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.
Heat exchanger
The invention relates to a heat exchanger with several flow spaces for a medium flowing through, which is supplied via an inflow channel common to the flow spaces and which are formed between two parallel, spaced apart plates that are combined to form a pair of plates and are delimited to the outside by an edge connection of the plates and a discharge channel common to the flow spaces is discharged, and with an intermediate space located between each two adjacent flow spaces for a gaseous medium flowing through.
In the known heat exchangers of this type, the inflow channel and the outflow channel are mostly in the area of two opposite ends of the plates and at a large distance from each other.
This requires complicated individual parts and a considerable manufacturing effort in the manufacture of the heat exchanger.
The object of the invention is to create a heat exchanger which is simple in construction and requires little manufacturing effort.
The object is achieved in a heat exchanger of the type mentioned according to the invention in that the edge-side connection on part of the circumference of the plates of each pair of plates has a gap for the medium flowing through, that a separating web extending into the gap is arranged between each pair of plates which divides the gap into an inflow space and an outflow space connected to it, that a common collecting box is provided for all plates, which is used to form the inflow and outflow space.
Drainage channel has two parallel channels extending at right angles to the plate surfaces and separated from one another by a continuous rib, and that all plates are connected to the collecting tank in such a way that each separating web rests with one end face on the narrow surface of the rib and each inflow gap and each outflow gap with are connected to the inflow channel or outflow channel in the collecting tank.
The fact that the edge-side connection has a gap on part of the circumference of the plates for the medium flowing through and that a separating web extending into the gap is arranged between the plates, which divides the gap into an inflow gap and an outflow gap and the flow space into one Subdivided into the inflow space and an outflow space connected therewith, it is achieved that the inflow and outflow of the liquid medium can take place at one and the same end region of the plates. This significantly simplifies production. The fact that a common collecting box is provided for all panels, which is used to form the feed and
Drainage channel has two parallel channels separated from one another by a continuous rib, and that all plates are connected to the collecting tank in such a way that the separating web rests with one end face on the narrow surface of the rib and the inflow gap and the outflow gap with the inflow channel or drainage channel in the collecting tank are connected, it is achieved that the inflow channel and the outflow channel can be provided in a single housing part, on which the plates with the flow spaces formed in between are placed, with the individual flow spaces via the inflow or outflow gap opening into the inflow and outflow channels are connected to the housing part. This arrangement leads to a significant reduction in manufacturing costs.
The individual plates do not need to be provided with recesses into which z. B. to form the inflow channel and outflow channel pipe pieces open. Furthermore, such pipe sections can be dispensed with, whereby the number of individual parts and thus not only the material costs but also the storage costs are reduced.
There is also no need to process such pipe sections.
Finally, the assembly of the heat exchanger from the individual components is also significantly simplified.
The invention is explained in detail below using an exemplary embodiment of a heat exchanger shown in the drawings.
Show it:
Fig. 1 is a front view of the heat exchanger,
Fig. 2 is a partially sectioned plan view of the heat exchanger,
3 shows a section of the heat exchanger along the line III-III in FIG. 1, and
4 shows a view from below of a pair of plates with a flow space of the heat exchanger.
The heat exchanger shown in the drawings can preferably be used as an air-cooled oil cooler.
In the embodiment shown, thirteen pairs of plates 10 are provided for the oil to flow through, each having two parallel and spaced-apart, approximately rectangular plates 11 and 12, between which a flow space 13 through which the oil passes is formed. Between the plates 11 and 12 there is arranged a U-shaped end strip 14 with a rectangular cross-section, which connects the plates 11 and 12 at the edge with its two legs 15 and 16 and the web 17 located at the top in FIG closes on the outside. The two upper corners of each plate in FIG. 3 are rounded in accordance with the U-shaped end strip 14. The distance between the plates 11 and 12 of each plate pair is predetermined by the thickness of the end strip 14.
Along the lower narrow side 18 of the plates 11 and 12 in FIG. 1, a gap for the oil flowing through is formed between them. A separating web 20, the thickness of which corresponds to that of the end strip 14, is arranged between the plates 11 and 12 approximately on the longitudinal center axis of the plates. The separating web 20 extends with its lower end in FIG. 3 into the gap, with its end face 21 terminating at this end with the edge on the lower narrow side 18 of the plates 11 and 12. The separating web 20 is shorter than the legs 15 and 16 of the U-shaped end strip 14, so that the upper end 22 of the separating web 20 in FIG. 3 is at a distance from the web 17 of the U-shaped end strip 14.
Through the separating web 20, the gap is divided into an inflow gap 23 and an approximately equally large outflow gap 24 and furthermore the flow space 13 is divided into an inflow space 25 and an approximately equally large outflow space 26, which with the inflow space 25 between the upper end 22 of the dividing web 20 and the web 17 of the U-shaped end strip 14 is in connection. This creates an essentially U-shaped flow space into which the oil flows in via the inflow gap 23 according to the arrow 27 in FIG. 3 below, then follows the U-shaped course and then again via the adjacent outflow gap 24 according to the arrow 28 below flows off.
As can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, a turbulence plate 29 or 30 is also arranged in the inflow space 25 and in the outflow space 26 between the two plates 11 and 12, the length of which corresponds approximately to that of the separating web 20 and which is almost identical in width fits without play between the separating web 20 and the legs 15 and 16 of the U-shaped end strip 14.
A collecting tank 31 common to all plate pairs 10 is provided for the inflow and outflow of the oil. The collecting tank is designed essentially as a cuboid trough which is open at the top in FIG. 3, the trough of which is delimited on all sides by the longitudinal walls 32 and 33 and the transverse walls 34 and 35 of the collecting tank 31. The width of the collecting tank corresponds to that of the plates 11 and 12, the length approximately the total extension of the heat exchanger in the direction at right angles to the plate surface.
Exwa in the middle of its width, the collecting tank 31 in the trough has a rib 36 running parallel to the longitudinal walls 32 and 33, which divides the trough into an inflow channel 37 and an adjacent, at the same level and parallel to it, outflow channel 38 and which at their ends merge into the transverse walls 34 and 35. The collecting box 31 preferably consists of a cast or injection-molded part.
An inflow connector 39 or an outflow connector 40 for the oil opens into the inflow channel 37 and the outflow channel 38. The surface of the collecting tank 31 which faces away from the plates and is lower in FIG. 3 can be designed as a standing surface for the heat exchanger. The plate pairs 10 are connected to the collecting tank 31 in such a way that the separating web 20 with its end face 21 on the facing narrow surface of the rib 36 and the end strip 14 with the end faces formed at the free end of the U-legs 15 and 16 on the facing narrow surfaces of the associated Longitudinal walls 32 and 33 rests, so that the inflow gap 23 and the outflow gap 24 are connected to the inflow channel 37 and outflow channel 38, respectively.
An intermediate space 41 for air flowing through as a gaseous medium is provided between two adjacent pairs of plates 10. In the intermediate spaces 41 there are each arranged air lamellae 42 which have corrugations running transversely to the direction of flow of the oil in the inflow and outflow spaces, with which they at least partially bear against adjacent plates 11 and 12. Furthermore, in the lower area of the spaces 41 in FIG. 1, there are each cover strips 43, which extend transversely over the collecting tank 31, in the area of the lower narrow sides 18 of the plates 11 and 12 lie against their facing edge surfaces and with the plates 11 and 12 are connected and which also rest on the facing narrow surfaces of the rib 36 and the longitudinal walls 32 and 33 of the collecting tank 31.
The plate package is closed off by end plates 44, 45 which adjoin the air lamellae 42 arranged there.
The plates 11, 12, the end strips 14, the partitions 20, the turbulence plates 29, 30, the air lamellae 42, the cover strips 43 and the end plates 44, 45 are soldered together to form a package and in this form along the side edges of the longitudinal and transverse walls of the collecting tank 31 is welded to this. It is practical if all the individual parts of the heat exchanger are made of aluminum. At least the plates 11 and 12 are solder-plated, so that after appropriate treatment in a soldering furnace or soldering bath, the parts in contact are soldered to one another. The heat exchanger is simple in structure and requires little manufacturing effort.
To produce the heat exchanger, two provided plates 11 and 12 are placed against one another with the interposition of an end strip 14, a separating web 20 and two turbulence plates 29, 30. The separating web 20 is held in the middle by the turbulence plates 29, 30. The construction is expediently carried out in the horizontal direction with vertically adjusted panels so that it is ensured that the weight of the separating web 20 is brought into the position in which its lower end face 21 ends with the edge of the lower narrow sides of the panels. An air lamella 42 is then placed on a plate and a cover strip 43 is placed in the area of the lower narrow side, and a further pair of plates 10 placed thereon.
In this way, the heat exchanger is put together in a package. This package is clamped together by means of clamping devices and placed in a soldering furnace or solder bath, in which the parts are soldered together to form a package. After the package has been removed, it is placed on a prepared collecting box 31, which is adapted to the dimensions of the package, and is welded to the collecting box 31 along the facing side edges of at least the longitudinal walls.
It is not necessary to weld the end faces 21 of the separating webs 20 and the cover strips 43 to the rib 36. In order to increase the tightness at these points and to completely eliminate a possible shunt of the oil flow, additional seals can be inserted or the contacting surfaces z. B. be provided with labyrinth-like mating surfaces.
The term rectangular shape also includes, in the overall impression, essentially rectangular parts with more or less strongly rounded or differently shaped corners and / or sides.