DE3037899A1

DE3037899A1 - Waermetauscher mit platten und stegen

Info

Publication number: DE3037899A1
Application number: DE19803037899
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Saint Leu-La-Foret Val d'Oise Moranne
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1979-10-08
Filing date: 1980-10-07
Publication date: 1981-04-09
Also published as: FR2467369A1; ES8206010A1; IT8025169A0; ES495610A0; IT1149242B; BE885568A; GB2062208A

Description

Societe Anonyme des Usines Chausson

Wärmetauscher mit Platten und Stegen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit Platten und Stegen, bei welchem die Verbindungsbügel zu den VerLeilertanks aus vier Vertikalstreben und Querstreben bestehen, welche die Vertikalstreben untereinander verbinden, wobei die Vertikalstreben durch abwechselnde Paketierung der Stege und der Ecke der zwischen diese Stege eingesetzten Platten gebildet sind, und wobei die Stege an ihren Enden zu Klötzen ausgebildet sind, die durch einen plattenförmigen verjüngten Teil miteinander verbunden sind, und wobei ferner die an den Stegen befestigten Platten Aussparungen aufweisen, die sich auf ihren Seiten bis in die Nähe der Vertikalstreben erstrecken.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen neuen Wärmetauscher, bei dem die Platten parallel zueinander angeordnet sind und durch Sätze von abwechselnd um 90 versetzten Stegen im Abstand voneinander gehalten werden, so daß aufeinanderfolgende und sich kreuzende Kanäle ge-

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bildet werden.

Die Herstellung von Wärmetauscherbündeln aus Platten und Stegen, wie sie oben vom Typ her kurz beschrieben sind, ist in der Technik wohlbekannt. Die Bündel dieser Art können nicht im blanken Zustand ohne weiteres verwendet werden, sondern müssen mit Verbindungsmitteln versehen werden, über die sie mit den Strömungsmittelkreisen, beispielsweise mit den Wassertanks, verbunden sind, wenn es sich bei dem Strömungsmittel um eine Flüssigkeit handelt, bzw. sie müssen Verbindungsbügel aufweisen, mit denen die Befestigung an Schläuchen oder analogen Vorrichtungen möglich ist, wenn es sich bei dem Strömungsmittel um ein Gas handelt.

In der Technik ist es üblich, die Wassertanks und die Bügel auf die Bündel dadurch aufzuschweißen, daß man mit Lichtbogenschweißung arbeitet. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Anlegung von Schweißnähten mit einem Lichtbogen zu Schäden an den Lötstellen des Bündels führen kann.

Die Anmelderin hat bereits vorgeschlagen, die Vertikalstreben an den vier Ecken des Bündels anzulöten und anschließend Querträger an die Enden der gelöteten Vertikalstreben so anzusetzen, daß ein Anschlußbügel entsteht. In diesem Fall lassen sich die Querträger tatsächlich mit Hilfe des Lichtbogens anschweißen, und zwar an Stellen, die von den Lötstellen entfernt liegen, so daß diese nicht beeinträchtigt werden.

Doch auch diese Möglichkeit weist noch Nachteile auf. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Verlötung der Vertikalstreben nur mit Schwierigkeiten perfekt ausführ-

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bar ist, da das Hartlot entlang der Vertikalstreben nach unten abläuft und da häufig auch in gewissen Lötstellen zwischen den Platten und den Stegen Poren gebildet wurden. Diese Poren lassen sich nicht schließen oder abdichten, wenn sie "sich unter den Vertikalstreben befinden, da dann kein Zugang zu ihren möglich ist.

Nach dem Stand der Technik wurden verschiedene Veröffentlichungen zu diesem Thema bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-Patentschrift 3 247 einen Wärmetauscher mit Platten und Stegen, bei welchem die Platten zwischen Klötzen eingesetzt sind, die an die Enden der Stege angesetzt wurden.

In der britischen Patentschrift 838 466 sind Stege beschrieben, deren Enden zu ihrer Längserstreckung einen Winkel bilden, so daß auf diese Weise Klötzchen gebildet werden, in welchen eine vertikale Nut ausgespart ist. Die Platten sind in gleicher Weise ausgebildet, so daß es damit möglich wird, mit den Klötzchen, .die gegenüber der Längskante der Stege und der Platten vorspringen, ein Paket zu bilden. Bei dieser Art der Ausführung ist es möglich, einen dünnen vertikalen Träger in den vertikalen Schlitz einzusetzen, der durch die Paketierung der Platten und der Stege begrenzt ist; dieser vertikale Träger kann mit Stützteilen für die Verteilertanks verbunden sein.

In der deutschen Patentschrift 1 075 135 wird eine ähnliche Ausbildung beschrieben, bei welcher das Ende der Stege einen schrägen Abschnitt aufweist, der einen Klotz

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bildet und die Platten begrenzt, die zwischen die in entsprechender Weise vorspringenden Stege eingesetzt sind. Auf diese Weise werden an den vier Ecken des Wärmetauscherbündels Vertikalstreben ausgebildet, während die beiden vorspringenden Winkel der Vertikalstreben die Befestigung von Verteilergehäusen durch Anschweißen zulassen.

In der US-Patentschrift 2 961 222 wird eine Anordnung beschrieben, bei welcher in den vorspringenden Teilen, die durch die Platten und die Stege gebildet werden, Aussparungen vorgesehen sind, die zur Anordnung von angesetzten Vertikalstreben dienen, auf denen sich dann durch Verschweißung verschiedene Teile, insbesondere Verteilertanks, anordnen lassen.

Auch aus der US-Patentschrift 2 368 814 ist eine Paketanordnung bekannt, bei welcher die Platten und die Stege des Wärmetauscherbündels vorspringende Vertikalstreben begrenzen, an deren Enden eine kreuzförmige Umkleidung befestigt ist, in welche das Bündel eingesetzt wird.

Bei den bekannten verschweißten Anordnungen muß man immer das gleiche Bündel mit Verteilertanks oder Gehäusen mit verschiedenen Formen und Abmessungen verwenden, was sehr kompliziert, wenn nicht sogar unmöglich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit zur einfachen Herstellung von genormten Bündeln zu schaffen, die sich bei verschiedenen Anwendungsbereichen verwenden lassen und auf denen sich Zusatzteile, insbesondere Verteilertanks mit außerordentlich verschiedener Form und Ausbildung, anordnen lassen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das aus den Enden der Stege und den Teilen der Platten, die in Sandwichform zwischen den Stegen eingeschlossen sind, bestehende Paket so bearbeitet ist, daß Auflageflächen vorhanden sind, in welchen bearbeitete Stellen, insbesondere Löcher mit Innengewinde, zur Anbringung von Befestigungsmitteln ausgebildet sind, welche gegen die Vertikalstreben anliegen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Schemazeichnung eines Wärmetauscherbündels mit Platten in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei in der Zeichnung ein Teil aufgeschnitten ist;

Fig. 2 bis 4 jeweils eine perspektivische Ansicht verschiedener Ausführungsformen der Stege, die bei dem Wärmetauscherbündel aus Fig. 1 verwendbar sind;

Fig. 5 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung bestimmter Merkmale der Erfindung;

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung, der mit einem Rückführkreislauf ausgerüstet ist;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

und
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein bestimmtes Merkmal.

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Das in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscherbündel mit Platten besteht in an sich bekannter Weise aus einem Paket, das aus Platten und Stegen gebildet wurde. Bei dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel weisen die Platten 1, 1a ... die Form eines Rechtecks auf, dessen Seiten mit Aussparungen 2 versehen sind, so daß an den vier Ecken des Rechtecks vorspringende Teile 3 entstehen, die rechteckförmige Eckteile bilden. In der Praxis lassen sich die Platten 1, 1a... sehr einfach dadurch herstellen, daß die Aussparungen 2 in den Seitenkanten einer rechteckigen Platte ausgeschnitten werden, wodurch automatisch die vorspringenden Teile 3 ausgebildet werden.

Die Stege 4, die seitlich die Kanäle begrenzen, sind dazu vorgesehen, die Vertikalstreben 4a des Wärmetauschers zu bilden. Die Stege lassen sich auf verschiedene Art und Weise herstellen.

Gemäß Fig. 2 weisen die Stege zwei Metallklötzchen 5 mit rechteckigem Querschnitt auf, in welchen Aussparungen 6 für die Einfügung der Enden einer Platte 7 vorgesehen sind, die an den Klötzchen angelötet wird; diese Arbeitsgänge können gleichzeitig mit der Verlötung der Stege an den Platten 1, 1a ... ausgeführt werden.

Fig. 3 zeigt, daß die Klötzchen 5 durch eine Platte 7a miteinander verbunden sind, die, wie unter 8 gezeigt, angeschweißt ist.

Schließlich können die Klötzchen 5 und die Platte 7b auch, wie Fig. 4 zeigt, einstückig ausgebildet sein, wobei die Stegeinheit beispielsweise durch Schmieden oder Schneiden hergestellt wird.

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Wie außerdem ersichtlich ist, kann die Platte 7, 7a oder auch 7b die gleiche Höhe wie die Klötzchen 5 aufweisen.

Zur Bildung eines Wärmetauscherbündels werden nacheinander zwei Längsstege, eine Platte, zwei Querstege, eine zweite Platte, zwei Längsstege, eine dritte Platte und so fort aufeinandergelegt. Es ist bei Bedarf auch möglich, sekundäre Austauschelemente 9 bzw. 10 jeweils in den beiden Kanalsätzen anzuordnen, die durch die Platten begrenzt werden.

Die vorspringenden Teile 3 der Platten 1, 1a ... liegen damit in Sandwichform zwischen den Klötzchen 5 der Stege, deren Platten 7 gegenüber der Kante λ ^ der Platten im Bereich der Aussparungen 2 etwas zurückgesetzt sind (vgl. Fig. 6). Es ist im Gegenteil sogar von Vorteil, wenn die Außenkante der vorspringenden Teile 3 der Platten so gut wie nur möglich mit der Außenkante der Klötzchen 5 fluchtet-

Die Gesamtanordnung des durch Paketierung hergestellten Bündels wird nun in einem weiteren Arbeitsgang verlötet, wobei allerdings der Arbeitsablauf jeweils von'der Art der zur Bildung des Bündels eingesetzten Metalle bzw. Legierungen abhängt.

Wie Fig. 5 zeigt, ordnet man zum Abschluß des Bündels kompakte Längsstege 4- auf den beiden Seiten des Bündels und kompakte Querstege 42 auf den beiden anderen Seiten des Bündels an, so daß diese kompakten Stege, d.h. Stege, die die Form eines rechteckigen Parallelepipeds aufweisen, mit den Vertikalstreben 4a zusammen einen peripheren Flansch bilden.

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Anschließend ist eine Bearbeitung der Flächen, die aus den Vertikal streben und den Stegen 4.. und 4~ bestehen, erforderlich. Bei dem hier angesprochenen Ausführungsbeispiel läßt sich dies mit einer Schleifscheibe bewerkstelligen, da die Einlauf- und Auslauf-Flächen des Bündels gegenüber den zu bearbeitenden Ebenen vertieft liegen, welche nach diesem Arbeitsgang den Flansch zur Verbindung des Wärmetauschers mit den Strömungsmittelkreisen bilden.

Fig. 7 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, bei dem die Platten T, 1'a, ... rechteckig sind und die Teile derselben vor ihrer Einfügung in die Vertikalstreben vom übrigen Teil einfach durch kleine Aussparungen 2a abgetrennt sind. Auf diese Weise läßt sich nahezu das gesamte Volumen, das von den Vertikalstreben umschlossen ist, für ein Bündel verwenden, das für eine kompaktere Vorrichtung vorgesehen ist. Es verbleibt dabei die Möglichkeit, die Vertikalstreben und die Stege an den Enden so zu bearbeiten, daß die Verbindungsbügel gut eben sind, indem diese abgefräst werden, ohne daß Grate entstehen; der Grund hierfür sind die Aussparungen 2a, die die Einlauf- bzw. Auslaufflächen des Bündels von den Vertikalstreben trennen.

Fig. 8 zeigt einen Teil eines Stegs, dessen Platte 7a so ausgebildet ist, daß sie sich bis zur Kante der Platten T, 1'a, ... erstreckt.

In einem weiteren Arbeitsgang werden dann in die Vertikalstreben Löcher 12, 13, eventuell mit Innengewinde, eingebohrt oder andere Arbeitsgänge zur Bearbeitung ausgeführt, damit die Befestigung von Zusatzteilen, beispielsweise von Sammeltanks möglich wird, wie sie unter 14,

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in Fig. 5 schematisch abgebildet sind; diese werden in Form von Bügeln zur Verbindung des Wärmetauschers mit den Schläuchen für den Gaskreislauf beispielsweise ausgebildet. Die Löcher 12, 13 lassen sich ohne weiteres gleichzeitig in den Klötzchen 5 und den Platten ausbilden, die in sogenannter Sandwichform zwischen den Klötzchen, mit denen sie verlötet sind, eingesetzt sind.

Die Anschlußflansche 14, 15 bzw. die Tanks und anderen Zusatzteile lassen sich mittels Schrauben montieren, ehe sie an den Vertikalstreben und den kompakten Stegen 4₁ und 4₂ befestigt werden.

Die Sandwich-Anordnung der Platten und der Versteifungsstege hat zur Folge, daß die Lötstellen immer zwischen den aufeinandergelegten Teilen liegen, so daß niemals die Gefahr besteht, daß das Lot leicht nach unten am Bündel entlang im schmelzflüssigen Zustand abläuft. Außerdem ist es bei dieser Sandwichanordnung möglich, das Lot in der Weise aufzubringen, daß es vorher auf gewisse Teile, insbesondere auf die Platten, durch Plattierung aufgetragen wird, und zwar in jedem Fall, ohne Berücksichtigung der gewählten Metalle oder Legierungen.

Fig. 6 zeigt, daß es bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich ist, gegebenenfalls Wärmetauscher mit Rückführkreislauf .in mindestens einem der beiden Kreise herzustellen, die darin vorgesehen sind. Tatsächlich können Zwischenklötzchen 5a vorgesehen werden, die durch eine Platte 7d miteinander verbunden sind, wobei diese Platten jeden Kanal in zwei Hälften unterteilen.

In diesem Fall wird einer der Tanks 14.. so ausgebildet, daß er eine Zuführleitung 16 und eine Auslaßleitung 17

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aufweist, während der andere Tank 14, nur eine Abdekkung bildet.

Der Wärmetauscher kann sich gut für Reparaturen oder Überholungsarbeiten eignen.

Zwischen den Löchern mit Innengewinde, die in die Vertikalstreben eingelassen sind, läßt sich ein Dichtungsmittel vorsehen, wenn sich zeigt, daß die Lötstellen porös sind.

Vor allem ist es möglich, an jedem Punkt auf der Peripherie der Lötstellen Zugriff zu haben, so daß es möglich wird, eventuelle undichte Stellen durch Hart- oder Weichlöten zu reparieren.

Auch wenn die Erfindung vorstehend anhand der im einzelnen in der Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispiele erläutert wurde, so ist sie doch nicht auf diese beschränkt, sondern es sind vielmehr im Rahmen der Erfindung verschiedene Veränderungen und Modifizierungen möglich.

Zusammengefaßt bezieht sich die Erfindung auf einen Wärmetauscher mit Platten und Stegen und integrierten Vertikalstreben, der dadurch hergestellt wird, daß abwechselnd Stege 4 und Platten 1 aufeinandergeschichtet werden. Die Stege bilden dabei an ihren Enden Klötzchen, die in sogenannter Sandwichanordnung zwischen den entsprechenden Teilen der Platten so eingeschlossen sind, daß das gesamte Paket Vertikalstreben an den vier Ecken aufweist, in welchen bearbeitete Stellen 12, 13 für die Befestigung von Flanschen, Bügeln oder anderen Teilen 14, 15 vorgesehen sind.

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Claims

Societe Anonyme des Usines Chausson

Wärmetauscher mit Platten und Stegen

Patentansprüche

1J Wärmetauscher mit Platten und Stegen, bei welchem die Verbindungsbügel zu den Verteilertanks aus vier Vertikalstreben und Querträgern bestehen, welche die Vertikalstreben untereinander verbinden, wobei die Vertikalstreben durch abwechselnde Paketierung der Stege und der Ecke der zwischen diese Stege eingesetzten

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Platten gebildet sind, und wobei die Stege an ihren Enden zu Klötzen, ausgebildet sind, die durch einen plattenförmigen verjüngten Teil miteinander verbunden sind, und wobei ferner die an den Stegen befestigten Platten Aussparungen aufweisen, die sich auf ihren Seiten bis in die Nähe der Vertikalstreben erstrecken, dadurch GEKENNZEICHNET, daß das aus den Enden (5) der Stege und den Teilen der Platten COj die in Sandwichform zwischen den Stegen eingeschlossen sind, bestehende Paket so bearbeitet ist, daß Auflageflächen vorhanden sind, in welchen bearbeitete Stellen (12, 13), insbesondere Löcher mit Innengewinde, zur Anbringung von Befestigungsmitteln (beispielsweise 14) ausgebildet sind, welche gegen die Vertikalstreben anliegen.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die oberen Teile der Vertikalstreben durch stegförmige Querträger (4-|, 42) verbunden sind, welche keinen verjüngten Abschnitt aufweisen.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Stege (4) auf einer Seite des Wärmetauschers Zwischenklötzchen (5a) zur Bildung eines Bündels mit Rückführkreislauf aufweisen.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Einlauf- und Auslaufseiten des Wärraetauscherbündels im wesentlichen in Ebenen liegen, die durch die Außenflächen der Vertikalstreben · begrenzt sind.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4^, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Platten (1) rechteckförmig sind und daß die Vertikalstreben durch Aussparungen (2a) begrenzt sind.

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