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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese Erfindung betrifft Fahrzeugklimaanlagensysteme
im Allgemeinen, und einen kompakten Verdampfer vom Stapelplatten-Typ
mit gerader Strömung
und mehreren Durchgängen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Fahrzeugklimaanlagensysteme verwenden typischerweise
einen Verdampfer vom Stapelplatten-Typ, der in veröffentlichten
Patenten oft als Lamellenverdampfer bezeichnet wird. Ein gemeinsames
Merkmal solcher Konstruktionen sind integrale Strömungsrohre
und Sammler, die aus ausgerichteten Paaren von gestanzten Platten
hergestellt werden. Jede Platte eines jeden kompletten Paars ist
im Allgemeinen rechteckig, oder zumindest länger als breit, und besitzt
eine innere Oberfläche,
die zur inneren Oberfläche
der anderen Platte weist, welche zusammen durch Löten abgedichtet
werden, um ein dünnes,
breites Strömungsrohr
zwischen den inneren Oberflächen
zu erzeugen. Die inneren Plattenoberflächen werden oft mit Erhebungen
vergrößert, welche
mit gegenüberliegenden
Erhebungen auf der zugewandten Platte verlötet werden, wodurch das Rohr,
welches durch das Plattenpaar gebildet wird, verstärkt wird.
An den Enden der Platten befinden sich einteilig gestanzte, offene,
vorragende Schalen, typischerweise eine Schale an jedem Ende, oder zwei
Schalen nebeneinander an einem Ende, welche von der äußeren Oberfläche der
Platten weg vorragen und zu der inneren Oberfläche der Platten offen sind.
Wenn die Plattenpaare (Strömungsrohre)
zusammen gestapelt werden, um den im Allgemeinen kastenförmigen Verdampfer
zusammenzubauen, richten sich die Paare von gegenüberliegenden
vorragenden Schalen aus, um Sammlerrohre zur erzeugen, entweder
ein Rohr an jeder Seite des Wärmetauschers
(gerade Strömung)
oder zwei nebeneinander liegende Rohre an einer Seite (sogenannte U-Strömung). Die
zwei am Ende gelegenen Plattenpaare sind im Allgemeinen keine kompletten
Paare, das heißt,
sie enthalten nicht zwei identische gestanzte Platten. Stattdessen
ist die Endplatte des ersten und letzten Plattenpaars oft einfach
flach, oder zumindest sind ihre Schalen abgeschlossen. Dies ist deshalb
der Fall, da die zwei Endplatten einfach Endabschlüsse und/oder
eine Montageoberfläche
für den
Einlass und den Auslass bereitstellen. Die gestapelte Schalen der
kompletten Plattenpaare dienen auch dazu, die Plattenpaare zu beabstanden,
um Raum für
die Luftkühlungsrippen
bereitzustellen.
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Ein andauerndes Problem in der Technik
der Verdampfer vom Stapelplatten-Typ war bisher der Bedarf für eine kompakte
Anordnung der Kühlmitteleinlass-
und Auslassleitungen. Das heißt,
die ideale Anordnung besteht darin, effektiv die Einlassleitung zu
dem Einlasssammler und die Auslassleitung von dem Auslasssammler
direkt benachbart zu haben, an nur einer Seite und an demselben
Ende des Verdampfers, an derselben Ecke des Kastens. Dieser kann
einfach und kompakt von dem Rest des Systems angeschlossen oder
abgeschlossen werden. Dieses Ideal ist jedoch speziell mit der Konstruktion der
geraden Strömung
schwierig zu erreichen, in welcher die Sammlerrohre an gegenüberliegenden
Seiten des Verdampfers liegen, wobei sie entlang der Oberseite und
Unterseite des Kastens verlaufen. Mit einer solchen Konstruktion,
wie sie in 5 des US-Patentes
5 101 891 veranschaulicht wird, ist die einfachste Anordnung eine
solche, in welcher eine kurze Einlassleitung oder Armatur an dem
Sammlerrohr an einem Ende und an einer Seite des Verdampfers befestigt
wird, und die Auslassleitung eine kurze Armatur diagonal gegenüberliegend
davon an der anderen Seite und dem anderen Ende ist. Ein langes Überleitungs rohr,
das außerhalb
des Verdampfers läuft,
wäre erforderlich,
um die zwei Armaturen benachbart zueinander zu machen, an demselben Ende
und an derselben Seite.
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Ein weiteres andauerndes Problem
mit dem Verdampfertyp, der gerade beschrieben wurde, war die Notwendigkeit,
die Kühlmittelströmung gleichmäßig innerhalb
des gesamten Verdampfers zu verteilen, um die natürliche Tendenz
des Kühlmittels,
in einem Pfad des geringsten Widerstandes diagonal über den
Kern vom Einlass zum Auslass zu strömen, während die anderen zwei Ecken
des Kerns nicht völlig
ausgefüllt
werden, zu überwinden.
Dies wurde durch sogenannte mehrere Durchführungen der Strömung gelöst, wobei
eines oder mehrere Hindernisse oder Separatoren in den Sammlerrohren
vorgesehen werden, um die Strömung
in ein Vor-und-Zurück-Muster
zu zwingen, das gleichmäßig durch
den gesamten Verdampfer verteilt ist. Mit gestanzten Platten können die
Separatoren bequem und kostengünstig
vorgesehen werden, indem einfach das zentrale Loch in jenen Plattenschalen,
wo ein Strömungshindernis
erwünscht
ist, nicht gestanzt wird. Dies wiederum kann einfach nur erreicht
werden, indem die Stanze, die normalerweise die gestanzte Platte
durchstoßen
würde,
zurückgezogen wird.
Ein unterschiedliches oder spezielles Stanzwerkzeug ist nicht erforderlich,
um die Hindernisplatte herzustellen. Ein Beispiel einer solchen
Konstruktion mit mehreren Durchgängen
ist aus dem US-Patent 4 274 482 ersichtlich.
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Eine Ausführungsform in dem gerade erwähnten Patent
4 274 482 veranschaulicht die Schwierigkeit, kompakte Einlässe und
Auslässe
bei einer Konstruktion mit gerader Strömung vorzusehen. Die beste
Lösung,
die erreicht wird, besteht darin, die Einlass- und Auslassarmatur
an demselben Ende, aber nicht an derselben Seite, des Verdampfers
zu platzieren, wie in 5 veranschaulicht.
Dazu muss jedoch ein eingebettetes Ein lassrohr nach unten in einen
Sammler hinein eingesetzt werden, dessen eingebettetes Ende tief
innerhalb des Kerns gegen eine Schale abgedichtet werden muss, was schwer
zu steuern ist. Eine alternative Verdampferkonstruktion vom Stapelplatten-Typ
mit mehreren Durchgängen,
welche in dem US-Patent 4 712 612 gezeigt wird, verwendet kein eingebettetes
Einlassrohr, sondern stützt
sich wieder auf lange, externe Rohre, um die ansonsten auseinander
liegenden Einlass- und Auslassarmaturen benachbart zueinander zu
bringen.
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Die so genannte U-Strömungs-Plattenkonstruktion,
für die
ein typisches Beispiel in dem US-Patent 5 062 477 ersichtlich ist,
besitzt die Sammlerrohre oder Tanks an derselben Seite (Oberseite
oder Unterseite) des Kastens, doch ergibt sich das einfachste Strömungsmuster
noch immer daraus, dass der Einlass und der Auslass sich an gegenüberliegenden Enden
des Verdampfers befinden, wie in 1 derselben
gezeigt. Die Bereitstellung komplexerer Strömungsmuster mit mehreren Durchgängen in
einem Verdampfer mit U-Strömung,
während
die Einlass- und Auslassarmaturen noch immer direkt benachbart zueinander
platziert werden, ist komplizierter. Mehrere Beispiele für einen
solchen Verdampfer in U-Strömung
sind aus dem US-Patent 5 024 269 ersichtlich. Dort wird eine Kombination
aus eingebetteten Einlass-/Auslassrohren und mehreren verschiedenen gestanzten
Plattenformen innerhalb jeder Ausführungsform verwendet, um das
gewünschte
Endergebnis zu erzielen. Weder eingebettete Rohre noch eine Vielzahl
von gestanzten Plattenformen sind vom Standpunkt der Kosten und
der Einfachheit des Zusammenbaus wünschenswert. Die U-Strömungskonstruktion,
die in dem US-Patent 4 589 265 gezeigt wird, setzt die Einlass-
und Auslassarmaturen benachbart zueinander und vermeidet es, eingebettete Einlass-
oder Auslassrohre zu verwenden, indem diese Funktion in die gezogenen
Schalen von einigen der Platten inkorporiert wird. Im Prinzip wird
der gesamte Kern durch zwei verschie dene Typen von kompletten Plattenpaaren
in der Hälfte
geteilt, und innerhalb des Kerns wird ein komplexes Strömungsmuster
erzeugt, das zuerst in einem U-Muster von dem nahen zu dem fernen
Ende verläuft,
dann von Seite zu Seite (Oberseite zur Unterseite) in einem weiteren
U-Muster, und schließlich
zurück
von dem fernen Ende zu dem nahen Ende. Wieder werden ein komplexes
Strömungsmuster
vom U-Typ und mehrere verschiedene Plattenkonstruktionen verwendet, nur
um den Einlass und den Auslass in der gewünschten Position anzuordnen.
Allgemeiner gesagt, sind U-Strömungkonstruktionen
an sich unerwünscht,
wenn der Kern selbst flach und jedes Plattenpaar schmal ist. Die
Teilung eines bereits schmalen Plattenpaars mit der zentralen Rippe,
die erforderlich ist, um das charakteristische U-Strömungsmuster
zu erhalten, erzeugt noch schmalere Strömungspfade und einen zu großen Druckabfall.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein Wärmetauscher des Plattentyps
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
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Im Allgemeinen stellt die Stapelplattenkonstruktion
der Erfindung eine Konstruktion in mehreren Durchgängen mit
gerader anstatt einer U-Strömung und
kompaktem Einlass und Auslass bereit, ohne die Verwendung von eingebetteten
Einlass- oder Auslassrohren, und mit einem Minimum an unterschiedlichen
Plattenformen. Eine grundlegende oder Standard-Plattenform stellt
alle Plattenpaare des grundlegenden Kerns bereit, mit Ausnahme des
Plattenpaars an dem fernen Ende. Der Einlass und der Auslass können an
derselben Ecke des Verdampfers mit einem Minimum an Herstellungskomplexität angeordnet
werden, während
ein standardmäßiger Strömungspfad
mit mehreren Durchgängen
bereitgestellt wird.
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In der offenbarten Ausführungsform
umfasst die Standard-Plattenform ein Paar von Seite an Seite vorragenden
Schalen an jedem Ende, vier insgesamt, von welchen nur drei tatsächlich in
dem fertig gestellten zusammengebauten Verdampfer genutzt werden.
Indem jedes Ende der Standard-Platte identisch hergestellt wird,
werden jedoch die Symmetrie und die Einfachheit der Herstellung
beibehalten. Die erste oder die Hauptschale eines jeden Paars ist
zur inneren Oberfläche
der Platte hin offen, während
die zweite dies nicht ist, und sie ist auch diskret von der ersten
Schale. Die Standard-Platten können
in einander zugewandten Paaren verbunden werden, um in typischer
Weise, auf Grund ihrer Symmetrie von Ende zu Ende, Strömungsrohre
zu erzeugen. Wenn eine Vielzahl von solchen Plattenpaaren zusammen gestapelt
wird, erzeugen die ausgerichteten Hauptschalen ein Sammlerrohr an
jeder Seite (oder an der Oberseite und an der Unterseite) des Verdampfers. Ein
diskretes Überleitungsrohr
ist benachbart zu jedem Sammlerrohr, das von den ausgerichteten
zweiten Schalen gebildet wird.
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An dem fernen Ende des Verdampfers
ist die vorletzte Platte eine spezielle Platte, welche im Gegensatz
zu den Standard-Platten nicht symmetrisch von einem Ende zum anderen
ist. Ein Ende (das Ende an der Unterseite) besitzt dasselbe Paar
aus erster und zweiter Schale wie die Standard-Plattenkonstruktion, während das
andere Ende (das obere Ende) eine einzelne, nach einwärts vorragende Übergangsschale
besitzt, welche zu den Enden sowohl des Sammlerrohrs an der Oberseite
als auch des Überleitungsrohrs
hin offen ist. Zusätzlich
besitzt zumindest eine Standard-Platte
eine nicht durchstochene Hauptschale an dem oberen Ende, um zumindest
das Sammlerrohr an der Oberseite an einem Punkt zwischen dem nahen
und dem fernen Ende des Verdampfers zu blockieren. Sowohl an dem
nahen als auch an dem fernen Ende des Verdampfers dient eine flache
Platte dazu, die Überleitungsrohre und
Sammlerrohre an deren Enden abzuschließen, außer an der Oberseite des nahen
Endes, welches offen gelassen wird.
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Der so aufgebaute Verdampferkern
gestattet es dem Kühlmittel,
in das offene Überleitungsrohr
an der Oberseite an dem nahen Ende einzutreten. Das eingelassene
Kühlmittel
strömt
durch das diskrete Überleitungsrohr
entlang der Oberseite, den ganzen Weg bis zu dem fernen Ende, ohne
in irgendeines der Strömungsrohre
einzutreten. An dem fernen Ende strömt das Kühlmittel durch die Übergangsschale,
in das benachbarte Sammlerrohr an der Oberseite hinein, wo seine
Strömung
durch den zumindest einen Separator blockiert wird. Die Strömung wird
so durch jene Strömungsrohre
(Plattenpaare) nach unten gezwungen, die zwischen dem Separator
und dem fernen Ende angeordnet sind. Von dort strömt das Kühlmittel
durch das Sammlerrohr an der Unterseite und zuletzt gegen den Abschluss,
der durch die flache äußere Platte
an dem nahen Ende vorgesehen wird, welcher sie zurück hinauf
in das Sammlerrohr an der oberen Seite hinein und aus dem offenen
Ende des Sammlerrohrs an der oberen Seite, benachbart zu dem Einlasspunkt,
hinaus zwingt. Das Überleitungsrohr
an der Unterseite des Verdampfers wird an jedem Ende durch die zwei Endplatten
vollständig
abgeschlossen, und somit außer
Funktion gesetzt. Dieser Leerraum ist jedoch kein Nachteil, da es
die Plattensymmetrie von Ende zu Ende ist, die durch die identischen
zwei Paare von Schalen vorgesehen wird, welche für den Vorteil bei der Herstellung
und dem Zusammenbau sorgt. Der nicht verwendete Raum kann auch minimiert
werden, indem die zweite Schale schmaler als die erste gemacht wird,
wodurch die Größe des Sammlerrohrs
im Vergleich zu dem Überleitungsrohr
maximiert wird. So wird eine einfache, kompakte Konstruktion erreicht,
mit einem Minimum an verschiedenen Plattenkonstruktionen und Teileinventar.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Merkmale der Erfindung werden
aus der folgenden schriftlichen Beschreibung sowie aus den Zeichnungen
klarer werden, in welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Verdampfers nach dem Stand der Technik
ist;
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2 eine
Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Verdampfers
gemäß der Erfindung
ist;
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3 eine
Vorderansicht desselben Verdampfers ist;
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4 ein
Grundriss der inneren Oberfläche einer
Standard-Platte ist;
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5 ein
Grundriss der inneren Oberfläche einer
speziellen Platte ist;
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6 ein
Grundriss der inneren Oberfläche einer
Standard-Platte ist, die modifiziert wurde, um einen Strömungsseparator
bereitzustellen;
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7 ein
perspektivische Ansicht ist, welche die flache Platte an dem fernen
Ende benachbart zu der speziellen Platte, sowie ein einander zugewandtes
Paar von Standard-Platten zeigt;
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8 eine
perspektivische Ansicht ist, welche eine Standard-Platte neben einer
Standard-Platte, welche modifiziert wurde, um eine Strömungstrennung
bereitzustellen, ein benachbartes, einan der zugewandtes Paar von
Standard-Platten, sowie eine weitere Standard-Platte benachbart
zu der flachen Platte an dem nahen Ende zeigt;
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9 eine
schematische perspektivische Ansicht eines möglichen Strömungsmusters mit mehreren Durchgängen ist,
das mit der Erfindung erzielt werden kann.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Zuerst Bezug nehmend auf 1 wird ein Verdampfer des
Lamellen-Stapelplatten-Typs
mit gerader Strömung
nach dem Stand der Technik allgemein bei 10 bezeichnet.
Der Verdampfer 10 besteht aus einer Vielzahl von Plattenpaaren 12,
von welchen jede Platte eine einzelne, weite, vorragende Schale 14 an
jedem Ende besitzt. Die Schalen 14 richten sich aus und
stapeln sich, um Sammlerrohre entlang der Oberseite und Unterseite
des Verdampfers 10 zu bilden. Um die Einlassleitung 16 und
die Auslassleitung 18 zurück zu einem gemeinsamen Punkt
an einer Blockarmatur B an dem nahen Ende des Verdampfers 10 zu
bringen, ist es notwendig, dass eine der Leitungen extern von der
Unterseite des fernen Endes, das ferne Ende hinauf und entlang der
Oberseite zurück
zu dem fernen Ende geführt wird.
Dies ist kostspielig und verbraucht Raum. Die extern verlaufende
Leitung kann, wie oben angemerkt, mit einer eingebetteten Leitung
ersetzt werden, doch macht dies eine interne Lötverbindung erforderlich, die
schwierig zu steuern ist.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 2 und 3 wird eine bevorzugte Ausführungsform
eines Verdampfers gemäß der Erfindung
allgemein bei 20 angezeigt. Der Verdampfer 20 ist
ebenfalls im Allgemeinen kastenförmig,
mit einer flachen Platte 22 am nahen Ende, einer flachen
Platte 24 an dem fernen Ende, und einer Vielzahl von kompletten
oder Standard-Plattenpaaren
dazwischen, die im Allgemeinen bei 26 angezeigt werden.
Der Verdampfer 20 ist vom geraden Strömungstyp, das heißt, jedes
Plattenpaar 26 ist ein gefertigtes Strömungsrohr, und Kühlmittel strömt über die
gesamte Breite. Dies stellt einen kleineren Druckabfall dar als
eine U-Strömungskonstruktion,
die nur die halbe Plattenbreite verwendet, speziell mit einem flachen
oder schmalen Kern. Jedoch stellt die Erfindung einen Einlass 28 und
einen Auslass 30 bereit, beides kurze Armaturen an Stelle
von langen Leitungen, die zueinander benachbart sind. Mit benachbart
ist gemeint, dass sie sich an derselben Ecke an der Oberseite und
an dem nahen Ende des Verdampfers 20 befinden. Es gibt
keine langen externen Leitungen, und keine eingebetteten Rohre hinter
den Armaturen 28 und 30. Dies wird durch die speziellen
Plattenkonstruktionen und -formen ermöglicht, die als Nächstes im
Detail beschrieben werden.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 4 und 8 bestehen die kompletten oder Standard-Plattenpaare 26,
wie oben angemerkt, aus einem einander zugewandten Paar von identischen,
standardmäßigen gestanzten
Platten, von welchen eine allgemein bei 32 angezeigt ist,
und von welchen mehrere in 8 gezeigt
werden. Mit "komplett" ist gemeint, dass
jedes Plattenpaar 26, mit Ausnahme der zwei äußersten
Paare, zwei der Standard-Platten 32 umfasst, wohingegen
die äußersten
zwei Plattenpaare dies nicht tun, wie in größerem Detail unten beschrieben
wird. Jede Standard-Platte 32 besitzt
ein Paar von Schalen an jedem Ende, eine erste oder Hauptschale 34,
und eine benachbarte zweite Schale 36. Jede Schale 34 und 36 ragt
um denselben Abstand von der inneren Oberfläche 38 der Platte
vor, und jede ist in der Mitte durchstochen oder offen. Die Hauptschale 34 ist
jedoch breiter und zu der inneren Oberfläche 38 der Platte
hin offen, während
die zweite Schale 36 schmaler ist, und ist so gebildet,
dass sie sowohl von der Hauptschale 34 als auch von der inneren
Oberflä che 38 der
Platte diskret ist. Diese Symmetrie von Ende zu Ende gestattet es,
dass zwei der Standard-Platten 32 schichtweise übereinander gelegt
werden, wobei die inneren Oberflächen 38 einander
zugewandt sind, wie am besten in 8 zu
sehen ist, und wobei die jeweiligen Paare von Schalen 34 und 36 ausgerichtet
sind, jedoch in entgegengesetzte Richtungen vorragen. Wenn die Kanten
um die inneren Oberflächen 38 herum
zusammen verlötet werden,
werden Strömungsrohre
durch das entstehende Plattenpaar 26 gebildet, und Kühlmittel
kann von einer Hauptschale 34 und hinauf oder hinunter durch
die andere Hauptschale 34 strömen. Während die Hauptschale 34 nicht
die volle Breite der Platte 32 umfasst, ist sie breit genug,
um erfolgreich das Kühlmittel
aus dem Strömungsraum,
der zwischen den einander zugewandten inneren Oberflächen 38 gebildet
ist, zu verteilen oder abzuziehen.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 6 und 8 werden alle kompletten Plattenpaare 26 aus Platten
gebildet, die exakt wie die Standard-Platte 32 sind, mit
einer geringfügigen,
aber operativ bedeutsamen Ausnahme. An zumindest einem Punkt des Kerns
(an drei Punkten in der offenbarten Ausführungsform) ist eine der Standard-Platten,
angezeigt bei 32',
so gestanzt, dass die Hauptschale 34' an einem Ende nicht durchstochen
und massiv bleibt. Die modifizierte Standard-Platte 32' besitzt dieselbe
Größe und Form,
und ist mit demselben Formensatz gestanzt worden, so dass die verbleibenden
Schalen 34 und 36 identisch zu einer nicht modifizierten
Standard-Platte 32 sind. Eine Stanze zum Durchstechen der
Schale in der Form wird einfach zurückgezogen gelassen, wenn der
Stanzarbeitsschritt ausgeführt wird.
Somit sind keine zusätzlichen
Formen erforderlich, und die modifizierte Platte 32' stellt nicht
wirklich einen zusätzlichen
Aufwand oder sogar eine unterschiedliche Plattenkonstruktion als
solche dar.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 5 und 7 ist die Plattenkonstruktion, die beträchtlich
von der Standard-Platte 32 abweicht, eine so genannte spezielle
Platte, die allgemein bei 40 angezeigt wird. Die spezielle
Platte 40 besitzt dieselbe Größe und grundlegende Form wie
die Standard-Platte 32,
wobei die benachbarten Schalen 34 und 36 an einem Ende
identisch mit den gleich nummerierten Schalen an einer Standard-Platte 32 sind,
sowie eine identische innere Oberfläche 38. Die spezielle
Platte 40 ist jedoch nicht von Ende zu Ende symmetrisch,
da sie eine einzelne große Übergangsschale 42 an
dem anderen Ende besitzt. Die Übergangsschale 42 ragt ebenfalls
von der inneren Oberfläche 38 vor,
und hat ungefähr
dieselbe Größe wie ein
benachbartes Paar von Schalen 34 und 36, und ist
doppelt durchstochen, um mit diesen zusammenzupassen. Jedoch ist die Übergangsschale 42 eine
einzelne Schale, die zu der inneren Oberfläche 38 der Platte
hin vollständig offen
ist, nicht zwei Schalen, von welchen eine diskret ist. Es wird nur
eine spezielle Platte 40 verwendet, und ihre Position und
ihr Betrieb werden als Nächstes
beschrieben.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 2, 7 und 8 wird
der allgemeine Aufbau des Verdampfers 20 und die Position
der verschiedenen Plattenkonstruktionen veranschaulicht. Alle Plattenpaare 26 sind zwischen
den zwei Endplatten, der flachen Platte 22 an dem nahen
Ende und der flachen Platte 24 an dem fernen Ende schichtweise übereinander
gelegt. Der Begriff "flach" bedeutet hier nicht
notwendigerweise absolut flach, obwohl die Endplatten dies sein könnten, sondern
flach in dem Sinn, dass keine vorragenden Schalen notwendig sind.
Die Endplatten 22 und 24 sorgen einfach für einen
Abschluss der zwei Platten, die direkt dazu benachbart sind. Die
Platte 24 an dem fernen Ende ist ein einfacher Abschluss, gepaart
mit der benachbarten speziellen Platte 40. Die Platte 22 an
dem nahen Ende ist mit der benachbarten Standard-Platte 32 gepaart,
und ist bei 44 und 46 durchstochen, um einen Eingang
in die ausgerichteten Schalen 34 und 36 der benachbarten
Standard-Platte 32 vorzusehen. Wenn der Verdampfer 20 zum
Verlöten
gestapelt wird, richten sich alle der in entgegengesetzte Richtungen
vorragenden Schalen 34 und 36 der Standard-Plattenpaare 26 aus,
um ein Sammlerrohr 48 bzw. ein Überleitungsrohr 50 von Seite
zu Seite zu erzeugen. Es gibt ein benachbartes Paar von Sammlerrohren 48 und 50 sowohl
an der Oberseite als auch an der Unterseite des Verdampfers 20,
doch nur drei dieser möglichen
vier Strömungsdurchgänge sind
wirksam, wie unten beschrieben. An einer Seite (der Oberseite) sind
das Sammlerrohr 48 und das Überleitungsrohr 50 an
dem nahen Ende zu der Auslassarmatur 30 und zu der Einlassarmatur 28 hin
offen. Diese werden an die flache Platte 22 an dem nahen
Ende an deren zwei durchstochenen Löchern 44 und 46 angelötet. An
einer ausgewählten
Anzahl von Positionen entlang des Plattenstapels wird eine modifizierte
Standard-Platte 32' eingesetzt,
mit einer nicht durchstochenen Hauptschale 34', die in dem
Sammlerrohr 48 entweder an der Oberseite oder an der Unterseite
angeordnet ist. Die Anzahl von solchen Blockierungspositionen hängt von
der Anzahl der gewünschten
Strömungsdurchgänge ab,
wie unten in größerem Detail
beschrieben wird, doch würde
zumindest eine solche nicht durchstochene Hauptschale 34' an der Oberseite
platziert werden, welche das Sammlerrohr 48 an der Oberseite
blockiert, wie in 8 gezeigt.
Im Allgemeinen sind dann nur zwei grundlegende Plattenkonstruktionen
erforderlich, abgesehen von den Endplatten 22 und 24,
welche für
den Abschluss sorgen, wobei diese die Standard-Platte 32 (und 32') und die spezielle
Platte 40 sind. Nur zwei unterschiedliche Formensätze werden
benötigt,
um diese zwei grundlegenden Platten herzustellen, wodurch der Werkzeugbedarf
und die Kosten minimiert werden. Nur eine spezielle Platte 40 wird
benötigt,
und diese ist in einer festgelegten, einfach zu begründenden
Position, benachbart zu der fernen Endplatte 24, zu finden. Der
Zusammenbau ist daher kostengünstig
und relativ einfach, ohne eingebettete Einlass- oder Auslassrohre,
und mit sehr wenigen unterschiedlichen Plattenkonstruktionen oder
-positionen.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf 9 wird der Strömungsbetrieb,
der mit dieser einfachen Konstruktion möglich ist, veranschaulicht.
Wie offenbart, werden drei modifizierte Standard-Platten 32' mit nicht durchstochenen
Schalen 34' entlang
des Kerns gestapelt, zwei in dem Sammlerrohr 48 an der
oberen Seite, und eine in dem Sammlerrohr 48 an der unteren
Seite, zwischen den beiden anderen. Die Anzahl von modifizierten
Standard-Platten, die verwendet wird, bestimmt die Anzahl von Strömungsdurchgängen. Das
heißt,
eine Einzelne in dem Sammlerrohr 48 an der Oberseite ergibt
ein Muster mit zwei Durchgängen,
eine Weitere in dem Sammlerrohr 48 an der Unterseite ergibt
drei Durchgänge,
und noch eine Weitere in dem oberen Sammlerrohr 48 ergibt vier;
oder eine für
zwei, zwei für
drei, drei für
vier und so weiter. In der offenbarten Ausführungsform wird ein Muster
mit vier Durchgängen
verwendet, welches in einer vereinfachten Weise veranschaulicht
wird. Wie gezeigt, tritt Kühlmittel
von der Einlassarmatur in das Überleitungsrohr 50 an
der Oberseite an dem nahen Ende ein und strömt den ganzen Weg zu dem fernen
Ende, ohne in irgendeines der Plattenpaare 26 einzutreten,
da die ausgerichteten zweiten Schalen 36 alle diskret sind.
An dem fernen Ende tritt der Kühlmittelstrom
in die Übergangsschale 42 der
speziellen Platte 40 ein, strömt in das benachbarte Sammlerrohr 48 an
der Oberseite, und wird dann durch dessen Strömungsseparator 34' an der Oberseite
nach unten gezwungen, durch jene Standard-Plattenpaare 26,
die zwischen dem Strömungsseparator 34' an der Oberseite
und der fernen Endplatte 24 angeordnet sind, und in das
Sammlerrohr 48 an der Unterseite hinein. Damit ist ein
erster Durchgang abgeschlossen. Als Nächstes folgt der Kühlmittelstrom
dem Sammlerrohr 48 an der Unterseite, bis er durch den
Strömungsseparator 34' an der Unterseite
blockiert wird, wo er wieder hinauf in das Sammler rohr 48 an
der Oberseite hinein gedrückt
wird, wodurch ein zweiter Durchgang abgeschlossen wird. Von dem
Sammlerrohr 48 an der Oberseite wird der Strom nach unten
und wieder hinauf in zwei weiteren Durchgängen gezwungen, wobei er schließlich das
Sammlerrohr 48 an der oberen Seite durch die Auslassarmatur 30 verlässt. Die
Begriffe oben und unten, nah und fern, sollten als Begriffe verstanden
werden, die hier aus Gründen
der Einfachheit gewählt
werden, da der Verdampfer 20 auch umgedreht werden könnte. Was
hier von Bedeutung ist, ist die Tatsache, dass die Einlass- und
Auslassarmaturen 28 und 30 benachbart sind, an
demselben Ende und derselben Seite des Verdampfers 20,
unabhängig
davon, ob diese Seite die Oberseite oder die Unterseite ist, oder
das nahe oder das ferne Ende. Dies ist die kompakteste Anordnung,
die möglich ist.
Diese kompakte Anordnung wird erreicht, obwohl das Strömungsmuster
gerade, keine U-Strömung
ist, und obwohl keine eingebetteten Einlass- oder Auslassrohre eingesetzt werden.
Der Einlass und der Auslass könnten
auch umgekehrt werden, und würden
dennoch in einer geraden Strömung
verlaufen, in einem Muster mit mehreren Durchgängen mit benachbartem Einlass
und Auslass. Unabhängig
davon wird das Überleitungsrohr 50,
das der Seite mit dem benachbarten Einlass und Auslass gegenüberliegt, nicht
verwendet, ist zwischen den Endplatten 22 und 24 abgeschlossen
und ist trocken. Während
eine einzelne Reihe von Schalen und ein einzelnes Sammlerrohr an
dieser Seite vorgesehen werden könnten, würde dies
die Symmetrie von Ende zu Ende der ansonsten standardisierten Platte 32 brechen.
Das Brechen dieser Symmetrie würde
erfordern, dass spiegelgleiche rechte und linke Platten mit unterschiedlichen
Formensätzen
gestanzt werden, um die Plattenpaare zu bilden. So sorgt der scheinbar
zusätzliche
und nutzlose Raum für
einen echten Vorteil, indem er sowohl den Bedarf für ein eingebettetes
Einlassrohr beseitigt als auch die Anzahl der erforderlichen Plattenformen
minimiert.
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Es sind auch Abwandlungen in den
offenbarten Ausführungsformen
möglich.
In der allgemeinsten Form könnte
die gezeigte Konstruktion als ein Wärmetauscher anstatt eines Verdampfers
verwendet werden, wie zum Beispiel als ein Heizungswärmetauscher.
Wie bereits angemerkt, könnten
auch mehr oder weniger Durchgänge
mit mehr oder weniger modifizierten Standard-Platten 32' vorgesehen werden.
Es könnte
sogar eine größere Standardisierung
der Platten vorgesehen werden, indem die flache Platte 24 an
dem fernen Ende mit einer weiteren modifizierten Standard-Platte 32 ersetzt
wird, in welcher alle Schalen 34 und 36 an beiden
Enden der Platte geschlossen belassen wären, so dass sie einen vollständigen Abschluss
für die
benachbarte spezielle Platte 40 bereitstellen würde. Ebenso
könnte
die flache Platte 22 an dem nahen Ende mit einer modifizierten
Standard-Platte 32 ersetzt werden, in welcher nur die Schalen 34 und 36 an
einem Ende geschlossen belassen werden. Die Einlass- und Auslassarmaturen 28 und 30 könnten an
den durchstochenen Schalen 34 und 36 an dem anderen
Ende befestigt werden. Dies würde
jegliches Werkzeug eliminieren, das zur Erzeugung der flachen Endplatten
erforderlich war. Im Allgemeinen ist es jedoch erwünscht, dass
die Endplatten im Wesentlichen flach sind, ohne Vorsprünge, wie
sie nicht durchstochene Schalen erzeugen würden. Die Übergangsschale 42 der
speziellen Platte muss zu der inneren Oberfläche 38 dieser Platte
hin nicht absolut offen sein, und könnte von dieser diskret sein.
Solange die Übergangsschale 42 zu
dem Schalenpaar 34 und 36 der benachbarten Standard-Platte 32 hin
offen ist, wird sie noch immer bewirken, dass der Strom von dem Überleitungsrohr 50 in
das Sammlerrohr 48 hinein geschickt wird. Das Strömungsrohr,
das ansonsten durch die spezielle Platte 40 und die Platte 24 an
dem fernen Ende gebildet wird, wird aber keinen sich bewegenden
Strom dadurch besitzen, solange die Übergangsschale 42 nicht
auch zur inneren Oberfläche 38 der
speziellen Platte 40 hin offen ist. Die Hauptschale (34)
wird so offenbart, dass sie breiter ist als die diskrete zweite
Schale (36), da es die Schale ist, die das Sammlerrohr
(48) bildet, welches das Rohr speist, im Gegensatz zu dem
diskreten Überleitungsrohr
(50), welches die Strömungsrohre nicht
speist. Diese relative Breitenbeziehung ist nicht absolut notwendig,
jedoch hilfreich. Daher ist klar, dass es nicht beabsichtigt ist,
die Erfindung nur auf die bevorzugte offenbarte Ausführungsform
zu beschränken.