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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
UND STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmetauscherplatte für ein Plattenpaket
für einen
Plattenwärmetauscher,
welche Wärmetauscherplatte zwischen
einer primären
und einer sekundären
Kantenzone parallel zu einer mittigen Erstreckungsebene, einer oberen
und einer unteren Plattenebene verläuft, wobei die mittige Erstreckungsebene
eine Zentralachse aufweist, die die Wärmetauscherplatte zu einem
primären
und einem sekundären
Teil unterteilt, und die Wärmetauscherplatte
einen ersten Endbereich, einen zweiten Endbereich, einen mittigen
Wärmeübergangsbereich,
der zwischen der primären und
der sekundären
Kantenzone vom ersten und zum zweiten Endbereich verläuft, eine
primäre
und einen sekundären
Anschlussöffnung,
die im ersten Endbereich durch die Wärmetauscherplatte verlaufen
und jeweils von einem angrenzenden Kantenbereich umgeben sind, wobei
die primäre
Anschlussöffnung
im primären
und die sekundäre
Anschlussöffnung
im sekundären
Teil liegen, sowie einen Verteilungsbereich aufweist, der sich auf
dem ersten Endbereich erstreckt und eine Anzahl von Vorsprüngen und
Vertiefungen enthält,
wobei im wesentlichen jeder Vorsprung entlang eines jeweils zugehörigen Pfades
von der primären
Anschlussöffnung
zum mittigen Wärmeübergangsbereich
verläuft.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Plattenpaket für einen Plattenwärmetauscher,
das mindestens zwei Wärmetauscherplatten
mit einem Zwischenraum zwischen diesen aufweist, wobei jede Wärmetauscherplatte
zwischen einer primä ren
und einer sekundären
Kantenzone parallel zu einer zentralen Erstreckungsebene, einer
oberen Plattenebene und einer unteren Plattenebene verläuft, die
mittige Erstreckungsebene eine Zentralachse aufweist, die die Wärmetauscherplatte
zu einem primären
und einem sekundären
Teil unterteilt und jede Wärmetauscherplatte
einen ersten Endbereich, einen zweiten Endbereich, einen zentralen
Wärmeübergangsbereich, der
zwischen der primären
und der sekundären
Kantenzone vom ersten zum zweiten Endbereich verläuft, eine
primäre
und eine sekundäre
Anschlussöffnung
in der Wärmetauschplatte
im ersten Endbereich, die von einem zugehörigen angrenzenden Kantenbereich
umgeben sind, wobei die primäre
Anschlussöffnung
im Primärteil
und die sekundäre
Anschlussöffnung
im sekundären
Teil liegen, und einen Verteilungsbereich aufweist, der sich auf
dem ersten Endbereich erstreckt und eine Anzahl von Vorsprüngen und
Vertiefungen aufweist, wobei im wesentlichen alle Vorsprünge sich
entlang eines zugehörigen,
von der primären
Anschlussöffnung
zum zentralen Wärmeübergangsbereich
verlaufenden Pfads erstrecken.
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Bei
derartigen Wärmetauscherplatten
ist erwünscht,
dass der Haupt-Wärmeübergang
im zentralen Wärmeübergangsbereich
erfolgt. Die an die Anschlussöffnungen
angrenzenden Verteilungsbereiche haben die Funktion, das Mittel
gleichmäßig auf den
zentralen Wärmeübergangsbereich
so zu verteilen, dass der Wärmeübergang
im gesamten Verteilungsbereich gleichmäßig verteilt erfolgt. Es ist
bekannt, eine solche Verteilung mittels spezieller Wellungen im
Verteilungsbereich zu erzeugen. Diese Wellungen führen die
Strömung
so, dass sie sich gleichmäßig über den
zentralen Wärmeübergangsbereich
verteilt. Ein Nachteil solcher bekannter Verteilungsbereiche ist
auch, dass sie zu einem zu hohen Druckabfall über den Verteilungsbereich
beitragen. Ein derartiger Druckabfall veschlechtert den Wirkungsgrad
des Plattenwärmetauschers
und trägt zu
einem zu starken Wärmeübergang
außerhalb
des zentralen Wärmeübergangsbereichs
bei.
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Eine
Einschränkung
in diesem Zusammenhang ist die Festigkeit des Plattenwärmetauschers
im Verteilungsbereich. In Plattenwärmetauschern, deren Wärmetauschplatten
permanent aneinander gefügt – bspw.
hartverlötet – sind,
entstehen im Plattenpaket hohe Zugspannungen, wenn Wärmetauschmittel
unter hohem Druck durch den Plattenwärmetauscher geführt werden.
In Plattenwärmetauschern,
die zwischen einer Rahmen- und eine Druckplatte komprimiert sind,
entstehen im Plattenpaket in Folge der Vorspannung hohe Druckspannungen.
Um diesen Zug- und Druckspannungen im Verteilungsbereich zu widerstehen,
muss zwischen aneinander grenzenden Wärmetauschplatten eine bestimmt
Anzahl von Kontaktpunkten oder -stellen vorliegen. In hartverlöteten Wärmetauschern
sind die Wärmetauschplatten an
diesen Punkten bzw. Stellen verlötet.
Um den verschiedenartigen Spannungen zu widerstehen, ist es auch
wichtig, dass diese Kontaktpunkte im wesentlichen gradlinig übereinander,
d.h. auf einer möglichst geraden,
durch den gesamten Plattenpaket verlaufenden Linie liegen.
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Die
SE-B-415 928 offenbart einen Plattenwärmetauscher mit Wärmetauscherplatten,
die sich jeweils parallel zu einer zentralen Erstreckungsebene erstrecken.
Jede Platte hat einen ersten Endbereich mit einer primären und
einer sekundären
Anschlussöffnung,
einen zweiten Endbereich mit einer primären und einer sekundären Anschlussöffnung und
einen zentralen Wärmeübergangsbereich,
der sich vom ersten zum zweiten Endbereich erstreckt. Die Anschlussöffnungen
für den
Zu- und den Ablauf ein und desselben Wärmetauschmittels liegen auf der
gleichen Plattenseite. Der zentrale Wärmeübergangsbereich weist Wellungen
auf, die eine Anzahl von Durchlässen
erzeugen, die so ausgeführt
sind, dass sie auf der Plattenseite mit dem Zu- und dem Ablauf für ein und
dasselbe Wärmetauschmittel
dünner
sind.
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Die
WO 85/02670 offenbart einen Plattenwärmetauscher mit Wärmetauschplatten,
die sich jeweils parallel zu einer zentralen Erstreckungsebene erstrecken.
Die Platten weisen jeweils einen ersten Endbereich mit einer primären und
einer sekundären Anschlussöffnung,
einen zweiten Endbereich mit einer primären und einer sekundären Anschlussöffnung sowie
einen zentralen Wärmeübergangsbereich
auf, der sich vom ersten zum zweiten Endbereich erstreckt. Die Anschlussöffnungen
für den
Zu- und den Ablauf ein und desselben Wärmetauschmittels liegen auf
der gleichen Plattenseite. Ein erster Verteilungsbereich erstreckt
sich im ersten und ein zweiter Verteilungsbereich im zweiten Endbereich. Die
Verteilungsbereiche und der zentrale Wärmeübergangsbereich weisen Wellungen
auf, die so verlaufen, dass der Strömungswiderstand im Raum zwischen
den Verteilungsbereichen der Platten niedriger ist als im Raum zwischen
den zentralen Wärmeübergangsbereichen.
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Die
GB-A-2 054 817 lehrt einen Plattenwärmetauscher mit Wärmetauscherplatten,
die jeweils zwischen einer linken und einer rechten Kante parallel
zu einer zentralen Erstreckungsebene sowie einer oberen und einer
unteren Plattenebene verlaufen. Die zentrale Erstreckungsebene hat
eine Zentralachse, die die Platte zu einem linken und einem rechten Teil
unterteilt. Die Platte hat einen ersten und einen zweiten End- sowie
einen zentralen Wärmeübergangsbereich,
der sich zwischen der linken und der rechten Kante vom ersten zum
zweiten Endbereich erstreckt. Eine Zulauf- und eine Ablauf-Anschlussöffnung erstrecken
sich im ersten Endbereich durch die Platte und sind von einem angrenzenden
Kantenbereich umgeben. Die Zulauf-Anschlussöffnung liegt im linken Teil,
die Ablauf-Anschlussöffnung
im rechten Teil. Ein Verteilungsbereich erstreckt sich im ersten Endbereich
und hat eine Grundfläche,
die parallel zur zentralen Erstreckungsebene zu liegen scheint und sich
von der Zulauf-Anschlussöffnung
zum Wärmeübertragungsbereich
erstreckt. An diese Grundfläche sind
ein oder mehrere separate Verteilungselemente angesetzt. Das Verteilungselement
ist so konstruiert, dass es in der Nähe der oberen Plattenebene
in der Nähe
des Kantenbereichs der Zulauf-Anschlussöffnung in einer oberen Höhe liegt
und in der Nähe
der unteren Plattenebene in der Nähe der linken Kante sukzessive
auf eine niedrigere Höhe
absinkt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist eine Wärmetauscherplatte für einen
Plattenpaket in einem Plattenwärmetauscher,
die einen verbesserten Verteilungsbereich aufweist.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine solche Wärmetauscherplatte,
die zu einem niedrigen Strömungswiderstand
im Verteilungsbereich beiträgt.
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Weiteres
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine solche Wärmetaucherplatte,
die zu einer hohen Festigkeit des Plattenwärmetauschers im Verteilungsbereich
beiträgt.
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Dieses
Ziel wird bei der eingangs angegebenen Wärmetauscherplatte dadurch erreicht,
dass mindestens in einem zentralen Teil des Verteilungsbereichs
im wesentlichen jeder Vorsprung eine Länge hat, die wesentlich kürzer ist
als die Entfernung zwischen der primären Anschlussöffnung und
dem zentralen Wärmeübergangsbereich
in Richtung des Vorsprungs.
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M.a.W.
lässt sich
sagen, dass die Vorsprünge,
die nach dem Stand der Technik von der primären Anschlussöffnung zum
zentralen Wärmeübergangsbereich
verlaufen, zu kürzeren
Vorsprüngen
aufgeteilt worden sind. Durch solche Vorsprünge wird das von der primären Anschlussöffnung zum
zentralen Wärmetauschbereich
strömende
Wärmetauschmittel geführt. Da
die Vorsprünge
auf diese Weise verkürzt sind,
kommt das Wärmetauschmittel
in den Durchlässen
zwischen den Vorsprüngen
nicht zum Stillstand, sondern kann sich frei strömend besser über den
gesamten Verteilungsbereich verteilen. Weiterhin lässt sich
mit solchen kürzeren
Vorsprüngen
der Strömungswiderstand
niedriger halten.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung erreichen mindestens in einem zentralen Teil des Verteilungsbereichs
im wesentlichen alle Vorsprünge die
obere und im wesentlichen alle Vertiefungen die untere Plattenebene.
Auf diese Weise können
die Vorsprünge
und Vertiefungen aneinander grenzender Wärmetauschplatten im Plattenpaket
gegenseitige Abstützungen
in Punkt-, Linien- oder Flächenform bilden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung erstrecken sich im wesentlichen alle Vertiefungen
im wesentlichen rechtwinklig zur Richtung eines angrenzenden Vorsprungs.
Die Vertiefungen beeinflussen die Strömung kaum. Sie stehen jedoch in
den angrenzenden Plattenzwischenraum hinein vor und führen das
dort strömende
Medium vom sekundären
zum primären
Teil bezüglich
dieser Wärmetauscherplatte.
Im wesentlichen alle Vertiefungen können dann entlang eines zugehörigen Pfads
von der sekundären
Anschlussöffnung
zum zentralen Wärmeübergangsbereich
verlaufen. Auch hat in einem Mittelteil des Verteilungsbereichs
jede Vertiefung mit Vorteil eine Länge, die wesentlich kürzer ist als
die Entfernung von der sekundären
Anschlussöffnung
zum zentralen Wärmeübergangsbereich
in Richtung der Vertiefung. Nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung hat jeder Vorsprung und jede Vertiefung zwei Enden
und zwei lange Seiten, wobei im wesentlichen jeder Vorsprung, der
im sekundären
Teil liegt, sich mit einem der Enden zu einer der langen Seiten
der Vertiefung erstreckt und im wesentlichen jede Vertiefung, die
im primären
Teil liegt, sich mit einem Ende zu einer der langen Seiten eines Vorsprungs
erstreckt. Bei einer solchen Anordnung der Vorsprünge und
Vertiefungen erreicht man eine relativ freie Strömung der Strömungsmittel
im Plattenpaket; gleichzeitig bilden sich vorteilhafterweise Abstützpunkte
zwischen nebeneinander liegenden Wärmetauscherplatten. Insbesondere
sei darauf verwiesen, dass die Abstützpunkte oder -linien so liegen,
dass sie durch das gesamte Plattenpaket hindurch fast gradlinig übereinander
liegen. Eine solche Abstützlinie,
die im wesentlichen gradlinig durch das gesamte Plattenpaket verläuft, ist
besonders vorteilhaft zur Aufnahme der Zugspannungen, die in einem Plattenwärmetauscher
auftreten, wenn die Platten permanent zusammengefügt – bspw.
hart verlötet – sind,
oder der Druckspannungen, die in einem Plattenwärmetauscher beim Aufeinanderpressen
der Platten auftreten.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Wärmetauscherplatte
bezüglich
der Zentralachse symmetrisch, und zwar so, dass die meisten Vertiefungen
eine Gestalt und Lage haben, die der Gestalt und Lage eines Vorsprungs
auf der anderen Seite der Zentralachse entsprechen, wobei die Vertiefungen
so ausgeführt
sind, dass sie jeweils an einen Vorsprung auf einer angrenzenden
gewendeten Wärmetauscherplatte
im Plattenpaket anliegen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung hat der Verteilungsbereich eine Grundfläche, die
von der primären
Anschlussöffnung
zum zentralen Wärmeübergangsbereich
verläuft
sowie in der Nähe
des Kantenbereichs der primären
Anschlussöffnung
auf einem oberen Niveau in der Nähe der
oberen Ebene liegt und in der Nähe
der zweiten Kantenzone sukzessive auf ein niedrigeres Niveau in der
Nähe der
unteren Plattenebene absinkt. Mit einer solchen Ausführung des
Verteilungsbereichs kann der Zwischenraum zwischen zwei Wärmetauschplatten
im Plattenpaket mit zunehmender Entfernung von der primären Anschlussöffnung,
die den Zulaufanschluss des Plattenpakets bildet, im Querschnitt zunehmen.
Insbesondere wird die Höhe
des Plattenzwischenraums in einem Bereich an der Zulauf-Anschlussöffnung relativ
klein sein und zur gegenüberliegenden
sekundären
Kantenzone hin sukzessive zunehmen. Diese Konstruktion trägt zu einer
gleichmäßigen Verteilung
des durch die primäre
Anschlussöffnung
eingeleiteten Strömungsmittels über den gesamten
Zulauf, d.h. die Breite zum zentralen Wärmeübergangsbereich bei.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sinkt die Grundfläche
entlang einer Grenze zum Wärmeübergangsbereich
von nahe der primären
bis nahe der sekundären
Kantenzone hin ab. Auf diese Weise wird der Strömungs widerstand des Strömungsmittels
zu entfernteren Teilen des Verteilungsbereichs – von der primären Anschlussöffnung aus gesehen,
wo das Strömungsmittel
eingeleitet werden soll – verringert,
so dass man eine gleichmäßige Verteilung
des Strömungsmittels über den
gesamten zentralen Wärmeübergangsbereich
erhält.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sinkt die Grundfläche
vom oberen zum unteren Niveau stetig ab. Es sei darauf hingewiesen, dass
der Ausdruck "sukzessive" nicht nur eine solches
stetiges Absinken der Grundfläche,
sondern auch bspw. ein schrittweise Absinken derselben bezeichnen
soll derart, dass die Grundfläche
eine Vielzahl unterer Absätze
bildet, die jeweils im wesentlichen parallel zur zentralen Erstreckungsebene
verlaufen. Das erwähnte
stetige Absenken lässt
sich mit einer im wesentlichen ebenen oder einer leicht gekrümmten Grundfläche erreichen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung erstrecken der Verteilungsbereich und die Grundfläche sich über im wesentlichen
den gesamten ersten Endbereich.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung erreicht man die Gestalt des Verteilungsbereichs durch
Druckformen der Wärmetauscherplatte.
Auf diese Weise lässt
sich dieser vorteilhafte Aufbau des Verteilungsbereichs auch auf
einfache Weise und kostengünstig
erreichen. Im Plattenpaket brauchen keine anderen Bauteile oder
-elemente vorgesehen zu werden.
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Das
gesetzte Ziel lässt
sich bei dem eingangs definierten Plattenpaket auch dadurch erreichen,
dass im wesentlichen alle Vorsprünge
mindestens in einem Mittelteil des Verteilungsbereichs eine Länge haben,
die wesentlich kürzer
ist als die Entfernung zwischen der primären Anschlussöffnung und dem
zentralen Wärmeübergangsbereich
in Richtung des Vorsprungs. Von derartigen Vorsprüngen und Vertiefungen
wird das im Plattenzwischenraum von der pri mären Anschlussöffnung zum
zentralen Wärmeübergangsbereich
strömende
Strömungsmittel geführt. Da
die Vorsprünge
verkürzt
sind, wird das Strömungsmittel
in den Durchlässen
zwischen den Vorsprüngen
nicht zum Stillstand gebracht, sondern kann frei strömen, so
dass es sich über
den gesamten Verteilungsbereich besser verteilt. Weiterhin lässt sich
mittels solcher kurzer Vorsprünge
der Strömungswiderstand
niedrig halten.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
des Plattenpakets sind in den Unteransprüchen 14 bis 24 angegeben. Mit
Vorteil lassen die Wärmetauscherplatten sich
abwechselnd so anordnen, dass der primäre Teil im ersten Endbereich
einer ersten Wärmetauscherplatte
am den sekundären
Teil einer angrenzenden sekundären
Wärmetauscherplatte
liegt, wobei im wesentlich alle Vertiefungen der ersten Wärmetauscherplatte
an einem Vorsprung der angrenzenden sekundären Wärmetauscherplatte anliegen.
Die Wärmetauscherplatten
können
mit Vorteil permanent aneinandergefügt sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand verschiedener beispielhafter
Ausführungsformen
und der beigefügten
Zeichnungen ausführlicher
beschrieben.
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1 zeigt
als schaubildlichen Aufriss einen erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher;
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2 zeigt
den Plattenwärmetauscher
der 1 als schaubildliche Seitenansicht;
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3 zeigt
eine Wärmetauscherplatte
des Plattenwärmetauschers
der 1 als schaubildlichen Aufriss;
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4 zeigt
einen Schnitt durch einen Plattenpaket aus Wärmetauscherplatten in der Ebene IV-IV
der 3; und
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5 zeigt
einen Plattenwärmetauscher nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung als schaubildliche Seitenansicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Die 1 und 2 zeigen
schaubildlich einen Plattenwärmetauscher
nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung. Der Plattenwärmetauscher
hat eine Anzahl Wärmetauscherplatten 1 (vergl. 3),
die nebeneinander zu einem Plattenpaket 2 angeordnet sind.
In der ersten Ausführungsform sind
die Wärmetauscherplatten 1 im
Plattenpaket 2 auf bekannte Weise permanent miteinander
verbunden – bspw.
hart verlötet.
Der Plattenwärmetauscher hat
einen ersten Zulauf-Anschluss 4 und einen ersten Ablauf-Anschluss 5 für ein erstes
Wärmetauschmittel und
einen zweiten Zulauf-Anschluss 6 und einen zweiten Ablauf-Anschluss 7 für ein zweites
Wärmetauschmittel.
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In
der offenbarten Ausführungsform
hat jede Wärmetauscherplatte 1 eine
im wesentlichen rechteckige Grundgestalt und sie erstreckt sich
zwischen einer primären
Kantenzone 11a und einer sekundären Kantenzone 12a parallel
zu einer zentralen Erstreckungsebene 13, einer oberen Plattenebene 14 und
einer unteren Plattenebene 15 (vergl. 4).
Die zentrale Erstreckungsebene 13 hat eine Längsmittelachse
x, die den Plattenwärmetauscher 1 zu
einem Primärteil 11 und
einem Sekundärteil 12 unterteilt. Weiterhin
hat jede Wärmetauscherplatte 1 einen
ersten Endbereich 16, einen zweiten Endbereich 17 und einen
zentralen Wärmeübergangsbereich 18.
Der zentrale Wärmeübergangsbereich 18 erstreckt
sich zwischen der primären
und der sekundären
Kantenzone 11a, 12a und vom ersten zum zweiten
Endbereich 16, 17.
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Jede
Wärmetaucherplatte
enthält
auch vier Anschlussöffnungen 21, 23,
die jeweils durch die Wärmetauscherplatten 1 verlaufen.
Die vier Anschlussöffnungen 21, 23 in
den Wärmetauscherplatten 1 des
Plattenpakets 2 bilden die erwähnten Zu- und Ablaufanschlüsse 4–7.
Die Anschlussöffnungen 21, 23 liegen
in den beiden Endbereichen 16, 17 und bilden eine
primäre
Anschlussöffnung 21 im
primären Teil 11 des
ersten und des zweiten Endbereichs 16, 17 sowie eine
zweite Anschlussöffnung 23 im
sekundären
Teil 12 jedes ersten und zweiten Endbereichs 16, 17.
Die Anschlussöffnungen 21, 23 sind
jeweils von einem angrenzenden Kantenbereich 25 umgeben.
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Der
erste und der zweite Endbereich 16, 12 weist jeweils
auch einen Verteilungsbereich 26 auf, der sich über im wesentlichen
den gesamten zugehörigen
Endbereich 16, 17 – mit Ausnahme der Anschlussöffnungen 21, 23 – erstreckt.
Jeder Verteilungsbereich 26 hat eine Grundfläche 27,
die über
im wesentlichen den gesamten Verteilungsbereich verläuft. Die
Grundfläche 27 des
Verteilungsbereichs 26 liegt schräg bezüglich der zentralen Erstreckungsebene 13;
sie liegt am Kantenbereich 25 der primären Anschlussöffnung 21 auf
einem oberen Niveau nahe der oberen Plattenebene 14 und
sinkt sukzessive auf ein niedrigeres Niveau nahe der unteren Plattenebene 15 an
der zweiten Kantenzone 12a ab. Die Grundfläche 27 des
Verteilungsbereichs 26 sinkt auch entlang einer Grenze
zum zentralen Wärmeübertragungsbereich 18 von
der primären
Kantenzone 11a zur sekundären Kantenzone 12a hin
ab. In der dargestellten Ausführungsform
sinkt die Grundfläche 27 des
Verteilungsbereichs stetig vom oberen auf das untere Niveau ab.
Es sei aber darauf hingewiesen, dass die Grundfläche 27 schrittweise über mehrere untere
Niveaus absinken kann, die im wesentlichen parallel zur zentralen
Erstreckungsebene 13 verlaufen.
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Der
Verteilungsbereich 26 beider Endbereiche 16, 17 (vergl. 3)
enthält
eine Vielzahl von Vorsprüngen 31,
die im wesentlichen bis zur oberen Plattenebene 14 aus
der Grundfläche 27 vorstehen, sowie
eine Vielzahl von Vertiefungen 32, die von der Grundfläche 27 im
wesentlichen bis zur unteren Plattenebene 15 abwärts vorstehen.
Im wesentlichen alle Vorsprünge 31 erstrecken
sich entlang eines zugehörigen
Pfads von der primären
Anschlussöffnung 21 zum
zentralen Wärmeübergangsbereich 18.
Im wesentlichen alle Vorsprünge 31 haben – mindestens
in einem Mittelteil des Verteilungsbereichs – eine Länge, die wesentlich kürzer ist
als die Entfernung von der primären
Anschlussöffnung 21 zum
zentralen Wärmeübergangsbereich 18 in
Richtung des jeweiligen Vorsprungs 31.
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Entsprechend
erstrecken sich im wesentlichen alle Vertiefungen 32 entlang
eines zugehörigen Pfads
von der sekundären
Anschlussöffnung 23 zum zentralen
Wärmeübergangsbereich 18.
Folglich liegen im wesentlichen alle Vertiefungen 32 im
wesentlichen rechtwinklig zu jeweils einem angrenzenden Vorsprung 31,
d.h. die Vorsprünge 31 und
die Vertiefungen 32 verlaufen dort, wo sie sich schneiden,
im wesentlichen rechtwinklig zueinander. Auch haben alle Vertiefungen 32 mindestens
in einem Mittelteil des Verteilungsbereichs eine Länge, die
erheblich kürzer
ist als die Entfernung von der sekundären Anschlussöffnung 23 zum
zentralen Wärmeübergangsbereich 18 in
Richtung der jeweiligen Vertiefung 32. Die Pfade der Vorsprünge 31 und
der Vertiefungen 32 können
gradlinig oder leicht – bspw.
angenähert S-förmig – gekrümmt sein.
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Im
wesentlichen alle Vorsprünge 31 und
Vertiefungen 32 haben zwei Enden und zwei lange Seiten.
Die Vorsprünge 31 und
Vertiefungen 32 sind so angeordnet, dass im wesentlichen
jeder Vorsprung 31 auf dem zweiten Teil 12 mit
einem der Enden zu einer langen Seite einer Vertiefung 32 hin
und im wesentlichen jede Vertiefung auf dem primären Teil 11 mit einem
Ende zu einer langen Seite eines Vorsprung 31 hin verläuft.
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Weiterhin
ist die Wärmetauscherplatte 1 symmetrisch
bezüglich
der Längsmittelachse
x, und zwar so, dass die meisten Vertiefungen 32 eine Gestalt
und Lage entsprechend der Gestalt und Lage eines Vorsprungs 31 auf
der anderen Seite der Längsmittelachse
x haben. Dank dieser Symmetrie und da jede zweite Wärmetauscherplatte 1 im
Plattenpaket 2 um 180° gedreht
liegt, berührt
jede Vertiefung 32 einen Vorsprung 31 einer angrenzenden
Wärmetauschplatte 1 im
Plattenpaket 2 (vergl. 2). Die Symmetrie
bedeutet auch, dass die primäre
Anschlussöffnung 21 im
ersten Endbereich 16 auf der gleichen Seite der Zentralachse
x wie die primäre
Anschlussöffnung 21 des
zweiten Endbereichs 17 liegt, d.h. beide primären Anschlussöffnungen 21 liegen
im primären
Teil 11 und beide sekundären Anschlussöffnungen
im sekundären
Teil 12.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass eine geringe Anzahl von Vorsprüngen 33 und
Vertiefungen 34 entlang der Zentralachse x von dieser Symmetrie
abweichen, da diese Vorsprünge 33 und
Vertiefungen 34 zu zwei kürzeren Vorsprüngen 33 und
Vertiefungen 34 unterteilt sind, die von zwei Richtungen
auf eine Vertiefung 32 bzw. einen Vorsprung 31 hinzu verlaufen.
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Folglich
sind im wesentlichen alle Wärmetauscherplatten 1 im
Plattenpaket 2 identisch. In der ersten Ausführungsform
sind die Wärmetauscherplatten 1 auch
auf geeignete Weise – bspw.
durch Hartlöten – permanent
aneinander gefügt.
Jeder Vorsprung 31 ist dann permanent mit einer Vertiefung 32 einer
angrenzenden Wärmetauscherplatte 1 verbunden.
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Die
Wärmetauscherplatten 1 wurden
durch Formpressen in einem Schritt aus im wesentlichen ebenen Blechen
hergestellt. Vorzugsweise werden nach dem Formpressen die Anschlussöffnungen 21, 24 aus
den Platten 1 gestanzt. Der Verteilungsbereich 26 der
Endbereiche 16, 17 erhielt also seine Gestalt
durch das Formpressen. Im gleichen Formpressschritt erhält auch
der zentrale Wärmeübergangsbereich 18 die
angegebene Gestalt mit zwei Wellungen 36, 37 aus
Rippen und Tälern
(vergl. 3). Die Wellung 36 grenzt
an den ersten Endbereich 16, die Wellung 37 an
den zweiten Endbereich 17. Die Wellung 36 weist
Rippen und Täler
auf, die Kanäle 38 bilden,
die mit einem Neigungswinkel von etwa 45° zur Längsmittelachse x von der sekundären zur
primären
Kantenzone 12a bzw. 11a schräg über den zentralen Wärmeübergangsbereich 18 verlaufen.
Die Kanäle
weisen eine abnehmende Breite auf derart, dass die Kanäle 38 nahe
der sekundären
Kantenzone 12a breiter sind und zur primären Kantenzone 11a sich
fortschreitend verjüngen.
Auf die gleiche Weise weist die Wellung 37 Rippen und Täler auf,
die Kanäle 39 bilden,
die mit einem Neigungswinkel von etwa 45° zur Längsmittelachse x, d.h. etwa
rechtwinklig zur Richtung der Kanäle 38 schräg über den zentralen
Wärmeübergangsbereich
von der primären zur
sekundären
Kantenzone 11a bzw. 12a verlaufen. Weiterhin haben auch
die Knäle 39 eine
zunehmende Breite auf derart, dass sie nahe der primären Kantenzone 11a dünner sind
und mit der Annäherung
an die sekundäre
Kantenzone 12 breiter werden.
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Die 4 zeigt
einen Schnitt durch das Plattenpaket 2. Wie ersichtlich,
bilden jeweils zwei aneinander grenzende Wärmetauscherplatten 1 zwischen sich
einen Plattenzwischenraum 40. Die Wärmetauscherplatten sind abwechselnd
so angeordnet, dass der primäre
Teil 11 im ersten Endbereich einer ersten Wärmetauscherplatte 1 am
zweiten Teil 12 einer angrenzenden Wärmetauscherplatte 1 anliegt.
Folglich nimmt die Höhe
des Plattenzwischenraums 40 sukzessive ab, und zwar vom
Kantenbereich 25 der primären Anschlussöffnung 21, 22 bezüglich der
ersten Wärmetauscherplatte 1 – oder vom
Kantenbereich 25 der sekundären Anschlussöffnung 23, 24 bezüglich der
zweiten Wärmetauscherplatte 1 – zum sekundären Kantenbereich 12a bezüglich der
ersten Wärmetauscherplatte 1 – oder zum
primären
Kantenbereich 11a bezüglich
der zweiten Wärmetauscherplatte 1.
In der dargestellten Ausführungsform
nimmt die Höhe
des Plattenzwischenraums stetig ab.
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In
der offenbarten Ausführungsform
strömt also
eines der Strömungsmittel
in die primäre
Anschlussöffnung 21 des
ersten Endbereichs 16 zum entsprechenden Plattenzwischenraum 40 und
wird dort am Übergang
zum zentralen Wärmeübergangsbereich
auf dessen gesamte Breite verteilt. Dank der verjüngten Kanäle 38 und
der danach aufgeweiteten Kanäle 39 ist
eine gleichmäßig verteilte
Strömung über den
gesamten zentralen Wärmeübergangsbereich 18 gewährleistet.
Im zweiten Endbereich 17 führen die Vorsprünge 31 des
Verteilungsbereichs 26 das Strömungsmittel zur primären Anschlussöffnung 21,
wo es den Plattenzwischenraum 40 verlässt.
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Die 5 zeigt
einen Plattenwärmetauscher nach
einer zweiten Ausführungsform,
die sich von der ersten dahingehend unterscheidet, dass die Wärmetauscherplatten 1 zwischen
einer Rahmenplatte 50 und einer Druckplatte 51 mittels Zugbolzen 52 auf bekannte
Weise aufeinander gepresst werden. Die Wärmetauscherplatten 1 sind
hinsichtlich der Endbereiche 16, 17 und des zentralen
Wärmeübergangsbereichs 18 mit
der vorgehenden Ausführungsform identisch
aufgebaut.
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Die
Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt, sondern
lässt sich
im Rahmen der folgenden Ansprüche
variieren und abändern.