DE1937592A1 - Heat exchangers, in particular plate heat exchangers for cooling oil in internal combustion engines - Google Patents

Description

Wärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauscher zum Kühlen von Öl bei Verbrennungsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauscher zum Kühlen von Öl bei Verbrennungsmaschinen, bestehend aus mehreren zu Einheiten zusammengesetzten Wärmeübertragungselementen und einem sie umgreifenden Mantel sowie einer Anzahl dem Ein- und Ausführen der wärmetauschenden Medien dienenden Öffnungen. Heat exchangers, in particular plate heat exchangers for cooling oil in internal combustion engines The invention relates to a heat exchanger, in particular Plate heat exchanger for cooling oil in combustion engines, consisting of several heat transfer elements assembled into units and one them encompassing coat and a number of the entry and exit of the heat exchanging Media serving openings.

Beim Kühlen oder Erwärmen von Medien, wie beispielsweise beim Kühlen des Öls von Verbrennungsmaschinen ist es bekann; Wärmetauscher zu verwenden, die mit zwei Strömungssystemen für dig wärmetauschenden Medien versehen aind, durch die zum einen das kalte und zum andern das heiße Medium durchgeführt werden.When cooling or heating media, such as when cooling of the oil from internal combustion engines, it is known; Heat exchanger to use that provided with two flow systems for dig heat-exchanging media aind, through which are carried out on the one hand by the cold medium and on the other hand by the hot medium.

Ein in Vorschlag gebrachter und als Kreuz strom-Plattenwärmetauscher ausgebildeter Austauscher dieser Art besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von Wellblechpaketen, die der Wärmeübertragung der sie durchströmenden Medien dienen und die in einem Gehäuse, das mit Ein- und Ausführstutzen versehen ist, untcrgebracht sind. Die Wellblechpakete, von denen mehrere zu Einheiten zusammengefaßt sind, sind zwischen sich durch ebene Platten voneinander getrenatw und es sind zwischen jeder Einheit weitere, der Umlenkung der Medien von Stufe zu Stufe dienenden Umlenkplatten vorgesehen. Die Umlenkplatten schließen dabei mit der jeweiligen ebenen Platte und dem Mantel des Wärmetauschers dicht ab, so daß die die einzelnen Einheiten passierenden wärmetauschenden Medien verlustfrei zur nächsten Einheit geleitet werden. Um einen optimalen Wärmeaustausch zwischen den austauschenden Medien zu erzielen, werden die den Wärmetauscher pasaierenden Medien sehr oft umgelenkt und dabei im Kreuzstrom durch die einzelnen Einheiten geleitet. Der auf diese Weise aufgebaute Wärmetauscher wird von dem Mantel umgeben, der an seiner Innenseite mit den Randzonen der Plattenpakete oder diese Pakete tragenden Pfosten verbunden ist. Die Pfosten sind dabei vorzugsweise als Eckbleche ausgebildet und können Je nach der zu tragenden Last der Plattenpakete als Winkel- oder Vierkantleisten ausgeführt sein. Die Befestigung des Mantels erfolgt dabei an diesen Pfosten einerseits und an den diesen Pfosten benachbarten Randzonen einzelner Plattenpakete andererseits.Es hat sich indessen herausgestellt, daß beim Bau von Wärmetauschern für insbesondere höhere Drücke in den austauschenden Medien größere Spannungen an den Befestigungssellendes Mantels auftreten? die zu einer starken Beanspruchung und somit zu einer Beschädigung dieser vielfach als Lötnaht ausgebildeten Befestigungestelle führen können, Weiterhin hat es sich gezeigt, daß der Einbau des Paketes der Wärmeaustauschelemente in einet geschlossenen, zylindrischen, abgeplatteten oder korbbogenförmigen Mantelkörper wegen der relativen Steifigkeit desselben schwierig werden kann. (Stand der Technik: Deutsche Patentanmeldung P 18 05 208.9).A proposed cross-flow plate heat exchanger trained exchanger of this type consists essentially of a number of Corrugated iron stacks that are used to transfer heat from the media flowing through them and which are accommodated in a housing which is provided with inlet and outlet nozzles are. The corrugated iron packages, several of which are combined into units, are between them separated from each other by flat plates and there are between each Unit further baffle plates serving to divert the media from step to step intended. The baffles close with the respective flat plate and the jacket of the heat exchanger tightly, so that the individual Units passing heat-exchanging media without loss to the next unit be directed. To ensure an optimal heat exchange between the exchanging media to achieve, the media passing through the heat exchanger are very often deflected and passed through the individual units in a cross flow. That way built-up heat exchanger is surrounded by the jacket on its inside with the edge zones of the plate packs or posts carrying these packs. The posts are preferably designed as corner plates and can, depending on The load to be borne by the plate packs is designed as angular or square strips be. The jacket is attached to this post on the one hand and at the edge zones of individual plate packs adjacent to these posts, on the other hand has been found, however, that in the construction of heat exchangers for in particular higher pressures in the exchanging media, greater stresses at the ends of the fastening points Mantle occur? which lead to heavy use and thus damage this can lead often formed as a soldered fastening point, Furthermore it has been shown that the installation of the package of heat exchange elements in one closed, cylindrical, flattened or bow-shaped shell body can become difficult because of its relative stiffness. (State of the art: German patent application P 18 05 208.9).

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine einfache Montage des Mantels zu ermöglichen und Uberbeanspruchungen an den Befestigungsstellen zwischen Mantel- und Wärmeaustaußchelementen zu vermeiden.This is where the invention, which is based on the object, a allow easy assembly of the jacket and overstressing at the attachment points to be avoided between jacket and heat exchange elements.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Mantel des Wärmetauschers' mindestens einen Längsspalt aufweist, und daß dessen spaltseitigen Längsränder zum Innern des Wärmetauschers hin eingezogen und an entsprechend bearbeiteten Flächen der diesen Rändern zugewandten Stirnseiten der Wärmeübertragungselemente befestigt sind.According to the invention, this object is achieved in a heat exchanger of initially mentioned type solved in that the jacket of the heat exchanger 'at least has a longitudinal gap, and that its gap-side longitudinal edges to the interior of the The heat exchanger is drawn in and on appropriately machined surfaces of these Edges facing end faces of the heat transfer elements are attached.

Durch diese Maßnahmen und-hier insbesondere durch das Versehen des Mantels mit einem oder mehreren Längs spalten wird eine einfache Montage des den Wärmetauscher umschließenden Mantels ermöglicht. Dies ist für eine Serienfertigung besonders entscheidend, da bei einer derartigen Fertigung der Arbeits- und damit Lohnanteil ein ausschlaggebender Faktor ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht daril, daß durch die Einknickung der Längsränder zum Innern des Wärmetauschers hin geringere Beanspruchungen an-den Befestigungsstellen auftreten, wodurch die Längsränder an den Befestigungsstellen bzw. Auflageflächen gehalten werden. Auf diese Weise entsteht eine absolut feste Verbindung swischen Plattenpaket bzw. Pfosten und Mantel bzw. Mantelteilen, die größeren Beanspruchungen, ohne Schaden zu nehmen, standzuhalten vermag.Through these measures and - here in particular through the mistake of the Jacket with one or more longitudinal columns is a simple assembly of the Enables heat exchanger enclosing jacket. This is for a series production particularly crucial, since in such a production of the work and thus Wage share is a determining factor. Another advantage of the invention consists daril that by the buckling of the longitudinal edges to the inside of the heat exchanger towards lower stresses occur at the fastening points, whereby the Longitudinal edges are held at the fastening points or support surfaces. on This creates an absolutely firm connection between the plate pack or post and jacket or jacket parts that are subject to greater stresses without being damaged able to withstand.

Um die Kantenkräfte, die zum Abheben des Längsrandes des Mantels bzw. Mantelteiles führen können, gering. zu halten, empfiehlt es sich, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die zum Innern des Wärmetauschers hin eingezogenen Längsränder mit einer parallel zum jeweiligen Längsrand verlaufenden Abknickung zu versehen.To reduce the edge forces that cause the longitudinal edge of the jacket to lift off. Can lead shell part, low. to keep, it is best to look for one more Feature of the invention, the drawn-in longitudinal edges towards the interior of the heat exchanger to be provided with a kink running parallel to the respective longitudinal edge.

Bei quadratischem oder polygonem Querschnitt des Wärmetauschers kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Mantel aus mehreren, der Anzahl der Seiten des Wärmetauschers entsprechenden Mantelteilen gebildet sein, und es können diese Mantelteile mit ihren zum Innern des Wärmeauschers hin gerichteten Längsrändern an den bearbeiteten Stirnseiten der Wärmeübertragungselemente befestigt sein. Die Unterteilung des Mantels des Wärmetauschers in mehrere Mantelteile hat darüber hinaus den Vorteil, daß die Herstellung von Wärmetauschern beliebigen Querschnittes erleichtert wird. Dies ist z.B. bei Wärmetauschern mit viereckigem bzw. korbbogenförmigem Querschnitt besondersder Fall.With a square or polygonal cross-section of the heat exchanger according to a further embodiment of the invention, the jacket from several, the number the sides of the heat exchanger corresponding shell parts be formed, and these jacket parts can be directed towards the inside of the heat exchanger Longitudinal edges attached to the machined end faces of the heat transfer elements be. The subdivision of the shell of the heat exchanger into several shell parts has in addition, the advantage that the production of heat exchangers of any cross-section is facilitated. This is e.g. for heat exchangers with a square or arched basket Cross section especially the case.

Weitere Merkmale der Erfindung können den restlichen Un4;eransprüchen und den Beschreibungsunterlagen entnommen werden.Further features of the invention can be claimed in the remaining claims and can be found in the information package.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines korbbogenf-örmigen Wärmetauschers mit an jeder seiner Seiten vorgesehenem Mantelteil dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Ansicht auf den gesamten Wärmetauscher gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach Fig.-1, Fig. 3 einen Schnitt durch den Wärmetauscher in der Ebene I-I in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt in der Ebene II-II in Fig. 1.In the drawing, an embodiment of the invention is based on a basket arch-shaped heat exchanger with provided on each of its sides Sheath part shown. It shows: FIG. 1 a view of the entire heat exchanger according to the invention, Fig. 2 is a plan view of the heat exchanger according to Fig.-1, Fig. 3 shows a section through the heat exchanger in plane I-I in FIG. 1, FIG Section in the plane II-II in FIG. 1.

Der Wärmetauscher 1 gemäß der Erfindung wird im wesentlichen von einer Anzahl von Wärmeübertragungselementen 2 gebildet, die zu-Sinheiten zusammengefaßt und von einem sie umgreifenden Mantel 3 umgeben bzw. gehalten werden. Die Wärmeübertragungselemente 2, die gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Wellbleche ausgeführt sind, sind durch ebene Platten 4 voneinander getrennt, und es sind diese Platten mit den Wellblechen dicht vergehloasen.The heat exchanger 1 according to the invention is essentially of a Number of heat transfer elements 2 formed, which are combined to -inunities and are surrounded or held by a jacket 3 that encompasses them. The heat transfer elements 2, which, according to the embodiment shown here, are designed as corrugated sheets are separated from each other by flat plates 4, and it is these plates tightly encased with the corrugated iron.

Die zu Einheiten zxsammengefaßten WErmeübertragungselemente 2 sind von Einheit zu Einheit durch Umlenkbleche 5 voneinander getrennt, wobei die Umlenkbleche einerseits mit einer der ebenen Platten 4 oder den Wärmeübertragungselementen 2 der Einheit und andererseits mit dem Innern des Mantels 3 des Wärmetauschers 1 dicht verbunden sind. Zum Zwecke des Ein- und Ausführens der wärmetauschend-en Medien ist der Wärmetauscher 1 mit einer Anzahl von Ein- und Ausführstutzen 6 bis 9 versehen. Da der Wärmetauscher-1 nach diesem Ausführungsbeispiel als Kreuzs trom-Plattenwärmetauscher ausgebildet ist, stehen die Längsachsen seiner Ein-und Ausführstutzen 6 bis 9 senkrecht aufeinander. Hierbei können der Ein- und Ausführstutze 6, 7 für das erhitzte Medium am Mantel 3 und der Ein- und Ausführstutzen 8, 9 für das kühlende Medium an einer der Stirnseiten des Wärmetauschers 1 angebracht sein. Eine umgekehrte Anordnung ist natürlich auch möglich. Gegebenenfalls kann auch der Einführstutzen 6 bzw. 8 an der einen Stirnseite und der Ausführstutzen 7 bis. 9 jedes Stromes an der anderen Stirnseite des Wärmetauschers 1 vorgesehen sein. Um die Befestigung des Mantels 3 an den einselnen Einheiten des Wärmetauschers, 1 spannungsfrei aussubilden und damit eine stets gleiohbleibende dichte Verbindung zwischen den Einheiten und dem Mantel 3 zu gewährleisten, weist bei zylindrischer Ausbildung des Wärmetauschers dessen Mantel mindestens einen Längs spalt auf, oder er besteht, wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, aus einer Anzahl, d.h. wie in diesem Beispiel, aus vier Mantelteilen 10 bis 13, die im Bereich der Ecken der Einheiten bzw. der Wärmeübertragungselemente 2 mit deren Längsrändern 14 an diesen befestigt sind. Um eine abhebende Kantenkraft an den Befestigungsstellen der Längsränder 14 der Mantelteile 10 bis 13 zu vermeiden, sind die Längeränder des Mantels bzw. der Mantelteile aus Innern des Wärme tauschere 1 hin eingezogen. Die iJLngsränder 14 sind dabei derart nach innen zum Wärmetauscher 1 hin eingezogen, daß sie entweder eie parallel aum Längsrand verlaufende Einknickung 15 oder eine, in der Zeichnung nicht dargestellte stetige Krümmung aufweisen. Entsprechend der Einknickung 15 bzw.The heat transfer elements combined into units 2 are separated from unit to unit by baffles 5, the Deflection plates on the one hand with one of the flat plates 4 or the heat transfer elements 2 of the unit and, on the other hand, with the interior of the shell 3 of the heat exchanger 1 are tightly connected. For the purpose of introducing and discharging the heat-exchanging media the heat exchanger 1 is provided with a number of inlet and outlet nozzles 6 to 9. Since the heat exchanger-1 according to this embodiment as a cross-flow plate heat exchanger is formed, the longitudinal axes of its inlet and outlet ports 6 to 9 are perpendicular on each other. Here, the inlet and outlet supports 6, 7 for the heated medium on the jacket 3 and the inlet and outlet ports 8, 9 for the cooling medium on one be attached to the end faces of the heat exchanger 1. A reverse arrangement is of course also possible. If necessary, the insertion nozzle 6 or 8 on one end face and the discharge nozzle 7 to. 9 of each stream on the other The end face of the heat exchanger 1 can be provided. To the attachment of the mantle 3 train on the individual units of the heat exchanger, 1 tension-free and thus a constant tight connection between the units and the To ensure jacket 3, has a cylindrical design of the heat exchanger whose jacket has at least one longitudinal gap, or it consists, as in Figs. 1 to 4, from a number, i.e. as in this example, from four shell parts 10 to 13, those in the area of the corners of the units or the heat transfer elements 2 with their longitudinal edges 14 are attached to these. About a lifting edge force to avoid at the fastening points of the longitudinal edges 14 of the shell parts 10 to 13, are the longer edges of the jacket or the jacket parts from inside the heat exchanger 1 moved in. The longitudinal edges 14 are in this way inward to the heat exchanger 1 drawn in so that they either have a buckle running parallel to the longitudinal edge 15th or have a continuous curvature, not shown in the drawing. Corresponding the buckling 15 resp.

Krümmung der Längsränder 14 sind auch die Wärmeübertragungselemente 2 an diesen Stellen bearbeitet. Die Längsränder 14 liegen an den bearbeiteten Stellen der Elemente plan auf und sind dort durch Löten oder dergleichen verbunden. Die Außenkänten 16 der Längsränder weisen einen Abstand 17 zwischen sich auf. Durch diesen Abstand 17 kann gegebenenfalls eine Leckage nach außen treten. Die Leckage, die von einem Raum 18 zwischen Mantelteil, z.B. 10 und Wärmeübertragungselement 2 über den Abstand 17 nach außen gelangt, kann nicht zum benachbarten Raum 19, in dem beispielsweise das kühlende oder das erhitzte Medium gefuhrt ist, gelangen, so daß dadurch eine Verunreinigung der wärmetauschenden Medien nicht auftreten kann. Auch kann die Leckage leicht rkannt und im Fall, daß sie zu Schäden Anlaß gibt, durch Abdichten der Austrittsstelle abgestellt werden. Die Querschnittsform des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Wärmetauschers 1 ist insofern besonders vorteilhaft, als die Befestigungastellen für die Mantelteile 10 bis 13 an den Wärmeübertragungselementen 2 besonders fest und dicht ausgeführt werden können. Das eingezogene Teil der Längiränder 14 liegt, wie oben bereits ausgeführt, plan auf den entsprechend seinem Verlauf bearbeiteten Stellen der Wärmeübertragungselemente 2 auf. Eine abhebende Kantenkraft an diesem Längsrand 14 kann kaum auftreten.Curvature of the longitudinal edges 14 are also the heat transfer elements 2 edited at these points. The longitudinal edges 14 are at the machined locations the elements are flat and are connected there by soldering or the like. the Outer boxes 16 of the longitudinal edges have a spacing 17 between them. By this distance 17 can possibly cause a leak to the outside. The leak, that of a space 18 between the shell part, e.g. 10 and the heat transfer element 2 reaches the outside via the distance 17, cannot reach the adjacent room 19, in to which, for example, the cooling or the heated medium is passed, so that contamination of the heat-exchanging media cannot occur as a result. The leakage can also be easily recognized and, in the event that it gives rise to damage, be turned off by sealing the exit point. The cross-sectional shape of the 1 to 4 shown heat exchanger 1 is particularly advantageous insofar as as the fastening points for the jacket parts 10 to 13 on the heat transfer elements 2 can be made particularly firm and tight. The indented part of the longitudinal edges 14 is, as already stated above, flat on the according to its course machined locations of the heat transfer elements 2. A lifting edge force at this longitudinal edge 14 can hardly occur.

Im Fall, daß die einzelnen Einheiten bzw. die einzelnen Wäriieübertragungselmnte 2 an in der Zeichnung nicht dargestellten Pfosten angebracht sind, ist es möglich, die den Mantelteilon 10 bis 13 zigewandten Seiten der Pfosten von vornherein mit der gewünschten Bearbeitung entsprechend den Bearbeitungen der eingezogenen Längsränder 14 zu ver sehen. Xine solche ausbildung bzw. eine solch Verwendung von Pfosten hätte den Vorteil, arll, insbesondere bei größeren Wärmetauschern die einzelnen Wärmeübertragungselemente 2 nicht erst nach dem Zusammenbau im Bereich der Bearbeitungsstelle zu bearbeiten, sondern deren Pfosten der gewünschten Bearbeitung, d.h. der entsprechenden Einknickung oder Krümmung der Längsränder anzupassen wären. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Plattenwärmetauschers sind die zu Einheiten zusammengefaßten Wärmeübertragungselemente 2 mittels durchgehender Schrauben 20 gehalten, die sich vom einen Ende bis zum anderen Ende des Wärmetauschers 1 erstrecken und dessen Abschlußbleche 21, 22 des Wärmetauschers zusammenziehen.In the event that the individual units or the individual heat transfer elements 2 are attached to posts not shown in the drawing, it is possible the sides of the posts facing the Mantelteilon 10 to 13 from the outset the desired processing according to the processing of the drawn-in longitudinal edges 14 to see. Xine would have such training or such a use of posts the advantage of arll, especially with larger ones Heat exchangers the individual heat transfer elements 2 not only after assembly in the area to edit the processing point, but their posts of the desired processing, i.e. the corresponding buckling or curvature of the longitudinal edges would have to be adapted. In the embodiment of the plate heat exchanger shown here, the Combined into units heat transfer elements 2 by means of continuous Screws 20 held that extend from one end to the other end of the heat exchanger 1 extend and pull together the end plates 21, 22 of the heat exchanger.

Claims (6)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1. Wärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauschers insbesondere zum Kühlen von Öl bei Verbrennungsmaschinen, bestehend aus mehreren zu Einheiten zusaamèngesetzten Wärmeübertragungselementen und einem sie umgreiTenden Mantel sowie einer Anzahl, dem Ein- und Ausführen der wärmetauschenden Medien dienenden Öffnungen-, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) des Wärmetauschers (1) mindestens einen Längsspalt aufweist, und daß dessen spaltseitigen Längsränder (14) zum Innern des Wärmetau---schers hin eingezogen und an entsprechend bearbeiteten Flächen der diesen Längsrändern zugewandten Stirnse-iten der Wärmeübertragungselemente befestigt sind.1. Heat exchangers, especially plate heat exchangers in particular for cooling oil in combustion engines, consisting of several units Assembled heat transfer elements and a jacket surrounding them as well a number of openings serving the inlet and outlet of the heat-exchanging media, characterized in that the jacket (3) of the heat exchanger (1) has at least one Has longitudinal gap, and that the gap-side longitudinal edges (14) to the interior of the Heat exchanger drawn in and on appropriately machined surfaces of these Longitudinal edges facing end faces of the heat transfer elements are attached. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Innern des Wärmetauschers (1) hin eingezogenen Längsränder (14) eine Einknickung (1) aufweisen 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the the longitudinal edges (14) drawn in towards the interior of the heat exchanger (1) have a kink (1) have 3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einknickung (15) parallel zum zugehörenden Längsrand (14) verläuft.3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the Buckle (15) runs parallel to the associated longitudinal edge (14). 4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Innern des Wärmetauschers (1) hin eingezogenen Längsränder (14) knickfrei sind, also eine stetige Krümmung aufweisen. 4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the the longitudinal edges (14) drawn in towards the inside of the heat exchanger (1) are free of kinks, thus have a constant curvature. 5. Wärmetauscher nach-Anspruch 1, mituadratischem oder polygonem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) aus mehreren, der Anzahl der Seiten des Wärmetauschers (1) entsprechenden,Mantelteilen (10 bis 13) gebildet ist, und daß diese Mantelteile mit deren zum Innern des Wärmetauschers hin gerichteten Längsrändern (14) an den bearbeiteten Stirnseiten der Wärmeübertragungselemente (2) befestigt sind.5. Heat exchanger according to claim 1, with a square or polygonal cross-section, characterized in that the jacket (3) consists of several, the number of sides of the Heat exchanger (1) corresponding shell parts (10 to 13) is formed, and that these jacket parts with their longitudinal edges directed towards the interior of the heat exchanger (14) attached to the machined end faces of the heat transfer elements (2) are. 6. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurohbgek'ennzeibhnet, daß die Längsränder (14)-in ihrem befestigten Zustand an den Wärmeübertragungselementen (2)' einen Längaspalt (z.B. Abstand 17) zwischen sich aufweisen.6. Heat exchanger according to claims 1 and 5, dadurohbgek'ennzeibhnet, that the longitudinal edges (14) -in their attached state to the heat transfer elements (2) 'have a longitudinal gap (e.g. distance 17) between them. L e e r s e i t eL e r s e i t e