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GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmetauscheranordnung und ein Verfahren zum Positionieren von Komponenten an der Wärmetauscheranordnung.
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HINTERGRUND
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Zum Bilden einer Wärmetauscheranordnung werden unterschiedliche Komponente, wie ein Wärmetauscher und Teile, die aus einem oder mehreren Bestandteilen bestehen können, die mit dem Wärmetauscher zusammenarbeiten, mit einem Rahmen oder einer Grundplatte gekoppelt, um die Wärmetauscheranordnung zu bilden. Der Kern des Wärmetauschers, der aus Wärmetauscherplatten besteht, ist typischerweise gelötet, um die Wärmetauscherplatten zusammenzukoppeln, die die Fluidpfade für eine Strömung der Fluide zum Wärmeaustausch vorsehen. Der in der Anmeldung verwendete und beschriebene Wärmetauscherkern sollte einem Fachmann bekannt sein und kann abhängig von Anforderungen der Anwendung und desDesigns variieren. Der Wärmetauscherkern und die anderen Teile, die mit dem Wärmetauscher zusammenarbeiten, können mit einer Grundplatte durch Löten, Schweißen, Kleben oder Verschrauben verbunden sein. Jedoch kann eine saubere Positionierung und Ausrichtung der Teile (die mit dem Wärmetauscherkern zusammenarbeiten) zum Erreichen einer Genauigkeit auf dem Rahmen oder Grundplatte vor dem Löten schwierig sein, was zu nichtfunktionstüchtigen Vorrichtungen oder zu Vorrichtungen, die eine geringere Genauigkeit als verlangt aufweisen, führt.
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Die US-Patentveröffentlichung Nr.
US 2013/0319634 A1 bezieht sich auf verschiedene Möglichkeiten, mit denen Steuerventile in den Aufbau eines Wärmetauschers integriert werden können. Es ist entsprechend eine Wärmetauscheranordnung vorgesehen, die einen Wärmetauscher und eine Ventilintegrationseinheit umfasst. Der Wärmetauscher schließt eine Mehrzahl von alternierenden ersten und zweiten Fluiddurchgängen in Wärmetauschbeziehung und mindestens einen Einlasssammelanschluss und einen Auslasssammelanschluss ein, die über einen der Mehrzahl von ersten und zweiten Fluiddurchgängen miteinander verbunden sind, wobei die Ventilintegrationseinheit fest an dem Wärmetauscher befestigt ist und einen Fluiddurchgang in Fluidverbindung mit mindestens dem Einlasssammelanschluss und/oder Auslasssammelanschluss umfasst. Ein Ventilmechanismus ist in der Ventilintegrationseinheit in Fluidverbindung mit dem Fluiddurchgang montiert, wobei der Ventilmechanismus die Strömung eines Wärmetauscherfluids durch den Fluiddurchgang steuert.
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Das
US-Patent Nr. 7 748 442 B2 bezieht auf einen Plattenwärmetauscher zum Kühlen eines ersten Fluids durch ein zweites Fluid, der eine Mehrzahl von gestapelten Wärmetauscherplatten, die getrennte Strömungskanäle dazwischen bilden, mit einer Deckplatte an einer Seite und einer Grundplatte an der anderen Seite der gestapelten Platten einschließt. Die Platten weisen eine Mehrzahl von ausgerichteten Öffnungen, die Einlass- und Auslasskanäle definieren, wobei jeder Kanal mit ausgewählten verbundenen Strömungskanälen kommuniziert. In einer Form schließt die Deckplatte einen Förderkanal ein, der eines der Fluide zu einer gewünschten Position entlang der Länge des Wärmetauschers führt, und die Grundplatte schließt einen Förderkanal ein, der das andere der Fluide zu einer gewünschten Position entlang der Länge des Wärmetauschers führt. In einer anderen Form sind die Förderkanäle für beide Fluide nur in der Deckplatte oder der Grundplatte. Wenn solche Förderkanäle durch getrennt mit der Deckplatte oder der Grundplatte gekoppelte Strukturen gebildet sind, kann ihre Positionierung schwierig sein und eine Fehlausrichtung kann die Wirksamkeit der Vorrichtung beeinflussen.
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Es besteht ein Bedarf im Stand der Technik nach einem Verfahren zum genauen Ausrichten von Teilen in einer Wärmetauscheranordnung, um einen Wirkungsgradverlust zu vermeiden und das Erreichen einer maximalen Genauigkeit und eines maximalen Wirkungsgrades unterstützt wird.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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In einem Aspekt bezieht sich die Anmeldung auf eine Wärmetauscheranordnung, die umfasst:
- einen Wärmetauscher, der mindestens ein Plattenpaar aufweist, wobei das Plattenpaar einen Fluiddurchgang für eine Fluidströmung zum Wärmeaustausch begrenzt, und der optional mit einer Grundplatte der Wärmetauscheranordnung gekoppelt ist; und
- eine Komponente, die mit dem Wärmetauscher oder der Grundplatte der Wärmetauscheranordnung gekoppelt ist, wobei die Grundplatte mit einer Bodenplatte des Wärmetauschers gekoppelt ist, wobei die Komponente eine Mehrzahl von Teilen aufweist, wobei ein Teil der Mehrzahl von Teilen einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, wobei der eine oder die mehreren Vorsprünge in einen Schlitz oder eine Ausnehmung zum Ankoppeln der Komponente eingreift.
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In einem anderen Aspekt bezieht sich die Anmeldung auf ein Verfahren zum Bilden einer Wärmetauscheranordnung, wobei das Verfahren die Schritte enthält:
- Koppeln mindestens eines Plattenpaars zum Bilden des Wärmetauschers, wobei das Plattenpaar einen Fluiddurchgang für eine Fluidströmung zum Wärmeaustausch definiert, wobei der Wärmetauscher optional eine Grundplatte aufweist; und
- Koppeln einer Komponente mit dem Wärmetauscher oder der Grundplatte der Wärmetauscheranordnung, wobei die Grundplatte mit einer Bodenplatte des Wärmetauschers gekoppelt ist; wobei die Komponente eine Mehrzahl von Teilen aufweist, wobei ein Teil der Mehrzahl von Teilen einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, wobei der eine oder die mehreren Vorsprünge in einen Schlitz oder eine Ausnehmung zum Ankoppeln der Komponente eingreift.
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Figurenliste
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Es wird nun beispielhaft Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen, die beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung zeigt, und in der:
- 1 eine Explosionsvorderseitenaufsicht einer Wärmetauscheranordnung entsprechend einem in der Anmeldung offenbarten ersten Ausführungsbeispiel ist;
- 2 eine perspektivische Explosionsaufsicht von der Vorderseite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem in der Anmeldung offenbarten ersten Ausführungsbeispiel ist;
- 3 eine perspektivische Explosionsaufsicht von einer ersten Seite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem in der Anmeldung offenbarten ersten Ausführungsbeispiel ist;
- 4 eine perspektivische Explosionsaufsicht von einer zweiten Seite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem in der Anmeldung offenbarten ersten Ausführungsbeispiel;
- 5 eine perspektivische Ansicht der Wärmetauscheranordnung entsprechend dem ersten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 6 eine perspektivische Ansicht der Wärmetauscheranordnung entsprechend dem zweiten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 7 eine perspektivische Explosionsbodenansicht von der Vorderseite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem zweiten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 8 eine perspektivische Explosionsaufsicht von der Vorderseite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem zweiten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 9 eine Explosionsseitenaufsicht von der Vorderseite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem zweiten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 10 eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauscheranordnung entsprechend einem dritten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 11 eine perspektivische Explosionsansicht einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem dritten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 12 eine perspektivische Explosionsseitenansicht einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem dritten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel ist;
- 13 eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem vierten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel zeigt;
- 14 eine perspektivische Explosionsansicht einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem vierten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel zeigt;
- 15 eine perspektivische Explosionsaufsicht von einer Seite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem vierten in der Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel zeigt; und
- 16 eine perspektivische Explosionsaufsicht von einer zweiten Seite einer Wärmetauscheranordnung entsprechend dem in der Anmeldung offenbarten vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Ähnliche Bezugszeichen können in unterschiedlichen Figuren verwendet werden, um gleiche Komponenten zu bezeichnen.
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BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die 1-5 offenbaren ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheranordnung 2.
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Die Wärmetauscheranordnung 2 ist aus mindestens drei Komponenten zur Bildung der Wärmetauscheranordnung 2 hergestellt und umfasst eine Grundplatte 6, die den Rahmen zum Koppeln an einen Wärmetauscher 4 vorsieht, und eine Ventilintegrationseinheit 8. Obwohl die Figuren Explosionsansichten der drei Komponenten (Wärmetauscher 4, Ventilintegrationseinheit 8 und Grundplatte 6) zeigen, können der Wärmetauscher 4 und die Ventilintegrationseinheit 8 an der Grundplatte 6 befestigt sein, wie hier beschrieben, wenn sie zusammengesetzt sind, um die Wärmetauscheranordnung 2 zu bilden.
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Der Typ des hier verwendeten Wärmetauschers 4 ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von den Design- und Anwendungsanforderungen variieren. In einem Ausführungsbeispiel, wie in den Figuren gezeigt, ist ein Tellerwärmetauscher an der Grundplatte 6 befestigt, es können jedoch, wie von einem Fachmann erkannt werden sollte, andere Typen von Wärmetauscher, wie beispielsweise und ohne Einschränkung ein Plattenwärmetauscher verwendet werden.
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Der Wärmetauscher 4 wird unter Verwendung einer Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10, die identisch oder nichtidentisch sein können und den Wärmetauscherkern bilden, durch Liefern der Wärmeaustauschfläche für die darin strömenden Fluide gebildet. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel sind die Wärmetauscherplatten 10 zwischen einer Deckplatte 48 und einer Bodenplatte 50 des Wärmetauscherkerns übereinander angeordnet. Es sollte für einen Fachmann bekannt sein, dass die Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 zusammen einen ersten Fluiddurchgang (nicht gezeigt) und einen zweiten Fluiddurchgang (nicht gezeigt) jeweils für einen ersten Fluidstrom und einen zweiten Fluidstrom definieren. Der erste Fluiddurchgang und der zweite Fluiddurchgang sind thermisch gekoppelt, derart, dass das erste Fluid, das durch den ersten Fluiddurchgang strömt, einem Wärmeaustausch mit dem zweiten Fluid, das durch den zweiten Fluiddurchgang strömt, ausgesetzt sein kann und umgekehrt; somit wird ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten und zweiten Fluid ermöglicht.
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Der Wärmetauscher weist auch einen ersten Fluideinlasssammelanschluss (nicht gezeigt) auf, der mit dem ersten Fluiddurchgang gekoppelt ist. Der erste Fluideinlasssammelanschluss ist auch mit einem ersten Fluideinlass 12 versehen, wodurch ein erstes Fluid in den Wärmetauscherkern strömen kann. Ein erster Fluidauslasssammelanschluss (nicht gezeigt) ist auch vorgesehen und ist auch mit dem ersten Fluiddurchgang gekoppelt. Der erste Fluidauslasssammelanschluss ist auch mit einem ersten Fluidauslass 14 versehen, wodurch das erste Fluid von dem ersten Fluideinlasssammelanschluss, das durch den ersten Fluideinlass 12 eintritt, durch den ersten Fluiddurchgang passieren kann und dann in den ersten Fluidauslasssammelanschluss strömen kann, bevor es durch den ersten Fluidauslass 14 ausströmt.
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Ähnlich zu dem oben Genannten für eine Strömung eines ersten Fluids ist ein zweiter Fluideinlasssammelanschluss (nicht gezeigt), der einen zweiten Fluideinlass aufweist, mit dem zweiten Fluiddurchgang an einem Ende gekoppelt. Dieweil ein zweiter Fluidauslasssammelanschluss (nicht gezeigt) mit einem zweiten Fluidauslass mit dem zweiten Fluiddurchgang an einem zweiten Ende des zweiten Fluiddurchgangs gekoppelt ist. Der zweite Fluiddurchgang ist in Fluidverbindung mit dem zweiten Fluideinlasssammelanschluss und dem zweiten Fluidauslasssammelanschluss, wodurch ein zweiter Fluidstrom von dem zweiten Fluideinlass durch den zweiten Fluideinlasssammelanschluss zu dem zweiten Fluidauslasssammelanschluss strömen kann, bevor es durch den zweiten Fluidauslass austritt.
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Die Grundplatte 6 in der Wärmetauscheranordnung 2 sieht einen Rahmen zum Befestigen und Koppeln des Wärmetauschers und der Ventilintegrationseinheit 8 vor. Um die Wärmetauscheranordnung 2 zu bilden, wird die Bodenplatte 50 des Wärmetauscher (nachdem die Komponenten des Wärmetauschers genau positioniert sind, wie oben beschrieben) auf der Grundplatte 6 vor dem Koppeln des Wärmetauschers 4 mit der Grundplatte 6 angeordnet. Das Verfahren des Koppelns ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von den Design- und Anwendungsanforderungen variieren. In einem Ausführungsbeispiel wird als Beispiel und ohne Einschränkung die Bodenplatte 50 des Wärmetauschers 4 an die Grundplatte 6 gelötet, um den Wärmetauscher 4 und die Grundplatte 6 zu koppeln.
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Die Form und das Design der Grundplatte 6 sind nicht besonders eingeschränkt und können abhängig von den Design- und Anwendungsanforderungen variieren. Die Grundplatte 6 ist entworfen oder aufgebaut derart, dass sie eine ausreichende Standfläche und Festigkeit zum Befestigen des Wärmetauschers 4 und der Ventilintegrationseinheit 8 an der Grundplatte 6 aufweist. In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 4 benachbart zu der Ventilintegrationseinheit 8 auf derselben Seite der Grundplatte 6 angeordnet.
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In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Grundplatte 6 mit einem Paar von Öffnungen 20 und einem oder mehreren Schlitzen 22 versehen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ventilanordnung 42 auf einer der Öffnungen des Paars von Öffnungen 16 zur Steuerung der Strömung positioniert. Das Paar von Öffnungen 20 ermöglicht eine Fluidkommunikation mit der Ventilintegrationseinheit 8 wie weiter unten beschrieben wird, während der Schlitz 22 für ein Koppeln der Ventilintegrationseinheit 8 an der Grundplatte 6 verwendet wird, wie unten beschrieben wird.
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Obwohl das in den Figuren offenbarte Ausführungsbeispiel, das sich auf die Grundplatte 6 bezieht, mit einer Mehrzahl von Öffnungen abhängig von den Design- und Anwendungsanforderungen versehen sein kann, können einige der Öffnungen vorhanden sein oder nicht vorhanden sein. Beispielsweise können in einem Ausführungsbeispiel, bei dem ein unterschiedlicher Typ von Wärmetauscher verwendet wird, zusätzliche Paare von Öffnungen vorgesehen sein, die in Fluidverbindung mit dem ersten und/oder zweiten Fluid stehen, das durch den Wärmetauscherkern strömt.
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Die Ventilintegrationseinheit 8 enthält eine Lötplatte 24, ein Ventilgehäuse 32 und eine Ventilanordnung 42; wobei die Ventilanordnung 42 im Allgemeinen in dem Ventilgehäuse 32 und zwischen dem Ventilgehäuse 32 und der Lötplatte 24 positioniert ist. Beim Koppeln der Ventilintegrationseinheit an die Grundplatte 6 wird die Lötplatte 24 zwischen dem Ventilgehäuse 32 und der Grundplatte 6 angeordnet.
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In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lötplatte 24 aus einem streifenförmigen Teil gebildet, das eine erste Öffnung 26 an dem ersten Ende 52 der Lötplatte 24, eine zweite Öffnung 28 an dem zweiten Ende 54 der Lötplatte und einen oder mehrere Schlitze 30 aufweist. Die erste Öffnung 26 an dem ersten Ende 52 der Lötplatte 24 ist so geformt, dass sie fluidmäßig mit der einen der zwei Öffnungen 20 in der Grundplatte 6 ausgerichtet ist, damit ein Fluid durch die erste Öffnung 26 in die Öffnung 20 in der Grundplatte strömen kann oder umgekehrt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Rand der Lötplatte 24, die die erste Öffnung 26 definiert, mit dem Rand der Grundplatte 6, die eine der Öffnungen 20 in der Grundplatte 6 definiert, ausgerichtet. In gleicher Weise zu der ersten Öffnung 26 ermöglicht die zweite Öffnung 28 an dem zweiten Ende der Lötplatte 24 eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Öffnung 28 und der anderen Öffnung der zwei Öffnungen 20 in der Grundplatte 6. Darüber hinaus ist der in der Lötplatte 24 gebildete Schlitz 30 in Ausrichtung mit dem in der Grundplatte 6 gebildeten Schlitz 22.
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In einem Ausführungsbeispiel, wie in den Figuren gezeigt, weist das Ventilgehäuse 32 ein erstes Ende 34, ein zweites Ende 36 und einen Kanal 38 auf, der von nahe dem ersten Ende 34 zu dem zweiten Ende 36 gebildet ist, um eine Strömung des Fluids von dem ersten Ende 34 zu dem zweiten Ende 36 zu ermöglichen. Die Länge des gebildeten Kanals 38 ermöglicht einer Fluidströmung von der ersten Öffnung 26 in der Lötplatte 24 entlang der Länge des Kanals 38 zu der zweiten Öffnung 28 in der Lötplatte 24 zu strömen. Der Kanal 38 kann an einer Seite durch eine Deckplatte 16 eingeschlossen sein, um die Fluidströmung in dem Kanal 38 zu steuern und zu umschließen. Die Deckplatte 16 kann einen oder mehrere Ausschnitte 18 aufweisen, die für eine genaue Ausrichtung und Positionierung der Deckplatte 16 auf dem Kanal 38 verwendet werden können.
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Das erste Ende 34 des Ventilgehäuses 32 weist eine Öffnung 40 auf, die ermöglicht, dass das in die Öffnung eintretende Fluid in den Kanal 38 strömen kann oder durch die erste Öffnung 26 in der Lötplatte 24 und auch durch eine der zwei in der Grundplatte 6 gebildeten Öffnungen 20, die in Fluidausrichtung mit der ersten Öffnung 26 in der Lötplatte 24 ist, strömen kann.
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In einem Ausführungsbeispiel, wie in den Figuren gezeigt, hat das Ventilgehäuse 32 einen im Allgemeinen rohrförmigen Körper mit dem ersten Ende, das zylindrisch ist und das einen Hohlraum aufweist, der in Fluidverbindung mit dem Kanal 34 und der Öffnung 40 ist. Der Hohlraum ist zum Positionieren einer Ventilanordnung 42 in dem Ventilgehäuse 32 ausgebildet, wobei die Ventilanordnung 42 hilft, den Fluidstrom zu dem Kanal 38 zu steuern, oder einen Fluidstrom zu der ersten Öffnung 26 in der Lötplatte 24 zu ermöglichen. Zusätzlich kann das erste Ende 34 des Ventilgehäuses 32 mit der Öffnung 40 zum Koppeln an andere Bestandteile oder Komponenten angepasst sein, um eine Fluidströmung zu oder von der Wärmetauscheranordnung 2 zu ermöglichen.
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Entlang der Länge des Ventilgehäuses 32 sind ein oder mehrere Vorsprünge 44 an einer ersten Seite 56 des Kanals 38 gebildet, die während des Zusammenbaus oder des Koppelns der Ventilintegrationseinheit 8 durch die Schlitze 30 in der Lötplatte 24 hindurchgehen und in den Schlitz 22 in der Grundplatte eingreifen. Während des Koppelns der Ventilintegrationseinheit 8 an die Grundplatte 6 kann ein Plattiermaterial zum Löten der Ventilintegrationseinheit 8 an die Grundplatte 6 und Bilden der Wärmetauscheranordnung 2 verwendet werden. Das Lötverfahren ist nicht besonders eingeschränkt und sollte von einem Fachmann gekannt werden.
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Zusätzliche Vorsprünge 44 können auch auf der zweiten Seite 58 des Kanals 38 vorgesehen sein, die während des Zusammenbaus in die Ausnehmungen 18 in der Deckplatte 16 eingreifen können, um eine saubere Positionierung und Ausrichtung der Deckplatte 16 auf dem Kanal 38 sicherzustellen. Ein Plattiermaterial kann für das Löten der Deckplatte 16 an dem Kanal 38 verwendet werden. Erneut ist das Lötverfahren nicht besonders eingeschränkt und sollte einem Fachmann bekannt sein.
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Die hier verwendete Ventilanordnung 42 ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von den Design- und Anwendungsanforderungen variieren. Die in den Figuren offenbarte Ventilanordnung 42 kann mit Betätigungsmitteln zum Betätigen des Ventils von einer ersten Position in eine zweite Position versehen sein, wie einem Fachmann bekannt sein sollte. Vorspannmittel, wie eine Feder können auch vorgesehen sein, um das Ventil von der zweiten Position in die erste Position zurückzubringen.
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Die 6 - 9 beziehen sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheranordnung 2 mit einem Positioniermechanismus zum Positionieren von anderen Komponenten als den Wärmetauscherkern 4 an der Wärmetauscheranordnung 2. Obwohl das Ausführungsbeispiel nach den 6 - 9 sich auf einen Tellerplattenwärmetauscher bezieht, können die hier offenbarten Merkmale auch mit anderen Typen von Wärmetauschern verwendet werden, wie von einer Person auf dem Gebiet dieser Technik erkannt werden sollte.
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Ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt 6 eine Wärmetauscheranordnung 2 des zweiten Ausführungsbeispiels, die einen Wärmetauscherkern aufweist, der von einer Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10, die identisch oder unterschiedlich sein können, gebildet wird. Die Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 ist so gekoppelt, dass sie Fluiddurchgänge (nicht gezeigt) für ein erste Wärmetauscherfluid und ein zweites Wärmetauscherfluid vorsehen und einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten und zweiten Wärmetauscherfluid gestatten, wie einem Fachmann bekannt sein sollte. Der Wärmetauscher ist mit einer Grundplatte durch Schweißen, Löten oder andere Mittel, die dem Fachmann bekannt sind, gekoppelt.
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Weiterhin hat die Wärmetauscheranordnung 2 eine Anschlussanordnung 86, wobei die Anschlussanordnung 86 eine Strukturplatte 62 hat, die zwischen einer Lötplatte 48 und einer Einlassarmatur 60 angeordnet ist. Die Lötplatte 48 ist mit der obersten der Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 gekoppelt. Die Lötplatte 48 kann mit Öffnungen 46 (eine in 6 gezeigt) versehen sein, die gestattet, dass ein erstes Fluid in einen ersten Fluidsammelanschluss (nicht gezeigt) des Wärmetauschers 4 und von dort in einen ersten Fluidkanal (nicht gezeigt), der in einer Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 gebildet ist, strömt.
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Die Wärmetauscheranordnung 2 ist mit einer oder mehreren Armaturen 60 versehen, die mit der Strukturplatte 62 und der Lötplatte 48 des Wärmetauschers 4 gekoppelt sind. In dem gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist zum Zweck des Verstehens nur eine einzige Armatur 60 gezeigt. Allerdings und wie durch einen Fachmann erkannt wird, können zusätzliche Armaturen 60 vorhanden sein. Die Armatur weist in dem Ausführungsbeispiel einen Einlass 12 für die Strömung des ersten Fluids in den Wärmetauscher durch die Wärmetauscher 46 in der Lötplatte 48, die mit dem Wärmetauscher 4 gekoppelt ist, auf. Zusätzlich ist in einem besonderen Ausführungsbeispiel, wie in 6 gezeigt, die Armatur 60 mit einer Strukturplatte 62 gekoppelt, die an der Lötplatte 48 des Wärmetauschers 4 zum Koppeln der Armatur 60 mit dem Wärmetauscher 4 befestigt werden kann.
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Wie oben bemerkt und in den 7 - 9 gezeigt, hat die Lötplatte 48, die mit der oberen Platte des Wärmetauschers 4 gekoppelt ist, eine oder mehrere Öffnungen 46, die ausgebildet sind, eine Strömung des Fluids von dem Einlass 12 der Armatur 60 zu dem ersten Fluidsammelanschluss, der durch die Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 definiert ist, zu ermöglichen. Die Form der in der Lötplatte 48 gebildeten Öffnung ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von Design- und Anwendungsanforderungen variieren. Beispielsweise kann die Öffnung 46 eine Kreisform aufweisen, wie in den 7 - 9 gezeigt, allerdings sind andere Formen, wie eine langgestreckte Form auch möglich.
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Außerdem haben die Ränder bzw. Kanten der Lötplatte 48 der Anschlussanordnung 86, die die Öffnung 46 begrenzen, eine oder mehrere Ausnehmungen 64 (hier auch als „Ausnehmung der Lötplatte“ bezeichnet), die für eine Ausrichtung der Armatur 60 auf der Lötplatte 48 verwendet werden kann, wie hier beschrieben. Die Form der Ausnehmungen 64 der Lötplatte ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von Design- und Anwendungsanforderungen variieren und solange sie die Vorsprünge 44, die sich von einer Fläche 66 der Strukturplatte 62 erstrecken, aufnehmen und zu einer sauberen Ausrichtung der Armatur 60 auf der Lötplatte 48 beitragen kann. In dem in 7 - 9 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Ausnehmung 64 der Lötplatte eine allgemein rechteckige Form.
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Die Strukturplatte 62 der Armatur 60 weist eine Kontaktfläche 66 auf, die die Lötplatte 48, die an dem Wärmetauscher 4 beim Positionieren der Strukturplatte 62 oder der Armatur 60 an dem Wärmetauscher 4 positioniert ist, kontaktiert. In dem in den 7 - 9 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktfläche 66 der Strukturplatte 62 mit einem oder mehreren Vorsprüngen 44 versehen, die sich von der Kontaktfläche 66 der Strukturplatte 62 zu der Lötplatte 48 der Anschlussanordnung 86 während des Zusammenbaus erstrecken und wenn die Armatur 60 auf der Lötplatte 48 positioniert wird. Weiterhin sind die Vorsprünge 44 an der Kontaktfläche 66 positioniert, damit sie mit den Ausnehmungen 64 der Lötplatte ausgerichtet werden, derart, dass bei einer genauen Ausrichtung der Armatur 60 mit der Lötplatte 48 die Vorsprünge 44 in die Ausnehmungen 64 der Lötplatte eingreifen und mit diesen ausgerichtet sind.
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Wenn die Armatur 60 falsch ausgerichtet ist, sollten die Vorsprünge 44 die Lötplatte 48 kontaktieren und können verhindern, dass die Armatur an dem Wärmetauscher 4 positioniert wird, was während des Zusammenbaus erkannt und korrigiert werden sollte, wodurch eine genaue Ausrichtung der Armatur 16 mit der Lötplatte 48 sichergestellt wird. Die Form der einen oder mehreren Vorsprünge 44 ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von Design- und Anwendungsanforderungen variieren. In dem zweiten hier offenbarten Ausführungsbeispiel haben die Vorsprünge 44 eine Rechteckform. Außerdem können, obwohl nicht gezeigt, die Vorsprünge 44 sich direkt von der Armatur 60 erstrecken anstatt von der Strukturplatte 62 der Armatur 60. Ein solches Merkmal kann zu einer genauen Ausrichtung und Positionierung von Bestandteilen in der Wärmetauscheranordnung 2 beitragen.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) können die Vorsprünge 44 sich von einer Fläche der Armatur 60 erstrecken, die sich zu der Strukturplatte 62 und der Lötplatte 48 erstreckt. Die Strukturplatte 62 kann mit einem oder mehreren Ausschnitten der Strukturplatte und/oder einem oder mehreren Strukturplattenschlitzen versehen sein, um die Vorsprünge aufzunehmen. Außerdem kann die Lötplatte 48 mit einem oder mehreren Lötplattenausnehmungen und/oder einem oder mehreren Lötplattenschlitzen versehen sein, um die Vorsprünge aufzunehmen, die sich von der Armatur erstrecken. Beim Zusammenbau werden die Vorsprünge der Armatur in die eine oder mehreren Ausnehmungen der Strukturplatte und/oder den einen oder die mehreren Strukturplattenschlitze eingreifen, bevor sie in die eine oder mehreren Lötplattenausnehmungen und/oder die einen oder mehreren Lötplattenschlitze eingreifen, um die Armaturanordnung mit dem Wärmetauscher 4 auszurichten und an diesem zu befestigen.
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Die 10 - 12 beziehen sich auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Wärmetauscheranordnung 2, die hier offenbart ist. Insbesondere bezieht sich das dritte Ausführungsbeispiel der Wärmetauscheranordnung 2 auf einen Ladeluftkühler (CAC), jedoch kann die Offenbarung des dritten Ausführungsbeispiels bei anderen Typen von Wärmetauscheranordnungen 2 gleichfalls angewendet werden, wie vom Fachmann erkannt werden sollte.
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Die Wärmetauscheranordnung 2 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel weist einen Wärmetauscherkern 4 auf, der durch eine Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 gebildet wird. In einem typischen Ladeluftkühler (CAC) enthält der Wärmetauscherkern 4 eine Mehrzahl von Plattenpaaren, die zusammen Durchgänge für ein erstes und ein zweites Fluid definieren und die einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid ermöglichen, wie von einem Fachmann erkannt werden sollte. Außerdem ist der Wärmetauscher mit einem Einlass 12 und einem Auslass 14 für die Strömung eines ersten Wärmetauschers für den Eintritt und den Austritt aus dem Wärmetauscher 4 versehen. An entgegengesetzten Enden von dem Einlass und dem Auslass 14 kann der Wärmetauscher 4 durch eine Bügel 68 so gekoppelt werden, dass der Wärmetauscher 4 zusammengehalten wird. Der Wärmetauscher 4, der in der Beschreibung verwendet wird, sollte einem Fachmann bekannt sein und ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von Design- und Anwendungsanforderungen variieren.
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Wie in den 11 und 12 gezeigt, definiert die Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 zusammen einen ersten Fluideinlasssammelanschluss 70 und einen ersten Fluidauslasssammelanschluss 72. Ein in den Einlass 12 eintretendes Fluid strömt in den ersten Fluideinlasssammelanschluss 40 und tritt dann in einen ersten Fluiddurchgang (nicht gezeigt) zu dem entgegengesetzten Ende (wie durch die Pfeile in 11 gezeigt) zu dem Bügel 68, bevor es umdreht und zurück zu dem Ende mit dem Einlass 12 und dem Auslass 14 strömt. Beim Zurückströmen sammelt sich Fluid in dem ersten Fluidauslassanschluss 14 bevor es den Wärmetauscher 4 durch den Auslass 14 verlässt.
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Wie in den 11 und 12 gezeigt, ist die Wärmetauscheranordnung 2 mit einer oberen Wärmetauscherdeckplatte 74 und einer Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers versehen, die mit dem Wärmetauscher 4 an entgegengesetzten Seiten gekoppelt sind. Die obere Deckplatte 74 des Wärmetauschers und die Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers sind so bemessen, dass sie gleich der Abmessung und den Dimensionen der Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 sind. Sobald die obere Deckplatte 74 und die Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers an dem Wärmetauscher 4 positioniert sind, sind die Kanten der oberen Deckplatte 74 und der Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers mit den Kanten der Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 ausgerichtet und können gelötet oder geschweißt werden, um die obere Deckplatte 74 und die Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers mit dem Wärmetauscher 4 zu koppeln, wobei Mittel verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sein sollten. Dies trägt dazu bei sicherzustellen, dass Öffnungen in den Wärmetauscherplatten 10, wie diejenigen, die den ersten Fluideinlass und -auslass-Sammelanschluss 70, 72 bilden durch die obere Deckplatte 74 und die Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers bedeckt sind. Außerdem kann das Koppeln des Wärmetauschers 4 mit den oberen und Bodendeckplatten 74, 76 des Wärmetauschers eine Strukturstabilität dem Wärmetauscher 4 mitgeben.
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Die obere und Bodendeckplatten 74, 76 des Wärmetauschers können mit einer oder mehreren Vorsprüngen 44 versehen sein, die sich von der oberen Deckplatte 74 und der Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers und weg von dem Wärmetauscher 4 erstrecken. Die Anzahl, Abmessung, Form und Position der Vorsprünge ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von Design- und Anwendungsanforderungen variieren. Allerdings sollte die Anzahl, Abmessung, Form und Position der Vorsprünge 44 derart sein, dass das Koppeln und eine richtige Abdichtung der oberen Deckplatte 74 und der Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers zu dem Wärmetauscher 4 nicht beeinträchtigt wird.
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In dem in den 11 und 12 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein einziger Vorsprung von der planaren Oberfläche der oberen Deckplatte und der Bodendeckplatte 74, 76 des Wärmetauschers und ein Paar von Vorsprüngen 44 erstreckt sich von den Rändern der oberen Deckplatte 74 und der Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers. Es sollte von einem Fachmann jedoch erkannt werden, dass die Anzahl der Vorsprünge von der ebenen Fläche oder den Rändern nur exemplarisch ist und abhängig von Design- und Anwendungsanforderungen eine oder mehrere sein können. In einem Ausführungsbeispiel kann der Vorsprung 44, der sich von der ebenen Fläche erstreckt, so gebildet werden, dass ein Schnitt in der planaren Fläche erzeugt wird und aus der planaren Fläche gebogen wird, um den Vorsprung 44 zu bilden. Derweil und als Beispiel und ohne Einschränkung können die sich von den Rändern erstreckenden Vorsprünge 44 bei der Herstellung der oberen Deckplatte 74 und Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers durch Vorsehen einer Lippe gebildet werden, die gebogen wird, um den Vorsprung 44 zu bilden.
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Sobald die obere Deckplatte 74 und die Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers mit dem Wärmetauscher 4 gekoppelt sind, kann die Wärmetauscheranordnung 2 mit einem Rahmen oder einer anderen Stützstruktur 78 gekoppelt werden. In dem in den 10 - 12 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Rahmen oder die Stützstruktur 78 einen Schlitz 22 und Ausnehmungen 18 auf, um die Vorsprünge 44 von der oberen Deckplatte und der Bodendeckplatte 74, 76 des Wärmetauschers aufzunehmen, um eine saubere Ausrichtung und Positionierung des Wärmetauschers 4 in dem Rahmen oder der Stützstruktur 78 sicherzustellen. Der Vorsprung 44 von der planaren Fläche der oberen Deckplatte 74 und der Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers kann in den in dem Rahmen 78 gebildeten Schlitz 22 eingeführt werden, um mit dem Rahmen in Eingriff zu treten, wobei die Vorsprünge 44, die sich von den Rändern der oberen Deckplatte 74 und der Bodendeckplatte 76 des Wärmetauschers erstrecken, in den Ausnehmungen aufgenommen werden, die in den Rändern des Rahmens oder Stützstruktur 78 gebildet sind, um die Wärmetauscheranordnung 4 in den Rahmen oder die Stützstruktur 78 einzuhängen. Sobald die Wärmetauscheranordnung 4 in Stellung ist, kann sie mit dem Rahmen 78 verschweißt oder verlötet oder gekoppelt werden unter Verwendung von Mitteln, die den Fachleuten bekannt sein sollten.
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Die 13 - 16 beziehen sich auf ein viertes Ausführungsbeispiel einer hier offenbarten Wärmetauscheranordnung 2. Das vierte Ausführungsbeispiel der Wärmetauscheranordnung 2 bezieht sich auf eine Wärmetauscheranordnung 2 des Typs Batteriezellenkühler, es sei jedoch erkannt durch die Fachleute, dass die Lehre des Batteriezellenkühlers und die hier offenbarten Merkmale zum Positionieren und Befestigen der unterschiedlichen Teile der Wärmetauscheranordnung 2 des Batteriezellenkühlertyps auch mit anderen Typen von Wärmetauscheranordnungen verwendet werden kann.
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13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Wärmetauscheranordnung 2, wobei der Wärmetauscher 4 durch ein Plattenpaar gebildet wird, wobei eine der Platten (erste Platte 82) des Plattenpaars Wellungen aufweist, um einen Strömungspfad für eine Strömung eines Wärmetauscherfluids zu definieren. Die zweite Platte 84 des Plattenpaars kann eine flache Platte sein und sieht eine Fläche zum Anordnen einer Batteriezelle vor und von wo ein Wärmeaustausch zwischen der Batteriezelle und dem zwischen dem Plattenpaar des Wärmetauschers 4 strömenden Fluid stattfinden kann. Die Wärmetauscheranordnung 2 ist auch mit einer Verteilerplatte 80 versehen, die einen ersten Fluideinlasssammelanschluss 70 und einen ersten Fluidauslasssammelanschluss 72 aufweist. Der erste Fluideinlasssammelanschluss 70 weist eine Öffnung auf, die in Fluidverbindung mit einem Einlass 12 ist. In gleicher Weise weist der erste Fluidauslasssammelanschluss 72 eine Öffnung auf, die in Fluidverbindung mit einem Auslass 14 ist. Somit kann ein in den Einlass 12 einströmendes Fluid in den ersten Fluideinlasssammelanschluss 70 eintreten, bevor es in den Durchgang zwischen den Plattenpaaren 82, 84 des Wärmetauschers 4 strömt. Das Fluid strömt dann von dem Durchgang des Wärmetauschers 4 zu dem ersten Fluidauslasssammelanschluss 72 bevor es durch den Auslass 14 austritt. Es sei bemerkt, dass Wärmetauscheranordnungen des Batteriezellenkühlertyps den Fachleuten bekannt sein sollten.
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Um eine richtige Ausrichtung und Positionierung der verschiedenen Komponenten der Wärmetauscheranordnung 2 sicherzustellen, kann die Verteilerplatte 80 mit einem oder mehreren Vorsprüngen 44 versehen sein. In dem in den 14- 16 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verteilerplatte 80 mit drei Vorsprüngen 44 versehen, die in der Nähe der Umfangskante der ersten und zweiten Platte 82, 84 positioniert sind. Es sollte jedoch von den Fachleuten erkannt werden, dass die Anzahl und Position der Vorsprünge abhängig von Design- und Anwendungsanforderungen variieren kann. Weiterhin erstrecken sich die Vorsprünge 44 von der Verteilerplatte 80 zu der ersten und zweiten Platte 82, 84, wenn die Verteilerplatte 80 für den Zusammenbau nahe zu der ersten und zweiten Platte 82, 84 gebracht wird.
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Um die Wärmetauscheranordnung 2 zu bilden, ist die zweite Platte 84 des Wärmetauschers 4 mit einem oder mehreren Schlitzen 30 und einer oder mehreren Ausnehmungen 18 zur Aufnahme der Vorsprünge 44 an der Verteilerplatte 80 versehen. Die Anzahl der Schlitze 30 und Ausnehmungen 18 entsprechen der Anzahl der Vorsprünge 44. Außerdem sind die Schlitze 30 und Ausnehmungen 18 an der zweiten Platte 84 so positioniert, dass, wenn die Verteilerplatte 80 richtig an der zweiten Platte 84 positioniert ist, die Vorsprünge 44 in die Schlitze 30 und Ausnehmungen 18 eingreifen können und dort aufgenommen werden können.
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In dem in den 14- 16 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die zweite Platte 84 zwei Schlitze, die nahe der Umfangskante der zweiten Platte 84 positioniert sind. Obwohl die Schlitze 30 nahe den Umfangskanten der zweiten Platte 84, die senkrecht zueinander sind, gebildet sind, sei durch die Fachleute erkannt, dass die Schlitze 30 in der Nähe von entgegengesetzten Kanten der zweiten Platte 84 angeordnet sein können. Weiterhin ist in dem in den 14 - 16 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung 18 an einer der Kanten der zweiten Platte 84 gebildet. Obwohl eine einzige Ausnehmung 18 gezeigt wird, sollte es von den Fachleuten erkannt werden, dass die zweite Platte 84 mit mehreren Ausnehmungen 18 versehen sein kann, die ausgebildet und positioniert sind, um mit den Vorsprüngen 44 der Verteilerplatte in Eingriff zu treten und diese aufzunehmen.
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Die erste Platte 82 des Wärmetauschers 4 ist mit korrespondierenden Schlitzen 22 und Ausnehmungen 18' (auch als Ausschnitte der ersten Platte bezeichnet) versehen. Die Anzahl von Schlitzen 22 und Ausnehmungen 18' der ersten Platte entsprechen der Anzahl von Vorsprüngen in der Verteilerplatte 80. Zusätzlich sind die Schlitze 22 und die Ausnehmungen 18' der ersten Platte an der ersten Platte 82 derart positioniert, dass, wenn die Verteilerplatte 80 richtig an der zweiten Platte 84 positioniert ist, die Vorsprünge 44 durch die Schlitze 30 und Schlitze 22 in der zweiten Platte 84 und der ersten Platte 82 jeweils hindurchgehen, wobei sie mit den Ausnehmungen 18, 18' in der zweiten und ersten Platte 84, 82 in Eingriff treten und sich einhängen, um eine genaue Positionierung und einen genauen Zusammenbau der Wärmetauscheranordnung 2 sicherzustellen.
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Die hier offenbarten Merkmale tragen dazu bei, eine richtige Positionierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten der Wärmetauscheranordnung 2 mit Ausnahme des Wärmetauschers 4 (der durch die Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 10 gebildet wird) sicherzustellen. Sobald die verschiedenen Komponenten der Wärmetauscheranordnungen 2 genau und richtig ausgerichtet und positioniert sind, können sie gelötet oder geschweißt werden, um die Komponenten in Stellung zu befestigen und sicherzustellen, dass die Komponenten richtig positioniert sind.
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Es können gewissen Anpassungen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele durchgeführt werden. Daher sind die oben erläuterten Ausführungsbeispiele so zu betrachten, dass sie illustrativ und nicht restriktiv sind.
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Bezugszeichenliste
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| Nr. |
Beschreibung |
Nr. |
Beschreibung |
| 2 |
Wärmetauscher(HX)anordnung |
58 |
zweite Seite des Kanals |
| 4 |
Wärmetauscher |
60 |
Armatur |
| 6 |
Grundplatte (BP) |
62 |
Strukturplatte |
| 8 |
Ventilintegrationseinheit |
64 |
Ausnehmung in Lötplatte |
| 10 |
Wärmetauscherplatten |
66 |
Kontaktfläche |
| 12 |
Wärmetauschereinlass |
68 |
Bügel |
| 14 |
Wärmetauscherauslass |
70 |
erster Fluideinlasssammelanschluss |
| 16 |
Deckplatte |
72 |
zweiter Fluideinlasssammelanschluss |
| 18 |
Ausnehmung in Deckplatte |
74 |
obere Deckplatte des Wärmetauschers |
| 20 |
Paare von Öffnung in BP |
76 |
Bodendeckplatte des HX |
| 22 |
Schlitz |
78 |
Rahmen |
| 24 |
Lötplatte |
80 |
Verteilerplatte |
| 26 |
1. Öffnung |
82 |
erste Platte |
| 28 |
2. Öffnung |
84 |
zweite Platte |
| 30 |
Schlitz |
86 |
Anschlussanordnung |
| 32 |
Ventilgehäuse |
|
|
| 34 |
1. Ende des Ventilgehäuses |
|
|
| 36 |
2. Ende des Ventilgehäuses |
|
|
| 38 |
Kanal |
|
|
| 40 |
Öffnung am ersten Ende des Ventilgehäuses |
|
|
| 42 |
Ventilanordnung |
|
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| 44 |
Vorsprung |
|
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| 46 |
Öffnung in der oberen Platte des HX |
|
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| 48 |
Lötplatte von 86 |
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| 50 |
Bodenplatte des Wärmetauschers |
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| 52 |
erstes Ende der Lötplatte |
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|
| 54 |
zweites Ende der Lötplatte |
|
|
| 56 |
erste Seite des Kanals |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2013/0319634 A1 [0003]
- US 7748442 B2 [0004]