DE102004003790A1 - Heat exchangers, in particular oil / coolant coolers - Google Patents

Heat exchangers, in particular oil / coolant coolers Download PDF

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Jens Richter
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Stapelscheiben-Ölkühler (1), in Scheibenbauweise, wobei zwei benachbarte Wärmetauscherplatten (2) einen Zwischenraum definieren, der von einem Wärmetauschermedium oder einem zu kühlenden oder zu erwärmenden zweiten Medium durchströmt ist, und an einem Ende eine Grundplatte (3) vorgesehen ist, die in zumindest im Wesentlichen flächiger Anlage an die benachbarte äußerste Wärmetauscherplatte (2) des Wärmetauschers ist. Dabei weist die Grundplatte (3) eine Vertiefung (3) mit einer der Wärmetauscherplatte (2) entsprechend verlaufenden Kontur auf.The invention relates to a heat exchanger, in particular a stacked disk oil cooler (1), in disk construction, wherein two adjacent heat exchanger plates (2) define a gap which is flowed through by a heat exchange medium or to be cooled or heated second medium, and at one end Base plate (3) is provided which is in at least substantially planar contact with the adjacent outermost heat exchanger plate (2) of the heat exchanger. In this case, the base plate (3) has a recess (3) with one of the heat exchanger plate (2) correspondingly extending contour.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Stapelscheiben-Ölkühler, in Scheibenbauweise gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a heat exchanger, in particular a stacked disc oil cooler, in disk construction according to the generic term of claim 1.
  • Aus der EP 0 623 798 A2 ist ein Plattenwärmetauscher mit aufeinandergestapelten wannenförmigen Wärmetauscherplatten, deren umlaufende Ränder aneinander anliegen und dicht miteinander verlötet sind, wobei alle Wärmetauscherplatten die gleiche Form aufweisen, bekannt. Hierbei ist die unterste Wärmetauscherplatte mittels einer Abschlussplatte verschlossen, wobei die Abschlussplatte plan am Boden der Wärmetauscherplatte anliegt und in der Abschlussplatte Öffnungen für Anschlüsse vorgesehen sind. Die Abschlussplatte ist vollständig eben ausgebildet. Ein bekannter Stapelscheiben-Ölkühler mit einer entsprechend ausgebildeten Abschlussplatte ist in den 9 und 10 dargestellt.From the EP 0 623 798 A2 is a plate heat exchanger with stacked trough-shaped heat exchanger plates whose peripheral edges abut each other and are sealed together, all heat exchanger plates have the same shape known. Here, the lowermost heat exchanger plate is closed by means of a cover plate, the end plate rests flat on the bottom of the heat exchanger plate and openings are provided in the end plate for connections. The end plate is completely flat. A well-known stacked disc oil cooler with a correspondingly formed end plate is in the 9 and 10 shown.
  • Ein derartiger Wärmetauscher lässt noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf die Stabilität desselben.One such heat exchanger leaves nothing to be desired, especially with regard to its stability.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen.It Object of the invention to provide an improved heat exchanger available put.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These Task is solved through a heat exchanger with the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • Erfindungsgemäß ist ein Wärmetauscher, insbesondere Stapelscheiben-Ölkühler, in Scheibenbauweise vorgesehen, bei dem die Grundplatte eine der benachbarten Wärmetauscherplatte entsprechende, vertiefte Fläche aufweist. Dabei liegen insbesondere die Flanken der äußersten Wärmetauscherplatte zumindest in ihrem unteren Bereich an den Flanken der vertieft verlaufenden Kontur der Grundplatte an. Durch die formschlüssige Anlage ergibt sich eine große Kontakt- und somit Verbindungsfläche zwischen der äußersten Wärmetauscherplatte und der Grundplatte, so dass bei entsprechender Verbindung mittels Lot o.ä. eine gute Anbindung und somit ein optimaler Kraftübergang besteht, so dass die Grundplatte für eine deutlich erhöhte Stabilität des Wärmetauschers führt.According to the invention is a Heat exchanger, in particular Stacking disc oil cooler, in Slice construction provided in which the base plate one of the adjacent heat exchanger plate corresponding, recessed area having. In particular, the flanks are the outermost heat exchanger plate at least in its lower part on the flanks of the recessed Contour of the base plate. Due to the positive fit results in a size Contact and thus connection surface between the extreme Heat exchanger plate and the base plate, so that with appropriate connection by means of solder etc. a good connection and thus an optimal force transfer exists, so that the Base plate for a significantly increased Stability of the heat exchanger leads.
  • Bevorzugt steht ein Rand der äußersten Wärmetauscherplatte über die Grundplatte über, zumindest in ihrem Randbereich, in dem sie mit der benachbarten Wärmetauscherplatte verbunden ist.Prefers is an edge of the outermost heat exchanger plate on the Base plate over, at least in its edge area, in which it with the neighboring heat exchanger plate connected is.
  • Die Vertiefung in der Grundplatte ist größer als die Materialstärke der äußersten Wärmetauscherplatte des Wärmetauschers, bevorzugt mindestens so tief wie die Materialstärke der Wärmetauscherplatte des Wärmetauschers zuzüglich der Hälfte der lichten Höhe zwischen der an der Grundplatte anliegenden äußersten Wärmetauscherplatte und der zweitäußersten Wärmetauscherplatte. Optimal ist eine Tiefe der Vertiefung, die mindestens so tief wie die Materialstärke der Wärmetauscherplatte des Wärmetauschers zuzüglich der lichten Höhe zwischen der an der Grundplatte anliegenden äußersten Wärmetauscherplatte und der zweitäußersten Wärmetauscherplatte ist.The Recess in the base plate is larger than the material thickness of the outermost heat exchanger plate the heat exchanger, preferably at least as deep as the material thickness of the heat exchanger plate of the heat exchanger plus half the clear height between the outermost heat exchanger plate resting against the base plate and the second outermost one Heat exchanger plate. Optimal is a depth of depression that is at least as deep as the material thickness the heat exchanger plate of the heat exchanger plus the clear height between the outermost heat exchanger plate resting against the base plate and the second outermost one heat exchanger plate is.
  • Die Kontur in der Grundplatte wird vorzugsweise mittels Prägen oder spanender Bearbeitung hergestellt. Andere Herstellungsverfahren sind möglich, so kann die Grundplatte beispielsweise gegossen werden.The Contour in the base plate is preferably by means of embossing or machined machining. Other manufacturing processes are possible, For example, the base plate can be cast.
  • Wärmetauscher gemäß der Erfindung können einerseits als Ölkühler aber auch als Verdampfer oder Kondensatoren, oder auch beispielsweise als Ladeluft-/Kühlmittel-Kühler, dienen. Dabei kann der Kältekreislauf einer solchen Einrichtung nicht nur zum Klimatisieren eines (Fahrzeug-)Innenraumes dienen sondern auch zum Kühlen von Wärmequellen, wie elektrischen Verbrauchern, Energiespeichern und Spannungsquellen oder von Ladeluft eines Turboladers. Der Wärmetauscher ist ein Kondensator, wenn beispielsweise durch Kondensation des Kältemittels einer Klimaanlage in einem kühlmittelbeaufschlagten kompakten Wärmeüberträger erfolgt und das Kühlmittel die Wärme in einem Wärmetauscher an Luft als weiteres Medium abgibt. Das Verdampfen bzw. Kondensieren eines anderen Mediums in einem entsprechende der Erfindung ausgebildeten Wärmetauscher kann beispielsweise auch in Anwendungen bei Brennstoffzellensystemen erfolgen.heat exchangers according to the invention can on the one hand as oil cooler but as evaporators or condensers, or even for example as a charge air / coolant radiator, serve. In this case, the refrigeration cycle Such a device not only for air conditioning a (vehicle) interior serve but also for cooling from heat sources, such as electrical loads, energy storage and voltage sources or the charge air of a turbocharger. The heat exchanger is a condenser, if, for example, by condensation of the refrigerant of an air conditioner in a coolant-loaded compact heat exchanger takes place and the coolant the heat in a heat exchanger in air as another medium. Evaporation or condensation another medium in a corresponding heat exchanger designed according to the invention For example, in applications in fuel cell systems respectively.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellung eines Wärmetauschers, insbesondere eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers sieht vor, dass die Grundplatte durch Prägen derselben erzeugt wird, anschließend ein entsprechend ausgerichtetes Stapeln der Wärmetauscherplatten und der Grundplatte und danach ein Verbinden durch Hartlöten erfolgt. Das Verbinden der Platten durch Hartlöten erfolgt dabei insbesondere so, dass die Platten an ihrem Rand dichtend miteinander verbunden sind und insbesondere gleichzeitig ein Verbinden benachbarter Platten an den Berührungsstellen von Profilen erfolgt. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Ausgestaltung ein stabiles und verwindungssteifes Element hergestellt.One inventive method for producing a heat exchanger, in particular a heat exchanger according to the invention provides that the base plate is produced by embossing the same, subsequently a correspondingly aligned stacking of the heat exchanger plates and the Base plate and then connected by brazing. The connecting the plates by brazing takes place in particular so that the plates sealing at its edge connected to each other and in particular at the same time a connection adjacent plates at the points of contact of profiles. This is particularly advantageous Design made a stable and torsion-resistant element.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von vier Ausführungsbeispielen mit Varianten unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:in the The invention will be described below with reference to four exemplary embodiments with variants with reference to the drawing explained in detail. In show the drawing:
  • 1a einen Schnitt durch einen Stapelscheiben-Ölkühler entlang der Linie A-A von 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 1a a section through a stacked-disk oil cooler along the line AA of 3 according to the first embodiment,
  • 1b einen Schnitt durch einen Stapelscheiben-Ölkühler entlang der Linie A-A von 3 gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels, 1b a section through a stacked-disk oil cooler along the line AA of 3 according to a variant of the first embodiment,
  • 2 eine perspektivische Darstellung des Stapelscheiben-Ölkühlers von 1a, 2 a perspective view of the stacked disc oil cooler of 1a .
  • 3 eine Draufsicht auf den Stapelscheiben-Ölkühler von 1a, 3 a plan view of the stacked disc oil cooler of 1a .
  • 4b einen Schnitt durch einen Stapelscheiben-Ölkühler gemäß einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, 4b a section through a stacked-disk oil cooler according to a variant of the second embodiment,
  • 5 einen Schnitt durch einen Stapelscheiben-Ölkühler gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, 5 a section through a stacked-disk oil cooler according to the third embodiment,
  • 6 einen Schnitt durch einen Stapelscheiben-Ölkühler gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, 6 a section through a stacked-disk oil cooler according to the fourth embodiment,
  • 7 eine Detailansicht von 6, 7 a detailed view of 6 .
  • 8 eine Wärmetauscherplatte gemäß dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel, 8th a heat exchanger plate according to the third and fourth embodiments,
  • 9 einen Schnitt durch einen Stapelscheiben-Ölkühler gemäß dem Stand der Technik, und 9 a section through a stacked disc oil cooler according to the prior art, and
  • 10 eine Detailansicht des Details B von 9. 10 a detail view of the detail B of 9 ,
  • Ein als Wärmetauscher dienender Scheibenstapel-Ölkühler 1, wie beispielsweise in der EP 0 623 798 A2 offenbart, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich mit einbezogen wird, weist eine Mehrzahl von aufeinandergestapelten gestanzten und tiefgezogenen Wärmetauscherplatten 2 auf, zwischen denen in abwechselnder Reihenfolge Kühlmittel und Öl strömt. Die Strömungsrichtung an den Kühlmittel-Anschlüssen ist in 2 durch Pfeile verdeutlicht. Das Öl wird von unten zu- und abgeführt.A disk stack oil cooler serving as a heat exchanger 1 , such as in the EP 0 623 798 A2 discloses, the disclosure content is expressly included, has a plurality of stacked stamped and deep-drawn heat exchanger plates 2 between which flows in alternating sequence of coolant and oil. The flow direction at the coolant connections is in 2 illustrated by arrows. The oil is supplied and discharged from below.
  • Zur Anbringung der Öl-Anschlüsse sowie zur Montage des Scheibenstapel-Ölkühlers 1 ist an der untersten Wärmetauscherplatte 2 an deren Unterseite eine Grundplatte 3 angebracht. Diese Grundplatte 3 weist, wie in 1a dargestellt, eine Vertiefung 5, vorliegend gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung, an ihrer Oberseite 6 auf, welche mit einer der Unterseite der untersten Wärmetauscherplatte 2 entsprechenden Kontur versehen ist, zumindest in deren unteren, ebenen Bereichen und im Bereich der Flanken. Die Vertiefung 5 wurde mittels Fräsens aus der rechteckförmigen Grundplatte 3 ausgefräst, wobei die Unterseite der Grundplatte 3 in ihrer Form unverändert ist.For mounting the oil connections and for mounting the disc stack oil cooler 1 is at the bottom heat exchanger plate 2 at the bottom of a base plate 3 appropriate. This base plate 3 points as in 1a represented, a depression 5 , According to the first embodiment, a recess, on its upper side 6 on, which with one of the underside of the bottom heat exchanger plate 2 corresponding contour is provided, at least in the lower, planar areas and in the region of the flanks. The depression 5 was made by milling from the rectangular base plate 3 milled out, with the bottom of the base plate 3 unchanged in shape.
  • Die Vertiefung 5 weist eine Tiefe auf, welche etwa annähernd der Materialstärke der untersten Wärmetauscherplatte 2 zuzüglich der lichten Höhe zwischen den beiden unteren Wärmetauscherplatten 2 entspricht.The depression 5 has a depth which is approximately approximately the material thickness of the lowermost heat exchanger plate 2 plus the clear height between the two lower heat exchanger plates 2 equivalent.
  • Gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist die Vertiefung 5 etwas tiefer als die Vertiefung 5 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet, vorliegend etwa zweimal die Materialstärke der Wärmetauscherplatten 2 zuzüglich der lichten Höhe zwischen den beiden untersten Wärmetauscherplatten 2.According to a variant of the first embodiment, the recess 5 a little deeper than the depression 5 formed in the first embodiment, in the present case about twice the material thickness of the heat exchanger plates 2 plus the clear height between the two bottom heat exchanger plates 2 ,
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 4a dargestellt ist und im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, weist die Grundplatte 3 zur Vermeidung übermäßiger Materialverdrängungen im Rahmen einer spanlosen Bearbeitung, auf ihrer Unterseite einen überstehenden Bereich 8 auf, etwa in einem Bereich in Fortsetzung der Wärmetauscherplatten 2. Hierbei hat der überstehende Bereich 8 einen ebenen Boden. Durch den überstehenden Bereich 8 kann eine größere Tiefe der Vertiefung 6 bei möglichst geringer Verformung und Materialverdrängung der Grundplatte 3 ermöglicht werden.According to the second embodiment, which is in 4a is shown and substantially corresponds to the first embodiment, the base plate 3 To avoid excessive material displacement in the context of a non-cutting processing, on its underside a projecting area 8th on, for example in an area in continuation of the heat exchanger plates 2 , Here is the supernatant area 8th a level floor. Through the protruding area 8th can have a greater depth of depression 6 at the lowest possible deformation and material displacement of the base plate 3 be enabled.
  • Gemäß einer in 4b dargestellten Variante entspricht die Tiefe der Vertiefung 5 etwa der Tiefe der Vertiefung 5 gemäß der Variante des ersten Ausführungsbeispiels.According to a in 4b variant shown corresponds to the depth of the recess 5 about the depth of the depression 5 according to the variant of the first embodiment.
  • In 5 ist als drittes Ausführungsbeispiel ein Schnitt durch einen Stapelscheiben-Ölkühler 1 dargestellt, der aus miteinander verbundenen Wärmetauscherplatten 2 und einer Grundplatte 3 gebildet ist. Zwischen den Wärmetauscherplatten 2 sind nach außen hin abgeschlossene Hohlräume ausgebildet. Die Hohlräume sind dabei alternierend über jeweils zumindest eine Zu- und Abflussleitungen mit erstem bzw. zweitem Medium versorgt und werden auch von dem entsprechenden Medium durchströmt. Dabei sind die Platten derart profiliert, dass zwischen den jeweiligen Profilen der Wärmetauscherplatten 2 Berührungsstellen auftreten. Im Bereich dieser Berührungsstellen sind die Wärmetauscherplatten 2 miteinander stoffschlüssig verbunden, in der Regel verlötet. Dabei sind die Wärmetauscherplatten 2 so ausgestaltet, dass sich die zwischen den Wärmetauscherplatten 2 ausbildende Strömung von erstem bzw. zweitem Medium von der entsprechenden Zufluss Leitung zur entsprechenden Abflussleitung nicht geradlinig verläuft. Ein Beispiel einer derartigen Wärmetauscherplatte 2 ist in 8 dargestellt.In 5 is a third embodiment, a section through a stacked disc oil cooler 1 shown, consisting of interconnected heat exchanger plates 2 and a base plate 3 is formed. Between the heat exchanger plates 2 are formed outwardly closed cavities. The cavities are alternately supplied via at least one inlet and outlet lines with first or second medium and are also flowed through by the corresponding medium. The plates are profiled in such a way that between the respective profiles of the heat exchanger plates 2 Touch points occur. In the area of these contact points are the heat exchanger plates 2 connected to each other cohesively, usually soldered. Here are the heat exchanger plates 2 designed so that the between the heat exchanger plates 2 forming flow of first or second medium from the corresponding inflow line to the corresponding discharge line is not rectilinear. An example of such a heat exchanger plate 2 is in 8th shown.
  • Dabei können die Wärmetauscherplatten 2 ein sich wiederholendes Wellenprofil aufweisen, das dann zumindest in einer Richtung quer zur Durchflussrichtung, welche die gerade Verbindung von den Eintrittsstellen des Mediums zu den Austrittsstellen ist, verläuft. Um diese Richtung herum verläuft das Wellenprofil zickzackförmig. Ein solches Wellenprofil bildet in einfacher Weise Strömungsleitbereiche, die geeignet sind die Strömung des den entsprechenden Hohlraum durchströmenden Mediums zu leiten. Die Strömung wird in ihrem Verlauf dadurch in vorteilhafter Weise mehrfach umgelenkt beziehungsweise durchströmt Bereiche, in denen der Abstand der Wärmetauscherplatten 2 zueinander unterschiedlich groß gestaltet ist. Daher variiert in diesen Bereichen die Strömungsgeschwindigkeit. Gleichzeitig wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Medium insgesamt über die gesamte Fläche der Wärmetauscherplatten 2 verteilt wird und so ein möglichst optimiertes Ausnutzen der gesamten Wärmeaustauschfläche erfolgt. In Abhängigkeit von dem Strömungsverhalten (Viskosität) des durchströmenden Mediums treten auch turbulente Strömungen auf. Die sich immer wieder einstellenden Richtungsänderungen des Fluids im Kanal und sich im Bereich des sich öffnenden Wellenkanals unter Umständen ausbildende Wirbel reißen die sich bildende Grenzschicht immer wieder auf. Dies führt zu einem verbesserten Wärmeübergang.In this case, the heat exchanger plates 2 have a repeating wave profile, the then at least in a direction transverse to the flow direction, which is the straight connection from the entry points of the medium to the exit points runs. Around this direction, the wave profile runs zigzag. Such a wave profile forms in a simple manner Strömungsleitbereiche that are suitable to direct the flow of the medium flowing through the corresponding cavity. As a result, the flow is advantageously redirected several times in its course or flows through regions in which the distance of the heat exchanger plates 2 designed to each other different sizes. Therefore, the flow rate varies in these areas. At the same time, it is advantageously achieved that the medium as a whole over the entire surface of the heat exchanger plates 2 is distributed and as optimized as possible utilization of the entire heat exchange surface takes place. Depending on the flow behavior (viscosity) of the medium flowing through, turbulent flows also occur. The ever-changing changes in direction of the fluid in the channel and in the region of the opening wave channel under certain circumstances forming vortices tear the forming boundary layer again and again. This leads to an improved heat transfer.
  • Alternativ kann das Wellenprofil zwischen Strömungsbereichen geradlinig verlaufende Schenkel aufweisen, wobei der Verlauf des Wellenprofils durch die Schenkellänge der Schenkel, den zwischen den Schenkeln gegebenen Schenkelwinkel und die Profiltiefe des Wellenprofils charakterisiert ist. Das Profil eines Wellenprofils wird in seinem Querschnitt durch den Verlauf im Bereich der Schenkel sowie im Krümmungsbereich festgelegt, wobei bevor zugte Ausgestaltungen eine Abweichung der Querschnittsform in diesen Bereichen vorsehen können.alternative the wave profile between flow areas can be rectilinear Have leg, the course of the wave profile through the leg length the thigh, the leg angle given between the thighs and the profile depth of the wave profile is characterized. The profile a wave profile becomes in its cross section by the course set in the region of the legs and in the curvature area, before zugte Embodiments, a deviation of the cross-sectional shape in these areas can provide.
  • Das zickzackförmig verlaufende Wellenprofil der Wärmetauscherplatten 2 wird dabei insbesondere durch die Schenkellänge, den Schenkelwinkel zwischen benachbarten Schenkeln sowie die Profiltiefe charakterisiert. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die Schenkellänge im Bereich von 8 bis 15 Millimetern, vorzugsweise im Bereich von 9 bis 12 Millimetern liegt. Typische Werte der Profiltiefe – die sich beispielsweise aus dem Abstand zwischen einem Wellenkamm und der Plattenmittelebene bemisst – liegen im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm. Für viele Anwendungen kann eine Profiltiefe zwischen 0,5 und 1 mm vorteilhaft sein, wobei Werte von ungefähr 0,75 mm bevorzugt sein können. Der Schenkelwinkel zwischen zwei Schenkeln des Wellenprofils beträgt vorzugsweise zwischen 45° und 135°. Insbesondere Werte um 90° stellen einen guten Kompromiss hinsichtlich Verteilung des Fluids, Durchströmgeschwindigkeit und Durchflussleistung des Wärmetauschers dar. Schenkellänge der Schenkelwinkel definieren zum einen die Strömungsleitfunktion des Wellenprofils zum anderen aber auch Berührungsstellen benachbarter Wärmetauscherplatten 2 aneinander, welche für die Stabilität des Wärmetauschers erforderlich ist. Die Eigensteifigkeit der Wärmetauscherplatten 2 gegenüber einer Druckbeaufschlagung durch die Medien, kann ohne die gegenseitige Abstützung nicht gewährleistet sein, wenn die Materialstärke der Wärmetauscherplatte 2 gering gewählt wird, wie dies bei vielen Anwendungen aus Gründen der Gewichtsersparnis sowie des Wärmeaustausches erwünscht ist. Dabei erfolgt in bevorzugter Ausgestaltung ein Verbinden der Wärmetauscherplatten 2 im Bereich der Berührungsstellen durch Hartlöten, wozu die Wärmetauscherplatten 2 zumindest einseitig mit einem Löthilfsmittel, wie Lötmittel, beschichtet sind. Die Auswahl von Schenkellänge und Schenkelwinkel erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit des durchströmenden Mediums und dessen Viskosität. Schenkellänge und Schenkelwinkel haben einen großen Einfluss auf die auftreten den Strömungsgeschwindigkeiten und den damit verbundenen Wärmeaustausch, sodass diese an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden. Die vorstehend genannten Werte beziehen sich dabei insbesondere auf die Verwendung von Wärmetauschern als Ölkühler bei Fahrzeugen, wo der Wärmeaustausch zwischen Motoröl und Kühlwasser erfolgt. Darüber hinaus sind sie natürlich auch von der Dimensionierung der Wärmetauscherplatten 2 und des sich aus dem Abstand der Wärmetauscherplatten 2 ergebenden Zwischenraum abhängig.The zigzagging wave profile of the heat exchanger plates 2 is characterized in particular by the leg length, the leg angle between adjacent legs and the tread depth. Preferred embodiments of the invention provide that the leg length is in the range of 8 to 15 millimeters, preferably in the range of 9 to 12 millimeters. Typical values of the tread depth - which is measured, for example, from the distance between a wave crest and the plate center plane - are in the range of 0.3 to 1.5 mm. For many applications, a tread depth between 0.5 and 1 mm may be advantageous, with values of about 0.75 mm being preferred. The leg angle between two legs of the wave profile is preferably between 45 ° and 135 °. In particular values around 90 ° represent a good compromise with respect to distribution of the fluid, flow velocity and flow capacity of the heat exchanger. Leg length of the leg angles define, on the one hand, the flow guiding function of the wave profile on the other but also contact points of adjacent heat exchanger plates 2 to each other, which is required for the stability of the heat exchanger. The inherent rigidity of the heat exchanger plates 2 against pressurization by the media, can not be guaranteed without the mutual support, if the material thickness of the heat exchanger plate 2 is low, as is desirable in many applications for reasons of weight saving and heat exchange. In this case, in a preferred embodiment, a joining of the heat exchanger plates 2 in the region of the contact points by brazing, including the heat exchanger plates 2 coated on at least one side with a soldering agent, such as solder. The choice of leg length and leg angle is preferably carried out as a function of the medium flowing through and its viscosity. Thigh length and leg angle have a great influence on the flow velocities and the associated heat exchange, so that they are adapted to the respective purpose. The above values relate in particular to the use of heat exchangers as oil coolers in vehicles, where the heat exchange between engine oil and cooling water takes place. In addition, of course, they are also of the dimensioning of the heat exchanger plates 2 and of the distance from the heat exchanger plates 2 resulting gap depending.
  • Die Gestalt des Wellenprofils wird im Wesentlichen durch die Form des Querschnitts senkrecht zur Außenkante des Profils in diesem Bereich sowie die durch die Teilung festgelegte Abfolge der Profile aufeinander im Verlauf quer zur Erstreckungsrichtung eines Wellenprofils über die Wärmetauscherplatte 2 hinweg festgelegt. Bevorzugte Ausgestaltungen sehen eine konstante Teilung, also einen festen Abstand zweier beliebiger zueinander benachbarter Wellenprofile vor. Die Gestalt des Wellenprofils ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sie auf der Außenseite des Wellenrückens einen Flachbereich aufweist. Der Flachbereich weist dabei insbesondere eine Breite von 0,1 bis 0,4 mm auf. Der Flachbereich ermöglicht eine gute, flächige Anlage zueinander benachbarter Wärmetauscherplatten 2 aneinander und damit eine leichte und stabile Herstellung der Abstützung bzw. Verbindung – wie durch Hartlöten – benachbarter Wärmetauscherplatten 2 miteinander.The shape of the wave profile is essentially determined by the shape of the cross section perpendicular to the outer edge of the profile in this area and the sequence of profiles defined by the pitch in the course transverse to the extension direction of a wave profile on the heat exchanger plate 2 set. Preferred embodiments provide a constant pitch, that is to say a fixed distance between any two adjacent wave profiles. The shape of the wave profile is particularly advantageous if it has a flat area on the outside of the wave back. The flat area has in particular a width of 0.1 to 0.4 mm. The flat area allows a good, flat contact with each other adjacent heat exchanger plates 2 to each other and thus a light and stable production of the support or connection - as by brazing - adjacent heat exchanger plates 2 together.
  • Die Wärmetauscherplatten 2 können dabei sowohl untereinander identisch, einander entsprechend oder ähnlich oder unterschiedlich gestaltet sein. Untereinander identische Wärmetauscherplatten 2 weisen das hinsichtlich der charakteristischen Eigenschaften des Wellenprofils sowie der Gestalt des Wellenprofils identische Eigenschaften auf. Einander entsprechende Wärmetauscherplatten 2 sind im Aufbau einander gleich, jedoch ist es möglich, dass die Wärmetauscherplatten 2 beispielsweise voneinander verschiedene Schenkelwinkel aufweisen. Einander entsprechende Wärmetauscherplatten 2 weisen vorzugsweise eine voneinander unterschiedliche Gestalt des Wellenprofils und/oder voneinander verschiedene Werte charakterisierender Größen auf, sind jedoch hinsichtlich der Ausbildung des Randes sowie von Ausbildung von Vorder- und Rückseite der Wärmetauscherplatten 2 einander entsprechend. Die alternierende Verwendung beispielsweise zweier einander entsprechender Wärmetauscherplatten 2, die sich lediglich durch unterschiedliche Schenkelwinkel in den charakteristischen Größen unterscheiden, hat den Vorteil, dass die Position und relative Lage von Berührungsstellen der Wärmetauscherplatten 2 aneinander im profilierten Bereich im Hinblick auf die erforderliche Steifigkeit und die erforderliche Durchströmung in einfacher Weise optimierbar sind.The heat exchanger plates 2 In this case, they can be identical to each other, corresponding to one another, or similar or different. Identical heat exchanger plates 2 have this with regard to the characteristic properties of the wave profile and the shape of the wave profile identical properties. Corresponding heat exchanger plates 2 are equal in construction to each other, however, it is possible that the heat exchanger plates 2 for example, have different leg angle from each other. Corresponding heat exchanger plates 2 Preferably, they have a different shape of the wave profile and / or mutually different values of characterizing sizes, but are in terms of the formation of the edge and formation of front and back of the heat exchanger plates 2 each other accordingly. The alternating use, for example, of two corresponding heat exchanger plates 2 , which differ only by different leg angle in the characteristic sizes, has the advantage that the position and relative position of contact points of the heat exchanger plates 2 each other in the profiled area in terms of the required stiffness and the required flow in a simple manner can be optimized.
  • Bei dem Material der Wärmetauscherplatten 2 und der Grundplatte 3 handelt es sich vorliegend um Aluminium. Dieses Material hat den Vorteil, eine niedere Dichte aufzuweisen und gleichzeitig das Erzeugen des Wellenprofils beispielsweise durch Prägen in einfacher Weise zu ermöglichen. Es kann zur Herstellung der Verbindung zweier benachbarter Platten im Bereich der Berührungsstellen sowie im Bereich der Ränder auf zumindest einer Seite vollflächig mit Löthilfsmittel wie Hartlot beschichtet sein. Je nach Auswahl des Löthilfsmittels sowie der Schichtdicke des Auftrags des Löthilfsmittels kann auch eine beidseitige Beschichtung mit Löthilfsmittel gegeben sein. Die Beschichtung mit Löthilfsmittel soll insbesondere im Bereich der Ränder und der Zu- und Abflussleitungen im Block dem zuverlässigen Herstellen einer fluiddichten Verbindung zweier Platten miteinander in einem Fügevorgang mit einem Fügewerkzeug (Hartlötofen) ohne Benutzen weiterer Hilfsmittel bzw. Hilfsstoffe dienen.In the material of the heat exchanger plates 2 and the base plate 3 this is aluminum in the present case. This material has the advantage of having a low density and at the same time to allow the production of the wave profile, for example by embossing in a simple manner. It can be coated over the entire area with soldering aids such as brazing alloy on at least one side to produce the connection between two adjacent plates in the region of the contact points and in the region of the edges. Depending on the choice of soldering agent and the layer thickness of the order of the soldering agent may also be given a double-sided coating with soldering agent. The coating with soldering agent should serve in particular in the region of the edges and the inlet and outlet lines in the block reliable production of a fluid-tight connection of two plates together in a joining process with a joining tool (brazing furnace) without using additional aids or auxiliaries.
  • Die Verbindung zwischen den Wärmetauscherplatten 2 und zwischen der untersten Wärmetauscherplatte 2 und der Grundplatte 3 ist insbesondere durch Hartlöten hergestellt. Um im Bereich des Randes der Wärmetauscher platten 2 eine gute Dichtwirkung und gleichzeitig einen stabilen Aufbau des Wärmetauschers zu erreichen, kann es vorgesehen sein, dass die Wärmetauscherplatten 2 einen abgekröpften Rand aufweisen, dessen Höhe so gewählt ist, dass wenigstens zwei zueinander benachbarte Wärmetauscherplatten 2 in diesem Randbereich aneinander anliegen und sich überlappen. Die Anzahl der sich im Randbereich überlappenden Wärmetauscherplatten 2 kann dabei bis zu fünf betragen. Je größer die Anzahl der sich überlappenden Wärmetauscherplatten 2 ist, desto steifer ist die hierdurch gebildete und nach außen hin den Wärmetauscher abschließende Wandung. Dies unterstützt gleichzeitig die Herstellung eines dauerhaft stabilen, widerstandsfähigen, fluiddichten Abschlusses der Wärmetauscherplatten 2 nach außen hin. Bevorzugte weiterführende Ausgestaltungen sehen dabei vor, dass das Wellenprofil sich bis in den Rand hinein und insbesondere über dessen gesamte Breite hinweg erstreckt. Dabei ist bei der Gestaltung des Wellenprofils darauf zu achten, dass die Wärmetauscherplatten 2 dennoch stapelbar bleiben, was dadurch geschieht, dass der Verlauf des Wellenprofils im Randbereich auf die Montagelage zweier benachbarter Wärmetauscherplatten 2 zueinander abgestimmt wird.The connection between the heat exchanger plates 2 and between the lowest heat exchanger plate 2 and the base plate 3 is especially made by brazing. To plates in the area of the edge of the heat exchanger 2 To achieve a good sealing effect and at the same time a stable construction of the heat exchanger, it may be provided that the heat exchanger plates 2 have a bent edge whose height is chosen so that at least two mutually adjacent heat exchanger plates 2 abut each other in this edge region and overlap. The number of overlapping heat exchanger plates in the edge area 2 can be up to five. The greater the number of overlapping heat exchanger plates 2 is, the stiffer the thus formed and outwardly the heat exchanger final wall. This simultaneously supports the production of a permanently stable, resistant, fluid-tight seal of the heat exchanger plates 2 outwardly. Preferred further embodiments provide that the wave profile extends into the edge and in particular over its entire width. It must be ensured in the design of the wave profile that the heat exchanger plates 2 still remain stackable, which is done by the fact that the course of the wave profile in the edge region on the mounting position of two adjacent heat exchanger plates 2 coordinated with each other.
  • 6 und 7 zeigen eine dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechende Abwandlung mit einer Grundplatte 3, die auf ihrer Unterseite einen überstehenden Bereich 8 etwa in Fortsetzung der Wärmetauscherplatten 2 aufweist. Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat der überstehende Bereich 8 einen ebenen Boden. 6 and 7 show a modification corresponding to the third embodiment with a base plate 3 on their underside a protruding area 8th approximately in continuation of the heat exchanger plates 2 having. Also according to this embodiment, the projecting portion 8th a level floor.
  • 11
    Scheibenstapel-Ölkühler Disc stack oil cooler
    22
    Wärmetauscherplatteheat exchanger plate
    33
    Grundplatte baseplate
    55
    Vertiefungdeepening
    66
    Olberseite Olberseite
    88th
    überstehender Bereichprotruding Area

Claims (9)

  1. Wärmetauscher, insbesondere Stapelscheiben-Ölkühler (1 ), in Scheibenbauweise, wobei zwei benachbarte Wärmetauscherplatten (2) einen Zwischenraum definieren, der von einem Wärmetauschermedium oder einem zu kühlenden oder zu erwärmenden zweiten Medium durchströmt ist, und an einem Ende eine Grundplatte (3) vorgesehen ist, die in zumindest im Wesentlichen flächiger Anlage an die benachbarte äußerste Wärmetauscherplatte (2) des Wärmetauschers ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (3) eine Vertiefung (5) mit einer der Wärmetauscherplatte (2) entsprechend verlaufenden Kontur aufweist.Heat exchangers, in particular stacking disk oil coolers ( 1 ), in disk construction, with two adjacent heat exchanger plates ( 2 ) define a gap which is traversed by a heat exchange medium or a second medium to be cooled or heated, and at one end a base plate ( 3 ) is provided, which in at least substantially planar contact with the adjacent outermost heat exchanger plate ( 2 ) of the heat exchanger, characterized in that the base plate ( 3 ) a recess ( 5 ) with one of the heat exchanger plate ( 2 ) has correspondingly extending contour.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken der äußersten Wärmetauscherplatte zumindest in ihrem unteren Bereich an den Flanken der vertieft verlaufenden Kontur der Grundplatte (3) anliegen.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the flanks of the outermost heat exchanger plate at least in its lower region on the flanks of the recessed contour of the base plate ( 3 ) issue.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rand der äußersten Wärmetauscherplatte (2) über die Grundplatte (3) übersteht.Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that an edge of the outermost heat exchanger plate ( 2 ) over the base plate ( 3 ) survives.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (5) in der Grundplatte (3) größer als die Materialstärke der Wärmetauscherplatte (2) des Wärmetauschers ist.Heat exchanger according to one of the preceding the claims, characterized in that the recess ( 5 ) in the base plate ( 3 ) greater than the material thickness of the heat exchanger plate ( 2 ) of the heat exchanger is.
  5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (5) in der Grundplatte (3) mindestens so tief wie die Materialstärke der Wärmetauscherplatte (2) des Wärmetauschers zuzüglich der Hälfte der lichten Höhe zwischen der an der Grundplatte (3) anliegenden äußersten Wärmetauscherplatte (2) und der zweitäußersten Wärmetauscherplatte (2) ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the depression ( 5 ) in the base plate ( 3 ) at least as deep as the material thickness of the heat exchanger plate ( 2 ) of the heat exchanger plus half the clear height between the at the base plate ( 3 ) outermost heat exchanger plate ( 2 ) and the second outermost heat exchanger plate ( 2 ).
  6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (5) in der Grundplatte (3) mindestens so tief wie die Materialstärke der Wärmetauscherplatte (2) des Wärmetauschers zuzüglich der lichten Höhe zwischen der an der Grundplatte (3) anliegenden äußersten Wärmetauscherplatte (2) und der zweitäußersten Wärmetauscherplatte (2) ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the depression ( 5 ) in the base plate ( 3 ) at least as deep as the material thickness of the heat exchanger plate ( 2 ) of the heat exchanger plus the clear height between the at the base plate ( 3 ) outermost heat exchanger plate ( 2 ) and the second outermost heat exchanger plate ( 2 ).
  7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur in der Grundplatte mittels Prägen, Gießen oder spanender Bearbeitung hergestellt ist.heat exchangers according to one of the preceding claims, characterized that the contour in the base plate by means of embossing, casting or machining is made.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (3) mindestens eine Versorgungsöffnung für eines der Medien aufweist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the base plate ( 3 ) has at least one supply opening for one of the media.
  9. Verwendung eines Wärmetauschers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 als Ladeluft-/Kühlmittel-Kühler, Abgaskühler, Verdampfer oder Ölkühler (1).Use of a heat exchanger according to one of claims 1 to 8 as a charge air / coolant cooler, exhaust gas cooler, evaporator or oil cooler ( 1 ).
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