WO2014072804A1 - Plattenwärmetauscher aus kunststoff und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Plattenwärmetauscher aus kunststoff und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2014072804A1
WO2014072804A1 PCT/IB2013/002500 IB2013002500W WO2014072804A1 WO 2014072804 A1 WO2014072804 A1 WO 2014072804A1 IB 2013002500 W IB2013002500 W IB 2013002500W WO 2014072804 A1 WO2014072804 A1 WO 2014072804A1
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plate
plates
heat exchanger
pairs
individual plates
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PCT/IB2013/002500
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English (en)
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Christian Hirsch
Frank Sabaczuk
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Zehnder Verkaufs- Und Verwaltungs-Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/065—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger made of plastic, in particular an air-to-air plate heat exchanger, with flow channels through which a first and a second medium, for the first medium between individual plastic plates connected to a pair of plates and for the second medium between a plate stack interconnected plate pairs are formed.
  • Plate heat exchanger of the aforementioned, i.e., generic type are known per se from the prior art. They serve the heat transfer from a first medium to a second medium.
  • the media can be passed in cocurrent or countercurrent or in crossflow to each other.
  • the plate heat exchanger provides corresponding flow channels for the first medium on the one hand and for the second medium on the other hand. These are formed between the individual plates of the plate heat exchanger, wherein generically provided that these individual plates are made of plastic.
  • two single plates form a pair of plates.
  • the individual plates are spaced apart from each other and form between them a flow channel for a first medium.
  • Two such pairs of plates together form a plate stack, the plate pairs being spaced from each other, thus providing a flow channel for the second medium.
  • the plate heat exchanger has a plurality of individual plates, wherein individual plates are combined into plate pairs and plate pairs to form a plate stack.
  • CONFIRMATION COPY From the prior art it is known to connect the individual plates by gluing to a pair of plates or pairs of plates by gluing together to form a stack of plates. For this purpose, a suitable plastic adhesive or plastic glue is used.
  • the object of the invention to propose a plate heat exchanger, which allows a simplified production, while reducing the environmental impact.
  • a corresponding manufacturing method In addition to be proposed with the invention, a corresponding manufacturing method.
  • a plate heat exchanger of the generic type which is characterized in that both a pair of plates forming individual plates and a plate stack forming plate pairs are laser welded together.
  • the welded joint according to the invention offers the following advantages over the bonding known from the prior art. It is achieved a faster production. In particular downtime due to intermediate storage for the purpose of adhesive curing can be completely eliminated. It also achieves a higher quality of connection, both in terms of achieved tightness and in terms of efficiency. In addition, the cohesive connection by means of welding brings an overall improved strength and stability of the entire plate heat exchanger. Last but not least is also advantageous that the use of plastic adhesive or Plastic glue can be dispensed with, whereby the environmental impact on the one hand and the health impairment for the manufacturing staff on the other hand is greatly minimized.
  • the method is proposed to solve the above object, a method for producing a plate heat exchanger made of plastic, in particular an air-to-air plate heat exchanger, wherein the individual plastic plates to form a flow channel for a first medium to a pair of plates and plate pairs to form a flow channel for a second medium are joined together to form a stack of plates, wherein the connection of the individual plates forming a pair of plates and the plate pairs forming a plate stack takes place by means of laser welding.
  • the method implementation according to the invention allows a high degree of automation. It is achieved in contrast to the prior art, a faster production, and this while conserving the environment, since it can be dispensed with the use of chemical substances in the form of plastic adhesive or glue. In addition, a continuous production is permitted, as can be dispensed with an intermediate storage for the purpose of dehydration or setting of the plastic adhesive.
  • the individual plates and / or the plate pairs are welded together according to a further feature of the invention along two opposite longitudinal edges. It is thus achieved with high accuracy marginal integrity for the media. Depending on the position of the longitudinal edges welded together, a plate heat exchanger is created for countercurrent or direct current operation or crossflow operation.
  • the plate heat exchanger according to the invention is particularly suitable as an air-to-air plate heat exchanger.
  • other media can also be used in combination with the plate heat exchanger according to the invention.
  • the plate heat exchanger is made of plastic, it is particularly suitable for those media that have a strong corrosive effect.
  • first plate pairs are formed in a first process step. These are each produced by welding individual plates, in a then subsequent second step, a plurality of prefabricated plate pairs together to form a plate stack connected. As a result, a plate heat exchanger of the type according to the invention thus arises.
  • the plate pairs forming the single plates may be stacked together unconnected to form a plate stack. It then takes place in a single step, a simultaneous welding of all individual plates, as a result of which it comes to the formation of the plate pairs on the one hand and the plate stack formed from the plate pairs on the other hand.
  • this process variant is preferred, since it delivers a high production quality at high operating speed.
  • a laser welding machine is preferably used, which is equipped with a welding device which is designed for the simultaneous connection of all individual plates making up a stack of plates.
  • a welding device which is designed for the simultaneous connection of all individual plates making up a stack of plates.
  • For plate stacking can serve a corresponding receiving device, in which the individual plates to be welded together are gradually inserted to form a stack.
  • the stack formed in this way corresponds in shape to the later heat exchanger.
  • a cage-like arrangement As a receiving device in which the individual plates are inserted to form a stack, a cage-like arrangement is provided.
  • This has a bottom and a plurality of mutually parallel guides, which extend from the bottom orthogonal to the bottom surface provided by the ground. Thanks to these guides an exact positioning of the individual plates is allowed relative to each other. In particular, it is ensured by means of the guides that the marginal edges of adjacent individual plates to be welded together are aligned parallel to one another.
  • a laser welding method is used. It is preferred that a laser beam welding the individual plates together is guided at an acute angle along plate edges to be welded. This allows welding on the outer edge of two Plate edges. The result is plate pairs that are laser welded together along the outer edges of two opposing longitudinal edges.
  • the welding region is acted upon by a gas flow.
  • a gas flow In this case, an air stream or an inert gas stream can be used as the gas stream.
  • the gas stream strikes the plate edges at the instantaneous heated spot or area, i. the longitudinal edges of the individual plates on or flows past them. It can thus be achieved a cooling of the weld area.
  • the application of a gas stream to the welding region can be effected by means of a blowing nozzle according to a first alternative.
  • a blowing nozzle according to this variant, a movable blowing nozzle is used, which is aligned in the use case in the direction of the welding area and this occupies a gas stream. It is preferable to move the laser used together with the tuyere. It can then be provided on the other hand, a common traversing device for the laser on the one hand and the tuyere.
  • a gas flow is not applied by means of a blowing nozzle, but by means of the generation of negative pressure.
  • a negative pressure is applied from outside the plate stack to be welded, as a result of which the air located between the individual plates is sucked off, whereby the sealing area is exposed to a gas flow in the manner already described above.
  • a suction nozzle is used for generating negative pressure.
  • These may also preferably be designed to be movable together with the laser beam to laser welding.
  • Fig. 1 shows a novel plate heat exchanger in a sectional view schematically
  • Fig. 2 shows parallel aligned longitudinal edges of two individual plates or two pairs of plates before their welding
  • Fig. 3 shows the mutually parallel longitudinal edges of two individual plates or two plate pairs after their welding.
  • FIG. 1 shows a purely schematic representation of a plate heat exchanger W according to the invention.
  • This has a plurality of individual plates E made of plastic, which each form a flow channel SK, wherein flow channels SK are provided for both a first medium I and a second medium II.
  • the plate heat exchanger W is designed as a countercurrent heat exchanger.
  • two individual plates each form a pair of plates P, the flow channel SK provided by a pair of plates serving for the passage of the first medium l.
  • the plate pairs P together form a plate stack S from.
  • the flow channel SK formed between two plate pairs P serves to pass the second medium II.
  • the flow directions of the first medium I and the second medium II are identified by arrows in FIG. 1 by way of example.
  • a pair of plates P forming individual plates E on the one hand and the plate stack S forming plate pairs P on the other hand are connected to each other by laser welding.
  • Fig. 2 shows two mutually parallel longitudinal edges LK1 and LK2 of two individual plates E or two pairs of plates P before their welding.
  • a directed to the two longitudinal edges LK1 and LK2 laser beam LS is shown. It is aligned with the plane (x, y), along which the individual plates E and the plate pairs P are aligned, at an acute angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is less than 90 °, preferably it is in the range between 0 and 60 °.
  • the laser beam LS welding the individual plates E or the plate pairs P together is guided at this acute angle ⁇ along the longitudinal edges LK1 and LK2 to be welded. This allows welding at the outer edge of the two longitudinal edges L 1 and LK 2. As a result, single plates E or
  • Plate pairs P which are laser welded together along the outer edges of two opposite longitudinal edges LK1 and LK2.
  • the welding area can be exposed to a gas flow GS.
  • an air stream or an inert gas stream can be used as the gas stream GS.
  • the gas flow GS impinges on the longitudinal edges LK1 and LK2 of the individual plates E or of the plate pairs P in the respective currently heated spot weld or welding region SP, or flows past them. It can thus be achieved a cooling of the welding point or welding area SP.
  • the polymer is heated by the laser beam LS at the longitudinal edges LK1 and LK2 resulting particles are blown away.
  • This loading of the welding area SP with a gas flow GS takes place by means of a movable blow nozzle BD which, in the case of use, is aligned in the direction of the welding area SP and occupies it with the gas flow G S.
  • the used laser L can be moved together with the blowing nozzle BD.
  • the laser beam LS emerging from the laser L can thus be moved together with the gas flow GS emerging from the blowing nozzle BD during the laser welding operation. It can then be provided on the other hand, a common traversing device for the laser L on the one hand and the blowing nozzle BD.
  • the described Gasstrombeetzschlagung by blowing can be done alternatively or additionally by suction by generating a negative pressure.
  • a negative pressure is applied from outside the longitudinal edges to be welded LK1 and LK2, as a result of which the air located between the longitudinal edges LK1 and LK2 is sucked off.
  • a suction nozzle SD can be used for generating negative pressure.
  • the used laser L can be moved together with the suction nozzle SD.
  • the laser beam LS emerging from the laser L can thus be moved together with the gas flow GS entering the suction nozzle SD during the laser welding operation. It can then be provided on the other hand, a common traversing device for the laser L on the one hand and the suction nozzle SD.
  • FIG. 3 shows the two parallel longitudinal edges LK1 and LK2 of two individual plates E or two plate pairs P after their welding.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, der eine vereinfachte Herstellung gestattet, und dies bei gleichzeitiger Verringerung der Umweltbelastung. Es wird mit der Erfindung vorgeschlagen ein Plattenwärmetauscher, insbesondere ein Luft-Luft- Plattenwärmetauscher, aus Kunststoff, mit von einem ersten und einem zweiten Medium (I, II) durchströmbaren Strömungskanälen (SK), die für das erste Medium (I) zwischen einem Plattenpaar (P) miteinander verbundenen Einzelplatten (E) aus Kunststoff und für das zweite Medium (II) zwischen zu einem Plattenstapel (S) miteinander verbundenen Plattenpaaren (P) ausgebildet sind, wobei sowohl die ein Plattenpaar (P) bildenden Einzelplatten (E) als auch die einen Plattenstapel (S) bildenden Plattenpaare (P) miteinander laserverschweißt sind. Außerdem ist das Herstellungsverfahren des Wärmetauschersoffenbart.

Description

PLATTENWÄRMETAUSCHER AUS KUNSTSTOFF UND VERFAHREN
ZU DESSEN HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher aus Kunststoff, insbesondere einen Luft-Luft-Plattenwärmetauscher, mit von einem ersten und einem zweiten Medium durchströmbaren Strömungskanälen, die für das erste Medium zwischen zu einem Plattenpaar miteinander verbundenden Einzelplatten aus Kunststoff und für das zweite Medium zwischen zu einem Plattenstapel miteinander verbundenen Plattenpaare ausgebildet sind.
Plattenwärmetauscher der eingangs genannten, d.h, gattungsgemäßen Art sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Sie dienen dem Wärmeübergang von einem ersten Medium auf ein zweites Medium. Dabei können die Medien im Gleich- oder Gegenstrom oder im Querstrom aneinander vorbeigeführt werden.
Der Plattenwärmetauscher stellt für das erste Medium einerseits sowie für das zweite Medium andererseits entsprechende Strömungskanäle bereit. Diese sind zwischen den einzelnen Platten des Plattenwärmetauschers ausgebildet, wobei gattungsgemäß vorgesehen ist, dass diese Einzelplatten aus Kunststoff bestehen.
Der gattungsgemäßen Konstruktion nach bilden zwei Einzelplatten ein Plattenpaar aus. Dabei sind die Einzelplatten voneinander beabstandet und bilden zwischen sich einen Strömungskanal für ein erstes Medium aus.
Zwei derartige Plattenpaare bilden zusammen einen Plattenstapel, wobei die Plattenpaare beabstandet voneinander sind, womit ein Strömungskanal für das zweite Medium bereitgestellt ist.
Insgesamt verfügt der Plattenwärmetauscher über eine Mehrzahl von Einzelplatten, wobei Einzelplatten zu Plattenpaaren und Plattenpaare zu einem Plattenstapel zusammengefasst sind.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Einzelplatten durch Verkleben zu einem Plattenpaar bzw. Plattenpaare durch Verkleben zu einem Plattenstapel miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck kommt ein geeigneter Kunststoffklebstoff bzw. Kunststoff leim zum Einsatz.
Obgleich sich Plattenwärmetauscher der vorstehend beschriebenen Art im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt haben, besteht Verbesserungsbedarf. So hat sich insbesondere herausgestellt, dass in der Serienfertigung gattungsgemäßer Plattenwärmetauscher große Mengen an Kunststoffklebstoff zur Verbindung der Einzelplatten bzw. der Plattenpaare zum Einsatz kommen, was mit einer entsprechenden Umweltbelastung und einer gesundheitlichen Beeinträchtigung für das Fertigungspersonal verbunden ist. Darüber hinaus ist fertigungstechnisch von Nachteil, dass der eingesetzte Klebstoff abbinden bzw. aushärten muss, was einige Zeit in Anspruch nimmt, weshalb miteinander verklebte Einzelplatten bzw. Plattenpaare zwischenzulagern sind. Es kommt deshalb zu einer Unterbrechung des Fertigungsprozesses, was zusätzliche Kosten entstehen lässt.
Es ist deshalb ausgehend vom Vorbeschriebenen die Aufgabe der Erfindung, einen Plattenwärmetauscher vorzuschlagen, der eine vereinfachte Herstellung gestattet, und dies bei gleichzeitiger Verringerung der Umweltbelastung. Darüber hinaus soll mit der Erfindung ein entsprechendes Herstellverfahren vorgeschlagen werden.
Vorrichtungsseitig wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe vorgeschlagen ein Plattenwärmetauscher der gattungsgemäßen Art, der sich dadurch auszeichnet, dass sowohl die ein Plattenpaar bildenden Einzelplatten als auch die einen Plattenstapel bildenden Plattenpaare miteinander laserverschweißt sind.
Erfindungsgemäß findet anstelle einer Verklebung ein Laserverschweißen statt, wobei sowohl die ein Plattenpaar bildenden Einzelplatten als auch die einen Plattenstapel bildenden Plattenpaare miteinander verschweißt werden.
Die erfindungsgemäße Schweißverbindung bietet gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verkleben folgende Vorteile. Es wird eine schnellere Fertigung erzielt. Insbesondere Ausfallzeiten durch Zwischenlagerung zwecks Klebstoffaushärtung können vollends entfallen. Es wird darüber hinaus eine höhere Verbindungsqualität erreicht, und zwar sowohl hinsichtlich der erreichten Dichtigkeit als auch bezüglich des Wirkungsgrads. Darüber hinaus bringt die stoffschlüssige Verbindung mittels Verschweißung eine insgesamt verbesserte Festigkeit und Stabilität des gesamten Plattenwärmetauschers. Nicht zuletzt ist ferner von Vorteil, dass auf den Einsatz von Kunststoffklebstoff bzw. Kunststoffleim verzichtet werden kann, womit die Umweltbelastung einerseits und die gesundheitliche Beeinträchtigung für das Fertigungspersonal andererseits stark minimiert ist.
Verfahrensseitig wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe vorgeschlagen, ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers aus Kunststoff, insbesondere eines Luft-Luft-Plattenwärmetauschers, bei dem Einzelplatten aus Kunststoff unter Ausbildung eines Strömungskanals für ein erstes Medium zu einem Plattenpaar und Plattenpaare unter Ausbildung eines Strömungskanals für ein zweites Medium zu einem Plattenstapel miteinander verbunden werden, wobei die Verbindung der ein Plattenpaar bildenden Einzelplatten und der einen Plattenstapel bildenden Plattenpaare mittels Laserschweißen erfolgt.
Die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung erlaubt einen hohen Grad der Automation. Es wird im Unterschied zum Stand der Technik eine schnellere Fertigung erzielt, und dies bei gleichzeitiger Schonung der Umwelt, da auf den Einsatz chemischer Stoffe in Form von Kunststoffklebstoff bzw. -leim verzichtet werden kann. Darüber hinaus ist eine kontinuierliche Fertigung gestattet, da auf eine Zwischenlagerung zwecks Austrocknung bzw. Abbindung des Kunststoffklebstoffes verzichtet werden kann.
Die Einzelplatten und/oder die Plattenpaare sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung entlang zweier einander gegenüberliegender Längskanten miteinander verschweißt. Es wird somit mit hoher Genauigkeit eine Randdichtigkeit für die Medien erreicht. Je nach Lage der miteinander verschweißten Längskanten entsteht ein Plattenwärmetauscher für den Gegen- bzw. Gleichstrombetrieb oder den Querstrombetrieb.
Der erfindungsgemäße Plattenwärmetauscher eignet sich insbesondere als Luft-Luft- Plattenwärmetauscher. Es können selbstredend aber auch andere Medien in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher zum Einsatz kommen. Da der Plattenwärmetauscher aus Kunststoff gebildet ist, eignet er sich insbesondere auch für solche Medien, die stark korrodierend wirken.
Zur Ausbildung des Plattenwärmetauschers kann gemäß einem ersten Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, dass in einem ersten Verfahrensschritt zunächst Plattenpaare ausgebildet werden. Diese werden jeweils durch Verschweißen von Einzelplatten hergestellt, in einem dann nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt werden eine Mehrzahl von vorgefertigten Plattenpaaren miteinander zu einem Plattenstapel verbunden. Im Ergebnis stellt sich so ein Plattenwärmetauscher der erfindungsgemäßen Art ein.
Gemäß einer alternativen Vorgehensweise können die die Einzelplatten bildenden Plattenpaare miteinander unverbunden zur Bildung eines Plattenstapels aufgestapelt werden. Es erfolgt sodann in einem Arbeitsschritt eine gleichzeitige Verschweißung sämtlicher Einzelplatten, infolge dessen es zur Ausbildung der Plattenpaare einerseits und des aus den Plattenpaaren gebildeten Plattenstapels andererseits kommt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist diese Verfahrensvariante bevorzugt, da sie bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit eine hohe Fertigungsqualität liefert.
Zur Verfahrensdurchführung kommt bevorzugter Weise eine Laserschweißmaschine zum Einsatz, die mit einer Schweißvorrichtung ausgerüstet ist, die auf die gleichzeitige Verbindung sämtlicher einen Plattenstapel ausmachenden Einzelplatten ausgelegt ist. Es ist in diesem Fall in vorteilhafter Weise möglich, die Einzelplatten des Plattenwärmetauschers innerhalb der Laserschweißmaschine aufzustapeln, die dann mittels des Lasers der Schweißvorrichtung in einem Arbeitsschritt zu einem kompakten Plattenstapel, d.h. Plattenwärmetauscher miteinander verschweißt werden. Es ist deshalb gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, die Einzelplatten vor einem Verschweißen zu stapeln. Zur Plattenstapelung kann eine entsprechende Aufnahmevorrichtung dienen, in welche die miteinander zu verschweißenden Einzelplatten nach und nach zur Bildung eines Stapels eingelegt werden. Der auf diese Weise ausgebildete Stapel entspricht in seiner Form dem späteren Wärmetauscher.
Als Aufnahmevorrichtung, in welche die Einzelplatten zur Ausbildung eines Stapels eingelegt werden, ist eine käfigartige Anordnung vorgesehen. Diese verfügt über einen Boden und mehrere zueinander parallel ausgebildete Führungen, die sich ausgehend vom Boden orthogonal zur vom Boden bereitgestellten Bodenfläche erstrecken. Dank dieser Führungen ist eine exakte Positionierung der Einzelplatten relativ zueinander gestattet. Es ist mittels der Führungen insbesondere sichergestellt, dass die miteinander zu verschweißenden Randkanten benachbarter Einzelplatten parallel zueinander verlaufend ausgerichtet sind.
Als Schweißverfahren kommt erfindungsgemäß ein Laserschweißverfahren zur Anwendung. Dabei ist es bevorzugt, dass ein die Einzelplatten miteinander verschweißender Laserstrahl unter einem spitzen Winkel entlang zu verschweissender Plattenkanten geführt wird. Dies ermöglicht ein Verschweißen am Außenrand zweier Plattenrandkanten. Im Ergebnis ergeben sich Plattenpaare, die entlang der Außenränder zweier gegenüberliegender Längskanten miteinander laserverschweißt sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass während eines Schweißvorgangs der Schweißbereich mit einem Gasstrom beaufschlagt wird. Als Gasstrom kann dabei ein Luftstrom oder ein Inertgasstrom Verwendung finden.
Der Gasstrom trifft im jeweiligen momentan erhitzten Schweißpunkt bzw. -bereich auf die Plattenkanten, d.h. die Längskanten der Einzelplatten auf bzw. strömt an diesen vorbei. Es kann damit eine Kühlung des Schweißbereichs erreicht werden.
Die Beaufschlagung des Schweißbereichs mit einem Gasstrom kann gemäß einer ersten Alternative mittels einer Blasdüse erfolgen. Gemäß dieser Variante kommt eine verfahrbare Blasdüse zum Einsatz, die im Verwendungsfall in Richtung auf den Schweißbereich ausgerichtet ist und diesen mit einem Gasstrom belegt. Es ist bevorzugt, den zum Einsatz kommenden Laser gemeinsam mit der Blasdüse zu verfahren. Es kann dann eine gemeinsame Verfahreinrichtung für den Laser einerseits und die Blasdüse andererseits vorgesehen sein.
Gemäß einer Alternative findet eine Gasstrombeaufschlagung nicht mittels einer Blasdüse, sondern mittels Erzeugung von Unterdruck statt. Gemäß dieser Alternative wird von außerhalb des zu verschweißenden Plattenstapels ein Unterdruck angelegt, infolge dessen die zwischen den Einzelplatten befindliche Luft abgesaugt wird, wodurch in der schon vorbeschriebenen Weise eine Beaufschlagung des Schweißbereichs mit einem Gasstrom erfolgt. Bevorzugter Weise kommt zur Unterdruckerzeugung eine Saugdüse zum Einsatz. Auch diese kann vorzugsweise mit dem Laserstrahl um Laserverschweißen gemeinsam verfahrbar ausgebildet sein.
Gemäß beider vorbeschriebener Varianten kann vorgesehen sein, eine gegenseitige Ausrichtung von Düse einerseits und Laserstrahl andererseits vorzusehen, dass eine parallele oder eine antiparallele Ausrichtung relativ zueinander stattfindet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, nicht einschränkend aufzufassenden Beschreibung anhand der Figuren, wobei
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Plattenwärmetauscher in einer Schnittansicht schematisch zeigt; Fig. 2 zueinander parallel ausgerichtete Längskanten zweier Einzelplatten oder zweier Plattenpaare vor ihrem Verschweißen zeigt; und
Fig. 3 die zueinander parallel ausgerichteten Längskanten zweier Einzelplatten oder zweier Plattenpaare nach ihrem Verschweißen zeigt.
Fig. 1 lässt in rein schematischer Darstellung einen Plattenwärmetauscher W nach der Erfindung erkennen. Dieser verfügt über eine Mehrzahl von Einzelplatten E aus Kunststoff, die zwischen sich jeweils einen Strömungskanal SK ausbilden, wobei Strömungskanäle SK sowohl für ein erstes Medium I als auch für ein zweites Medium II vorgesehen sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Plattenwärmetauscher W als Gegenstrom- Wärmetauscher ausgebildet.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, bilden jeweils zwei Einzelplatten ein Plattenpaar P aus, wobei der von einem Plattenpaar bereitgestellte Strömungskanal SK zur Hindurchströmung des ersten Mediums l dient.
Die Plattenpaare P bilden zusammen einen Plattenstapel S aus. Dabei dient der zwischen zwei Plattenpaaren P jeweils ausgebildete Strömungskanal SK der Hindurchführung des zweiten Mediums II.
Die Durchflussrichtungen von erstem Medium I und zweitem Medium II sind in der Fig. 1 beispielhaft durch Pfeile kenntlich gemacht.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die ein Plattenpaar P bildenden Einzelplatten E einerseits sowie die einen Plattenstapel S bildenden Plattenpaare P andererseits mittels Laserschweißen miteinander verbunden sind. Dabei ist es bevorzugt, die Einzelplatten des Plattenwärmetauschers W in einem Arbeitsschritt miteinander zu verschweißen, zu welchem Zweck bevorzugter Weise eine Schweißmaschine zum Einsatz kommt, in dem sämtliche Einzelplatten E des Plattenwärmetauschers W aufgestapelt und anschließend unter Ausbildung der einzelnen Strömungskanäle SK miteinander laserverschweißt werden.
Fig. 2 zeigt zwei zueinander parallel ausgerichtete Längskanten LK1 und LK2 zweier Einzelplatten E oder zweier Plattenpaare P vor ihrem Verschweißen. Ausserdem ist ein auf die beiden Längskanten LK1 und LK2 gerichteter Laserstrahl LS gezeigt. Er ist zur Ebene (x,y), entlang welcher die Einzelplatten E bzw. die Plattenpaare P ausgerichtet sind, in einem spitzen Winkel α ausgerichtet. Der Winkel α ist kleiner als 90°, vorzugsweise liegt er im Bereich zwischen 0 und 60°.
Der die Einzelplatten E bzw. die Plattenpaare P miteinander verschweißende Laserstrahl LS wird unter diesem spitzen Winkel α entlang der zu verschweissenden Längskanten LK1 und LK2 geführt. Dies ermöglicht ein Verschweißen am Außenrand der beiden Längskanten L 1 und LK2. Im Ergebnis ergeben sich Einzelplatten E oder
Plattenpaare P, die entlang der Außenränder zweier gegenüberliegender Längskanten LK1 und LK2 miteinander laserverschweißt sind.
Während des Laserschweißvorgangs kann der Schweißbereich mit einem Gasstrom GS beaufschlagt werden. Als Gasstrom GS kann dabei ein Luftstrom oder ein Inertgasstrom Verwendung finden. Der Gasstrom GS trifft im jeweiligen momentan erhitzten Schweißpunkt bzw. Schweißbereich SP auf die Längskanten LK1 und LK2 der Einzelplatten E oder der Plattenpaare P auf bzw. strömt an diesen vorbei. Es kann damit eine Kühlung des Schweißpunkts bzw. Schweißbereichs SP erreicht werden. Ausserdem werden beim Erhitzen des Polymers durch den Laserstrahl LS an den Längskanten LK1 und LK2 entstehende Partikel weggeblasen.
Diese Beaufschlagung des Schweißbereichs SP mit einem Gasstrom GS erfolgt mittels einer verfahrbaren Blasdüse BD, die im Verwendungsfall in Richtung auf den Schweißbereich SP ausgerichtet ist und diesen mit dem Gasstrom G S belegt. Der zum Einsatz kommende Laser L ist gemeinsam mit der Blasdüse BD verfahrbar. Der aus dem Laser L austretende Laserstrahl LS kann somit während des Laserschweißvorgangs gemeinsam mit dem aus der Blasdüse BD austretenden Gasstrom GS verfahren werden. Es kann dann eine gemeinsame Verfahreinrichtung für den Laser L einerseits und die Blasdüse BD andererseits vorgesehen sein.
Die beschriebene Gasstrombeaufschlagung durch Blasen kann alternativ oder zusätzlich durch Saugen mittels Erzeugung eines Unterdrucks erfolgen. Hierfür wird von außerhalb der zu verschweißenden Längskanten LK1 und LK2 ein Unterdruck angelegt, infolge dessen die zwischen den Längskanten LK1 und LK2 befindliche Luft abgesaugt wird. Zur Unterdruckerzeugung kann eine Saugdüse SD zum Einsatz kommen. Der zum Einsatz kommende Laser L ist gemeinsam mit der Saugdüse SD verfahrbar. Der aus dem Laser L austretende Laserstrahl LS kann somit während des Laserschweißvorgangs gemeinsam mit dem in die Saugdüse SD eintretenden Gasstrom GS verfahren werden. Es kann dann eine gemeinsame Verfahreinrichtung für den Laser L einerseits und die Saugdüse SD andererseits vorgesehen sein. Fig. 3 zeigt die zwei zueinander parallel ausgerichteten Längskanten LK1 und LK2 zweier Einzelplatten E oder zweier Plattenpaare P nach ihrem Verschweißen. Man erkennt die im Querschnitt U-förmige Schweißverbindung SV, welche die Längskanten LK1 und LK2 abdichtend verbindet.
Bezugszeichenliste
W Plattenwärmetauscher
E Einzelplatte
P Plattenpaar
SK Strömungskanal
S Plattenstapel
I erstes Medium
II zweites Medium
(x,y) x,y-Ebene
LK1 erste Längskante
LK2 zweite Längskante
L Laser
LS Laserstrahl
SP Schweißpunkt bzw. Schweißbereich
BD Blasdüse
SD Saugdüse
GS Gasstrom
α Winkel
SV Schweißverbindung

Claims

Ansprüche
1. Plattenwärmetauscher, insbesondere Luft-Luft-Plattenwärmetauscher, aus Kunststoff, mit von einem ersten und einem zweiten Medium (1, II) durchströmbaren Strömungskanälen (SK), die für das erste Medium (I) zwischen zu einem Plattenpaar (P) miteinander verbundenen Einzelplatten (E) aus Kunststoff und für das zweite Medium (II) zwischen zu einem Plattenstapel (S) miteinander verbundenen Plattenpaaren (P) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die ein Plattenpaar (P) bildenden Einzelplatten (E) als auch die einen Plattenstapel (S) bildenden Plattenpaare (P) miteinander laserverschweißt sind.
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelplatten (E) und/oder die Plattenpaare (P) entlang zweiter einander gegenüberliegender Längskanten (LK1, LK2) miteinander laserverschweißt sind.
3. Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers (W), insbesondere eines Luft-Luft-Plattenwärmetauschers, aus Kunststoff, bei dem Einzelplatten (E) aus Kunststoff unter Ausbildung eines Strömungskanals (SK) für ein erstes Medium (I) zu einem Plattenpaar (P) und Plattenpaare (P) unter Ausbildung eines Strömungskanals (SK) für ein zweites Medium (II) zu einem Plattenstapel (S) miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der ein Plattenpaar (P) bildenden Einzelplatten (E) und der einen Plattenstapel (S) bildenden Plattenpaare (P) mittels Laserschweißen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten
Schritt zunächst die ein Plattenpaar (P) bildenden Einzelplatten E) miteinander laserverschweißt und alsdann in einem zweiten Schritt die einen Plattenstapel (S) bildenden Plattenpaare (P) miteinander laserverschweißt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Einzelplatten (E) gleichzeitig zur Ausbildung sowohl von Plattenpaaren (P) als auch eines Plattenstapels (S) miteinander laserverschweißt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelplatten (E) vor einem Verschweißen gestapelt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Einzelplatten (E) miteinander verschweißender Laserstrahl unter einem spitzen Winkel entlang zu verschweißender Plattenkanten (LK1 , LK2) geführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Schweißvorgangs der Schweißbereich (SP) mit einem Gasstrom (GS) beaufschlagt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasstrom (GS) eingeblasen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasstrom (GS) durch Anlegen eines Unterdrucks erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasstrom (GS) ein Luftstrom oder ein Inertgasstrom verwendet wird.
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