platte steigt die Effizienz des Wärmetauschers. Zwischen den Schleifen weist der Kanal bevorzugt gerade Abschnitte auf mit wechselnden Strömungsrichtungen. Vorzugsweise ist der mäanderförmige Kanal symmetrisch ausgebildet. Die jeweilige tatsächliche Ausrichtung des Kanals und somit eine momentane Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem Kanal zwischen der Zufluss- und der Abflussöffnung weicht vorzugsweise von der Hauptströmungsrichtung ab.In one embodiment, the profiles and thus also the channel or the channels are formed meander-shaped. In this case, a plate may have one or more meanders connected in parallel in the main flow direction. A meandering channel has at least one loop, but preferably several, for example 10, 20, 30 or more. With the number of loops and the associated area of a plate increases the efficiency of the heat exchanger. Between the loops, the channel preferably has straight sections with changing flow directions. Preferably, the meandering channel is symmetrical. The respective actual orientation of the channel and thus an instantaneous flow direction of the liquid in the channel between the inflow and the outflow opening preferably deviate from the main flow direction.
Bei geringen Volumenströmen ist ein kleiner Kanalquerschnitt notwendig, um eine ausreichend hohe Geschwindigkeit und turbulente Strömung für einen guten Wärmeübergang auszubilden. Bei großflächigen plattenförmigen Wärmetaucherplatteneinheiten wird dies hier vorteilhaft durch eine mäanderförmige Kanalführung erreicht. Damit wird auch in den Randzonen und Ecken eine gute Durchströmung und Wärmeverteilung erreicht. Bei einer direkten, also nicht mäanderförmige, Kanalführung in Hauptströmungsrichtung wäre die Strömungsgeschwindigkeit zu klein und die Gefahr der Ausbildung von Totwasserzonen und Ablagerungen wäre gegeben.At low flow rates, a small channel cross-section is necessary to ensure a sufficiently high velocity and turbulent flow for to form a good heat transfer. For large-area plate-shaped Wärmetaucherplatteneinheiten this is advantageously achieved by a meandering channel guide. Thus, a good flow and heat distribution is achieved in the margins and corners. In a direct, so not meandering, channel guide in the main flow direction, the flow rate would be too small and the risk of the formation of dead water zones and deposits would be given.
In einer weiteren, an größere Volumenstrome angepassten Ausführungsform ist eine parallele, nicht-mäanderförmige Kanalführung vorgesehen. Der Kanal weist hierbei eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Teilkanälen auf. Die Teilkanäle sind jeweils an den Enden mittels eines Sammelkanals miteinander verbunden. Ein Sammelkanal erstreckt sich vorteilhafterweise zwischen den an einer Seite des Schalenteils angeordneten Öffnungen. Die parallelen Kanäle können sowohl quer als auch in Hauptströmungsrichtung verlaufen.In another, adapted to larger volume flow embodiment, a parallel, non-meandering channel guide is provided. The channel in this case has a plurality of mutually parallel sub-channels. The sub-channels are connected to each other at the ends by means of a collecting channel. A collecting channel advantageously extends between the openings arranged on one side of the shell part. The parallel channels can run both transversely and in the main flow direction.
Ein weiteres, besonderes Merkmal der Erfindung ist, dass die Kanäle aufgrund der Ausbildung der Schalenteile aus Kunststoff sehr flach ausgeführt werden. Die Höhe eines Kanals ist bevorzugt kleiner 2 mm, weiter bevorzugt kleiner 1 mm, am meisten bevorzugt kleiner 0,5 mm. Damit wird eine relativ ebene Außenfläche der einzelnen Platten mit nur gering hervortretenden Profilierungen ermöglicht. Hierdurch wird der Strömungswiderstand des zwischen den Platten vorbeiströmenden Gases gegenüber bekannten Wärmetauschern deutlich gesenkt. Mittels der flachen Kanäle beziehungsweise der daraus resultierenden dünnen Platten ist es möglich, eine größere Anzahl an Platten in einem begrenzten Volumen anzuordnen.Another special feature of the invention is that the channels are made very flat due to the formation of plastic shell parts. The height of a channel is preferably less than 2 mm, more preferably less than 1 mm, most preferably less than 0.5 mm. This allows a relatively flat outer surface of the individual plates with only slightly protruding profilings. As a result, the flow resistance of the gas flowing past between the plates is significantly reduced compared to known heat exchangers. By means of the shallow channels or the resulting thin plates, it is possible to arrange a larger number of plates in a limited volume.
Die Plattendicke kann neben der flachen Kanalform zusätzlich mittels einer geringen Materialstärke der Schalenteile reduziert werden. Hierbei gilt, je geringer die Materialstärke, umso dünner kann die Platte ausgeführt werden. In einer Ausführungsform beträgt die Höhe des Kanals höchstens die fünffache, bevorzugt höchstens die dreifache, weiter bevorzugt höchstens die einfache und am meisten bevorzugt die halbe Materialdicke eines Schalenteils. Die geringe Materialstärke wirkt sich zudem günstig auf die Wärmeübertragung aus und reduziert den Nachteil der schlechten Wärmeleitung von Kunststoff, so dass die Wirksamkeit des Wärmetauschers gegenüber eines metallenem Wärmetauschers nicht beeinträchtigt wird.The plate thickness can be reduced in addition to the flat channel shape in addition by means of a low material thickness of the shell parts. In this case, the lower the material thickness, the thinner the plate can be performed. In one embodiment, the height of the channel is at most five times, preferably at most three times, more preferably at most the single and most preferably half the material thickness of a shell part. The low material strength also has a favorable effect on the heat transfer and reduces the disadvantage of poor heat conduction of plastic, so that the effectiveness of the heat exchanger against a metal heat exchanger is not affected.
Der Kanal weist in einer Ausführungsform einen näherungsweise rechteckigen Querschnitt auf. Ein Seitenverhältnis des rechteckigen Kanalquerschnitts beträgt vorteilhafterweise 5:1 bis 40:1, bevorzugt 10:1 bis 25:1. In einer anderen Ausführungsform ist der Querschnitt des Kanals mindestens einseitig gekrümmt ausgebildet. Mit anderen Worten weist der Kanal mindestens eine gekrümmte Seite auf. Vorteilhafterweise ist eine zu einer benachbarten Platte ausgerichtete Seite des Kanals gekrümmt ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft sind beide zu den benachbarten Platten zeigenden Seiten des Kanals gekrümmt ausgebildet. Eine Ausführungsform sieht hierbei einen annähernd runden Kanalquerschnitt vor, welcher beispielsweise aus zwei, im Querschnitt bogenförmigen Profilierungen gebildet wird.The channel has an approximately rectangular cross-section in one embodiment. An aspect ratio of the rectangular channel cross section is advantageously 5: 1 to 40: 1, preferably 10: 1 to 25: 1. In another embodiment, the cross section of the channel is curved at least on one side. In other words, the channel has at least one curved side. Advantageously, an aligned to an adjacent plate side of the channel is curved. Further advantageously, both sides of the channel facing the adjacent plates are curved. One embodiment provides for an approximately circular channel cross-section, which is formed, for example, from two profilings which are arcuate in cross-section.
Aufgrund des durch die Strömung im Kanal herrschenden Innendrucks können sich die Schalenteile im Bereich der Kanäle ab einem bestimmten Innendruck verformen, insbesondere nach außen wölben. Dies kann zum einen vermieden werden, indem die Seitenwände des Kanals bereits gekrümmt beziehungsweise nach außen gewölbt sind. Eine bereits gewölbte beziehungsweise gekrümmte Seite des Kanals ist wesentlich stabiler, das heißt erfährt eine wesentlich geringere zusätzliche Wölbung, als eine ebene Seite.Due to the pressure prevailing by the flow in the channel internal pressure, the shell parts can deform in the region of the channels above a certain internal pressure, in particular bulge outward. This can be avoided on the one hand by the side walls of the channel are already curved or arched outwards. An already arched or curved side of the channel is much more stable, that is, experiences a much lower additional curvature, as a flat side.
Eine andere Ausführungsform sieht zur Stabilisierung der Kanäle vor, dass an dem Kanal im Bereich der Profilierung mindestens ein Distanzelement ausgebildet ist. Vorteilhafterweise sind jeweils eine Vielzahl von Distanzelementen an der Profilierung eines Schalenteils ausgebildet, wobei die Distanzelemente vorzugsweise gleich ausgeführt sind. Die Distanzelemente sind bevorzugt an einer Außenseite der Kanäle ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Distanzelemente auf der dem Kanal abgewandten, konvexen Seite des Schalenteils angeordnet beziehungsweise bei verbundenen Platten jeweils zu der benachbarten Platte hin ausgerichtet. Weiterhin sind die Distanzelemente bevorzugt gleichmäßig beabstandet auf den Kanälen ausgebildet. Vorzugsweise sind die Distanzelemente an den geraden Abschnitten zwischen den Schleifen eines mäanderförmigen Kanals ausgebildet. Die Distanzelemente dienen zum gegeneinander Abstützen zweier benachbarter Platten. Im zusammengesetzten Zustand mehrerer Platten können die Distanzelemente benachbarter Platten aneinander anliegen. Ab einem Innendruck im Kanal von ca. 2 bar wölbt sich dieser nach außen. Diese Auswölbung wird jedoch durch die anliegenden Distanzelemente der benachbarten Platte verhindert, wobei der Druck der Kanäle an die jeweils benachbarte Platte abgegeben wird.Another embodiment provides for the stabilization of the channels, that at least one spacer element is formed on the channel in the region of the profiling. Advantageously, in each case a plurality of spacer elements are formed on the profiling of a shell part, wherein the spacer elements are preferably carried out the same. The spacer elements are preferably formed on an outer side of the channels. In other words, the spacer elements are arranged on the side facing away from the channel, convex side of the shell part or aligned respectively connected plates to the adjacent plate out. Furthermore, the spacer elements are preferably formed uniformly spaced on the channels. Preferably, the spacer elements are formed on the straight sections between the loops of a meandering channel. The spacer elements serve to support each other two adjacent plates. In the assembled state of several plates, the spacer elements of adjacent plates may abut each other. From an internal pressure in the channel of about 2 bar it bulges outwards. However, this bulge is prevented by the adjacent spacers of the adjacent plate, wherein the pressure of the channels is delivered to the respective adjacent plate.
Die Distanzelemente weisen beispielsweise eine runde und/oder längliche Form auf. Längliche Distanzelemente erstrecken sich bevorzugt über ein Drittel der Breite des Kanals, weiter bevorzugt über die halbe Breite und am meisten bevorzugt über die gesamte Breite des Kanals. Vorzugsweise sind die Distanzelemente ohne Ecken und Kanten ausgebildet, um einen Strömungswiderstand zwischen den Platten nicht negativ zu beeinflussenund Ablagerungen an den Distanzelementen zu vermeiden. In einer Ausführungsform mit länglichen, zum Beispiel annähernd rechteckigen Distanzelementen, ist eine Längserstreckung des mindestens einen Distanzelementes schräg zu einer Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids in dem Kanal ausgerichtet. Die Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids ist entgegen der Strömungsrichtung des zweiten Fluids ausgerichtet, sodass die Längserstreckung ebenfalls schräg zu der Strömungsrichtung des zweiten Fluids ausgerichtete ist. Ein Anstellwinkel zwischen der Längserstreckung der Distanzelemente und der Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids ist bevorzugt kleiner als 45°, weiter bevorzugt kleiner als 25°, noch weiter bevorzugt kleiner als 15° und am meisten bevorzugt zwischen 5° und 10°. Eine Ausführungsform sieht sich überkreuzende Distanzelemente benachbarter Platten vor.The spacer elements have for example a round and / or elongated shape. Elongated spacer elements preferably extend over one third of the width of the channel, more preferably over half the width, and most preferably across the entire width of the channel. Preferably, the spacer elements are formed without corners and edges to a flow resistance between the Do not negatively influence plates and avoid deposits on the spacer elements. In an embodiment with elongated, for example, approximately rectangular spacer elements, a longitudinal extent of the at least one spacer element is aligned obliquely to a main flow direction of the first fluid in the channel. The main flow direction of the first fluid is aligned counter to the flow direction of the second fluid, so that the longitudinal extent is also aligned obliquely to the flow direction of the second fluid. An angle of attack between the longitudinal extension of the spacer elements and the main flow direction of the first fluid is preferably less than 45 °, more preferably less than 25 °, even more preferably less than 15 ° and most preferably between 5 ° and 10 °. One embodiment provides for crossing spacers of adjacent plates.
In einer Ausführungsform mit runden, beispielsweise noppenartigen Distanzelemente sind diese vorteilhafterweise an einer Seiten des Kanals angeordnet, noch bevorzugter an der Kanalkante. Vorzugsweise sind die noppenartigen Distanzelemente an benachbarten Platten seitenversetzt an den Kanälen angeordnet. Beim Abstützen benachbarter Platten liegen die Noppen vorteilhafterweise jeweils auf der anderen Seite des Kanals an. In einem Bereich des Kanals zwischen den Distanzelementen, welcher also nicht abgestützt ist, wird in dieser Ausführungsform eine Wölbung des Kanals bewusst zugelassen, sodass der Druck in den Schalenteilen verbleibt und nicht an benachbarte Platten weiter geleitet wird.In an embodiment with round, for example knob-like spacer elements, these are advantageously arranged on one side of the channel, more preferably on the channel edge. Preferably, the knob-like spacer elements are arranged on adjacent plates laterally offset on the channels. When supporting adjacent plates, the knobs are advantageously on each of the other side of the channel. In a region of the channel between the spacer elements, which is therefore not supported, a curvature of the channel is deliberately allowed in this embodiment, so that the pressure remains in the shell parts and is not passed on to adjacent plates.
Benachbarte Platten in einem Wärmetauscherpaket beziehungsweise in dem Wärmetauscher sind vorzugsweise miteinander verbunden. Diese Verbindung der Platten ist entweder direkt oder indirekt ausgebildet. Zur Realisierung einer direkten Verbindung zweier Platten weisen die Öffnungen der Schalenteile jeweils mindestens eine Kontaktfläche auf. Bevorzugt werden die Platten dann an den Kontaktflächen der Schalenteile miteinander verbunden, insbesondere verklebt und/oder verschweißt. Vorteilhafterweise ist an jeder Öffnung der Schalenteile eine Kontaktfläche ausgebildet.Adjacent plates in a heat exchanger package or in the heat exchanger are preferably connected to one another. This connection of the plates is formed either directly or indirectly. To realize a direct connection of two plates, the openings of the shell parts each have at least one contact surface. Preferably, the plates are then connected together at the contact surfaces of the shell parts, in particular adhesively bonded and / or welded. Advantageously, a contact surface is formed at each opening of the shell parts.
Die Kontaktfläche ist bevorzugt umfänglich um die Öffnung ausgebildet, beispielsweise als Stutzen und/oder rohrförmiger Ansatz. Der Ansatz ragt bevorzugt in die gleiche Richtung beziehungsweise auf die gleiche Seite des Schalenteils wie die Profilierung. Die Kontaktfläche kann vorteilhafterweise in einem Arbeitsschritt mit der Prägung der Profilierung in die Schalenteile eingebracht werden. Vorteilhafterweise ist die Kontaktfläche somit einteilig mit dem Schalenteil ausgebildet. Um eine stabile Verbindung benachbarter Platten an den Kontaktflächen zu gewährleisten, ist eine Höhe der Kontaktfläche vorzugsweise gleich hoch wie oder höher als eine Höhe der Profilierung.The contact surface is preferably formed circumferentially around the opening, for example as a nozzle and / or tubular approach. The approach preferably protrudes in the same direction or on the same side of the shell part as the profiling. The contact surface can be advantageously introduced in one step with the embossing of the profiling in the shell parts. Advantageously, the contact surface is thus formed integrally with the shell part. In order to ensure a stable connection of adjacent plates to the contact surfaces, a height of the contact surface is preferably equal to or higher than a height of the profiling.
Zur Realisierung einer indirekten Verbindung zweier Platten ist mindestens ein Verbindungselement im Bereich der Öffnungen der Schalenteile vorgesehen. Das Verbindungselement ist beispielsweise als Kupplungsstück mit Dichtungsring ausgebildet, welcher in die Öffnungen eingesetzt wird und die Schalenteile hieran befestigt werden.For realizing an indirect connection of two plates, at least one connecting element is provided in the region of the openings of the shell parts. The connecting element is formed, for example, as a coupling piece with a sealing ring, which is inserted into the openings and the shell parts are attached thereto.
Zum Rahmen der Erfindung zählt auch ein Wärmetauscher, zumindest aufweisend ein Wärmetauscherpaket aus einer Vielzahl von parallel angeordneten, miteinander verbundenen Platten, zwischen denen jeweils ein Durchgangskanal für ein zweites Fluid ausgebildet ist, wobei die Platten erfindungsgemäß als vorstehend beschriebene Wärmetauscherplatteneinheiten ausgebildet sind. Ein derartiger Wärmetauscher mit den erfindungsgemäßen Platten ist bevorzugt leichtbauend mit einer großen Anzahl Platten in einem begrenzten Volumen und weist einen sehr geringen Strömungswiderstand in den Durchgangskanälen auf.The scope of the invention also includes a heat exchanger, at least comprising a heat exchanger package of a plurality of parallel arranged, interconnected plates, between each of which a passageway for a second fluid is formed, wherein the plates are formed according to the invention as described above heat exchanger plate units. Such a heat exchanger with the plates according to the invention is preferably lightweight with a large number of plates in a limited volume and has a very low flow resistance in the through channels.
Ein Wärmetauscherpaket umfasst eine Vielzahl von Platten. Die Platten sind parallel zueinander angeordnet und miteinander verbunden. Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Schalenteile aus Kunststoff können die flachen Platten vorteilhafterweise mit einem geringen Abstand nebeneinander angeordnet werden. Benachbarte Platten sind jeweils an den Öffnungen der Schalenteile miteinander verbunden, beispielsweise an den Kontaktflächen und/oder mittels Verbindungselemente.A heat exchanger package includes a plurality of plates. The plates are arranged parallel to each other and connected to each other. According to the above-described embodiment of the shell parts made of plastic, the flat plates can advantageously be arranged side by side with a small distance. Adjacent plates are connected to each other at the openings of the shell parts, for example at the contact surfaces and / or by means of connecting elements.
Die Kanäle der Platten sind bevorzugt über die deckungsgleich angeordneten Öffnungen der Schalenteile fluidisch miteinander verbunden. Die nebeneinander angeordneten und verbundenen Öffnungen bilden zwei rohrartige Kanäle durch das Wärmetauscherpaket aus. Diese rohrartigen Kanäle können zudem mit einem Wasserzufluss und -abfluss verbunden werden.The channels of the plates are preferably fluidly connected to one another via the congruently arranged openings of the shell parts. The juxtaposed and connected openings form two tubular channels through the heat exchanger package. These tubular channels can also be connected to a water inflow and outflow.
Zwischen zwei benachbarten Platten ist jeweils ein spaltförmiger Durchgangskanal für das zweite Fluid ausgebildet. Die Breite eines Durchgangskanals entspricht im Wesentlichen dem Abstand zweier benachbarter Platten und liegt bevorzugt im Bereich weniger Millimeter. Die Breite der Durchgangskanäle ist bis zu zehnmal so groß wie die Höhe des Kanals in den Schalenteilen, am meisten bevorzugt dreimal so groß wie die Höhe des Kanals, oder auch weniger. Weiterhin vorteilhafter ist ein Querschnitt des Durchgangskanals 30 bis 300-mal größer als der Querschnitt des Kanals in den Schalenteilen, bevorzugt 50 bis 150-mal größer. Ein bevorzugtes Verhältnis der dieser Maße liegt zwischen 1:6 und 1:2, weiter bevorzugt zwischen 1:4 und 4:10.Between two adjacent plates in each case a gap-shaped passageway for the second fluid is formed. The width of a passage channel substantially corresponds to the distance between two adjacent plates and is preferably in the range of a few millimeters. The width of the through channels is up to ten times the height of the channel in the shell parts, most preferably three times the height of the channel, or less. Further advantageous is a cross section of the passage channel 30 to 300 times larger than the cross section of the channel in the shell parts, preferably 50 to 150 times larger. One preferred ratio of these dimensions is between 1: 6 and 1: 2, more preferably between 1: 4 and 4:10.
Bei dem zweiten Fluid handelt es sich bevorzugt um ein Gas, meist Luft. Die Strömungsrichtung des Gases durch die Durchgangskanäle ist bevorzugt entgegengesetzt zu der Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit ausgerichtet, wobei eine Strömungsrichtung der Flüssigkeit in den geraden Abschnitt des mäanderförmigen Kanals quer zu der Strömungsrichtung des Gases ausgerichtet ist. Zwischen den Fluiden erfolgt ein Wärmeaustausch. In den Durchgangskanälen herrscht aufgrund der flachen Ausbildung der Kanäle und der somit nahezu glatten Oberflächen der Schalenteile ein geringerer Strömungswiderstand als bei bereits bekannten Wärmetauschern, sodass zudem hohe Strömungsgeschwindigkeiten realisierbar sind.The second fluid is preferably a gas, usually air. The direction of flow of the gas through the passage channels is preferably aligned opposite to the main flow direction of the liquid, wherein a flow direction of the liquid is aligned in the straight portion of the meandering channel transverse to the flow direction of the gas. Between the fluids there is a heat exchange. Due to the shallow formation of the channels and the thus almost smooth surfaces of the shell parts, there is less flow resistance in the through channels than in previously known heat exchangers, so that high flow velocities can also be achieved.
Die Durchgangskanäle sind einfach zu reinigen, da keine strukturellen, baulichen Hindernisse den Zugang verwehren, wie zum Beispiel durch Vertiefungen und/oder querliegende Rohre. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher erfüllt somit die jeweiligen Hygienevorschriften. Ganz besondere Vorteile zeigt dieser Wärmetauscher bei aggressiven und bei verschmutzen Medien, da der Wärmetauscher sowohl korrosionsbeständig als auch für Reinigungszwecke gut zugänglich ist. Beispielsweise ist der Wärmetauscher unempfindlich gegenüber chemisch belasteter Abluft, also beispielsweise ammoniak- und/oder stickoxidhaltige Abgase. Damit eröffnet sich ein breites Anwendungsgebiet, zum Beispiel in der Landwirtschaft, chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie aber auch in der Umwelttechnik.The passageways are easy to clean as there are no structural obstacles to access, such as depressions and / or transverse tubes. The heat exchanger according to the invention thus fulfills the respective hygiene regulations. This heat exchanger shows particular advantages in the case of aggressive and polluted media, since the heat exchanger is both corrosion-resistant and easily accessible for cleaning purposes. For example, the heat exchanger is insensitive to chemically contaminated exhaust air, so for example ammonia and / or nitrogen oxide-containing exhaust gases. This opens up a broad field of application, for example in agriculture, the chemical, pharmaceutical and food industries, but also in environmental technology.
Die Distanzelemente benachbarter Platten sind bevorzugt sich überkreuzend angeordnet. Mittels der Distanzelemente wird zum einen ein konstanter Abstand der Platten gewahrt und zum anderen dienen die Distanzelemente zum gegenseitigen Abstützen der Kanäle benachbarter Platten. Aufgrund des Kanalinnendrucks können sich die Kanäle nach außen wölben, wobei diese Wölbung jeweils durch die anliegenden Distanzelemente begrenzt wird. Um eine bessere Auflagefläche der Distanzelemente zu erreichen, sind diese daher vorteilhafterweise schräg zueinander, insbesondere kreuzweise, angeordnet.The spacer elements of adjacent plates are preferably arranged in an intersecting manner. By means of the spacer elements, on the one hand, a constant spacing of the plates is maintained and, on the other hand, the spacer elements serve to mutually support the channels of adjacent plates. Due to the channel internal pressure, the channels can bulge outward, this curvature being limited in each case by the adjoining spacer elements. In order to achieve a better contact surface of the spacer elements, these are therefore advantageously at an angle to each other, in particular crosswise, arranged.
Zur weiteren Stabilisation der Platten ist an mindestens einer Außenseite des Wärmetauscherpakets eine Verstärkungsplatte parallel zu den Platten angeordnet. Bevorzugt ist an beiden Außenseiten eine Verstärkungsplatte angeordnet. Die Verstärkungsplatten sind vorteilhafterweise aus einem steiferen Material wie die Platten ausgebildet, zum Beispiel Metall. Somit kann ein Innendruck der Kanäle an die Verstärkungsplatten, die beispielsweise von Zugstangen zusammen gehalten werden können, abgeleitet werden. In einer weiteren Ausführungsform nimmt anstelle der Verstärkungsplatten ein Rahmen die Druckkräfte auf.For further stabilization of the plates, a reinforcing plate is arranged parallel to the plates on at least one outer side of the heat exchanger package. Preferably, a reinforcing plate is arranged on both outer sides. The reinforcing plates are advantageously formed of a stiffer material such as the plates, for example metal. Thus, an internal pressure of the channels to the reinforcing plates, which can be held together by tie rods for example, are derived. In another embodiment, instead of the reinforcing plates, a frame receives the compressive forces.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Wärmetauschers, zumindest aufweisend die Schritte: Einbringen einer Profilierung in mindestens ein Schalenteil, Verbinden eines ersten Schalenteils mit einem zweiten Schalenteil zu einer Wärmetauscherplatteneinheit mit mindestens einem Kanal, Verbinden zweier Wärmetauscherplatteneinheiten an den Öffnungen der Schalenteile und Verbinden mehrerer Wärmetauscherplatteneinheiten zu einem Wärmetauscherpaket. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Schalenteile miteinander verklebt und/oder verschweißt werden.The invention further relates to a method for producing a heat exchanger according to the invention described above, comprising at least the steps of introducing a profiling into at least one shell part, connecting a first shell part with a second shell part to a heat exchanger plate unit having at least one channel, connecting two heat exchanger plate units at the openings the shell parts and connecting a plurality of heat exchanger plate units to a heat exchanger package. The method is characterized in that the shell parts are glued together and / or welded.
Die Schalenteile werden bevorzugt aus einem Kunststoff mittels eines einfachen Verfahrens hergestellt, beispielsweise eines Tiefziehverfahrens. Dabei werden die Profilierungen und die Öffnungen vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Arbeitsschritt in die Schalenteile eingebracht, zum Beispiel eingeprägt. Die Schalenteile werden bevorzugt mit einer Materialdicke von wenigen Millimeter hergestellt.The shell parts are preferably made of a plastic by means of a simple process, for example a deep drawing process. The profiles and the openings are advantageously introduced in a common step in the shell parts, embossed, for example. The shell parts are preferably made with a material thickness of a few millimeters.
In einem weiteren Schritt werden zwei Schalenteile zu einer Platte verbunden, sodass die Öffnungen der Schalenteile deckungsgleich sind. Hierbei werden die Schalenteile beispielsweise vollflächig miteinander verklebt, sodass die Flüssigkeit die zusammengesetzte Platte lediglich entlang des Kanals durchströmt. Weisen beide Schalenteile eine Profilierung aus, ist diese vorzugsweise spiegelbildlich ausgeführt. Zwischen den Schalenteilen, das heißt im Bereich der Profilierung, wird der Kanal ausgebildet. Durch die geringe Materialdicke der Schalenteile und die flachen Kanäle ist die so gebildete Platte vorteilhafterweise im Wesentlichen flach und dünn.In a further step, two shell parts are connected to a plate, so that the openings of the shell parts are congruent. In this case, the shell parts, for example, are glued together over the entire surface, so that the liquid only flows through the composite plate along the channel. If both shell parts have a profiling, this is preferably mirror-inverted. Between the shell parts, that is in the field of profiling, the channel is formed. Due to the small material thickness of the shell parts and the shallow channels, the plate thus formed is advantageously substantially flat and thin.
Eine Vielzahl von Platten wird in einem weiteren Schritt zu einem Wärmetauscherpaket zusammengesetzt. Hierzu werden die einzelnen Platten im Bereich der Öffnungen miteinander verbunden, beispielsweise an den Kontaktflächen verklebt oder mittels zusätzlicher Verbindungselemente verbunden. Ein fertiges Wärmetauscherpaket wird vorteilhafterweise in einem Rahmen und/oder einem Gehäuse des Wärmetauschers eingesetzt. Zur zusätzlichen Fixierung können die Seiten der Platten in Halteschienen angeordnet werden. In einer Ausführungsform weist die Halteschiene einen rechenförmig ausgebildeten Schenkel mit hervorstehenden Zähnen auf, welche passend zu den Abständen der Platten ausgeführt sind. Die Zähne ragen dabei in die Durchgangskanäle zwischen den Platten.A plurality of plates is assembled in a further step to a heat exchanger package. For this purpose, the individual plates are connected to one another in the region of the openings, for example glued to the contact surfaces or connected by means of additional connecting elements. A finished heat exchanger package is advantageously used in a frame and / or a housing of the heat exchanger. For additional fixation, the sides of the plates can be arranged in retaining rails. In one embodiment, the retaining rail has a rake-shaped leg with protruding teeth, which are designed to match the spacing of the plates. The teeth protrude into the passageways between the plates.
Mit der Anzahl der Platten kann die Größe des Wärmetauschers und damit dessen Leistung variiert werden. Größere Wärmetauscher können zudem aus mehreren Wärmetauscherpaketen zusammen gefügt werden, beispielsweise durch Aneinanderreihen und/oder Stapeln der Wärmetauscherpakete.With the number of plates can the size of the heat exchanger and thus its performance be varied. Larger heat exchangers can also be joined together from a plurality of heat exchanger packages, for example by juxtaposing and / or stacking the heat exchanger packages.
Insgesamt können mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen herkömmliche Wärmetauscher in Plattenbauweise an Effizienz, Leistung, Widerstände und Kosten übertroffen werden. Damit eignen sich diese Wärmetauscher besonders für Wärmerückgewinnungssysteme, insbesondere in Lüftungs- und/oder Klimaanlagen, in denen neben einem hohen Wirkungsgrad auch geringe Widerstände, hygienetaugliche Ausführungen und geringes Bauvolumen gefordert werden oder durch Normen vorgeschrieben sind. Auch für andere Einsatzbereiche, wie in Niedertemperaturheizungen mit beispielsweise 30°C-Vorlauftemperatur, der Abwärmenutzung, Fernwärmeheizung und/oder Raumluftkühlung bietet dieser Wärmetauscher durch die darauf abgestimmte spezifische Bauweise, Vorteile und Effizienz.Overall, with the features described above, conventional plate-type heat exchangers can be outperformed in terms of efficiency, performance, resistance and cost. Thus, these heat exchangers are particularly suitable for heat recovery systems, especially in ventilation and / or air conditioning systems, where in addition to high efficiency and low resistances, hygienic designs and low volume are required or prescribed by standards. For other applications, such as in low-temperature heating with, for example, 30 ° C flow temperature, the waste heat, district heating and / or room air cooling this heat exchanger offers through the tailored specific construction, advantages and efficiency.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind.In the following the invention with reference to the preferred embodiments with reference to the figures will be described in more detail, with only the features necessary for understanding the invention features are shown.
Es zeigen im Einzelnen:They show in detail:
Die
Weiter umfasst das Schalenteil
An den Öffnungen
Das Schalenteil
In der
Die
Eine andere Ausführungsform der Wärmetauscherplatteneinheit
Die
Benachbarte Platten
Zwischen zwei Platten
In der
Die
In der
In der
In dieser Ausführung ist das Wärmetauscherpaket
In der
In der
Das Schalenteil
Zwischen den Öffnungen
Die
Die Strömungsrichtungen W und L der Fluide in dem Wärmetauscher der
Insgesamt wird mit der Erfindung eine Wärmetauscherplatteneinheit für einen Wärmetauscher, aufweisend ein erstes Schalenteil, ein zweites Schalenteil, wobei mindestens ein Schalenteil eine Profilierung aufweist, welche in einem verbundenen Zustand der Schalenteile mindestens einen Kanal für ein erstes Fluid ausbilden, und je Schalenteil mindestens eine Zuflussöffnung und mindestens eine Abflussöffnung, zwischen denen sich der mindestens eine Kanal erstreckt, vorgeschlagen, wobei die beiden Schalenteile aus einem Kunststoff ausgebildet sind und die Schalenteile derart verbunden sind, dass das erste Fluid die Wärmetauscherplatteneinheit entlang des mindestens einen Kanals durchströmt. Weiter wird ein Wärmetauscher, zumindest aufweisend ein Wärmetauscherpaket aus einer Vielzahl von parallel angeordneten, miteinander verbundenen Wärmetauscherplatteneinheiten, zwischen denen jeweils ein Durchgangskanal ausgebildet ist, vorgeschlagen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, wobei die Schalenteile miteinander verklebt und/oder verschweißt werden.Overall, the invention provides a heat exchanger plate unit for a heat exchanger, comprising a first shell part, a second shell part, wherein at least one shell part has a profiling, which form at least one channel for a first fluid in a connected state of the shell parts, and at least one inlet opening per shell part and at least one outflow opening, between which the at least one channel extends, proposed, wherein the two shell parts are formed from a plastic and the shell parts are connected such that the first fluid flows through the heat exchanger plate unit along the at least one channel. Further, a heat exchanger, at least comprising a heat exchanger package from a plurality of parallel arranged, interconnected heat exchanger plate units, between each of which a passageway is formed, proposed, and a method for producing a heat exchanger according to the invention, wherein the shell parts are glued together and / or welded.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erstes Schalenteilfirst shell part
- 22
- zweites Schalenteilsecond shell part
- 33
- Profilierungprofiling
- 44
- Kanalchannel
- 4.14.1
- erster Kanal bei doppelter Kanalführungfirst channel with double ducting
- 4.24.2
- zweiter Kanal bei doppelter Kanalführungsecond channel with double ducting
- 4a4a
- Teilkanalsubchannel
- 4b 4b
- Sammelkanalcollecting duct
- 4c4c
- Verschlussshutter
- 55
- Zuflussöffnunginflow opening
- 66
- Abflussöffnungdrain opening
- 77
- Kontaktflächecontact area
- 88th
- Distanzelementespacers
- 99
- Noppenburl
- 1010
- WärmetauscherplatteneinheitHeat exchanger plate unit
- 1111
- DurchgangskanalThrough channel
- 2020
- WärmetauscherpaketHeat exchanger package
- 2121
- Verstärkungsplattereinforcing plate
- 3131
- Gehäusecasing
- 3232
- Lufteinlassair intake
- 3333
- Luftauslassair outlet
- 3434
- Wasserzuflusswater supply
- 3535
- Wasserabflusswater drainage
- 3636
- Halteschieneretaining rail
- LL
- Strömungsrichtung der LuftFlow direction of the air
- WW
- Hauptströmungsrichtung des WassersMain flow direction of the water
- αα
- Anstellwinkelangle of attack
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2008/113740 A1 [0004] WO 2008/113740 A1 [0004]
- EP 0611941 B1 [0005] EP 0611941 B1 [0005]
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE102012013755B8 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140216702A1 (en) * | 2011-07-25 | 2014-08-07 | Valeo Systemes Thermiques | Heat-Exchanger Plate |
FR3057655A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-20 | Mecaplast France | THERMAL EXCHANGER INTEGRATED IN A DISTRIBUTOR |
DE102017101142A1 (en) | 2017-01-20 | 2018-07-26 | Otto Altmann | Heat exchanger or heat exchanger assembly for a cooling device and a cooling device with such a heat exchanger |
CN113163663A (en) * | 2020-01-22 | 2021-07-23 | 讯凯国际股份有限公司 | Pulse circuit heat exchanger and method of manufacturing the same |
WO2022033947A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh | Compact heat exchanger |
CN114623630A (en) * | 2020-12-09 | 2022-06-14 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | Heat exchanger and dish washing machine |
US11441854B2 (en) * | 2016-04-25 | 2022-09-13 | Novares France | Heat exchanger made of plastic material and vehicle including this heat exchanger |
EP4303519A1 (en) * | 2022-07-08 | 2024-01-10 | Stig Gregersen | A gas-liquid plate heat exchanger and method of assembling same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0611941B1 (en) | 1993-02-19 | 1999-12-22 | Giannoni S.P.A. | A plate-type heat exchanger and related plates |
US20040134640A1 (en) * | 2001-05-25 | 2004-07-15 | Yasufumi Sakakibara | Multitubular heat exchanger |
DE102005013922A1 (en) * | 2005-03-26 | 2006-09-28 | Modine Manufacturing Co., Racine | Heat exchanger e.g. intercooler, for motor vehicle, has frames provided at ends of stack of heat exchanging plates, where region of plates between holes is formed on side of flow path as heat exchanging region or as open channel section |
DE102005029321A1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-28 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heat exchanger for exhaust gas cooling has structural elements arranged so that duct has internal variable heat transfer increasing in direction of flow |
DE102006028852A1 (en) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Dr. Schnabel Gmbh & Co. Kg | Heat exchanging method for use in plate-type heat exchanger, involves passing flow areas of plates of disk pack in heat exchanger according to direct current principle and/or reverse current principle |
WO2008113740A1 (en) | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Metal Brain, Llc | Plate heat exchanger |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55146394A (en) | 1979-05-01 | 1980-11-14 | Du Pont | Heat exchanger and heat exchanger element |
US5632331A (en) | 1993-09-30 | 1997-05-27 | Sanden Corporation | Heat exchanger |
DE10045175A1 (en) | 1999-09-16 | 2001-05-17 | Denso Corp | Heat exchanger has two sets of pipes with connecting faces welded together except around indentation area formed on first connecting face of first pipe |
DE10220532A1 (en) | 2001-05-11 | 2002-11-14 | Behr Gmbh & Co | Heat-exchange radiator has protruberances on sheets from hollow plate plane facing inwards |
DE10218274A1 (en) | 2002-04-18 | 2003-11-06 | Joma Polytec Kunststofftechnik | Pleated plate for cross flow heat exchanger, has pleat profile with steep rising flanks and flatter falling flanks |
DE10253852A1 (en) | 2002-11-19 | 2004-06-09 | Bayer Ag | Heat exchanger comprises at least one thermoplastic base element and a thermoplastic cover foil, and incorporates at least one trough forming a flow channel for a heat transfer medium |
US20060021745A1 (en) | 2004-07-28 | 2006-02-02 | Karl Fritze | Heat exchanger and fluid reservoir |
GB0419704D0 (en) | 2004-09-06 | 2004-10-06 | Macgregor Archibald W K | Improved solar heat collector and heat exchanger |
DE102008048014A1 (en) | 2008-09-12 | 2010-04-15 | Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg | Component of a stack of ceramic plates |
WO2012045174A1 (en) | 2010-10-04 | 2012-04-12 | Dana Canada Corporation | Conformal fluid-cooled heat exchanger for battery |
-
2012
- 2012-07-12 DE DE102012013755.9A patent/DE102012013755B8/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0611941B1 (en) | 1993-02-19 | 1999-12-22 | Giannoni S.P.A. | A plate-type heat exchanger and related plates |
US20040134640A1 (en) * | 2001-05-25 | 2004-07-15 | Yasufumi Sakakibara | Multitubular heat exchanger |
DE102005013922A1 (en) * | 2005-03-26 | 2006-09-28 | Modine Manufacturing Co., Racine | Heat exchanger e.g. intercooler, for motor vehicle, has frames provided at ends of stack of heat exchanging plates, where region of plates between holes is formed on side of flow path as heat exchanging region or as open channel section |
DE102005029321A1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-28 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heat exchanger for exhaust gas cooling has structural elements arranged so that duct has internal variable heat transfer increasing in direction of flow |
DE102006028852A1 (en) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Dr. Schnabel Gmbh & Co. Kg | Heat exchanging method for use in plate-type heat exchanger, involves passing flow areas of plates of disk pack in heat exchanger according to direct current principle and/or reverse current principle |
WO2008113740A1 (en) | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Metal Brain, Llc | Plate heat exchanger |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140216702A1 (en) * | 2011-07-25 | 2014-08-07 | Valeo Systemes Thermiques | Heat-Exchanger Plate |
US11441854B2 (en) * | 2016-04-25 | 2022-09-13 | Novares France | Heat exchanger made of plastic material and vehicle including this heat exchanger |
FR3057655A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-20 | Mecaplast France | THERMAL EXCHANGER INTEGRATED IN A DISTRIBUTOR |
WO2018073509A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | Novares France | Air distributor made of plastic material and method for manufacturing said air distributor |
US11313622B2 (en) | 2016-10-18 | 2022-04-26 | Novares France | Air distributor made of plastic material and method for manufacturing this air distributor |
EP3529550B1 (en) * | 2016-10-18 | 2022-09-14 | NOVARES France | Air distributor made of plastic material and method for manufacturing said air distributor |
DE102017101142A1 (en) | 2017-01-20 | 2018-07-26 | Otto Altmann | Heat exchanger or heat exchanger assembly for a cooling device and a cooling device with such a heat exchanger |
CN113163663A (en) * | 2020-01-22 | 2021-07-23 | 讯凯国际股份有限公司 | Pulse circuit heat exchanger and method of manufacturing the same |
CN113163663B (en) * | 2020-01-22 | 2023-06-30 | 讯凯国际股份有限公司 | Pulse loop heat exchanger and method of making same |
WO2022033947A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh | Compact heat exchanger |
CN114623630A (en) * | 2020-12-09 | 2022-06-14 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | Heat exchanger and dish washing machine |
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