DE3248699A1

DE3248699A1 - Plattenwaermetauscher einer bauart, bei welcher trennwaende sandwichartig zwischen den platten liegen

Info

Publication number: DE3248699A1
Application number: DE19823248699
Authority: DE
Inventors: Francis Lucien Eugène 95620 Montlignon Hoyser
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1983-07-07
Also published as: IT8225008A1; IT8225008A0; IT1191157B; GB2118291B; GB2118291A; FR2519421A1; FR2519421B1

Description

SOCIETE ANONYME DES USINES CHAUSSON, ASNIERES CEDEX / FRANKREICH

Plattenwärmetauscher einer Bauart, bei welcher Trennwände sandwichartig zwischen den Platten liegen

Die Erfindung betrifft sogenannte Plattenwärmetauscher, die aus einer Folge von ebenen Platten bestehen, welche durch Trennwände getrennt werden, die wechselweise in Querrichtung verlaufen, um eine Anzahl von Querkanälen zu begrenzen, in denen gegebenenfalls Ablenk- oder Abstrahlelemente angeordnet sind, welche das Wärmeaustauschverhalten des Wärmetauschers verbessern.

Es sind bereits Wärmetauscher dieser Bauart bekannt, bei welcher die Trennwände aus Profilen bestehen, die zumeist im Querschnitt die Form des Buchstabens C aufweisen, damit diese Profile keine merklich grössere thermische Trägheit als jene der Platten

aufweisen, die sie im Abstand voneinander halten,
was die Durchführung einer wirksamen Lötung ohne zu starke Erhitzung der schwächsten Teile, wie die
Trennwände, ermöglicht, die sich zwischen den Platten befinden und die Strömungskanäle begrenzen.

Die FR-PS 70 41 620 beschreibt einen Plattenwärmetauscher, bei welchem gewisse endseitige Trennwände die Gestalt eines C aufweisen und die in ihrem Inneren gewellte Abstrahlelemente der gleichen Art aufweisen, welche sich zwischen den die Trennwände tragenden Platten erstrecken, wobei lediglich die Höhe der Abstrahlelcmente unterschiedlich ist.

Die US-PS 2 566 310 betrifft ebenfalls einen sogenannten Plattenwärmetauscher, dessen Trennwände Profile in Gestalt eines C sind, die gleichermassen Abstrahlelemente enthalten, die als gewallte Bänder oder in anderer Weise ausgebildet sind.

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Die FR-PS 77 13 578 beschreibt schliesslich ebenfalls einen Plattenwärmetauscher, der aber mechanisch zusammengefügt ist und sich nur für Fluide mit relativ geringer Temperatur eignet. Daboi sind Platten und

. Profilelemente vorgesehen, die eine Dichtung aus

Kunststoff aufweisen, wobei diese Dichtung die als
Trennwände dienenden Profilelemonte ersetzt, die im Schnitt gleichermassen die Gestalt eines C aufweisen.

Die in den vorausgehend aufgeführten Veröffentlichungen beschriebenen Anordnungen weisen mehrere Nachteile

auf. Vor allem sind die Profilelemente in Gestalt eines C, welche die Trennwände bilden, infolge ihrer geringen Stärke zerbrechliche Bauelemente, wobei die Gefahr besteht, dass ihre parallelen Arme verformt werden und sich insbesondere derart einander nähern, dass mit den Platten, die durch die Trennwände bildenden Profilelemente auseinandergehalten werden sollen und mit denen die Arme der Profilelemente verlötet werden sollen, ein unvollständiger Kontakt besteht.

Sind die Ablenk- oder Abstrahlelemente zwischen den Armen der C-förmigcn Profilelemente angeordnet, so wird dadurch die Widerstandsfähigkeit der Arme gegenüber einer Durchbiegung nicht merklich erhöht, da die Ablenk- oder Abstrahlelemente sehr dünn und daher leicht verformbar sind und.ihre Widerstandsfähig gestattet es keinesfalls, Verformungen zu vermeiden, wenn die Anordnung des Plattenwärmetauschers in einer Vorrichtung gehalten wird, die sie zusammendrückt, um einen Lötvorgang zu ermöglichen.

Für gewisse Anwendungen werden die Plattenwärmetauscher derart ausgeführt, dass sie keine rechteckförmige Gestalt aufweisen. Insbesondere kommt es häufig vor, dass man Plattenwärmetauscher vorsehen muss, welche einen rechteekförmigen Teil und zwei Endabschnitte in Gestalt eines Dreiecks aufweisen. Diese Ausführung lässt sich leicht realisieren, indem Zwischenwände mit vollem Querschnitt verwendet werden, die leicht gebogen oder gewölbt werden können.

Man hat indessen festgestellt, dass die Verwendung von Zwischenwänden mit vollem Querschnitt Nachteile aufweist. In der Tat ist ihre thermische Trägheit beträchtlich gegenüber jener der Platten und der damit verbundenen Ablenk- oder Abstrahlelemente. Daraus ergeben sich Dehnungsunterschiede welche einen schweren Nachteil darstellen, besonders bei Wärmetauschern grosser Abmessung. Darüber hinaus sind die Trennwände mit vollem Querschnitt schwer, wodurch der Herstellungspreis des Wärmetauschers erhöht wird.

Es wurde bereits vorgeschlagen, als Trennwände Rohre mit rechteckförmigem Querschnitt zu verwenden, jedoch sind diese schwierig zu biegen oder zu wölben, ohne dass Verformungen auftreten, die; nachteilig erscheinen, wenn die Anordnung der Platten und Trennwände verlötet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wär- :0 metauscher zu schaffen, welcher die vorausgehend erörterten Schwierigkeiten beseitigt,, indem sie die Herstellung eines aus Platten und Trennwänden bestehenden Wärmetauschers ermöglicht, der eine leichte Bauart aufweist und leicht, abhängig von den jeweiligen Erfordernissen, ausgebildet und in einfacher Weise verlötet werden kann und gegebenenfalls gleichzeitig die Anschlussflansche ebenfalls eine geringe thermische Trägheit aufweisen, wobei darüber hinaus der erfindungsgemässe Wärmetauscher derart ausgebildet werden kann, dass er mit einer Querströmung oder einer Gegenströmung arbeiten kann.

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Die Erfindung verwendet Profilclemente in Gestalt von Hohlträgern, die gegenüber Druckkräften äusserst widerstcindsfähig sind.

Darüber hinaus wird durch die Erfindung vermieden, dass ein starkor Temperaturgradient zwischen den Trennwänden und den anderen Bauelementen auftreten kann, wodurch die Herstellungsvorgänge, insbesondere jene für das Löten, vereinfacht werden.

Die eingangs genannte Aufgabenstellung wird bei einem Plattenwärmeaustauscher einer Bauart, bei welcher Trennwände sandwichartig zwischen den Platten liegen, um übereinander!iegende Kanäle zu begrenzen, wobei die Trennwände durch Profilelemente im wesentlichen in Gestalt eines C gebildet werden, dadurch gelöst, dass das Profilelement in Gestalt eines C starr mit einem das Versteifungselement bildendeii Profilelement verbunden ist, und zwar über mindestens eine seiner Wände, und dass das Profilelement in Gestalt eines C und das Versteifungselement in ihrer Längsrichtung in gleicher Weise verlaufend ausgebildet sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der anschliessenden detaillierten· Beschreibung von Ausführung sbcispielen, in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Ficj. 1 eine perspektivische Ansicht, zum Teil in aueeinandergezogener Darstellung,

eine?.; erfindungsgernüss ausgeführten Plattenwärmetauschers,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht, welche eine Einzelheit der Fig. 1 angibt,

Fig. 3 und 4 perspektivische Ansichten zweier Äusführungsformen der Erfindung,

Fig. 5 eine pespektivische Ansicht eines

Längsschnitten einer anderen Ausführungsform ,
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Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht eines

die Erfindung verwendenden Wärmetauschers, und

Fig. 7 bis 10 perspektivische Teilansichten, welche

verschiedene Ausführungsbeispiele eines Bauelementes des Wärmetauschers nach Fig. 6 darstellen.

Der in Fig. 1 dargestellte Plattenwärmetauscher weist Platten 1, 1a, 1b, ..., auf, die voneinander durch dazwischenliegende Trennwände 2, 2a getrennt werden, welche sich jeweils in Längsrichtung und Querrichtung erstrecken. Die Platten und die Trennwände begrenzen somit Längskcinäle 3 und Querkanäle 4. Die zusammengesetzt aufgebauten Trennwände 2 bestehen aus U-Profilen, in denen ein Versteifungseleraent 5 angeordnet ist.

Gemäss Fig. 1 besteht das Versteifungselement 5 aus einem kalibrierten Draht, der zweckmässig derart angeordnet ist, dass er eine Ebene tangiert, welche die

Enden des C-Profilelementes verbindet, wobei der Durchmesser des Drahtes 5 genau dem Abstand der Arme des Profilelementes C entspricht.

Die vorausgehend beschriebene Anordnung, welche die Verwendung von kalibrierten handelsüblichen Drähten gestattet, ist eine besonders kostengünstige Ausführung und erlaubt es, die Profilelemente 2, 2a zu biegen oder zu wölben, wenn der Wärmetauscher eine von einer Rechtecksform abweichende Gestalt aufweisen soll.

Zur Verbindung dos Versteifungselementes 5 und des zu seiner Aufnahme bestimmten Profilelementes wird zweckmässig ein Klebstoff verweridol und insbesondere ein Klebstoff, der aus einem organischen Bindemittel besteht, welches in Suspension ein pulverförmiges Lot aufweist.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist es zweckmässig, die Kanäle 3 und 4 mit Ablenk- oder Abstrahlelementen 6, 6a auszustatten, die gleiche oder unterschiedliche Ausbildung aufweisen können und die einen Aufbau bilden, der in einem einzigen Arbeitsgang verlötet werden kann, während er unter geringem Druck steht, wobei das Versteifungselement 5, mit welchem die Trennwände 2, 2a ausgestattet sind, eine Verformung und ein Zusammendrücken, des erzielten Aufbaus verhindern.

Das Versteifungselemont 5 kann in anderer Weise als

durch einen Draht oder ein Rohr realisiert werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei weicher das Versteifungsolement aus einem Band 5a besteht. Das Band 5a ist zweckmässig, wie dargestellt, wellenförmig ausgebildet oder weist eine Zick-Zack-Form auf, wodurch es eine gute Stabilität erhält, wenn es im Profilelement angeordnet ist.

Wie im vorausgehenden Fall, ist das Versteifungselement 5 zweckmässig mit dem Profilelement mittels eines organischen Bindemittels verbunden, das eine Suspension des pulverförmigen Lots enthält. Die in Fig. 3 beschriebene Anordnung gestattet die Anordnung der Kanäle 3 oder 4 mit grösserer Höhe. Das Verstciifungselement kann auch aus einem Rohr bestehen, zumindest in den geradlinigen Abschnitten des Profilelementes.

Die Fig. -1 und 2 zeigen Anschlussflansche 60, welche leicht auf die den Plattenwärmetauscher bildende Anordnung aufgesetzt werden können. Gemäss den Fig. 1 und 2 weisen die Anschlussflansche -I-förmige Ständer 7 und Traversen 8, in Form einer Eckschiene, auf.

Der Mittelabschnitt 7a des T-förmigen Ständers ist an seinen beiden Enden, wie in Fig. 2 bei 9 dargestellt ist, mit einer Ausnehmung versehen, um ein Einfügen der Traversen 8 zu gestatten, die beispielsweise in gleicher Weise, wie die Versteifungselemente 5 in den

SO Trennwänden 2, 2a gelötet odear geklebt werden können.

Die Breite des Ilalbf.lügeis 7b des T-förmigcn Ständers

ist derart gewählt, dass sie der Länge der Arme der C-förmigen Trennwände 2 entspricht. Auf diese Weise kommen die Halbflügel 7b in Anlage mit den Enden der Trennwände 2 und mit dem Ende des Versteifungselementes 5, während gleichzeitig der Mittelabschnitt 7a des T-fÖrmigen Ständers die Enden der Trennwände 2a abdeckt.

Es ist, zweckmässig, das Löten der Wärmetauscheranordnung vorzunehmen, nachdem die Anschlussflansche 60 aufgesetzt wurden. Auf diese Weise erhält man eine besonders widerstandsfähige Einblock-Anordnung, welche die Verbindung mit verschiedenen Bauelementen, entweder durch Löten oder ausschliesslich durch mechanische Mittel ermöglicht und zwar unter Verwendung des Flügels 7c des T-förmigcn Ständers 7 und der Seite 8a der Traverse 8.

In gewissen Fällen ist es, wie aus Fig. 4 hervorgeht, möglich, das Versteifungseloment 5, welches zweckmässig aus einem gewölbten Band 5a besteht, nicht im Inneren der C-förmigen Trennwand 2, sondern an der Aussenseite derselben anzuordnen. Die Anordnung der Einlage erfolgt, wie vorausgehend beschrieben, und vorzugsweise nach einer etwaigen Formgebung der Trennwand 2.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, gemäss welcher die Platten 1, 1a, ..., 1n mit Löchern 9 versehen sind und einerseits mittels Trennwänden 2 mit Versteifungseleraenten 5 in Abstand voneinander

gehalten werden und andererseits mittels ringförmiger Zwischenstücke 10. Die Zwischenstücke 10 können in gleicher Weise wie die Trennwände 2 ausgebildet sein. Durch die Anordnung der Zwischenstücke 10 in den Kanälen 4 und der die Trennwände bildenden Profilelemente in den Kanälen 3, ist es möglich, einen Wärmetauscher mit Gegenstrom zu erzielen, wie durch die Pfeile f.. und f„ erläutert wird. Andere Profilelemente als Trennwände, können offensichtlich an den Seiten der Kanäle 4 angeordnet sein und gleichfalls können ringförmige, gegebenenfalls perforierte Zwischenstücke in den Kanälen 3 angeordnet werden, um das Löten der Anordnung zu erleichtern. Fig. 5 zeigt gleichfalls, dass die durch die Zwischenstücke 10 und die Löcher 9 der Platten 1, 1a,..., 1n gebildeten Leitungen einerseits mit Anschlüssen 11 und andererseits mit Abschlüssen 12 ausgestattet werden können. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, können die Zwischenstücke 10 auch mit Versteifungselementen 5-.

ausgestattet sein.

Das Versteifungselement 5 gemäsn Fig. 6 besteht aus einem kalibrierten Draht, welcher sich über die gesamte Länge der C-förmigen Trennwand erstreckt und welcher an jenem Teil seines Umfangs, der in Anlage an den Armen der C-förmigen Trennwände liegt, im Abstand verteilt angeordnete Einkerbungen 13 aufweist. Die Einkerbungen 13 können fluchtend zueinander liegen oder im Gegensatz hierzu gegeneinander versetzt sein.

Der Draht 5 ist mit der zugeordneten C-förmigen

Trennwand verbunden und an dieser mittels eines Klebstoffes befestigt, bevor das Verlöten des Wärmetauschers erfolgt, wodurch die endgültige Befestigung des das Versteifungselement 5 bildenden Drahtes mit der entsprechenden Trennwcind 2 erfolgt.

Die Fig. 7 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsformen. Gernäss Fig. 7 besteht das Versteifungselement aus einem gewellten Band 14, in welchem Durchtrittsöffnungen 15 angeordnet sind. Das gewellte Band weist eine Höhe auf, die dem Abstand zwischen den beiden Armen der Trennwand 2 entspricht, damit die Abschnitte des Bandes 14 zuerst angeklebt und anschliessend mit der Trennwand 2 verlötet werden können.

Gemäss Fig. 8 besteht das Versteifungselement aus einem C-Profil 16, dessen Arme sich mit ihrer Aussenfläche gegen die Innenfläche der Arme der Trennwand 2 anlegen. Die Bauteile 2 und 16 haben gleiche Länge.

Die Durchtrittsöffnungen 15 sind am Boden des C-Profils 16 angeordnet.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, die analog zu jener in Verbindung mit Fig. 7 beschriebenen ausgeführt ist, wobei jedoch das gewellte Band 14 Einkerbungen 13 aufweist, die von den Pointen ausgehen, welche den Abschnitt des Bandes 14 begrenzen.

Fig. 10 entspricht der Fig. 8, wobei jedoch das C-Profil gleichermassen Einkerbungen aufweist, die gleichzeitig am Boden des C-Profils und in den Armen desselben angeordnet sind.

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Wie aus den beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen hervorgeht, steht der Raum 17, welcher zwischen der Innenwand des Bodens der Trennwand 2 und der gegenüberliegenden Wand des Versteifungselementes 5, 14 oder 16 begrenzt wird, immer in Verbindung mit dem Inneren des entsprechenden Kanals 3 oder 4, so dass der Fluss des verwendeten Lots frei strömen kann, ohne im Raum 17 eingeschlossen zu werden. Gleichzeitig kann während des Betriebs des Wärmetauschers ein grösserer Temperaturgradient zwischen dem Raum 17 und dem Inneren der Kanäle 3 oder A nicht vorhanden sein. Ein etwaiger Waschvorgang nach dem Löten wird noch erleichtert, wenn das Versteifungselement die Einkerbungen 13 aufweist.

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HOFFMANN · EITLE & F-1ARTNER PATENT- UND H Γ. Ο HTSAN WAUTt; PATENTANWÄLTE DtF5U-INO. W. FITl. ί" · DR. RLH, NAT. K, HOf-ΓΜΛΝΝ -DIPL1-INCLW1LrHN DIPL.-ING. K. FÜOHSLE · DR. RHR. NAT. 13. ΗΔΝίιΕΝ · DH. HI R. ΝΛ1.1-Ι.-Λ. BRAUNE! · DIPU.-INÖ. K. GDRG DIPL.-1NG. K. KOHLMANN · RCCI IT:JANWALT A. NtFTE 38 043/4 SOCIETE ANONYME DES USINES CIIAUSSON, ASNIERES CEDEX / FRANKREICH Plattenwärmetauscher einer Bauart, bei welcher Trennwände sandwichartig zwischen den Platten liegen PATENTANSPRÜCHE

1.i Plattenwärmetauscher einer Bauart, bei welcher ^-' Trennwände sandwichartig zwischen den Platten liegen, um übereinander angeordnete Kanäle zu begrenzen, wobei die Trennwände durch Profilelemente gebildet werden, die im wesentlichen die Gestalt eines C aufweisen, dadurch gekennzeichnet , dass das Profilelement (2) in Gestalt eines C starr mit einem das Versteifungselement (5) bildenden Profilelement verbunden ist und zwar über mindestens eine seiner Wände und dass das Profilelement in Gestalt

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eines C und das Versteifungselemont (5) in ihrer Längsrichtung in gleicher Weise verlaufend ausgebildet sind.

2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (5) der Profilelemente (2) durch einen Draht oder ein Rohr, vorzugsweise durch einen kalibrierten Draht, gebildet wird.

3. Wärmetauscher nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet , dass das Versteifungselement (5) der Profilelemente (2) durch ein Band gebildet wird.

4·. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Band über Abschnitte desselben mit der Innenwand der Arme des Profilelements (2) verbunden ist.

5. Wärmetauschor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Versteif ung.selement (5) durch ein gewelltes oder zick-zack-artig angeordnetes Band gebildet wird.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Versteifungselernent (5) , welches durch das gewellte Band gebildet wird, durch den Schei-. ■ telabschnitt seiner Wellungen mit der Aussenwand

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des Bodens des C-förmigen Profilelementes (2) (Fig. 4) verbunden ist.

7. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass das Versteifungselement (5) im Profilelement (2) nach dessen Biegen oder Wölben eingesetzt wird.

8. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass das Versteifungselement (5) mit dem Profilelement (2) durch ein organisches Bindemittel verbunden wird, welches ein pulverförmiges Lot enthält.

9. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Anordnung der Platten und der als zusammengesetztes Profilelement gestalteten Trennwände mit Anschlussflanschen (60, 11) verbunden wird.

10. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , das die Anschlussflansche (6) zwei T-förmige Ständer (7) und zwei als Winkelstücke ausgebildete Traversen (8) aufweisen, und dass die Anschlussflansche mittels Löten mit der Wärmetauscheranordnung verbunden werden.

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11. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche

1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Platten (1) Durchtrittsöffnungen (9) aufweisen, die ringförmigen Zwischenstücken (10) entsprechen, welche in mindestens einer der Reihen von Kanälen (4) angeordnet sind, die von den Platten (1) begrenzt werden.

12. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche

1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , dass die gegebenenfalls .perforierten Zwischenstücke fluchtend mit jenen angeordnet sind, die in der Reihe der Kanäle liegen.

13. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Anschlüsse (11) und Abschlüsse (12), die an den Aussenplatten (1, ... 1n) fluchtend zu den ringförmigen Zwischenstücken (10) angeordnet sind.

14. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche

1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , dass die ringförmigen Zwischenstücke (10) mit Versteifungselementen (5..) ausgestattet sind. 25

15. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche

1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , dass die Kanäle (3, A) mit Abstrahl- oder Ablenkelementen (6, 6a) ausgestattet sind. 30

16. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche

1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , dass die Versteifungselemente (5, 14, 16) mindestens eine Reihe von Einkerbungen oder Durchtrittsöffnungen (13, 15) aufweisen, die das Innere des C-förmigen Profilelementes (2) mit dem Kanal (3 oder 4) verbinden, den das Profilelement (2) bildet.

17. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass die Versteifungselemente (5, 14, 16) Einkerbungen aufweisen, die dem Niveau der Oberfläche der Arme des C-förmigen Profilelementes zugewandt sind, welche die Versteifungselemente enthalten.

18. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet , dass die Versteifungselemente eine Höhe aufweisen, die dem Abstand zwischen den Armen der C-förmigcn Profilelemente (2) entspricht, und dass die Versteifungselemente mit dem C-förmigen Profilelement verlötet sind.