DE19710661A1 - Wärmetauscher - Google Patents
WärmetauscherInfo
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit mindestens zwei
Platten, die mindestens zwei Fluidkanäle bilden für einen Wärme
tausch zwischen zwei Fluiden.
Derartige Wärmetauscher sind allgemein bekannt, wobei sich die
Strömungswege der zwei Fluide berührungsfrei kreuzen und auch
eine sehr große Ausgestaltungsvielfalt aufweisen.
So können z. B. die Platten selbst mit Strömungskanälen durch
zogen sein, oder aber an einer ihrer Oberflächen mit diesen
Strömungskanälen versehen sein.
All diesen verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten ist aller
dings gemein, daß sowohl die Platten als auch die Kanäle aus
Metall bestehen.
Obwohl Metall eine allgemein gute Wärmeleitfähigkeit aufweist,
birgt die Verwendung dieses Materials doch den Nachteil in sich,
gegen aggressive Bestandteile in den Fluiden keinen ausreichen
den Korrosionsschutz aufzuweisen.
Insbesondere in Einsatzgebieten, in denen grundsätzlich mit ag
gressiven Bestandteilen in den Fluiden zu rechnen ist, bei
spielsweise in Abluftanlagen von Galvanikbetrieben, muß ein er
höhter Aufwand bezüglich des Korrosionsschutzes dieser Wärmetau
scher betrieben werden, wodurch erhöhte Produktionskosten ent
stehen.
Aber selbst wenn dieser erhöhte Aufwand betrieben wird, bei
spielsweise durch Aufbringen einer Schutzschicht auf die mit dem
Fluid in Kontakt tretenden Oberflächen, kann kein vollständiger
Korrosionsschutz gewährleistet werden, da an Schwachstellen die
ser Schutzschicht durchaus Korrosion auftreten kann, die nach
einer gewissen Zeit den gesamten Wärmetausch unbrauchbar macht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetau
scher der eingangs genannten Art anzugeben, der mit technisch
einfachen Mitteln dauerhaft einen zuverlässigen Korrosionsschutz
bietet und gleichzeitig äußerst kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der eingangs genann
ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platten aus ei
nem thermoplastischen Material gefertigte Stegplatten sind.
Dabei ist es von Vorteil, eine Vielzahl von Stegplatten zu einem
Tauscherpaket zusammenzufügen, da dadurch einerseits ein hoher
Durchsatz sichergestellt und andererseits eine einfache Handhab
barkeit gewährleistet ist.
Eine einfache und somit kostengünstige Ausführungsform des Wär
metauschers ist dadurch erreichbar, daß ein Gehäuse bzw. Tau
schergehäuse verwandt wird, das jeweils zwei Einlaß- bzw. Aus
laßöffnungen für die zwei Fluidströme aufweist. Dabei muß le
diglich sichergestellt werden, daß sich die zwei Fluidströme mit
einem nicht notwendigerweise festgelegten, aber bevorzugt bei 90°
liegenden Winkel kreuzen.
Eine besonders kostengünstige Herstellung ist dann gewährlei
stet, wenn die Platten handelsübliche Stegplatten sind.
Damit keine ungewollte Vermischung der beiden Fluide auftritt,
ist es vorteilhaft, die Stegplatten an ihren horizontalen
Schnittkanten fluiddicht miteinander zu verbinden. Da als Fluid
eine große Vielzahl verschiedener Stoffe in Frage kommt, muß die
Dichtheit lediglich bezüglich des ausgewählten Stoffes sicher
gestellt sein. Bevorzugt wird allerdings Luft verwandt.
Eine zuverlässige und auch kostengünstige Verbindung der hori
zontalen Schnittkanten ist durch ein Schweißverfahren gegeben,
das beispielsweise ein Heißluftschweißverfahren sein kann.
Dabei schmelzen aufgrund der erzeugten Wärme jeweils zwei be
nachbart angeordnete bzw. aneinanderliegende Platten im Bereich
der Kanten an und werden nach Entfernen der Heizelemente dicht
miteinander verbunden. Auf diese Weise entstehen voneinander
getrennte Strömungswege innerhalb der Hohlkammern, wobei durch
einfache Anschlußstutzen die jeweiligen Pfade miteinander ge
bildet werden können.
Um auch an den Kanten des Tauscherpakets eine noch bessere
Dichtwirkung zu gewährleisten, können die senkrechten Kanten des
Tauscherpaketes jeweils mittels eines Winkelprofils abgedichtet
sein. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß das Tauscherpaket
auch noch dadurch verstärkt wird.
Da es je nach Stärke der Stegplatten und auch der Strömungsge
schwindigkeit des Fluides bzw. der Fluide zu erhöhten Strömungs
drücken kommen kann, ist es zur Aufrechterhaltung des Strömungs
querschnittes vorteilhaft, zwischen den Stegplatten Abstands
halter anzuordnen, die mit diesen Stegplatten fluiddicht verbun
den sind.
Diese Verbindung zwischen den Stegplatten und den Abstandshal
tern kann besonders einfach dann hergestellt werden, wenn die
Abstandshalter aus einem thermoplastischen Material gefertigt
sind. Dadurch können diese mit den Stegplatten mittels eines
Schweißverfahrens fluiddicht miteinander verbunden werden, und
zwar bevorzugt mit einem Heißluftschweißverfahren, das auch
schon bei der Verbindung der Stegplatten untereinander bevorzugt
eingesetzt wird.
Für eine ausreichende Gewährleistung des Strömungsquerschnittes
werden bevorzugt drei bis vier Abstandshalter zwischen den Plat
ten angeordnet. Je nach Anwendungsgebiet sowie nach Größe des
Wärmetauschers können auch weniger oder mehr Abstandshalter ver
wandt werden.
Aus Gewichtsersparnisgründen, aber auch aus Isolationsgründen
zwischen den einander benachbarten Strömungswegen für das glei
che Fluid ist es vorteilhaft, daß jeder Abstandshalter minde
stens zwei Zellen aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungs
form des Wärmetauschers besteht das Tauscherpaket aus mehreren
Lagen bzw. Stegplatten, wobei die Stegplatten jeweils um 90° zu
einander versetzt aufeinandergestapelt sind und so voneinander
getrennte Strömungswege innerhalb von Hohlkammern der Stegplat
ten bilden.
Eine bevorzugte Herstellungsart dieses Wärmetauschers bzw. des
Wärmetauscherpaketes besteht darin, die erste Lage bzw. die er
ste Stegplatte in einen Winkel von 45° zum ankommenden Fluidstrom
in dem Tauschergehäuse anzuordnen. Darüber werden dann drei bis
vier Abstandshalter mit jeweils zwei Zellen um 90° zur ersten
Lage versetzt verlegt und mittels einer Heißluftverschweißung
fluiddicht mit der ersten Lage verbunden. Darauf wird dann die
zweite Lage bzw. zweite Stegplatte wieder um 90° versetzt verlegt
und verschweißt.
Die Lagenzahl sowie die Kantenlänge des Tauscherpakets hängt
dabei von dem Fluiddurchsatz sowie von den Strömungsquerschnit
ten ab.
Eine kostengünstige und einfache Herstellungsart ist dann ge
währleistet, wenn sowohl das Tauschergehäuse als auch das Tau
scherpaket rechteckförmig ausgebildet sind, wobei das Tauscher
paket mit seinen Eckkanten die Seitenwände des Tauschergehäuses
fluiddicht berührt.
Da es durchaus vorkommen kann, daß das Tauscherpaket zumindest
gereinigt, wenn nicht sogar ausgewechselt werden muß, ist es
vorteilhaft, wenn das Tauscherpaket einen kraftschlüssig ange
brachten Revisionsdeckel aufweist, der fluiddicht und lösbar mit
dem Tauschergehäuse verbunden ist.
Dadurch kann auf einfache Weise lediglich durch Lösen dieses
Revisionsdeckels, der beispielsweise mittels Schraubenbolzen mit
dem Tauschergehäuse verbunden sein kann, zusammen mit dem Pevi
sionsdeckel auch das Tauscherpaket von bzw. aus dem Tauscher
gehäuse entfernt werden.
Zur Vereinfachung der Dichtwirkung kann auch zwischen dem Tau
schergehäuse sowie dem Revisionsdeckel eine Dichtung angeordnet
werden.
Diese Dichtung kann dabei aus einem geschlossenzelligen Moos
gummi, NBR-EPDM-,FPM- oder PTFE-Material bestehen.
Obwohl eine Vielzahl thermoplastischer Materialien zur Verfügung
stehen, sind die folgenden bevorzugt:
Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polypropylen schwer ent flammbar (PPS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polycarbonat (PC).
Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polypropylen schwer ent flammbar (PPS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polycarbonat (PC).
Daher ist erfindungsgemäß stets ein zuverlässiger Korrosions
schutz und auch noch eine äußerst kostengünstige Herstellung
eines Wärmetauschers sichergestellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung der Ausführungsform sowie aus den Zeich
nungen, auf die Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wärmetau
scher;
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Wärme
tauschers;
Fig. 3 eine weitere Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten
Wärmetauschers;
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Tauscherpaket;
Fig. 5 eine Seitenansicht des Tauscherpakets;
Fig. 6 eine vergrößerte Detailansicht des Tauscherpakets
gem. Fig. 4; und
Fig. 7 eine vergrößerte Detailansicht des Tauscherpakets
gem. Fig. 5.
In der Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher 10 dar
gestellt, der aus einem Tauschergehäuse 16 besteht, in das ein
Tauscherpaket 14 eingepaßt ist.
Das Tauschergehäuse 16 ist im Querschnitt quadratisch ausgestal
tet und weist an einander entgegengesetzten Seiten jeweils eine
Einlaßöffnung 18a, 18b sowie eine Auslaßöffnung 20a, 20b auf.
Das Tauscherpaket 14 ist ebenfalls im Querschnitt quadratisch
ausgestaltet und derart in das Tauschergehäuse 16 eingepaßt, daß
die Kantenbereiche des Tauscherpakets 14 in etwa in der Mitte
der Seiten des Tauschergehäuses 16 angeordnet sind.
Durch die Anordnung des Tauscherpaketes 14 in dem Tauschergehäu
se 16 in der oben beschriebenen Art wird das Tauschergehäuse 16
in vier Kammerbereiche aufgeteilt, wobei jeweils ein Kammerbe
reich eine Einlaß- bzw. Auslaßöffnung aufweist.
In der Fig. 2 ist erkennbar, daß die erste Einlaßöffnung 18a, die
in diesem Fall kalte Frischluft aufnimmt, rechteckförmig ausge
bildet ist. Benachbart zu dieser ersten Einlaßöffnung 18a ist
die zweite Auslaßöffnung 20b angeordnet, die eine der ersten
Eingangsöffnung 18a ähnliche Form aufweist.
Aus der Fig. 3 ist entnehmbar, daß eine Oberfläche des Tauscher
gehäuses 16 durch einen Revisionsdeckel 26 gebildet wird, der
bevorzugt auch kraftschlüssig an das Tauscherpaket 14 an
geschlossen ist.
Damit ist ein einfacher Zugriff auf das Tauscherpaket 14 für
Wartungsarbeiten bzw. Austauscharbeiten möglich.
Dieser Revisionsdeckel 26 kann mit allgemein bekannten Verbin
dungen an das Tauschergehäuse 16 angeschlossen werden, wobei
allerdings lösbare Schraubenverbindungen bevorzugt sind.
Um die Abdichtung der Strömungswege gegeneinander innerhalb des
Tauschergehäuses 16 zu vereinfachen, ist zwischen dem Revisions
deckel 26 und dem Tauschergehäuse 16 eine Dichtung 28 eingefügt,
die bevorzugt aus geschlossenzelligem Moosgummi oder NBR-, EPDM-
FPM- oder PTFE-Dichtungsmaterial besteht.
In der Fig. 4 ist der Revisionsdeckel 26 dargestellt, an dem das
Tauscherpaket 14 kraftschlüssig angeschlossen ist. Außerdem ist
in dieser Figur der Strömungsverlauf für die zwei Fluide dar
gestellt, wobei bevorzugt Luft als Fluid verwandt wird.
Wie sich aus der Fig. 5 ergibt, die eine teilweise geschnittene
Seitenansicht eines Tauscherpakets 14 darstellt, weist das Tau
scherpaket 14 eine Vielzahl von aus Stegplatten 12 bestehenden
Lagen auf, die mittels Abstandshalter 22 voneinander beabstandet
sind.
In der Fig. 6 ist eine vergrößerte Detailansicht des in Fig. 4
dargestellten Revisionsdeckels 26 dargestellt, wobei auch eine
Stegplatte 12 erkennbar ist.
Des weiteren sind in der Fig. 6 schematisch zwei Abstandshalter
24 gezeigt. Zum Zwecke der Versteifung des Tauscherpaketes 14
sowie zur Erhöhung der Dichtwirkung zwischen den einzelnen Steg
platten 12 sind an den jeweiligen Kanten des Tauscherpaketes 14
Winkelprofile 22 befestigt. Diese Winkelprofile 22 sind bevor
zugt mittels eines Heißluftschweißverfahrens an die Kanten des
Tauscherpakets 14 angeschlossen. Aus der Fig. 7, die praktisch
eine Seitenansicht des in Fig. 6 gezeigten Revisionsdeckels 26
mit den daran angeschlossenen Stegplatten 12 ist, ist die Be
festigungsart der Abstandshalter 24 an den Stegplatten 12 er
kennbar.
Eine besonders kostengünstige Ausführungsform des Wärmetauschers
10 ist möglich, wenn für die Steg- bzw. Hohlkammerplatten han
delsübliche Steg- oder Hohlkammerplatten verwandt werden, die
bevorzugt aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polypropylen
schwer entflammbar (PPS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinyliden
fluorid (PVDF) oder Polycarbonat (PC), bestehen können.
Wie sich besonders aus Fig. 7 ergibt, sind die handelsüblichen
Steg- oder Hohlkammerplatten 12 jeweils um 90° zueinander ver
setzt aufeinandergestapelt und werden an den Kanten über eine
Heizelementschweißung bzw. Heißluftschweißung miteinander ver
bunden. Aufgrund der erzeugten Wärme schmelzen jeweils zwei be
nachbart aneinanderliegende Platten im Bereich der Kanten an und
werden nach Entfernen der Wärmequelle dicht miteinander verbun
den. Auf diese Weise entstehen voneinander getrennte Strömungs
wege innerhalb der Hohlkammern, wobei dann durch einfache An
schlußstutzen die jeweiligen Pfade miteinander gebildet werden.
Im einzelnen ist es möglich, das Tauscherpaket auf folgende Art
und Weise herzustellen. Zunächst wird für die erste Lage eine
Stegplatte 12 verwandt, die in dem Tauschergehäuse 16 in einem
Winkel von 45° zum ankommenden Luftstrom verlegt wird. Darüber
werden drei bis vier Abstandshalter mit jeweils zwei Zellen um
90° versetzt angeordnet und mittels Heißluft- bzw. Heizelemente
schweißung fluiddicht, d. h. in diesem Falle luftdicht mit der
ersten Lage bzw. der ersten Stegplatte 12 verbunden. Darauf wird
dann die zweite Lage wieder in 45° verlegt und verschweißt, so
daß zwei sich im wesentlichen senkrecht kreuzende Strömungswege,
die jeweils aus übereinander angeordnete Hohlkammern der Steg
platten bestehen, gebildet werden, was deutlich in der Fig. 1 zu
sehen ist.
Da erfindungsgemäß der Wärmetauscher, oder auch Plattenwärmetau
scher, aus einem thermoplastischen Werkstoff gefertigt ist, kann
dieser Plattenwärmetauscher auch in Gebieten eingesetzt werden,
in denen die verwandten Fluide aggressive Bestandteile enthal
ten, die die bislang verwandten Wärmetauscherflächen aus Metall
angreifen. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet eines oben beschriebe
nen Wärmetauschers ist beispielsweise die Abluftanlage eines
Galvanikbetriebes, bei dem die Wärmeenergie der Abluft genutzt
werden soll.
Claims (17)
1. Wärmetauscher (10) mit mindestens zwei Platten (12), die
mindestens zwei Fluidkanäle bilden für einen Wärmetausch zwi
schen zwei Fluiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus
einem thermoplastischen Material gefertigte Stegplatten (12)
sind.
2. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vielzahl von Stegplatten (12) zu einem Tauscherpaket
(14) zusammengefügt sind.
3. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch ein Gehäuse bzw. Tauschergehäuse (16a, b) mit zwei Einlaß
öffnungen (18) sowie zwei Auslaßöffnungen (20a, b) für zwei
Fluidströme.
4. Wärmetauscher (10) nach mindestens einem der vorstehenden
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten han
delsübliche Stegplatten (12) sind.
5. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stegplatten (12) an ihren horizontalen Schnittkanten
fluiddicht miteinander verbunden sind.
6. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die horizontalen Schnittkanten mittels eines Schweißverfah
rens, beispielsweise eines Heißluftschweißverfahrens, fluiddicht
miteinander verbunden sind.
7. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die senkrechten Kanten des Tauscherpaketes
(14) jeweils mittels eines Winkelprofils (22) abgedichtet und
verstärkt sind.
8. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den Stegplatten (12) Abstandshalter
(24) angeordnet und mit diesen fluiddicht verbunden sind.
9. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstandshalter (24) aus einem thermoplastischen Material
gefertigt und mit den Stegplatten (12) mittels eines Schweiß
verfahrens, beispielsweise eines Heißluftschweißverfahrens ver
bunden sind.
10. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß pro Lage bzw. pro Stegplatte (12) mindestens drei
Abstandshalter (24) angeordnet sind.
11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (24) mindestens zwei Zel
len aufweist.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Tauscherpaket (14) aus mehreren Lagen
bzw. Stegplatten (12) besteht, wobei die Stegplatten (12) je
weils um 90° zueinander versetzt aufeinandergestapelt sind und so
voneinander getrennte Strömungswege innerhalb von Hohlkammern
der Stegplatten (12) bilden.
13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß sowohl das Tauschergehäuse (16) als auch das
Tauscherpaket (14) rechteckförmig ausgebildet sind, wobei das
Tauscherpaket (14) mit seinen Eckkanten die Seitenwände des Tau
schergehäuses (16) fluiddicht berührt.
14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Tauscherpaket (14) einen kraftschlüssig
angebrachten Revisionsdeckel (26) aufweist, der fluiddicht mit
dem Tauschergehäuse (16) verbunden ist.
15. Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Tauschergehäuse (16) und dem Revisionsdeckel (26)
eine Dichtung (28) angeordnet ist.
16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dichtung (26) aus einem geschlossenzelligen Moosgummi, NBR-,
EPDM-, FPM- oder PTFE-Material besteht.
17. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material der Stegplat
ten (12) aus folgender Gruppe ausgewählt ist:
Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polypropylen schwer ent flammbar (PPS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polycarbonat (PC).
Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polypropylen schwer ent flammbar (PPS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polycarbonat (PC).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997110661 DE19710661A1 (de) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Wärmetauscher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997110661 DE19710661A1 (de) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Wärmetauscher |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19710661A1 true DE19710661A1 (de) | 1998-09-17 |
Family
ID=7823419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997110661 Withdrawn DE19710661A1 (de) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Wärmetauscher |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19710661A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10134761A1 (de) * | 2001-07-12 | 2003-01-30 | Visteon Global Tech Inc | Wärmeübertrager, insbesondere zur thermischen Kopplung eines Glykol-Wasser-und eines Kältemittelkreislaufes |
DE102009032370A1 (de) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Sartorius Stedim Biotech Gmbh | Plattenwärmetauscher |
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DE3304039A1 (de) * | 1982-03-29 | 1983-10-06 | Dieter Isenbuegel | Waermetauscher aus parallelen, in abstand uebereinander liegenden plattenelementen |
-
1997
- 1997-03-14 DE DE1997110661 patent/DE19710661A1/de not_active Withdrawn
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