DE19727145A1 - Caseless plate heat exchanger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gehäuselosen Plattenwärmetauscher, insbesondere flüssigkeitsgekühl­ ten Ölkühler, mit einer Vielzahl verformter, ineinander gestapelter und ein Paket bildender Wärme­ tauscherplatten, die getrennte Strömungskanäle für wärmeaustauschende Medien aufweisen und mit radial austretenden Anschlüssen für die Zu- und Abführung mindestens eines Mediums sowie mit das Paket von Wärmetauscherplatten abschließender Grund-und Deckplatte und wahlweise mit einem aufgesetzten Ölfilter.The invention relates to a housing-free plate heat exchanger, in particular liquid-cooled oil cooler, with a multitude of deformed, stacked heat that forms a package exchanger plates that have separate flow channels for heat-exchanging media and with radially emerging connections for the supply and discharge of at least one medium and with the base plate and cover plate that complete the heat exchanger plates and optionally with an attached oil filter.

Nach dieser Beschreibung ausgebildete Ölkühler sind aus dem US-Patent Nr. 4 708 199 bekannt. Die in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigten Ölkühler können sowohl glatte als verform­ te Deckplatten aufweisen. Die Deckplatten bilden im Falle eines aufgesetzten Ölfilters gleichzeitig die Abdichtungsfläche, unter Hinzufügung einer geeigneten Dichtung. Glatte Deckplatten sind hier dann vorgesehen, wenn radial abgehende Anschlüsse für das Kühlmedium unmittelbar unterhalb der Deckplatte angeordnet sind (Fig. 15). Wenn verformte Deckplatten verwendet werden, befinden sich die Anschlüsse unten, im Bereich der Grundplatte, wie es beispielsweise in der Fig. 9 des US- Patentes gezeigt ist.Oil coolers designed in accordance with this description are known from U.S. Patent No. 4,708,199. The oil coolers shown in the various embodiments can have both smooth and deformed cover plates. In the case of an oil filter, the cover plates also form the sealing surface, with the addition of a suitable seal. Smooth cover plates are provided here if radially outgoing connections for the cooling medium are arranged directly below the cover plate ( FIG. 15). If deformed cover plates are used, the connections are at the bottom, in the region of the base plate, as is shown, for example, in FIG. 9 of the US patent.

Das Einsetzen der Anschlußstutzen im Bereich unterhalb der Deckplatte ist fertigungstechnisch von Nachteil, weil sich dieselben entweder in einer seitlichen Öffnung des vertikalen Randes der Deck­ platte befinden oder auf diese Öffnung aufgesetzt sind. Sind die Anschlußstutzen aufgesetzt, müs­ sen sie vor dem Löten provisorisch gehalten werden, was Vorrichtungen erfordert. Sind die An­ schlußstutzen dagegen eingesetzt, muß das Maß der Löcher in der seitlichen vertikalen Wandung geringfügig größer sein, als der Durchmesser der Stutzen. Wegen der Beschichtung des Materials mit Lot, manchmal mit unterschiedlicher Schichtdicke, kann dieses Einsetzen demzufolge Schwie­ rigkeiten bereiten. Ferner werden die Dichtigkeit und die Festigkeit der Lötverbindung auch durch die Größe der zu verbindenden Flächen beeinflußt. Da die Lötfläche hier relativ klein ist, kann es vermehrt zu undichten oder nicht ausreichende Festigkeit aufweisende Verbindungen kommen. Aus einem weiteren US-Patent mit der Nr. 4 860 823, das ebenfalls einen Wärmetauscher betrifft, allerdings einen nach einem völlig anderen Prinzip aufgebauten Wärmetauscher, bestehend aus Rohrplatten, die Strömungskanäle für ein flüssiges Medium bilden und dazwischen eingelegten Lamellen, durch die ein gasförmiges Medium (Luft) strömt, ist es bekannt, radial austretende An­ schlußstutzen an den Sammelkästen (tank element 3) anzuordnen. Die Halbschalen der Sammel­ kästen besitzen halbrunde Anformungen, die beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen die Anschlußstutzen in sich aufnehmen. Hierdurch wird eine größere Lötfläche zur Verfügung gestellt, so daß die Dichtheit der Lötverbindung im Vergleich zur davor beschriebenen Lösung verbessert ist. Hier ist jedoch die Kombination des Wärmetauschers mit einem über dem Wärmetauscher an­ geordneten Filter nicht vorgesehen. Dieser Wärmetauscher ist beispielsweise als Verdampfer ein­ setzbar, der sich im Kühlkreislauf einer Klimaanlage befinden könnte.The insertion of the connecting piece in the area below the cover plate is technically from Disadvantage because they are either in a side opening of the vertical edge of the deck plate or are placed on this opening. If the connecting pieces are attached, they must be held temporarily before soldering, which requires devices. Are the first but end fitting used, the dimension of the holes in the side vertical wall be slightly larger than the diameter of the nozzle. Because of the coating of the material With solder, sometimes with different layer thicknesses, this insertion can therefore be difficult prepare. Furthermore, the tightness and strength of the solder joint are also through affects the size of the areas to be connected. Since the soldering area is relatively small here, it can increasingly leaky or insufficient strength connections. From another U.S. Patent No. 4,860,823, which also relates to a heat exchanger, however, a heat exchanger constructed according to a completely different principle, consisting of Pipe plates that form flow channels for a liquid medium and are inserted between them Slats through which a gaseous medium (air) flows, it is known to radially emerging Arrange the end connector on the header boxes (tank element 3). The half-shells of the collection boxes have semicircular projections which, when the two half-shells are joined together Take up the connecting piece. This provides a larger soldering area, so that the tightness of the soldered connection is improved compared to the solution previously described is. However, here is the combination of the heat exchanger with one above the heat exchanger ordered filter not provided. This heat exchanger is, for example, an evaporator settable, which could be in the cooling circuit of an air conditioning system.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem gehäuselosen Plattenwärmetauscher, insbe­ sondere flüssigkeitsgekühltem Ölkühler, die Dichtigkeit der Anschlußstutzen zu verbessern, die Herstellung des Plattenwärmetauschers zu vereinfachen und eine günstige Anschlußmöglichkeit für den über dem Plattenwärmetauscher angeordneten Filter zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is, in particular in a housing-free plate heat exchanger special liquid-cooled oil cooler to improve the tightness of the connecting piece  Simplify the manufacture of the plate heat exchanger and an inexpensive connection option for to provide the filter arranged above the plate heat exchanger.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the claims solved.

Danach weist die aus zwei zusammengefügten Teilen bestehende Deckplatte partiell über den Rand der Wärmetauscherplatten überstehende Bereiche auf, die halbschalenartig ausgebildete Abschnitte zur Aufnahme eines Anschlußstutzens besitzen, die über Öffnungen im unteren Teil der Deckplatte mit dem Strömungskanal des Mediums durch den Plattenwärmetauscher in Verbindung sind.Thereafter, the cover plate consisting of two parts joined partially over the On the edge of the heat exchanger plates projecting areas, the half-shell-shaped Have sections for receiving a connecting piece that have openings in the lower part of the Cover plate in connection with the flow channel of the medium through the plate heat exchanger are.

Die halbschalenartigen Abschnitte sind in ihrer Länge so gewählt, daß eine ausreichend große Löt­ fläche für die Anschlußstutzen innerhalb dieser Abschnitte zur Verfügung steht. Diese Abschnitte stehen vorzugsweise um einen geringen Betrag über den Rand der Wärmetauscherplatten, wo­ durch die Größe der Lötfläche variierbar ist. Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Ausbildung be­ steht darin, daß die Lötverbindung in einem Arbeitsschritt erfolgen kann, ohne daß zusätzliche Hilfsvorrichtungen zum Verspannen der Teile nötig sind. Die Einwirkung einer Kraft von oben, die beim Löten solcher Plattenwärmetauscher in jedem Fall notwendig ist und die ganz einfach durch die Auflage eines Metallklotzes erzielt werden kann, ist völlig ausreichend, um auch die Anschluß­ stutzen mit hoher Qualität in den halbschalenartigen Abschnitten zu verlöten.The half-shell-like sections are chosen in length so that a sufficiently large solder area for the connecting piece is available within these sections. These sections are preferably a small amount over the edge of the heat exchanger plates where can be varied by the size of the soldering area. A major advantage of such training be is that the solder joint can be done in one step without additional Auxiliary devices for clamping the parts are necessary. The action of a force from above that when soldering such plate heat exchangers is necessary in any case and simply by the support of a metal block can be achieved is completely sufficient to also connect to solder with high quality in the half-shell-like sections.

Der obere Teil der Deckplatte, also derjenige, der die Dichtfläche zum Filter bildet, weist eine kreisförmige Ausprägung auf, so daß die Dichtfläche ringförmig ausgebildet ist. In dieser Dichtflä­ che kann sich eine Ringdichtung befinden, d. h., die Dichtfläche besitzt ein umlaufende Sicke, in der die Ringdichtung eingelegt ist. Die Ausprägung dient gleichzeitig der Versteifung der Deckplatte und ermöglicht, geringere Blechdicken vorzusehen. Auch die untere Deckplatte kann eine Ausprägung zur Versteifung aufweisen.The upper part of the cover plate, ie the one that forms the sealing surface to the filter, has one circular shape, so that the sealing surface is annular. In this sealing surface there may be a ring seal, i. that is, the sealing surface has a circumferential bead in which the ring seal is inserted. The expression serves at the same time to stiffen the cover plate and makes it possible to provide smaller sheet thicknesses. The lower cover plate can also be shaped have for stiffening.

Ferner befindet sich in beiden Teilen der Deckplatte mindestens eine zentrale Öffnung, in der in bekannter Weise eine Hohlschraube für den Rücklauf des Öles angeordnet ist, die weiterführt, bis zum darüber befindlichen Filter. Die nach innen, zu dieser zentralen Öffnung weisenden Ränder der kreisförmigen Ausprägung, können eine oder mehrere weitere Öffnungen besitzen, durch die das Öl in den Filter eintreten kann. Mit diesen Öffnungen korrespondierende Öffnungen sind auch im unteren Teil der Deckplatte angeordnet. Die Öffnungen stehen in hydraulischer Verbindung mit den Strömungskanälen für das zweite Medium durch den Plattenwärmetauscher.Furthermore, there is at least one central opening in both parts of the cover plate, in which known way a banjo bolt for the return of the oil is arranged, which continues until to the filter above. The edges of the inward facing this central opening circular shape, can have one or more additional openings through which the Oil can enter the filter. Apertures corresponding to these openings are also in the arranged lower part of the cover plate. The openings are in hydraulic connection with the Flow channels for the second medium through the plate heat exchanger.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to the accompanying drawings.

Die einzige Figur zeigt eine auseinandergezogene Darstellung des gehäuselosen Plattenwärmetau­ schers 1. Das Paket aus Wärmetauscherplatten 2 wurde unten prinzipiell abgebildet und ist in an sich bekannter Weise ausgeformt, so daß getrennte Strömungskanäle 8 für das Kühlmittel und für das Öl entstehen. Solche Plattenwärmetauscher 1 besitzen gewöhnlich eine etwas dickere untere Grundplatte, die nicht gezeigt ist. The only figure shows an exploded view of the housing-less plate heat exchanger 1 . The package of heat exchanger plates 2 was shown in principle below and is shaped in a manner known per se, so that separate flow channels 8 for the coolant and for the oil are formed. Such plate heat exchangers 1 usually have a slightly thicker lower base plate, which is not shown.

Strömungspfeile 15 zeigen die Durchströmung des Plattenwärmetauschers 1 auf der Kühlmittelsei­ te. Die hier weniger interessierende Ölseite wurde nur durch Strömungsöffnungen 12 und die zen­ trale Strömungsöffnung 13 angedeutet.Flow arrows 15 show the flow through the plate heat exchanger 1 on the coolant side. The oil side of less interest here was only indicated by flow openings 12 and the central flow opening 13 .

Das gesamte Paket ist mit den Deckplatten 3a; 3b zu einer fest gefügten Einheit mittels Löten ver­ bunden. Auch die Deckplatten 3a; 3b sind so miteinander dicht verlötet, daß zumindest die Vermi­ schung des Kühlmittels mit dem Öl ausgeschlossen ist und weder Kühlmittel noch Öl nach außen austreten können. Selbstverständlich besteht auch eine Lötverbindung zur Trennung zwischen Kühlmitteleintritt und -austritt. Hier sind jedoch geringe Undichtigkeiten ohne schweiwiegende Fol­ gen.The entire package is with the cover plates 3 a; 3 b connected to a firmly joined unit by soldering. The cover plates 3 a; 3 b are so tightly soldered to one another that at least the mixing of the coolant with the oil is excluded and neither coolant nor oil can escape to the outside. Of course there is also a soldered connection to separate the coolant inlet and outlet. Here, however, there are minor leaks without any silent consequences.

Die untere Deckplatte 3b und die obere Deckplatte 3a sind durch Tiefziehen ausgeformte Teile. Die obere Deckplatte 3a weist eine ringförmige, nach oben überstehende Ausprägung 9 auf, die zur Auflage eines nicht gezeigten Ölfilters dient, aber gleichzeitig der Deckplatte 3a eine höhere Stabili­ tät verleiht, so daß diese aus einem dünneren Blech bestehen kann. Die Ausprägung 9 ist mit einer ringförmigen Sicke 14 versehen, die zur Aufnahme eines Dichtungsringes vorgesehen ist. Die zen­ trale Öffnung 13 dient der Zuführung des Öles in den Filter und auch der Rückführung des gefilter­ ten Öles. Die Zuführung des Öles könnte auch über nicht gezeigte Öffnungen innerhalb der Aus­ prägung 9 erfolgen.The lower cover plate 3 b and the upper cover plate 3 a are molded parts by deep drawing. The upper cover plate 3 a has an annular, protruding upward expression 9 , which serves to support an oil filter, not shown, but at the same time gives the cover plate 3 a higher stability, so that it can consist of a thinner sheet. The expression 9 is provided with an annular bead 14 , which is provided for receiving a sealing ring. The central opening 13 serves to supply the oil into the filter and also to return the filtered oil. The supply of the oil could also be done via openings not shown within the imprint 9 .

Die halbschalenartigen Abschnitte 4 ragen über den Rand 10 des Plattenwärmetauschers 1. Sie sind sowohl in der oberen Deckplatte 3a als auch in der darunter angeordneten Deckplatte 3b vor­ gesehen. Die halbschalenartigen Abschnitte 4 leisten ebenfalls einen zusätzlichen Beitrag zur Er­ höhung der Steifigkeit der Deckplatte 3. In dem einen Abschnitt 4 befindet sich der Anschlußstutzen 5 für den Zulauf des Kühlmittels in den Plattenwärmetauscher 1 und in dem anderen Abschnitt 4 ist dementsprechend der Anschlußstutzen 6 für den Rücklauf angeordnet. Die Abschnitte 4 in der unteren Deckplatte 3b weisen etwa die gleiche Länge auf. Diese Länge entspricht etwa dem Über­ stand der Deckplatte 3 über den Rand 10 des Paketes von Wärmetauscherplatten 2. Die obere Deckplatte 3a hat dagegen längere Abschnitte 4, die darüber hinaus auch unterschiedlich lang sind. Ihre Länge ist so gewählt, daß die in den Abschnitten 4 eingeschlossenen Anschlußstutzen 5 bzw. 6 in strömungstechnischer Verbindung mit den Öffnungen 7 bzw. dem Strömungskanal 8 stehen. Die inneren Enden 16; 17 der Abschnitte 4 sind mit fließenden Übergängen versehen, um den Strömungswiderstand für das Kühlmittel gering zu halten.The half-shell-like sections 4 protrude over the edge 10 of the plate heat exchanger 1 . They are seen both in the upper cover plate 3 a and in the cover plate 3 b arranged below. The half-shell-like sections 4 also make an additional contribution to increasing the rigidity of the cover plate 3 . In one section 4 there is the connection piece 5 for the inlet of the coolant into the plate heat exchanger 1 and in the other section 4 the connection piece 6 for the return is accordingly arranged. The sections 4 in the lower cover plate 3 b have approximately the same length. This length corresponds approximately to the level of the cover plate 3 over the edge 10 of the package of heat exchanger plates 2 . The upper cover plate 3 a, however, has longer sections 4 , which are also of different lengths. Their length is chosen so that the connecting pieces 5 and 6 enclosed in the sections 4 are in fluidic connection with the openings 7 and the flow channel 8 . The inner ends 16 ; 17 of the sections 4 are provided with flowing transitions in order to keep the flow resistance for the coolant low.

Die Anschlußstutzen 5 und 6 sind hier als gerade Stutzen ausgebildet. Je nach Einbaubedingung des Plattenwärmetauschers 1 könnten hier selbstverständlich auch knieförmige Anschlußstutzen zum Einsatz kommen.The connection piece 5 and 6 are designed here as a straight piece. Depending on the installation conditions of the plate heat exchanger 1 , knee-shaped connecting pieces could of course also be used here.

In den halbschalenartigen Abschnitten 4 sind Sicken 11 eingeprägt, die mit Sicken 11 um die An­ schlußstutzen 5; 6 übereinstimmen. Diese Sicken 11 dienen der Lagepositionierung der Anschluß­ stutzen 5; 6 in den halbschalenartigen Abschnitten 4 und verbessern die Dichtigkeit und Festigkeit.In the half-shell-like sections 4 beads 11 are embossed, the connection piece with beads 11 to the 5 ; 6 match. These beads 11 serve the position positioning of the connecting piece 5 ; 6 in the half-shell-like sections 4 and improve the tightness and strength.

Claims (8)

1. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher, insbesondere flüssigkeitsgekühlter Ölkühler, mit einer Viel­ zahl verformter, ineinander gestapelter und ein Paket bildender Wärmetauscherplatten, die getrenn­ te Strömungskanäle für wärmeaustauschende Medien aufweisen und mit radial austretenden An­ schlüssen für die Zu- und Abführung mindestens eines Mediums sowie mit das Paket von Wärme­ tauscherplatten abschließender Grundplatte und einer Deckplatte sowie wahlweise mit einem auf­ gesetzten Ölfilter, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (3) aus einer oberen (3a) und einer unteren Deckplatte (3b) besteht, die zusammen­ gefügt und verbunden sind und die mindestens einen über den Rand (10) des Plattenwärmetau­ schers (1) ragenden halbschalenartig ausgebildeten Abschnitt (4) zur Aufnahme eines Anschluß­ stutzens (5 oder 6) besitzen, der über Öffnungen (7) in der unteren Deckplatte (3b) mit dem Strö­ mungskanal (8) des Mediums durch den Plattenwärmetauscher (1) in Verbindung ist und daß die obere Deckplatte (3a) eine ringförmige Ausprägung (9) aufweist, die als Dichtfläche zu einem darüber angeordneten Filter dient.1.Houseless plate heat exchanger, in particular liquid-cooled oil cooler, with a large number of deformed, stacked and stacked heat exchanger plates, which have separate flow channels for heat-exchanging media and with radially emerging connections for the supply and discharge of at least one medium and with the package of heat exchanger closing base plate and a cover plate and optionally with an oil filter placed on it, characterized in that the cover plate ( 3 ) consists of an upper ( 3 a) and a lower cover plate ( 3 b) which are joined and connected together and which at least one over the edge ( 10 ) of the plate heat exchanger ( 1 ) protruding half-shell-shaped section ( 4 ) for receiving a connecting piece ( 5 or 6 ), which has openings ( 7 ) in the lower cover plate ( 3 b) with the flow mungskanal ( 8 ) of the medium through the plate heat exchanger ( 1 ) is connected and that the upper cover plate ( 3 a) has an annular shape ( 9 ) which serves as a sealing surface to a filter arranged above it. 2. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck­ platten (3a; 3b) zwei halbschalenartig ausgeprägte Abschnitte (4) aufweisen, wobei der eine Ab­ schnitt den Anschlußstutzen (5) für den Zulauf und der andere Abschnitt (4) den Anschlußstutzen (6) für den Ablauf aufnimmt.2. Caseless plate heat exchanger according to claim 1, characterized in that the cover plates ( 3 a; 3 b) have two half-shell-shaped sections ( 4 ), one cut from the connecting piece ( 5 ) for the inlet and the other section ( 4th ) receives the connecting piece ( 6 ) for the drain. 3. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die halbschalenartigen Abschnitte (4) zur Aufnahme der Anschlußstutzen (5; 6) dicht neben­ einander angeordnet sind.3. Caseless plate heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the half-shell-like sections ( 4 ) for receiving the connecting piece ( 5 ; 6 ) are arranged close to each other. 4. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die halbschaligen Abschnitte (4) zur Aufnahme der Anschlußstutzen (5; 6) an beliebigen Stellen des Umfanges des Plattenwärmetauschers (1) in den Deckplatten (3) angeordnet sind.4. Caseless plate heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the half-shell sections ( 4 ) for receiving the connecting piece ( 5 ; 6 ) are arranged at any points on the circumference of the plate heat exchanger ( 1 ) in the cover plates ( 3 ). 5. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die ringförmige Ausprägung (9) eine Ringnut (14) zur Aufnahme einer Dichtung aufweist.5. Caseless plate heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the annular shape ( 9 ) has an annular groove ( 14 ) for receiving a seal. 6. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die halbschalenartigen Abschnitte (4) in der unteren Deckplatte (3b) kürzer sind, als die halbschalenartigen Abschnitte (4) in der oberen Deckplatte (3a). 6. Caseless plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the half-shell-like sections ( 4 ) in the lower cover plate ( 3 b) are shorter than the half-shell-like sections ( 4 ) in the upper cover plate ( 3 a). 7. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Abschnitte, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die inneren Enden (16; 17) der halbschalenartigen Abschnitte (4) mit fließenden Übergängen ausgebildet sind.7. Caseless plate heat exchanger according to one of the preceding sections, characterized in that the inner ends ( 16 ; 17 ) of the half-shell-like sections ( 4 ) are formed with flowing transitions. 8. Gehäuseloser Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die halbschalenartigen Abschnitte (4) und die Anschlußstutzen (5; 6) senkrecht zur Längsachse der Anschlußstutzen angeordnete periphere Sicken (11) aufweisen, die zueinander passen.8. Caseless plate heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the half-shell-like sections ( 4 ) and the connecting piece ( 5 ; 6 ) perpendicular to the longitudinal axis of the connecting piece arranged peripheral beads ( 11 ) which fit together.