DE102011016625A1 - Plattenwärmetauscher - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, insbesondere Ölkühler, mit mehreren Wärmetauscherplatten (12), die jeweils mit einem umlaufenden Randsteg (14) je eine Strömungswanne (10) ausbilden, wobei je zwei Wärmetauscherplatten (12) ineinander gesteckt sind und tiefgezogene, sich an der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatte flächig abstützende Ansätze (22) im Bereich von fluchtenden, die Strömungswannen (10) abwechselnd miteinander verbindenden Durchtrittsöffnungen (18, 20) für wärmetauschende Medien aufweisen, wobei in die Strömungswannen (10) Turbulenzbleche (36) eingelegt sind, die aus wellenförmig gebogenen Blechen gebildet sind und beidseitig an jeweils benachbarte Wärmetauscherplatten (10) anliegen, wobei jedes wellenförmig gebogene Blech wenigstens eine Reihe (46, 48) von aufeinanderfolgenden Wellenbergen (38) und Wellentälern (40) ausbildet, wobei eine Höhe D (56) eines Turbulenzbleches (36) ein Abstand von einer ersten Ebene (50), welche an einer ersten Seite des Turbulenzbleches (36) an den Wellenbergen (38) des wellenförmigen Turbulenzbleches (36) anliegt, und einer zur ersten Ebene (50) parallelen zweiten Ebene (52), welche an einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Turbulenzbleches (36) an den Wellentälern (40) des wellenförmigen Turbulenzbleches (36) anliegt, gemessen senkrecht zur ersten bzw. zweiten Ebene (50, 52) ist, wobei eine parallel zur ersten Ebene (50) und in einem Abstand D/X (54) mit X = 5 zur ersten Ebene (50) angeordnete dritte Ebene (58) sowie eine parallel zur zweiten Ebene (52) und in dem Abstand D/X (62) zur zweiten Ebene (52) angeordnete vierte Ebene (60) zwischen der ersten und zweiten Ebene (50, 52) einen Abstand (64) gemessen senkrecht zur ersten Ebene (50) von L1 = D – 2·D/X aufweisen, wobei in einer Schnittebene des Turbulenzbleches (36) senkrecht zur ersten Ebene (50) und parallel zu Wellenbergen (38) und Wellentälern (40) von einer Reihe (46; 48) des Turbulenzbleches (36) jeweilige aufeinanderfolgende Abschnitte (39) des Turbulenzbleches (36) zwischen der dritten und vierten Ebene (58, 60) eine Bogenlänge (66) LL aufweisen, wobei ein Kennwert K des Plattenwärmetauschers durch eine Formel K = (LL/L1 – 1) × 100 definiert ist, wobei der Kennwert K einen Wert von größer oder gleich 20 aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, insbesondere Ölkühler, mit mehreren Wärmetauscherplatten, die jeweils mit einem umlaufenden Randsteg je eine Strömungswanne ausbilden, wobei je zwei Wärmetauscherplatten ineinander gesteckt sind und tiefgezogene, sich an der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatte flächig abstützende Ansätze im Bereich von fluchtenden, die Strömungswannen abwechselnd miteinander verbindenden Durchtrittsöffnungen für wärmetauschende Medien aufweisen, wobei in die Strömungswannen Turbulenzbleche eingelegt sind, die aus wellenförmig gebogenen Blechen gebildet sind und beidseitig an jeweils benachbarte Wärmetauscherplatten anliegen, wobei jedes wellenförmig gebogene Blech wenigstens eine Reihe von aufeinanderfolgenden Wellenbergen und Wellentälern ausbildet, wobei eine Höhe D eines Turbulenzbleches ein Abstand von einer ersten Ebene, welche an einer ersten Seite des Turbulenzbleches an den Wellenbergen des wellenförmigen Turbulenzbleches anliegt, und einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene, welche an einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Turbulenzbleches an den Wellentälern des wellenförmigen Turbulenzbleches anliegt, gemessen senkrecht zur ersten bzw. zweiten Ebene ist, wobei eine parallel zur ersten Ebene und in einem Abstand D/X mit X = 5 zur ersten Ebene angeordnete dritte Ebene sowie eine parallel zur zweiten Ebene und in dem Abstand D/X zur zweiten Ebene angeordnete vierte Ebene zwischen der ersten und zweiten Ebene einen Abstand gemessen senkrecht zur ersten Ebene von L1 = D – 2·D/X aufweisen, wobei in einer Schnittebene des Turbulenzbleches senkrecht zur ersten Ebene und parallel zu Wellenbergen und Wellentälern von einer Reihe des Turbulenzbleches jeweilige aufeinanderfolgende Abschnitte des Turbulenzbleches zwischen der dritten und vierten Ebene eine Bogenlänge LL aufweisen, wobei ein Kennwert K des Plattenwärmetauschers durch eine Formel K = (LL/L1 – 1) × 100 definiert ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Aus der
DE 296 22 191 U1 ist ein Plattenwärmetauscher bekannt, der aus ineinander gesteckten Strömungswannen aufgebaut ist, die jeweils aus einer Wärmetauscherplatte mit einem hochgezogenen, umlaufenden Rand gebildet sind, der mit einer Erweiterung den Rand der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatte übergreift. Die Wärmetauscherplatten weisen einander paarweise zugeordnete Durchtrittsöffnungen für die wärmetauschenden Medien, beispielsweise Öl und Wasser auf. In die Strömungswannen sind Turbulenzbleche eingelegt, die eine Verteilung der Strömung der wärmetauschenden Medien beeinflussen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plattenwärmetauscher mit Turbulenzblechen der o. g Art hinsichtlich der Herstellung und der Funktion zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Plattenwärmetauscher der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
- Dazu ist es bei einem Plattenwärmetauscher der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kennwert K einen Wert von größer oder gleich 20 aufweist.
- Dies hat den Vorteil, dass das Turbulenzblech einen geringen Druckverlust im Arbeitsfluid erzeugt, einen verbesserten Wärmestrom bewirkt und sich einfach sowie kostengünstig herstellen lässt.
- Eine weitere Verringerung des Druckverlustes und Verbesserung des Wärmestromes erzielt man dadurch, dass der Kennwert K einen Wert von 20 bis 40 aufweist.
- Eine besonders gut wiederholbare Bestimmung des Kennwertes K erzielt man dadurch, dass als Kennwert K ein arithmetischer Mittelwert KariM von jeweiligen Kennwerten Ki = (LL/L1 – 1) × 100 für mehrerer Abschnitte mindestens eines Turbulenzbleches zwischen der dritten und vierten Ebene mit jeweiliger Bogenlänge LLi ist.
- Eine gute Vergleichbarkeit der Kennwerte K für verschiedene Plattenwärmetauscher erzielt man dadurch, dass der arithmetischer Mittelwert KariM des Kennwertes K ein Mittelwert aus mindestens 10 Abschnitten des Turbulenzbleches ist.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
-
1 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers in einer Draufsicht auf eine Strömungswanne mit eingelegten Turbulenzblechen; -
2 den Plattenwärmetauscher von1 in einer Schnittansicht entlang der Linie II-II in1 ; -
3 ein Turbulenzblech ausschnittsweise in einer schematischen, perspektivischen Ansicht und -
4 eine schematische Schnittansicht eines Turbulenzbleches. - Die in den
1 und2 dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauschers ist aus einzelnen, ineinander gesteckten Strömungswannen10 aufgebaut, die jeweils aus einer Wärmetauscherplatte12 mit einem hochgezogenen, umlaufenden Rand14 gebildet werden, der mit einer Erweiterung16 den Rand14 der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatte übergreift. Diese Wärmetauscherplatten12 weisen einander paarweise zugeordnete Durchtrittsöffnungen18 und20 für die wärmetauschenden Medien, beispielsweise Öl und Wasser, auf. Die Anordnung ist dabei derart getroffen, dass die Durchtrittsöffnungen18 und20 im Bereich von tiefgezogenen Ansätzen22 liegen, deren Höhe dem halben Abstand zwischen den benachbarten Wärmetauscherplatten12 entspricht. Da die Durchtrittsöffnungen18 und20 kleiner als der Boden dieser Ansätze22 sind, ergibt sich zwischen den Böden der gegeneinander vorragenden Ansätze22 benachbarter Wärmetauscherplatten12 eine die dichte Verbindung der Ansätze22 unterstützende flächige Anlage um den jeweiligen Öffnungsrand. Wie der2 entnommen werden kann, sind die Ansätze22 im Bereich fluchtender Durchtrittsöffnungen18 und20 abwechselnd auf entgegengesetzten Plattenseiten vorgesehen, so dass sich über die Ansätze22 jeweils ein flüssigkeitsdichter Durchtritt durch jede zweite Strömungswanne10 ergibt. Zusätzlich müssen die Ansätze22 für den Durchtritt des einen Mediums gegenüber den Ansätzen22 für den Durchtritt des anderen Mediums auf gegenüberliegenden Plattenseiten liegen. - Wird beispielsweise das zu kühlende Öl durch die Durchtrittsöffnungen
18 und das die Ölwärme aufnehmende Wasser durch die Durchtrittsöffnungen20 geleitet, wobei das Öl jeweils vom Zulauf24 zum Ablauf26 und das Wasser im Gegenstrom vom Zulauf28 zum Ablauf30 die Strömungswannen10 durchströmen, so ergibt sich für das Öl eine durch die Pfeile32 und für das Wasser eine durch die Pfeile34 in2 angedeutete Strömung, die hinsichtlich ihrer Verteilung über die Wärmetauscherflächen von der Anordnung von in den Strömungswannen10 angeordneten bzw. eingelegten Turbulenzblechen36 abhängt. Die Turbulenzbleche36 liegen beidseitig an den benachbarten Wärmetauscherplatten12 an und müssen deshalb eine Höhe entsprechend der doppelten Höhe der Ansätze22 aufweisen. Diese Turbulenzbleche36 weisen in Reihen angeordnete Wellenberge38 , Wellentäler40 und Zwischenabschnitte39 auf, die reihenweise gegeneinander versetzt sind sowie wellenartig aus einer Blechebene ausgebogen sind, wie dies insbesondere aus3 ersichtlich ist. Werden diese Turbulenzbleche36 in Richtung42 der Längsreihen angeströmt, so ergibt sich der größte Strömungswiderstand, da in dieser Anströmrichtung die Zwischenabschnitt39 keinen Durchtritt freigeben. In Querrichtung44 ist somit der geringste Strömungswiderstand gegeben. Durch eine entsprechende Neigung bzw. Schrägstellung der Reihen gegenüber der sich zwischen dem Zu- und Ablauf24 ,26 bzw.28 ,30 ergebenden Hauptströmungsrichtung für das Öl bzw. das Kühlwasser kann somit der jeweils günstigste Strömungswiderstand in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung eingestellt und ein optimales Verhältnis der Kühlleistung zum Strömungswiderstand erreicht werden. - In
4 ist ein Turbulenzblech36 mit zwei nebeneinander angeordneten und zueinander versetzten Reihen, einer ersten Reihe46 und einer zweiten Reihe48 , von Wellenbergen38 und Wellentälern40 schematisch veranschaulicht. Die Reihen46 ,48 sind in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene von4 versetzt und aus einem einzigen Turbulenzblech hergestellt. Die in4 dargestellte Schnittebene verläuft hierbei parallel zur Richtung42 und senkrecht zur Richtung44 von3 , d. h. mit anderen Worten parallel zu den aufeinanderfolgenden Wellenbergen38 und Wellentälern40 einer Reihe46 bzw.48 . Eine erste Ebene50 wird durch Spitzen der Wellenberge38 und eine zweite Ebene52 wird durch Spitzen den Wellentäler40 aufgespannt. Die erste und zweite Ebene50 ,52 sind senkrecht zur Schnittebene von4 angeordnet. Diese zwei Ebenen50 ,52 sind im Prinzip jeweilige Innenseiten von zu dem Turbulenzblech36 benachbarten Wärmetauscherplatten12 , an denen das Turbulenzblech36 mit den Spitzen der Wellentäler40 und Wellenberge38 anliegt. Zwischen den Spitzen der Wellenberge38 und Wellentäler40 verlaufen die Zwischenabschnitte39 der jeweiligen Reihen46 ,48 des Turbulenzbleches36 . Eine Höhe D56 des Turbulenzbleches36 entspricht einem Abstand der ersten und zweiten Ebene50 ,52 in Richtung senkrecht zu diesen Ebenen50 ,52 bzw. dem Abstand von zwei benachbarten Wärmetauscherplatten12 , zwischen denen das Turbulenzblech36 angeordnet ist. - Eine dritte Ebene
58 ist zwischen der ersten und zweiten Ebene50 ,52 sowie parallel zu diesen mit einem Abstand D/X54 von der ersten Ebene50 angeordnet, wobei X gleich 5 ist. Eine vierte Ebene60 ist zwischen der ersten und zweiten Ebene50 ,52 sowie parallel zu diesen ebenfalls mit einem Abstand D/X62 von der zweiten Ebene52 angeordnet. Ein Abstand64 zwischen der dritten und vierten Ebene58 ,60 in Richtung senkrecht zu diesen Ebenen58 ,60 beträgt L1 = D – 2·D/X. Eine Bogenlänge66 eines Zwischenabschnittes39 beispielsweise der Reihe46 zwischen der dritten und vierten Ebene58 ,60 beträgt LL. - Ein den Plattenwärmetauscher charakterisierender Kennwert bzw. Koeffizient K ist definiert als
K = (LL/L1 – 1)·100. - Zur Bestimmung des Kennwertes K für einen Plattenwärmetauscher wird beispielsweise ein Schnitt durch den Plattenwärmetauscher, wie in
2 dargestellt, angefertigt, und für mehrere, beispielsweise n Zwischenabschnitt39 die jeweilige Bogenlänge LLi bestimmt, sowie daraus der jeweilige Kennwert Ki = (LLi/L1 – 1)·100 für diesen i-ten Zwischenabschnitt39 berechnet. Aus mehreren so berechneten Kennwerten Ki wird dann ein arithmetischer Mittelwert KariM = 1/n·Σi=1 bis nKi für den Kennwert K dieses Plattenwärmetauschers berechnet. - Beispielsweise werden 10 oder mehr Kennwerte Ki, i = 1 bis n und n eine ganze Zahl größer oder gleich 3, d. h. also n ≥ 10, bestimmt und daraus der arithmetische Mittelwert KariM berechnet. In identischer Weise wird für einen anderen Plattenwärmetauscher vorgegangen, so dass die berechneten bzw. ermittelten Kennwerte KariM für verschiedene Plattenwärmetauscher miteinander verglichen werden können.
- Erfindungsgemäß ist der Plattenwärmetauscher bzw. sind die Turbulenzbleche
36 derart ausgebildet, dass der Kennwert K mindestens eines Zwischenabschnittes bzw. der Mittelwert KariM einen Wert von größer oder gleich 20, insbesondere von 20 bis 40 hat. - Die wellenförmige Ausbildung der Turbulenzbleche
36 ist in den1 bis4 nicht maßstabsgetreu gemäß einem erfindungsgemäßen Wert für K bzw. KariM abgebildet, sondern dient lediglich der Illustration des grundsätzlichen Aufbaus des Plattenwärmetauschers. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Strömungswanne
- 12
- Wärmetauscherplatte
- 14
- umlaufender Rand
- 16
- Erweiterung
- 18
- Durchtrittsöffnung
- 20
- Durchtrittsöffnung
- 22
- tiefgezogene Ansätzen
- 24
- Zulauf Öl
- 26
- Ablauf Öl
- 28
- Zulauf Wasser
- 30
- Ablauf Wasser
- 32
- Pfeile Strömung Öl
- 34
- Pfeile Strömung Wasser
- 36
- Turbulenzblech
- 38
- Wellenberge
- 39
- Zwischenabschnitte
- 40
- Wellentäler
- 42
- Richtung: Anströmung Turbulenzblech
- 44
- Querrichtung
- 46
- erste Reihe
- 48
- zweite Reihe
- 50
- erste Ebene
- 52
- zweite Ebene
- 54
- Abstand D/X von der ersten Ebene
50 - 56
- Höhe D des Turbulenzbleches
- 58
- dritte Ebene
- 60
- vierte Ebene
- 62
- Abstand D/X von der zweiten Ebene
52 - 64
- Abstand zwischen der dritten und vierten Ebene
58 ,60 - 66
- Bogenlänge eines Zwischenabschnittes
39 zwischen der dritten und vierten Ebene58 ,60 - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 29622191 U1 [0002]
Claims (4)
- Plattenwärmetauscher, insbesondere Ölkühler, mit mehreren Wärmetauscherplatten (
12 ), die jeweils mit einem umlaufenden Randsteg (14 ) je eine Strömungswanne (10 ) ausbilden, wobei je zwei Wärmetauscherplatten (12 ) ineinander gesteckt sind und tiefgezogene, sich an der jeweils benachbarten Wärmetauscherplatte flächig abstützende Ansätze (22 ) im Bereich von fluchtenden, die Strömungswannen (10 ) abwechselnd miteinander verbindenden Durchtrittsöffnungen (18 ,20 ) für wärmetauschende Medien aufweisen, wobei in die Strömungswannen (10 ) Turbulenzbleche (36 ) eingelegt sind, die aus wellenförmig gebogenen Blechen gebildet sind und beidseitig an jeweils benachbarte Wärmetauscherplatten (10 ) anliegen, wobei jedes wellenförmig gebogene Blech wenigstens eine Reihe (46 ,48 ) von aufeinanderfolgenden Wellenbergen (38 ) und Wellentälern (40 ) ausbildet, wobei eine Höhe D (56 ) eines Turbulenzbleches (36 ) ein Abstand von einer ersten Ebene (50 ), welche an einer ersten Seite des Turbulenzbleches (36 ) an den Wellenbergen (38 ) des wellenförmigen Turbulenzbleches (36 ) anliegt, und einer zur ersten Ebene (50 ) parallelen zweiten Ebene (52 ), welche an einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Turbulenzbleches (36 ) an den Wellentälern (40 ) des wellenförmigen Turbulenzbleches (36 ) anliegt, gemessen senkrecht zur ersten bzw. zweiten Ebene (50 ,52 ) ist, wobei eine parallel zur ersten Ebene (50 ) und in einem Abstand D/X (54 ) mit X = 5 zur ersten Ebene (50 ) angeordnete dritte Ebene (58 ) sowie eine parallel zur zweiten Ebene (52 ) und in dem Abstand D/X (62 ) zur zweiten Ebene (52 ) angeordnete vierte Ebene (60 ) zwischen der ersten und zweiten Ebene (50 ,52 ) einen Abstand (64 ) gemessen senkrecht zur ersten Ebene (50 ) von L1 = D – 2·D/X aufweisen, wobei in einer Schnittebene des Turbulenzbleches (36 ) senkrecht zur ersten Ebene (50 ) und parallel zu Wellenbergen (38 ) und Wellentälern (40 ) von einer Reihe (46 ;48 ) des Turbulenzbleches (36 ) jeweilige aufeinanderfolgende Abschnitte (39 ) des Turbulenzbleches (36 ) zwischen der dritten und vierten Ebene (58 ,60 ) eine Bogenlänge (66 ) LL aufweisen, wobei ein Kennwert K des Plattenwärmetauschers durch eine Formel K = (LL/L1 – 1) × 100 definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwert K einen Wert von größer oder gleich 20 aufweist. - Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwert K einen Wert von 20 bis 40 aufweist.
- Plattenwärmetauscher nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwert K ein arithmetischer Mittelwert KariM von jeweiligen Kennwerten Ki = (LLi/L1 – 1) × 100 für mehrerer Abschnitte (
39 ) mindestens eines Turbulenzbleches (36 ) zwischen der dritten und vierten Ebene (58 ,60 ) mit jeweiliger Bogenlänge (66 ) LLi ist. - Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der arithmetischer Mittelwert KariM des Kennwertes K ein Mittelwert aus mindestens 10 Abschnitten (
39 ) des Turbulenzbleches (36 ) ist.
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011016625A DE102011016625A1 (de) | 2011-04-09 | 2011-04-09 | Plattenwärmetauscher |
Publications (1)
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---|---|
DE102011016625A1 true DE102011016625A1 (de) | 2012-10-11 |
Family
ID=46875188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102011016625A Withdrawn DE102011016625A1 (de) | 2011-04-09 | 2011-04-09 | Plattenwärmetauscher |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE102011016625A1 (de) |
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-
2011
- 2011-04-09 DE DE102011016625A patent/DE102011016625A1/de not_active Withdrawn
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