DE69300478T2

DE69300478T2 - Plate heat exchanger.

Info

Publication number: DE69300478T2
Application number: DE1993600478
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Croiset
Original assignee: Compagnie Industrielle dApplications Thermiques SA CIAT
Current assignee: Compagnie Industrielle dApplications Thermiques SA CIAT
Priority date: 1992-11-03
Filing date: 1993-11-02
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2013-11-03
Also published as: FR2697621B1; FR2697621A1; DE69300478D1; EP0597778A1; ES2076833T3; EP0597778B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach der im Oberbegriff des einzigen Anspruch definierten Gattung und wie er auch zum Beispiel aus dem Dokument WO-A-86/05866 bekannt ist. Derartige Wärmetauscher werden durch Stapel von Platten gebildet, die in der Art und Weise geformt und angeordnet sind, daß zwischen zwei verstärkten Platten zwei getrennte Kreisläufe für den Umlauf von Wärmeträgerflüssigkeit und der zum Aufwärmen oder zum Abkühlen bestimmten Flüssigkeit gegeben sind.The present invention relates to a heat exchanger of the type defined in the preamble of the only claim and as is also known, for example, from document WO-A-86/05866. Such heat exchangers are formed by stacks of plates which are shaped and arranged in such a way that, between two reinforced plates, there are two separate circuits for the circulation of heat transfer fluid and the fluid intended for heating or cooling.

Für den Anschluß jedes der beiden Kreisläufe des Wärmetauschers mit der Installation, mit welcher dieser angeschlossen ist, ist es notwendig, mindestens einen Einlauf und mindestens einen Auslauf vorzusehen, wobei die Vorrichtung mit wenigstens vier Verbindungsanschlüssen ausgerüstet ist. Nun bringt das Befestigen dieser Verbindungsanschlüsse auf der oder den Endplatten des Stapels und auf den korrespondierenden, verstärkten Platten also auf den ersten Blick sehr ernsthafte Probleme mit sich, zumindest wenn man, wie bekannt, wenigstens einen automatisierten Fertigungvorgang mit gesteigerter Taktproduktion annimmt.To connect each of the two circuits of the heat exchanger to the installation to which it is connected, it is necessary to provide at least one inlet and at least one outlet, the device being equipped with at least four connection connections. Now, fixing these connection connections to the end plate(s) of the stack and to the corresponding reinforced plates therefore presents very serious problems at first glance, at least if, as is known, one assumes at least an automated manufacturing process with increased cycle time.

In der Praxis hat man sich mehr oder weniger damit zufrieden gegeben, jeden Abzweig in eine vorgefertigte Bohrung in der oder in die Endplatten zu setzen, wobei die axiale Halterung dadurch gesichert wurde, daß zur wechselseitigen Verbindung der geschichteten Platten des Wärmetauschers hartgelötet wurde. Bei einer derartigen Lösung besteht der Vorteil der Einfachheit der Herstellung, wobei es sich jedoch häufig als mangelhaft erwiesen hat, eine wirkungsvolle Befestigung sicherzustellen, die in der Lage ist, Kräften zu widerstehen, die auf eine derartige Apparatur im Zuge industrieller Nutzung wirken.In practice, it has been more or less sufficient to place each branch in a pre-drilled hole in the end plate(s), with axial support being ensured by brazing to mutually connect the laminated plates of the heat exchanger. Such a solution has the advantage of being simple to manufacture, but it has often proved inadequate to ensure an effective fastening capable of withstanding the forces acting on such equipment during industrial use.

Gemäß der Druckschrift WO-A-86/95866 (TORELL AB) wurde die Verbindung an der Stelle jedes der Abzweige dadurch verbessert, daß deren innere Enden mit einer axialen Verlängerung verringerter Stärke versehen wurde, die nach Einführen in die Bohrung der Endplatten umgebördelt eine Art Kante bildet, ähnlich dem Kopf einer Niete, wobei die Gesamtheit anschließend dem übliche Hartlötverfahren unterzogen wird.According to document WO-A-86/95866 (TORELL AB), the connection at the location of each of the branches has been improved by providing their inner ends with an axial extension of reduced thickness which, when inserted into the bore of the end plates, is bent over to form a kind of edge similar to the head of a rivet, the assembly then being subjected to the usual brazing process.

Man hat jedoch festgestellt, daß das Umbördeln des hindurchgeführten Endes der axialen Verlängerung die Konstruktion in erstaunlicher Weise entscheidend verkomplizierte, so daß in Folge dessen die Produktionskosten im wesentlichen anstiegen.However, it was found that flanging the end of the axial extension added considerable complexity to the design, and as a result, the production costs increased significantly.

Diesen Mißstand soll die vorliegende Erfindung abhelfen, die für einen Wärmetauscher in dem einteiligen Anspruch näher definiert ist.The present invention is intended to remedy this deficiency, which is defined in more detail for a heat exchanger in the one-part claim.

Gemäß der Erfindung hat man an jedem Abzweig ein zylindrisches Ansatzstück vorgesehen, an dem ein Gewinde vorhanden ist, welches nach Durchdringen der gegenüberliegenden, verstärkten Platte das Schrauben in eine Bohrung der einen oder der beiden Endplatten des Stapel erlaubt. Das Ansatzstück enthält eine Nut am Ausgang des Gewindes, die den Rand der Bohrung aufnimmt, wobei in besagte Nut ein Hartlot- Ring für den Vorgang des Hartlötens zur dichtenden Verbindung der Platten vorgesehen ist.According to the invention, a cylindrical extension is provided on each branch, on which there is a thread which, after penetrating the opposite reinforced plate, allows screwing into a hole in one or both end plates of the stack. The extension has a groove at the exit of the thread which receives the edge of the hole, a brazing ring being provided in said groove for the brazing process for sealing the connection of the plates.

Man hat bei einem derartigen Vorgehen festgestellt, daß das Hartlot in nur einer Funktion die Dichtheit der Verbindung sichert, wobei der Zusammenhalt an jeder Stelle jedes Zweiges durch das vorgesehene Anschlußstücke gesichert ist, durch Schrauben in die oder die verstärkten Platten.It has been found that with such an approach, the brazing alloy has only one function: to ensure the tightness of the joint, while the cohesion is ensured at every point of each branch by the connecting piece provided, by screwing it into the reinforced plate(s).

Die anliegenden Zeichnungen geben ein Beispiel und erlauben das bessere Verständnis der Erfindung, wobei die Vorteile, welche die Erfindung ausmachen, in den nachstehenden Figuren beschrieben werden:The accompanying drawings give an example and allow a better understanding of the invention, the advantages which constitute the invention being described in the following figures:

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt einer allgemeinen Anordnung der Elemente, die einen Wärmetauscher bilden, gemäß der Erfindung;Fig. 1 shows a vertical section of a general arrangement of the elements forming a heat exchanger according to the invention;

Fig. 2 gibt eine Ansicht gemäß der Figur 1 mit eingesetzten Abzweigen in der Seitenansicht wieder;Fig. 2 shows a view according to Figure 1 with inserted branches in side view;

Fig. 3 zeigt dieselbe Art eines Tauschers, wie er sich nach der Lötverbindung darstellt.Fig. 3 shows the same type of exchanger as it appears after the soldering connection.

Bei dem dargestellten Tauscher handelt es sich um einen klassischen Typ, was seine allgemeine Struktur angeht, der durch einen Plattenstapel von thermischen Tauschern 1 eingeschlossen zwischen zwei verstärkten Platten 2 und 3 gebildet ist. Jede Platte 1 wird durch Pressen eines nicht oxidierenden Stahlbandes erhalten, wobei wenigstens eine Seite mit einer Lotschicht 1a bedeckt ist; das Stanzwerkzeug ist dabei derart profiliert, daß jede der Platten 1, neben einem umgebenden Rand zur sicheren Führung der Schichtung, vier Vertiefungen oder Mulden (von denen nur zwei auf den Zeichnungen dargestellt sind) aufweist, die jeweils paarweise zusammenwirken, über die eine oder die andere der beiden Seiten der betrachteten Platten. Der Boden jeder Mulde ist mit dem Bezugszeichen 1b bezeichnet, wobei es sich von selbst versteht, daß man mit einer Platte inverser Gestaltung einen entsprechenden Plattenstapel 1, und zwischen zwei Platten 2 und 3 eine definierte Einheit erhält mit zwei unabhängigen Kreisläufe für die beiden betroffenen Flüssigkeiten.The exchanger shown is a classic type in terms of its general structure, consisting of a stack of thermal exchangers 1 sandwiched between two reinforced plates 2 and 3. Each plate 1 is obtained by pressing a non-oxidizing steel strip, at least one side of which is covered with a layer of solder 1a; the stamping tool is profiled in such a way that each of the plates 1, in addition to a surrounding edge for safely guiding the stacking, has four recesses or troughs (only two of which are shown in the drawings) which cooperate in pairs, on one or the other of the two sides of the plates in question. The bottom of each trough is designated by the reference 1b, it being understood that with a plate of inverted design, a corresponding stack of plates 1 is obtained, and between two plates 2 and 3 a defined unit with two independent circuits for the two fluids concerned.

Die eine der Platten 2 und 3 , nämlich die im Beispiel dargestellte obere Platte 2, soll ersichtlich mit mindestens vier Verbindern versehen sein, zum Verbinden der zwei Umläufe mit der Installation, an die der Tauscher angeschlossen sein soll. Jeder dieser Verbinder, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 4, ist derart profiliert, um am Ende einen Verbindungskanal aufzunehmen.One of the plates 2 and 3 , namely the one shown in the example upper plate 2, must be provided with at least four connectors for connecting the two circuits to the installation to which the exchanger is to be connected. Each of these connectors, identified by the reference numeral 4, is profiled in such a way as to receive a connection channel at the end.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat man an jedem Verbinder 4 ein zylindrisches Ansatzstück 4a vorgesehen, welches ein Gewinde 4b aufweist, dessen oberer Gang sich zum Inneren einer ringförmigen Nut 4c öffnet. Man kann erkennen, daß die Länge jedes Ansatzstückes 4a und die axiale Erstreckung der Nut 4c unterschiedlich ausgebildet ist, dadurch hervorgerufen, daß der gegenüberliegende Verbinder 4 mit einer einzelnen Platte 1 korrespondieren muß (wegen der rechten Lage des Verbinders gemäß Darstellung in der Zeichnung), oder an zwei übereinanderliegenden Platten 1, so daß in jeden Fall jede Verbindung 4 gut mit dem Abgang des Umlaufs, zu dem er korrespondiert, verbunden ist.According to the present invention, each connector 4 is provided with a cylindrical end piece 4a, which has a thread 4b, the upper thread of which opens into an annular groove 4c. It can be seen that the length of each end piece 4a and the axial extension of the groove 4c are different, due to the fact that the opposite connector 4 must correspond to a single plate 1 (due to the right position of the connector as shown in the drawing) or to two superimposed plates 1, so that in any case each connection 4 is well connected to the outlet of the circuit to which it corresponds.

Wie dargestellt, wird das Ansatzstück 4a eines jeden Verbinders 4 ganz in eine der Bohrungen 2a der obenliegenden Platte 2 eingeführt, bis zu der Bohrung 1b, der oder des Plattenstapels 1. Der Durchmesser der Bohrungen 1b entspricht etwa dem mittleren Umfang jedes Verbinders, wobei das Ansatzstück 4a sich infolge seines Gewindes 4b in eine oder die ihm entsprechenden Bohrungen 1b einschraubt, und das bis zu dem Rand des letzten Gewindeganges bis in die Nut 4c (s. Figur 2).As shown, the extension piece 4a of each connector 4 is fully inserted into one of the holes 2a of the upper plate 2, up to the hole 1b of the plate stack 1. The diameter of the holes 1b corresponds approximately to the average circumference of each connector, whereby the extension piece 4a is screwed into one or more of the holes 1b corresponding to it due to its thread 4b, up to the edge of the last thread into the groove 4c (see Figure 2).

Gut zu erkennen ist das Eindringen des oben genannten Randes in die Nut 4c, die einen ringförmigen freien Raum im Bereich des Grundes der besagten Nut aufweist. Folglich ergibt sich, daß dieser Raum X sich verfüllen läßt mit Lot (ringförmiger Verbinder oder Strang Y, wie in Figur 3 dargestellt), durch einen Lötarbeitsgang, der zur dichtenden Verbindung der geschichteten Platten 1 bestimmt ist, die in Folge dessen effektiver wird.It is clearly visible that the above-mentioned edge penetrates into the groove 4c, which has an annular free space in the area of the bottom of the said groove. It follows that this space X can be filled with solder (annular connector or strand Y, as shown in Figure 3), by means of a soldering operation intended to seal the laminated plates 1, which is therefore more effective.

Unter diesen Bedingungen beruht die Befestigung 4 im Bereich des Abzweigs des Anschlusses auf dem mit dem Gewinde 4b versehenen Ansatzstück, was seinen Widerstand gegen axiale Ausreiß-Kräfte angeht. wobei dessen Verbinder oder Strang Y dadurch die Dichtigkeit der Abzweigung bedingt. Die Ausführungen zeigen, daß diese Doppelwirkung der Funktionen jedes Risiko des ungewollten Loslösens der Verbindungen beim Betrieb des Wärmetauschers unterbindet.Under these conditions, the fastening 4 in the area of the branch of the connection on the end piece provided with the thread 4b, in terms of its resistance to axial pull-out forces. The connector or strand Y of this therefore ensures the tightness of the branch. The explanations show that this double action of the functions eliminates any risk of accidental loosening of the connections during operation of the heat exchanger.

Claims

01. Heat exchanger consisting of a stack of plates (1) held between two reinforced plates (2, 3), the plates being designed and arranged in such a way that they form two independent circuits, the inlets and outlets of which are arranged in the area of one of the reinforced plates (2) and can be connected to a conventional system by means of connection means (4), characterized in that each connection (4) has a cylindrical extension (4a) provided with a thread (4b) which, after penetrating the corresponding reinforced plate (2), allows it to be screwed into a hole (1b) in one or two of the end plates (1) of the stack, this extension (4a) having a groove (4c) in which the said thread (4b) ends, and the said groove (4c) surrounds the edge of the hole (1b), wherein a brazing strip (y) is provided for filling, intended for the tight connection of the plate arrangement by means of a soldering process.