WO2002014771A2

WO2002014771A2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: WO2002014771A2
Application number: PCT/CH2001/000501
Authority: WO
Inventors: Max Roth
Original assignee: Max Roth
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2001-08-15
Publication date: 2002-02-21
Also published as: AU2001281638A1; WO2002014771A3

Abstract

Bei einem Plattenwärmetauscher (11) sind die gegenüberliegenden parallelen Wandungen (15, 17) aus einem Metallblech mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, hergestellt. Um die Verbindungsstellen (13) in der Fläche des Wärmetauschers (11) herum ist in jedem der Bleche (15, 17) ein Versteifungsrand (23) ausgebildet. Dadurch lassen sich abschälende Verformungen des Bleches im Bereich der Verbindungsstellen (13) verhindern, so dass auch verlötete oder verklebte Verbindungsstellen (13) einem erhöhten Innendruck standhalten.

Description

Wärmetauscher

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Wärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauscher, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen

Wärmetauschers. Es handelt sich dabei um Wärmetauscher mit einem Innenraum für ein Wärmetransportmedium zwischen zwei an deren Rand dicht verbundenen, im wesentlichen parallelen Wandungen. Wie Wandungen weisen an einer in einem Abstand zum Rand angeordneten Verbindungsstelle je eine gegenseitig zusammenwirkende Verbindungsfläche auf. Über diese Verbindungsfläche sind die Wandungen miteinander verbunden.

Stand der Technik

Plattenwärmelauscher sind in der Regel aus Eisen-, Stahl- oder Edelstahlblechen gefertigt, da diese miteinander vcrschweisst werden können. Andere Verbindungsverfahren sind in der Regel daran gescheitert, dass die Verbindung zuwenig stark war oder die Verbindungsstellen undicht wurden. Zugunsten der Verschwcissbarkeit nimmt man den Nachteil in Kauf, dass die gewählten Materialien, z.B. gegenüber Kupfer oder Aluminium, eine relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

Aufgabe der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung einen solchen Wärmetauscher vorzuschlagen, der auch aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Nichteisenmetall gefertigt werden kann.

Beschreibung der Erfindung

Bei einem Wärmetauscher gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 ist erfindungsgemäss die Verbindungsfläche jeweils über eine die Wandung versteifende Ausformung mit der Wandung verbunden.

Diese Ausformung ist zur Versteifung gegenüber der Ebene der Wandung winklig abgebogen. Die Ausformung kann selbst die Verbindungsfläche oder einen Teil davon bilden, oder lediglich eine Verbindung zwischen dieser und der übrigen, den Innenraum flächig begrenzenden Wandung bilden. Die Ausformung, insbesondere wenn sie ringförmig ausgebildet ist, bewirkt eine Versteifung der Wandung im Bereich der Verbindungsstelle. Dadurch wirken die in der Verbindungsstelle auftretenden Kräfte praktisch auf die gesamte Verbindungsfläche, und es wird so ein Abschälen der beiden Wandungen voneinander auch bei einem Überdruck im Innenraum des Wärmetauschers zuverlässig verhindert bzw. wesentlich erschwert. Dadurch ist es möglich, Wandungsbleche mittels Klebe- oder Lötverbindungen aneinander zu befestigen. Diese Verbindungen sind ohne eine solche versteifende Ausformung nicht genügend sicher. Die Ausforinung ermöglicht daher, die Verwendung von Blechen aus gegenüber Eisen relativ weichen und schlecht schweissbaren Metallen. Dies wiederum erlaubt die Verwendung von Metallblechen mit sehr gutem Wärmeleitwert λ, wie z.B. Aluminium und Kupfer, sowie deren Legierungen. Weiter ermöglicht dieser Versteifungsrand um die Verbindungsstelle die Verwendung von relativ dünnen Blechen. Dünne Bleche weisen einen direkteren Wärmeübergang zwischen den Medien ausserhalb und innerhalb des Wärmetauschers auf als dickere Bleche und erhöhen daher die Wirksamkeit des Wärmetauschers. Es können aber dank des Versteifungsrandes auch Wandungen aus Kunststoff miteinander zu einem Plattenwärmetauscher verbunden werden, so dass auf diese Weise kostengünstige Wärmetauscher hergestellt werden können.

Weiter ermöglicht das Vorsehen eines Versteifungsrandes durch die Wahl der Randhöhen das genaue wählen des Abstandes zwischen den Wandungen. Es kann daher das Volumen des Wärmetauschermediums durch die Wald der Höhen der Versteifungsränder bestimmt werden. Bei grossen Abständen zwischen den Wandungen kann das Material vorteilhaft in mehreren niedrigen Stufen mit zunehmendem Abstand von der Befestigungsfläche verformt werden. Dadurch wird das Material in einer Stufe von beispielsweise 1mm minimal belastet und es sind dennoch Innenraumquerschnittflächen mit 4mm bis beispielsweise 10mm aus Kupferblechwandungen problemlos herstellbar, indem zwei oder mehr Stufen nebeneinander angeordnet sind. Zur Herstellung des Wärmetauschers können in die dazu verwendeten Bleche die Verbindungsslellen mit den Versteifungsrändern mittels Prägewalzen eingeprägt werden. Das so bearbeitete Blech kann dann geschnitten und zu Elementen zusammengefügt werden, um an diesen die Ränder miteinander zu falzen und zu verlöten. Vorzugsweise werden aber die Blechwandungen der Wärmetauscher tiefgezogen. Mittels Tiefziehen der Bleche ist man in der Formgebung sehr frei und kann in der Blechwandung Versteifungskanten und verlötbare oder verklebbare Randbereiche ausformen. Zwei solche Blechwandungen müssen daher in der Folge lediglich noch in einem Abstand zueinander an den Verbindungsstellen mit Abstand zum Rand und an den Rändern miteinander verbunden werden. Die Verbindungsränder stehen vorteilhaft in einem Winkel von annähernd 90° zur Ebene der Blechwandung. Der Winkel zwischen Versteifungsrand und Ebene der Blechwandung liegt vorteilhaf zwischen 60 und 90 Grad.

Vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele hervor. Die nachfolgend beschriebener"! Ausführungsbeispiele zeigen verschiedene Merkmale, welche auch in von den Darstellungen abweichenden Varianten kombiniert werden können.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bei den schematischen Darstellungen der Ausführungsbeispiele zeigt:

Fig. 1 einen perspektivischen Ausschnitt aus einem erfindungsgemässen

Wärmetauscher, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Fläche eines Plattenwärmetauschers mit kreisrunden Verbindungsflächen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Fläche eines Platlenwärme tauschers mit achteckigen

Verbindungsflächen, Fig. 4 bis 15 schematische Schnitte durch Verbindungsstellen mit miteinander verklebten oder verlöteten Verbindungsflächen, Fig. 16 einen Detailschnitt durch eine Verbindungsstelle, an welcher die Wandungen mittels Pressformverbindung ineinander verkrallt sind, Fig. 17 eine perspektivische Skizze eines Wärmetauscher aus zwei identischen tief gezogenen Wandungsblechen, Fig. 18 Ausschnitt einer Ecke des Wärmetauschers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines Plattenwärmetauschers 11 aus Kupferblech mit einem Querschnitt durch eine Verbindungsstelle 13 dargestellt. Zwei Wandungen 15 und 17 sind einander parallel gegenüber angeordnet. In jeder Wandung 15, 17 ist eine Verbindungsfläche 19 durch Kaltverformung des Bleches eingeprägt worden. Die Verbindungsfläche 19 ist in einem Abstand zur Wandungsebene angeordnet und parallel zu dieser gerichtet. Die Verbindungsfläche hat eine Umrissform mit möglichst kleinen Angriffsmöglichkeiten für Kräfte, die die Bleche voneinander abschälen.

Gerade Abschnitte in der Umrisslinie 21 sind nicht vorteilhaft. Denn der entlang der Umrisslinie 21 der Verbindungsfläche 19 angeordnete Versteifungsrand 27,29 wirkt umso stärker versteifend auf die Verbindungsfläche 19, je stärker die Umrisslinie der Verbindungsslelle 13 gekrümmt ist. Dies kommt daher, dass die abschälenden Kräfte weniger durch denjenigen Bereich des Versleifungsrandes gehindert werden, welcher auf einer Linie quer zur Abschälrichtung liegt, als durch jenen, welcher in Abschälrichtung gerichtet ist.

Beim Abschälen erfolgt nämlich eine fortschreitende Aufwölbung der Wandung 15, 17 von ein Aussen zum Zentrum der Verbindungsstelle hin. Die Aufwölbung formt sich quer zur Abschälrichtung aus, indem die beiden Wandungen an einer von der Verbindungsstelle entfernteren Stelle weiter auseinander liegen als an einer der Verbindungsstelle näheren Stelle. Diese Aufwölbung wird nun aber durch einen Versleifungsrand in Richtung der fortschreitenden Entwicklung der Aufwölbung der Wandung besser behindert als durch einen solchen quer dazu. Daher werden Verbindungsstellen mit runden oder polygonen Umrisslinien, wie in Figur 2 und 3 dargestellt, bevorzugt gegenüber geradlinigen gemäss Figur 1. Es sind jedoch auch viereckige, dreieckige, sternförmige, fischblasenförmige, rombenförmige, unregelmässige etc. Umrisslinien 21 möglich. Bei Verbindungsstellen 13 mit teilweise geradliniger Umrisslinie 21 sind die Übergänge zwischen zwei geradlinigen Abschnitten der Urmisslinie 21 möglichst kontinuierlich zu gestalten. Wie in Figur 1 gezeigt, kann eine Vergrösserung der Verbindungsfläche 19 in einem Bereich der Winkeländerung in der Umrisslinie notwendig werden, um die gewünschte Kontinuität der Urmisslinie zu erhalten. Dies ist insbesondere bei Verbindungsstellen zu berücksichtigen, bei denen der Versteifungsrand niedrig ist und die Löt- oder Klebeverbindung praktisch parallel zur Ebene der Blechwandung gerichtet ist. Je räumlicher jedoch die Verbindungsflächen der Löt- oder Klebeverbindung geformt sind, desto weniger hoch ist das Risiko des Abschälens, und desto weniger ist die kontinuierliche Form der Umrisslinie von Bedeutung.

In Figur 1 und in Figur 16 sind die Verbindungsflächen 19 parallel zur Wandung 15,17 und liegen zwischen den beiden Wandungen. Die versteifenden Ausformungen 23,23' weisen eine Höhe auf, die dem halben Abstand zwischen den Wandungen 15,17 entspricht. Dadurch können die beiden Wandungen 15,17 gleich oder gegengleich ausgeformt sein. Die Höhe dev versteifenden Ausformung ist jedoch abhängig von der Höhe des Innenraumes 25 zwischen den Wandungen 15,17. Bei kleinen Abständen zwischen den Wandungen 15,17 ist die versteifende Wirkung der relativ niedrigen Ausformung 23,23' geringer als bei grösseren Abständen.

In Figur 2 und 3 sind punktuelle Verbindungsstellen dargestellt. Der Durchmesser der Verbindungsslellen liegt vorteilhaft zwischen 5 und 20 mm und ist bei einer Verbindungss teile 13 in jede Richtung praktisch gleich. Die besonders bevorzugte Umrisslinie 21 ist in Figur 2 dargestellt. Sie ist kreisrund. Sie kann aber auch elliptisch oder oval, oder wie in Figur 3 dargestellt, polygon an den Kreis angenähert sein. Weitere mögliche Ausgestaltung von Urruϊsslinie und Verbindungsfläche: Stern mit mehreren, z.B. 3,5,12 oderl.δ Zacken, Dreieckige oder viereckiger Urruϊss mit pyramidaler Formgebung, runder Kegel oder Kegelstumpf, konvexe Form in konkaver Form etc. Die Anordnung von punktuellen Verbindungsstellen 13 in der Fläche des

Plattenwärmetauschers 11 kann vorzugsweise ortogonal (Fig. 2) oder hexagonal (Fig.3) sein, sie kann aber auch z.B. chaotisch sein. Die versteifende Ausformung 23 kann, wie die Figuren 4 bis 11 zeigen, im Querschnitt sehr unterschiedlich gestaltet sein. Neben der Fügegestalt gemäss Figur 1, bei welcher die Verbindungsflächen parallel zu und zwischen den Wandungen liegen, kann die Fügegestalt auch Verbindungsflächen in einem Winkel bis zu 90 Grad zur Ebene der Wandung aufweisen. Die Verbindungsflächen 19 können auch ausserhalb des Bereichs des Innenraums 25 liegen. Die über die Oberflächenebene des Wärmetauschers vorstehenden Verbindungsstellen 13 können z.B. als Distanzhalter zwischen zwei benachbarten Plattenwärmetauschern oder als Haltenoppen in einem isolierenden Material dienen.

In Figur 4 sind die Wandungen 15,17 durchgehend und liegt eine zur Wandung parallele Verbindungsfläche 19 in der Ebene der einen Wandung 17 des Plattenwärmetauschers 11. Die versteifenden Ausformungen 23,23' in den Wandungen 15,17 sind unterschiedlich. In der oberen Wandung 15 ist eine z.B. kreisrunde, beckenförmige Einprägung ausgebildet, deren Versteifungsrand oder Beckenrand 27 die versteifende Ausformung bildet und eine dem Abstand der Wandungen entsprechende Höhe aufweist. Der Versteifungsrand 27 steht nahezu vertikal zur Wandung 15. Die Ausformung 23' in der unteren Wandung 17 hingegen ist ringförmig ausgebildet. Die Höhe der ringförmigen Ausformung 23' kamt wie dargestellt dem Abstand der Wandungen entsprechen, oder aber auch geringer ausgebildet sein. Die ringförmige Ausformung 23' weist zwei Versteifüngsränder 29, 29'auf, welche in der Regel konzentrisch angeordnet sind. Ein innerer Versteifungsrand 29 der Ausformung 23' in der unteren Wandung umfasst den Versteifungsrand 27 der versteifenden Ausformung 23 in der oberen Wandung 15. Die Verbindungsfläche 19 umfasst wenigstens den zur Wandung 15,17 parallelen Bereich der Ausformungen 23,23'. Auf diesen Bereich der oberen Wandung 15 kann sehr einfach verbindendes Fremdmaterial, z.B. Lot oder Kleber, aufgetragen werden, weil er die Fläche der Wandung 15 übersteht. Ebenso könnte die Ringfläche 33 der Ausformung 23' in der unteren Wandung 17 mit verbindendem Fremdmaterial bestrichen werden. Die Verbindungsfläche kann aber auch, zusätzlich oder ausschüesslich, die

Versteifungsränder 27 und 29 umfassen. Ebenso kann diese Verbindungsstelle mit einer Pressformverbindung gemäss Figur 16 verbunden werden. In Figur 5 sind zwei beckenförmige Ausformungen 23, 23' gleichgerichtet ausgebildet. Die Ausformung 23 in der oberen Wandung 15 weist eine Höhe auf, die um die Höhe der Ausformung 23' in der unteren Wandung 17 den Abstand zwischen den Wandungen 15,17 übersteigt. Die Höhe der unteren Ausformung 23' ist entsprechend geringer. Die Ausformungen sind derart dimensioniert, dass die beiden beckenförmigen Ausformungen 23,23' mit den Beckenböden 35,35' aneinander anliegen. Die Verbindungsfläche 19 kann auch hier zwischen den Beckenböden liegen und/ oder zwischen den aneinander anliegenden Bereichen der Beckenrändern 27,29 vorgesehen sein.

In Figur 6 ist eine Variation der Verbindungsstelle gemäss Figur 5 dargestellt. Die beiden beckenförmigen Ausformungen 23, 23' sind ebenfalls gleichgerichtet, und zudem gleichgestaltet. Die Beckenränder 27,29 sind leicht konisch geformt, so dass der Beckenrand 27 in der oberen Wandung 15 mit seiner äusseren Fläche bei einem gewählten Abstand zwischen den Wandungen 15,17 an der inneren Fläche des Beckenrandes 29 in der unteren Wandung 17 festsitzt. Zur Definition des Abstandes zwischen den Wandungen kann auch eine kleine Ausbuchtung 37 im Beckenrand 27 oder 29 ausgeformt sein, die einen Anschlag bildet. Die Verbindungsfläche 19 liegt in diesem Beispiel allein zwischen den Beckenrändern 27,29. Sollten die Beckenränder, z.B. in Folge der

Ausbuchtung 37, nicht dicht aneinander anschliessen, kann sich der Hohlraum zwischen den beiden Beckenböden 35,35' mit Wärmetransportmedium füllen. Verluste des Wärmetransportmediums bei der Verbindungsstelle 13 sind jedoch ausgeschlossen, da die Wandungen 15 und 17 beide durchgehend sind und somit im Bereich der Verbindungsstelle keine Öffnung vorliegt.

Figur 7 zeigt die Verbindungsstelle gemäss Figur 6, jedoch ohne Beckenboden, jedoch einer Öffnung 39 an der Stelle des Beckenbodens. Die ringförmige Verbindungsfläche 19 zwischen den Versteifungsrändern 27,29, welche in diesem Fall Öffnungsränder sind, kann dicht ausgebildet werden. Deshalb ist der Beckenboden nicht notwendig. Die

Versteifungsränder 27,29 müssen nicht, wie in Figur 7 dargestellt, gleich hoch sein. In Figur 8 ist eine entsprechende Verbindungsstelle mit unterschiedliche hohen Versteifungsrändern 27,29 dargestellt. Die Verbindungsfläche 19 liegt nun zwischen den aneinander anliegenden, Versteifungsrändern 27, 29 der Verbindungsstelle 13. Anstelle der Öffnung 39 kann eine Wandung 15 oder 17 einen Beckenboden an der Verbindungsstelle aufweisen. An einer solchen Verbindungsstelle ist der Wärmetauscher durchbohrbar und kann mit herkömmlichen Befestigungsmitteln befestigt werden.

Figur 9 zeigt, wie eine Verbindungsstelle 13 mit einer Öffnung 39 zusätzlich gegen ein Auscinanderreissen unter der Einwirkung von Überdruck im hinern des Wärmetauschers 11 gesichert werden kann. Dazu sind die Versteifungsränder miteinander aufgeweitet, so dass deren äusserster Rand einen grösseren Umfang aufweist, als die kleinste Öffnungsweite.

Dasselbe Prinzip der formschlüssigen Verbindung der beiden Wandungen 15,17 kann auch angewendet werden, wenn die Versteifungsränder 27,29 nicht in die gleiche Richtung gerichtet sind. In Figur 10 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die versteifenden, abgewinkelten Ränder um eine Verbindungsstelle 13 herum gegeneinander gerichtet sind. Der eine rohrförmig ausgeformte Versteifungsrand an der oberen Wandung 15 tritt dabei durch die Öffnung 39, welche durch den anderen rohrförmig ausgeformten Versteifungsrand 29 an der unteren Wandung 17 gebildet ist. Der Öffnungsrand des Versteifungsrandes 27 an der oberen Wandung 15 übersteht die untere Wandung 17. Der überstehende Bereich ist parallel zur unteren Wandung 17 an diese anliegend umgelegt.

Ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, wenn, wie in Figur 11 dargestellt, der Versteifungsrand 29 an der unteren Wandung 17 nach oben konisch zusammenlaufend ausgebildet ist und der Versteifungsrand 27 an der oberen Wandung 15 innerhalb der Öffnung 39 des Versteifungsrandes 29 an der unteren Wandung 17 angeordnet ist und nach unten konisch auseinanderlaufend ausgebildet ist. Die konische Aufweitung des oberen Versteifungsrandes muss nach dem zusammenfügen der beiden Wandungen geschehen. Die Ausführungsbeispiele gemäss Figur 12 und 13 sind als Abwandlungen der Ausführungsbeispiele gemäss Figur 5 und 4 zu verstehen. Bei ersteren sind die Wandungen jeweils ebenfalls durchgehend, jedoch sind die Versteifungsränder 27,29 derart kegelförmig zusammenlaufend ausgebildet, dass sich kein oder ein unwesentlicher Beckenboden ergibt. Der Kegel-Scheitelwinkel liegt vorteilliaft zwischen 30 und 120 Grad. Die Verbindungsfläche liegt im aneinander anliegenden Bereich der kegelmantelförmigen Versteifungsränder 27,29 der versteifenden Ausformung 23,23' jeder Verbindungsstelle 13.

In Figur 14 ist eine runde Ausgestaltung der Variante gemäss Figur 12 dargestellt. Eine z.B. halbkugelförmige Auswölbung 23 in der Innenseite der oberen Wandung 15 sitzt in einer um beispielsweise 2 mm weniger tiefen hohlkugeligen Mulde 23' mit entsprechendem Radius. Runde Ausformungen können bei entsprechendem Verbindungsmaterial auch mit den Rundungen gegeneinander zusammengefügt werden, wie dies in Figur 15 dargestellt ist.

In Figur 16 ist die Fügeform gemäss Figur 1 in einem schematischen Detail-Schnitt nochmals dargestellt. Die Verbindung zwischen den Blechwandungen ist jedoch hier nicht durch Kleben oder Löten erreicht, sondern mit einer ringförmigen Verformung der beiden Wandungen 15 und 17 ineinander. An der Verbindungsstelle sind die die

Wandung des Wärmetauschers bildenden Bleche 15 und 17 kreisrund verformt. Die Ausformungen 23,23' bilden eine Vertiefung auf der Aussenseite und eine Erhöhung auf der Innenseite des Bleches 15,17 mit einer zur übrigen Blechfläche parallelen Verbindungsfläche 19. Die erhöhte Fläche der Ausformung bildet eine Auflagefläche für die Auflage des zweiten Bleches (13,15). Sie ist gegenüber der übrigen Wandung um 1 mm, allenfalls um 1,5 bis 2 mm erhöht. Solche Verformungen können mittels Rollenpressen serienweise oder auch mittels Einzelpressen in das Blech gearbeitet werden. Vorteilhaft wird diese verformte Fläche eingepresst und mit einem auf die Fläche aufgebrachten Drehmoment das Material der Verbindungsfläche 19 versteift. Das versteifte Material zweier Rücken gegen Rücken mit den verformten Verbindungsflächen 19 aufeinander gelegter Bleche 15,17 kann nun mittels eines Pressformpunktes wie dargestellt zentral innerhalb dieser vertieften Verbindungsfläche 19 oder mittels einer anderen Verbindungsart verbunden werden. Die Ausformungen gewährleisten einen definierten Durchströmungsraum 25 und, in Verbindung mit einer rasterförmigen Anordnung der Ausformungen und einem maximalen Abstand zwischen den Verbindungsstellen 13, eine formstabile Oberfläche des Wärmetauschers 11.

Die Pressformverbindung 41 in Figur 16 ist zusätzlich mit die Verbindung sichernden Teilen 42,44 ausgerüstet. Diese Teile 42,44 sind aus Messing, da dieses härter als Kupfer ist und einen geringeren temperaturabhängigen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Eine Scheibe 42 ist in die eingestempelte Vertiefung in der Pressformverbindung 41 eingepresst und ein Ring 44 umfasst die in eine Matrize gepresste Ausstülpung der

Pressformverbindung 41. Scheibe und Ring zusammen sichern die Verkrallung zwischen Vertiefungsrand 46 und Krone 48. Diese Stabilisierung der Pressformverbindung 41 erlaubt eine höhere Belastung bezüglich Temperaturschwankungen und gewährleistet eine höhere Verbindungskraft. Sie kann zweckmässigerweise bei Hochdruckwärmetauschern oder bei Wärmetauschern mit hohen Temperaturunterschieden angewendet werden.

Fügeformen mit über der Innenseite der Wandung 15,17 angeordneten Verbindungsflächen 19 haben den Vorteil, dass die Verbindungsfläche 19 leicht mit Verbindungsmaterial oder Fliessmittel bestrichen oder in solches getaucht werden kann. Mulden in der Innenseite der Wandung 15,17 können hingegen eine Menge flüssiges oder zu verflüssigendes Verbindungsmaterial wie in einer Schale aufnehmen, in welches Verbindungsmaterial die gegenüberliegende Verbindungsfläche 19 zum Verbinden eingepresst oder getaucht werden kann.

Die Verbindungsstellen 13 können einzeln, reihenweise oder elementweise verbunden werden. Dazu können Erhitzer, z.B. in der Art einer Lötflamme oder eines Lötkolbens auf die Verbindungsstelle 13 gerichtet bzw. gepresst werden. Beim Löten müssen dabei die beiden Wandungen 15,17 zusammengehalten werden, bis das Lot wieder abgekühlt und ausgehärtet ist. Insbesondere kleinere Formate von Wärmelauscherelementen 11, wie Wärmetauscher- Ziegel für Dacheindeckungen oder kleinere Platten Wärmetauscherelemente für Labor- Anwendungen oder Baukastenelemente für transportable Sonnenwärmekollektoren können mit einem Werkzeug in der gewünschten Relativstellung der Wandungen 15,17 zusammengehalten und als ganze Elemente erhitzt werden. Durch das Erhitzen kann Lot oder Kleber zum Schmelzen gebracht werden. Dieses Verbindungsmaterial muss danach wieder abkühlen und sich verfestigen können, bevor das Werkzeug vom Wärmctauscherelcment 11 gelöst werden kann. Mit dem Erhitzen kann aber auch ein Kleber zum Abbinden gebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass das Wärmetauscherelement während dem anschliessenden Abkühlen nicht unbedingt im Werkzeug verbleiben muss.

In den Verbindungsflächen 19 der Ausführungsbeispiele mit parallel zur Wandung angeordneten Verbindungsflächen 19 gemäss Figuren 2, 3, 4, 5, 12, 13, 14 kann eine Öffnung vorgesehen sein. Die Öffnung erlaubt das Zuführen der für das Schmelzen des Lots benötigte Hitze von der Öffnung und daher von der Stirnseite der Wandungsbleche her, während die Bleche auf einer die Verbindungsfläche bildenden Ringfläche um die Öffnung zusammengehalten sind.

In Figur 17 ist ein Wärmetauscherelement 11 dargestellt, das aus zwei identischen

Wandungen 15,17 zusammengestellt ist. Die Wandungen sind lediglich um 180 Grad um die Längsachse des Elements verdreht und mit den gleichen Seiten zusammengefügt. Die Wandungen 15,17 besitzen einen Randbereich 51 an dem die Bleche aneinander anliegen bzw. miteinander verklebt oder verlötet sind. Der Randbereich 51 ist über einen Versteifungsrand mit der den Durchflussraum begrenzenden Hohlraumwandung verbunden. Dieser kann geradlinig, oder, wie in Figur 18 dargestellt, gewellt, oder auch gezackt sein. An den Längsseiten des Wärmetauscherelements 11 sind die Randbereiche mehrfach abgekantet, so dass das Element versteift ist. Der Randbereich 51 ist bis an eine entlang den Kurzseiten ausgebildete Ausformung 53 heran geführt, die der Aufnahme emes Anschlussrohres 55 dient. Die Ausformung 53 ist wenigstens viertelrund, damit zwei gegenüberliegende Ausformungen zusammen den zylindrischen Körper emes Anschlussrohres 55 festhalten. In Figur 18 ist eine Ecke eines Wärmetauscherelementes 11 in der Aufsicht dargestellt. In der Ausformung 53 ist ein Anschlussrohr 55, und darin ein Verbindungsstück zu einem zuführenden oder wegführenden Rohr mit O-Ringdichtungen angeordnet. Das Verbindungsstück ist in das AnscWussrohr eingesteckt. Das Anschlussrohr ist in die Ausformung 53 eingelötet oder eingeklebt. Die Versteifungsränder 57 zwischen sternförmiger Verbindungsfläche 19 bzw. Randbereich 51 und der übrigen Wandung 15,17 sind leicht konisch ausgebildet. Das die Wandung bildende Blech ist durch einen Tiefziehprozess geformt worden. Beim Tiefziehen werden alle Verformungen des ebenen Bleches in einem Arbeitsschritt erreicht, indem das Blech zwischen zwei zusammenwirkenden Formen zu einer fertig geformten Wandung geformt wird.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass bei einem Plattenwärmetauscher 11 die gegenüberliegenden parallelen Wandungen 15,17 aus einem Metallblech mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer hergestellt sind, wobei um die

Verbindungsstellen 13 in der Fläche des Wärmetauschers herum in jedem der Bleche ein Versteifungsrand 27,29 ausgebildet ist. Dadurch lassen sich abschälende Verformungen des Bleches im Bereich der Verbindungsstellen 13 verhindern, so dass auch z.B. verlötete oder verklebte Verbindungss teilen einem erhöhten Innendruck standhalten.

Derartige Wärmetauscherelemente können nicht nur in Bereichen, in denen die Ästhetik kaum von Belang ist, emgesetzt werden. Zusätzlich zum Emsatz in Sonnenwärmekollektoren, Luft-Luft- Wärmetauschern, Luft- Wasser- Wärmelauschern oder Wasser- Wasser- Wärme lauschern mit rein technischem Charakter können sie auch als dekorative Heizungsradiatoren in Wohn- und Arbeitsräumen Verwendung finden. Dank dem dekorativen Charakter dieser Elemente sind sie auch in sichtbaren und gestalteten Bereichen einsetzbar. Beispiele dafür sind Fassadenbekleidungen, Wand- und Deckenverkleidungen sowie Sichtschulz- oder Schallschutzwände etc.

Claims

Patentansprüche

1. Wärmetauscher (11) mit einem Innenraum (25) für ein Wärmetransportmedium zwischen zwei an deren Rand dicht verbundenen, im wesentlichen parallelen Wandungen (15,17), die an einer in einem Abstand zum Rand angeordneten

Verbindungsstelle (13) je eine gegenseitig zusammenwirkende Verbindungsfläche (19) aufweisen, über welche die Wandungen (15,17) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Wandungen die Verbindungsfläche (19) (15,17) jeweils über einen die Wandung (15,17) versteifenden Versteifungsrand (27,29) mit der Wandung (15,17) verbunden ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungsrand (27,29) die Verbindungsstelle (13) umrandend ausgebildet ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Wandung (15,17) an der Verbindungsstelle (13) durchgehend ist.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Verbindungsfläche (19) parallel zur Wandung (15,17) angeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der zur Wandung (15,17) parallelen Verbindungsfläche (19) und der Ebene der Wandung (15,17) kleiner ist als der Abstand der Wandungen (15,17) voneinander, so dass die Summe aus der Höhe der die eine Verbindungsfläche

(19) umlaufenden Versteifungsrand (27) und der Höhe der die gegenüberliegende Verbindungsfläche (19) umlaufenden Versteifungsrand (29) dem Abstand zwischen den beiden Wandungen (15,17) entspricht, insbesondere dass die Höhen beider Versteifungsränder (27,29) je dem halben Abstand zwischen den Wandungen (15,17) entsprechen.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsränder (27,29) miteinander verbundener Verbindungsflächen (19) einander eng umfangen und zumindest teilweise die Verbindungsfläche (19) bilden.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsränder (27,29) gegeneinander gerichtet sind.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand wenigstens eines Teils der Verbindungsfläche (19) von der mit ihr verbundenen Wandung (15,17) grösser ist als der Abstand zwischen den Wandungen (15,17).

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungsrand (27,29) in einem Schnitt parallel zur Wandung (15,17) ein

Polygon oder eine Rundung bildet.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungsrand (27,29) in einem Schnitt parallel zur Wandung (15,17) ein regelmässiges Vieleck oder einen Kreis bildet.

11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall der Wandungen (15,17) eine Wärmeleitfähigkeit λ von über 100, vorzugsweise über 200, besonders bevorzugt über 300 W/ (K * m) aufweist.

12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Verbindungsflächen (19) mittels Lot erreicht ist.

13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Verbindungsflächen (19) mittels eines Klebers erreicht ist.

14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Verbindungsflächen (19) mittels einer Verformung der beiden Wandungen ineinander erreicht ist.

15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Metallbleche (15,17) Kupfer ist.

16. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung aus einem tiefgezogenen Blech besteht.

17. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekermzeichnet, dass er aus zwei identischen Wandungen zusammengesetzt ist.

18. Verfahren zur Flerstellung eines Wärmetauschers gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in ein für die

Wandungen (15,17) verwendetes Blech Verbindungsflächen (19) eingeformt werden, die über einen die Wandung (15,17) versteifenden Versleifungsrand (27,29) mit der Wandung (15,17) verbunden sind, die Verbindungsflächen (19) einer Wandung mit den Verbindungsflächen einer zweiten Wandung derart verbunden werden, dass ein Abstand zwischen den Wandungen bleibt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zusammenfügen von zwei Wandungen zu einem Wärmetauscher die Wandungen umlaufend geschnitten und in die Wandungen alle Verbindungsflächen und versteifenden Verformungen eingeformt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung mittels Tiefziehen geformt wird.