EP2742304A1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents

Plattenwärmetauscher

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EP2742304A1
EP2742304A1 EP12740960.5A EP12740960A EP2742304A1 EP 2742304 A1 EP2742304 A1 EP 2742304A1 EP 12740960 A EP12740960 A EP 12740960A EP 2742304 A1 EP2742304 A1 EP 2742304A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher (1) mit einer Deckplatte (2), einer Grundplatte (3) und dazwischen stapelartig angeordneten Wärmetauscherplatten (4), wobei die Grundplatte (3) die benachbarte Wärmetauscherplatte (4) randseitig überragt und einen in Richtung des Wärmetauscherplattenstapels aufgestellten Rand (9) aufweist, der zumindest abschnittsweise einem Umriss des Wärmetauscherplattenstapels folgt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Rand (9) zumindest bereichsweise durch einen einstückig mit der Grundplatte (3) ausgebildeten und durch entlang von Falzlinien (6a, 6b, 6c, 6d) umgebogenen Fortsatz (7) gebildet ist. Hierdurch kann die Grundplatte (3) kostengünstig, gewichts- und material optimiert und mit hoher Steifigkeit hergestellt werden.

Description

Plattenwärmetauscher
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher mit einer Deckplatte, einer Grundplatte und dazwischen stapelartig angeordneten Wärmetauscherplatten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine Grundplatte für einen derartigen Plattenwärmetauscher.
Aus der EP 1 562 014 A1 ist ein gattungsgemäßer Plattenwärmetauscher bekannt, mit einer Vielzahl von stapelartig aufeinander angeordneten Wärmetauscherplatten.
Aus der DE 10 2009 030 095 A1 ist ein weiterer gattungsgemäßer Plattenwärmetauscher bekannt, mit ebenfalls einer Vielzahl von stapelartig aufeinander gestapelten Wärmetauscherplatten und eine an einem Ende dieses Stapels angeordneten Grundplatte. Die Grundplatte besitzt dabei einen in Richtung des Wärmetauscherstapels aufgestellten Rand, der zumindest abschnittsweise einem Um- riss des Stapels folgt und dadurch eine Lagefixierung für den Wärmetauscherplattenstapel darstellt. Durch den aufgestellten Rand soll der Stapel fixiert und die Grundplatte, über welche der Plattenwärmetauscher bspw. an einem Verbrennungsmotor angeordnet ist, formsteif ausgebildet sein.
Weitere Plattenwärmetauscher sind bspw. aus der EP 0 623 7987 A2 sowie aus der DE 10 2006 005 106 A1 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen gattungsgemäßen Plattenwärmetauscher eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch hohe Qualität und eine vereinfachte und damit kostengünstige Herstellbarkeit auszeichnet. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich aus dem Stand der Technik bekannten Plattenwärmetauscher mit einer Deckplatte, einer Grundplatte und dazwischen stapelartig angeordneten Wärmetauscherplatten, die Grundplatte aus einem kostengünstigen Blechformteil auszubilden und nicht wie bisher aus dem Stand der Technik bekannt, aus einer bis zu 5 mm dicken Metallplatte. Die erfindungsgemäße Grundplatte überragt dabei die darauf angeordneten, benachbarten Wärmetauscherplatten randseitig und weist zudem einen in Richtung des Wärmetauscherplattenstapels aufgestellten Rand auf, der zumindest abschnittsweise einem Umriss des Wärmetauscherplattenstapels folgt und dadurch diesen hinsichtlich seiner Lage auf der Grundplatte fixiert. Erfindungsgemäß ist nun dieser Rand zumindest teilweise durch einen einstückig mit der Grundplatte ausgebildeten und entlang von Falzlinien umgebogenen Abschnitt gebildet. Im Klartext heißt dies, dass die Grundplatte zunächst als ebenes Blechteil ausgestanzt wird, wobei dann in darauf folgenden Biegeschritten entsprechende (Blech-)Fortsätze entlang von vordefinierten Falzlinien umgebogen und dadurch der aufgestellte Rand gebildet wird. Durch die umgebogenen Fortsätze entstehen insbesondere in den jeweiligen Randbereichen Doppellagen, wodurch die Steifigkeit der Grundplatte an sich erhöht wird. Da diese Doppellagen jedoch nur partiell vorgesehen sind, weist die erfindungsgemäß hergestellte Grundplatte insgesamt ein deutlich geringeres Gewicht auf als bisher aus dem Stand der Technik bekannte und aus einer Metallplatte hergestellte Grundplatten. Das Herstellen der erfindungsgemäßen Grundplatte ist aufgrund ihrer konstruktiven Besonderheit besonders einfach und zugleich kostengünstig. Selbstverständlich können darüber hinaus zusätzlich benötigte Durchgangsöff- nungen der Grundplatte gleichzeitig mit dem Ausstanzen derselben aus bspw. einem Blechbogen mit ausgestanzt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Grundplatte aus Blech oder aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet. Durch die Ausbildung aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, lässt sich ein weiterer Gewichtsvorteil erreichen, wobei bereits die aus normalen Blech erfindungsgemäß hergestellte Grundplatte im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten und aus einer dicken Metallplatte geformten Grundplatte deutlich weniger Material und damit auch deutlich weniger Gewicht aufweist. Neben der Gewichtsoptimierung bietet auch die Materialeinsparung im Hinblick auf die sich stetig verteuernden Rohstoffe einen nicht zu unterschätzenden Vorteil. Generell kann die erfindungsgemäße Grundplatte mittels herkömmlich bekannter Stanz- und Umformmaschinen schnell, qualitativ hochwertig und zugleich kostengünstig hergestellt werden. Die umgebogenen Randbereiche, d. h. die umgebogenen Blechfortsätze, fixieren dabei nicht nur den Wärmetauscherplattenstapel hinsichtlich seiner Lage in Bezug auf die Grundplatte, sondern versteifen die Grundplatte zusätzlich, da insbesondere die Falzlinien und die in diesem Bereich gedoppelten Blechabschnitte hohe Steifigkeiten ermöglichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung fasst der aufgestellte und aus den umgebogenen Blechfortsätzen hergestellte Rand Eckbereiche der Wärmetauscherplatten nicht ein. Der derart hergestellte Rand liegt somit nur an Längs- bzw. Querrändern des Wärmetauscherplattenstapels an, wogegen jedoch die Eckbereiche frei bleiben. Selbstverständlich können dabei die Ränder an der Längs- bzw. Querseite des Wärmetauscherplattenstapels eine zur Länge bzw. Breite der jeweiligen Wärmetauscherplatte nahezu identische Länge aufweisen, sodass der tatsächlich nicht eingefasste Eckbereich vergleichsweise gering ausfällt. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Darstellung eines Plattenwärmetauscher nach dem Stand der
Technik,
Fig. 2-5 unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Grundplatte,
Fig. 6 eine nach dem Druckgussverfahren hergestellte Grundplatte.
Entsprechend der Fig. 1 , weist ein Plattenwärmetauscher 1 eine Deckplatte 2, eine Grundplatte 3 sowie dazwischen stapelartig angeordnete Wärmetauscherplatten 4 auf. Die Grundplatte 3 überragt dabei die benachbarte Wärmetauscherplatte 4 randseitig und weist zudem einen in Richtung des Wärmetauscherplattenstapels aufgestellten Rand 5 auf, der zumindest die nächstliegende Wärme- tauscherplatte 4 zumindest teilweise, hier vollständig, randseitig einfasst und dadurch in Bezug auf die Grundplatte 3 lagefixiert. Über die Grundplatte 3 wird der Plattenwärmetauscher 1 bspw. an einem Verbrennungsmotor befestigt. Um nun die Grundplatte 3 einerseits kostengünstig und andererseits konstruktiv einfach und zudem gewichtsoptimiert ausbilden zu können, ist bei der erfindungsgemäßen Grundplatte 3 gemäß den Fig. 2 bis 6 der Rand 5 zumindest bereichsweise durch einen einstückig mit der Grundplatte 3 ausgebildeten und durch entlang von Falzlinien 6a bis 6d umgebogenen Fortsatz 7, insbesondere einen Blechfortsatz 7, gebildet. Die Grundplatte 3 kann bspw. aus Blech oder aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet sein.
Die Grundplatte 3 ist darüber hinaus im Wesentlichen aus einem Blechzuschnitt ausgebildet, der an den randparallelen Falzlinien 6a bis 6d einstückig anschließende Blechfortsätze 7 besitzt, die unter Bildung gedoppelter Blechbereiche 8 in Richtung der Wärmetauscherplatten 4 umgeschlagen und deren falzlinienferne Ränder 9 relativ zur Ebene des Blechzuschnitts aufgebogen und an einen benachbarten Rand der Wärmetauscherplatten 4 angeschmiegt sind. Unter Blechzuschnitt kann ein Zuschnitt aus einem Bandmaterial verstanden werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Grundplatte 3 als Blechstanz- /Formteil lässt sich diese nicht nur kostengünstig und vergleichsweise einfach sondern zudem auch mit einer erhöhten Steifigkeit, bedingt durch die gedoppelten Blechbereiche 8, fertigen. Im Vergleich zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Grundplatten weist die erfindungsgemäße Grundplatte 3 jedoch ein deutlich geringeres Gewicht auf, da die Materialstärke sowie die eingesetzte Materialmenge deutlich reduziert werden können. Betrachtet man die Fig. 2, so kann man erkennen, dass die Grundplatte 3 einen Mittelbereich 10 aufweist, an dessen Längsseiten Fortsätze 7 angeordnet sind. Diese Fortsätze 7 sind jeweils nahe der Längsenden des Mittelbereichs 10 einstückig mit dem Mittelbereich 10 der Grundplatte 3 verbunden, wobei zwischen diesen Verbindungsbereichen, die im Wesentlichen den gedoppelten Bereichen 8 entsprechen, jeweils an der jeweiligen Falzlinie 6a und 6b entlang dieser Falzlinie 6a, 6b langgestreckte Aussparungen 1 1 vorgesehen sind.
Der bei dem Ausstanzen der Grundplatte 3 anfallende Abfall kann selbstverständlich wiederverwendet und dem Herstellungsprozess wieder zugeführt, das heißt recycelt werden.
Demgegenüber sind die Fortsätze 7 bei der Grundplatte 3 gemäß der Fig. 3 nur in einem Mittelabschnitt der jeweiligen Falzlinie 6a bis 6d einstückig mit dem Mittelbereich 10 der Grundplatte 3 verbunden, wobei beidseitig dieses Verbindungsbereichs zur jeweiligen Falzlinie 6a bis 6d symmetrische Einschnitte 12 zwischen dem jeweiligen Fortsatz 7 und dem Mittelbereich 10 der Grundplatte 3 vorgesehen sind. Gemäß der Fig. 3 ist dabei der um die Falzlinie 6b umgebogene Fortsatz 7 zugleich in seiner nicht umgebogenen, d. h. zum Mittelbereich 10 fluchtenden Stellung mit unterbrochen gezeichneter Linie dargestellt. Die übrigen Fortsätze 7 werden in ähnlicher Weise durch einfaches Umbiegen um die jeweiligen Falzlinien sowie das nachträgliche Aufstellen des Randes 9 hergestellt.
Fig. 4 zeigt eine Grundplatte 3, die im Wesentlichen derjenigen der Fig. 3 entspricht, wobei die Fortsätze 7 an den kürzeren Querseiten entfallen. In diesem Fall sind nur an den zwei Längsseiten des Mittelbereichs 10 der Grundplatte 3 mit dem Mittelbereich 10 einstückig verbundene Fortsätze 7 vorgesehen, wobei gemäß der Ausgestaltung nach Fig. 5 an den Querseiten des Mittelbereichs 10 durch aufliegend angeordnete und aufgebogene Blechstücke gedoppelte Befestigungsbereiche mit entsprechenden Rändern 9 vorgesehen werden können. Diese werden dann mit der Grundplatte 3 verbunden, bspw. verlötet. Die gemäß den Fig. 3 bis 5 gezeigten Grundplatten 3 weisen in Draufsicht die Form eines ellipsenartig langgestreckten Zwölfecks auf. Sämtlichen gemäß den Fig. 2 bis 5 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Grundplatte 3 ist gemein, dass diese Eckbereiche des Wärmetauscherplattenstapels mit den Rändern 9 nicht einfassen.
Die gemäß der Fig. 6 dargestellte Grundplatte 3 fällt nicht unter die vorliegende Erfindung und ist im Druckgussverfahren hergestellt. Die Dicke der Grundplatte 3 gemäß der Fig. 6 beträgt dabei ca. 2 bis 6 mm, wobei zusätzliche Versteifungsrippen 13 zur Aussteifung eingebracht sind. Hier kommt insbesondere ein Alumi- niumdruckguss bzw. Aluminiumextrusionsverfahren in Betracht.
Mittels der erfindungsgemäßen Grundplatte 3 ist es möglich, diese material-, ge- wichts- und kostenoptimiert herzustellen, wobei die für einen Fluidaustausch erforderlichen Öffnungen 14 in einem einzigen Stanzschritt zusätzlich hergestellt werden können. Eine Befestigung der Grundplatte 3 bspw. an einem Verbrennungsmotor erfolgt über geeignete Befestigungsmittel, bspw. Schrauben, die in den gedoppelten Bereichen 8 und damit in den besonders ausgesteiften Bereichen 8 angreifen. Die Herstellung der Grundplatte 3 erfolgt bspw. durch automatisierte Stanz- und Umformprozesse, wodurch die vergleichsweise steife Grundplatte 3 schnell, qualitativ hochwertig und kostengünstig gefertigt werden kann.

Claims

Ansprüche
1 . Plattenwärmetauscher (1 ) mit einer Deckplatte (2), einer Grundplatte (3) und dazwischen stapelartig angeordneten Wärmetauscherplatten (4), wobei die Grundplatte (3) die benachbarte Wärmetauscherplatte (4) randseitig überragt und einen in Richtung des Wärmetauscherplattenstapels aufgestellten Rand (9) aufweist, der zumindest abschnittsweise einem Umriss des Wärmetauscherplattenstapels folgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rand (9) zumindest bereichsweise durch einen einstückig mit der Grundplatte (3) ausgebildeten und durch entlang von Falzlinien (6a,6b,6c,6d) umgebogenen Fortsatz (7) gebildet ist.
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Grundplatte (3) aus dünnem Blech, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet ist.
3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Grundplatte (3) im Wesentlichen aus einem Blechzuschnitt besteht, der an randparallelen Falzlinien (6a,6b,6c,6d) einstückig anschließende (Blech- )fortsätze (7) aufweist, die unter Bildung gedoppelter (Blech-)bereiche (8) in Richtung der Wärmetauscherplatten (4) umgeschlagen und deren falzlinienferne Ränder (9) relativ zur Ebene des Blechzuschnittes aufgebogen und an einen benachbarten Rand der Wärmetauscherplatten (4) angeschmiegt sind.
4. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die (Blech-)fortsätze (7) nur in einem Mittelabschnitt der jeweiligen Falzlinie (6a,6b,6c,6d) einstückig mit einem Mittelbereich (10) der Grundplatte (3) verbunden sind, und dass beidseitig dieses Verbindungsbereiches zur jeweiligen Falzlinie (6a,6b,6c,6d) symmetrische Einschnitte (12) zwischen dem jeweiligen Fortsatz (7) und dem Mittelbereich (10) der Grundplatte (3) vorgesehen sind.
5. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass nur an zwei Längsseiten des Mittelbereiches (10) der Grundplatte (3) mit dem Mittelbereich (10) einstückig verbundene (Blech-)fortsätze (7) vorgesehen sind, und dass an den Querseiten des Mittelbereiches (10) durch aufliegend angeordnete und aufgebogene Blechstücke (7') gedoppelte Befestigungsbereiche (8) mit entsprechenden Rändern (9) vorgesehen sind.
6. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass an den Längsseiten des Mittelbereiches (10) angeordnete (Blech-)fortsätze (7) jeweils nahe der Längsenden des Mittelbereiches einstückig mit dem Mittelbereich (10) der Grundplatte (3) verbunden sind, und dass zwischen diesen Verbindungsbereichen jeweils an der jeweiligen Falzlinie (6a,6b,6c,6d) entlang der Falzlinie (6a,6b,6c,6d) langgestreckte Aussparung (1 1 ) vorgesehen ist.
7. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (3) in Draufsicht die Form eines ellipsenartig langgestreckten Zwölfecks aufweist.
8. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rand (9) Eckbereiche der Wärmetauscherplatten (4) nicht einfasst.
9. Grundplatte (3) für einen Plattenwärmetauscher (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Grundplatte (3) einen in Richtung des Wärmetauscherplattenstapels aufgewölbten Rand (9) aufweist, der durch einen einstückig mit der Grundplatte (3) ausgebildeten und entlang von Falzlinien (6a,6b,6c,6d) umgebogenen Fortsatz (7) gebildet ist.
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