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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrteilige Flanschplatte für einen Wärmeübertrager und einen Wärmeübertrager mit einer derartigen mehrteiligen Flanschplatte.
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Aus der
EP 2 420 763 A2 ist ein Kältemittelkondensatormodul bekannt, das eine Flanschplatte aufweist, auf der ein Wärmeübertragerkern und ein Sammelbehälter angeordnet sind. Um das Kältemittelkondensatormodul flexibel zu gestalten, ist die Flanschplatte mehrteilig ausgebildet, wobei innerhalb der Flanschplatte Fluidkanäle ausgebildet sind, die den Wärmeübertragerkern mit dem Sammelbehälter fluidisch verbinden. Dabei kann ein Abschnitt des Wärmeübertragerkerns als Unterkühlstrecke ausgebildet sein, oder es ist auf der dem Wärmeübertragerkern gegenüberliegenden Seite der Flanschplatte ein weiterer Wärmeübertragerkern angeordnet, der als Unterkühlstrecke dient.
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Üblicherweise besteht bei Wärmeübertragern, insbesondere für den Kraftfahrzeug-Bereich, vermehrt das Bedürfnis, mit einem Design die unterschiedlichsten Ausführungsformen darstellen zu können, wobei auch die Möglichkeit vorhanden sein soll, weitere Bauteile in den Wärmeübertrager integrieren zu können, um in Einbaulage mit der jeweiligen Anwendung den unterschiedlichsten Bauraum-, Kühlleistungs- und Anbindungsanforderungen gerecht werden zu können. Dabei soll der Wärmeübertrager, insbesondere integral ausgebildet mit zumindest einem weiteren Bauteil, einen kompakten Aufbau aufweisen und flexibel mit einfachsten konstruktiven Maßnahmen abwandelbar sein, um die Anforderungen der jeweilig vorliegenden Spezifikation erfüllen zu können. Wünschenswert ist zudem, dass dabei die Anzahl der abzuwandelnden Einzelbauteile gering gehalten wird, um insgesamt die Anzahl der unterschiedlichen Einzelbauteile innerhalb eines Designs zu reduzieren, so dass die Werkzeugkosten und Montagekosten, sowie die damit einhergehenden Herstellungskosten verringert werden können.
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Zudem versucht man üblicherweise den Wärmeübertrager so zu gestalten, dass die zur stoffschlüssigen Montage vorbereitete Form des Wärmeübertragers möglichst kompakt ausgestaltet ist, damit der Raum, beispielsweise des Lötofens, während der stoffschlüssigen Verbindung der Einzelbauteile optimal ausgenutzt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für eine Flanschplatte bzw. für einen Wärmeübertrager mit einer derartigen Flanschplatte eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen kompakten Aufbau und einer hohen Flexibilität des zugrundeliegenden Designs auszeichnet.
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In einem Aspekt der Erfindung wird eine Flanschplatte für einen eine Wärmeübertragerkern aufweisenden Wärmeübertrager vorgeschlagen, die als ein aus mehreren übereinandergestapelten Teilplatten aufgebauter Plattenstapel ausgebildet ist, der in Einbaulage zumindest eine dem Wärmeübertragerkern zugewandte obere Teilplatte und zumindest eine dem Wärmeübertragerkern abgewandte untere Teilplatte umfasst, wobei der Plattenstapel eine Unterkühl-Passage aufweist, die in Stapelrichtung der Teilplatten von zumindest einer Teilplatte begrenzt wird und die während des Betriebes des Wärmeübertragerkerns von einem Kältemittel durchströmt wird.
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Vorteilhaft kann durch ein derartig flexibles Design, bei dem die Unterkühl-Passage des Wärmeübertragers vom Wärmeübertragerkern getrennt in der Flanschplatte ausgebildet ist, die Unterkühl-Passage unabhängig vom Design des Wärmeübertragerkerns ausgebildet werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Unterkühl-Passage hinsichtlich ihrer Länge und Breite größer oder kleiner, als die Fluidkanäle des Wärmeübertragerkerns ausgebildet wird und zusätzlich oder alternativ dazu kann der Wärmeübertragerkern und die Unterkühl-Passage in Stapelrichtung versetzt angeordnet werden, so dass sich die Fluidkanäle des Wärmeübertragerkerns und die Unterkühl-Passage in Stapelrichtung nur teilweise oder sogar gar nicht überdecken. Demzufolge kann vorteilhaft unabhängig vom verwendeten Design und der Positionierung des Wärmeübertragerkerns auf der Flanschplatte die jeweilig geforderte Spezifikation hinsichtlich der Unterkühl-Passage realisiert werden und dies bei flexibler Positionierung der Unterkühl-Passage in der Flanschplatte. Zudem lässt sich trotz Unabhängigkeit vom Design des Wärmeübertragerkerns ein kompaktes und effizientes Design verwirklichen, da keine zusätzlichen Bauteile zur Ausbildung der Unterkühl-Passage notwendig sind.
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Dabei versteht man unter einer Flanschplatte eine Platte, die mit Befestigungselementen wie beispielsweise Lächern ausgestattet ist, mittels der der Wärmeübertrager an andere Baugruppen angebunden werden kann. Dabei kann auf der Flanschplatte zumindest ein Wärmeübertragerkern angeordnet sein, der stoffschlüssig mit der Flanschplatte, beispielsweise durch Löten oder Verschweißen, verbunden ist. Zusätzlich dazu können weitere Bauteile auf der Flanschplatte befestigt sein.
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Innerhalb des Wärmeübertragerkerns findet im Wesentlichen der Wärmeaustausch zwischen zumindest zwei Fluiden, beispielsweise zwischen einem Kältemittel und einem Kühlmittel, statt. Demzufolge weist der Wärmeübertragerkern mehrere Fluidkanäle auf, die in Stapelrichtung des Wärmeübertragerkerns abfolgen und beispielsweise alternierend von dem Kältemittel und dem Kühlmittel durchströmt werden. Demzufolge versteht man unter Stapelrichtung des Wärmeübertragerkerns die Richtung, in der die Fluidkanäle im Wärmeübertragerkern abfolgen. Von dem Begriff Fluidkanal sind diejenigen Kanäle des Wärmeübertragerkerns umfasst, bei denen die den Wärmeübertragerkern durchströmenden Fluide im Wärmeaustausch zueinander stehen.
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Dabei versteht man unter einem Kältemittel ein Fluid wie beispielsweise R134a oder R1234yf. Das Kältemittel kann im Kältemittelkreislauf 2-phasig auftreten, wobei es in diesem Fall im Wärmeübertragerkern üblicherweise zumindest teilweise verflüssigt wird, so dass in der Unterkühl-Passage eine weitere Abkühlung des zumindest teilweise verflüssigten Kältemittels stattfinden kann. Das Kältemittel kann beispielsweise in einer Klimaanlage zur Kühlung des Fahrgastinnenraumes verwendet werden. In dem Wärmeübertrager steht das Kältemittel mit einem Kühlmittel im thermischen Kontakt, sodass zwischen Kältemittel und Kühlmittel Wärme ausgetauscht werden kann. Üblicherweise wird dabei das Kältemittel durch das Kühlmittel gekühlt. Ist das Kühlmittel flüssig ausgebildet, so liegt ein Flüssig-Flüssig-Wärmeübertrager vor und es kann als Kühlmittel Wasser, eine Wasserglykolmischung oder dergleichen zum Einsatz kommen. Es ist aber auch denkbar, dass bei einem Gas-Flüssig-Wärmeübertrager Luft als Kühlmittel verwendet wird. In einer üblichen Anwendung kann das Kältemittel unter einem Betriebsdruck von ca. 30 bar stehen. Das Kühlmittel, wenn flüssig ausgebildet, kann üblicherweise unter einem Druck von ca. 3 bar stehen.
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Die Flanschplatte ist aus mehreren übereinandergestapelten Teilplatten aufgebaut und bildet demzufolge einen Plattenstapel aus. Dabei können die jeweiligen Teilplatten wiederum ebenfalls aus mehreren im Wesentlichen gleich ausgestalteten Plattenabschnitten aufgebaut sein, die zusammen dann jeweils eine einheitliche Teilplatte ausbilden. Dies kann dann angewendet werden, wenn eine einteilige Teilplatte, beispielsweise aufgrund der geforderten Dicke, nur sehr aufwendig hergestellt werden kann. Demzufolge stellt der Begriff der mehrteiligen Flanschplatte darauf ab, dass die Flanschplatte aus mehreren Teilplatten aufgebaut ist und somit einen Plattenstapel aufbaut. Dabei verläuft die Stapelrichtung bezogen auf den Plattenstapel in Richtung des Plattenstapels bzw. in Richtung der gestapelten Platten.
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Damit die jeweiligen Teilplatten stoffschlüssig miteinander verbunden werden können, können die Teilplatten aus einem plattierten Material mit einer Lotoberflächenbeschichtung ausgebildet sein. Vorteilhaft kann dadurch auf ein zusätzliches Lot in Form einer Lotpaste oder einer Lotfolie verzichtet werden.
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Dieser Plattenstapel ist zumindest aus einer oberen Teilplatte, die dem Wärmeübertragerkern zugewandt ist und aus zumindest einer unteren Teilplatte, die dem Wärmeübertragerkern abgewandt ist, aufgebaut. Durch die Ausstattung der Teilplatten mit beispielsweise Aussparungen, Ausfräsungen, eingeprägten Vertiefungen oder dergleichen und die Anordnung Teilplatten in Stapelrichtung bildet sich im Plattenstapel ein materialfreier Raum aus, der die Unterkühl-Passage aufspannt. Dieser materialfreie Raum wird dabei in Stapelrichtung von zumindest einer Teilplatte begrenzt und ist in Einbaulage mit dem Wärmeübertragerkern derart dicht ausgebildet, dass er von einem Fluid leckagefrei durchströmt werden kann, wobei während der Durchströmung das Fluid, beispielsweise ein Kältemittel, weiter abgekühlt wird. Demzufolge ist unter dem Begriff Unterkühl-Passage ein Fluidkanal zu verstehen, der eine weitere Abkühlung eines Fluides, insbesondere eine Unterkühlung eines Kältemittels nach vorheriger zumindest teilweiser Verflüssigung im Wärmeübertragerkern, bewerkstelligen kann. Etwaige anderweitige in der Flanschplatte ausgebildete Fluidleitungen, die im Wesentlichen nur zur Weiterleitung des Fluides in der Flanschplatte ausgebildet sind, sind von dem Begriff Unterkühl-Passage nicht umfasst. Als Abgrenzung einer Fluidleitung zu einer Unterkühl-Passage kann eine zur Stapelrichtung senkrechte Fläche eines Fluidkanals im Wärmeübertragerkern herangezogen werden. Beträgt die senkrecht zur Stapelrichtung angeordnete Fläche der Unterkühl-Passage mehr als 10%, insbesondere mehr als 30%, ggf. mehr als 40% und beispielsweise mehr als 50% der zur Stapelrichtung senkrechten Fläche eines Fluidkanals im Wärmeübertragerkern, so liegt eine Unterkühl-Passage vor.
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Des Weiteren kann der Plattenstapel zusätzlich eine mittlere Teilplatte aufweisen, die mit zumindest einer die Unterkühl-Passage ausbildenden Aussparung ausgestattet ist.
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Vorteilhaft kann bei einer derartigen Ausführungsform durch die mittlere Teilplatte die Höhe der Unterkühl-Passage in Stapelrichtung des Plattenstapels einheitlich und passgenau definiert werden und dies ohne aufwendige und kostenintensive Umformverfahren wie beispielsweise Fräsen, Prägen oder dergleichen, bei denen zudem die vorgegebenen Toleranzen eingehalten werden müssen. Aufgrund der gleichen Grundform der Teilplatten können diese bei nicht zu großer Variation ihrer Dicke zudem mit demselben Werkzeug aus den zugehörigen Halbzeugen vorgefertigt werden und wenn die Dicke der Teilplatten gleich groß ist, sogar aus demselben Halbzeug. Mittels einfachen Umformverfahren, wie beispielsweise Stanzen, kann dann aus den vorgefertigten Teilplattenvarianten oder sogar nur aus einer Teilplattenvariante dann die jeweilige untere, obere, mittlere Teilplatte hergestellt werden. Durch Übereinanderstapeln bilden dann diese Teilplatten den Plattenstapel aus und demzufolge die Flanschplatte mit ihrer Unterkühl-Passage.
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Weiterhin kann der Plattenstapel eine Zulauf-Fluidleitung zum Zuführen des Kältemittels zur Unterkühl-Passage aufweisen.
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Vorteilhaft kann die Flanschplatte dadurch neben der Funktion der Unterkühlung des Kältemittels zusätzlich mit einer Fluidleitungsfunktion ausgestattet werden. Demzufolge kann auf weitere Bauteile, wie beispielsweise Rohre, Leitungen oder dergleichen, mit denen das Kältemittel der Unterkühl-Passage zugeleitet werden kann, verzichtet werden. Zudem ist die Zulauf-Fluidleitung in beliebiger Form und Position in der Flanschplatte ausbildbar, so dass durch geringe konstruktive Maßnahmen, wie beispielsweise durch Anpassung der mittleren Teilplatte, flexibel jede beliebige Anforderung bzgl. der Zulauf-Fluidleitung und der Positionierung des Zulaufes realisiert werden kann.
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Weiterhin kann der Plattenstapel eine Ablauf-Fluidleitung zum Abführen des Kältemittels aus der Unterkühl-Passage aufweisen.
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Vorteilhaft kann die Flanschplatte dadurch mit einer weiteren Fluidleitungsfunktion ausgestattet werden. Demzufolge kann auf weitere Bauelemente wie beispielsweise Rohre, Leitungen oder dergleichen, mit denen das Kältemittel aus der Unterkühl-Passage abgeleitet werden kann, verzichtet werden. Zudem ist die Ablauf-Fluidleitung in beliebiger Form und Position in der Flanschplatte ausbildbar, so dass durch geringe konstruktive Maßnahmen, wie beispielsweise durch Anpassung der mittleren Teilplatte, flexibel jede beliebige Anforderung bzgl. des Ablauf-Fluidleitung und der Positionierung des Ablaufes realisiert werden kann.
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Weiterhin kann der Plattenstapel eine Überleit-Fluidleitung zum Überführen des Kältemittels vom Wärmeübertragerkern zu einem weiteren Bauteil aufweisen.
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Vorteilhaft kann die Flanschplatte dadurch mit einer weiteren Fluidleitungsfunktion ausgestattet werden, die es ermöglicht, auf der Flanschplatte ein weiteres Bauteil anzubinden, das über die Flanschplatte mit Kältemittel versorgt werden kann. Da auch diese Überleit-Fluidleitung in beliebiger Form in der Flanschplatte ausgebildet werden kann, ist die flexible Positionierung eines weiteren Bauteils auf der Flanschplatte ohne große konstruktive Maßnahmen und ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Bauelemente realisierbar.
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Dabei versteht man unter derartigen Fluidleitungen materialfreie Räume in der Flanschplatte, wie beispielsweise Kanäle, Aussparungen, Aushöhlungen oder dergleichen, die derart von dem Kältemittel durchströmt werden können, dass das Kältemittel zu dem jeweilig betrachteten Abschnitt des Wärmeübertragers hingeführt bzw. von dem jeweilig betrachteten Abschnitt weggeführt werden können.
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Vorteilhaft kann aufgrund der in dem Plattenstapel angeordneten Fluidleitungen durch geringfügige Änderung des Plattenstapels und unabhängig von dem eingesetzten Design des Wärmeübertragerkerns eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Anschlüsse und Positionierung von weiteren Bauteilen erreicht werden. So lässt sich je nach Anforderung eine beliebige Gestaltung des Plattenstapels mit einfachsten konstruktiven Maßnahmen vornehmen.
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Des Weiteren kann der Plattenstapel zumindest eine äußere Zulauf-Öffnung zur Anbindung eines Kältemittel-Zulaufes zum Wärmeübertrager aufweisen.
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Vorteilhaft kann auf der Flanschplatte an beliebiger Stelle der Zulauf für das Kältemittel positioniert werden, so dass im Zusammenwirken mit beispielsweise einer Zulauf-Fluidleitung der Wärmeübertrager über die Flanschplatte mit Kältemittel versorgt werden kann.
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Weiterhin kann der Plattenstapel eine äußere Ablauf-Öffnung zur Anbindung eines Kältemittel-Ablaufes vom Wärmeübertrager aufweisen.
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Vorteilhaft kann auch in diesem Fall an beliebiger Stelle der Flanschplatte der Ablauf für das Kältemittel vorgesehen werden, so dass im Zusammenwirken mit beispielsweise einer Ablauf-Fluidleitung das Kältemittel aus dem Wärmeübertrager abgeführt werden kann.
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Des Weiteren kann der Plattenstapel eine innere Ablauf-Öffnung zur Anbindung eines Kältemittelzulaufes eines weiteren Bauteiles aufweisen.
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Vorteilhaft kann durch den Plattenstapel über die innere Ablauf-Öffnung ein weiteres Bauteil mit Kältemittel über die Flanschplatte versorgt werden. Auch in diesem Fall kann die Ablauf-Öffnung flexibel auf der Flanschplatte positioniert werden, sodass eine hohe Flexibilität in der Anordnung des weiteren Bauteils ermöglicht ist.
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Weiterhin kann der Plattenstapel eine innere Zulauf-Öffnung zur Anbindung eines Kältemittel-Ablaufes eines weiteren Bauteils aufweisen.
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Vorteilhaft kann in diesem Fall ebenfalls über die Flanschplatte dem Wärmeübertragerkern von einem weiteren Bauteil Kältemittel zugeführt werden, wobei die Positionierung der inneren Zulauf-Öffnung flexibel auf der Flanschplatte vorgenommen werden kann, sodass eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Positionierens des weiteren Bauteils auf der Flanschplatte gegeben ist.
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Des Weiteren können die innere Zulauf-Öffnung und die äußere Ablauf-Öffnung relativ zur Unterkühl-Passage diagonal angeordnet sein. Vorteilhaft kann dadurch eine diagonale Durchströmung der Unterkühl-Passage durch das Kältemittel erreicht werden, sodass ausreichend gute Wärmeaustauschleistung erreicht werden kann.
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Des Weiteren kann zumindest eine Öffnung ausgewählt aus der Gruppe äußere Zulauf-Öffnung, äußere Ablauf-Öffnung, innere Ablauf-Öffnung, innere Zulauf-Öffnung, an der dem Wärmeübertragerkern zugewandten Seite oder an der zum Wärmeübertragerkern abgewandten Seite angeordnet sein.
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Vorteilhaft kann aufgrund der Möglichkeit der Anordnung auf beiden Seiten der Flanschplatte eine zusätzliche Flexibilität erreicht werden. So kann beispielsweise bei Anordnung einer Öffnung an der zum Wärmeübertragerkern abgewandten Seite des Wärmeübertragerkerns derselbe direkt aus einer anderen Bauteilgruppe mit Kältemittel durch Anbinden der Flanschplatte an die weitere Bauteilgruppe versorgt werden.
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Dabei versteht man unter der zugewandten Seite bzw. der abgewandten Seite die Seite der Flanschplatte, an die der Wärmeübertragerkern durch stoffschlüssige Verbindung angebunden ist bzw. die dazu gegenüberliegende Seite.
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Dabei kann zumindest eine Öffnung mit einem als Anschlussrohr ausgebildeten Anbindungselement ausgestattet sein.
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Vorteilhaft kann ein derartiges Anschlussrohr mit einer weiteren Komponente durch eine stoffschlüssige Anbindung fluidisch verbunden werden. Dies gelingt beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen der weiteren Komponente mit dem Anschlussrohr.
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Weiterhin kann zumindest eine Öffnung mit einem als Steckverbindung ausgebildeten Anbindungselement ausgestattet sein.
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In diese Steckverbindung kann vorteilhaft eine weitere Komponente durch Einstecken fluidisch mit der Flanschplatte verbunden werden. Derartige einsteckbare weitere Komponenten können nach stoffschlüssiger Montage des Wärmeübertragers nachträglich endmontiert werden, so dass vorteilhaft der Raum, den der zur stoffschlüssigen Montage vorbereitete Wärmeübertrager einnimmt, reduziert ist. Dadurch kann der Raum beispielsweise in einem Lötofen effizienter genutzt werden. Auch verringert eine derartige nachträgliche Montage von Komponenten vorteilhaft die Komplexität einer Fixiervorrichtung, mit der die Bauteile des Wärmeübertragers vor der stoffschlüssigen Montage zueinander fixiert werden, so dass beispielsweise eine Verlötung in einem Lötofen mit geringerem Ausschuss durchgeführt werden kann. Zudem kann im Wartungsfall die weitere Komponente einfach durch Lösen der Steckverbindung ausgetauscht werden. Außerdem können aufgrund der Austauschbarkeit vorteilhaft auf dem Markt, ggf. in großen Zahlen, verfügbare Standardkomponenten eingesetzt werden, die je nach Verfügbarkeit gegeneinander substituiert werden können, um Produktionsengpässe zu vermeiden.
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Dabei kann die Steckverbindung zusätzlich eine Befestigungsvorrichtung aufweisen, mit der vorteilhaft ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung verhindert werden kann.
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Weiterhin kann zumindest eine Öffnung mit einem als Bajonettverbindung ausgebildeten Anbindungselement ausgestattet sein. Vorteilhaft kann durch eine Bajonettverbindung sehr einfach eine weitere Komponente fluidisch mit der Flanschplatte verbunden werden und dies nach der stoffschlüssigen Montage des Wärmeübertragers, sodass eine nachträgliche Montage bzw. Demontage ermöglicht ist.
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Dabei kann die Bajonettverbindung mit einer Drehsicherung ausgestattet sein, mit der ein unbeabsichtigtes Lösen der Bajonettverbindung verhindert werden kann.
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Weiterhin kann zumindest eine Öffnung mit einem als Schraubverbindung ausgebildeten Anbindungselement ausgestattet sein, so dass die vorstehend aufgeführten Vorteile zumindest teilweise erreicht werden können.
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Des Weiteren kann zumindest eine Öffnung mit einem als Flanschverbindung ausgebildeten Anbindungselement ausgestattet sein. Vorteilhaft kann ebenfalls mittels der Flanschverbindung nach stoffschlüssiger Montage des Wärmeübertragers eine weitere Komponente fluidisch mit der Flanschplatte verbunden werden, wobei auch in diesem Fall eine nachträgliche Demontage der weiteren Komponente ermöglicht ist.
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Weiterhin können die jeweiligen an den Öffnungen angeordneten Anbindungselemente stoffschlüssig, beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen, an dem Plattenstapel angebunden sein, sodass bei der stoffschlüssigen Montage des Wärmeübertragers an den Öffnungen gleichzeitig die Anbindungselemente angebunden werden können.
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Dabei kann als weitere Komponente eine Zuleitung oder Ableitung, ggf. als Rohr ausgebildet, eine Sammelvorrichtung, eine Trockenvorrichtung oder eine kombinierte Sammel-/Trockenvorrichtung zum Einsatz kommen.
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Des Weiteren kann in die Unterkühl-Passage ein strömungsführender Einsatz, insbesondere ein turbulenzerzeugender Einsatz eingesetzt sein.
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Vorteilhaft kann durch die Verwendung eines derartigen Einsatzes in der Unterkühl-Passage der Wärmeaustausch zwischen der Unterkühl-Passage und der Umgebung bzw. einem anderen Fluidkanal verbessert werden, sodass das Kältemittel durch die Unterkühl-Passage ausreichend weiter abgekühlt werden kann.
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Dabei kann man unter einem strömungsführenden Einsatz Lamellen verstehen, deren Wände durchbrochen sein können und/oder die mit Rippen, Kiemen oder dergleichen versehen sein können.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Wärmeübertrager mit einer Flanschplatte, wie zuvor beschrieben, vorgeschlagen.
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Vorteilhaft kann bei Verwendung einer derartigen Flanschplatte unabhängig vom Design des Wärmeübertragers die Unterkühl-Passage je nach Anforderung gestaltet werden, ohne dass bei dem Design des Wärmeübertragers darauf Rücksicht genommen werden muss. Zudem lässt sich eine hohe Flexibilität in der Anordnung des Wärmeübertragers und weiterer Komponenten auf der Flanschplatte erreichen, da die Flanschplatte mit Fluidkanälen ausgestattet werden kann, die eine flexible Positionierung des Wärmeübertragerkerns und weiterer Bauteile auf der Flanschplatte zulässt. Im Wesentlichen können die vorstehend beschriebenen Vorteile erreicht werden.
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Des Weiteren kann der zur Flanschplatte unmittelbar benachbarte Fluidkanal des Wärmeübertragerkerns von Kühlmittel durchströmt werden. Vorteilhaft kann dadurch der Wärmeaustausch zwischen dem in der Unterkühl-Passage strömenden Kältemittel und dem in dem unmittelbar benachbarten Fluidkanal strömenden Kühlmittel erreicht werden, sodass eine ausreichende weitere Abkühlung bzw. Unterkühlung des Kältemittels durch das in dem Wärmeübertrager strömende Kühlmittel erreicht werden kann.
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Dabei versteht man unter unmittelbar benachbartem Fluidkanal denjenigen Fluidkanal im Wärmeübertrager, der direkt benachbart zu der Unterkühlpassage in der Flanschplatte angeordnet ist.
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Des Weiteren kann ein weiteres Bauteil in Strömungsrichtung des Kältemittels vor der Unterkühl-Passage nach dem Wärmeübertragerkern angeordnet sein. Vorteilhaft kann dadurch zwischen dem Wärmeübertragerkern und der Unterkühl-Passage ein weiteres Bauteil angeordnet werden, das zudem flexibel auf der Flanschplatte angeordnet werden kann.
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Dabei versteht man unter Strömungsrichtung des Kältemittels diejenige Richtung, in der das Kältemittel durch den Wärmeübertrager innerhalb der Fluidkanäle strömt oder durch die weiteren Bauteile. Analoges gilt für die Strömungsrichtung des Kühlmittels.
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Weiterhin kann als weiteres Bauteil eine Sammelvorrichtung zur Bevorratung des Kältemittels oder eine Trockenvorrichtung zum Trocknen des Kältemittels oder eine Sammel-/Trockenvorrichtung zum Bevorraten und Trocknen des Kältemittels vorgesehen sein. Vorteilhaft kann durch die Verwendung von derartigen Vorrichtungen das Kältemittel durch den Wärmeübertrager bevorratet und/oder getrocknet werden, sodass durch die hohe integrale Ausbildung eine äußerst kompakte Bauweise auch hinsichtlich der implementierten Funktionen erreicht werden kann.
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Dabei versteht man unter einer Sammelvorrichtung einen Sammler, einen Behälter, eine Flasche oder dergleichen, in der bei eingelegtem Trockenmittel neben der Bevorratung des Kältemittels dasselbe auch getrocknet werden kann. Während des Betriebes des Wärmeübertragers wird eine derartige Vorrichtung durch das Kältemittel durchströmt, wobei das Kältemittel getrocknet werden kann. Ist die Vorrichtung ausreichend dimensioniert, kann mittels der Vorrichtung das Kältemittel ebenfalls bevorratet werden.
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Des Weiteren können der Anbindungsbereich, in dem der Wärmeübertragerkern stoffschlüssig mit der Flanschplatte verbunden ist und der Bereich der Unterkühl-Passage eine zumindest abschnittsweise Überdeckung beider Bereiche aufweisen.
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Vorteilhaft kann dadurch flexibel der Wärmeübertragerkern sogar außerhalb der Unterkühl-Passage angeordnet werden, sodass hinsichtlich der Anordnung des Wärmeübertragerkerns auf der Flanschplatte eine hohe Flexibilität erreicht werden kann. Ist wie in diesem Fall sogar noch eine Überdeckung vorhanden, so kann das in der Unterkühl-Passage strömende Kältemittel zumindest abschnittsweise durch den Wärmeübertrager und ggf. durch das in dem Wärmeübertrager strömende Kühlfluid weiter abgekühlt werden.
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Weiterhin können der Anbindungsbereich, in dem der Wärmeübertragerkern stoffschlüssig mit der Flanschplatte verbunden ist und der Bereich der Unterkühl-Passage derart ausgebildet sein, dass der Bereich der Unterkühl-Passage innerhalb des Anbindungsbereichs angeordnet ist.
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Vorteilhaft kann dadurch erreicht werden, dass eine ausreichend gute weitere Abkühlung bzw. Unterkühlung des Kältemittels durch den Wärmeübertrager bzw. durch das in demselben strömenden Kühlmittel stattfinden kann, da die gesamte Unterkühl-Passage bezogen auf die Flanschplatte innerhalb des Anbindungsbereiches angeordnet ist und somit von derselben entlang der Flanschplatte umgeben ist.
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Des Weiteren können der Anbindungsbereich, in dem der Wärmeübertragerkern stoffschlüssig mit der Flanschplatte verbunden ist und der Bereich der Unterkühl-Passage so ausgebildet sein, dass der Anbindungsbereich im Bereich der Unterkühl-Passage angeordnet ist.
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Vorteilhaft kann dadurch sichergestellt werden, dass ohne weitere Notwendigkeit von Fluidleitungen das Kältemittel aus dem Wärmeübertrager in die Unterkühl-Passage eingeleitet werden kann, und das ohne konstruktive Änderung des Wärmeübertragerkerns, da bezogen auf die Flanschplatte der gesamte Anbindungsbereich entlang der Flanschplatte vom Bereich der Unterkühl-Passage umgeben ist. Somit ist bei beliebiger Positionierung des Auslaufes des Kältemittels an der zu Flanschplatte zugewandten Seite des Wärmübertragers sichergestellt, dass das Kältemittel direkt in die Unterkühl-Passage gelangt.
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Dabei versteht man unter Anbindungsbereich den Bereich bzw. Kontaktbereich auf der Flanschplatte, in dem der Wärmeübertragerkern mit der Flanschplatte stoffschlüssig verbunden ist, bzw. Kontakt mit derselben hat. Somit spannt der Anbindungsbereich eine Fläche auf der Flanschplatte auf. Dabei spannt die Unterkühl-Passage gedanklich ebenfalls eine Fläche auf der Flanschplatte auf, so dass die beiden auf der Flanschplatte aufgespannten Flächen hinsichtlich einer Überdeckung bzw. Anordnung zueinander verglichen werden können. Unter einer abschnittsweiser Überdeckung versteht man demzufolge, dass die jeweilig betrachteten Bereiche eine gemeinsame Schnittfläche aufweisen während bei einer Anordnung innerhalb die eine Fläche innerhalb der anderen angeordnet ist.
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Weiterhin kann die obere Teilplatte zumindest eine Aussparung aufweisen, die innerhalb des Anbindungsbereiches angeordnet ist.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Aussparung an der oberen Teilplatte ein direkterer Kontakt der Unterkühl-Passage zu dem Wärmeübertragerkern hergestellt werden. Dabei wird aufgrund der Aussparung in der oberen Teilplatte nunmehr die Unterkühl-Passage in Stapelrichtung durch den Wärmeübertragerkern begrenzt. Dadurch kann zum einen vorteilhaft Material eingespart werden und zum anderen die Unterkühl-Passage durch die Aussparung vergrößert werden kann. Zudem steht aufgrund der Aussparung die Unterkühl-Passage direkt mit dem Wärmeübertragerkern in Kontakt, sodass der Wärmeaustausch durch den direkten Kontakt verbessert werden kann.
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Des Weiteren kann die obere Teilplatte zumindest eine Aussparung aufweisen, die innerhalb des Bereiches der Unterkühl-Passage angeordnet ist.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Ausbildung der Aussparung der Wärmeübertragerkern als Begrenzung der Unterkühl-Passage in Stapelrichtung wirken, und zudem eine Unterkühl-Passage ausgebildet werden, die größer als der Wärmeübertragerkern bzw. der Anbindungsbereich ausgebildet ist.
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Dabei versteht man unter Aussparung eine Öffnung in der oberen Teilplatte, die in Einbaulage mit dem Wärmeübertragerkern von demselben verdeckt wird, so dass eine Abdichtung der Unterkühl-Passage unter anderem durch den Wärmeübertragerkern stattfindet. Sind mehrere Aussparungen ausgebildet, so können dieselben eine Lochstruktur ausbilden.
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Des Weiteren kann der Wärmeübertragerkern in Stapelbauweise ausgebildet sein.
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Dabei versteht man unter Stapelbauweise, dass die den Wärmeübertragerkern ausbildenden Flachrohre in einer Richtung, der Stapelrichtung gestapelt sind, wobei zwischen den Flachrohren Fluidkanäle für zumindest ein Fluid ausgebildet werden und in den Flachrohren Fluidkanäle für zumindest ein weiteres Fluid.
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Des Weiteren kann der Wärmeübertragerkern in Schalenbauweise ausgebildet sein.
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Dabei versteht man unter Schalenbauweise, dass der Wärmeübertrager durch Schalen, die übereinander gestapelt werden, ausgebildet wird, wobei zwischen den Schalen Fluidkanäle ausgebildet werden, die in Stapelrichtung beispielsweise alternierend von einem Kältemittel und einem Kühlmittel durchströmt werden.
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Des Weiteren kann der Wärmeübertragerkern als Flüssig-Flüssig-Wärmeübertrager ausgebildet sein, sodass ein zumindest abschnittsweise im Kältemittelkreislauf auftretendes flüssiges Kältemittel bzw. ein zweiphasiges Kältemittel mit einem flüssigen Kühlmittel in Wärmeaustausch steht, wobei aufgrund der Abkühlung des Kältemittels im Wärmeübertrager dasselbe zumindest teilweise verflüssigt werden kann.
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Des Weiteren kann der Wärmeübertragerkern als Mehrfluss-Wärmeübertrager ausgebildet sein. Ein derartiger Mehrfluss-Wärmeübertrager kann in Stapelrichtung des Wärmeübertragers mit mehreren Flussabschnitten ausgestattet sein, die einen oder mehrere Fluidkanäle aufweisen, wobei benachbarte Flussabschnitte eine entgegengesetzte makroskopische Strömungsrichtung des Kältemittels aufweisen können. Dabei können die jeweiligen Flussabschnitte In Strömungsrichtung des Kältemittels eine sich verringernde Anzahl von Fluidpassagen aufweisen.
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Dabei versteht man unter makroskopischer Strömungsrichtung des Kältemittels die Richtung der Strömung des Kältemittels durch den Wärmeübertrager unbeachtlich der mikroskopischen Strömungsrichtungen, die beispielsweise durch Turbulenzen, Strömungsleitelemente oder dergleichen zustande kommen.
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Des Weiteren kann der Wärmeübertragerkern als Kondensator ausgebildet sein, bei dem ein Kältemittel, das zumindest teilweise gasförmig in den Wärmeübertrager einströmt zumindest teilweise durch den Wärmeübertrager bzw. Kondensator verflüssigt wird.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 einen Wärmeübertrager mit einer als Plattenstapel aufgebauten Flanschplatte,
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2 eine obere Teilplatte des Plattenstapels,
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3 eine mittlere Teilplatte des Plattenstapels,
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4 eine untere Teilplatte des Plattenstapels,
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5 einen hinsichtlich einer Unterkühl-Passage diagonalen Schnitt durch den Wärmeübertrager,
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6 einen Schnitt durch den Wärmeübertrager im Bereich der beiden Kältemitteldome,
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7 einen Schnitt durch den Wärmeübertrager im Bereich der Kühlmitteldome,
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8 einen Schnitt durch den Wärmeübertrager im Bereich der beiden Kühlmitteldome,
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9 einen Wärmeübertrager mit demontierter Sammler-/Trocknervorrichtung,
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10 einen Wärmeübertrager mit Sammler-/Trocknervorrichtung in Einbaulage,
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11 einen Wärmeübertrager mit Sammler-/Trocknervorrichtung in Einbaulage,
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12 einen Wärmeübertrager mit mehrteiliger Flanschplatte in Schalenbauweise in explodierter Darstellung.
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Ein Wärmeübertrager 100, wie in 1 dargestellt, weist einen Wärmeübertragerkern 110 und eine Flanschplatte 120 auf. Dabei ist die Flanschplatte 120 als ein Plattenstapel 130 aufgebaut, der mehreren übereinander gestapelten Teilplatten 140, 150, 160 aufweist ist. Dabei sind die Teilplatten 140, 150, 160 in Stapelrichtung 165, also in Richtung zum Wärmeübertragerkern 110 angeordnet. Dabei kann der Plattenstapel 130 eine obere Teilplatte 140, eine mittlere Teilplatte 150 und eine untere Teilplatte 160 aufweisen. Es ist aber auch denkbar, dass der Plattenstapel 130 lediglich eine obere Teilplatte 140 und eine untere Teilplatte 160 aufweist. Der Wärmeübertragerkern 110 kann mit Kühlmittelanschlüssen 170, 170' ausgestattet sein, über die dem Wärmeübertragerkern 110 das Kühlmittel zugeführt bzw. abgeführt werden kann.
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Des Weiteren kann der Wärmeübertragerkern 110 mit einem als Steckverbindung 180 ausgebildeten Anbindungselement 180 ausgestattet sein, in das eine nicht gezeigte Kältemittel-Zuleitung eingesteckt werden kann, sodass dem Wärmeübertragerkern 110 das Kältemittel zugeführt werden kann. Eine derartige Steckverbindung 180 kann mit einer Befestigungsvorrichtung 190 ausgestattet sein, mittels der eine nicht gezeigte und in die Steckverbindung 180 eingesteckte weitere Komponente an der Steckverbindung 180 befestigt werden kann, sodass ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung 180 verhindert wird.
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Des Weiteren kann auf der Flanschplatte 120 eine weitere Steckverbindung 180' angeordnet sein, in die eine nicht gezeigte Kältemittel-Ableitung eingesteckt werden kann, sodass das Kältemittel von dem Wärmeübertrager 100 weg transportiert werden kann. Diese Steckverbindung 180' kann ebenfalls mit einer Befestigungsvorrichtung 190' ausgestattet sein.
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Es ist aber auch denkbar, dass auf der Flanschplatte 120 eine weitere nicht gezeigte Steckverbindung angeordnet ist, in die eine ebenfalls nicht gezeigte Kältemittel-Zuleitung eingesteckt werden kann, sodass abweichend von der in 1 gezeigten Ausführungsform der Wärmeübertragerkern 100 indirekt über die Flanschplatte 120 mit Kältemittel versorgt wird. Diese Steckverbindung kann ebenfalls mit einer Befestigungsvorrichtung ausgestattet sein.
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Es ist aber auch denkbar, dass andere nicht gezeigte Anbindungselemente wie beispielsweise Schraubverbindungen, Flanschverbindungen, Bajonettverbindungen oder dergleichen verwendet werden.
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Zur Anbindung eines weiteren Bauteils an den Wärmeübertrager 100 kann die Flanschplatte 120 beispielsweise ein Ablauf-Anschlussrohr 200 zur Anbindung eines Kältemittel-Zulaufes eines nicht gezeigten weiteren Bauteils und/oder ein Zulauf-Anschlussrohr 210 zur Anbindung eines Kältemittel-Ablaufes eines nicht gezeigten weiteren Bauteiles aufweisen. An diese Anschlussrohre 200, 210 kann ein weiteres Bauteil, beispielsweise stoffschlüssig, angebunden werden kann.
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Des Weiteren kann die Flanschplatte 120 ein oder mehrere Befestigungselemente 220, 220', 220'', 220''' wie beispielsweise Löcher, Aussparungen, Verbindungszapfen, Verbundmuttern, Gewinde oder dergleichen aufweisen, mit dem der Wärmeübertrager 100 an einer weiteren Bauteilgruppe befestigt werden kann.
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Die obere Teilplatte 140, wie in 2 gezeigt, kann mehrere Öffnungen 230, 240, 250, 260 aufweisen, über die das Kältemittel der Flanschplatte 120 zu- oder abgeführt werden kann. So kann die obere Teilplatte 140 eine Verbindungs-Öffnung 230 aufweisen, über die aus dem Wärmeübertragerkern 110 kommendes Kältemittel in die Flanschplatte 120 eintreten kann. Wird der Kältemittel-Ablauf an der Flanschplatte 120 vorgesehen, so kann die Flanschplatte 120 mit einer äußeren Ablauf-Öffnung 240 ausgestattet werden, über die eine fluidische Verbindung vorgenommen werden kann, beispielsweise über eine Steckverbindung 180', wie in 1 gezeigt. Es ist ebenfalls denkbar, dass auf der oberen Teilplatte 140 eine nicht gezeigte äußere Zulauf-Öffnung zur Anbindung eines Kältemittel-Zulaufes zum Wärmeübertrager positioniert ist, sodass entgegen der in den 1, 2, 3, 4 gezeigten Ausführungsform der Kältemittelzulauf zum Wärmeübertrager 100 über die Flanschplatte 120 vorgenommen wird. Dazu kann ebenfalls auf der Flanschplatte ein Anbindungselement analog der Steckverbindung 180' an der in der Flanschplatte 120 ausgebildeten, äußeren Zulauf-Öffnung angeordnet werden.
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Wird ein in den 1, 2, 3, 4 nicht gezeigtes weiteres Bauteil direkt an die Flanschplatte 120 angeschlossen und über dieselbe mit Kältemittel versorgt, so kann die obere Teilplatte 140 eine innere Ablauf-Öffnung 250 aufweisen, über die ein Kältemittelzulauf eines weiteren Bauteiles angebunden werden kann. Soll das Kältemittel vom weiteren Bauteil wieder zurück zum Wärmeübertrager 100 geführt werden, so kann die Flanschplatte 120 eine innere Zulauf-Öffnung 260 aufweisen, über die das Kältemittel von dem weiteren Bauteil wieder zurück zur Flanschplatte 120 geführt werden kann.
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Wird eine mittlere Teilplatte 150, wie in 3 dargestellt, eingesetzt, so kann die mittlere Teilplatte 150 eine Aussparung 270 aufweisen, die in dem Plattenstapel 130 bzw. in der Flanschplatte 120 in Einbaulage mit den anderen Teilplatten 140, 160 eine Unterkühl-Passage 280 ausbildet. In dieser Unterkühl-Passage 280 kann das Kältemittel von einem Einlassbereich 290 der Unterkühl-Passage 280 zu einem Auslassbereich 300 der Unterkühl-Passage 280 strömen und währenddessen weiter abgekühlt bzw. unterkühlt werden. Ist dabei der Einlassbereich 290 und der Auslassbereich 300 hinsichtlich der Unterkühl-Passage 280 diagonal angeordnet, so kann vorteilhaft die Durchströmung der Unterkühl-Passage 280 und der sich einstellende Wärmeaustausch verbessert werden. In diesem Fall ist, wie in 2 gezeigt, auch die innere Zulauf-Öffnung 260 und die äußere Ablauf-Öffnung 240 relativ zur Unterkühl-Passage 280 diagonal auf der oberen Teilplatte 140 angeordnet.
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Damit das Kältemittel in den Einlassbereich 290 eingeleitet werden kann, kann die mittlere Teilplatte 150 eine weitere Aussparung aufweisen, die in Einbaulage eine Zulauf-Fluidleitung 310 zum Zuführen des Kältemittels zur Unterkühl-Passage 280 ausbildet. Diese Zulauf-Fluidleitung 310 kann in Form eines Langloches ausgebildet sein oder jede beliebige Form annehmen, sodass die korrespondierende innere Zulauf-Öffnung 260 an beliebiger Stelle in der Flanschplatte 120 bzw. der oberen Teilplatte 140 angeordnet werden kann.
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Um nun das Kältemittel von der Unterkühl-Passage 280 zur äußeren Ablauf-Öffnung 240 zu führen, kann die mittlere Teilplatte 150 eine weitere Aussparung aufweisen, die im Plattenstapel 130 in Einbaulage eine Ablauf-Fluidleitung 320 ausbildet, über die das Kältemittel aus der Unterkühl-Passage 280 abgeführt werden kann. Diese Ablauf-Fluidleitung 320 kann ebenfalls jede beliebige Form annehmen und beispielsweise als Langloch ausgebildet sein, sodass die äußere Ablauf-Öffnung 240 in der oberen Teilplatte 140 an jeder beliebigen Stelle auf der Flanschplatte 120 positioniert werden kann.
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Weiterhin kann die mittlere Teilplatte 150 eine weitere Aussparung aufweisen, die im Plattenstapel 130 eine Überleit-Fluidleitung 330 ausbildet, mit dem das Kältemittel vom Wärmeübertragerkern 110 zu einem weiteren Bauteil überführt werden kann. Korrespondierend zu der Überleit-Fluidleitung 330 ist in der oberen Teilplatte 140 die Verbindungs-Öffnung 230 und die innere Ablauf-Öffnung 250 angeordnet, sodass das aus dem Wärmeübertragerkern 110 kommende Kältemittel über die Flanschplatte 120 zu einem weiteren Bauteil geleitet werden kann. Auch diese Überleit-Fluidleitung 330 kann durch einfache konstruktive Maßnahmen in jede beliebige Form überführt werden.
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Ist eine derartige mittlere Teilplatte 150 nicht vorgesehen, so können die vorstehend aufgeführten Strukturen der mittleren Teilplatte 150 auch in einer unteren Teilplatte 160 oder in der oberen Teilplatte 140 beispielsweise durch Fräsen oder anderweitige Umformverfahren ausgebildet werden.
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Die untere Teilplatte 160 kann bei vorhandener mittlerer Teilplatte 150, wie in 4 gezeigt ausgeführt sein und ist als reine Platte mit Befestigungselementen 220, 220', 220'', 220''' ausgestattet. Es ist aber auch denkbar, dass beispielsweise die äußere Ablauf-Öffnung 240 und/oder die äußere Zulauf-Öffnung nicht an der oberen Teilplatte 140 oder dem Wärmeübertragerkern 110 ausgebildet ist, sondern an der unteren Teilplatte 160. Demzufolge kann durch Verbinden der Flanschplatte 120 mit einer weiteren nicht gezeigten Bauteilgruppe über die Flanschplatte 120 bzw. über die untere Teilplatte 160 das Kältemittel aus dem Wärmeübertrager 100 abgeführt werden oder dem Wärmeübertrager 100 zugeführt werden.
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Prinzipiell kann jede Öffnung, über die Kältemittel oder Kühlmittel dem Wärmeübertragerkern 110 oder dem Wärmeübertrager 100 zu- oder abgeführt werden kann, auf einer dem Wärmeübertragerkern 110 zugewandten Seite 340 angeordnet sein oder auf einer zum Wärmeübertragerkern 110 abgewandten Seite 350. Demzufolge können derartige Öffnungen auf der unteren Teilplatte 160 und demzufolge auf der abgewandten Seite 350 oder auf der oberen Teilplatte 140 demzufolge auf der zugewandten Seite 340 ausgebildet werden, je nach gewünschter bzw. notwendiger Anforderung.
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Wie ihn den 2, 3, 4 gezeigt, können die Teilplatten 140, 150, 160 mit Positionierelementen 355 ausgestattet sein, mittels derer die Teilplatten 140, 150, 160 bei der Vormontage passgenau übereinander gestapelt angeordnet werden können. Solche Positionierelemente 355 können als Aufwölbungen, Dimpel, Einprägungen, Aussparungen oder dergleichen ausgebildet sein.
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Aufgrund der übereinander gestapelten Teilplatten 140, 150, 160 wird die Unterkühl-Passage 280 von zumindest einer Teilplatte, insbesondere der unteren Teilplatte 160, in Stapelrichtung 165 des Plattenstapels 130 begrenzt. 1st die obere Teilplatte 140 bis auf die Öffnungen 230, 240, 250, 260, ebenfalls vollflächig ausgebildet, so wird die Unterkühl-Passage 280 in Stapelrichtung ebenfalls durch die obere Teilplatte 140 begrenzt.
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Es ist aber auch denkbar, wie in 2 angedeutet, dass in der oberen Teilplatte 140 eine Aussparung 360 im Bereich der Unterkühl-Passage 280 ausgebildet ist, sodass die Unterkühl-Passage 280 direkt im Kontakt mit dem Wärmeübertragerkern 110 steht. In diesem Fall kann durch eine derartige Aussparung 360, die optional in der oberen Teilplatte 140 vorgesehen werden kann, zum einen Material gespart werden und zum anderen der Wärmekontakt zwischen dem Wärmeübertragerkern 110 und der Unterkühl-Passage 280 verbessert werden.
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Letztlich kann eine derartige Aussparung 360 in etwa so groß ausgebildet werden, wie ein Anbindungsbereich 370, in dem der Wärmeübertragerkern 110 stoffschlüssig mit der Flanschplatte 120 verbunden ist. Bevorzugt ist die Aussparung 360 geringer ausgebildet, als der Anbindungsbereich 370, damit noch eine ausreichend stabile stoffschlüssige Anbindung des Wärmeübertragerkerns 110 an der oberen Teilplatte 140 vorgenommen werden kann.
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Der Wärmeübertragerkern 110 kann, wie in 5 gezeigt, als Mehrfluss-Wärmeübertrager 380 ausgebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform wird über eine äußere Zulauf-Öffnung 375 dem Wärmeübertragerkern 110 das Kältemittel zugeführt. Innerhalb des Wärmeübertragerkerns 110 erfährt eine Strömungsrichtung 390 des Kältemittels eine oder mehrere Umleitungen, bis es, wie in der 6 gezeigt, über die Verbindungs-Öffnung 230 in die Überleit-Fluidleitung 330 zu der inneren Ablauf-Öffnung 250 innerhalb des Plattenstapels 130 geleitet wird. Von dort kann das Kältemittel beispielsweise über ein Ablauf-Anschlussrohr 200 zu einem weiteren Bauteil geführt werden und von dem weiteren Bauteil kommend über ein Zulauf-Anschlussrohr 210 zu der inneren Zulauf-Öffnung 260, wie in 5 gezeigt. Von der inneren Zulauf-Öffnung 260 kann das Kältemittel in die Zulauf-Fluidleitung 310 einströmen und in Strömungsrichtung 390 die Unterkühl-Passage 280 diagonal durchströmen. Von der Unterkühl-Passage 280 kann das Kältemittel über die Ablauf-Fluidleitung 320 zu der äußeren Ablauf-Öffnung 240 geführt werden und aus dem Wärmeübertrager 100 austreten.
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Wie in 7 gezeigt, kann das Zulauf-Anschlussrohr 210 bzw. die innere Zulauf-Öffnung 260 in Schnittlinie der beiden Kühlmitteldome 400, 400' angeordnet sein, wobei der Wärmeübertragerkern 110 hinsichtlich der Strömungsrichtung 410 des Kühlmittels als Einflussvariante oder Mehrflussvariante ausgebildet sein kann.
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Wie in 8 gezeigt, kann bei dem Wärmeübertragerkern 110, als Mehrfluss-Wärmeübertrager 380 ausgebildet, das Kältemittel zwischen den beiden Kältemitteldomen 420, 420' innerhalb von Flussabschnitten 430, 430', 430'' hin- und herströmen kann. Dabei können die Flussabschnitte 430, 430', 430'' einen oder mehrere Fluidkanäle 440 für das Kältemittel aufweisen. Diese Fluidkanäle 440 des Kältemittels stehen mit Fluidkanälen 450 des Kühlmittels in Wärmeaustausch, wobei ein zur Flanschplatte 120 unmittelbar benachbarter Fluidkanal 460 des Wärmeübertragerkerns 110 bevorzugt von Kühlmittel durchströmt wird.
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Wie in 8 gezeigt, kann das Ablauf-Anschlussrohr 200 bzw. die innere Ablauf-Öffnung 250 und die äußere Ablauf-Öffnung 240 in der Schnittlinie der Kältemitteldome 420, 420' auf der Flanschplatte 120 angeordnet sein.
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In der 9 ist ein Wärmeübertrager 100 dargestellt, der eine Flanschplatte 120 aufweist, auf der ein Wärmeübertragerkern 110 und eine Sammelvorrichtung 470 als weiteres Bauteil angeordnet ist. Dabei kann die Sammelvorrichtung 470 mit einer Trockenfunktion versehen sein, sodass die Sammelvorrichtung 470 auch als Sammel-/Trockenvorrichtung ausgebildet ist. Sind nun die innere Ablauf-Öffnung 250 und die innere Zulauf-Öffnung 260 mit einer integralen Steckverbindung 180'' versehen, so kann die Sammelvorrichtung 470 in die Steckverbindung 180'' eingesteckt werden und mittels der Befestigungsvorrichtung 190'' an der Flanschplatte 120 montiert werden.
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Eine derartige integrierte Ausbildung von Wärmeübertrager 100 mit Sammelvorrichtung 470 hat den Vorteil, dass am Markt in ausreichender Anzahl verfügbare Standard-Sammler 470 verwendet werden können, die nach stoffschlüssiger Montage des Wärmeübertragers 100 nachträglich montiert werden können, sodass die stoffschlüssige Montage, beispielsweise die Verlötung, des Wärmeübertragers 100 ohne Sammelvorrichtung 470 effizienter vorgenommen werden kann, da ein verfügbarer Raum in einem Lötofen besser genutzt werden kann. Zudem kann die äußere Ablauf-Öffnung 240, wie in der 10 gezeigt, auf der dem Wärmeübertragerkern 110 zugewandten Seite 340 angeordnet sein und ggf. mit einer Steckvorrichtung 180' ausgestattet sein.
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Es ist aber auch denkbar, dass, wie in 11 gezeigt, die äußere Ablauf-Öffnung 240 auf der, zu dem Wärmeübertragerkern 110, abgewandten Seite 350 der Flanschplatte 120 angeordnet ist. Dadurch kann über die Flanschplatte 120 und über die in der Flanschplatte 120 auf der abgewandten Seite 350 ausgebildeten äußeren Ablauf-Öffnung 240 das Kältemittel aus dem Wärmeübertrager 100 einer anderen Bauteilgruppe zugeführt werden.
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Ist der Wärmeübertrager 100, bzw. der Wärmeübertragerkern 110 in Stapelbauweise 480 ausgeführt, wie in 12 gezeigt, so weist der Wärmeübertragerkern 110 mehrere Rohrschalen 490, 500 auf. Diese Rohrschalen 490, 500 werden ineinander gesteckt und bilden aufgrund einer beabstandeten Versteckung ineinander Fluidkanäle 440 für das Kältemittel und Fluidkanäle 450 für das Kühlmittel aus. In die Fluidkanäle 440 für das Kältemittel und/oder in die Fluidkanäle 450 für das Kühlmittel können nicht dargestellte strömungsführende Einsätze, insbesondere turbulenzerzeugende Einsätze eingelegt werden. Zusätzlich oder alternativ können die Rohrschalen 240, 240' mit nicht dargestellten dimpelförmigen Aufwölbungen ausgestattet sein, die zum einen der Abstützung an die nachfolgende Rohrschalen 490, 500 dienen und zum anderen mikroskopische Fluidkanäle in den Fluidkanälen 440, 450 ausbilden können.
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Des Weiteren ist der Wärmeübertragerkern 110 noch mit der endseitigen Flanschplatte 120 ausgestattet sein, die mit einer Grundrohrschale 510 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verlötet und/oder verschweißt, wird, in die aus Gründen der Leistungssteigerung ein strömungsführender Einsatz 520 eingesetzt sein kann und in die nachfolgend eine normale Rohrschale 490, 500 eingesteckt ist. Auf der zur Flanschplatte 120 gegenüberliegenden Seite kann der Wärmeübertrager 100 in der letzten normalen Rohrschale 490, 500 einen eingesetzten strömungsführenden Einsatz 520 aufweisen. Die letzte normale Rohrschale 490, 500 kann durch eine eingesetzte Endrohrschale 530 und/oder durch eine Endrohrplatte 540 abgeschlossen werden.
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Dabei können die Fluidkanäle 440 für das Kältemittel über die aus den Rohrschalen 490, 500 ausgebildeten Kältemitteldome 420, 420' mit Kältemittel versorgt werden, während die Fluidkanäle 450 für das Kühlmittel über die aus den Rohrschalen 490, 500 ausgebildeten Kühlmitteldome 400, 400' mit Kühlmittel versorgt werden. Dabei sind die Rohrschalen 490, 500 in Stapelrichtung 545 des Wärmeübertragerkerns 110 ineinander gesteckt.
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Ein derartiger Wärmeübertrager 100 kann als Flüssig-Flüssig-Wärmeübertrager 550, bzw. als Kondensator 560 ausgebildet sein, wobei bspw. die Fluidkanäle 440 von einem Kältemittel wie R134 durchströmt werden, während die Fluidkanäle 450 von Kühlmittel wie einer Wasser-Glykol-Mischung durchströmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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