Wärmetauscher
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit mehreren jeweils zwischen zwei parallelen, in Abstand voneinander angeordneten, jeweils zu einem Plattenpaar zusammengefassten Platten gebildeten und durch eine randseitige Verbindung der Platten nach aussen begrenzten Durchflussräumen für ein hindurchfliessendes Medium, das über einen den Durchflussräumen gemeinsamen Zuflusskanal zugeführt und einen den Durchflussräumen gemeinsamen Abflusskanal abgeführt wird, und mit einem zwischen je zwei benachbarten Durchflussräumen befindlichen Zwischenraum für ein hindurchströmendes gasförmiges Medium.
Bei den bekannten Wärmetauschern dieser Art liegen der Zuflusskanal und der Abflusskanal meist im Bereich von zwei einander gegenüberliegenden Enden der Platten und dabei in grossem Abstand voneinander.
Dies bedingt komplizierte Einzelteile und einen erheblichen Fertigungsaufwand bei der Herstellung des Wärmetauschers.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einfach im Aufbau ist und einen geringen Fertigungsaufwand erfordert.
Die Aufgabe ist bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die randseitige Verbindung auf einem Teil des Umfangs der Platten jedes Plattenpaares einen Spalt für das hindurchfliessende Medium aufweist, dass zwischen jedem Plattenpaar ein sich bis in den Spalt erstreckender Trennsteg angeordnet ist, der den Spalt in einen Zuflussraum und einen damit in Verbindung stehenden Abflussraum unterteilt, dass ein für alle Platten gemeinsamer Sammelkasten vorgesehen ist, der zur Bildung des Zu- bzw.
Abflusskanals zwei parallele, sich rechtwinklig zu den Plattenflächen erstreckende und über eine durchlaufende Rippe voneinander getrennte Kanäle aufweist, und dass alle Platten mit dem Sammelkasten derart verbunden sind, dass jeder Trennsteg mit einer Stirnfläche an der Schmalfläche der Rippe anliegt und jeder Zuflussspalt und jeder Abflussspalt mit dem Zuflusskanal bzw. Abflusskanal im Sammelkasten in Verbindung stehen.
Dadurch, dass die randseitige Verbindung auf einem Teil des Umfangs der Platten einen Spalt für das hindurchfliessende Medium aufweist und dass zwischen den Platten ein sich bis in den Spalt erstreckender Trennsteg angeordnet ist, der den Spalt in einen Zuflussspalt und einen Abflussspalt und den Durchflussraum in einen Zuflussraum und einen damit in Verbindung stehenden Abflussraum unterteilt, ist erreicht, dass der Zufluss und der Abfluss des flüssigen Mediums an ein und demselben Endbereich der Platten erfolgen kann. Dadurch ist eine wesentliche Vereinfachung der Fertigung erzielt. Dadurch, dass ein für alle Platten gemeinsamer Sammelkasten vorgesehen ist, der zur Bildung des Zu- bzw.
Abflusskanals zwei parallele über eine durchlaufende Rippe voneinander getrennte Kanäle aufweist, und dass alle Platten mit dem Sammelkasten derart verbunden sind, dass der Trennsteg mit einer Stirnfläche an der Schmalfläche der Rippe anliegt und der Zuflussspalt und der Abflussspalt mit dem Zu flusskanal bzw. Abflusskanal im Sammelkasten in Verbindung stehen, ist erreicht, dass der Zuflusskanal und der Abflusskanal in einem einzigen Gehäuseteil vorgesehen werden können, auf das die Platten mit den dazwischen gebildeten Durchflussräumen aufgesetzt werden, wobei über den in den Zuflusskanal und Abflusskanal einmündenden Zuflussspalt bzw. Abflussspalt die einzelnen Durchflussräume mit dem Gehäuseteil in Verbindung stehen. Diese Anordnung führt zu einer wesentlichen Senkung des Fertigungsaufwandes.
Die einzelnen Platten brauchen nicht mit Aussparungen versehen zu werden, in die z. B. zur Bildung des Zuflusskanals und Abflusskanals Rohrstücke einmünden. Ferner sind derartige Rohrstücke entbehrlich, wodurch auch die Anzahl der Einzelteile und damit neben den Materialkosten auch der Lageraufwand verringert wird.
Auch die Bearbeitung derartiger Rohrstücke entfällt.
Schliesslich ist auch der Zusammenbau des Wärmetauschers aus den einzelnen Bestandteilen wesentlich vereinfacht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels eines Wärmetauschers im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht des Wärmetauschers,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Wärmetauschers,
Fig. 3 einen Schnitt des Wärmetauschers entlang der Linie III-III in Fig. 1, und
Fig. 4 eine Ansicht von unten auf ein Plattenpaar mit einem Durchflussraum des Wärmetauschers.
Der in den Zeichnungen dargestellte Wärmetauscher kann vorzugsweise als luftgekühlter Ölkühler verwendet werden.
Für das Durchströmen des Öls sind in der darge- stellten Ausführungsform dreizehn Plattenpaare 10 vorgesehen, die jeweils zwei parallele und in Abstand voneinander angeordnete, etwa rechteckförmige Platten 11 und 12 aufweisen, zwischen denen ein vom Öl durchsetzter Durchflussraum 13 gebildet ist. Zwischen den Platten 11 und 12 ist ein U-förmiger, im Querschnitt rechteckiger Abschlussstreifen 14 angeordnet, der die Platten 11 und 12 randseitig mit seinen beiden Schenkeln 15 und 16 und dem in Fig. 3 oben liegenden Steg 17 miteinander verbindet und den Durchflussraum 13 nach aussen hin abschliesst. Die beiden in Fig. 3 oberen Ecken jeder Platte sind entsprechend dem Uförmigen Abschlussstreifen 14 abgerundet. Der Abstand zwischen den Platten 11 und 12 eines jeden Plattenpaares ist durch die Dicke des Abschlussstreifens 14 vorgegeben.
Entlang der in Fig. 1 unteren Schmalseite 18 der Platten 11 und 12 ist zwischen diesen ein Spalt für das hindurchfliessende Öl gebildet. Zwischen den Platten 11 und 12 ist etwa auf der Längsmittelachse der Platten ein Trennsteg 20 angeordnet, dessen Dicke derjenigen des Abschlussstreifens 14 entspricht. Der Trennsteg 20 erstreckt sich mit seinem in Fig. 3 unteren Ende in den Spalt hinein, wobei seine Stirnfläche 21 an diesem Ende mit der Kante an der unteren Schmalseite 18 der Platten 11 und 12 abschliesst. Der Trennsteg 20 ist kürzer als die Schenkel 15 und 16 des U-förmigen Abschlussstreifens 14, so dass das in Fig. 3 obere Ende 22 des Trennsteges 20 in Abstand vom Steg 17 des U-förmigen Abschlussstreifens 14 liegt.
Durch den Trennsteg 20 ist der Spalt in einen Zuflussspalt 23 und einen etwa gleich grossen Abflussspalt 24 und ferner der Durchflussraum 13 in einen Zuflussraum 25 und einen etwa gleich grossen Abflussraum 26 unterteilt, der mit dem Zuflussraum 25 zwischen dem oberen Ende 22 des Trennsteges 20 und dem Steg 17 des U-förmigen Abschlussstreifens 14 in Verbindung steht. Damit ist ein im wesentlichen U-förmiger Durchflussraum gebildet, in den das Öl über den Zuflussspalt 23 entsprechend dem Pfeil 27 in Fig. 3 unten einströmt, sodann dem U-förmigen Verlauf folgt und danach über den benachbarten Abflussspalt 24 entsprechend dem Pfeil 28 unten wieder abströmt.
Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist im Zuflussraum 25 und im Abflussraum 26 zwischen beiden Platten 11 und 12 ferner jeweils ein Turbulenzblech 29 bzw. 30 angeordnet, dessen Länge etwa derjenigen des Trennsteges 20 entspricht und das sich in der Breite nahezu ohne Spiel zwischen den Trennsteg 20 und den Schenkel 15 und 16 des U-förmigen Abschlussstreifens 14 einpasst.
Für den Zufluss und Abfluss des Öls ist ein für alle Plattenpaare 10 gemeinsamer Sammelkasten 31 vorgesehen. Der Sammelkasten ist im wesentlichen als quaderförmiger, in Fig. 3 nach oben offener Trog ausgebildet, dessen Wanne allseitig von den Längswandungen 32 und 33 und den Querwandungen 34 und 35 des Sammelkastens 31 begrenzt ist. Die Breite des Sammelkastens entspricht derjenigen der Platten 11 und 12, die Länge etwa der Gesamterstreckung des Wärmetauschers in Richtung rechtwinklig zur Plattenfläche.
Exwa auf der Mitte seiner Breite weist der Sammelkasten 31 in der Wanne eine parallel zu den Längswandungen 32 und 33 verlaufende Rippe 36 auf, die die Wanne in einen Zuflusskanal 37 und einen benachbarten, auf gleicher Höhe liegenden und dazu parallelen Abflusskanal 38 teilt und die an ihren Enden in die Querwandungen 34 und 35 übergeht. Der Sammelkasten 31 besteht vorzugsweise aus einem Guss- oder Spritzteil.
In den Zuflusskanal 37 und den Abflusskanal 38 mündet ein Zuflussstutzen 39 bzw. Abflussstutzen 40 für das Öl ein. Die den Platten abgewandte, in Fig. 3 untere Fläche des Sammelkastens 31 kann als Standfläche für den Wärmetauscher ausgebildet sein. Die Plattenpaare 10 sind mit dem Sammelkasten 31 derart verbunden, dass der Trennsteg 20 mit seiner Stirnfläche 21 an der zugewandten Schmalfläche der Rippe 36 und der Abschlussstreifen 14 mit den am freien Ende der U-Schenkel 15 und 16 gebildeten Stirnflächen an den zugewandten Schmalflächen der zugeordneten Längswandungen 32 und 33 anliegt, so dass der Zuflussspalt 23 und der Abflussspalt 24 mit dem Zuflusskanal 37 bzw. Abflusskanal 38 in Verbindung stehen.
Zwischen zwei benachbarten Plattenpaaren 10 ist jeweils ein Zwischenraum 41 für hindurchströmende Luft als gasförmiges Medium vorgesehen. In den Zwischenräumen 41 sind jeweils Luftlamellen 42 angeordnet, die quer zur Strömungsrichtung des Öls in den Zufluss- und Abflussräumen verlaufende Wellen aufweisen, mit denen sie zumindest teilweise an benachbarten Platten 11 und 12 anliegen. Ferner befinden sich in dem in Fig. 1 unteren Bereich der Zwischenräume 41 jeweils Abdeckstreifen 43, die sich quer über den Sammelkasten 31 erstrecken, im Bereich der unteren Schmalseiten 18 der Platten 11 und 12 an deren zugewandten Randflächen anliegen und mit den Platten 11 und 12 verbunden sind und die ferner auf den zugewandten Schmalflächen der Rippe 36 und der Längswandungen 32 und 33 des Sammelkastens 31 aufliegen.
Das Plattenpaket ist durch Endplatten 44, 45, die sich an die dort angeordneten Luftlamellen 42 anschliessen, abgeschlossen.
Die Platten 11, 12, die Abschlussstreifen 14, die Trennstege 20, die Turbulenzbleche 29, 30, die Luftlamellen 42, die Abdeckstreifen 43 und die Endplatten 44, 45 sind zu einem Paket zusammengelötet und in dieser Form längs der Seitenränder der Längs- und Querwandungen des Sammelkastens 31 mit diesem verschweisst. Zweckmässigerweise bestehen alle Einzelteile des Wärmetauschers aus Aluminium. Zumindest die Platten 11 und 12 sind lotplattiert, so dass nach entsprechender Behandlung in einem Lötofen oder Lötbad die sich berührenden Teile aneinandergelötet sind. Der Wärmetauscher ist einfach im Aufbau und fordert einen geringen Fertigungsaufwand.
Zur Herstellung des Wärmetauschers werden zwei bereitgestellte Platten 11 und 12 unter Zwischenfügen eines Abschlussstreifens 14, eines Trennsteges 20 und zweier Turbulenzbleche 29, 30 aneinandergelegt. Der Trennsteg 20 wird dabei durch die Turbulenzbleche 29, 30 mittig gehalten. Der Aufbau erfolgt zweckmässigerweise in horizontaler Richtung bei vertikal ausgenchte- ten Platten, damit sichergestellt ist, dass der Trennsteg 20 durch sein Gewicht in die Position gebracht wird, in der seine untere Stirnfläche 21 mit der Kante der unteren Schmalseiten der Platten abschliesst. Sodann wird an eine Platte eine Luftlamelle 42 und im Bereich der unteren Schmalseite ein Abdeckstreifen 43 angelegt, und daran ein weiteres Plattenpaar 10 angelegt.
In dieser Weise wird der Wärmetauscher zu einem Paket zusammengestellt. Dieses Paket wird mittels Spannvorrichtungen zusammengespannt und in einen Lötofen oder ein Lötbad eingebracht, in dem die Teile zu einem Paket zusammengelötet werden. Nach Herausnahme des Pakets wird dieses auf einen bereitgestellten, den Abmessungen des Pakets entsprechend angepassten Sammelkasten 31 aufgesetzt und längs der zugewandten Seitenränder zumindest der Längswandungen des Sammelkastens 31 mit diesem verschweisst.
Ein Verschweissen der Stirnflächen 21 der Trennstege 20 und der Abdeckstreifen 43 mit der Rippe 36 ist nicht erforderlich. Um die Dichtigkeit an diesen Stellen noch zu erhöhen und einen eventuellen Nebenschluss des Ölstromes völlig auszuschalten, können zusätzliche Dichtungen zwischengelegt werden oder die sich berührenden Flächen z. B. mit labyrinthartigen Passflächen versehen werden.
Der Begriff Rechteckform umfasst auch im Gesamt eindruck im wesentlichen rechteckige Teile mit mehr oder weniger stark abgerundeten oder andersartig geformten Ecken und/oder Seiten.