DE112014001360T5

DE112014001360T5 - Wärmetauscher mit gegliedertem Rahmen

Info

Publication number: DE112014001360T5
Application number: DE112014001360.9T
Authority: DE
Inventors: Doug Vanderwees; Nick Kalman; Brian E. Cheadle
Original assignee: Dana Canada Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US20140262175A1; WO2014139001A1; CA2900123A1; CN105190217A; US10458725B2; CN105190217B

Abstract

Ein Wärmetauscher vom Platten-und-Rahmen-Typ wird hier offenbart, wobei der Wärmetauscher durch mehrere Wärmetauscherplatten und Rahmenteile gebildet ist, die abwechselnd miteinander gestapelt sind, um Fluidkanalteile zu bilden. Die Rahmenteile sind durch Längen von Material gebildet, die in die gewünschte Konfiguration geformt oder gebogen sind, um eine erste fluiddichte Abdichtung um die Peripherie der Platten herum und eine zweite fluiddichte Abdichtung um jeweilige in den Wärmetauscherplatten gebildete Fluidöffnungen herum vorzusehen, damit die gewünschte Strömungskonfiguration durch den Wärmetauscher erzielt wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen bestehen die Rahmenteile aus zwei gepaarten Rahmenbereichen, die in einer selbstausrichtenden und selbstfixierenden Beziehung miteinander verbunden werden, um die Montage zu erleichtern.

Description

Querverweis auf bezogene Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/793,865, die am 15. März 2013 unter der Bezeichnung „Wärmetauscher mit gegliedertem Rahmen” eingereicht wurde. Der Inhalt der vorgenannten Patentanmeldung wird hier ausdrücklich in die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Anmeldung einbezogen.
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Wärmetauscher, insbesondere auf Wärmetauscher mit einem Stapel aus im Abstand voneinander angeordneten, flachen Platten.
Hintergrund
Stangen-und-Platten- oder Platten-und-Rahmen-Wärmetauscher werden am meisten in der Industrie für Prototypanwendungen oder für die Produktion von geringen Stückzahlen und Hochmodell-Mischanwendungen eingesetzt. Für diese Typen von Anwendungen ist es wünschenswert, die Produktions- und Herstellungskosten minimal zu halten, insbesondere wenn eine Flexibilität der Gestaltung ohne entsprechende Investitionen in kostenaufwendige Werkzeuge gefordert ist. Herkömmliche Wärmetauscher vom Stangen-und-Platten- oder Platten-und-Rahmen-Typ ermöglichen eine Gestaltungsflexibilität und erfordern typischerweise minimale Werkzeugkosten, was für Ihre gegebene Anwendung wünschenswert ist. Jedoch sind Wärmetauscher vom Stangen-und-Platten- oder Platten-und-Rahmen-Typ häufig arbeitsintensiv zu bauen/herzustellen, und können zahlreiche Stangen- oder Rahmen-Komponenten erfordern, die relativ hohe Materialkosten erfordern, und sie können relativ umständlich zu montieren sein.
Es besteht eine kontinuierliche Notwendigkeit, Kosten zu verringern, die mit der Gestaltung und der Herstellung dieses Typs von Wärmetauschern vom Plattentyp verbunden sind, sowie den Arbeitsaufwand und die Montagekomplexität, die häufig für ihre Herstellung erforderlich ist, sind, herabzusetzen.
Demgemäß besteht eine fortdauernde Notwendigkeit, die Flexibilität von Wärmetauschergestaltungen vom Plattentyp aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, während Werkzeugkosten verringert oder vermieden werden, die Gesamtzahl der Komponenten und damit verbundenen Materialkosten zu reduzieren, und einfachere und robustere Montageverfahren anzuwenden.
Zusammenfassung der vorliegenden Offenbarung
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher vorgesehen, aufweisend mehrere gestapelte Wärmetauscherplatten; mehrere Rahmenteile, die zwischen jeder der Wärmetauscherplatten angeordnet sind, wobei die Rahmenteile jede der Platten im gegenseitigen Abstand halten, die Rahmenteile und mehrere von gestapelten Wärmetauscherplatten zusammen Fluidkanäle zwischen sich definieren; entsprechende Paare von Öffnungen, die in jeder der Wärmetauscherplatten gebildet sind, wobei entsprechende Paare von Öffnungen in benachbarten Platten so zueinander ausgerichtet sind, dass sie jeweilige Einlass- und Auslassverteiler für die Strömung eines ersten und eines zweiten Fluids durch entsprechende der Fluidkanäle in dem Wärmetauscher definieren; wobei jedes der Rahmenteile ein erstes Abdichtteil aufweist, das ausgestaltet ist, der Peripherie von zumindest einem Bereich der Wärmetauscherplatten zu entsprechen; ein zweites Abdichtteil, das ausgestaltet ist, Fluidgrenzen um das entsprechende Paar von Öffnungen, die in den Wärmetauscherplatten gebildet sind, zu bilden; und zumindest zwei freie Enden, die zumindest eine Verbindungsstelle derart bilden, dass das Rahmenteil eine erste fluiddichte Abdichtung um die gesamte Peripherie der Platten herum und eine zweite fluiddichte Abdichtung um eines der entsprechenden Paare von Öffnungen, die in den Platten gebildet sind, herum vorsieht.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers vorgesehen, aufweisend die Schritte des Vorsehens mehrerer Wärmetauscherplaten mit darin gebildeten Fluidöffnungen; des Vorsehens mehrerer Rahmenteile, wobei die Rahmenteile aus zumindest einer Länge aus Material mit zwei freien Enden gebildet sind; des Biegens der zumindest einen Länge aus Material in eine Konfiguration, um ein erstes Abdichtteil, dass der Peripherie der Wärmetauscherplatten folgt, und ein zweites Abdichtteil, das eine Grenze um zumindest eine der Fluidöffnungen in den Platten herum bildet, vorzusehen, wobei jedes der freien Enden zumindest einen Teil einer Verbindungsstelle zum Bilden eines Abdichtrahmenteils bildet; des Bildens eines abwechselnden Stapels der Wärmetauscherplatten und der Abdichtrahmenteile, um einen ersten und einen zweiten Satz von Fluidkanalteilen zu bilden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Teils eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine perspektivische Draufsicht auf einen Teil des Rahmenteils des in 1 gezeigten Wärmetauschers ist;
3 eine Draufsicht auf das Rahmenteil nach 2 in einem auseinandergezogenen Zustand ist;
4 eine Draufsicht auf ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung in einem auseinandergezogenen Zustand, die eine alternative mechanische Verbindung zeigt, ist;
5 eine Detailansicht der mechanischen Verbindung des in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels ist;
6 eine Detailansicht der mechanischen Verbindung des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels ist;
7 eine Draufsicht auf ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
8 eine Draufsicht auf ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
8A eine Draufsicht auf eine Variation des in 8 gezeigten Rahmenteils ist;
9 eine Detailansicht einer Verriegelungsverbindung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
9A eine Detailansicht einer Variation der in 9 gezeigten Verriegelungsverbindung ist;
10 eine Detailansicht einer Verriegelungsverbindung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
11 eine detaillierte Querschnittsansicht eines Teils eines Wärmetauschers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
12 eine perspektivische Draufsicht auf eine Wärmetauscherplatte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
12A eine perspektivische Draufsicht auf eine Variation der in 12 gezeigten Wärmetauscherplatte;
13 eine Draufsicht auf ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
14 ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist;
15 eine Draufsicht auf eine Variation des in 14 gezeigten Rahmenteils ist;
16 eine Detailansicht einer Verriegelungsverbindung zwischen Rahmenteilkomponenten des in den 14 und 15 gezeigten Ausführungsbeispiels ist;
17 eine Draufsicht auf ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zur Bildung eines Fluidströmungskanals mit zwei Durchgängen oder einer U-Form; und
18 eine Draufsicht auf ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Bildung eines Fluidkanals mit mehreren Durchgängen ist,
19 eine Draufsicht auf ein Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zum Bilden von Fluidkanälen für einen Querströmungs-Wärmetauscher ist, wobei der jeweilige Einlass- und Auslassverteiler um 90° mit Bezug aufeinander angeordnet sind;
20 eine Draufsicht auf ein erstes Rahmenteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zur Bildung eines Wärmetauschers mit einer Außenbord-Fluidöffnung ist; und
21 eine Draufsicht auf ein zweites Rahmenteil, das in Verbindung mit dem in 20 gezeigten ersten Rahmenteil verwendet wird, um den Wärmetauscher mit einer Außenbord-Fluidöffnung zu bilden, ist.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, in der ein Teil eines Wärmetauschers 1 gemäß eine Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist. Der Wärmetauscher 100 umfasst Fluidkanalteile 10, die als Baublöcke derart dienen, dass mehrere Fluidkanalteile 10 übereiander gestapelt sind, um einen Wärmetauscher zum Erwärmen/Kühlen von zwei verschiedenen, durch diesen strömenden Fluiden zu bilden. Es ist darauf hinzuweisen, dass geeignete Endplatten (nicht gezeigt), die den Stapel aus Fluidkanalteilen 10 umschließen, und zweckmäßige Fluideinlass- und -auslassverbindungen (nicht gezeigt) für die verschiedenen, durch den Wärmetauscher 100 strömenden Fluid gemäß den Prinzipen des Standes der Technik ebenfalls vorgesehen sind. Während das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel das Fluidkanalteil 10 mit Einlass/Auslass-Öffnungen zeigt, die an jeweiligen Enden der im Allgemeinen rechteckigen Platten 12, 14 zur Bildung eines Parallelströmungs-Wärmetauschers angeordnet sind, ist darauf hinzuweisen, dass verschiedene andere Formen von Wärmetauschern als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegend angesehen werden, wie nachfolgend im Einzelnen in Verbindung mit anderen Ausführungsbeispielen beschrieben wird.
Wie gezeigt ist, umfasst der Fluidkanalteil 10 ein Paar aus einer ersten und einer zweiten Platte 12, 14, die durch ein Rahmenteil 16 so im Abstand voneinander angeordnet und miteinander verbunden sind, dass sie einen Fluiddurchgang 18 zwischen sich bilden. Ein Turbolizer oder eine andere Wärmeübertragungs-Verstärkungsvorrichtung (nicht gezeigt) kann innerhalb des Fluiddurchgangs 18 zwischen den Platten 12, 14 in Abhängigkeit von der besonderen Gestaltung und Anwendung des Wärmetauschers 100 positioniert sein. Die Platten 12, 14 sind im Wesentlichen identisch und es ist darauf hinzuweisen, dass, wenn Fluidkanalteile 10 übereinander gestapelt sind, um den Wärmetauscher 100 zu bilden, die erste (oder obere) Platte 12 des einen Fluidkanalteils 10 die zweite (oder untere) Platte 14 des benachbarten Fluidkanalteils 10 wird.
Die erste und die zweite Platte 12, 14 haben im Wesentlichen eine rechteckige Form und bestehen aus jedem geeigneten Material wie Aluminium oder rostfreiem Stahl. Aluminiumplatten bestehen bevorzugt aus vorplattiertem Aluminiumhartlötblech. Rostfreie Stahlplatten können aus rostfreiem Stahlblech, das mit einem Füllmaterial wie Kupfer plattiert ist, bestehen; oder die Platten können mit einem anderen geeigneten Füllmaterial vorbeschichtet sein; oder ein Füllmetall kann als ein Beilageblech in Kontakt mit jeder Plattenfläche vorgesehen sein. Die Platten 12, 14 sind auch im Allgemeinen flach und sind jeweils mit vier Öffnungen 20, 22, 24, 26 versehen, wobei eine Öffnung an jeder der jeweiligen Ecken der Platten 12, 14 positioniert ist. Die Öffnungen 20, 22, 24, 26 dienen als jeweilige Einlass-/Auslassöffnungen für das Zuführen und das Ausgeben eines Fluids in den/aus dem entsprechenden Fluiddurchgang 18. Wenn mehrere Fluidkanalteile 10 übereinander angeordnet sind, sind die Öffnungen 20, 22, 24, 26 mit den entsprechenden Öffnungen 20, 22, 24, 26 in dem benachbarten Fluidkanalteil 10 ausgerichtet, um jeweilige Paare von Einlass-/Auslassverteilern (nicht gezeigt) für die Strömung von zwei getrennten Fluiden durch den Wärmetauscher 100 zu bilden, wie im Stand der Technik bekannt ist.
Das Rahmenteil 16 umfasst ein erstes oder äußeres peripheres Abdichtteil 32 und ein zweites oder Verteiler-Abdichtteil 34. Das erste Abdichtteil 32 folgt im Allgemeinen der Peripherie oder dem Umfang der Platten 12, 14 um die Längs- und Endkanten 35, 37 der Platten 12, 14 herum, wobei das erste Abdichtteil 32 die erste und die zweite Platte 12, 14 an ihren Peripherien in einer gegenseitigen Abstandsbeziehung miteinander verbindet, wodurch ein leckdichter Fluiddurchgang 18 zwischen ihnen gebildet wird. Das erste Abdichtteil 32 bildet daher eine fluiddichte Abdichtung um die gesamte Peripherie des Fluidkanalteils 10 herum, wobei die Platten 12, 14 und der Rahmenteil 16 durch Hartlöten oder ein anderes geeignetes Verfahren miteinander verbunden sind, um einen abgedichteten Fluiddurchgang zwischen den Platten 12, 14 und dem Rahmenteil 16 zu bilden.
Das zweite Abdichtteil 34 bildet eine Fluidsperre oder Fluidgrenze um zwei der entsprechenden Öffnungen 20, 22, 24, 26, die in den Platten 12, 14 gebildet sind, herum. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat ein Rahmenteil 16 (das heißt, das in 1 gezeigte oberste Rahmenteil 16) das zweite Abdichtteil 34, das um diagonal gegenüberliegende Öffnungen 20, 24 herum gebildet ist, während das andere Rahmenteil 16 (da heißt, das in 1 gezeigte unterste Rahmenteil 16) das zweite Abdichtteil 34 hat, das um das entgegengesetzte Paar von diagonal gegenüberliegenden Öffnungen 22, 26 gebildet ist. Demgemäß kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Fluid durch die Öffnungen 20, 22 in den zwischen den Platte 12, 14 gebildeten Fluiddurchgang 18 eintreten und aus diesem austreten, während aufgrund der Positionierung des Verteilerabdichtteils 34 verhindert wird, dass ein zweites Fluid, das durch den Wärmetauscher strömt, in den Fluiddurchgang 18 eintritt, wobei dem zweiten Fluid stattdessen ermöglicht wird, über die Öffnungen 24, 26 in den benachbarten Fluiddurchgang 18 einzutreten und aus diesem auszutreten. Demgemäß ist darauf hinzuweisen, dass der Wärmetauscher 100 aus einer Reihe von abwechselnden Fluidströmungsdurchgängen 18(1), 18(2) für die Strömung eines ersten Wärmetauscherfluids durch einen ersten Satz von Fluidströmungsdurchgängen 18(1) und eines zweiten Wärmeaustauschfluids durch den zweiten Satz von Fluidströmungsdurchgängen 18(2) besteht, welche Fluide mittels der abwechselnden Anordnung der Fluidströmungsdurchgänge 18(1), 18(2) durch den Wärmetauscher 100 in eine Wärmeübertragungsbeziehung gebracht werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass, während die zweiten oder Verteilerabdichtteile 34 so gezeigt sind, dass sie so angeordnet sind, dass sie Fluidöffnungen an den diagonal gegenüberliegenden Ecken der Platten 12, 14 für einen Parallelströmungs-Einzeldurchgangs-Wärmetauscher entsprechend, andere Konfigurationen in Abhängigkeit von dem gewünschten Fluidströmungspfad durch die Fluidkanalteile 10 und den Wärmetauscher 100 auch möglich sind.
Das Rahmenteil 16 besteht im Allgemeinen aus einem ersten und einem zweiten Rahmenbereich 16(1), 16(2), die zueinander gepaart sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2) allgemein identisch zueinander, wobei der zweite Rahmenbereich 16(2) um 180° mit Bezug auf den ersten Bereich (16(1)) gedreht ist, oder umgekehrt, wie deutlicher in den 2 und 3 gezeigt ist jeweils der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2), haben ein Ende 40 in der Form des zweiten Abdichtteils 34, während der Rest des Rahmenbereichs 16(1), 16(2) der Peripherie der Platten 12, 14 folgt, das heißt entlang des Restes der Längskante 35, Endkante 37 und um die Ecke der Platte 12, 14 herum und entlang eines Bereichs der gegenüberliegenden Längskante 35, bevor er an einem zweiten Ende 42 endet. Wie gezeigt ist, folgt das erste Abdichtteil 32 jeweils des ersten und des zweiten Rahmenbereichs 16(1), 16(2) angenähert der Hälfte der Peripherie der Platten 12, 14, so dass, wenn die Rahmenbereiche 16(1), 16(2) in ihrer Paarungsbeziehung positioniert sind, ein geschlossenes Rahmenteil 16, das dem Umfang der Platten 12, 14 folgt, erhalten wird.
Um zu gewährleisten, dass der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2) angenähert miteinander ausgerichtet sind, um eine robuste, erste Abdichtung 32 um die gesamte Peripherie der Platten 12, 14 und eine robuste, zweite Abdichtung 34 um die Verteilerbereiche herum innerhalb des Fluidkanalteils 10 zu bilden, wenn die Komponenten miteinander hart verlötet oder in anderer Weise verbunden sind, sind der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2) mit entsprechenden Verriegelungsmerkmalen versehen, um zu gewährleisten, dass die Rahmenbereiche 16(1), 16(2) sicher in ihrer Paarungsbeziehung positioniert sind. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, sind der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2) mit einer mechanischen Verbindung versehen. Genauer gesagt, der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2) haben jeweils ein erstes Ende 40, das die zweiten oder Verteilerabdichtteile 34 bildet, wobei das erste Ende 40 an einem freien Ende, das als ein vorstehendes Verriegelungsteil 46 in der Form eines Schwalbenschwanzvorsprungs dient, endet. Eine entsprechende Innenkante des ersten Abdichtteils 32 des entsprechenden ersten oder zweiten Rahmenbereichs 16(1), 16(2) ist mit einem aufnehmenden Verriegelungsteil 48 in der Form einer Vertiefung versehen, die dem Schwalbenschwanzvorsprung an dem ersten Ende 40 des anderen Rahmenbereichs 16(1), 16(2) entspricht. Demgemäß passt, wenn die beiden Rahmenbereich 16(1), 16(2) so zueinander positioniert sind, dass sie das Rahmenteil 16 bilden, das vorstehende Verriegelungsteil 46 in das aufnehmende Verriegelungsteil 48, wodurch die beiden Rahmenbereiche 16(1), 16(2) in ihrer Paarungsbeziehung unter Bildung einer Verbindung ausgerichtet und sicher positioniert sind. Demgemäß sind die Rahmenbereiche 16(1), 16(2) selbstausrichtend und selbstfixierend.
Das zweite Ende 42 der Rahmenbereiche 16(1), 16(2) ist allgemein mit einer stumpfen Endkante oder einem freien Ende versehen, das einfach an einer entsprechenden Endkante 50 des ersten Abdichtteils 32, an der das erste Abdichtteil 32 endet und in das zweite oder Verteilerabdichtteil 34 übergeht, wobei ein stumpfer Stoß gebildet wird. Obgleich darauf hinzuweisen ist, dass das zweite Ende 42 auch mit ähnlichen Verriegelungsmerkmalen versehen sein kann, wenn dies gewünscht wird. Jedoch sollten, vorausgesetzt dass eines von dem freien ersten oder zweiten Ende 40, 42 der Rahmenbereiche 16(1), 16(2) mit Verriegelungsmerkmalen versehen ist, um eine mechanische Verbindung zwischen den beiden zu bilden, der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2) selbstausrichtend und selbstfixierend sein kann, um die Montage/Herstellung des Wärmetauschers 100 zu erleichtern.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass bei jeder der verriegelnden, sich kreuzenden oder überlappenden Rahmenverbindungen, die vorstehend oder im Folgenden beschrieben werden, die Geometrie und die Abstände in diesen Verbindungen so gewählt sind, dass sie ausreichend sind, eine kapillare Strömung von geschmolzenem Hartlöt-Füllmetall zu fördern, so dass während der Hartlötmontage die mechanischen Verbindungen sicher und hermetisch hergestellt werden. Das heißt, die Rahmenenden oder Rahmenbereiche sind miteinander verbunden, und auch der gesamte Rahmen ist mit den gepaarten Wärmetauscherplatten 12, 14 verbunden, um feste und leckdichte Fluiddurchgänge 18 zu schaffen.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, in der ein anderes Ausführungsbeispiel eines Rahmenteils 116 gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist, wobei entsprechende oder ähnliche Merkmale mit ähnlichen Bezugszahlen bezeichnet sind, die um die Zahl 100 erhöht sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Rahmenteil 116 einen ersten und einen zweiten Rahmenbereich 116(1), 116(2) auf, die ähnlich den Rahmenbereichen 16(1), 16(2) sind, mit Ausnahme des Orts und der Art der mechanischen Verbindung oder der Verbindung, die zum Verriegeln der beiden Rahmenteile 116(1), 116(2) miteinander in ihrer Paarungsbeziehung vorgesehen ist. Genauer gesagt, das erste Ende 140 jedes Rahmenbereichs 116(1), 116(2) endet mit einer freien stumpfen Endkante 141 zum Bilden eines stumpfen Stoßes gegen eine entsprechende innere Oberfläche des entsprechenden Rahmenbereichs 116(1), 116(2) während das zweite Ende 142 an einem freien Ende endet, das mit einem vorstehenden Verriegelungsteil 146 in der Form einer gerundeten Schweifsäge oder eines „Puzzlestück”-Vorsprungs endet.
Ein entsprechendes aufnehmendes Verriegelungsteil 148 in der Form einer Vertiefung, die der gerundeten Schweifsäge oder dem vorstehenden „Puzzlestück”-Verriegelungsteil 146 entspricht, ist in der entsprechenden Endkante 150 des gepaarten Rahmenbereichs 116(1), 116(2) gebildet, wobei das erste Abdichtteil 132 an dem ersten Ende 140 des Rahmenbereichs 116(1), 116(2) in das zweite Abdichtteil 134 übergeht. Wenn der erste und der zweite Rahmenbereich 116(1), 116(2) zueinander positioniert sind, um das Rahmenteil 116 zu bilden, passt das vorstehende Verriegelungsteil 146 in das aufnehmende Verriegelungsteil 148, wodurch eine mechanische Verbindung innerhalb des durch die beiden Rahmenbereiche 116(1), 116(2) gebildeten ersten Abdichtteils 132 gebildet wird, wobei die mechanische Verbindung die beiden Rahmenbereiche 116(1), 116(2) in ihrer Paarungsbeziehung ausrichtet und sicher positioniert. Demgemäß sind die Rahmenbereiche 116(1), 116(2) selbstausrichtend und selbstfixierend.
Wie in den Ausführungsbeispielen der 1–4 gezeigt ist, können die Selbstausrichtungs- oder Selbstfixierungs-Mittel oder -Merkmale innerhalb des oder in Reihe mit dem ersten Abdichtteil 132 vorgesehen sein, wie hauptsächlich in 4 mit Bezug auf das Rahmenteil 116 gezeigt ist, oder die selbstausrichtenden oder selbstfixierenden Mittel können an einer senkrechten Verbindung zwischen den beiden gepaarten Rahmenbereichen vorgesehen sein, wie hauptsächlich in dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 mit Bezug auf das Rahmenteil 16 gezeigt ist. Detaillierte Ansichten der Schweifsägen- und Schwalbenschwanz-Verriegelungsteile sind in den 5 und 6 gezeigt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rahmenteils 216 ist in 7 gezeigt, in der noch einmal ähnliche Bezugszahlen, die um die Zahl 200 erhöht sind, verwendet werden, um ähnliche Merkmale des Rahmenteils zu identifizieren.
Wie gezeigt ist, umfasst das Rahmenteil 216 zwei im Allgemeinen identische Rahmenbereiche 216(1), 216(2), wobei ein Rahmenbereich 216(1), 216(2) mit Bezug auf den anderen Rahmenbereich 216(1), 216(2) um 180° gedreht ist. Die Rahmenbereiche 216(1), 216(2) weisen jeweils ein erstes Abdichtteil 232 auf, das sich um einen Bereich der Peripherie der entsprechenden Platten 12, 14 erstreckt und ein Ende 240 in der Form des zweiten oder Verteilerabdichtteils 234 hat. Das zweite oder Verteilerabdichtteil 234 erstreckt sich oder geht über von dem ersten Abdichtteil 232 zu dem inneren Bereich des Rahmenteils 216, um die Grenze oder Fluidsperre zu bilden, die um eine der Fluidöffnungen, die in entsprechenden Platten 12, 14 gebildet sind, herum positioniert ist. Das erste Abdichtteil 232 erstreckt sich entlang einer der Längskanten 35, einer Endkante 37 und eines Bereichs der gegenüberliegenden Längskante 35 der Platten 12, 14, um eine vollständige Abdichtung oder Grenze um den Umfang der Platten 12, 14 herum vorzusehen, wenn die beiden Rahmenbereiche 216(1), 216(2) in ihrer Paarungsbeziehung und zwischen den Platten 12, 14 positioniert sind, um den Fluidkanalteil 10 zu bilden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält, anstatt dass es eine mechanische Verbindung mit verriegelnden Merkmalen in der Form einer Schweifsägen- oder Schwalbenschwanzverbindung, wie vorstehend in Verbindung mit den 2 bis 6 beschrieben ist, das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel eine gestufte Paarverbindung oder überlappende Verbindung 256 (siehe mit gestrichelten Linien in 7 umkreister Bereich), wobei sich der erste und der zweite Rahmenbereich 216(1), 216(2) an dem Übergangsbereich zwischen einem Bereich des ersten Abdichtteils 232 und des zweiten Abdichtteils 234 treffen. Wie gezeigt ist, haben die Rahmenbereiche 216(1), 216(2) jeweils ein erstes Ende 240, das die zweiten oder Verteilerabdichtteile 234 bildet, wobei das erste Ende 240 an einer stumpfen Endkante oder einem freien Ende 241 endet, das an der inneren Kante oder Oberfläche eines Bereichs des ersten Abdichtteils 232 des entsprechenden Rahmenbereichs 216(1), 216(2) anliegt, wenn die Rahmenbereiche 216(1), 216(2) zueinander positioniert sind, wobei sie einen senkrechten stumpfen Stoß bilden. Der erste und der zweite Rahmenbereich 216(1), 216(2) sind auch jeweils mit einem vertieften oder eingezogenen Bereich 258 versehen, der entlang der äußeren Oberfläche oder Kante des Längskantenbereichs des ersten Abdichtteils 232 nahe des Übergangs von dem ersten Abdichtbereich 232 in das zweite Abdichtteil 234 gebildet ist. Der vertiefte oder eingezogene Bereich 258 ist für die Aufnahme des entsprechenden freien Endes oder Endabschnitts 242 des anderen Rahmenbereichs 216(1), 216(2) ausgestalten, wenn die beiden Rahmenbereiche 216(1), 216(2) in ihrer Paarbeziehung zueinander positioniert sind, wobei sie eine überlappende Verbindung bilden, so dass die beiden Rahmenbereiche 216(1), 216(2) eine im Allgemeinen bündige oder gleichförmige Kante um die Peripherie der Fluidkanalteile 10 herum bilden. Während es sein kann, dass die absolute Endkante des freien Endes 242 nicht vollständig an dem entsprechenden Endbereich des vertieften Bereichs 258 anliegt, wurde gefunden, dass die Gesamtüberlappung zwischen dem freien Ende 242 und dem vertieften Bereich 258 eine ausreichende Verbindung zwischen den beiden Rahmenteilen 216(1), 216(2) vorsieht. Demgemäß sind die Rahmenbereiche 216(1), 216(2) hier wieder selbstausrichtend und selbstfixierend, wenn sie in ihrer Paaranordnung positioniert werden.
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Rahmenteils 316 ist in 8 gezeigt, in der die Rahmenbereiche 316(1), 316(2) in ihrer Paarbeziehung angeordnet sind, wobei das freie Ende 342 von einem der Rahmenbereiche 316(1), 316(2) um eine Ecke des anderen gepaarten Rahmenbereichs 316(1), 316(2) herum gelegt ist, so dass eine überlappende Verbindung gebildet wird. Während diese besondere Anordnung keine bündige oder gleichförmige Kante um die äußere Peripherie des Rahmenteils 316 herum liefert, kann eine überlappende Verbindung mit einer ungleichförmigen Kante für bestimmte Anwendungen geeignet sein. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, weisen der erste und der zweite Rahmenbereich 316(1), 316(2) jeweils ein erstes Abdichtteil 332, das einer Längskante 35 und einer Endkante 37 der Platten 12, 14 folgt, wobei der erste und der zweite Rahmenbereich 316(1), 316(2) ein erstes Ende 340 haben, das das zweite Abdichtglied 334 bildet, und das erste Ende 340 in einem freien Ende oder einer stumpfen Endkante 341 endet, die an der inneren Kante oder Oberfläche des entsprechenden Endkantenbereichs 37 des ersten Abdichtteils 332 desselben Rahmenbereichs 316(1), 316(2) anliegt. Das zweite Ende 342 der Rahmenbereiche 316(1), 316(2) ist allgemein mit einer freien oder stumpfen Endkante versehen, die wie vorstehend beschrieben, einfach um die Ecke des gepaarten Rahmenbereichs 316(1), 316(2) herum gelegt ist.
8A illustriert eine Variation des in 8 gezeigten Ausführungsbeispiels, in der, anstatt eine überlappende Verbindung mit einer ungleichförmigen äußeren Kante (wie in dem eingekreisten Bereich 356 in 8 gezeigt) ist, zu haben, eine gestufte Verbindung ähnlich der in 7 gezeigten in der überlappenden Verbindung vorgesehen ist, um eine im Allgemeinen bündige oder gleichförmige äußere periphere Kante für das Rahmenteil 316 zu schaffen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die gestufte Verbindung in dem Bereich der Endkante 37 des Rahmenteils 316 enthaltend, im Gegensatz zu der Einfügung in den Bereich der Längskante 35 des ersten Abdichtteils wie in dem Fall des in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Bereich der Endkante 37 des ersten Abdichtteils 332 mit einem vertieften oder eingezogenen Bereich 358 versehen, wobei der vertiefte oder eingezogene Bereich 358 zur Aufnahme des entsprechenden freien Endes oder Endbereichs 342 des entsprechenden Rahmenbereichs 316(1), 316(2) ausgestaltet ist, wenn die beiden Rahmenbereiche 316(1), 316(2) in ihrer Paarbeziehung zueinander positioniert sind. Demgemäß bietet das in 8A gezeigte Ausführungsbeispiel eine Variation, bei der die beiden Rahmenbereiche 316(1), 316(2) eine bündige oder gleichförmige Kante um die Peripherie der Platten 12, 14 herum bilden.
Verschiedene andere Formen von verriegelnden oder selbstausrichtenden Verbindungen werden als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung angesehen, wie beispielsweise in den 9, 9A und 10 gezeigt ist. Zur Erleichterung der Bezugnahme wird auf das Rahmenteil 16 und die Rahmenbereich 16(1), 16(2) Bezug genommen, obgleich darauf hinzuweisen ist, dass verschiedene andere Formen von verriegelnden oder selbstausrichtenden Verbindungen in jegliches der Rahmenteile 16, 116, 216, 316 oder Rahmenbereiche 16(1), 16(2), 116(1), 116(2), 216(1), 216(2), 316(1), 316(2), die vorstehend beschrieben wurden, eingefügt sein können.
In 9 ist eine überlappende Verbindung zwischen gepaarten Rahmenbereichen 16(1), 16(2) gezeigt, bei der eine innenseitige oder innere Kante von einem Rahmenbereich 16(1) mit einem Vorsprung 46 versehen ist, während die andere Kante des entsprechenden Rahmenbereichs 16(2) mit einer entsprechenden gepaarten Aufnahmekomponente oder Vertiefung 48 für die Aufnahme des Vorsprungs, wenn die Rahmenbereiche 16(1), 16(2) in ihrer Paarbeziehung angeordnet sind, versehen ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass dieser Typ von Verbindung in die in 7 oder 8A gezeigte gestufte Verbindung 256 oder in die in 8 gezeigte überlappende Verbindung 356 eingefügt sein kann. 9A illustriert eine Variation der in 9 gezeigten überlappenden Verbindung, bei der die überlappende Verbindung mit vorstehenden und aufnehmenden Paarkomponenten 46, 48 in eine gestufte Verbindung 256 eingefügt ist, um eine bündige oder gleichförmige Kante um das äußere des Rahmenteils 16 herum zu erhalten, wenn der erste und der zweite Rahmenbereich 16(1), 16(2) in ihrer Paarbeziehung positioniert sind.
10 illustriert eine andere Form einer verriegelnden oder selbstausrichtenden Verbindung, bei der ein Rahmenbereich 16(2) so gebogen oder gequetscht ist, dass er eine Tasche 47 innerhalb der äußeren Kante des Rahmenbereichs 16(2) bildet für die Aufnahme eines entsprechenden gebogenen oder hakenförmigen Endes 49 des entsprechenden Rahmenbereichs 16(1). Um eine bündige oder gleichförmige Kante um den Umfang des Rahmenteils 16 herum beizubehalten, ist der Bereich des Rahmens, der sich nach der Bildung der Tasche 47 fortsetzt, mit Bezug auf den Bereich des Rahmens vor der Bildung der Tasche 47 um einen Abstand entsprechend der Breite des Materials, das den Rahmen 16 bildet, vertieft oder zurückgesetzt. Dies gewährleistet, dass die Überlappung der Rahmenbereiche 16(1), 16(2) an der verriegelnden oder mechanischen Verbindung eine bündige Kante um das äußere des Rahmenteils 16 herum bildet. Auch hier kann diese verriegelnde oder selbstausrichtende Verbindung in die gestufte Verbindung 256 oder in die überlappende Verbindung 356, wie beispielsweise in den 7 und 8 gezeigt ist, eingefügt sein.
Während die Rahmenteile 16, 116, 216, 316 sämtlich so gezeigt sind, dass sie durch Längen aus Material mit einer im Allgemeinen quadratischen Querschnittsfläche gebildet sind, ist darauf hinzuweisen, dass die Rahmenteile 16, 116, 216, 316 auch mit Längen von Material gebildet sein können, die eine rechteckige, kreisförmige oder ovale Querschnittsform haben. Die Längen von Material können jede geeignete Form des Materials haben, wie Längen von Draht oder Stäben oder Stangen, dass in der Lage ist, gebogen oder in die gewünschten Konfigurationen geformt zu werden. Obgleich dies nicht wesentlich ist, können in Fällen, in denen kreisförmige oder ovale Längen von Material verwendet werden, wie kreisförmiger oder ovaler Draht oder Stangen, um Rahmenteile 16,116, 216, 316 zu bilden, die Rahmenteile vorzugsweise an ihrem oberen und unteren Oberflächen abgeflacht werden, entweder vor der nach der Montage. Vorausgesetzt, dass ausreichender Kontakt zwischen dem Rahmenteil 16, 116, 216, 316 und den entsprechenden Oberflächen der Platten 12, 14 vorgesehen ist, um die gewünschte Abdichtung zu erzielen, kann die spezifische Querschnittsform des Drahts oder stabartigen Materials, das zur Bildung des Rahmenteils 16, 116, 216, 316 verwendet wird, variieren in Abhängigkeit von der besonderen Gestaltung und/oder Anwendung des Wärmetauschers 100. Beispielsweise kann Draht mit bestimmten Durchmesser und/oder Stabmaterial, oder Draht und/oder Stabmaterial mit bestimmten Seitenverhältnissen Herstellungsbeschränkungen haben, die mit der Fähigkeit des Materials assoziiert sind, in den gewünschten Radius gebogen zu werden, um eine bestimmte Konfiguration des Rahmenteils 16, 116, 216, 216 zu erhalten. In Fällen, in denen die Fluidkanalteile 10 geeignet bemessen sein müssen, um einen Turbolizer oder eine andere Wärmeübertragungs-Verstärkungsvorrichtung aufzunehmen, kann ein Draht oder Stab aus Material mit der erforderlichen Höhe, um den gewünschten gegenseitigen Abstand der Platten 12, 14 zu erreichen, in die Querschnittsfläche des Drahts oder Stabs zum Bilden des Rahmenteils ergeben, die derart ist, dass ein genaues Biegen des Drahts oder Stabs, um die gewünschte Konfiguration zu erzielen, schwierig durchzuführen ist. Daher kann in bestimmten Fällen, in denen ein scharfer Biegeradius erforderlich sein kann, um die Rahmenteile zu bilden, eine große, dünne rechteckige Stange oder ein dickes Band aus Material, das an seiner Kante positioniert ist, bevorzugt sein, wie beispielsweise in 16 gezeigt ist. Demgemäß ist darauf hinzuweisen, dass die quadratische Querschnittsform nur für Veranschaulichungszwecke gezeigt wurde, und dass rechteckiges, kreisförmiges oder ovales Draht- oder Stabmaterial oder ein dickes Band oder eine Stange aus Material, die an seiner Kante angeordnet ist, oder irgendeine andere geeignete Form von Material verwendet werden können, um die Rahmenteile 16, 116, 216, 316 zu bilden.
Es wird nun auf 13 Bezug genommen, in der ein anderes Ausführungsbeispiel für ein Rahmenteil 416 gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Rahmenteil 416 einen ersten Rahmenbereich 416(1) auf, der das gesamte erste Abdichtteil 432 bildet, das allgemein dem äußeren Umfang oder der Peripherie der Wärmetauscherplatten 12, 14 entspricht. Der erste Rahmenbereich 416(1) ist durch eine Länge aus Rahmenmaterial gebildet, dass in die gewünschte Konfiguration gebogen ist, wobei der erste Rahmenbereich 416(1) ein erstes und ein zweites freies Ende 441, 442 in der Form von hakenförmigen Enden, die zusammenkommen, um einen stumpfen Stoß zu bilden, hat.
Zweite Rahmenbereiche 416(2) bilden das zweite Abdichtteil 434 in der Form einer Fluidbarriere oder Grenze, die eine der Fluidöffnungen 20, 22, 24, 26 in den Platten 12, 14 um kreist oder umgibt. Die zweiten Rahmenbereiche 416(2) sind in dem inneren Bereich, der durch den ersten Rahmenbereich 416(1) definiert ist, an diagonal gegenüberliegenden Ecken hiervon positioniert, wobei die jeweiligen Enden 451 der zweiten Rahmenbereiche 416(2) innerhalb entsprechender Taschen 447 aufgenommen sind, die in der inneren Oberfläche oder Kante des ersten Rahmenbereichs 416(1) gebildet sind, ähnlich der in Beziehung zu dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verbindung. Während das gegenwärtige Ausführungsbeispiel des Rahmenteils 416 so gezeigt ist, dass es für einen Einzeldurchgang-Parallelfluss-Wärmetauscher ausgestaltet ist, wobei die entsprechenden Einlass- und Auslassöffnungen/-verteiler sich in diagonal gegenüberliegenden Ecken der Platten befinden, ist darauf hinzuweisen, dass Rahmenteile, die einstückige Abdichtteile und getrennte zweite Rahmenbereiche, die das zweite Abdichtteil bilden, aufweisen, für unterschiedliche Konfigurationen von Wärmetauschern modifiziert werden können.
Es wird nun auf 14 Bezug genommen, in der ein anderes Ausführungsbeispiel eines Rahmenteils 516 gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist. Das Rahmenteil 516 ist ähnlich den Rahmenteilen 16, 116, 216, 316 dahingehend, dass es auch einen ersten und einen zweiten Rahmenbereich 516(1), 516(2) aufweist, die im Allgemeinen identisch zueinander sind, wobei der zweite Rahmenbereich 516(2) mit Bezug auf den ersten Rahmenbereich 516(1) um 180° gedreht ist oder umgekehrt. Jeweils der erste und der zweite Rahmenbereich 516(1), 516(2) haben ein Ende 540 in der Form eines zweiten Abdichtteils 534, während der Rest der Rahmenbereiche 516(1), 516(2) im Allgemeinen der Peripherie der Platten 12, 14 folgt, das heißt, entlang des Restes der Längskante 35, der Endkante 37 und um die Ecke der Platte 12, 14 herum und entlang eines Teils der gegenüberliegenden Längskante 35, bevor er an einem zweiten Ende 542 endet. Anstatt eine komplexere mechanische Schwalbenschwänz- oder Schweifsägenverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Rahmenbereich 516(1), 516(2) an der Verbindung zwischen der Endkante 541 des ersten Endes der Rahmenbereiche 516(1), 516(2) vorzusehen, ist die entsprechende innere Oberfläche oder gepaarte Kante des Bereichs der Endkante 37 des ersten Abdichtteils 532 des entsprechenden Rahmenbereichs 516(1), 516(2) mit einer Vertiefung oder Tasche 547 versehen, um die stumpfe Endkante 541 des entsprechenden Rahmenbereichs 516(1), 516(2) versehen, wenn die beiden Rahmenbereiche in ihre gepaarte Beziehung gebracht sind. Indem die Endkanten 541 des ersten Endes 540 der Rahmenbereiche 516(1), 516(2) innerhalb der entsprechenden Vertiefungen oder Taschen 547, die in dem entsprechenden Bereich des ersten Abdichtteils 532 gebildet sind, aufgenommen sind, sind der erste und der zweite Rahmenbereich 516(1), 516(2) in ihre selbstausrichtende und selbstfixierende Paarbeziehung gebracht. Dieses besondere Ausführungsbeispiel ist geeignet für Anwendungen, bei denen eine bündige oder gleichförmige äußere Kante um die Rahmenteile 516 herum nicht erforderlich ist.
Es wird nun auf 15 Bezug genommen, in der eine Variation des in 14 gezeigten Rahmenteils 516 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, anstatt Taschen 547, die in der äußeren Kante der Rahmenbereiche 516(1), 516(2) zu haben, die eine ungleichförmige äußere Kante des Rahmenteils 516 ergeben, die Vertiefung oder Tasche 547 zur Aufnahme der Endkante 541 des ersten Endes 540 des entsprechenden Rahmenbereichs 516(1), 516(2) in der inneren Kante oder Oberfläche des entsprechenden Bereichs des ersten Abdichtteils 532 entlang der Endkante 37 der Platten 12, 14 gebildet. Genauer gesagt, zwei Vorsprünge 549 in geringem gegenseitigen Abstand sind gebildet durch Quetschen oder Biegen des die Rahmenbereiche 516(1), 516(2) bildenden Materials mit einem relativ kleinen oder engen Biegeradius, um die Vertiefung oder Tasche 547 zwischen den beiden Vorsprüngen zu schaffen. Diese Variation ermöglicht eine bündige oder gleichförmige äußere Kante, um den Umfang oder die Peripherie des sich ergebenden Rahmenteils 516 herum, wenn der erste und der zweite Rahmenbereich 516(1), 516(2) in ihre Paarbeziehung gebracht sind.
Während sämtliche vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele sich primär auf Rahmenteile beziehen, die geeignet zum Bilden von Fluidkanalteilen 10 für einen Einzeldurchgang-Wärmetauscher sind, bei dem das Fluid in den Fluidströmungs-Durchgang 18 durch eine Einlassöffnung, die an einer Ecke der Platte 12, 14 positioniert ist, eintritt und aus dem Fluidströmungs-Durchgang 18 an einer diagonal gegenüberliegenden Ecke austritt, werden auch Variationen der Fluidkanalteile 10 derart, dass diese U-Strömungs- oder zwei Durchgangs-Wärmetauscheranwendungen aufnehmen, ebenfalls als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung befindlich angesehen.
Es wird nun auf 17 Bezug genommen, in der ein Rahmenteil 616 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist, dass ausgebildet ist, stapelbare Fluidkanalteile 10 mit entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 zu schaffen, um einen U-Strömungs- oder zwei Durchgangs-Wärmetauscher zu bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Rahmenteil 616 eine einheitliche Struktur, die eine Länge von Rahmenmaterial mit zwei freien Enden 641 aufweist, dass in die gewünschte Konfiguration gebogen oder geformt ist. Demgemäß hat das Rahmenteil 616 ein erstes und ein zweites Ende 640(1), 640(2) in der Form des zweiten oder Verteilerabdichtteils 634. Das erste und das zweite Ende 640(1), 640(2) bilden Fluidgrenzen oder -barrieren um zwei benachbarte Öffnungen (das heißt, die Öffnungen 20, 22 oder 24, 26), die in den entsprechenden Platten 12, 14 gebildet sind, und enden an Endkanten oder freien Enden 641, die eine Überlappung oder Überlappungsverbindung mit der inneren Kante oder Oberfläche eines entsprechenden Bereichs des ersten Abdichtteils 632 bilden. Der verbleibende Teil des Rahmenteils 616 folgt oder entspricht im Allgemeinen der Peripherie der Platten 12, 14, um das erste Abdichtteil 632 um die Kante der Platten 12, 14 herum zu bilden.
Ein Strömungstrennungsbereich 656 ist einstückig innerhalb des Rahmenteils 616 gebildet, um den U-förmigen oder zwei Durchgangs-Fluidpfad durch die den Wärmetauscher bildenden Fluidkanalteile 10 aufzunehmen. Der Strömungstrennungsbereich 656 ist durch Biegen des Rahmenmaterials entlang der Endkante 35 gegenüberliegend den zweiten oder Verteilerabdichtteilen 640 gebildet, um eine enge, längliche Fluidbarriere zu bilden, die in den inneren Bereich des Rahmenteils 616 vorsteht. Der Strömungstrennungsbereich 656 bewirkt, dass das in den Fluidkanalteil 10 eintretende Fluid von der Einlassöffnung (beispielsweise Öffnung 20) entlang der Länge des Fluiddurchgangs 18, der durch den Fluidkanalteil 10 gebildet wird, in einer ersten Richtung strömt, bevor die Richtung um das Ende 657 des Strömungstrennungsbereichs 656 gewendet oder umgekehrt wird, und entlang der Länge des Fluidkanalteils 10 in einer zweiten Richtung über die zweite Hälfte der Platten 12, 14 zu der Auslassöffnung strömt. Es wird durch die zweiten oder Verteilerabdichtteile 634 verhindert, dass das zweite durch den Wärmetauscher strömende Fluid in den Fluidströmungs-Durchgang 18 eintritt, so dass es stattdessen in den von dem benachbarten Fluidkanalteil 10 gebildeten Fluidströmungs-Durchgang eintritt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Rahmenteile 616 in benachbarten Fluidkanalteilen um 180° mit Bezug zueinander gedreht sind, um die abwechselnden Fluidströmungs-Durchgänge 18(1), 18(2) für die Strömung von zwei verschiedenen Fluiden durch den Wärmetauscher 100 zu schaffen.
Es wird nun auf 18 Bezug genommen, in der ein Rahmenteil 716 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist, das ausgestaltet ist, Mehrfachdurchgangs-Fluidkanalteile 10 zu schaffen, wenn sie mit entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 in einer gestapelten, abwechselnden Beziehung kombiniert sind, um den Wärmetauscher 100 zu bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Rahmenteil 716 einen ersten und einen zweiten Rahmenbereich 716(1), 716(2) auf, die jeweils durch eine Länge von Material mit zwei freien Enden, das in die gewünschte Konfiguration gebogen ist, gebildet sind. Der erste und der zweite Rahmenbereich 716(1), 716(2) sind allgemein identisch zueinander, wobei der zweite Rahmenbereich 716(2) mit Bezug auf den ersten Bereich 716(1) um 180° gedreht ist, oder umgekehrt. Jeweils der erste und der zweite Rahmenbereich 716(1), 716(2) haben ein erstes Ende 740 in der Form des zweiten Abdichtteils 734, während der Rest des Rahmenbereichs 716(1), 716(2) im Allgemeinen der Peripherie der entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 folgt, das heißt, entlang eines Teils von einer der Endkanten 37 der Platte, entlang einer der Längskanten 35, und eines Teils der anderen der Endkanten 35, bevor er an einem zweiten Ende 742 in der Form eines freien Endes endet.
Das erste Ende 740 oder zweite Abdichtteil 734 jedes Rahmenbereichs 716(1), 716(2) bildet eine Fluidgrenze oder -barriere um eine der Fluidöffnungen (das heißt, eine der Öffnungen 20, 22 oder 24, 26) eines entsprechenden Paars von Öffnungen, die in den entsprechenden Platten 12, 14 gebildet sind, herum, wobei das erste Ende 740 der Rahmenbereiche 716(1), 716(2) an einer Endkante 741 in der Form eines freien Endes endet, das eine Überlappung oder Überlappungsverbindung mit der inneren Kante oder Oberfläche eines entsprechenden Bereichs des ersten Abdichtteils 732 bildet.
Zumindest ein Strömungstrennungsbereich 756 ist einstückig innerhalb jedes Rahmenbereichs 716(1), 716(2) gebildet, um einen Mehrfach-Fluidströmungs-Durchgang durch die von den Wärmetauscherplatten 12, 14 und dem Rahmenteil 716 gebildeten Fluidkanalteile 10 zu schaffen. Der Strömungstrennungsbereich 756 wird durch Schaffen einer engen, länglichen Biegung mit kleinem Radius in dem die Rahmenbereiche 716(1), 716(2) bildenden Material entlang der Längskante des ersten Abdichtteils 732 zwischen dem ersten Ende 740 und dem zweiten Ende 742 gebildet, obgleich näher an dem zweiten Ende 742, wie in dem Ausführungsbeispiel nach 18 gezeigt ist. Der Strömungstrennungsbereich 756 erstreckt sich daher in den inneren Bereich des Fluidkanalteils 10, der durch das Rahmenteil 716 begrenzt ist, in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu der Gesamtströmungs-Hauptrichtung durch den Fluidkanalteil 10 ist, beispielsweise von der Einlassöffnung 22 zu der diagonal gegenüberliegenden Auslassöffnung 24.
Wenn der erste und der zweite Rahmenbereich 716(1), 716(2) in ihre Paarbeziehung zueinander gebracht sind, um das Rahmenteil 716 zu bilden, liegt das freie Ende an dem zweiten Ende 742 eines Rahmenbereichs 716(1), 716(2) an einem entsprechenden Bereich des ersten Endes 740 oder zweiten Abdichtteils 734 des anderen Rahmenbereichs 716(1), 716(2) an, wodurch ein erstes Abdichtteil 734 um die gesamte Peripherie der entsprechenden Platten 12, 14 herum gebildet wird. Die Strömungstrennungsbereiche 756 von jedem Rahmenbereich 716(1), 716(2) erstrecken sich in den Bereich, der von dem ersten Abdichtteil 734 von entgegengesetzten Längsseiten des Rahmenteils 16, die in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, begrenzt ist. Demgemäß bilden die Strömungstrennungsbereiche 756 effektiv Umlenkplatten innerhalb des Fluidströmungs-Durchgangs 18, der innerhalb des Fluidkanalteils 10 gebildet ist, die bewirken, dass das Fluid eine Reihe von Rückschalt- oder Haarnadel-Umkehrungen um die jeweiligen Ende 757 der Strömungstrennungsbereiche 756 durch den Fluidströmungsdurchgang 18 von der Einlassöffnung (beispielsweise Einlassöffnung 22) vollführt, bevor es durch die entsprechende Auslassöffnung (zum Beispiel Auslassöffnung 24 aus dem Fluidkanalteil 10 austritt. Das zweite, durch den Wärmetauscher strömende Fluid wird durch die zweiten oder Verteilerabdichtteile 734 daran gehindert, in den Fluidströmungs-Durchgang 18 einzutreten und es tritt stattdessen in den von dem benachbarten Fluidkanalteil 10 gebildeten Fluidströmungsdurchgang 18 ein, und strömt bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel in einer Richtung, die im Allgemeinen entgegengesetzt zu der des durch den Wärmetauscher 10 strömenden Fluids ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist darauf hinzuweisen, dass die kombinierten Rahmenteile 716 (das heißt, die in ihrer Paarbeziehung angeordneten Rahmenbereiche 716(1), 716(2)) in benachbarten Fluidkanalteilen 10 um 180° mit Bezug zueinander gedreht sind, um die abwechselnden Fluidströmungs-Durchgänge 18(1), 18(2) für die Strömung von zwei verschiedenen Fluiden durch den Wärmetauscher 100 zu schaffen.
Während das in 18 gezeigte Ausführungsbeispiel Rahmenbereiche 716(1), 716(2) zeigen, die jeweils mit einem Strömungstrennungsbereich 756 gebildet sind, ist darauf hinzuweisen, dass jeder Rahmenbereich 716(1), 716(2) mit so vielen Strömungstrennungsbereichen 756 gebildet sein kann, wie erforderlich ist, um den gewünschten Strömungspfad durch die Fluidkanalteile 10 zu erhalten. Demgemäß ist beabsichtigt, dass das in 18 gezeigte Ausführungsbeispiel nur veranschaulichend und nicht beschränkend sein soll.
Es wird nun auf 19 Bezug genommen, in der ein Rahmenteil 816 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist, das konfiguriert ist, stapelbare Fluidkanalteile 10 mit entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 zur Bildung eines U-Strömungs- oder zwei Durchgangs-Querströmungs-Wärmetauschers zu schaffen, bei dem die entsprechenden Paare von Einlass- und Auslassverteilern um 90° mit Bezug zueinander angeordnet sind, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Rahmenteil 816 eine einheitliche Struktur, die aus einer Länge von Rahmenmaterial mit zwei freien Enden 841, das in die gewünschte Konfiguration gebogen oder gebildet ist, besteht. Demgemäß hat das Rahmenteil 816 ein Paar von ersten Enden 840(1), 840(2) in der Form des zweiten oder Verteilerabdichtteils 834. Das Paar von ersten Enden 840(1), 840(2) bildet jeweils eine Fluidgrenze oder -barriere um benachbarte Öffnungen (das heißt, Öffnungen 20, 22 oder 24, 26), die in den entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 gebildet sind. Die ersten Enden 840(1), 840(2) enden jeweils an Endkanten oder freien Enden 841 und bilden eine Überlappung oder Überlappungsverbindung mit der Inneren Kante oder Oberfläche eines entsprechenden Bereichs des ersten Abdichtteils 832, um eine vollständige Abdichtung um die entsprechende Fluidöffnung vorzusehen. Der verbleibende Bereich des Rahmenteils 816 folgt oder entspricht im Allgemeinen der Peripherie der Platten 12, 14, um das erste Abdichtteil 832 um die Kante der Platten 12, 14 herum zu bilden, wenn das Rahmenteil 816 zwischen entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 eingespannt ist.
Um den gewünschten zweifach- oder U-Strömungs-Fluiddurchgang durch die Fluidkanalteile 10 zu schaffen, weist das Rahmenteil 816 auch einen Strömungstrennungsbereich 856 auf, der einstückig innerhalb des Rahmenteils 816 gebildet ist, um es dem U-förmigen oder zweifach-Fluidpfad durch die den Wärmetauscher bildenden Fluidkanalteile 10 anzupassen. Der Strömungstrennungsbereich 856 ist gebildet durch Biegen des Rahmenmaterials zur Bildung einer engen, länglichen Fluidbarriere zwischen zwei benachbarten Fluidöffnungen, wobei die Fluidbarriere in den inneren Bereich des Rahmenteils 816 vorsteht. Der Strömungstrennungsbereich 856 bewirkt, dass das in den Fluidkanalteil 10 eintretende Fluid von der Einlassöffnung (zum Beispiel Öffnung 20) entlang der Länge des Fluiddurchgangs 18, der durch den Fluidkanalteil 10 gebildet wird, in einer ersten Richtung strömt, bevor die Richtung um das Ende 857 des Strömungstrennungsbereichs 856 gewendet oder umgekehrt wird, und entlang der Länge des Fluidkanalteils 10 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung über die zweite Hälfte der Platten 12, 14 zu der Auslassöffnung 22 strömt. Die zweiten oder Verteilerabdichtteile 834 verhindern, dass das durch den Wärmetauscher strömende, zweite Fluid in den Fluidströmungs-Durchgang 18 eintritt, und stattdessen tritt es in den Fluidströmungsdurchgang ein, der durch den benachbarten Fluidkanalteil 10 gebildet wird.
Es ist darauf hinzuweisen, dass, um ein Querströmungsmuster durch den Wärmetauscher zu schaffen, bei dem das durch den Wärmetauscher strömende Fluid in einer Richtung strömt, die im Allgemeinen senkrecht zu der Richtung des durch den Wärmetauscher fließenden zweiten Fluids ist, die Rahmenteile 816 in benachbarten Fluidkanalteilen 10 invertiert oder umgeklappt und um 90° mit Bezug zueinander gedreht sind, um die abwechselnden Querströmungs-Fluiddurchgänge für die Strömung von zwei verschiedenen Fluiden durch den Wärmetauscher 100 zu schaffen. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass die Wärmetauscherplatten 12, 14, die mit den Rahmenteilen 18 die Fluidkanalteile 10 bilden, nicht im Allgemeinen eine rechteckige Form haben, da eines von den Paaren von Verteilern (das heißt, Fluidöffnungen 24, 26 in 19) sich außerhalb des allgemeinen Fluidströmungs-Durchgangs befinden.
Es wird nun auf die 20 und 21 Bezug genommen, in denen ein anderes Ausführungsbeispiel von Rahmenteilen 916A, 916b gezeigt ist, die in Verbindung mit entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 zum Bilden eines Wärmetauschers 100 mit gestapelten Platten, der eine außenliegende Fluidöffnung hat, verwendet werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Wärmetauscher 100 einen Stapel aus Fluidkanalteilen 10 mit einem Paar von ersten und zweiten Platten 12, 14, die einen gegenseitigen Abstand voneinander aufweisen und durch ein oder zwei verschiedene Rahmenteile 916A, 916B verbunden sind, um einen abwechselnden Stapel aus Fluiddurchgängen 18(1), 18(2) dazwischen zu bilden. Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen kann ein Turbolizer oder eine andere Wärmeübertragungs-Verstärkungsvorrichtung (nicht gezeigt) innerhalb der Fluiddurchgänge 18(1), 18(2) in dem inneren Bereich, der durch eines der Rahmenteile 916A, 916B zwischen den Platten 12, 14 definiert ist, in Abhängigkeit von der besonderen Gestaltung und der Anwendung des Wärmetauschers 100 positioniert sein.
Die Platten 12, 14, die mit den Rahmenteilen 916A, 916B Fluidkanalteile 10 bilden, sind im Allgemeinen flache Platten mit einer modifizierten rechteckigen Form, die einen außenliegenden Bereich zur Aufnahme einer Fluideinlass-/-auslassöffnung für die Strömung von einem der Fluide durch den Wärmetauscher haben. Die Platten 12, 14 sind daher mit vier Öffnungen 20, 22, 24, 26 versehen, wobei drei der Öffnungen 22, 24, 26 an drei jeweiligen Ecken der Platten 12, 14 positioniert sind und die vierte Fluidöffnung 20 sich in dem außenliegenden Bereich der Platte befindet. Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen dienen die Öffnungen 20, 22, 24, 26 als jeweilige Einlass-/Auslassöffnungen für den Eintritt und den Austritt eines Fluids in den/aus dem entsprechenden Fluiddurchgang 18. Wenn mehrere Fluidkanalteile 10 übereinander angeordnet sind, sind die Öffnungen 20, 22, 24, 26 mit den entsprechenden Öffnungen 20, 22, 24, 26 in dem benachbarten Fluidkanalteil 10 ausgerichtet, um jeweilige Paare von Einlass-/Auslassverteilern (nicht gezeigt) für die Strömung von zwei separaten Fluiden durch den Wärmetauscher 100 zu bilden, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, wobei sich einer der Verteiler von einem der Paar von Verteilern in dem außenliegenden Bereich des Wärmetauschers befindet.
Um die abwechselnden Fluidströmungs-Durchgänge 18(1), 18(2) durch den Wärmetauscher für die beiden verschieden Fluide zu schaffen, sind zwei verschiedene Rahmenteile 916A, 916B erforderlich. Das Rahmenteil 916A weist einen ersten und einen zweiten Rahmenbereich 916A(1), 916A(2) auf, die gepaart und einander unterschiedlich sind. Jeweils der erste und der zweite Rahmenbereich 916A(1), 916A(2) haben ein erstes Ende 940 in der Form eines Bereichs des zweiten Abdichtteils 934, während der Rest des Rahmenbereichs 916A(1), 916A(2) der Peripherie der entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 entlang des Rests eines Längskantenbereichs 35 und zumindest eines Bereichs von jedem der Endkantenbereiche 37 der Platten, der einen Bereich des ersten Abdichtteils 932 bildet, folgt, bevor jeder Rahmenbereich 916B(1), 916B(2) an einem zweiten, freien Ende 942 endet.
Jedes der ersten Enden 940 der Rahmenbereiche 916A(1); 916A(2) bildet eine Fluidgrenze um eine entsprechende Öffnung herum, bevor es an einer Endkante oder einem freien Ende 941 endet, und bildet eine Überlappung oder überlappende Verbindung mit der inneren Kante oder Oberfläche eines entsprechenden Bereichs des ersten Abdichtteils 932 desselben Rahmenbereichs 916A(1), 916A(2), um eine vollständige Abdichtung um die entsprechende Fluidöffnung herum zu erhalten. Jedes der zweiten Enden 942 jedes Rahmenbereichs 916A(1), 916A(2) liegt an einem entsprechenden Bereich des ersten Endes 940 des entsprechenden Rahmenbereichs 916A(1), 916A(2) an und bildet entsprechende stumpfe Stöße, wenn die Rahmenbereiche 916A(1), 916A(2) in ihre Paarbeziehung gebracht werden, wobei sie das Rahmenteil 916 bilden und das erste Abdichtteil 932 vervollständigen. Demgemäß hört eine erste Reihe von Fluidkanalteilen 10A zur Bildung des Wärmetauschers durch Anordnen des Rahmenteils 916A zwischen einem Paar von entsprechenden Platten gebildet, wobei die erste Reihe von Fluidkanalteilen 10A ermöglicht, dass ein erstes Fluid in den durch das Rahmenteil 916A begrenzten Fluiddurchgang durch eine der Öffnungen 22, 26 eintritt und durch die andere der Öffnungen 22, 26 austritt, während das zweite Abdichtteil 934, das um die verbleibenden zwei, in den Platten gebildeten Fluidöffnungen herum gebildet ist, verhindert, dass das zweite durch den Wärmetauscher strömende Fluid in den durch das Rahmenteil 916A begrenzten Fluiddurchgang eintritt.
Das Rahmenteil 916B (siehe 21) weist auch einen ersten und einen zweiten Rahmenbereich 916B(1), 916B(2) auf, die einander gepaart sind und untereinander und gegenüber den Rahmenbereichen 916A(1), 916A(2) unterschiedlich sind. Die Rahmenbereiche 916B(1), 916B(2) haben jeweils ein erstes Ende 940 in der Form eines Bereichs des zweiten Abdichtteils 934, während der Rest des Rahmenbereichs 916B(1), 916B(2) einen Bereich der Peripherie der entsprechenden Wärmetauscherplatten 12, 14 folgt, bevor er an einem zweiten, freien Ende 942 endet. Jedes der ersten Enden 940 der Rahmenbereiche 916B(1), 916B(2) bildet eine Fluidgrenze um das entgegengesetzte Paar von entsprechenden Fluidöffnungen (das heißt, Öffnungen 22, 26), wobei die ersten Enden 940 an einer Endkante oder einem freien Ende 941 enden, das eine Überlappung oder eine überlappende Verbindung mit einer inneren Kante oder Oberfläche eines entsprechenden Bereichs des ersten Abdichtteils 932 desselben Rahmenbereichs 916B(1), 916B(2) bildet, um eine vollständige Dichtung um die entsprechende Fluidöffnung (das heißt, Öffnungen 22, 26) herum zu erhalten. Jedes der zweiten Enden 942 jedes Rahmenbereichs 916B(1), 916B(2) liegt an einem entsprechenden Bereich des ersten Endes 940 des entsprechenden Rahmenbereichs 916B(1), 916B(2) an, wobei entsprechende Stoß- oder Überlappungsverbindungen gebildet werden, wenn die Rahmenbereiche 916A(1), 916A(2) in ihre Paarbeziehung gebracht sind, in der sie das Rahmenteil 916(B) bilden und das erste Abdichtteil 932 vervollständigen. Demgemäß wird eine zweite Reihe von Fluidkanalteilen 10B zum Bilden des Wärmetauschers durch Anordnen des Rahmenteils 916B zwischen einem Paar von entsprechenden Wärmetauscherplatten gebildet, wobei die zweite Reihe von Fluidkanalteilen 10B ermöglicht, dass das zweite Wärmeaustauschfluid durch eine der Öffnungen 20, 24 in den durch das Rahmenteil 916B begrenzten Fluiddurchgang eintritt und durch die andere der Öffnungen 20, 24 austritt, während durch das zweite Abdichtteil 934, das um die verbleibenden zwei Fluidöffnungen (das heißt, Fluidöffnungen 22, 26), die in den Platten gebildet sind, herum gebildete zweite Abdichtteil 934 verhindert, dass das erste durch den Wärmetauscher strömende Fluid in den durch das Rahmenteil 916B begrenzten Fluiddurchgang eintritt.
Demgemäß ist darauf hinzuweisen, dass der mit den Rahmenteilen 916A, 916B gebildete Wärmetauscher einen abwechselnden Stapel der ersten Reihe von Fluidkanalteilen 10A und der zweiten Reihe von Fluidkanalteilen 10B aufweist, das heißt, einen abwechselnden Stapel von Wärmetauscherplatte, Rahmenteil 916A, Wärmetauscherplatte, Rahmenteil 916B, usw.
Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Rahmenteile 916A, 916B auch aus Längen von Material gebildet, die in die gewünschte Konfiguration gebogen oder geformt sind, wobei die Rahmenbereiche jedes der Rahmenteile 916A, 916B in eine Paarbeziehung gebracht sind, um das erste Abdichtteil 934 zu vervollständigen und hier durch eine vollständige, fluiddichte Abdichtung um die Peripherie der Wärmetauscherplatten zu erhalten, wenn alle Komponenten hartgelötet oder in andere Weise miteinander verbunden sind.
Während der Wärmetauscher 100 so beschrieben wurde, dass er durch einen abwechselnden Stapel von im Allgemeinen flachen Platten 12, 14, zwischen den Rahmenteile 16 angeordnet sind, gebildet ist, werden Variationen der Platten 12, 14 als auch innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung liegend angesehen.
Es wird nun auf 11 Bezug genommen, in der ein alternatives Ausführungsbeispiel der zur Bildung der Fluidkanalteile 10 verwendeten Platten 12, 14 gezeigt ist. Wie gezeigt ist, können die Platten 12, 14 mit einer dünnen Lippe oder Kante 13 um den Umfang der Platte 12, 14 herum gebildet sein, wodurch die Platte 12, 14 eine leichte Schüsselform annimmt. In dem eine dünne Lippe 13 um den Umfang der Platte 12, 14 gebildet wird, kann das Rahmenteil 16 innerhalb der Schüsselkante sitzen, um zu gewährleisten, dass das Rahmenteil 16 geeignet um den Durchmesser der Platte 12, 14 herum positioniert ist.
Es wird nun auf 12 Bezug genommen, in der ein anderes Ausführungsbeispiel einer Platte 12, 14 gezeigt ist, die zur Bildung des Wärmetauschers 100 verwendet werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel können, anstatt dass die Platten 12, 14 als „Schüsseln” mit einer Lippe oder Kante 13 um den gesamten Umfang der Platten 12, 14 herum geformt sind, die Platten 12, 14 stattdessen mit positionierenden oder fixierenden Zungen 15 gebildet sein, die an bestimmten Stellen um den Umfang der Platten 12, 14 herum angeordnet sind. Die fixierenden Zungen 15 sehen eine innere Kante vor, an der die Rahmenteile 16 anliegen können, wenn sie auf der Platte 12, 14 gestapelt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die fixierenden Zungen 15 auch über die obere Kante des Rahmenteils 16 gefaltet werden, nachdem es auf der Platte 12, 14 positioniert ist, um zu gewährleisten, dass das Rahmenteil 16 sicher darauf positioniert ist, wenn die Fluidkanalteile 10 gebildet werden. Beispielsweise kann mit Bezug auf das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel eine Platte 12, 14 mit nur so wenigen wie zwei fixierenden Zungen 15 entsprechend den Rahmen Überlappungsstellen 256 ausreichend sein, um das überlappende Rahmenteil 216(1), 216(2) an seinem entsprechenden zusammenpassenden Rahmenteil 216(1), 216(2) in Verbindung mit einer der Platten 12, 14 zu halten und zu verriegeln, um eine „verriegelte” Subanordnung zu bilden, die eine Platte 12, 14 mit dem darauf positionierten Rahmenteil 216 aufweist. Derartige „verriegelte” Subanordnungen” können dann aufeinander gestapelt werden für das Verbinden in einem Hartlötofen, um den Wärmetauscher 100 zu bilden. Ein Beispiel für eine Wärmetauscherplatte 12, 14 mit zwei fixierenden Zungen 15, die nur an den Ecken der Platte entsprechend den Rahmenüberlappungsstellen (das heißt, der gestuften Verbindung 256) gebildet sind, ist in 12A gezeigt.
Das Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers 100, der die Platten 12, 14 und die Rahmenteile 16, 116, 216, 316, 416, 516, 616 aufweist, beginnt mit mehreren flachen Wärmetauscherplatten 12, 14, die in die gewünschte Form und Größe, mit darin gebildeten geeigneten Fluidöffnungen 20, 22, 24, 26. Die Fluidöffnungen 20, 22, 24, 26 können auch in die Platten 12, 14 gestanzt oder geschnitten sein. Der nächste Schritt besteht darin, mehrere Rahmenteile 16 vorzusehen, in dem Längen von Material wie Längen von Draht, Stangen oder Stäben gebildet werden, die in die gewünschte Rahmenform in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung oder Gestaltung des Wärmetauschers 10 gebogen sind. Wenn Längen von Drahtmaterial verwendet werden, können eine Drahtzuführungsmaschine oder CNC-geformter Draht verwendet werden, um sich wiederholende Muster der individuellen, gepaarten Rahmenbereiche 16(1), 16(2) herzustellen, wobei das Drahtmaterial in die gewünschte Form gebogen wird und in einigen Fällen Verriegelungsteile in dem Drahtmaterial gebildet werden, um eine mechanische Verbindung zwischen den individuellen Rahmenbereichen 16(1), 16(2) zu erhalten. In einigen Fällen können anstelle der Verwendung einer Drahtzuführungsmaschine die Rahmenteile durch Freiformbiegen des Drahtmaterials um eine Dorn oder eine Aufspannvorrichtung gebildet werden. Ob eine Drahtzuführungs- oder CNC-Maschine zum Herstellen der Rahmenbereiche 16(1), 16(2) verwendet wird, kann von dem Typ der Verriegelungsverbindung abhängen, die in die Rahmenbereiche 16(1), 16(2) eingefügt ist. Beispielsweise ist es dienlicher, die überlappenden oder gestuften Verbindung 356, 256 durch Freiformen zu bilden, im Gegensatz zu den Schwalbenschanz- oder Schweifsägenverbindungen.
In den Fällen, in denen Drahtmaterial mit einer quadratischen Querschnittsform verwendet wird, können die gebildeten Drahtrahmenbereiche dann einem Nachbiege-Abflachvorgang wie Prägen oder Schlagen unterzogen werden, um jegliche Verformungen in dem Material, die sich aus dem Riegen des quadratischen Drahtmaterials ergeben, auszugleichen, da das quadratische Drahtmaterial die Neigung hat, sich an den in dem Rahmen 16 gebildeten Eckenbereichen in der vertikalen Richtung zu verformen. Der Abflachvorgang kann auch dazu dienen, dass Verriegeln oder Aneinanderbefestigen der Rahmenteile an ihren jeweiligen Verbindungen zu gewährleisten. Wenn rundes oder ovales Drahtrahmenmaterial verwendet wird, um die Rahmenteile 16 zu bilden, brauchen Nachbiege-Abflachoperationen nicht erforderlich zu sein, da das runde oder ovale Drahtrahmenmaterial nicht so stark wie das quadratische Drahtrahmenmaterial die Neigung hat, sich in der vertikalen Richtung zu verformen, wenn es zur Bildung von Ecken gebogen wird. Jedoch können rundes oder oval geformtes Drahtmaterial, Stangen oder Stäbe Nachbiege-Abflachoperationen unterzogen werden, wenn dies gewünscht ist, insbesondere wenn ein zusätzliches Verriegeln oder Aneinanderbefestigen der Rahmenteile erforderlich ist.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Rahmenteile 16 durch zwei gepaarte Rahmenbereiche 16(1), 16(2) gebildet werden, werden, nachdem die mehreren individuellen Rahmenbereiche 16(1), 16(2) gebildet sind, die Rahmenbereiche 16(1), 16(2) in ihrer Paarbeziehung zueinander positioniert durch Verbindung der Schwalbenschwanz- oder Schweifsägenverbindungen oder durch die überlappenden oder gestuften Verbindungen, um Rahmenteile 16 zu bilden. Fluidkanalteile 10 werden dann gebildet durch Anordnen der Platten 12, 14 und der Rahmenteile 16 in ihrer abwechselnden gestapelten Beziehung, wobei die Rahmenteile 16 in dem ersten Satz von Fluidströmungs-Durchgängen 18(1) um 180° mit Bezug auf die Rahmenteile 16 in dem zweiten Satz von Fluidströmung-Durchgängen 18(2) gedreht sind. Vorzugsweise enthält jeder Fluidkanal 10 innerhalb der Grenzen der Rahmenteile 16 eine geeignete Wärmeübertragungs-Verstärkungsvorrichtung wie einen Turbolizer oder eine Rippe (nicht gezeigt) wie im Stand der Technik bekannt ist. Nachdem der Stapel aus Fluidkanalteilen 10 gebildet ist, werden Endplatten zum Abdichten der äußersten Fluidkanalteile 10 in dem Stapel hinzugefügt und die gesamte Anordnung wird durch Hartlöten miteinander verbunden, um den Wärmetauscher 100 zu bilden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass, obgleich die Rahmenteile 16, 116, 216, 316, 416, 516 vollständig durch mechanische Mittel wie die beschriebenen Verriegelungsmittel miteinander verbunden werden können, zusätzliche Montagehilfen wie Punktschweißen erforderlichenfalls verwendet werden können, um beispielsweise Stoßverbindungen zu sichern. Punktschweißen kann auch verwendet werden, um in einstückigen Rahmenteilen 616 gefundene Stoßverbindungen zu sichern.
In Fällen, in denen schüsselförmige Platten oder mit Zungen versehene Platten wie die in den 11 und 12 gezeigten verwendet werden, werden verschiedene Subanordnungen, die eine Platte 12, 14 und ein Rahmenteil 16, 116, 216, 316, 416, 516 (das heißt, wie in 11 gezeigt) aufweisen, gebildet, die verschiedenen Subanordnungen werden dann übereinander gestapelt und miteinander durch Hartlöten verbunden, um den Wärmetauscher 100 zu bilden, mit geeigneten Endplatten (nicht gezeigt) und Fluideinlass-/Auslassverbindungen, wie im Stand der Technik bekannt ist.
Während verschiedene Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers mit einem gegliederten Drahtrahmen beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt wurden, ist darauf hinzuweisen, dass gewisse Anpassungen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegend vorgenommen werden können. Daher sind die vorstehend diskutierten Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten.

Claims

Wärmetauscher, welcher aufweist: mehrere gestapelte Wärmetauscherplatten; mehrere Rahmenteile, die zwischen jeder der Wärmetauscherplatten angeordnet sind, wobei die Rahmenteile die Platten in gegenseitigem Abstand halten und die Rahmenteile und die mehreren gestapelten Wärmetauscherplatten zusammen Fluidkanäle zwischen sich definieren; entsprechende Paare von Öffnungen, die in jeder der Wärmetauscherplatten gebildet sind, wobei entsprechende Paare von Öffnungen in benachbarten Platten zueinander ausgerichtet sind, um jeweilige Einlas- und Auslassverteiler für die Strömung eines ersten und eines zweiten Fluids durch entsprechende der Fluidkanäle in dem Wärmetauscher zu definieren; wobei jedes der Rahmenteile aufweist; ein erstes Abdichtteil, das ausgestaltet ist, der Peripherie von zumindest einem Bereich der Wärmetauscherplatten zu entsprechen; ein zweites Abdichtteil, das ausgebildet ist, Fluidgrenzen um das entsprechende Paar von Öffnungen, die in den Wärmetauscherplatten gebildet sind, herum zu bilden; zumindest zwei freie Enden, die zumindest eine Verbindung derart bilden, dass das Rahmenteil eine erste fluiddichte Abdichtung um die gesamte Peripherie der Platten und eine zweite fluiddichte Abdichtung um eines der entsprechenden Paare von in den Platten gebildeten Öffnungen herum vorsieht.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem jedes Rahmenteil aufweist: einen ersten Rahmenbereich; und einen zweiten Rahmenbereich, der in einer Paarbeziehung mit dem ersten Rahmenbereich angeordnet ist, um das erste Abdichtteil und das zweite Abdichtteil zu bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem jedes Rahmenteil eine einheitliche Struktur ist, das Rahmenteil in einem Fluidkanal mit Bezug auf das Rahmenteil in dem benachbarten Fluidkanalteil umgekehrt und um 90° gedreht ist; und bei dem jedes einheitliche Rahmenteil einen Strömungstrennungsbereich aufweist, der zwischen den Öffnungen in einem Paar von entsprechenden Öffnungen positioniert ist und sich in einen inneren Bereich des Rahmenteils erstreckt, wodurch ein Zweipfad-Fluiddurchgang gebildet wird.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem der erste und der zweite Rahmenbereich einander identisch sind, der eine von dem ersten und dem zweiten Rahmenbereich um 180° mit Bezug auf den anderen von dem ersten und dem zweiten Rahmenbereich gedreht ist, um das Rahmenteil zu bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem der erste und der zweite Rahmenbereich einander unterschiedlich sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem jeweils der erste und der zweite Rahmenbereich einen Bereich des ersten Abdichtteils und ein erstes Ende in der Form eines Bereichs des zweiten Abdichtteils aufweisen.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem jedes Rahmenteil eine einheitliche Struktur ist, und bei dem benachbarte Rahmenteile um 180° mit Bezug aufeinander in dem abwechselnden Stapel von Wärmetauscherplatten und Rahmenteilen, die den Wärmetauscher bilden, angeordnet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem jeweils der erste und der zweite Rahmenbereich ein vorstehendes Verriegelungsteil und ein aufnehmendes Verriegelungsteil aufweisen, wobei das vorstehende Verriegelungsteil an einem Rahmenbereich in dem entsprechenden aufnehmenden Verriegelungsteil in dem anderen Rahmenbereich aufgenommen ist, um die zumindest eine Verbindung zu bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 8, bei dem das vorstehende und das aufnehmende Verriegelungsteil aus einer der folgenden Alternativen ausgewählt sind: eine gestufte Verbindung, bei der das vorstehende Verriegelungsteil ein Endabschnitt eines Rahmenbereichs und das aufnehmende Verriegelungsteil eine gestufte Vertiefung ist, die in dem ersten Abdichtteil gebildet ist, eine Schwalbenschwanzverbindung, bei der der vorstehende Verriegelungsteil ein Schwalbenschwanzvorsprung ist und bei der der aufnehmende Verriegelungsteil eine Vertiefung ist, die zur Aufnahme des Schwalbenschwanzvorsprungs ausgestaltet ist, eine Schweifsägen-Verbindung, bei der das vorstehende Verriegelungsteil und das aufnehmende Verriegelungsteil in der Form entsprechender Schweifsägenkomponenten sind, und eine Taschenverbindung, bei der das vorstehende Verriegelungsteil ein Endabschnitt eines Rahmenbereichs ist, und das aufnehmende Verriegelungsteil eine Taschenvertiefung ist, die in dem ersten Abdichtteil gebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem das Rahmenteil eine Länge von Material aufweist, die aus einer der folgenden Alternativen ausgewählt ist: Draht, Stab oder Stange, wobei die Länge von Material in eine Konfiguration gebogen ist, die das Rahmenteil bildet.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem das Rahmenteil ein CNC-hergestelltes Drahtrahmenteil ist, welches Drahtrahmenteil eines aus quadratischem Drahtrahmenmaterial, rechteckigem Drahtrahmen, rundem Drahtrahmenmaterial oder ovalem Drahtrahmenmaterial ist, das gebogen ist, um das Rahmenteil zu bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem jedes Rahmenteil weiterhin aufweist: einen Strömungstrennungsbereich, der einstückig innerhalb des Rahmenteils gebildet ist und sich von der Peripherie des Rahmenteils nach innen erstreckt und in einen inneren Bereich der Fluidkanäle vorsteht, welcher Strömungstrennungsbereich einen Strömungspfad durch die Fluidkanäle definiert.
Wärmetauscher nach Anspruch 12, bei dem der Strömungstrennungsbereich so angeordnet ist, dass er sich von der Peripherie der Wärmetauscherplatten zwischen benachbarten Öffnungen, die an einem Ende der Platten gebildet sind, nach innen erstreckt, wodurch er einen U-förmigen Strömungspfad durch die Fluidkanäle bildet.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem jedes Rahmenteil ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Rahmenbereich, die miteinander gepaart und im Allgemeinen zueinander identisch sind, aufweist, wobei der eine von dem ersten und dem zweiten Rahmenbereich um 180° mit Bezug auf den anderen von dem ersten und dem zweiten Rahmenbereich gedreht ist, um das Rahmenteil zu bilden, wobei jeder der Rahmenbereiche weiterhin einen Strömungstrennungsbereich aufweist, der sich in einen inneren Bereich des Fluidkanals erstreckt, die Strömungstrennungsbereiche sich allgemein senkrecht zu einer Hauptfluidströmungsrichtung durch die Fluidkanäle erstrecken, die Strömungstrennungsbereiche sich in entgegengesetzten Richtungen erstrecken und in Längsrichtung einen gegenseitigen Abstand voneinander aufweisen, wodurch ein Mehrpfad-Fluidströmungs-Durchgang zwischen einem entsprechenden Paar von Einlass- und Auslassöffnungen gebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Wärmetauscherplatten schüsselartige Wärmetauscherplatten mit einer um die Peripherie jeder der Platten gebildeten Lippe sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Wärmetauscherplatten fixierende Zungen haben, die in gegenseitigen Abständen um die Peripherie jeder der Platten herum angeordnet sind, wobei die fixierenden Zungen ausgestaltet sind, mit dem auf jeweiligen der mehreren Wärmetauscherplatten positionierten Rahmenteil in Eingriff zu treten.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem das Rahmenteil eine äußere Peripherie hat, die eine im Allgemeinen gleichförmige Kante definiert.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem das Rahmenteil eine äußere Peripherie hat, die eine ungleichförmige Kante definiert.
Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers, aufweisend die Schritte. Vorsehen mehrerer Wärmetauscherplatten, mit darin gebildeten Fluidöffnungen; Vorsehen mehrerer Rahmenteile, welche Rahmenteile aus zumindest einer Länge von Material mit zwei freien Enden gebildet sind; Biegen der zumindest einen Länge von Material in eine Konfiguration, um zu bilden: ein erstes Abdichtteil folgend der Peripherie der Wärmetauscherplatten; und ein zweites Abdichtteil, das eine Grenze um zumindest eine der Fluidöffnungen in den Platten herum bildet; wobei jedes der freien Enden zumindest einen Teil einer Verbindung bildet, um ein abdichtendes Rahmenteil zu bilden; Bilden eines abwechselnden Stapels aus den Wärmetauscherplatten und den abdichtenden Rahmenteilen, um einen ersten und einen zweiten Satz von Fluidkanalteilen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin aufweisend den Schritt: Abflachen der mehreren gepaarten Rahmenteile nach dem Biegen.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Abflachungsschritt einen Prägevorgang oder einen Schlagvorgang aufweist, welcher Abflachungsschritt ein Abflachen sowie ein zusätzliches Verriegeln oder Aneinanderbefestigen der Rahmenteile vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Rahmenteile einen ersten und einen zweiten Rahmenbereich aufweisen, welches Verfahren weiterhin den Schritt aufweist: Bringen des ersten und des zweiten Rahmenbereichs in eine Paarbeziehung, um die abdichtenden Rahmenteile zu bilden, wobei jedes der freien Enden von jeweils dem ersten und dem zweiten Rahmenteil einen Teil einer Verbindung bildet, welche Verbindung eine von einer Stoßverbindung, einer senkrechten Verbindung oder einer überlappenden Verbindung bildet.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Wärmetauscherplatten fixierende Zungen aufweisen, die im gegenseitigen Abstand um die Peripherie hiervon gebildet sind, welches Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Positionieren des abdichtenden Rahmenteils in gestapelter Beziehung mit einer der Wärmetauscherplatten; Falten der fixierenden Zungen um eine obere Kante des abdichtenden Rahmenteils, um eine Subanordnung zu bilden; Vorsehen mehrerer dieser Subanordnungen und Anordnen der Subanordnungen in einem Stapel, um den Wärmetauscher zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Rahmenteil in einem der Fluidkanalteile um 180° mit Bezug auf das Rahmenteil in einem benachbarten Fluidkanalteil gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Wärmetauscherplatten gestanzte Platten oder geschnittene Platten sind; und bei dem die zumindest eine Länge von Material eine von einem Draht-, Stangen- oder Stabmaterial ist.
Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin aufweisend den Schritt des Hartlötens des abwechselnden Stapels von Wärmetauscherplatten und abdichtenden Rahmenteilen mit einem geeigneten Füllmaterial in einem Hartlötofen.