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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit übereinander gestapelten Wärmetauscherplatten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Wärmetauscherplatte für einen derartigen Plattenwärmetauscher.
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Aus der
DE 198 02 012 A1 ist ein gattungsgemäßer Plattenwärmetauscher mit übereinander gestapelten Wärmetauscherplatten bekannt, die Strömungsöffnungen aufweisen und quer zur Richtung der Wärmetauscherplatten getrennte Strömungskanäle für je ein Medium ausbilden. Jeweils zwei benachbarte Wärmetauscherplatten wechseln sich dabei ab, wobei die Medien im Gegenstrom geführt sind und ein Medieneinlass sowie ein Medienauslass für gleiche Medien an gegenüberliegenden Wärmetauscherseiten angeordnet sind. Jedes der Medien beschreibt dabei einen zick-zack-förmigen Strömungsweg von einem Strömungskanal zum übernächsten Strömungskanal durch den Plattenwärmetauscher hindurch.
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Aus der
DE 10 2006 035 951 A1 ist ein weiterer gattungsgemäßer Plattenwärmetauscher bekannt, welcher mindestens zwei aneinander anliegende, insbesondere miteinander verlötete Bleche aufweist. Diese Bleche besitzen Asymmetrien, um einen fehlerhaften Zusammenbau der Bereiche zu verhindern.
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Aus der
WO 2010/092556 A1 ist ein Plattenwärmetauscher mit einer schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung zur eindeutigen Positionierung einer Dichtung bekannt. Gattungsgemäße Plattenwärmetauscher weisen üblicherweise eine Vielzahl von übereinander gestapelten und miteinander verlöteten Wärmetauscherplatten auf, wobei diese Wärmetauscherplatten üblicherweise als Gleichteile ausgebildet sind und alternierend verdreht übereinander gestapelt werden.
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Als problematisch bei den bekannten Plattenwärmetauscher erweist sich indes, dass bei diesen eine Falschmontage einzelner Wärmetauscherplatten nicht sicher und zugleich frühzeitig ausgeschlossen werden kann, so dass die Herstellung des Platttenwärmetauschers mittels einer Kassettiereinrichtung, in welcher die korrekte Montage der Einzelteile in einzelnen Schritten mittels Kameraüberwachung abgefragt wird, überwacht werden muss. Eine derartige Kassettiereinrichtung ist jedoch vergleichsweise teuer und verlängert zudem die Taktzeiten, was sich negativ auf die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers auswirkt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Verbindung, für einen gattungsgemäßen Plattenwärmetauscher eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere die Verwendung der zuvor erwähnten aufwändigen Kassettiereinrichtung erübrigt.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einzelne Wärmetauscherplatten eines Plattenwärmetauschers als Gleichteile auszubilden und zugleich mit einem Poka-Yoke-System derart auszustatten, diese ausschließlich in einer korrekten Stellung aufeinander gestapelt werden können, wodurch die Verwendung der bisher erforderlichen Kassettiereinrichtung entfallen kann. Die erfindungsgemäßen Wärmetauscherplatten sind dabei als Gleichteile ausgebildet und somit kostengünstig herzustellen und weisen zudem einen umgebogenen Randbereich auf, an welchem zumindest eine aus dem Rand herausgeformte Kontur und zumindest eine komplementär dazu ausgebildete Ausnehmung vorgesehen ist. Die Kontur und die Ausnehmung sind dabei derart am Rand der jeweiligen Wärmetauscherplatten angeordnet, dass diese – wie vorher beschrieben – ausschließlich in einer einzigen, vordefinierten Stellung kippfrei und dicht aufeinander stapelbar sind, wobei in dieser Stellung eine Kontur der einen Wärmetauscherplatte in eine zugehörige Ausnehmung einer darunter angeordneten Wärmetauscherplatte eingreift. Hierdurch kann eine Verdrehsicherung, insbesondere bei PIT-Kühlern erreicht werden, welche in der Art eines Poka-Yoke-Systems ausgebildet ist und aufgrund der Kontur und der Ausnehmung am Rand der jeweiligen Wärmetauscherplatte ausschließlich eine korrekte Stapelung aufeinander erlaubt. Die Verdrehsicherung vermeidet dabei das Aufstapeln zweier gleichartig ausgerichteter Wärmetauscherplatten, wobei eine Falschmontage unmittelbar sichtbar und zugleich fühlbar ist, da die eine Wärmetauscherplatte nicht mehr kippfrei auf der anderen Wärmetauscherplatte aufliegt. Ist dies der Fall, können die beiden Wärmetauscherplatten auch nicht mehr dicht miteinander verlötet werden, so dass selbst ein unentdeckt falsch aufgestapelter Block aus Wärmetauscherplatten bei der Dichtigkeitsprüfung aussortiert wird. Mit der erfindungsgemäßen Kontur bzw. der zugehörigen erfindungsgemäßen Ausnehmung kann somit auch ein ungeübter Werker einen Stapel aus Wärmetauscherplatten herstellen und bemerkt dabei sofort und zwar sowohl optisch als auch haptisch, ob dieser Wärmetauscherplattenstapel korrekt gestapelt ist oder nicht.
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Zweckmäßig sind die Wärmetauscherplatten rechteckförmig ausgebildet und weisen an zumindest einem Rand eine Kontur und an einem gegenüberliegenden Rand eine Ausnehmung auf. Die jeweilige Kontur bzw. Ausnehmung kann dabei mittig am Rand angeordnet sein oder exzentrisch, wobei in beiden Fällen eine jeweils alternierende, das heißt verdrehte, Anordnung einzelner Wärmetauscherplatten übereinander erzwungen wird. Werden zwei Wärmetauscherplatten in gleicher Richtung aufeinander gestapelt, so stützt sich die obere Wärmetauscherplatte über ihre Kontur an der Kontur der unteren Wärmetauscherplatte ab, wodurch ein dichtes, flächiges und vor allen Dingen kippfreies Aufliegen der oberen Wärmetauscherplatte auf der unteren Wärmetauscherplatte ausgeschlossen wird. Eine Verlötung kann durch den dabei entstehenden Abstand nicht durchgeführt werden und der Wärmetauscherplattenstapel wird wegen seines "Kippens" oder spätestens bei der Dichtigkeitsprüfung als fehlerhaft aussortiert.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Wärmetauscherplatten rechteckförmig ausgebildet und weisen an gegenüberliegenden Längs- oder Querrändern jeweils eine Kontur und eine Ausnehmung auf. Bei insgesamt zwei Konturen und zwei Ausnehmungen je Wärmetauscherplatte kann der Kippeffekt bei einer fehlerhaften Montage verstärkt und dadurch diese noch frühzeitiger entdeckt werden. Die fehlerhafte Montage ist dabei nicht nur optisch ins Auge springend, sondern auch haptisch erkennbar.
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Zweckmäßig ist die Kontur als Nase ausgebildet und beispielsweise mittels eines einfachen Umform- bzw. Prägeschritts beim Umformen der jeweiligen Wärmetauscherplatte mit hergestellt. Die Ausnehmung kann durch einen entsprechenden Stanzprozess geschaffen werden, wobei dieser Stanzprozess vor, während oder nach dem Umformen der jeweiligen Wärmetauscherplatte in den Herstellungsprozess integrierbar ist. Vorzugsweise erfolgt sowohl das Herstellen der Kontur, das heißt der Nase, als auch der Ausnehmung zeitgleich mit der Herstellung der Wärmetauscherplatte, möglichst in einem einzigen Arbeitsschritt, so dass diese nicht nur schnell, sondern auch kostengünstig in einem einzigen Arbeitsschritt durch Umformen hergestellt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine mit einer an einem umgebogenen Rand angeordnete Kontur und Ausnehmung ausgestattete Wärmetauscherplatte anzubieten, aus welcher individuelle Wärmetauscherplattenstapel prozesssicher und fehlerfrei herstellbar sind. Die Wärmetauscherplatte ist dabei vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt und mittels eines entsprechenden Umformschrittes beispielsweise aus einem einfachen und kostengünstigen Blech hergestellt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch, 1 einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher mit übereinander gestapelten erfindungsgemäßen Wärmetauscherplatten,
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2 eine Detaildarstellung der einzelnen Wärmetauscherplatten mit jeweils an einem Rand angeordneter Ausnehmung bzw. darin eingreifender Kontur.
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Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Plattenwärmetauscher 1 mehrere übereinander gestapelte Wärmetauscherplatten 2 auf. Erfindungsgemäß sind diese Wärmetauscherplatten 2 nun als Gleichteile ausgebildet und besitzen einen umgebogenen Rand 3 (vgl. 2), an welchem zumindest eine aus dem Rand 3 herausgeformte Kontur 4 und zumindest eine komplementär dazu ausgebildete Ausnehmung 5 (vgl. wiederum die 2) vorgesehen ist. Die Kontur 4 und die Ausnehmung 5 sind dabei derart am Rand 3 der jeweiligen Wärmetauscherplatten 2 angeordnet, dass diese ausschließlich in einer einzigen, vordefinierten Stellung kippfrei und dicht aufeinander stapelbar sind, wobei in dieser Stellung eine Kontur 4 der einen Wärmetauscherplatte 2 in eine zugehörige Ausnehmung 5 einer darunter angeordneten Wärmetauscherplatte 2 eingreift. Eine Falschmontage kann dadurch sicher ausgeschlossen werden, da im Falle einer Falschmontage zwei Konturen 4 übereinander liegen würden und sich die obere Wärmetauscherplatte 2 mit ihrer Kontur 4 an der Kontur 4 der darunter liegenden Wärmetauscherplatte 2 abstützen würde. Eine kippfreie und insbesondere dichte Auflage zweier Wärmetauscherplatten 2 aufeinander wäre hierdurch nicht erreichbar. In diesem Falle würden die beiden Wärmetauscherplatten 2 kippen und in einem Abstand zueinander angeordnet sein, der ein dichtes Verlöten der beiden Wärmetauscherplatten 2 verhindert, so dass der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher 1 spätestens bei der Dichtigkeitsprüfung aussortiert werden würde.
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Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass die Wärmetauscherplatten 2 rechteckförmig ausgebildet sind und an zumindest einem Rand 3 eine Kontur 4 und an einem gegenüberliegenden Rand 3 eine Ausnehmung 5 (nicht gezeigt) aufweist. Sowohl die Kontur 4 als auch die Ausnehmung 5 können dabei mittig oder außermittig des jeweiligen Randes 3 angeordnet sein. Alternativ hierzu ist auch denkbar, dass an gegenüberliegenden Längs- oder Querrändern 3 jeweils eine Kontur 4 und eine Ausnehmung 5 an der jeweiligen Wärmetauscherplatte 2 angeordnet sind. Auch denkbar ist, dass an sämtlichen Längs- und Querrändern, das heißt an sämtlichen Rändern 3, jeweils zumindest eine Kontur 4 oder eine Ausnehmung 5 angeordnet ist. Wichtig ist dabei lediglich, dass die jeweiligen Konturen 4 bzw. die Ausnehmungen 5 derart an dem Rand 3 der jeweiligen Wärmetauscherplatte 2 angeordnet sind, dass diese ausschließlich in einer einzigen, korrekten Montageposition übereinander stapelbar sind. Hierdurch kann eine Art Poka-Yoke-System bzw. eine Verdrehsicherung geschaffen werden, die zuverlässig verhindert, dass einzelne Wärmetauscherplatten 2 gleichgerichtet und nicht jeweils um 180° um eine Hochachse verdreht übereinander angeordnet werden. Ein entsprechender aus einzelnen Wärmetauscherplatten 2 gebildeter Wärmetauscherplattenstapel ist dabei üblicherweise zwischen einem Boden 7 und einem Deckel 8 (vgl. 1) angeordnet. Der Boden 7 und/oder der Deckel 8 können ebenfalls über ein Poka-Yoke-System drehfest an der benachbarten Wärmetauscherplatte 2 des Wärmetauscherplattenstapels fixiert sein, wodurch auch hier eine haptisch erkennbare Qualitätskontrollmöglichkeit gegeben ist.
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Betrachtet man die 2, so kann man erkennen, dass die Kontur 4 und die Ausnehmung 5 jeweils an einem oberen Ende des Randes 3 der Wärmetauscherplatte 2 angeordnet und zugleich so ausgebildet sind, dass bei korrekt aufeinander gestapelten Wärmetauscherplatten 2 die Kontur 4 einer Wärmetauscherplatte 2 nicht vollständig in eine Ausnehmung 5 einer darunter angeordneten Wärmetauscherplatte 2 eingreift. Vielmehr verbleibt zwischen der Kontur 4 und der zugehörigen Ausnehmung 5 ein kleiner Abstand, der so bemessen ist, dass durch Fertigungstoleranzen der Kontur 4 bzw. der Ausnehmung 5 nicht befürchtet werden muss, dass die Kontur 4 auf einem Rand der Ausnehmung 5 aufliegt, bevor die beiden Wärmetauscherplatten 2 flächig und dicht aufeinander aufliegen, so dass sie sich in diesem Fall über die Kontur 4 und die Ausnehmung 5 aneinander abstützen würden. Das vollständige Eingreifen der Kontur 4 in die Ausnehmung 5 ist auch nicht erforderlich, da die Verdrehsicherheit bzw. das Poka-Yoke-System auch bei einem lediglich teilweise Eingreifen problemlos funktioniert.
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Mit der erfindungsgemäßen Wärmetauscherplatte 2 ist es nicht nur möglich, diese als Gleichteil und damit fertigungstechnisch einfach und kostengünstig herzustellen, sondern zugleich auch einen Montageprozess abzusichern, wodurch eine bisher in diesem Montageprozess eingesetzte Kassettiereinrichtung, in welcher die korrekte Montage der einzelnen Wärmetauscherplatten 2 mittels einer Kamera überwacht werden mussten, entfallen kann. Hierdurch lassen sich insbesondere die hohen Investitionskosten dieser Kassettiereinrichtung einsparen und die Taktzeiten straffen. Durch das Poka-Yoke-System ist es auch für einen ungeübten Werker sofort sichtbar und zudem haptisch fühlbar, sofern der Wärmetauscherplattenstapel nicht korrekt gestapelt ist. Die Herstellung der Kontur 4 und der Ausnehmung 5 kann dabei in den bisherigen Produktionsprozess ohne Probleme integriert werden, so dass lediglich beispielsweise ein Umformwerkzeug geändert werden müsste.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19802012 A1 [0002]
- DE 102006035951 A1 [0003]
- WO 2010/092556 A1 [0004]
