DE2923944A1

DE2923944A1 - Plattenwaermetauscher

Info

Publication number: DE2923944A1
Application number: DE19792923944
Authority: DE
Inventors: Giovanni Mela
Original assignee: Industria Piemontese Radiatori Automobili Spaipra
Current assignee: Industria Piemontese Radiatori Automobili Spaipra
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1980-03-13
Also published as: FR2428809A1; IT1159723B; IT7868381A0; GB2026676A

Description

■PATENTANWALT
DIPL.-ING. GERHARD GUSTORF

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Comnierzbank MürK»}ic»il· Kotuo-Nr. 472OOOD BLZ 7OO40041

IPRA S.p.A.

Via Torino 31,

Pianezza (Turin), Italien

München, 13. Juni 1979

M/20 087 -M/20 088

Plattenwärmetauscher

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Die Erfindung betrifft Plattenwärmetauscher, umfassend einen Stapel übereinander angeordneter und voneinander beabstandeter Platten, wodurch je zwei aufeinander folgende Platten eine Kammer des Wärmetauschers bilden, die abwechselnd zwei Kammertypen rind, nämlich ein erster Typ, der entlarr seinen: Rand verschlossen iet und zur Aufnahme einer erster. Mediums dient, das durch der; ViTrEetauscher fließt, und ein zweiter Typ, der zur Aufnahme eines zweiten Mediums dient, das durch den Värmetauscher fließt, wobei jede Platte zwei Löcher aufweist, von denen jedes \: axial zum entsprechenden Loch der benachbarten Platte ist derart, daß in dem Wärmetauscher für das durch diesen fließen- , de Medium ein Eingangskanal und ein Ausgangskanal gebildet ist, I die beide an einem Ende durch je eine Verschlußscheibe abgeschlossen sind, die mit einer der Endplatten des Wärmetauschers· verbunden ist, sowie Mittel zum Isolieren jeder Kammer des ί zweiten Typs vom Eingangs- und Ausgangskanal für das erste Me- j diurn. j

Derartige Plattenwärmetauscher werden zur Kühlung des Schmieröls in Verbrennungskraftmaschinen verwendet: das vom Motor kommende ι Schmieröl wird durch die Kammern des ersten Typs des Wärmetau- : schers geschickt, während die Kammern des zweiten Typs von einem Kühlmedium (im allgemeinen Wasser oder Luft) durchflossen sind. Im allgemeinen sind im Innern jeder Kammer des ersten Typs des Wärmetauschers Abschnitte aus Wellblech angeordnet oder verschweißt, die den Zweck haben, sowohl den Weg des Schmieröls im Innern dieser Kammern des ersten Typs kurvenreich zu gestalten als auch die gesamte Konstruktion zu versteifen. Die Druckänderungen in dem durch den Wärmetauscher fließenden Öl sind die Ursache für verhältnismäßig große Dauerschwingbeanspruchungen auf die Konstruktion des Wärmetauschers, insbesondere im Bereich des Eingangskanals und des Ausgangskanals für das Schmieröl; vor allem ist die Verschlußscheibe, die an jedem der beiden Kanäle vorgesehen ist, pulsierenden Kräften ausgesetzt, die zu dieser Verschlußscheibe rechtwinklig verlaufen und die versuchen, diese von der gegenüberliegenden End-

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platte des Wärmetauschers zu entfernen.

Bei Wärmetauschern der eingangs genannten Gattung ist es bekannt, an den Eingangs- und Ausgangskanälen für das.Schmieröl Verstärkungselemente einzusetzen, um jede der Verschlußscheiben direkt mit der Endplatte des Wärmetauschers, die der Verschluß-

: scheibe gegenüberliegt, zu verbinder,; normalerweise ist an dieser Endplatte ein Anschlußstutzen verschweißt, der koaxial zu dem der Verschlußsoheibe entsprechenden Loch der Platte verläuft und zur Verbindung eines Rohres für die Zufuhr des Schmier·

. Öles dient. Die genannten Verstärkungselemente werden dafür be- : nutzt, xim jede der Verschlußscheiben starr mit dem Anschluß- } stutzen zu verbinden, der am gegenüberliegenden Ende des züge- ;

^! hörigen Kanals liegt. Im Handel sind Wärmetauscher der erläu- 1

,· terten Gattung erhältlich, bei denen im Innern jedes Eingangs- j kanals und jedes Ausgangskanals für das Schmieröl ein Zuganker in Form eines zylindrischen Rohrabschnittes angeordnet ist, des-*·

. sen Enden mit der Verschlußscheibe des Kanals und mit dem dieser gegenüberliegenden Anschlußstutzen verschweißt sind. Diese Wärmetauscher sind jedoch nicht in der lage, hohen Beanspruchungen standzuhalten und einige besonders strenge Dauerversuche zu bestehen, denen diese Wärmetauscher aufgrund von Vorsichtsmaßregeln unterworfen werden.

Weiterhin sind Wärmetauscher der genannten Gattung im Handel erhältlich, bei denen die Verschlußscheibe für die Eingangskanäle und die Ausgangskanäle des Schmieröls mit dem der Verschlußschej be gegenüberliegenden Anschlußstutzen über eine rohrförmige Verstärkungssäule verbunden ist, die aus mehreren, zum Kanal koaxialen Ringen besteht, von denen jeder im Innern einer zugehörigen Kammer des ersten Typs mit einer der Platten, die diese Kammer bilden, und mit darin befindlichen Blechabschnitten verschweißt ist.

Wenn diese konstruktive Lösung vom Gesichtspunkt der Widerstands fähigkeit gegen Beanspruchungen, denen die Wärmetauscher aus-

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,resetzt sind, zwar wirksam ist, so weist sie aber den UachteiD auf, verhältnismäßig kompliziert und wenig wirtschaftlich zu sein; außerdem erfordert sie eine erhebliche Genauigkeit in der Konstruktion und bei der Montage des Wärmetauschers. Die komplizierte Konstruktion dieser Lösung wird dann noch vergrößert, wenn die erwähnten Ringe aus Stahl sind, denn in diesem Fall ist es erforderlich, zwischen jedem Ring aus Stahl und den Abschnitten aus gebogenem Blech, die in der Kammer des ersten Typs angeordnet sind, anschließend an den genannten Ring einen . weiteren, flachen Ring aus Kupfer vorzusehen, der den Zweck ; hat, ein Warmschweißen des Ringes aus Stahl an dem Blech zu er-

' möglichen. ■

• I

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Wärmetauscher, insbesondere zum Kühlen von Schmieröl in Verbrennungskraftmaschinen zu schaffen, der den erhöhten Beanspruchungen, denen er ausgesetzt sein kann, standzuhalten, ohne die Kachteile der bekannten Lösungen aufzuweisen, und der ins— besondere leicht und rasch herzustellen und zu montieren ist.

j Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Plat- ! ten an der zur jeweiligen Kammer des zweiten Typs gerichteten ; Seite im Bereich des Eingangskanals und des Ausgangskanals jeweils einen rohrförmigen, kegelstumpfförmigen Ansatz aufweisen, . der sich vom Rand des zugehörigen Loches koaxial zum Eingangs- bzw. Ausgangskanal erstreckt und der in die beiden entsprechenden, koaxialen Löcher der beiden Platten hineinragt, welche die der Kammer des zweiten Typs benachbarte Kammer des ersten Typs bilden, wobei das freie Ende jedes rohrförmigen Ansatzes ' zur Bildung einer rohrförmigen Säule in dem unmittelbar folgenden, rohrförmigen Ansatz verschweißt ist und Öffnungen zur Herstellung einer Verbindung des entsprechenden Kanals mit der zugehörigen Kammer des ersten Typs aufweist und wobei die Verschlußscheibe mehrere Ansätze aufweist, die an einem Ende der zugehörigen, rohrfömigen Säule verschweißt sind.

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In Weiterbildung cer Erfindung bestehen die Öffnungen dr-r rohrförmigen, kegelstumpfförinigen Ansätze aus gleichmäßir über öe;-Umfang verteilt angeordneten Einschnitten, die in den liana ar freien Ende jedes Ansatzes eingearbeitet sind«

liach einem weiteren Kerknial der Erfindung sind die rohrf crcir-er,, kogelstuEpfför-igen Ansätze einstückig mit den entsprechenden Platten durch Stanzen hergestellt.

Dadurch, daß am Eingangskanal und am Ausgangskanal für das Schmieröl eine rohrförmige Säule ausgebildet ist, die durch eine überlagerte Anordnung und gegenseitige Verschv/eißung der rohrförmigen, kegelstumpfförmigen Ansätze gebildet ist, um jede Verschlußscheibe mit dem zugehörigen Anschlußstutzen starr ; zu verbinden, wird die Widerstandsfähigkeit des Wärmetauschers erheblich verbessert, so daß dieser ohne die Gefahr von Verformungen oder eines Bruchs den sehr hohen Beanspruchungen, denen er ausgesetzt sein kann, standhält. Die rohrförmigen, kegelstumpfförmigen Ansätze können rasch und leicht durch die Stanzoperationen hergestellt werden, die bereits erforderlich sind, um die löcher in die Platten des Wärmetauschers einzuarbeiten. Darüber hinaus bilden diese Ansätze sehr nützliche und bequeme Bezugselemente für einen raschen und genauen Zusammenbau der Platten des Wärmetauschers.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II der Fig. 1, Figur 3 eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung

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von zwei aufeinander folgenden Platten dei: Vriret anschers,

ί Figur 4 eine perspektivische Unteransicht der in ?ig. 3 rezeig- ; ten Platten und

; Figur 5 eine Draufsicht auf einen Teil einer Platte des V.'arme- ' j tauschers während einer Phase der Herstellung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Plattenwärmetauscher gemäß der Erfindung bezeichnet, der zum Kühlen von Schmieröl in Verbrennungsmotoren verwendet wird. Der Wärmetauscher besteht aus einem Stapel von abgeflachten Rohren 2, die mit Abstand übereinander angeordnet sind und von denen jedes aus zwei mit Abstand übereinander angeordneten Platten besteht. Diese Platten können beispielsweise aus Inox-Stahlblech, aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder aus Aluminium bestehen. Das vom Kotor kommende Schmieröl gelangt über einen Eingangskanal 3, der in den Wärmetauscher 1 eingearbeitet ist, in die abgeflachten Rohre 2 und tritt durch einen in den Wärmetauscher 1 eingearbeiteten Ausgangskanal 4 wieder aus. Der Wärmetauscher 1 ist dazu bestimmt,'

in einem von einem Kühlmedium (im allgemeinen Wasser oder Luft) durchflossenen Behälter angeordnet zu werden; das Kühlmedium ist dabei gezwungen, die Zwischenräume zwischen den abgeflachten Rohren 2 in einer rechtwinklig zum Fluß des Schmieröles liegenden Richtung zu durchlaufen. Am Eingangskanal 3 für das Schmieröl und am Ausgangskanal 4»aus dem das Schmieröl wieder austritt, ist je ein Anschlußstutzen 5 bzw. 6 für die Verbindung der Rohre für die Versorgung mit Schmieröl befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Anschlußstutzen für den Eingang und für den Ausgang an einer Endplatte 2a des Wärmetauschers; allerdings kann sich der Anschlußstutzen 6 beispielsweise auch an einer Endplatte befinden, die der Endplatte mit dem Anschlußstutzen 5 gegenüberliegt.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht jedes der abgeflachten Rohre 2 aus zwei übereinander angeordneten Platten 7 und 8, die so

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miteinander versehweißt sind, daß sie eine Kammer 9 des Wärmetauschers bilden, die von Schmieröl durchflossen ist. Im Innern der Kammern 9 des Wärmetauschers sind Abschnitte aus Wellblech ^: angeordnet und verschweißt, die den Zweck haben, den Weg des Schmieröls durch die Kammern 9 kurvenreich zu gestalten und außerdem die gesamte Konstr\;ktion zu versteifen. Jeweils zwei einander benachbarte Platten, die Teil von zwei benachbarten, ' abgeflachten Rohren 2 sind, bilden miteinander eine Kammer 10 j des Wärmetausehers, durch die ein Kühlmittel strömt. Jede Platte des Wärmetauschers ist mit zwei Löchern 11 versehen, von denen jedes koaxial zum entsprechenden Loch der benachbarten Platte ist, so daß in dem Wärmetauscher der Eingangskanal 3

■■und der Ausgangskanal 4 für das Schmieröl gebildet werden. Jede Platte 8 des Wärmetauschers weist an jedem Loch einen erha-

! benen Rand 12 auf, der üblicherweise als "Schacht" bezeichnet wird und der die Aufgabe hat, die Kammern 10 des Wärmetauschers gegen die Kanäle 3 und 4 abzuschließen und die einander benachbarten Platten, die jeweils eine Kammer 10 bilden, auf Abstand zu halten.

, Die Platten des Wärmetauschers sind mit mehreren halbkugeligen , Vorsprüngen versehen, die gemeinsam miteinander wirken, um

j Durchbiegungen der Platten in ihrer eigenen Ebene zu verhindern, insbesondere während der Erwärmung des Wärmetauschers beim gegenseitigen Verschweißen der Einzelteile, aus denen der Wärmetauscher zusammengesetzt ist.

Jede der Platten 7 hat an jedem Loch 11 einen rohrförmigen, ke-J gelstumpfförmigen Ansatz 14t der sich vom Rand des entsprechen-

ι den Loches aus erstreckt. Dieser Ansatz durchläuft die Kammer 9 j des Wärmetauschers, die auf die Platte 7 folgt, und ist mit ; seinem freien Ende im unmittelbar darauf folgenden, kegelstumpf förmigen Ansatz 14 verschweißt. Am freien Rand jedes rohrförmigen Ansatzes 14 sind vier Einschnitte 15 vorgesehen, die untereinander gleichen Winke!abstand haben und auf diese Weise am Ansatz 14 vier Vorsprünge 16 bilden. Die Einschnitte 15 stellen eine Verbindung zwischen jeder der Kammern 9 des

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Wärmetauschers und der) Kanälen 3 unc A her, v/änrcnä die Eich überlagernden und miteinander verschweißten Vorsprün~e 16 vier in Längsrichtung verlaufende Zuganker bilden, die in der; bei— ι den Kanälen 5 und 4 angeordnet sind. Jeder der Kanäle ^! ist ar der Ende, das der. Anschlufcatutzer, 5 bzw. C gegerü liegt, Kit einer Versc-hlußr.eheibe 17 versehen, die vier Ancätze 1^a aufreist. Liese vier Ansätze 17a eine mit deir. unterer: Ende der rohrförmigen Säule, die durch die rohrförmigen Ansätze 14 ι der Platte 7 gebildet ist, verschweißt. Der rohrförrrage Ansatz 14, der sich an; gegenüberliegenden Ende der Verschlußscheibe 17 befindet, ist mit dem entsprechenden Ansohlußstutzen 5 bzw. 6 verschweißt. Auf diese Weise ist jede Verschlußscheibe 17 starr mit dem Anschlußstutzen verbunden.

Die rohrförmigen Ansätze 14 bilden ein bequemes Bezugselement j für einen leichten und raschen Zusammenbau der Platten des War- j metauschers. |

Jeder der rohrförmigen Ansätze 14 wird durch einen Stanzvorj gang gebildet, der üblicherweise für die Herstellung der Löcher 11 in die Platten des Wärmetauschers erforderlich ist; ; dabei stanzt der Stempel ein Loch von der in Figur 5 gezeigten j Form und biegt bei seiner fortschreitenden Bewegung rechtwinklig zur Platte die Ansätze 14 aus der Ebene der Platte heraus.

Selbstverständlich sind im Rahmendes Erfindungsgedankens andere Ausführungsformen möglich. So können beispielsweise die rohrförmigen Ansätze 14 anstatt an den Platten 7 an den Platten 8 vorgesehen sein; außerdem kann sich jeder der Ansätze 14 in Richtung auf die Verschlußscheibe erstrecken anstatt in Richtung auf den entsprechenden Anschlußstutzen.

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L e e r s e i t e

Claims

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P a tent an ε ρ r ü c h e

f\\ Plattenwärmetauscher, umfassend einen Stapel übereinander

angeordneter und voneinander beanstandeter Platten, wodurch ■ je zwei aufeinander folgende Platten eine Kammer des Wärmetauschers bilden, die abwechselnd zwei Kamiriertypen sind, nämlich ein erster Typ, der entlang seinem Rand verschlossen , ; ist und zur Aufnahme eines ersten Mediums dient, das durch ' ' den Wärmetauscher fließt, und ein zweiter Typ, der zur Auf- j : nähme eines zweiten Mediums dient, das durch den Wärmetau— ί scher fließt, wobei jede Platte zwei !Löcher aufweist, von : denen jedes koaxial zum entsprechenden Loch der benaehbar- j '< ten Platte Ist derart, daß in dem Wärmetauscher für das j durch diesen fließende Medium ein Eingangskanal und ein Aus-{ . gangskanal gebildet ist, die beide an einem Ende durch je eine Verschlußscheibe abgeschlossen sind, die mit einer der Endplatten des Wärmetausehers verbunden 1st, sowie Mittel zum Isolieren jeder Kammer des zweiten Typs vom Eingangs— und Ausgangskanal für das erste Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (7, 8) an der zur jeweiligen Kammer (10" des zweiten Typs gerichteten Seite Im Bereich des Eingangskanals (3) und des Ausgangskanals (4) jeweils einen xohrförmigen, kegelstumpfförmigen Ansatz (14) aufweisen, der sich vom Rand des zugehörigen Loches (11) koaxial zum Eingangsbzw. Ausgangskanal erstreckt und der in die beiden entsprechenden, koaxialen Löcher (11) der beiden Platten (7, 8) hineinragt, welche die der Kammer (10) des zweiten Typs benachbarte Kammer (9) des ersten Typs bilden, wobei das freie Ende jedes rohrförmigen Ansatzes (14) zur Bildung einer rohr-· förmigen Säule in dem unmittelbar folgenden, rohrförmigen Ansatz (14) verschweißt ist und Öffnungen (15) zur Herstellung einer Verbindung des entsprechenden Kanals (3, 4) mit der zugehörigen Kammer (9) des ersten Typs aufweist und wo-

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ORIGlNAt-fNSPECTED

bei die Versehlußscheibe (17) mehrere Ansätze (17a) aufweist, die an einem Ende der zugehörigen, rohrförmigen Säule verschweißt sind.
2. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadiireh gekennzeichnet, daß die Öffnungen der rohrförmigen, kegelstumpfförmigen Ansätze (14) aus gleichmäßig über dem Umfang verteilt angeordneten Einschnitten (15) bestehen, die in den Rand am freien Ende jedes Ansatzes (14) eingearbeitet sind.
3. Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen, kegeistumpfförmigen Ansätze (14) einstückig mit den entsprechenden Platten (7, 8) durch Stanzen hergestellt sind.

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