METHOD OF MAKING THE PLATES OF A PLATE HEAT EXCHANGER, AND HEAT EXCHANGER MADE WITH THESE PLATES

Abstract: 1. Method for manufacturing of the plates of a plate heat exchanger designed of plates (1) stacked upon one another and being provided with embossed projections (2a, 2b) which protrude out of the plane of the plate towards one side or the other side and are located on the lines of a lattice (10), whereby the plates are supported against one another via their projections and whereby the projections define parallel flow channels between adjacent plates, characterized in that the projections are embossed in the plate by at least two consecutive embossing steps by the same tool, with the plate being moved between each two embossing steps relative to the tool by an intergral multiple n of a pitch (T) of the pattern of the projections recurring in the feed direction, that the tool (20) has an active length in the feed direction of the plate which length is equals to said integral multiple n of the pitch (T) of the pattern of the projections plus the length of the pitch (t) of an adjacent projection, that the embossing punches on the first and the last embossing punch line (21, 24) of the tool, which lines extend perpendicular to the feed direction, are mutually displaced perpendicular to the feed direction, and that the number and the position of the embossing punches on the first and the last embossing punch line (21, 24) of the tool (20) are arranged such that the embossing punches of these two lines together form a fully occupied line (for example 16) of embossing punches.

Description: Verfahren zur Herstellung der Platten eines Plattenwärme tauschers und aus den Platten hergestellter Wärmetauscher Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Platten für einen Plattenwärmetauscher gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen aus diesen Platten hergestellten Plattenwärmetauscher. Ein Plattenwärmetauscher, auf den sich die Erfindung bezieht, besteht aus einer Vielzahl übereinandergestapelter Platten, deren gegenseitiger Abstand durch Vorsprünge bestimmt wird, die in die Platten eingeprägt sind und nach einer oder beiden Seiten aus der Platte hervorstehen. Die Vorsprünge sind in einem solchen Muster angeordnet, dass sie parallele Strömungskanäle zwischen den Platten bilden, wobei diese Strömungskanäle in der Regel zwischen benachbarten Platten abwechselnd um 90 Grad gegeneinander gedreht sind (QuerstromPlattenwärmetauscher). Der Zwischenraum zwischen zwei benachbaren Platten ist an den in Strömungsrichtung gegenüberliegenden Schmalseiten offen, so dass das eine am Wärmeaustausch beteiligte Medium in der einen Richtung durch jeden zweiten der von den Platten gebildeten Zwischenräume strömt und das andere Medium senkrecht dazu durch die übrigen Zwischenräume. Die Platten für den Wärmetauscher werden aus gut ziehbarem Material hergestellt, in welches die Vorsprünge eingeprägt werden. Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung dieser Platten ist ein Prägewerkzeug erforderlich, durcn welches in einem einzigen Prägevorgang sämtliche Vorsprünge in die Platte eingeprägt werden. Ein solches Verfahren erfordert ein grosses und damit teures Werkzeug sowie auch die Bereithaltung einer Vielzahl individueller Werkzeuge für verschiedene Plattengr5ssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der Platten für einen Plattenwärmetauscher der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die Kosten für die Herstellung der Platten wesentlich niedriger gehalten werden können als bei den bekannten Verfahren. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahren gemäss der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 genannt. Ein Plattenwärmetauscher, der nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellt ist, hat erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 7 genannten Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Plattenwärmetauscher gemäss der Erfindung sind in den Ansprüchen 8 bis 10 genannt. Durch das Verfahren gemäss der Erfindung ist es möglich, beliebig grosse Platten mit einem relativ kleinen Werkzeug herzustellen. Es genügt, wenn die Länge des Werkzeugs in Vorschubrichtung so gross ist, dass es sich nur über die Teilung T des Musters der Vorsprünge in Vorschubrichtung erstreckt zuzüglich der Teilung t einer angrenzenden Zeile von Vorsprünge. Senkrecht zur Vorschubrichtung kann das Werkzeug entsprechend der Breite der Platten aus einzelnen Teilen variabel zusammengesetzt werden. Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Figur 1 eine Draufsicht auf eine Platte eines Plattenwär metauschers gemäss der Erfindung, die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellt ist, Figur 2 eine Draufsicht auf die prinzipielle Darstellung eines Werkzeugs zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung Figur 3 Einen kleinen Ausschnitt aus der Platte nach Figur 1 im Schnitt längs der Linie I-I in Figur 1, wobei zugleich der prägende Teil des Werkzeugs für einen Vorsprung angedeutet ist. Figur 1 zeigt eine Platte, die in beiden Richtungen ihrer Ebene bedeutend grösser als dargestellt ist, was durch die kreuzförmig durch die Figur verlaufenden Bruchlinien a angedeutet ist. Die hell dargestellten Vorsprünge 2a ragen in die Zeichenebene hinein, während die schattig (gepunktet) dargestellten Vorsprünge 2b aus der Zeichenebene herausragen. Die Vorsprünge liegen auf einem quadratischen Gitter 10, das aus Gitterfeldern 11 aufgebaut ist. Für jedes quadratische Gitterfeld gilt, dass die auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des Gitterfeldes liegenden Vorsprünge alle in bezug auf die Zeichenebene entweder konkav (Gitterfeldlinien 10a und 10d) oder konvex (Gitterfeldlinien 10c und 1Ob) sind. Wie man erkennt, sind in Figur 1 die waagerechten Gitterlinien (z.B.16,19) und die senkrechten Gitterlinien (z.B.36,39) (mit Ausnahme der äusseren Begrenzungslinien 14 und 15) alle gleich dicht mit Vorsprüngen besetzt, wobei die Vorsprünge 2b auf den waagerechten Gitterlinien alle konvex und die Vorsprünge 2a auf den senkrechten Gitterlinien alle konkav sind. Bei der Herstellung der Vorsprünge wird das Blech beispielsweise in Richtung des Pfeils A unter einem Prägewerkzeug 20 (Fig.2) hindurchgeschoben. Die Teilung des sich in Vorschubrichtung A wiederholenden Musters der Vorsprünge ist mit T bezeichnet. Sie ist also gleich der Seitenlänge eines Gitterfeldes 11. Die Vorsprünge sind derart auf die Seiten eines Gitterfeides 11 verteilt, dass sie zentralsymmetrisch zur Achse durch den geometrischen Schwerpunkt des Gitterfeldes liegen. Die aktive, d.h. prägende Mindestlänge 20 des Werkzeug in Vorschubrichtung hat den Wert W1. Sie besteht also in der Summe aus der Teilung des sich wiederholenden Musters T der Vorsprünge in Vorschubrichtung und der Teilung t der Zeile 16 von Vorsprüngen, die sich unmittelbar an eine Teilung T anschliesst. Allgemein gilt für die Länge W des Werkzeug in Vorschubrichtung die Bedingung, dass sie ein ganzes Vielfaches n der Teilung T zuzüglich einer Teilung t beträgt, wobei n jede ganze Zahl einschliesslich 1 sein kann. Vorzugsweise hat n den Wert 1, da dann das Werkzeug die kleinstmögliche Länge in Vorschubrichtung hat. Die erste Zeile 21 und die letzte Zeile 24 des Werkzeugs 20 in Vorschubrichtung sind mit weniger Prägestempeln besetzt (Figur 2), als eine entsprechende Zeile von Vorsprüngen 16,19 auf der Platte (Figur 1). Wie man an dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 erkennt, haben die beiden Prägestempelzeilen 21 und 24 jeweils nur halb so viele Stempel, wie sich Vorsprünge auf der entsprechenden Zeile (Gitterfeldlinie) 19 befinden. Die Prägestempel auf der einen dieser beiden Prägestempelzeilen (z.B. 21) sind gegenüber den Prägestempeln auf der anderen Prägestempelzeile (24) senkrecht zur Vorschubrichtung gegeneinander versetzt. Diese Versetzung ist so getroffen, dass beim Prägen der beiden Prägestempelzeile 21 und 24 auf der gle#ichen Gitterfeldlinie (in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Prägevorgängen) eine vollbesetzte Zeile 19 von Vorsprünge entsteht. Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung werden bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel also die Vorsprungzeilen 16 und 19 in zwei Prägevorgängen hergestellt und die Vorsprungzeilen 17 und 18 in einem Prägevorgang. Durch das Verfahren gemäss der Erfindung wird erreicht, dass trotz Verwendung eines in Vorschubrichtung relativ kurzen Werkzeuges die fertige Platte auf den äusseren Begrenzungslinien 12 bis 15 des Gitters stets mit solchen Vorsprüngen besetzt ist, die erforderlich sind, um im fertigen Plattenwärmetauscher die am Rande der Platten liegenden Strömungskanäle durch Vorsprünge gegeneinander abzustützen. Zwar ist auf diesen äusseren Begrenzungslinien die Anzahl der aus je zwei zusammenwirkenden Vorsprünge bestehenden Abstandsstützen nur halb so gross; dies ist aber in der Praxis kein Nachteil. Würde man mit einem Werkzeug arbeiten, dessen Präge länge nur gleich einer Teilung T des Musters der Vorsprünge ist, dann würde einer der seitlichen Strömungskanäle nicht mehr an seiner Aussenseite mit Abstandsstützen versehen sein. Figur 3 zeigt im vergrösserten Massstab einen kleinen Ausschnitt aus der Platte gemäss Figur 1 längs der Schnittlinie I-I. Man erkennt die Form der beiden nach je einer Seite aus der Platte hervorragenden Vorsprünge 2a und 2b. Zugleich ist das Werkzeug zur Herstellung eines Vorsprung im Prinzip angedeutet. Es besteht aus dem Prägestempel 25 und einer entsprechenden auf der anderen Seite der Platte liegenden Matritze 28. Es versteht sich, dass der matritzenseitige Teil des Werkzeug an der in Figur 2 gestrichelt angedeuteten Stelle 28 und den anderen entsprechenden Stellen eine Ausnehmung haben muss, damit der im ersten Prägevorgang von dem Prägestempel 28a geprägte Vorsprung beim zweiten Prägevorgang nicht zerstört wird. Man erkennt leicht, dass die Erfindung niCht auf das spezielle Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung beschränkt ist. Die Anzahl der auf den Seiten 10a bis 10b des Gitters liegenden Vorsprünge kann auch andere Werte als zwei annehmen. Die Anzahl kann auch ungerade sein. Bei beispielsweise drei Vorsprüngen pro Gitterseite können auf der Prägestempelzeile 21 zwei Vorsprünge und auf der Prägestempelzeile 24 ein Vorsprung angeordnet sein oder umgekehrt. Selbstverständlich brauchen die Vorsprünge nicht die kreissymmetrische Form gemäss dem Ausführungsbeispiel zu haben. Sie können auch beispielsweise eine sich in Richtung der Gitterlinien entsprechende elliptische oder im wesentlichen rechteckige Form haben. Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch so ausgebildet sein, dass auf den beiden in Vorschubrichtung verlaufenden Begrenzungslinien 12a und 13a der Stempel 26a und/oder der Stempel 27a fehlt. Entsprechend entfallen dann in der fertigen Platte die Vorsprünge 26 und/oder 27. Die Platte eines aus solchen Platten aufgebauten Plattenwärmetauscher gemäss der Erfindung hat dann beispielsweise auf allen vier äusseren Begrenzungslinien 12 bis 15 eine verminderte Anzahl von Vorsprünge. Auf die Vorsprünge 26 und 27 in Figur 1 kann nämlich verzichtet werden, da sie keine abstützende Funktion ergeben, weil in den äusseren Begrenzungslinie 14 und 15 der jeweils entsprechende zweite Vorsprung bereits fehlt.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung der Platten eines Plattenwärmetauscher, der aus aufeinandergestapelten Platten (1) aufgebaut ist, in die Vorsprünge (2a,2b) eingeprägt sind, die zum Teil nach der einen Seite und zum Teil nach der anderen Seite aus der Platte hervortreten und die auf den Linien eines Gitters (10) angeordnet sind, wobei die Platten sich mit ihren Vorsprünge gegeneinander abstützen und die Vorsprünge parallele Strömungskanäle zwischen benachbarten Platten begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Prägevorgänge von demselben Werkzeug in die Platte eingeprägt werden, wobei zwischen je zwei Prägevorgängen die Platte sich relativ zum Werkzeug um ein ganzes Vielfaches n einer Teilung (T) des sich in Vorschubrichtung wiederholenden Musters der Vorsprünge weiterbewegt; dass das Werkzeug (20) in Vorschubrichtung der Platte eine aktive (prägende) Länge hat, die gleich dem genannten ganzen Vielfachen n der Teilung (T) des Musters der Vorsprünge zuzüglich der Länge der Teilung (t) eines angrenzenden Vorsprungs ist und dass in der senkrecht zur Vorschubrichtung verlaufenden ersten und letzten Zeile (21,24) des Werkzeugs die Anzahl der Vorsprungprägestempel kleiner ist als die Anzahl von Vorsprüngen, die auf den entsprechenden Gitterlinien (16,19) der Platte insgesamt zu prägen sind. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägestempel der ersten und letzten Prägestempelzeile (21,24) des Werkzeuges senkrecht zur Vorschubrichtung gegeneinander versetzt sind. 3.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und Lage der Prägestempel in der ersten und letzten Prägestempelzeile (21,24) des Werkzeugs (20) so gewählt sind, dass die Prägestempel dieser beiden Zeilen zusammen eine vollbesetzte Zeile ( z.B.16) von Prägestempeln ergeben. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Prägestempel in der ersten und letzten Prägestempelzeile (21,24) halb so gross ist wie die Dichte der Vorsprünge auf den Gitterlinien (16,19) der zu prägenden Platte. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl n ganzer Teilungen (T) des Musters der Vorsprünge, über die sich das Werkzeug in Vorschubrichtung erstreckt, eins beträgt. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zur Vorschubrichtung verlaufende äusserste linke und/oder äusserste rechte Zeile (12,13) von Vorsprungsprägestempeln des Werkzeugs ebenfalls eine verminderte Dichte von Prägestempeln nach den Regeln der Ansprüche 1-5 hat/haben. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (20) senkrecht zur Vorschubrichtung (A) aus einzelnen Teilwerkzeugen (20a bis 20c) zusammensetzbar ist, wobei die Gesamtlänge der Teilwerkzeuge der Seitenlänge der zu prägenden Platte angepasst ist. 8. Plattenwärmetauscher, der aus aufeinandergestapelten Platten aufgebaut ist, die nach dem Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt sind, wobei die eingeprägten Vorsprünge (2a,2b) zum Teil nach der einen Seite und zum Teil nach der anderen Seite aus der Platte hervortreten und wobei die Vorsprünge derart auf den Seitenlinien eines quadratischen Gitters (10) angeordnet sind, dass die nach der gleichen Seite aus der Platte hervortreten den Vorsprünge auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten (10a,10d, bzw. 10c,10b) der Gitterquadrate liegen, welche Platten hinsichtlich des Prägemusters der Vorsprünge alle untereinander gleich sind, jedoch im Stapel abwechselnd um 90 Grad in ihrer Plattenebene gegeneinander gedreht sind, wobei sie sich mit ihren Vorsprünge gegeneinander abstützen und die Vorsprünge parallele Strömungskanäle zwischen den Platten begrenzen, die in jedem Zwischenraum zwischen zwei Platten senkrecht zu den Strömungskanäle in den unmittelbar benachbarten Zwischenräumen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass von den insgesamt vier äusseren Begrenzungslinien (12-15) des Gitters (10) auf mindestens zwei sich gegenüberliegenden äusseren Begrenzungslinien (12,13;14,15) die Dichte der Vorsprünge (2a,2b) kleiner ist als auf den übrigen Linien des Gitters. 9. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge auf den mindestens zwei gegenüberliegenden Begrenzungslinien (12,13;14,15) in Längsrichtung der Begrenzungslinien gegeneinander versetzt sind. 10. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und Lage der Vorsprünge auf den mindestens zwei gegenüberliegenden Begrenzungslinien (12,13;14,15) so getroffen ist, dass die Vorsprünge auf diesen beiden Begrenzungslinien zusammen eine mit Vorsprüngen vollbesetzte Gitterlinie ergeben. 11. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Vorsprünge (2a,2b) auf den mindestens zwei gegenüberliegenden äusseren Begrenzungslinien (12,1 3;1 4,15) des quadratischen Gitters halb so gross ist wie auf den übrigen Linien des quadratischen Gitters.

Inventors: SEIBEL, RUDOLF
Applicants: FISCHBACH GMBH & CO.KG VERWALTUNGSGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: B21D53
IPC codes: B21D53, F28F3