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Technischer
Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen plattenartigen Wärmetauscher
mit einer Dichtungsvorrichtung, welche leicht und schnell angeordnet
oder entfernt werden kann, wenn sie ersetzt werden muss, wie sie
im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist. Ein solcher Wärmetauscher
ist z. B. aus US-A-5 727 620 bekannt.
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Die Erfindung kann vor allem in dem
Bereich der thermomechanischen Industrie angewendet werden.
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Stand der
Technik
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Plattenartige Wärmetauscher sind nach dem Stand
der Technik gut bekannt.
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Diese Vorrichtungen sind aus einer
festen und einer beweglichen Endplatte gebildet, wobei eine oder
beide, entsprechend verschiedener Anwendungen, versehen sind mit
Einlass- und Auslassanschlüssen
für Flüssigkeiten,
einer Packung Metallplatten, im Allgemeinen rostfreien Stahlplatten,
welche zwischen den Endplatten angeordnet sind.
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Die Metallplatten, welche dicht an
ihren winkligen Kanten durchbohrt sind, um den Kreislauf der Flüssigkeiten
zu ermöglichen,
bilden die Oberfläche des
Wärmeaustausches
zwischen den Flüssigkeiten und
sind mit einer Anzahl von zur Vergrößerung der Austauschfläche und
der Flüssigkeitsturbulenz
geeigneten Rippen versehen, um einen relevanten Wärmeaustausch
zu erhalten.
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Im Allgemeinen sind die Rippen entsprechend
einem Fischgrätenmuster
oder einem so genannten Waschbrettmuster angeordnet.
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Außerdem ist der Rand solcher
Platten mit Dichtungen aus einem elastischen, gummiähnlichen Material
versehen, welches das Paar innerhalb des Wärmetauschers geformter Kanäle begrenzt
und physikalisch trennt, in welchem die Flüssigkeiten strömen.
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Diese Art von Vorrichtung wird im
Allgemeinen in verschiedenen Anwendungen verwendet, z. B. zum momentanen
Erzeugen sanitären
heißen
Wassers mittels eines Boilers mit oder ohne Puffer, oder für das Heizen
beim Ausnutzen geothermaler Gradienten, oder für das Heizen eines Swimmingpools
mit Hilfe eines Boilers, oder für
ein Fernheizungsnetzwerk.
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Offensichtlich sind gemäß bestimmter
Anwendungen die Vorrichtungen unterschiedlich bemessen, was die
Oberfläche
und die Anzahl von Platten betrifft, ebenso können unterschiedliche Versorgungskreisläufe, seriell
oder parallel, zum Leiten der Flüssigkeiten
zu den Platten verwendet werden.
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Die Dichtungen, welche um die Platten
herum angeordnet sind, spielen eine entscheidende Rolle beim Betrieb
von plattenartigen Wärmetauschern.
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Tatsächlich müssen die Dichtungen aus hochqualitativen
Materialien hergestellt sein, welche es den Dichtungen ermöglichen,
bei hohen Temperaturen und Drücken
eine vollständige
Dichtung zu erreichen und ihre Wirksamkeit noch nach Tausenden von
Betriebsstunden beizubehalten.
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Außerdem sollten sie genau zu
geeigneten Rillen passen, mit welchen die Wärmetauscher versehen sind,
wobei umgekehrt die Rillen es den Dichtungen erlauben, gegen mögliche vertikale
Wände angeordnet
zu werden, um eine gute Stütze
gegen die Kraft auszuüben,
welche von der Innenseite des Wärmetauschers
auf die Dichtungen ausgeübt
wird, insbesondere in der Nähe
der Flüssigkeitseinlassbohrungen.
Vom Stand der Technik werden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um es
den Dichtungen zu erlauben, exakt innerhalb der in den Platten der
plattenartigen Wärmetauscher
vorgesehenen Rillen angeordnet zu werden.
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Eine erste bekannte Lösung sieht
die Verwendung eines geeigneten Klebstoffs vor, um die Dichtung
an der Bodenfläche
der Rille festzukleben.
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Jedoch beinhaltet diese Lösung eine
Vielzahl von Nachteilen und Beeinträchtigungen, welche durch die
komplexe Wartung der Platten und/oder den komplexen Austausch der
Dichtungen wie auch sehr hohe Material- und Arbeitskosten entstehen.
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Tatsächlich sollte eine festgeklebte
Dichtung durch Entfernen des alten Bindemittels mit einem geeigneten
Lösungsmittel
durchgeführt
werden; dieser Vorgang sollte mit Sorgfalt durchgeführt werden,
um einen Schaden an der Platte zu vermeiden.
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Danach sollte die Rille sorgfältig gereinigt und
in dieser eine neue Klebstoffschicht angeordnet werden; dann wird
in der Rille eine neue Dichtung angeordnet, und es ist notwendig
zu warten, bis sie perfekt an ihrem Sitz haftet.
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Natürlich beinhaltet dies einen
beachtlichen Zeitverlust wegen des Ausführens all der oben dargelegten
Arbeitsweisen und besonders des Klebevorgangs. Auf dem Gebiet von
Bindemitteln ist in dem Italienischen Patent Nr. 1 257 033 die Verwendung einer
Acrylklebeschicht offenbart, deren chemisch-physikalische Eigenschaften
für ein
Fixieren der Dichtungen an den Platten von plattenartigen Wärmetauschern
geeignet sind.
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Da der Acrylkleber auf Druck besonders empfindlich
reagiert und auch mit hoher Aushärtungsgeschwindigkeit
ausgestattet ist, kann die Dichtung sofort nachdem der Acrylkleber
verteilt worden ist an der Platte angebracht werden.
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Ferner ermöglicht der dieser technischen
Lösung
entsprechende Acrylkleber es den verbundenen Elementen, entfernt
und erneut verbunden zu werden, ohne die Klebewirkung zu verringern
und ohne die Klebespuren auf der Dichtung und auf der Platte zu
hinterlassen, was ein leichtes Anordnen der Dichtung ermöglicht,
wenn es nötig
ist.
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Eine andere für den Fachmann wohlbekannte
Lösung
ist in der Europäischen
Patentanmeldung EP-A-0 039 229 offenbart, wo keine Bindemittel erwähnt worden
sind.
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Gemäß dem genannten Dokument ist
der Rand der Dichtung mit einer Reihe von im Wesentlichen zylindrischen
Höckern
versehen, welche durch Ausüben
eines Drucks auf diese in entsprechende Löcher untergebracht werden können, welche
entlang des Außenumfangs
der Platte vorgesehen sind.
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Jedoch beinhaltet diese Lösung auch
Nachteile, da z. B. ein derartiges Anordnen der Dichtung relativ
zu der Platte eine sehr große
Genauigkeit erfordert, da jeder Höcker zu dem entsprechenden Plattenloch
ausgerichtet werden muss.
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Ferner ist es offensichtlich, dass
eine solche technische Lösung
spezielle Platten erfordert, die mit geeigneten Löchern zur
Verbindung der Dichtung mit der Platte versehen sind; daher können derart
modifizierte Platten nicht universell verwendet werden.
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Das Dokument WO 85/00052 zeigt eine
weitere technische Lösung
zum Verbinden einer Dichtung mit einer Platte eines plattenartigen
Wärmetauschers.
Gemäß diesem
Dokument ist die Dichtung mit einer Reihe von Streifen versehen,
welche aus dem gleichen Gummimaterial wie die Dichtung hergestellt
sind, und welche an dem Außenumfang
der Dichtung gebildet sind.
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Beim Betrieb sind diese Streifen
in Ausnehmungen eingesetzt, welche zwischen den oberen und unteren
Oberflächen
der Platte gebildet sind, und sie erlauben eine genügend schnelle
Positionierung der Dichtung in die Rille.
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Diese Lösung umfasst jedoch auch Nachteile,
da die Dichtung in einer ziemlich ungenau relativ zu der Rille angeordnet
wird.
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Ferner können die Befestigungsstreifen,
da sie notwendigerweise aus Gummi hergestellt sind, keine hohe Stärke gegenüber thermischen
und mechanischen Beanspruchungen zeigen, welchen eine Dichtung normalerweise
während
ihres Arbeitslebens unterzogen wird.
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Folglich gelangt die Dichtung häufig aus
der Rille heraus und verursacht dadurch Undichtigkeiten in dem Wärmetauscher.
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Das Dokument SU-A-1 726 965 zeigt
einen plattenartigen Wärmetauscher
mit einer Dichtungsvorrichtung (3), die zwischen Paaren
von benachbarten Platten (1) angeordnet ist, wobei die
Dichtungsvorrichtung eine Dichtung (3) umfasst, welche
an der Innenseite einer geeigneten Umfangsrille (2) angebracht
ist, die an jeder Platte (1) vorgesehen ist, und außerdem eine
Vielzahl von Höckern
(4) umfasst, welche von einem Umfangsbereich der Dichtung
in Richtung eines Umfangsbereichs der Platte (5) ragen,
mit welchem die Vorrichtung gekoppelt ist, wobei der Wärmetauscher
mit einer Vielzahl von Aussparungen versehen ist, welche eine vorgegebene Form
haben und entlang dem Umfangsrand jeder Platte angeordnet sind,
die den Wärmetauscher
bilden, und wobei jeder Höcker
(4) eine Form hat, welche der Form der entsprechenden Aussparung
zugeordnet ist, so dass der Höcker
(R) mit der entsprechenden Aussparung derart zusammenwirken kann, dass
eine Kante der Aussparung (5) in eine an jedem Höcker vorgesehene
Rille eingesetzt werden kann.
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Ferner ist in US-A-5 727 620 eine
Dichtung offenbart, welche mit einer Vielzahl von seitlich vorragenden
Verbindungsabschnitten versehen ist, die entlang der Dichtung in
Längsrichtung
beabstandeten Positionen angeordnet sind. Der Rand (R) der Platte
ist mit einer Vielzahl von Aussparungen ausgebildet, welche sich
seitlich von der Rille in einer im Wesentlichen zu der Rille senkrechten
Richtung an den Stellen der Verbindungspositionen erstrecken. Die
Aussparungen, welche als Einschnitte in der Kante des Rands (R,
R') gebildet sind,
sind zum Bestücken
oder Austauschen der Dichtung oder der Dichtungsabschnitte zu der
Anschlusskante des Rands (R) offen. Die Dichtung und die Verbindungsabschnitte
sind durch den Abschnitt des Rands (R, R'), der sich über die Aussparungen hinaus
erstreckt, geschützt.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung beabsichtigt,
die Nachteile und Beeinträchtigungen,
welche für
den Stand der Technik typisch sind, zu beseitigen und somit einen
plattenartigen Wärmetauscher
bereitzustellen, welcher mit einer Dichtungsvorrichtung ausgestattet
ist, die leicht montiert und demontiert werden kann, und welche
eine ausgezeichnete Dichtung während
des Betriebs des Wärmetauschers
gewährleistet.
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Dies wird mit Hilfe der in dem Hauptanspruch offenbarten
Merkmale erreicht.
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Die abhängigen Ansprüche stellen
besonders vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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Der plattenartige Wärmetauscher
der vorliegenden Erfindung ist mit einer geeigneten Dichtung versehen,
welche eine Vielzahl von Höckern
aufweist, die entlang dem äußeren und/oder
inneren Umfang der Dichtung angeordnet sind, insbesondere in Übereinstimmung
mit dem Umfangsbereich der Platte, an welcher die Dichtung befestigt
ist.
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Die Höcker haben eine vorgegebene,
geeignete Form und werden aus demselben Material hergestellt wie
die Dichtung, da sie zusammen mit der Dichtung mittels eines gemeinsamen
Formprozesses gewonnen werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die Höcker einen ersten rechteckig geformten
Abschnitt. auf, welcher mit einem zweiten, im Wesentlichen scheibenförmig geformten
Abschnitt verbunden ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform
ist der erste Abschnitt, welcher beachtlich dünner als die Dichtung ist,
vorzugsweise senkrecht zu dem Außenumfangsrand der Dichtung
angeordnet.
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Ferner verbindet der erste Abschnitt
den zweiten Abschnitt mit der Umfangskante der Dichtung, wenn er
in seinem Sitz angeordnet wird, wie vorhergehend mit Bezugnahme
auf den Stand der Technik offenbart worden ist.
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Darüber hinaus ist der zweite Abschnitt
des Höckers
beachtlich dicker als der erste Abschnitt, und seine Dicke ist vergleichbar
und manchmal identisch mit der Dicke der Dichtung.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist
der zweite Abschnitt der Dichtung mit einer Rille versehen, welche
innerhalb des zweiten Abschnitts enthalten ist; gemäß der oben
erwähnten
Ausführungsform teilt
die Rille den zweiten Abschnitt in zwei genau gleiche Scheiben,
welche einander überlagern.
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Außerdem ist jede Platte des
erfindungsgemäßen Wärmetauschers
mit einer Vielzahl von Aussparungen versehen, welche in Übereinstimmung
mit dem Umfangsbereich der Platten angeordnet sind, wobei die Aussparungen
eine geeignete Form haben, um beim Betrieb die Höcker der Dichtung aufzunehmen.
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Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform
haben die Aussparungen eine im Wesentlichen scheibenförmige Form.
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Somit hat der Fachmann beim Anordnen
der Dichtung auf der Platte nur die Dichtung in seinen Sitz in dem
Umfangsbereich der Platte anzuordnen und die Dichtung durch Verbinden
der Rille des zweiten Abschnitts des Höckers mit der entsprechenden Aussparung
der Platte zu fixieren.
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Auf diese Weise wird die Kante der
Aussparung durch Druck in die Rille eingeführt, welche in dem zweiten
Abschnitt jedes Höckers
wieder gesendet ist.
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Insbesondere wirken die zwei scheibenförmigen Abschnitte
des zweiten Abschnitts jeweils auf die oberen und die unteren Oberflächen der
Platte in der Nähe
der Aussparung, während
die Plattenaussparung mit der Rille zusammenwirkt.
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Gemäß einer weiteren besonderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jeder Höcker der Dichtung mit einer
geeigneten Verstärkungsrippe
versehen, welche in dem ersten Abschnitt und teilweise in dem zweiten
Abschnitt des Höckers
vorgesehen ist.
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Da die Verstärkungsrippe in Längsrichtung zu
dem ersten Abschnitt angeordnet ist, d. h. im Wesentlichen senkrecht
zu der Plattenkante, hat sie in der Tat den Zweck, dem ersten Abschnitt
der Dichtung Steifheit und Festigkeit zu verleihen, wobei der erste
Abschnitt der dünnste
und derjenige ist, welcher beim Betrieb des Wärmetauschers am meisten mechanisch
und thermisch beansprucht wird.
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Somit erlaubt der plattenartige Wärmetauscher
der vorliegenden Erfindung ein einfaches und wirkungsvolles Positionieren
der Dichtung, welche leicht und schnell angebracht oder entfernt
werden kann, ohne Verwendung irgendwelcher Klebstoffe oder sonstiger
zusätzlicher
Dichtungselemente.
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Darüber hinaus gewährleistet
die vorliegende Erfindung eine wirkungsvolle und sichere Dichtung,
sogar in der Nähe
von Flüssigkeitseingängen, welche
die kritischsten Punkte für
ein korrektes Arbeiten des Wärmetauschers
sind.
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Abbildung
von Zeichnungen
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Weitere Eigenschaften und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden durch Lesen der folgenden Beschreibung
einer Ausführungsform
der Erfindung offensichtlich, welche als ein nicht begrenzendes
Beispiel mit der Hilfe der in den anhängenden Zeichnungen gezeigten
Figuren gegeben ist, in welchen:
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1 eine
schematische Seitenschnittansicht eines Dichtungshöckers eines
plattenartigen Wärmetauschers
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 einen
Grundriss des Höckers
von 1 zeigt,
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3 eine
teilweise Schnittansicht der Kombination von überlagerten Platten eines plattenartigen
Wärmetauschers
gemäß der Erfindung
zeigt, und
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4 einen
teilweisen Grundriss einer Platte zeigt, welche mit der Dichtung
gemäß der Erfindung versehen
ist.
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Beschreibung
einer Ausführungsform
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In der Figur zeigt das Bezugszeichen 10 einen
Höcker
einer Dichtung 11, die von einem plattenartigen Wärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
weist eine Dichtung 11, welche an einer Platte 12 eines plattenartigen
Wärmetauschers
angeordnet ist, eine Vielzahl von Höckern 10 auf, welche
eine vorgegebene Form haben.
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Die Höcker 10 sind entsprechend
einer vorgegebenen Folge entlang des Umfangs 13 der Dichtung 11 angeordnet,
d. h. in Übereinstimmung
mit dem Umfangsbereich der Platte 12, welche mit der Dichtung 11 verbunden
ist.
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Nach der Form des in den Figuren
gezeigten Ausführungsbeispiels
weisen Höcker 10 einen
ersten Abschnitt 14 mit einer im Wesentlichen rechteckigen und
beachtlich dünneren
Form als die Dichtung 11 auf, wobei der erste Abschnitt 14 vorteilhafterweise senkrecht
zu einer Außenumfangskante 13 einer Dichtung 11 ist.
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Außerdem weist gemäß der Erfindung
ein Höcker 10 einen
zweiten scheibenförmigen
Abschnitt 15 auf, welcher wie oben erwähnt, mit der Dichtung 11 mit
Hilfe des ersten Abschnitts 14 verbunden werden kann.
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Der zweite Abschnitt 15 ist
beachtlich dicker als der erste Abschnitt 14, und die Dicke
des zweiten Abschnitts ist mit der Dicke der Dichtung 11 vergleichbar.
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Außerdem ist innerhalb des zweiten
Abschnitts 15 eine geeignete Rille 16 angeordnet,
welche den zweiten Abschnitt 15 in zwei genau gleiche, scheibenförmige Teile 17, 18 teilt.
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Die scheibenförmigen Teile 17, 18 sind übereinander
angeordnet und mittels einer Rille 18 miteinander verbunden,
welche beim Betrieb innerhalb einer entsprechenden Aussparung 19 an geordnet sind,
die zu der Platte 12 gehört, mit welcher die Dichtung 11 verbunden
ist.
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Darüber hinaus stellt die Aussparung 19 eine Form
dar, welche der Form der Rille 16 zugeordnet ist, um ein
gegenseitiges Verbinden zu ermöglichen.
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Somit zeigt jede Platte 12 des
plattenartigen Wärmetauschers
der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Aussparungen 19,
welche identisch mit der Anzahl der Höcker 10 und korrespondierend
zu den Aussparungen 19 entlang seines Umfangs angeordnet
ist. Wenn es notwendig ist, die Dichtung 11 auf der Platte 12 anzuordnen,
setzt der Fachmann die Dichtung 11 in den entlang des Umfangs
der Platte vorgesehenen Sitz, wie vorhergehend mit Verweis auf den
dargelegten Stand der Technik beschrieben wurde.
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Schließlich befestigt er die Dichtung 11,
um eine Rille 16 mit der Aussparungskante 19 der
Platte 12 zu verbinden.
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Aus diesem Grund hat die Aussparung 19 eine
im Wesentlichen scheibenartige Form und einen Durchmesser, welcher
mit dem Durchmesser der Rille 16 identisch ist, um so eine
ausgezeichnete Dichtung zu erreichen, selbst wenn der Wärmetauscher mit
hoher mechanischer und thermischer Beanspruchung betrieben wird.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wirkt
die Aussparung 19 der Platte 12 im Betrieb mit der
Rille 16 zusammen, während
zwei scheibenförmige
Teile 17, 18 von einem zweiten Abschnitt 15 der Dichtung 11 jeweils
mit oberen und unteren Oberflächen
der Platte 12 korrespondierend zur Aussparung 19 zusammenwirken.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Höcker 10 der Dichtung 11 mit
einer auf den ersten 14 und zweiten 15 Abschnitten
der Dichtung 11 vorhandenen geeigneten Verstärkungsrippe 21 versehen.
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Tatsächlich ist die Verstärkungsrippe 21 in Längsrichtung
in Bezug auf den ersten Abschnitt 14 angeordnet und verleiht
dem ersten Abschnitt 14, welcher, wie vorhergehend gesagt,
dünner
als der zweite Abschnitt 15 sowie die Dichtung 11 ist,
Steifheit und Festigkeit.
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Die Erfindung wurde vorhergehend
unter Bezugnahme auf einige vorteilhafte Formen desselben Ausführungsbeispiels
beschrieben. Jedoch ist klar, dass die Erfindung nicht auf die Formen
des Ausführungsbeispiels
begrenzt ist, sondern verschiedene Varianten aufweist, welche in
den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
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Z. B. ist offensichtlich, dass, obwohl
der zweite Abschnitt der in den Figuren gezeigten Höcker scheibenförmig ist,
die besondere Form nicht als eine Begrenzung der vorliegenden Erfindung
verstanden werden soll.
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Somit kann gemäß anderer Formen des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
der zweite Abschnitt (und folglich die entsprechende Aussparung
der Wärmetauscherplatte)
auch irgendeine andere Form haben.