DE102022103720A1 - Wärmeübertrager mit optimiertem Druckverlust - Google Patents

Wärmeübertrager mit optimiertem Druckverlust Download PDF

Info

Publication number
DE102022103720A1
DE102022103720A1 DE102022103720.7A DE102022103720A DE102022103720A1 DE 102022103720 A1 DE102022103720 A1 DE 102022103720A1 DE 102022103720 A DE102022103720 A DE 102022103720A DE 102022103720 A1 DE102022103720 A1 DE 102022103720A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
plates
profile
plate
profiles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022103720.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Dränkow
Thomas Merten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to DE102022103720.7A priority Critical patent/DE102022103720A1/de
Priority to CN202310049310.1A priority patent/CN116608714A/zh
Priority to US18/108,941 priority patent/US20230258410A1/en
Publication of DE102022103720A1 publication Critical patent/DE102022103720A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/002—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0085—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0089—Oil coolers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (100), insbesondere für den Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Wobei der Wärmeübertrager (100) aus miteinander verbundenen rechteckigen Platten (PL) gebildet wird. Zwischen den Platten (PL) entstehen Kanäle (K). Die so gebildeten Kanäle (K) werden über mindestens eine Zulauföffnung (ZÖ) und mindestens eine Ablauföffnung (AÖ) abwechseln von zwei wärmetauschenden Medien (M1, M2) durchströmt. Wobei die Platten (PL) Profile (PR) aufweisen. Zwischen den Platten (PL) entstehen Kontaktstellen. An denen die Platten (PL) miteinander verbunden sind. So entstehen Strömungspfade (SP) der beiden Medien (M1, M2) von der entsprechenden Zulauföffnung (ZL) zur entsprechenden Abflussöffnung (AÖ). Die Strömung weist eine Hauptströmungsrichtung (HS) auf. Die Profile (PR) der Platten (PL) sowie ihre Kontaktstellen (KS) sind so dargestellt, dass die Profile (PR) im Wesentlichen längs der Hauptflussrichtung (HF) der Strömung verlaufen, die sich zwischen den Platten (PL) ausbildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für den Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren, zu dessen Herstellung als auch die Verwendung des Wärmeübertragers.
  • Die Druckschrift DE 102004036951A1 beschreibt einen Wärmeübertrager aus miteinanderverbunden Platten. Zwischen den Platten sind Hohlräume ausgebildet. Diese werden alternierend von zwei Medien durchströmt. Die Platten sind derart profiliert, dass zwischen den jeweiligen Platten Berührstellen auftreten. Im Bereich derer die Platten miteinander befestigt sind. Die Profile der Platten und ihre Berührstellen sind derart ausgebildet, dass die sich zwischen den Platten ausbildende Strömung des ersten und zweiten Mediums von der entsprechenden Zuflussleitung zur entsprechenden Abflussleitung nicht geradlinig verläuft. Die Platten weisen ein sich wiederholendes Wellenprofil auf. Welches sich im Wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung erstreckt und insbesondere zickzackförmig um die Erstreckungsrichtung herum gewellt ist. Der Strömungspfad zwischen den Platten, wie er in der Druckschrift DE 102004036951A1 erläutert ist, weist nachteilig eine Komponente in Richtung der Hochachse auf. Diese Komponente verursacht einen nachteiligen Druckverlust.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass ein geringerer Druckverlust entsteht, wenn die beiden Medien durch den Wärmeübertrager strömen. Dieser Druckverlust muss dann nicht durch eine größere Anzahl von Platten ausgeglichen werden. Dies ist die Maßnahme, um den Strömungsquerschnitts zu erhöhen. Dadurch ergibt sich in vorteilshafterweise bei der vorliegenden Erfindung ein geringer Materialeinsatz für die Herstellung des Wärmeübertragers und somit auch eine Verringerung der Herstellungskosten. Als weiter Vorteil kommt hinzu, dass die Leistung des Wärmeübertragers besser der zugrunde liegenden Aufgabenstellung angepasst werden kann.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Wärmeübertrager, der aus einem Stapel von übereinandergestapelten Platten besteht. Wobei der Wärmeübertrager aus einem metallischen Werkstoff besteht. Der Wärmeübertrager wird aus miteinander verbundenen, vorzugsweise rechteckigen Platten gebildet. Dabei entstehen zwischen den Platten Kanäle. Die so gebildeten Kanäle werden über mindestens eine Zulauföffnung und mindestens eine Ablauföffnung abwechseln, von zwei wärmetauschenden Medien durchströmt. Die beiden Medien strömen von der jeweiligen Zulauföffnung zur Ablauföffnung der Platte. Die Platten weisen Profile auf. Zwischen den Platten entstehen Kontaktstellen, an denen die Platten miteinander verbunden sind. Die dabei entstehenden Strömungspfade der beiden Medien verlaufen von der entsprechenden Zulauföffnung zur entsprechenden Abflussöffnung. Die Strömung weist eine Hauptströmungsrichtung auf. Die Profile der Platten sowie ihre Kontaktstellen sind do dargestellt, dass die Profile im Wesentlichen längs der Hauptströmungsrichtung der Strömung verlaufen, die sich zwischen den Platten ausbildet. Die Profile werden aus einer Kurve erzeugt und verlaufen so kurvenförmig. Als Kurve wird eine ebene Kurve gewählt, die sich nur in eine Richtung im Raum ändert. Die gewählte Kurve verläuft vorzugsweise in Wellen entlang ihrer Erstreckungsrichtung.
  • Durch die Profile in den Platten wird die zur Verfügung stehende Fläche für den inneren Wärmeübergang vergrößert. Auch wird die Strömung durch die Profile mehrfach umgelenkt. So wird das Fluid gleichmäßiger über die ganze Breite der Platte verteilt. Es ist auch möglich, dass sich eine turbulente Strömung herausbildet. Die Vergrößerung der Oberfläche sowie die Art der Strömung verbessert den Wärmeübergang zwischen den beiden Medien. Ein sich bildender Strömungspfad verläuft an den Profilen entlang. Nach Stand der Technik wird die Strömung in der in der Ebene der Platte und auch über die Ebene der Platte hinaus umgelenkt. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Strömung in vorteilhafterweise nur in der Ebene der Platte umgelenkt. Dies hat den Vorteil, dass der entstehende Druckverlust verringert wird. Sowie die Leistung des Wärmeübertragers in vorteilhafterweise entsprechend der Aufgabenstellung angepasst werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Platten Profile aufweisen. Die Platten weisen eine Längsrichtung, eine Querrichtung sowie eine Hochrichtung auf. Wobei die Längsrichtung mit der längeren Seite der rechteckigen Platte zusammen fällt. Die Erstreckungsrichtung der Profile ist entlang der Längsrichtung der Platte. Wobei die Profile in Wellen verlaufen. Dabei fallen die Hauptflussrichtung und die Erstreckungsrichtung der Profile zusammen. Die Anfangsplatte und die Endplatte sind abweichend gestaltet.
  • Die Profile der Platten werden auf die folgende Weise gebildet. Sie bestehen aus geraden Abschnitten und Spitzenwinkeln. Zwischen den geraden Abschnitten ist jeweils ein Spitzenwinkel angeordnet. Zwei gerade Abschnitte ergeben mit den zugehörigen Spitzenwinkeln eine Wellenlänge des Profils. Die Anzahl der geraden Abschnitte und Spitzenwinkel ergibt sich anhand einer vorgegebenen Teilung. Das Profil wiederholt sich regelmäßig entsprechend der Teilung. So werden die Profile durch die Teilung, die Amplitude, die Wellenlänge und den Spitzenwinkel beschrieben. Für die bessere Herstellbarkeit weisen die das Profil an der Spitze einen Radius auf.
  • Das Profil der Platte weist mindestens eine Teilung auf. Die Anzahl der Teilungen ist von der Länge der Platte abhängig. Von Vorteil ist es, die Anzahl der Teilungen geringer zu wählen, desto länger die Platte ist.
  • Die erfindungsgemäßen Platten weisen unterschiedliche Arten von Anordnungen der Profile auf. Zwischen den Profilen ergeben sich Kontaktstellen. An den Kontaktstellen der Profile werden die Platten verbunden. Durch die unterschiedlichen Anordnungen der Profile mit ihren Kontaktstellen werden die Kanäle für die Strömungspfade auf vorteilhaft einfache Weise gebildet. Bei einer ersten Art von Platte ist das Profil symmetrisch zur Querachse und Längsachse der Platte angeordnet. So ergibt sich eine erste Art von Platte.
  • Eine zweite Art der Platten ergibt sich vorteilshafterweise auf die folgende Weise. Das Profil der zweiten Platte ist im Vergleich zum Profil ersten Art von Platte um maximal die Hälfte der Wellenlänge in Richtung der Querachse verschoben. Eine weitere Art der Platten ergibt sich vorteilshafterweise auf die folgende Weise. Das Profil dieser dritten Art von Platte ist im Vergleich zum Profil ersten Art von um 180° um die Hochachse der Platte verdreht. Zusätzlich wird das Profil um einen beliebigen Wert in Richtung der Querachse verschoben.
  • Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager wird aus einem Stapel von erfindungsgemäßen Platten gebildet. Es wird die erste Art von Platte verwendet. Dann wird die zweite Art von Platte oder alternativ die dritte Art Platte darüber angeordnet. Der Stapel von Platten wird gebildet, indem immer weitere Platten der beiden verwendeten Arten von Platten abwechseln, übereinander angeordnet werden. Bis sich der Wärmeübertrager mit den gewünschten Eigenschaften ergibt. Der Stapel wird durch eine Anfangsplatte und eine Endplatte abgeschlossen.
  • Das Profil der erfindungsgemäßen Platte wird durch die Teilung, Amplitude, Wellenlänge und den Spitzenwinkeln auf vorteilhafte Weise beschrieben. Die Amplitude des Profils der Platte beträgt vorzugsweise zwischen 1.0 bis 3.5 mm. Die Wellenlänge des Profils der Platte beträgt vorzugsweise zwischen 2.0 und 9.0 mm. Der Spitzenwinkel zwischen den geraden Abschnitten des Profils beträgt vorzugsweise zwischen 90° und 180°.
  • Die erfindungsgemäße Platte weist Zulauföffnungen und Ablauföffnungen für die beiden Medien auf. Die Zulauföffnung für den Zulauf sowie die Ablauföffnung (AÖ1) für den Ablauf des ersten Mediums ist bis um den Faktor 10 größer als die Zulauföffnungen sowie Ablauföffnungen des zweiten Mediums. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das erste Medium gasförmig ist. Das zweite Medium ist flüssig.
  • Bei der erfindungsgemäßen Platte ergibt sich eine Hauptflussrichtung des Mediums. Diese verläuft von der jeweiligen Zulauföffnung zur Ablauföffnung in der Platte. Die Zulauföffnungen sowie die Ablauföffnungen können auf verschiedene Weise in der Platte angeordnet werden. Falls eine Art des Flusses des Mediums, wie zum Beispiel ein U-Fluss des Mediums gewünscht ist. Wird, um den Fluss des Mediums zu verändern, ein zusätzliches Profil zwischen der Zulauföffnung und Ablauföffnung angeordnet. Dieses Profil kann gerade sein. Es kommen zusätzliche Kontaktstellen zwischen den Platten hinzu. An diesen Kontaktstellen werden die Platten verbunden.
  • Es ist ferner erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Platten aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Platten aus Aluminium bestehen. An den Kontaktstellen sollen die Platten erfindungsgemäß vorzugsweise stoffschlüssig verbunden werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Platten durch Hartlöten verbunden werden.
  • Als Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers ist das Prägen der Platten, das Stapeln der Platten übereinander sowie das stoffschlüssige Verbinden der Platten miteinander vorgesehen. Vorzugsweise soll als stoffschlüssiges Verfahren Hartlöten verwendet werden. Es ist vorgesehen, dass die erste Art der Platte mit einer anderen Art von Platte zusammen immer abwechselnd übereinander angeordnet wird.
  • Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager wird in einen Kältemittelkreislauf für ein Kraftfahrzeug verwendet. Beispielsweise in einem Kältemittelkreislauf, der aus einem Verdichter, einem Expansionsmechanismus, mindestens einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager und den verbindenden Leitungen besteht.
  • Ein innerer Wärmeübertrager überträgt Wärme innerhalb des Kältemittelkreislaufes. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager wird in einer zusätzlichen Anwendung als innerer Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug verwendet. Beispielshaft ist die Verwendung als Ölkühler in einem Kraftfahrzeug.
  • In der Zeichnung wird die Erfindung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1a, 1b Einen erfindungsgemäßen inneren Wärmetauscher (100)
    • 2 eine erfindungsgemäße Platte (PL) mit Profil (PR)
    • 3a, 3b zwei erfindungsgemäße Platten (PL) mit (PR)
    • 4a, 4b Schnitt der entstehen Kanäle (K)
    • 5a 5b 5c Zwei Beispiele der Teilung (T) sowie Beispiel für den Spitzenwinkel α, den Radius R, die Wellenlänge (WL) und die Amplitude (A) der erfindungsgemäßen Platten
    • 6a, 6b Stapelung (600) der erfindungsgemäßen Platten übereinander
    • 7a, 7b Beispiel für den Verlauf von Kanälen (K) in Längsrichtung mit Darstellung eines sich ergeben Strömungspfads (SP)
    • 8 eine erfindungsgemäße Platte (PL) mit zusätzlichem Profil (PR)
  • Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird die längere Seite einer Platte mit Längsachse LA bezeichnet. Die kürzere Seite wird als Querachse QA und die sich ergebende dritte Achse als Hochachse HA bezeichnet.
  • Die 1 zeigt den erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 im Zusammenbauzustand. Die Draufsicht ist in 1a abgebildet. 1b zeigt die Untersicht. Der Wärmetauscher 100 ist als Plattenwärmetauscher ausgeführt. Die einzelnen Platten werden übereinander angeordnet. Durch ein stoffschlüssiges Verfahren sind die Platten miteinander verbunden.
  • Die Draufsicht der erfindungsgemäßen Platte PL mit Profil PR wird in 2 dargestellt. Dabei weist die Platte PR zwei Zulauföffnungen ZÖ1, ZÖ2, sowie zwei Auslauföffnungen ÄÖ1, ÄÖ2 auf. Das Medium M1, M2 strömt von der entsprechenden Zulauföffnung ZÖ zur entsprechenden Auslauföffnung ÄÖ. Dabei ergibt sich eine Hauptströmungsrichtung HS des Mediums M1. Die Ausrichtung des Profils PR entlang der Hauptflussrichtung HS des Medius M1 ist dargestellt. 2 zeigt die erste Art der Platte 200 dar. Diese wird durch das Profil PR gebildet. Dieses Profil PR ist symmetrisch zur Längsachse LA und Querachse QA der Platte 200 angeordnet.
  • 3a zeigt die Draufsicht der Platte 301 der zweiten Art. Dabei ist das Profil PR im Vergleich zu der Art der ersten Platte 200 um maximale die Hälfte der Wellenlänge WL in Richtung der Querachse QA verschoben. 3b zeigt die Platte 302 der dritten Art. Dabei ist das Profil PR, im Vergleich zur Art der ersten Platten 200, um 180° verdreht um die Hochachse HS der Platte 302 sowie das Profil PR sowie um einen beliebigen Wert in Richtung der Querachse QA verschoben ist. Der Hauptströmungspfad des Mediums ist gleich der Art der ersten Platte 200.
  • Zwei Schnitte durch Platten PL sind in 4 dargestellt. Die Platten sind übereinandergestapelt. Zwischen den Profilen PR der Platten PL entstehen Kontaktstellen KS. Die Kanäle K werden durch Profile PR und die Kontaktstellen KS gebildet. Durch die Kanäle K strömen die beiden Medien M1, M2. Dabei weisen die Kanäle in Richtung der Hochachse HA immer die gleiche Ausdehnung auf. So weist die Strömung in den Kanälen K vorteilshafterweise keine Komponente in Richtung der Hochachse HA auf. Die Verwendung der ersten Art von Platte 200 mit einer zweiten Art von Platte 301 ist in 4a abgebildet. In 4b ist die Verwendung der ersten Art von Platte 200 mit der dritten Art von Platte 302 abgebildet.
  • Die Beschreibung des Profils PR in der Draufsicht einer Platte PL ist in 5 dargestellt. Dabei werden zum Beispiel zwei Platten PR mit zwei Profilen PR dargestellt. Die beiden Profile PR weisen eine unterschiedliche Teilung T auf (5a, 5b). Der Spitzenwinkel α zwischen zwei geraden Abschnitten ist zusammen mit dem Radius R in 5a und 5b dargestellt. Die Amplitude A ist zusammen mit der Wellenlänge WL in 5c dargestellt. Auch der Radius R zur Verbesserung der Herstellbarkeit ist noch mal dargestellt.
  • Die 6a zeigt einen erfindungsgemäßen Stapel von Platten 600 im Zusammenbauzustand. Eine Explosionsdarstellung des Stapels der Platten PL ist in 6b dargestellt. Die einzelnen Platten werden übereinander angeordnet. Durch ein stoffschlüssiges Verfahren sind die Platten miteinander verbunden.
  • Beispiele für Strömungspfade SP für ein Medium M1, M2 sind in 7 angegeben. Die Darstellung erfolgt in der Draufsicht. Dabei zeigt 7a ein Beispiel für einen Strömungspfad SP. Dieser wird den Profilen PR sowie den Kontaktstellen KS der ersten Art von Platte 200 mit einer zweiten Art von Platte 301 gebildet. In 7b sind zwei Beispiele für Strömungspfade SP dargestellt. Diese werden den Profilen PR sowie den Kontaktstellen KS der ersten Art von Platte 200 mit einer dritten Art von Platte 302 gebildet.
  • In der Draufsicht zeigt 8 beispielsweise eine Platte PL mit zusätzlichem Profil PRZ. Mit diesem zusätzlichen Profil PRZ wird die Hauptströmungsrichtung HS beeinflusst. So können auch andere Arten des Flusses der Medien wie U- oder Diagonalfluss dargestellt werden mit einer erfindungsgemäßen Platte PL. Die Zulauföffnungen ZÖ1, ZÖ2 und die Ablauföffnungen AÖ1, AÖ2 werden entsprechend anders angeordnet.
  • Bezugszeichenliste
    • LA
    Längsachse der rechteckigen Platte
    QA
    Querachse der rechteckigen Platte
    HA
    Hochachse der rechteckigen Platte
    HS
    Hauptströmungspfad eines Mediums in einer Platte
    K
    Kanäle, die von den Profilen mit den Kontaktstellen zwischen zwei Platten gebildet werden
    KS
    Kontaktstelle, an denen sich zwei Platten berühren
    M1, M2
    wärmetauschende Medien
    SP
    Strömungspfad eines Mediums zwischen in einem Kanal, der zwischen zwei Platten gebildet wird
    PL
    erfindungsgemäße Platte des Wärmetauschers
    PR
    erfindungsgemäßes Profil einer Platte
    PRZ
    erfindungsgemäßes zusätzliches Profil einer Platte
    100
    erfindungsgemäßer Wärmeübertrager
    200
    erfindungsgemäße Platte der ersten Art
    301
    erfindungsgemäße Platte der zweiten Art
    302
    erfindungsgemäße Platte der dritten Art
    600
    erfindungsgemäße Platten übereinandergestapelt sowie verbunden
    α
    Spitzenwinkel für die Beschreibung des Profils
    A
    Amplitude für die Beschreibung des Profils
    T
    Teilung für die Beschreibung des Profils
    R
    Radius im Bereich des Spitzenwinkels (Verbesserung der Herstellbarkeit)
    WL
    Wellenlänge für die Beschreibung des Profils
    AÖ
    Ablauföffnung für ein Medium in der Platte
    ZÖ
    Zulauföffnung für ein Medium in der Platte
  • 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 102004036951 A1 [0002]

Claims (19)

  1. Wärmeübertrager (100), insbesondere für den Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs, wobei der Wärmeübertrager (100) aus miteinander verbundenen Platten (PL) gebildet wird, wobei zwischen den Platten (PL) Kanäle (K) entstehen, die so gebildeten Kanäle (K) werden über mindestens eine Zulauföffnung (ZÖ) und mindestens eine Ablauföffnung (AÖ) abwechselnd von zwei wärmetauschenden Medien (M1, M2) durchströmt, wobei die Platten (PL) Profile (PR) aufweisen, so das zwischen den Platten (PL) Kontaktstellen entstehen, an denen die Platten (PL) miteinander verbunden sind, sodass Strömungspfade (SP) der beiden Medien (M1 ,M2) von der entsprechenden Zulauföffnung (ZL) zur entsprechenden Abflussöffnung (AÖ) entstehen, wobei die Strömung eine Hauptströmungsrichtung (HS) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (PR) der Platten (PL) sowie ihre Kontaktstellen (KS) so dargestellt sind, dass die Profile (PR) im Wesentlichen längs der Hauptflussrichtung (HF) der Strömung verlaufen, die sich zwischen den Platten (PL) ausbildet.
  2. Wärmeübertrager (100) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (PL) jeweils abwechselnd ein sich von den benachbarten Platten (PL) unterscheidendes Profil (PR) aufweisen, wobei die Profile (PR) kurvenförmig verlaufen, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung Wellen aufweisen.
  3. Wärmeübertrager (100) nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (PR) der Platten (PL) zwischen geraden Abschnitten einen Spitzenwinkel (α) aufweist, der sich in einer vorgegebenen Teilung (T) wiederholt, sodass das Profil (PR) durch die Teilung (T), eine Amplitude (A), eine Wellenlänge (WL), den Spitzenwinkel (α), beschrieben ist, wobei das Profil (PR) an der Spitze einen Radius (RA) aufweist.
  4. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (PR) der Platten (PL) mindestens eine Teilung (T) aufweist, wobei die Anzahl der Teilungen (T) von der Länge der Platte (PL) abhängig ist, so dass gilt: je länger die Platte (PL) ist, desto geringer ist die Anzahl der Teilungen (T).
  5. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (PR) eine erste Platte (200) bildet und dass; das Profil (PR) jeweils symmetrisch zur Querachse (QA) und Langsachse (LA) der Platte (PL,200) angeordnet ist.
  6. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (RR) der zweiten Platte (301) im Vergleich zur ersten Platte (200) um maximal die Hälfte der Wellenlänge (WL) in Richtung der Querachse (QA) verschoben ist.
  7. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (PR) einer dritten Platte (302) im Vergleich zur ersten Platte (200) um 180° um die Hochachse (HA) der Platte (302) verdreht ist, wobei das Profil (PR) auch um einen beliebigen Wert in Richtung der Querachse (QA) verschoben ist.
  8. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (100) aus einem Stapel von Platten (600) gebildet wird, wobei beiden Arten von Platten (PL) immer abwechselnd zu übereinander angeordnet werden.
  9. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A) des Profils (PR) der Platte (PL) vorzugsweise zwischen 1.0 bis 3.5 mm beträgt.
  10. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge (WL) des Profils (PR) der Platte (PR) vorzugsweise zwischen 2.0 und 9.0 mm beträgt.
  11. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwinkel (α) zwischen den geraden Abschnitten des Profils (PR) vorzugsweise zwischen 90° und 180° beträgt.
  12. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauföffnung (ZÖ1) für den Zulauf, dass die Ablauföffnung (AÖ1) für den Ablauf des ersten Mediums (M1), insbesondere für ein gasförmiges Medium (M1), um bis zu den Faktor 10 größer sind wie die Zulauföffnung (ZÖ2) für den Zulauf sowie die Ablauföffnung (AÖ2) für den Ablauf des zweiten Mediums (M2),
  13. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (PL) zwischen den Zulauföffnungen (ZÖ1, ZÖ2) bzw. Ablauföffnungen (AÖ1, AÖ2) ein zusätzliches Profil (PRZ), insbesondere ein gerades Profil, wodurch sich zusätzliche Kontaktstellen (KS) zwischen den Platten (PL) hinzukommen, an denen die Platten (PL) verbunden sind.
  14. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (PL) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium bestehen.
  15. Wärmeübertrager (100) nach den vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (PL) an den Kontaktstellen (KS) vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Hartlöten verbunden sind.
  16. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers (100) insbesondere nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren insbesondere das Prägen der Platten (PL), das Stapeln (600) der Platten (PL) übereinander und das stoffschlüssige Verbinden der Platten (PL) miteinander, insbesondere Hartlöten umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Art der Platte (200) mit der anderen Art von Platte (301) oder Platte (302) zusammen immer abwechselnd übereinander angeordnet wird.
  18. Kältemittelkreislauf, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Kondensator, einen Verdampfer, einen Expansionsmechanismus, mindestens einem Wärmeübertrager (100), den verbindenden Leitungen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen 1-15 ausgebildet ist.
  19. Wärmeübertrager, insbesondere ein innerer Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Ölkühler, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen 1-15 ausgebildet ist.
DE102022103720.7A 2022-02-17 2022-02-17 Wärmeübertrager mit optimiertem Druckverlust Pending DE102022103720A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022103720.7A DE102022103720A1 (de) 2022-02-17 2022-02-17 Wärmeübertrager mit optimiertem Druckverlust
CN202310049310.1A CN116608714A (zh) 2022-02-17 2023-01-31 具有优化的压力损失的热交换器
US18/108,941 US20230258410A1 (en) 2022-02-17 2023-02-13 Heat exchanger with optimized pressure loss

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022103720.7A DE102022103720A1 (de) 2022-02-17 2022-02-17 Wärmeübertrager mit optimiertem Druckverlust

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022103720A1 true DE102022103720A1 (de) 2023-08-17

Family

ID=87430541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022103720.7A Pending DE102022103720A1 (de) 2022-02-17 2022-02-17 Wärmeübertrager mit optimiertem Druckverlust

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230258410A1 (de)
CN (1) CN116608714A (de)
DE (1) DE102022103720A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004036951A1 (de) 2003-08-01 2005-05-25 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE60014580T2 (de) 1999-02-05 2005-10-13 Dana Canada Corp., Oakville Gehäuseloser wärmetauscher mit gewellter turbulenzeinlage
JP2012122687A (ja) 2010-12-09 2012-06-28 Hisaka Works Ltd プレート式熱交換器
US20210341186A1 (en) 2018-11-16 2021-11-04 Mitsubishi Electric Corporation Plate-type heat exchanger, heat pump device, and heat-pump-type cooling and heating hot-water supply system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60014580T2 (de) 1999-02-05 2005-10-13 Dana Canada Corp., Oakville Gehäuseloser wärmetauscher mit gewellter turbulenzeinlage
DE102004036951A1 (de) 2003-08-01 2005-05-25 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager sowie Verfahren zu dessen Herstellung
JP2012122687A (ja) 2010-12-09 2012-06-28 Hisaka Works Ltd プレート式熱交換器
US20210341186A1 (en) 2018-11-16 2021-11-04 Mitsubishi Electric Corporation Plate-type heat exchanger, heat pump device, and heat-pump-type cooling and heating hot-water supply system

Also Published As

Publication number Publication date
CN116608714A (zh) 2023-08-18
US20230258410A1 (en) 2023-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1654508B1 (de) Wärmeübertrager sowie verfahren zu dessen herstellung
DE69911131T2 (de) Wärmetauscher
DE60219538T2 (de) Wärmetauscher
DE3107010C2 (de) Metallkühler zum Kühlen eines unter hohem Druck durchströmenden Fluids durch Luft
WO2005071342A1 (de) Wärmetauscher, insbesondere öl-/kühlmittel-kühler
DE19961826A1 (de) Verdampfer, Heiz- und/oder Klimaanlage und Fahrzeug mit einem solchen Verdampfer
EP1910764B2 (de) Plattenelement für einen plattenkühler
DE202009015586U1 (de) Wärmeaustauschernetz
DE10247264A1 (de) Plattenwärmeübertrager in Stapelbauweise
DE10054158A1 (de) Mehrkammerrohr mit kreisförmigen Strömungskanälen
EP0774636A2 (de) Wärmetauscher, insbesondere Kältemittelverdampfer
DE3239004A1 (de) Packungsnut in plattenelement fuer plattenwaermetauscher
DE3215961A1 (de) Waermetauscher
DE4441503C2 (de) Wärmetauscher, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE10320812B4 (de) Plattenwärmeübertrager mit einwandigen und doppelwandigen Wärmeübertragerplatten
DE19709601A1 (de) Plattenwärmeübertrager
DE10257767A1 (de) Wärmeübertrager
WO2006074903A1 (de) Stapelscheiben-wärmetauscher
DE112009000983T5 (de) Wärmetauscher mit Streckgitterwirbelerzeuger
DE102013220313A1 (de) Stapelscheiben-Wärmetauscher
EP1588115B1 (de) Wärmeübertrager, insbesondere gaskühler
DE3148941A1 (de) Oelkuehler in scheibenbauweise
DE102022103720A1 (de) Wärmeübertrager mit optimiertem Druckverlust
AT411397B (de) Turbulenzerzeuger für einen wärmetauscher
DE2953738C2 (de) Plattenwärmeaustauscher

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication