EP2024704A1 - Wärmeaustauschvorrichtung - Google Patents

Wärmeaustauschvorrichtung

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Publication number
EP2024704A1
EP2024704A1 EP07711681A EP07711681A EP2024704A1 EP 2024704 A1 EP2024704 A1 EP 2024704A1 EP 07711681 A EP07711681 A EP 07711681A EP 07711681 A EP07711681 A EP 07711681A EP 2024704 A1 EP2024704 A1 EP 2024704A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchange
plate
exchange device
molded part
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07711681A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Hahmann
Rudolf Kunz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac System GmbH
Original Assignee
Hydac System GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac System GmbH filed Critical Hydac System GmbH
Publication of EP2024704A1 publication Critical patent/EP2024704A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/065Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits

Definitions

  • the invention relates to a heat exchange device with a plate member having a molded part extending over a heat exchange surface.
  • the object of the invention is to provide a heat exchange device which is characterized by simple construction, but nevertheless, a targeted allows meübergang desired locations, ie as close as possible to a place of heat generation or at a transition point to a thermally sensitive assembly.
  • the invention provides a plate member in the manner of a flexible cooling sleeve (or analogous heat cuff, which will be mentioned below) before, which conforms to the machine parts to be cooled (or to be heated) and the flexible nestling a large contact surface for the Heat transfer forms.
  • a flexible cooling sleeve or analogous heat cuff, which will be mentioned below
  • This allows for local cooling even on components that can not be integrated with internal cooling systems.
  • a particular advantage is that the device according to the invention can also be grown later.
  • the device according to the invention can be modular in construction, flexibly enlarged or reduced by attaching a desired number of plate elements or sleeves and connecting them to one another, the connection being able to be realized as a parallel or series connection.
  • the molded part can be formed from an elastomer, preferably from nitrile rubber NBR.
  • a molded part has the desired flexibility and, on the other hand, it is resistant to common heat transfer media, for example to water-glycol and water with anticorrosion agent. In addition, resistance to other encountered in the vicinity of mechanical equipment fluids, such as oil, is given.
  • the bottom-side track which closes the cavity for the heat transfer medium tight on the molding and forms the contact surface for the heat exchange, is formed by a thin compared to the wall thickness of the molded sheet, preferably also made of nitrile rubber NBR.
  • the holding plate which rests on the upper side of the molded part in order to exert on this a pressing force for pressing the plate element to the relevant body, is preferably formed by a thin metal plate.
  • Whose strength can be chosen so that it allows an adjustment of the plate member to the geometry of the body to be cooled by hand, but at the same time has such a thickness that it can transmit the necessary contact forces.
  • the arrangement may be such that the heat exchange surface has a rounded at the corners, rectangular outline, the retaining plate, leaving free openings in access areas for supply and removal of heat transfer medium over the entire surface over the heat exchange surface.
  • the sleeve thus has the shape of a closed, flat plate which is flat in the undeformed state, wherein the flat surface is interrupted at the top only by access openings for supply and discharge of the heat transfer medium.
  • the molding forms a plate having a flat seal edge extending continuously along the outer edge of the heat exchange surface, to which the bottom web is attached to form a seal, preferably by gluing, the plate being in the region within the seal edge one of the ground-side path away staggered course to form between the plate and bottom-side track the inner cavity.
  • the space for the heat transfer medium extends over the entire area of the plate, apart from the outer sealing edge, so that in an advantageous manner the heat transfer over a large area and can be done accordingly effectively.
  • protrusions are provided on the side of the plate facing the bottom side into the cavity as spacers between bottom-side track and plate and for generating a turbulence of the flow of the heat transfer medium.
  • the knobs which may be integrally formed in large numbers on the molding, keep the film provided as a bottom sheet not only at a defined distance from the opposite wall of the cavity, but also ensure by turbulence generation for a good mixing of the heat transfer medium flowing in the cavity and wear thus also to an increase in the efficiency at.
  • the arrangement is such that the plate on the upper side has molded connecting pieces for supply and removal of heat medium in and out of the cavity, wherein the connecting pieces pass through the formed in the voltage applied to the top of the holding plate access openings.
  • the plate forming the molding forms at its upper side in the central region above the cavity a planar contact surface for the Holding plate, wherein on the along the outside of the heat exchange surface extending sealing edge is formed at least one circumferentially extending along the edge region, projecting at the top bead to effect an increase in the sealing edge acting on the holding plate exerted pressing forces.
  • Fig. 1 is a schematically simplified perspective drawn
  • FIG. 1 An oblique view of an embodiment of the heat exchange device according to the invention, wherein the plate member is shown in a matched to a wall portion of a body to be cooled state and wherein the wall portion of the body is only schematically indicated;
  • FIG. 2 shows a perspective oblique view similar to FIG. 1, showing an example with a plate element designed to be more elongate than that of FIG. 1, which is adapted to a circular-cylindrical outer wall of a body;
  • FIG. 3 is a perspective oblique view in which the plate element designed according to FIG. 1 is shown in the undeformed state of a flat plate;
  • FIG. 4 is a perspective oblique view, seen on the upper side only of the molded part of the plate element of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective oblique view, seen on the underside of the molding of FIG. 4;
  • FIG. 4 is a perspective oblique view, seen on the upper side only of the molded part of the plate element of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a perspective oblique view, seen on the underside of the molding of FIG. 4;
  • FIG. 5 is a perspective oblique view, seen on the underside of the molding of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a plan view of the embodiment of FIG. 3, approximately half the size of a practical embodiment.
  • FIG Fig. 7 is an approximate natural sized section taken along the line VII-VII of Fig. 6;
  • FIG. 8 shows an approximately natural-sized section along the section line VIII-VIII of FIG. 6;
  • FIG. 9 shows a cross-section of the molded part corresponding to the section line IX-IX of FIG. 4, shown approximately in the same scale as FIG. 4;
  • Fig. 10 is a partial section of the designated in Figure 9 with X district shown in a respect to the natural size approximately doubled scale, and - Fig. 1 1 is a much smaller scale drawn perspective oblique view of the embodiment, provided with retaining clips for applying the plate element to a body, not shown.
  • the exchange device according to the invention could also be used as a heat cuff for targeted local heating of desired sections, wherein the plate element is connected to a heating system and through which a heated heat transfer medium flows.
  • FIGs. 1 and 2 illustrate application examples in which a one
  • Cooling sleeve forming plate member 1 is deformed in each case for adaptation to a wall portion of a body 3, wherein in the example of Fig. 1, the plate member 1 is adapted to a stepped outer shape of the body 3.
  • Fig. 2 shows an example in which the plate member 1 against the Example of Fig. 1 has a more elongated shape and is nestled against a wall portion of a circular cylindrical body 3. Holding means for applying to the body 3 are omitted in each of FIGS. 1 and 2, as are the connecting lines for the supply and removal of the used, flowable heat transfer medium.
  • the main component of the exemplary embodiment of the plate element 1 to be described here which is shown in particular in FIG. 3 in an oblique plan view and in the sectional illustrations of FIGS. 7 and 8, is a molded part, formed by a flexible plate 5, which is shown in FIG. 4 and Figure 5 is shown separately and extends over the entire surface of a heat exchange surface.
  • the plate 5 has the outline of a rectangle with rounded corners. As the comparison of FIGS. 1 and 2 shows, the contour shape can be more or less elongated to adapt to the circumstances.
  • the molded part plate 5 in the present example is molded from an elastomer, in particular a nitrile rubber NBR.
  • the use of such a material is advantageous in that both a sufficient flexibility for adapting and nestling of the plate element 1 is given to corresponding contours, as well as an isolation effect are given to the outside and resistance to candidate fluids. If the plate element 1 is formed as a molded part with a wall thickness approximately in the range of 3 to 5 millimeters, also results in the necessary compressive strength, for example, for media pressures of about 2 bar.
  • the plate 5 has on its upper side staggered, respectively planar wall regions, namely a central part 7 extending over the majority of the plate surface and a sealing edge 9 surrounding it 7 8 and 8, the planar central part 7 is offset from the surrounding sealing edge 9 in such a way that a distance is formed between the plane defined by the underside of the sealing edge 9 and the underside of the central part 7.
  • a film which is glued to the underside of the sealing edge 9 then results in the distance between the underside of the central part 7 and the web 11 a cavity 13, which serves as a flow chamber for the relevant heat transfer medium.
  • nubs 15 On the underside of the central part 7 of the plate 5, a plurality of nubs 15 is formed, which are not all quantified in the figures and protrude within the cavity 13 in the direction of the web 11. These nubs 15 form both spacer elements, which hold the web 1 1 at a constant distance from the opposite wall of the cavity 13, so that the web 11 runs in undeformed plate 5 in a common plane with the underside of the sealing edge 9, but the nubs 15 also cause turbulence in the flow of the heat transfer medium within the cavity 13, which causes a good mixing and increasing the efficiency of the heat transfer.
  • the web 11 On the underside of the sealing edge 9, the web 11 is sealed in addition to the bond by means of strand-shaped, not shown in the drawing sealing elements, which sit in grooves 17 which are formed on the underside of the sealing edge 9 circumferentially.
  • connecting pieces 19 are integrally formed with the plate 5, located at example shown extend perpendicular to the plane of the plate. Depending on local conditions and connection conditions, however, such connecting pieces could also be provided at a different inclination relative to the plane of the plate, or bent or angled.
  • substantially constant wall thickness of the molded part formed by the plate 5 results from the fact that the central part 7 is offset to form the cavity 13 with respect to the heat exchange surface which is defined by the voltage applied to the underside of the sealing side 9 web 1 1 , a step between the top of the central part 7 and the top of the sealing edge 9, as most clearly seen in Fig. 7 to 9.
  • a holding plate 21 is provided in the form of a metal plate whose wall thickness is selected so that a manual deformation for adapting the plate member 1 to the outer contour of the body in question 3 is possible.
  • the holding plate 21, which extends the same surface with the plate 5 over the entire heat exchange surface, has on the connecting piece 19 aligned openings 23 for the passage of the nozzle.
  • the resting on the top of the flat central part 7 retaining plate 21 allows the transmission of a contact force on the plate 5, for example by means of the edge of the holding plate 21 cross-retaining clips 25 (Fig. 11).
  • the contact force generated via the retaining plate 21 is effective, in particular at the sealing edge 9. Since the top of the sealing edge 9, as already mentioned, is stepped relative to the plane of the upper side of the central part 7, that is offset from the resting on the central part 7 level of the holding plate 21, located between the top of the sealing edge 9 and the facing Underside of the holding plate 9, a rim body 27, which constitutes a spacer body, via which the contact force is transmitted from the holding plate 21 to the sealing edge 9, see FIGS. 7 and 8.
  • annular beads 29 and 31 projecting against the holding plate 21 are formed on the upper side of the plate 5, whose positional arrangement can be seen most clearly from the greatly enlarged illustration of FIG.
  • the beads 29, 31 are flattened in the operating state of the plate element 1, as shown in FIG , only a short length of the annular bead 29 is exposed in the region of the openings 23 for the connecting pieces 19 and therefore not flattened at this point.
  • both a sufficient compressive strength is given if it is an elastomer, such as NBR, as well given a deformability, so that the plate member 1 is adaptable by deforming the holding plate 21 to the relevant body 3.
  • the flexibility of the plate element 1 is also not impaired by the bottom end element forming the contact surface, since in the present example it is a flexible web 11 which can be thin-walled like a film, for example in the form of an NBR film.
  • the entire plate element 1, in order to promote the heat transfer, are applied to a respective body 3 by means of thermal paste.

Landscapes

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Abstract

Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Plattenelement (1), das ein sich über eine Wärmeaustauschfläche erstreckendes, zumindest teilweise flexibel ausgebildetes Formteil (15) aufweist, das eine teilweise Begrenzung eines Hohlraumes (13) bildet, der durch ein Wärmeträgermedium durchströmbar und bodenseitig durch eine Bahn (11) dicht abgeschlos sen ist, die an der Wärmeaustauschfläche die Kontaktfläche für den Wärmeübergang mit einem Körper (3) bildet, an den das Plattenelement (1) anlegbar ist, wobei auf der von der bodenseitigen Wärmeaus tauschfläche abgekehrten Oberseite des Formteiles (5) eine flexible Halteplatte (21) zum Andrücken des Plattenelementes (1) an den Körper (3) aufliegt und wobei die Flexibilität von Halteplatte (21) und die Verform barkeit von Formteil (5) und bodenseitiger Bahn (11) so gewählt sind, dass das Plattenelement (1) an die Geometrie des Körpers (3) anpassbar ist.

Description

Hydac System GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar
Wärmeaustauschvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Plattenelement, das ein sich über eine Wärmeaustauschfläche erstreckendes Formteil aufweist.
Bei maschinellen Einrichtungen, beispielsweise Werkzeugmaschinen, kommt es durch die Verlustwärme von Antrieben und hoch belasteten Lagern sowie durch prozessbedingte Wärmequellen zu bereichsweisen Temperaturerhöhungen in tragenden Teilen, falls keine Maßnahmen zur Wärmeabfuhr ergriffen werden. Bei hochpräzisen Maschinen beeinträchtigt eine durch die Aufheizung von Bauteilen verursachte Verformung die Werkstück-Maßhaltigkeit in schwerwiegender Weise. Eine Kühlung als Gegenmaßnahme vorzusehen gestaltet sich vielfach äußerst schwierig oder nicht durchführbar, weil die baulichen Gegebenheiten keine Möglichkeit bieten, Kühleinrichtungen zu integrieren, etwa Bohrungen oder Kanäle für ein strömendes Wärmeträgermedium. Derartige Bohrungen der Kanäle führen nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Tragfähigkeit hoch belasteter Bauteile, sondern führen auch zu einer Verteuerung der maschinellen Einrichtung.
Im Hinblick hierauf liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeaustauschvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sich durch einfache Bauweise auszeichnet, nichts desto weniger jedoch einen gezielten War- meübergang an gewünschten Stellen ermöglicht, d. h. möglichst nahe an einem Ort der Wärmeerzeugung oder an einer Übergangsstelle zu einer thermisch empfindlichen Baugruppe.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Wärmeaustauschvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Danach sieht die Erfindung ein Plattenelement in der Art einer flexiblen Kühlmanschette (oder analogerweise einer Wärmemanschette, worauf unten noch näher hingewiesen wird) vor, die sich an die zu kühlenden (oder zu erwärmenden) Maschinenteile anschmiegt und durch das flexible Anschmiegen eine große Kontaktfläche für den Wärmeübergang bildet. Dadurch wird eine örtliche Kühlung auch an Bauteilen ermöglicht, in die sich interne Kühlsysteme nicht integrieren lassen. Als besonderer Vorteil kommt hinzu, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch nachträglich angebaut werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann baukastenartig aufgebaut, flexibel vergrößert oder verkleinert werden, indem eine gewünschte Anzahl von Plattenelementen oder Manschetten angebracht und unterein- ander verbunden werden, wobei die Verbindung als Parallel- oder Reihenschaltung erfolgen kann.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann das Formteil aus einem Elastomer, vorzugsweise aus Nitrilkautschuk NBR, gebildet sein. Ein derartiges Formteil weist einerseits die gewünschte Flexibilität auf und ist andererseits gegen übliche Wärmeträgermedien beständig, beispielsweise gegen Was- ser-Glykol und Wasser mit Korrosionsschutzmittel. Außerdem ist Beständigkeit auch gegen weitere in der Umgebung von maschinellen Anlagen anzutreffende Fluide, wie Öl, gegeben. Die bodenseitige Bahn, die am Formteil den Hohlraum für das Wärmeträgermedium dicht abschließt und die Kontaktfläche für den Wärmeaustausch bildet, ist durch eine im Vergleich zu der Wandstärke des Formteiles dünn ausgebildete Folie gebildet, vorzugsweise ebenfalls aus Nitrilkautschuk NBR.
Die Halteplatte, die auf der Oberseite des Formteiles aufliegt, um auf dieses eine Druckkraft zum Andrücken des Plattenelementes an den betreffenden Körper auszuüben, ist vorzugsweise durch eine dünne Metallplatte gebildet. Deren Stärke kann so gewählt sein, dass sie ein Anpassen des Plattenelementes an die Geometrie des zu kühlenden Körpers von Hand ermöglicht, gleichzeitig jedoch eine solche Dicke besitzt, dass sie die notwendigen Anpresskräfte übertragen kann.
Die Anordnung kann so getroffen sein, dass die Wärmeaustauschfläche einen an den Eckbereichen abgerundeten, rechteckförmigen Umriß besitzt, wobei sich die Halteplatte unter Freilassung von Öffnungen in Zugangsbereichen für Zu- und Abfuhr von Wärmeträgermedium ganzflächig über die Wärmeaustauschfläche erstreckt. Die Manschette hat so die Form einer geschlossenen, flachen Platte, die im unverformten Zustand eben ist, wobei die ebene Fläche an der Oberseite lediglich durch Zugangsöffnungen für Zu- und Abfuhr des Wärmeträgermediums unterbrochen ist.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen bildet das Formteil eine Platte mit einem sich entlang des Außenrandes der Wärmeaustauschfläche durchgehend erstreckenden, ebenen Dichtungsrand, an dem die bodenseitige Bahn unter Bildung einer Abdichtung angebracht ist, vorzugsweise durch Verkleben, wobei die Platte im Bereich innerhalb des Dichtungsrandes einen von der bodenseitigen Bahn weg versetzten Verlauf besitzt, um zwischen Platte und bodenseitiger Bahn den inneren Hohlraum zu bilden. Dadurch erstreckt sich der Raum für das Wärmeträgermedium über den gesamten Flächenbereich der Platte, abgesehen vom äußeren Dichtungsrand, so dass in vorteilhafter Weise der Wärmeübergang großflächig und dementsprechend effektiv erfolgen kann.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen sind an der der bodenseitigen Bahn zugekehrten Seite der Platte in den Hohlraum vorspringende Noppen als Abstandhalter zwischen bodenseitiger Bahn und Platte und zur Erzeugung einer Turbulenz der Strömung des Wärmeträgermediums vorgesehen. Die Noppen, die in großer Anzahl am Formteil einstückig ausgebildet sein können, halten die als bodenseitige Bahn vorgesehene Folie nicht nur in einem definierten Abstand von der gegenüberliegenden Wand des Hohlraumes, sondern sorgen durch Turbulenzerzeugung auch für eine gute Durchmischung des im Hohlraum strömenden Wärmeträgermediums und tragen somit ebenfalls zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades bei.
Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass die Platte an der Ober- seite angeformte Anschlussstutzen für Zu- und Abfuhr von Wärmemedium in den und aus dem Hohlraum aufweist, wobei die Anschlussstutzen die in der auf der Oberseite anliegenden Halteplatte ausgebildeten Zugangsöffnungen durchgreifen. Dadurch sind einfache Anschlussmöglichkeiten für an der Außenseite eines betreffenden, zu kühlenden Körpers verlaufende Lei- tungen gegeben, wobei auch Verbindungen zwischen mehreren Plattenelementen ohne Schwierigkeiten geschaffen werden können.
Vorzugsweise bildet die das Formteil bildende Platte an ihrer Oberseite im Zentralbereich oberhalb des Hohlraumes eine ebene Anlagefläche für die Halteplatte, wobei an dem sich längs der Außenseite der Wärmeaustauschfläche erstreckenden Dichtungsrand zumindest ein sich entlang des Randbereiches umlaufend erstreckender, an der Oberseite vorspringender Wulst ausgebildet ist, um eine Erhöhung der am Dichtungsrand wirkenden, von der Halteplatte ausgeübten Anpresskräfte zu bewirken.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematisch vereinfacht gezeichnete perspektivische
Schrägansicht eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Wärmeaustauschvorrichtung, wobei das Plattenelement in einem an einen Wandabschnitt eines zu kühlenden Körpers angepaßten Zustand dargestellt ist und wobei der Wandabschnitt des Körpers nur schemati- siert angedeutet ist;
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche perspektivische Schrägansicht, wobei ein Beispiel mit einem gegenüber Fig. 1 mehr langgestreckt ausgebildeten Plattenelement dargestellt ist, das an eine kreiszylindrische Außenwand eines Körpers angepaßt ist; - Fig. 3 eine perspektivische Schrägansicht, in der das entsprechend Fig. 1 gestaltete Plattenelement im unverformten Zustand einer ebenen Platte dargestellt ist;
- Fig. 4 eine perspektivische Schrägansicht, gesehen auf die Oberseite lediglich des Formteiles des Plattenelementes von Fig. 3; - Fig. 5 eine perspektivische Schrägansicht, gesehen auf die Unterseite des Formteiles von Fig. 4;
- Fig. 6 eine näherungsweise in halber Größe einer praktischen Ausführungsform dargestellte Draufsicht des Ausführungsbeispieles von Fig. 3 Fig. 7 einen näherungsweisen in natürlicher Größe gezeichneten Schnitt entlang der Linie VII-VII von Fig. 6;
Fig. 8 einen näherungsweise in natürlicher Größe gezeichneten Schnitt entsprechend der Schnittlinie VIII-VIII von Fig. 6; - Fig. 9 einen Querschnitt des Formteiles entsprechend der Schnittlinie IX- IX von Fig. 4, dargestellt in etwa der Fig. 4 entsprechendem Maßstab; Fig. 10 einen Teilschnitt des in Fig. 9 mit X bezeichneten Bezirks, dargestellt in einem gegenüber der natürlichen Größe etwa verdoppelten Maßstab, und - Fig. 1 1 eine in wesentlich kleinerem Maßstab gezeichnete perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispieles, versehen mit Halteklammern zum Anlegen des Plattenelementes an einen nicht gezeigten Körper.
Nachstehend ist die Erfindung anhand des Beispieles einer Kühlmanschette erläutert, die in Verbindung mit einem nicht gezeigten Kühlmittelkreislauf von einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist, beispielsweise einem konventionellen Wärmeträgerfluid, etwa Wasser-Glykol oder Wasser mit Korrosionsschutzmittel. Wie oben bereits kurz angedeutet, könnte die er- findungsgemäße Austauschvorrichtung auch als Wärmemanschette für eine gezielte örtliche Erwärmung gewünschter Sektionen eingesetzt werden, wobei dem das Plattenelement an ein Erhitzersystem angeschlossen ist und durch ein erhitztes Wärmeträgermedium durchströmt wird.
Fig. 1 und 2 verdeutlichen Anwendungsbeispiele, bei denen ein eine
Kühlmanschette bildendes Plattenelement 1 jeweils zur Anpassung an einen Wandabschnitt eines Körpers 3 verformt ist, wobei beim Beispiel von Fig. 1 das Plattenelement 1 an eine abgestufte Außenform des Körpers 3 angepaßt ist. Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem das Plattenelement 1 gegenüber dem Beispiel von Fig. 1 eine stärker langgestreckte Form besitzt und an einen Wandabschnitt eines kreiszylindrischen Körpers 3 angeschmiegt ist. Haltemittel zum Anlegen an den Körper 3 sind in Fig. 1 und 2 jeweils weggelassen, wie auch die Verbindungsleitungen für Zu- und Abfuhr des benutz- ten, strömungsfähigen Wärmeträgermediums.
Hauptbestandteil des hier zu beschreibenden Ausführungsbeispieles des Plattenelementes 1, das insbesondere in Fig. 3 in schräger Draufsicht und in den Schnittdarstellungen von Fig. 7 und 8 zur Gänze gezeigt ist, ist ein Formteil, gebildet durch eine flexible Platte 5, die in Fig. 4 und 5 gesondert dargestellt ist und sich ganzflächig über eine Wärmeaustauschfläche erstreckt. Die Platte 5 hat den Umriß eines Rechtecks mit abgerundeten Eckbereichen. Wie der Vergleich der Fig. 1 und 2 zeigt, kann zur Anpassung an die Gegebenheiten die Umrißform mehr oder weniger langgestreckt sein. Die als Formteil fungierende Platte 5 ist beim vorliegenden Beispiel aus einem Elastomer, im speziellen Fall aus einem Nitrilkautschuk NBR, geformt. Die Verwendung eines derartigen Werkstoffes ist insofern vorteilhaft, als sowohl eine ausreichende Flexibilität für ein Anpassen und Anschmiegen des Plattenelementes 1 an entsprechende Konturen gegeben ist, als auch eine Isolationswirkung nach außen und Beständigkeit gegen in Frage kommende Fluide gegeben sind. Wenn das Plattenelement 1 als Formteil mit einer Wandstärke etwa im Bereich von 3 bis 5 Millimeter ausgebildet ist, ergibt sich außerdem die notwendige Druckfestigkeit, beispielsweise für Mediendrücke von etwa 2 Bar.
Wie am deutlichsten aus Fig. 4, 7 und 8 zu ersehen ist, hat die Platte 5 an ihrer Oberseite zueinander versetzte, jeweils ebene Wandbereiche, nämlich einen sich über den Großteil der Plattenfläche erstreckenden Zentralteil 7 und einen diesen umgebenden Dichtungsrand 9. Wie insbesondere Fig. 7 und 8 zeigen, ist der ebene Zentralteil 7 gegenüber dem umgebenden Dichtungsrand 9 in der Weise versetzt, dass zwischen der durch die Unterseite des Dichtungsrandes 9 definierten Ebene und der Unterseite des Zentralteiles 7 ein Abstand gebildet ist. So entsteht, wenn als bodenseitiger Ab- Schluss an der Unterseite des Dichtungsrandes 9 ein dichter Abschluss durch eine bodenseitige Bahn 11 gebildet wird, beim Ausführungsbeispiel eine Folie, die mit der Unterseite des Dichtungsrandes 9 verklebt ist, dann ergibt sich im Abstandbereich zwischen Unterseite des Zentralteiles 7 und der Bahn 11 ein Hohlraum 13, der als Strömungskammer für das betreffen- de Wärmeträgermedium dient. An der Unterseite des Zentralteiles 7 der Platte 5 ist eine Vielzahl von Noppen 15 angeformt, die in den Fig. nicht sämtliche beziffert sind und innerhalb des Hohlraumes 13 in Richtung auf die Bahn 11 vorstehen. Diese Noppen 15 bilden sowohl Abstandselemente, die die Bahn 1 1 in einem gleichbleibenden Abstand von der gegenüberlie- genden Wand des Hohlraumes 13 halten, so dass die Bahn 11 bei unver- formter Platte 5 in einer gemeinsamen Ebene mit der Unterseite des Dichtungsrandes 9 verläuft, sondern die Noppen 15 verursachen auch eine Turbulenz in der Strömung des Wärmeträgermediums innerhalb des Hohlraumes 13, was eine gute Durchmischung und eine Erhöhung des Wirkungs- grades der Wärmeübertragung bewirkt. An der Unterseite des Dichtungsrandes 9 ist die Bahn 11 zusätzlich zu der Verklebung mittels strangförmi- ger, in der Zeichnung nicht dargestellter Dichtelemente abgedichtet, die in Nuten 17 sitzen, die an der Unterseite des Dichtungsrandes 9 umlaufend ausgebildet sind.
Auf der Längsmittellinie der Rechteckform der Platte 5 gelegen, sind an beiden an den Dichtungsrand 9 angrenzenden Endbereichen des Hohlraumes 13, also im Übergangsbereich zwischen Zentralteil 7 und Dichtungsrand 9, Anschlussstutzen 19 einstückig mit der Platte 5 ausgebildet, die sich beim gezeigten Beispiel senkrecht zur Plattenebene erstrecken. Je nach örtlichen Gegebenheiten und Anschlussbedingungen könnten derartige Anschlussstutzen jedoch auch in anderer Neigung gegenüber der Plattenebene vorgesehen oder abgebogen oder abgewinkelt ausgebildet sein. Bei der über die Plattenfläche im wesentlichen gleichbleibenden Wandstärke des durch die Platte 5 gebildeten Formteiles ergibt sich dadurch, dass der Zentralteil 7 zur Bildung des Hohlraumes 13 gegenüber der Wärmeaustauschfläche versetzt ist, die durch die an der Unterseite des Dichtungsseite 9 anliegende Bahn 1 1 definiert ist, eine Stufe zwischen der Oberseite des Zentralteiles 7 und der Oberseite des Dichtungsrandes 9, wie dies am deutlichsten aus Fig. 7 bis 9 ersichtlich ist. Als Bestandteile einer Halteeinrichtung zum Andrücken des als Kühlmanschette dienenden Plattenelementes 1 an den betreffenden Körper 3 ist eine Halteplatte 21 in Form einer Blechplatte vorgesehen, deren Wandstärke so gewählt ist, dass eine manuelle Verformung zur Anpas- sung des Plattenelementes 1 an die Außenkontur des betreffenden Körpers 3 möglich ist. Die Halteplatte 21, die sich flächengleich mit der Platte 5 über die gesamte Wärmeaustauschfläche erstreckt, weist auf die Anschlussstutzen 19 ausgerichtete Öffnungen 23 für den Durchtritt der Stutzen auf. Die auf der Oberseite des ebenen Zentralteiles 7 aufliegende Halteplatte 21 ermöglicht die Übertragung einer Anpresskraft auf die Platte 5, beispielsweise mit Hilfe von den Rand der Halteplatte 21 übergreifenden Halteklammern 25 (Fig. 11).
Für sicheren Betrieb ist darauf zu achten, dass die über die Halteplatte 21 erzeugte Anpresskraft insbesondere am Dichtungsrand 9 wirksam ist. Da die Oberseite des Dichtungsrandes 9, wie bereits erwähnt, gegenüber der Ebene der Oberseite des Zentralteiles 7 abgestuft ist, also gegenüber der auf dem Zentralteil 7 aufliegenden Ebene der Halteplatte 21 versetzt ist, befindet sich zwischen Oberseite des Dichtungsrandes 9 und der zugewandten Unterseite der Halteplatte 9 ein Randkörper 27, der einen Distanzkörper darstellt, über den die Anpresskraft von der Halteplatte 21 auf den Dichtungsrand 9 übertragen wird, siehe Fig. 7 und 8.
Als zusätzliches besonderes Mittel zur Erhöhung des am Dichtungsrand 9 wirkenden Anpressdruckes sind an der Oberseite der Platte 5 zwei gegen die Halteplatte 21 vorstehende Ringwülste 29 und 31 ausgebildet, deren Lageanordnung am deutlichsten aus der stark vergrößert gezeichneten De- taildarstellung von Fig. 10 entnehmbar ist. Bei wirkender, über die Halte- platte 21 und den Randkörper 27 ausgeübter Anpresskraft und der Nachgiebigkeit der als Formteil aus einem Elastomer bestehenden Platte 5 sind die Wülste 29, 31 im Betriebszustand des Plattenelementes 1 flachgedrückt, siehe Fig. 8. Wie Fig. 7 zeigt, ist lediglich ein kurzer Längenabschnitt des Ringwulstes 29 im Bereich der Öffnungen 23 für die Anschlussstutzen 19 freiliegend und an dieser Stelle daher nicht flachgedrückt.
Wie bereits erwähnt, ist bei einer Wandstärke der als Formteil dienenden Platte 5, die bei praktischen Beispielen etwa im Bereich zwischen 3 und 5 Millimeter liegen kann, sowohl eine ausreichende Druckfestigkeit gegeben, wenn es sich um ein Elastomer, etwa NBR, handelt, als auch eine Verformbarkeit gegeben, so dass das Plattenelement 1 durch Verformen der Halteplatte 21 an den betreffenden Körper 3 anpassbar ist. Die Flexibilität des Plattenelementes 1 wird auch durch das bodenseitige, die Kontaktfläche bildende Abschlusselement nicht beeinträchtigt, da es sich beim vorliegen- den Beispiel um eine flexible Bahn 11 handelt, die folienartig dünnwandig sein kann, beispielsweise in Form einer NBR-Folie. Das gesamte Plattenelement 1 kann, um den Wärmeübergang zu begünstigen, mittels Wärmeleitpaste auf einen betreffenden Körper 3 aufgebracht werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Plattenelement (1), das ein sich über eine Wärmeaustauschfläche erstreckendes, zumindest teilweise flexibel ausgebildetes Formteil (15) aufweist, das eine teilweise Begrenzung eines Hohlraumes (13) bildet, der durch ein Wärmeträgermedium durchströmbar und bodenseitig durch eine Bahn (1 1) dicht abgeschlossen ist, die an der Wärmeaustauschfläche die Kontaktfläche für den Wärmeübergang mit einem Körper (3) bildet, an den das Plattenelement (1) anlegbar ist, wobei auf der von der bodenseitigen Wärmeaustauschfläche abgekehrten Oberseite des Formteiles (5) eine flexible Halteplatte (21) zum Andrücken des Plattenelementes (1) an den Körper (3) aufliegt und wobei die Flexibilität von Halteplatte (21) und die Verformbarkeit von Formteil (5) und bodenseitiger Bahn (1 1 ) so gewählt sind, dass das Plattenelement (1 ) an die Geometrie des Körpers (3) anpassbar ist.
2. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) aus einem Elastomer, vorzugsweise aus Nitril- kautschuk NBR, gebildet ist.
3. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitige Bahn (1 1) durch eine im Vergleich zu der Wandstärke des Formteiles (5) dünn ausgebildete Folie, vorzugswei- se aus Nitrilkautschuk NBR, gebildet ist.
4. Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (21) durch eine dünne Metall platte gebildet ist.
5. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschfläche einen an den Eckbereichen abgerundeten, rechteckförmigen Umriß besitzt und dass sich die Halteplatte (21) unter Freilassung von Öffnungen (23) in Zugangsbereichen für Zu- und Abfuhr von Wärmeträgermedium ganzflächig über die Wärmeaustauschfläche erstreckt.
6. Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- durch gekennzeichnet, dass das Formteil eine Platte (5) mit einem sich entlang des Außenrandes der Wärmeaustauschfläche durchgehend erstreckenden, ebenen Dichtungsrand (9) bildet, an dem die bodenseitige Bahn (1 1) unter Bildung einer Abdichtung angebracht ist, und dass die Platte (5) im Bereich innerhalb des Dichtungsrandes (9) einen von der bodenseitigen Bahn (1 1) weg versetzten Verlauf besitzt, um zwischen
Platte (5) und bodenseitiger Bahn (11) den inneren Hohlraum (13) zu bilden.
7. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, dass an der der Bahn (11) zugekehrten Seite der Platte (5) in den
Hohlraum (13) vorspringende Noppen (15) als Abstandhalter zwischen bodenseitiger Bahn (11) und Platte (5) und zur Erzeugung einer Turbulenz der Strömung des Wärmeträgermediums vorgesehen sind.
8. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (5) an der Oberseite angeformte Anschlussstutzen (19) für Zu- und Abfuhr von Wärmemedium zu dem und aus dem Hohlraum (13) aufweist, welche die in der auf der Oberseite anliegenden Halteplatte (21) ausgebildeten Öffnungen (23) durchgreifen.
9. Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (5) an ihrer Oberseite im Bereich (7) oberhalb des Hohlraumes (13) eine ebene Anlagefläche für die Halteplatte (21) bildet und an dem sich längs der Außenseite der Wärmeaustauschfläche erstreckenden Dichtungsrand (9) zumindest einen sich entlang des Randes umlaufend erstreckenden, an der Oberseite vorspringenden Wulst (29, 31) zur Erhöhung der am Dichtungsrand (9) wirkenden, von der Halteplatte (21) ausgeübten Anpresskräfte aufweist.
10. Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als bodenseitige Bahn (11) vorgesehene Folie durch Verkleben mit dem Dichtungsrand (9) des Formteiles (5) verbunden ist.
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