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1. TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, insbesondere einen Sicherheitsplattenwärmetauscher.
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2. STAND DER TECHNIK
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Mit den Vorteilen einer hohen Wärmetauschleistung, einer kompakten Größe, verringerter Betriebsstörungen, einer gleichmäßigen Fluidverteilung, einer flexiblen Ausbaufähigkeit und einer vereinfachten Installation sind Plattenwärmetauscher in motorisierten Fahrzeugen, in Heizungen, in Belüftungs- und Klimaanlagen (HVAC), in der Metallbearbeitung, in der Energieerzeugung, sowie in Stahl-, Textil-, Brauerei- und Nahrungsmittelindustrien weit verbreitet.
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Bezugnehmend auf 4 umfasst ein konventioneller Plattenwärmetauscher eine Vielzahl von gewellten Metallplatten 41, wobei jede Metallplatte 41 Erhöhung-Vertiefung-Muster (in der FIG. nicht gezeigt) aufweist, die durch Stanzen oder Prägung auf deren Oberfläche gebildet sind. Wenn eine Reihe von gewellten Metallplatten übereinander gestapelt ist, werden Fließkanäle (in der FIG. nicht gezeigt) zwischen den Mustern zweier benachbarter Metallplatten 41 gebildet, wodurch den kalten und heißen Fluiden ermöglicht wird, durch die Kanäle zu fließen und einen turbulenten Fluss zu erzeugen. Folglich weist der Plattenwärmetauscher eine exzellente Wärmetauschleistung auf.
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Für den konventionellen Plattenwärmetauscher beträgt die Dicke der Metallplatte 41 typischerweise weniger als 0,5 mm. Jedoch bildet eine dünnere Metallplatte 41 eine schärfere Kante, welche den Nutzer während der Installation oder des Transports leicht verletzen kann und die Gefahren während des Betriebs erhöht.
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Unter diesem Gesichtspunkt werden bei konventionellen Verfahren die Dicke der Metallplatte auf mehr als 1 mm erhöht, um so zu versuchen, die Schärfe der Kante zu verringern und das Risiko zu reduzieren, dass der Nutzer durch die Kante der unteren Metallplatte verletzt wird. Das zuvor genannte Verfahren reduziert die Gefahr des Betriebs, aber erhöht die Produktionskosten und verringert die Wärmetauschleistung. Es besteht damit weiterhin ein Bedarf, die oben genannten Probleme zu beseitigen.
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Mit der
taiwanesischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 356240 wird ein weiterer Ansatz zur Verringerung der Betriebsgefahren offenbart. Bezugnehmend auf
5 und
6 ist ein aus Kunststoff oder Gummi hergestellter Schutzstreifen
52 auf die Kante der unteren Metallplatte
51 des konventionellen Plattenwärmetauschers mittels eines Klebstoffs geklebt, um den Schutzstreifen
52 vom Ablösen von der unteren Metallplatte
51 abzuhalten. Obwohl dieser für die Reduzierung der Gefahren während des Betriebs des Plattenwärmetauschers
5 hilfreich ist, ist darüber hinaus ein weiterer Schritt des Anbringens des Schutzstreifens
52 notwendig, wodurch die Installations- und Materialkosten weiterhin nicht reduziert werden können.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Ansatz zur Reduzierung oder Abschwächung der oben genannten Probleme bereit, der von den Ansätzen des Stands der Technik abweicht. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme der durch scharfe Kanten erzeugten Betriebsgefahren, der hohen Produktionskosten und der komplizierten Prozesse gleichzeitig zu beheben, um so den Wert des Plattenwärmetauschers zu erhöhen.
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Um die genannten Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen Sicherheitsplattenwärmetauscher bereit. Der Sicherheitsplattenwärmetauscher weist mehrere innere Wärmetauscherplatten und eine untere Wärmetauscherplatte auf, wobei die untere Wärmetauscherplatte unterhalb der inneren Wärmetauscherplatten gestapelt angeordnet ist, welche aufeinander gestapelt sind. Die untere Wärmetauscherplatte umfasst ein Basisblech, ein Seitenblech, ein Wendungsblech und einen offenen Raum. Das Seitenblech erstreckt sich in Abwärtsrichtung von dem Umfang des Basisblechs und ist einstückig an dem Basisblech ausgebildet. Der offene Raum ist durch das Basisblech und das Seitenblech definiert. Das Wendungsblech erstreckt sich in Aufwärtsrichtung von einer zum Basisblech entfernten Seite des Seitenblechs, ist aufwärts gebogen und einstückig an dem Seitenblech ausgebildet.
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Durch die einstückige Ausbildung der Seiten- und Wendungsbleche ist die Betriebssicherheit des Plattenwärmetauschers effektiv verbessert. Dadurch können die Risiken einer Verletzung, verursacht durch die Kante der unteren Wärmetauscherplatte während der Installation oder des Transports durch den Sicherheitsplattenwärmetauscher der vorliegenden Erfindung vermieden werden.
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Vorzugsweise ist ein Verbindungsbereich zwischen dem Seitenblech und dem Wendungsblech mit bogenförmiger Querschnittsfläche ausgebildet. Daher besteht kein Grund zur Sorge, dass der Nutzer durch die Kante der unteren Wärmetauscherplatte während der Installation oder des Transports verletzt werden würde, was die Betriebssicherheit und Betriebseffizienz erhöht.
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Vorzugweise erstreckt sich das Seitenblech der unteren Wärmetauscherplatte von dem Umfang des Basisblechs der unteren Wärmetauscherplatte abwärts gerichtet und in schräger Richtung und ist einstückig mit dem Basisblech der unteren Wärmetauscherplatte ausgebildet. Noch bevorzugter beträgt ein Winkel zwischen dem Seitenblech der unteren Wärmetauscherplatte und dem Basisblech der unteren Wärmetauscherplatte zwischen 95° und 110°.
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Vorzugweise ist eine innere Fläche des Wendungsblechs der unteren Wärmetauscherplatte entlang und an einer äußeren Fläche des Seitenblechs ausgebildet.
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Vorzugsweise umfasst jede innere Wärmetauscherplatte ein Basisblech, ein Seitenblech und einen Wärmetauschraum, wobei die Seitenbleche der inneren Wärmetauscherplatte sich jeweils von den Umfängen der Basisbleche der inneren Wärmetauscherplatten abwärts gerichtet erstrecken, und wobei die Wärmetauschräume der inneren Wärmetauscherplatten jeweils durch die Basisbleche und die Seitenbleche der entsprechenden inneren Wärmetauscherplatten definiert sind. Vorzugsweise ist das Seitenblech der unteren Wärmetauscherplatte mit dem Seitenblech der benachbarten inneren Wärmetauscherplatte verbunden und der Wärmetauschraum der zur unteren Wärmetauscherplatte benachbarten inneren Wärmetauscherplatte ist durch das Basisblech der unteren Wärmetauscherplatte begrenzt.
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Die Dicke des Basisblechs, die Dicke des Seitenblechs und die Dicke des Wendungsblechs der unteren Wärmetauscherplatte sind identisch. Jede der Dicken des Basisblechs, des Seitenblechs und des Wendungsblechs der unteren Wärmetauscherplatte könnte weniger als 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,6 mm, und noch bevorzugter zwischen 0,3 mm und 0,5 mm betragen. Der Ansatz der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass die Wärmetauschleistung des Sicherheitsplattenwärmetauchers und die Betriebssicherheit beibehalten werden können, ohne die Dicke der unteren Wärmetauscherplatte zu erhöhen.
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Weitere Ziele, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verständlicher werden.
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ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Explosionsdraufsicht eines Sicherheitsplattenwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2A ist eine Querschnittsseitenansicht des Sicherheitsplattenwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2B ist eine Vergrößerungsansicht von 2A;
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3A ist eine Querschnittsansicht der unteren Wärmetauscherplatte des Sicherheitswärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3B ist eine Vergrößerungsansicht von 3A;
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4 ist eine perspektivische Bodenansicht eines konventionellen Plattenwärmetauschers;
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5 ist eine Explosionsbodenansicht eines weiteren konventionellen Plattenwärmetauschers mit einem Schutzstreifen; und
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6 ist eine perspektivische Bodenansicht des besagten weiteren konventionellen Plattenwärmetauschers mit Schutzstreifen.
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Aus dem Folgenden ist es für den Fachmann ein Leichtes, die Vorteile und Effekte der vorliegenden Erfindung anhand der folgenden Ausführungsbeispiele zu erkennen. Daher soll berücksichtigt werden, dass die im Folgenden angeführten Beschreibungen lediglich bevorzugte Beispiele sind und ausschließlich zu Illustrationszwecken dienen und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken. Verschiedenartige Modifikationen und Variationen in Bezug auf die Ausgestaltung oder Anwendung der vorliegenden Erfindung sind denkbar, ohne dabei die Zielsetzung oder den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugnehmend auf 1, 2A und 2B umfasst der Sicherheitsplattenwärmetauscher 1 mehrere aufeinandergestapelte Metallplatten. Diese Metallplatten können bspw. aus 304 rostfreiem Stahl, titanbasierten Legierungen oder nickelbasierten Legierungen gefertigt sein, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Speziell umfasst der Sicherheitsplattenwärmetauscher 1 mehrere innere Wärmetauscherplatten 11 und eine untere Wärmetauscherplatte 12, wobei die inneren Wärmetauscherplatten 11 und die untere Wärmetauscherplatte 12 aufeinandergestapelt werden, um den Sicherheitswärmeplattentauscher 1 der vorliegenden Erfindung zu bilden.
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Jede innere Wärmetauscherplatte 11 umfasst ein Basisblech 111, ein Seitenblech 112 und einen Wärmetauschraum 113. Die Seitenbleche 112 der inneren Wärmetauscherplatten 11 erstrecken sich jeweils in schräger Richtung und abwärts gerichtet von den Umfängen der Basisbleche 111 der inneren Wärmetauscherplatten 11 und die Seitenbleche 112 sind jeweils einstückig an den Basisblechen 111 ausgebildet. Jeder der Wärmetauschräume 113 der inneren Wärmetauscherplatten 11 ist durch das Basisblech 111 und das Seitenblech 112 der entsprechenden inneren Wärmetauscherplatte 11 definiert. Wenn die inneren Wärmetauscherplatten 11 aufeinandergestapelt sind, ist eines der Seitenbleche 112 von jeweils zwei benachbarten inneren Wärmetauscherplatten 11 mit dem jeweils anderen Seitenblech 112 verbunden und der Wärmetauschraum 113 der oberen inneren Wärmetauscherplatte 11 ist durch das Basisblech 111 der unteren inneren Wärmetauscherplatte 11 begrenzt.
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Bezugnehmend auf 2A, 2B, 3A und 3B ist die untere Wärmetauscherplatte 12 unter die unterste der inneren Wärmetauscherplatten 11 gestapelt angeordnet. Die untere Wärmetauscherplatte 12 umfasst ein Basisblech 121, ein Seitenblech 122 und einen offenen Raum 123. Das Seitenblech 122 der unteren Wärmetauscherplatte 12 erstreckt sich abwärtsgerichtet und in schräger Richtung von dem Umfang des Basisblechs 121 der unteren Wärmetauscherplatte 12 und das Seitenblech 122 der unteren Wärmetauscherplatte 12 ist einstückig an dem Basisblech 121 der unteren Wärmetauscherplatte 12 ausgebildet. Der offene Raum 123 der unteren Wärmetauscherplatte 12 ist durch das Basisblech 121 und das Seitenblech 122 der unteren Wärmetauscherplatte 12 definiert. Wenn die untere Wärmetauscherplatte 12 unterhalb der oben genannten inneren Wärmetauscherplatten 11 gestapelt angeordnet ist, ist der Wärmetauschraum 113 der untersten inneren Wärmetauscherplatte 11 durch das Basisblech 121 der unteren Wärmetauscherplatte 12 begrenzt und das Seitenblech 122 der unteren Wärmetauscherplatte 12 ist eng mit dem Seitenblech 112 der benachbarten inneren Wärmetauscherplatte 11 verbunden. Hierbei ist das Basisblech 121 der unteren Wärmetauscherplatte 12 in einer rechteckigen Form ausgebildet, welche vier abgerundete Ecken aufweist, wobei das Seitenblech 122 der unteren Wärmetauscherplatte 12 ebenfalls vier abgerundete Ecken mit einer Form aufweist, die jeweils der der abgerundeten Ecken des Basisblechs 121 entspricht.
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Die Merkmale des Sicherheitsplattenwärmetauschers 1 der vorliegenden Erfindung umfassen, dass die untere Wärmetauscherplatte 12 ein Wendungsblech 124 aufweist. Das Wendungsblech 124 erstreckt sich von einer zum Basisblech 121 beabstandeten Seite des Seitenblechs 122, ist aufwärts gebogen und ist einstückig an dem Seitenblech 122 ausgebildet. Folglich ist der Verbindungsbereich zwischen dem Seitenblech 122 und dem Wendungsblech 124, sprich die untere Kante der unteren Wärmetauscherplatte 12, in Form A mit einem bogenförmigen Querschnitt ausgebildet, wie dies in der Vergrößerungsansicht 3B gezeigt ist. Darüber hinaus ist die Innenfläche des Seitenblechs 122 dem offenen Raum 123 der unteren Wärmetauscherplatte 12 zugewandt und die Außenfläche des Seitenblechs 122 ist eng mit der Innenfläche des Wendungsblechs 124 verbunden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt ein Winkel θ zwischen dem Basisblech 121 und dem Seitenblech 122 der unteren Wärmetauscherplatte 12 100°. Die Dicke des Basisblechs 121 der unteren Wärmetauscherplatte 12 ist identisch mit der des Seitenblechs 122 und des Wendungsblechs 124. In einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel θ zwischen dem Basisblech 121 und dem Seitenblech 122 der unteren Wärmetauscherplatte 12 zwischen 95° und 110° und der Winkel θ kann den Lücken zwischen den inneren Wärmetauscherplatten 11 oder der Lücke zwischen der unteren Wärmetauscherplatte 12 und der untersten inneren Wärmetauscherplatte 11 entsprechend angepasst werden. Die Dicken des Basisblechs 121, des Seitenblechs 122 und des Wendungsblechs 124 der unteren Wärmetauscherplatte 12 betragen weniger als 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,6 mm, und besonders vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 0,5 mm.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind das Basisblech 121, das Seitenblech 122 und das Wendungsblech 124 in ein einzelnes Teil der unteren Wärmetauscherplatte 12 geprägt oder gestanzt. Der Ansatz der vorliegenden Erfindung umgeht die Gefahr ausgehend von der ursprünglichen scharfen Kante des konventionellen Plattenwärmetauschers unter der Bedingung des Nichtanbringens eines Schutzstreifens unter Verwendung eines Klebstoffs oder der Vergrößerung der Dicken der inneren Wärmetauscherplatte 11 und der unteren Wärmetauscherplatte 12. Folglich ist der Ansatz der vorliegenden Erfindung darin effektiv, die Betriebssicherheit zu erhöhen und die Produktionskosten zu reduzieren.
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Ähnlich der technischen Mittel des Stands der Technik wird das Basisblech 111 der inneren Wärmetauscherplatte 11 der vorliegenden Erfindung ebenfalls mit Erhebungs-Vertiefungs-Mustern 114 ausgebildet, wie in 1, 2A und 2B gezeigt, und erzeugt dadurch mehrere Fließkanäle 115 zwischen den aufeinandergestapelten inneren Wärmetauscherplatten 11. Damit können die kalten und heißen Fluide entlang der Fließkanäle 115 fließen, um die thermische Leitung zu ermöglichen und das Ziel eines Wärmetauschens zu erreichen. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Basisblech 121 der unteren Wärmetauscherplatte 12 in einer planaren Struktur ausgebildet sein, wie dies in 1, 3A und 3B gezeigt ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Basisblech 121 der unteren Wärmetauscherplatte 12 mit den Erhebungs-Vertiefungs-Strukturen 114 ausgestaltet sein, ähnlich dem Basisblech 111 der inneren Wärmetauscherplatte 11.
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Obwohl in der obigen Beschreibung eine Vielzahl von Eigenschaften und Vorteilen der vorliegenden Erfindung zusammen mit Details der Struktur und Eigenschaften der Erfindung angeführt worden sind, ist die Offenbarung lediglich illustrativer Natur. Änderungen von Details, speziell in Bezug auf Form, Größe und Anordnung von Teilen sind innerhalb der Prinzipien der Erfindung in vollem Umfang möglich, der durch die weite allgemeine Bedeutung der Begriffe, durch die die beigefügten Ansprüche ausgedrückt sind, angedeutet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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