CH656950A5

CH656950A5 - Waermetauscher mit flachrohren.

Info

Publication number: CH656950A5
Application number: CH819/82A
Authority: CH
Inventors: Dieter Steeb
Original assignee: Dieter Steeb
Priority date: 1981-02-25
Filing date: 1982-02-10
Publication date: 1986-07-31
Also published as: GB2093583A; CA1171076A; IT1157640B; DE3107010A1; US4434845A; FR2500609A1; GB2093583B; IT8212450A0; DE3107010C2; BE892237A

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Paket von Blechplatten sowie leistenartigen Abstandhaltern, die die Blechplatten zur Bildung von Durchflussräumen im Abstand voneinander halten und zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern der Blechplatten angeordnet sind, und mit im Innern der Durchflussräume angeordneten Metallamellen zur Vergrösserung der am Wärmeaustausch beteiligten Oberfläche des Wärmetauschers.

Wärmetauscher dieser Art sind bereits bekannt. Derartige Wärmetauscher haben den Vorteil, dass sie sehr einfach hergestellt werden können, indem lotplattierte Blechplatten unter Zwischenfügung der als Abstandhalter vorgesehenen leistenartigen Teile sowie der Metallamellen übereinanderge-stapelt und in diesem zusammengestapelten Zustand dann in ein Lötband oder in einen Lötofen eingeführt werden, wo die Teile dann «zusammenbacken». Dabei werden nicht nur Lötverbindungen zwischen den Blechplatten und den die Schmalseiten der Durchflussräume begrenzenden seitlichen Abstandhalterleisten hergestellt, sondern auch Lötverbindungen an den sich ergebenden Berührungsstellen zwischen den Blechplatten und den im Innern der Durchflussräume befindlichen Metallamellen. Diese sind bei den bekannten Wärmetauschern als dünne, wellblechartig gefaltete Blechstreifen ausgebildet, wobei sich an den Aussenseiten der Wellenberge Berührungsstellen und somit Lötstellen ergeben, durch die die Blechlamellen in ihrer Lage innerhalb der Durchflussräume gesichert werden.

Wärmetauscher dieser Art weisen gewöhnlich für den

Durchstrom eines ersten Fluids ein erstes System von Durchflussräumen auf, die in Abständen voneinander angeordnet sind und so für den Durchstrom eines zweiten Fluids ein zweites System von Durchflussräumen begrenzen, deren s Durchflussrichtung üblicherweise senkrecht zu der Durchflussrichtung des ersten Fluids gerichtet ist. Im Fall der Anwendung als Luft-Ölkühler handelt es sich bei dem ersten Fluid um unter erhöhtem Druck stehendes Öl und bei dem zweiten Fluid um Kühlluft. Es kann sich auch bei beiden io Fluiden um Luft handeln, wenn es sich um den Anwendungsfall eines Luft-Luft-Kühlers für Luftkompressoren handelt. Bei beiden dieser Anwendungsfälle treten sehr hohe Differenzdrücke zwischen der Kühlluft, die normalerweise atmosphärischen Druck besitzt, und dem zu kühlenden 15 Drucköl oder der zu kühlenden Druckluft auf. Insbesondere bei einer Verwendung des Luft-Luft-Kühlers in Verbindung mit Hochdruckkompressoren oder der Verwendung des Luft-Öl-Kühlers in Verbindung mit Hydraulikanlagen lassen sich die auftretenden hohen Differenzdrücke bei den in Rede ste-20 henden Wärmetauschern üblicher Art nicht oder nicht mit ausreichender Betriebssicherheit beherrschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wärmetauscher der in Rede stehenden Art zu schaffen, dessen Bauweise eine besonders hohe Drucksicherheit der Flachrohre 25 gewährleistet.

Bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Lamellen als stranggepresste Profile ausgebildet sind, die in Längsrichtung der Durchflussräume verlaufende Rippen 30 aufweisen, von denen jede einen im Querschnitt rechtek-kigen, massiven Stab bildet, dessen zu beiden Seiten des Profils liegende Stirnflächen mit den benachbarten Blechplatten verbunden sind. Durch diese Ausbildung der im Innern der Durchflussräume angeordneten Lamellen wird erreicht, dass 35 diese zur Festigkeit des Wärmetauschers beitragen, indem sie einer Aufweitung der Durchflussräume durch vom Innendruck bewirktes Auseinanderdrücken der Blechplatten entgegenwirken. Während die üblichen Lamellen in Form gewellter Blechstreifen, obwohl sie mit den Blechplatten an 40 den Scheitelbereichen der Wellenberge verlötet sind, einem Aufweiten nur geringen Widerstand entgegensetzen, weil die Wellen des betreffenden Blechstreifens beim Aufweiten des Flachrohres sehr leicht gerade gezogen werden können und bei höheren Drücken im Zwischenraum zwischen den Blech-45 platten reissen, bildet das erfindungsgemäss im Durchflussraum vorgesehene stranggepresste Profil ein mit der angrenzenden Blechplatte verbundenes starres Bauteil, das zur erstrebten Verfestigung der Struktur beiträgt, da die Rippen an einander gegenüberliegenden Anlageflächen mit den so benachbarten Blechplatten verbunden sind.

Dadurch, dass jede Rippe einen im Querschnitt rechtek-kigen, massiven Stab bildet, werden beide Blechplatten eines jeden Durchflussraumes fest miteinander verbunden, so dass selbst bei sehr hohen Innendrücken keinerlei Gefahr der 55 Aufweitung des betreffenden Durchflussraumes besteht.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Profil an seinen beiden Längsrändern Rippen aufweist, die die leistenartigen Abstandhalter bilden.

60 Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine abgebrochen gezeichnete, perspektivische 65 Ansicht des aus Blechplatten und Abstandleisten bestehenden Paketes eines Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers ohne an diesem angebrachte seitliche Sammelkästen und

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Fig. 2 eine perspektivische und abgestuft abgebrochene Darstellung eines Druchflussraumes des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Wärmetauscher zwei Aussenwandplatten 1 und 2 auf, zwischen denen ein erstes Durchflusssystem mit vertikal verlaufenden Durchflussräumen 3 und ein zweites Durchflusssystem angeordnet sind, das horizontal verlaufende Durchflussräume 4 aufweist. Die Durchflussräume 3 des ersten Systems sind für den Durchstrom eines flüssigen Mediums vorgesehen und weisen eine kleinere Querschnittsfläche auf als die Durchflussräume 4 des zweiten Systems, die für den Durchstrom von Kühlluft vorgesehen sind.

Die Aussenwandplatten 1 und 2 sind lotplattiert und begrenzen die jeweils äussersten Durchflussräume 4 des zweiten Durchflusssystems an der aussenliegenden Breitseite. Zur Bildung der übrigen Seitenwandflächen, die sowohl die Durchflussräume 3 des ersten Durchflusssystems als auch die Durchflussräume 4 des zweiten Durchflusssystems an den Breitseiten begrenzen, sind gleich ausgebildete lotplattierte Blechplatten 5 vorgesehen, die sich in zu den Ebenen der Aussenwandplatten 1 und 2 parallelen Ebenen erstrecken. Die Begrenzung der Durchflussräume 4 an deren Schmalseiten erfolgt durch als Abstandhalter zwischen die Blechplatten 5 eingelegte Leisten 6, die beim Ausführungsbeispiel aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt sind.

Im Innenraum der Durchflussräume 4 des zweiten Durchflusssystems befinden sich Lamellen üblicher Bauart in Form von wellblechartig gefalteten Blechstreifen 7, die mit ihren Scheitelbereichen an den Blechplatten 5 bzw. - im Fall der beiden äussersten Durchflussräume 4 - an den Aussenwandplatten 1 und 2 anliegen.

Jede Lamelle für die vertikalen Durchflussräume 3 ist in spezieller Art gestaltet, was nachstehend unter besonderem Bezug auf die Fig. 2 erläutert wird. Wie aus den Fig. zu ersehen ist, handelt es sich um ein einteiliges, stranggepress-tes Profil 8, das beim Ausführungsbeispiel aus einem Aluminiumwerkstoff einstückig mit seitlichen Abstandhalterleisten 9 und 10 ausgebildet ist, die die Durchflussräume 3 an den Schmalseiten nach aussen begrenzen. Das Profil 8 weist mehrere gerade Rippen 11 auf, die in gleichen Abständen voneinander sich im Durchflussraum 3 parallel zur Längsachse desselben erstrecken. Die Rippen 11 haben einen rechteckigen Querschnitt und sind so bemessen, dass ihre

Schmalseiten Anlageflächen 12 und 13 bilden, die an der einen bzw. der anderen Blechplatte 5 des betreffenden Durchflussraumes anliegen. Die zentralen Bereiche der Breitseiten der Rippen 11 gehen einstückig in Profilstege 14 s über. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, bilden diese Stege 14 mit den zentralen Bereichen der Rippen 11 eine Platte, die sich zu den Blechplatten 5 des betreffenden Durchflussraumes 3 parallel und mittig erstreckt und diesen zwischen zwei benachbarten Rippen 11 in je zwei gleiche Durchflusskanäle io 15 und 16 unterteilt. Dementsprechend bilden die Abstandhalterleisten 9 und 10 sich an den Längsrändern der genannten Platten erstreckende Rippen, die sich von den anderen Rippen 11 durch eine grössere Breite unterscheiden. Die Ausbildung der im Innern der Durchflussräume 3 15 angeordneten Lamellen in Form von Profilen 8 ergibt eine wesentliche Verfestigung der Struktur gegenüber der Verwendung üblicher gewellter Blechlamellen. Beim Erhitzen der den Wärmetauscher bildenden Teile im Lötbad oder im Lötofen werden die Blechplatten 5 mit den als Abstandhalter 20 dienenden Leisten 6 der Durchflussräume 4, den Abstandhalterleisten 9 und 10 der Durchflussräume 3 und mit den im Innern der Durchflussräume 3 und 4 angeordneten Lamellen verlötet. Bei der Ausbildung dieser Lamellen in Form des Profils 8, das an jeder Rippe 11 mit seinen Anlageflächen 12 25 und 13 an den gegenüberliegenden Blechplatten 5 anliegt, ergibt sich somit eine Verankerung der Blechplatten 5 durch das volle Profil der Rippen 11, wodurch ein Auseinanderdrücken der Blechplatten 5 selbst bei hohem Innendruck im Durchflussraum 3 sicher verhindert wird.

30 Anstelle der beim gezeigten Ausführungsbeispiel gewählten einstückigen Ausführung des Profils 8 könnten geteilte Profile Verwendung finden. Beispielsweise könnten zwei Teile vorgesehen sein, von denen jeder einstückig mit einer der Abstandhalterleisten 9 bzw. 10 ausgebildet sein 35 könnte. Es versteht sich, dass die Abstandhalterleisten 9 und 10 auch gesonderte Bauteile darstellen könnten.

Anstelle der in den Durchflussräumen 4 dargestellten Metallamellen üblicher Art in Form der gefalteten Blechstreifen 7 könnten zur weiteren Erhöhung der Stabilität der 40 Struktur in den Durchflussräumen 4 ebenfalls stranggepresste Profile vorgesehen sein, die, mit entsprechend ange-passten Abmessungen, ähnlich gestaltet sein könnten wie die Profile 8 der Durchflussräume 3 und die gegebenenfalls mit den als Abstandhalter vorgesehenen Leisten 6 einstückig aus-45 gebildet sein könnten.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Wärmetauscher mit einem Paket von Blechplatten (5) sowie leistenartige Abstandhaltern (9,10), die die Blechplatten zur Bildung von Durchflussräumen (3) im Abstand voneinander halten und zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern der Blechplatten angeordnet sind, und mit im Innern der Durchflussräume angeordneten Metallamellen zur Vergrösserung der am Wärmeaustausch beteiligten Oberfläche des Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallamellen als stranggepresste Profile (8) ausgebildet sind, die in Längsrichtung der Durchflussräume (3) verlaufende Rippen (11) aufweisen, von denen jede einen im Querschnitt rechteckigen, massiven Stab bildet, dessen zu beiden Seiten des Profils liegende Stirnflächen (12,13) mit den benachbarten Blechplatten (5) verbunden sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (11) durch Profilstege (14) verbunden sind, die die zentralen Bereiche der Seiten der Rippen (11) miteinander verbinden, so dass die Profilstege (14) mit den zentralen Bereichen der Rippen (11) eine Platte bilden, die sich zu den Blechplatten (5) der Flachrohre parallel im Durchflussraum (3) mittig erstreckt und diesen zwischen zwei benachbarten Rippen (11) in je zwei gleiche Durchflusskanäle (15 und 16) rechteckförmigen Querschnitts unterteilt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Rippen (1) eines Durchflussraumes (3) an einem einstückigen Profil (8) ausgebildet sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (8) an seinen beiden Längsrändern Rippen aufweist, die die leistenartigen Abstandhalter (9,10) bilden.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Abstandhalter (9,10) bildenden Randrippen breiter sind als die anderen Rippen (11).