DE102009007186A1

DE102009007186A1 - Plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE102009007186A1
Application number: DE200910007186
Authority: DE
Inventors: Walter Bambey
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, bestehend aus gestapelten Wärmetauscherplatten (1), die zwischen sich Kanäle (2) für Wärme tauschende Mittel bilden, wobei die Wärmetauscherplatten (1) Öffnungen (3) aufweisen, die je einen den Stapel durchsetzenden Eintrittssammelraum (4) und einen Austrittssammelraum (5) für die Mittel ausbilden und wobei der Eintritt (40) und der Austritt (50) wenigstens des einen Mittels an ein und derselben Seite (A) des Plattenwärmetauschers angeordnet sind. Solche Plattenwärmetauscher werden gemäß der Erfindung hinsichtlich der gleichmäßigen Durchströmung ihrer Kanäle (2) verbessert, indem die Wärmetauscherplatten (1) wenigstens eine zusätzliche Öffnung (30) aufweisen, die einen den Stapel durchsetzenden Strömungskanal (31) bilden, der hydraulisch mit dem Austrittssammelraum (5) verbunden ist, wobei der Austritt (50) an dem Strömungskanal (31) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher, bestehend aus gestapelten Wärmetauscherplatten, die zwischen sich Kanäle für wärmetauschende Mittel bilden, wobei die Wärmetauscherplatten Öffnungen aufweisen, die im Stapel je einen Eintrittssammelraum und einen Austrittssammelraum für die Mittel ausbilden und wobei der Eintritt und der Austritt für wenigstens eines der Mittel an derselben Seite des Plattenwärmetauschers angeordnet sind.
Solche Plattenwärmetauscher (siehe WO 94/29659 oder WO 96/38699 ) sind insbesondere im Kraftfahrzeug oft anzutreffen, und sie werden als Ölkühler oder auch zum Wärmeaustausch für andere Mittel wie Kältemittel, Abgas, Ladeluft usw. verwendet. Es handelt sich um recht kleine und sehr kompakte, gelötete Wärmetauscher.
Viele Wärmetauscher besitzen den Nachteil, dass nicht sämtliche ihrer Kanäle 2 gleichmäßig durchströmt werden, obwohl sie identisch ausgebildet sind, wodurch die theoretisch mögliche Wärmetauschleistung oft nicht erreicht wird. Die näher am Eintritt 40 liegenden Kanäle 2 werden stärker durchströmt als die weiter entfernt liegenden Kanäle 2, auch weil die näher am Eintritt 40 liegenden Kanäle 2 die kürzere Rücklaufleitung besitzen. (siehe 1)
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird gemäß der bekannten Tichelmann-Schaltung dafür Sorge getragen, dass alle Kanäle etwa dieselbe Länge von Zu- und Abströmwegen aufweisen, um einen hydraulischen Abgleich aller Kanäle zu erreichen. Die Tichelmann-Schaltung wird bei größeren Anlagen (Heizungen, Kraftwerken, Wärmerückgewinnungsanlagen, etc.) eingesetzt, möglicherweise weil dort entsprechend längere Strömungswege vorliegen. Vielleicht ist dort auch die vorteilhafte Wirkung spürbarer und rechtfertigt eher den Zusatzaufwand an Leitungen usw.
Eine dem Anmelder bekannte Veröffentlichung trägt die Nr. DE 102 31 049 A1 , eine andere Veröffentlichung, lediglich als Beispiel, ist DE 20 2006 012 225 U1 . In der letztgenannten Veröffentlichung werden Wärmespeichereinheiten nach Art der Tichelmann-Schaltung mittels Rohrleitungen strömungstechnisch verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei den oben beschriebenen Plattenwärmetauschern mit einfachen Maßnahmen eine Vergleichmäßigung der Durchströmung der Kanäle und, in der Folge davon, eine höhere Wärmetauschleistung zu erreichen. Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich mit einem Plattenwärmetauscher, der sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Weil die Wärmetauscherplatten erfindungsgemäß wenigstens eine zusätzliche Öffnung aufweisen, die einen den Stapel durchsetzenden Strömungskanal bilden, der hydraulisch mit dem Austrittssammelraum verbunden ist, wobei der Austritt an dem Strömungskanal angeordnet ist, wurde die Strömung in den einzelnen Kanälen etwa gleichmäßig auf dieselben verteilt, wodurch eine höhere Wärmetauschleistung erwartet werden kann.
Weitere Merkmale befinden sich in den abhängigen Patentansprüchen. Ferner gehen die Merkmale und deren Wirkungen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, die anhand der beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
Die 1 zeigt die übliche Durchströmung bei Plattenwärmetauschern.
Die 2 zeigt die Durchströmung gemäß der Erfindung.
Die 3 zeigt den Schnitt A-A durch den Plattenwärmetauscher gemäß 4.
Die 4 zeigt eine Draufsicht auf den Plattenwärmetauscher.
Der Plattenwärmetauscher des Ausführungsbeispiels ist ein mit Kühlflüssigkeit arbeitender Ölkühler. Er besteht aus gestapelten und durch Lötung verbundenen Wärmetauscherplatten 1, die zwischen sich Kanäle 2 für wärmetauschende Mittel bilden. Die Kanäle 2 sind wenigstens hinsichtlich ihres Strömungswiderstandes etwa identisch ausgebildet, jedenfalls zumindest diejenigen Kanäle 2 die für dasselbe Mittel vorgesehen sind. Die Wärmetauscherplatten 1 weisen sechs (6) Öffnungen 3 bzw. 30 auf, die je einen – also insgesamt sechs – den Stapel durchsetzenden Raum bzw. Kanal bilden. (4) Es handelt sich um je einen Eintrittssammelraum 4 für das Öl und für das Kühlmittel, um je einen Austrittssammelraum 5 und um zwei Strömungskanäle 31, einen für Öl und einen für das Kühlmittel. Die Strömungskanäle 31 werden mittels der Öffnungen 30 gebildet. (3) In diesem Ausführungsbeispiel befinden sich der Eintritt 40 und der Austritt 50 für Öl und für Kühlmittel an derselben Seite A des Plattenwärmetauschers, die die Basisseite ist.
Die Öffnungen 3 bzw. 30 sind runden Querschnitts, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Sie könnten beliebige Querschnittsformen aufweisen. Da die Öffnungen 3, 30 die Räume 4, 5 bzw. den Kanal 31 bilden, gilt Vorstehendes natürlich auch dafür. Der Strömungskanal 31 für Öl ist hydraulisch mit dem Austrittssammelraum 5 für Öl verbunden und der Strömungskanal 31 für Kühlmittel ist hydraulisch mit dem Austrittssammelraum 5 für Kühlmittel verbunden. Die den Mitteln zugeordneten Austritte 50 sind auf der Basisseite A ebenfalls mit dem jeweiligen Strömungskanal 31 verbunden. Die hydraulische Verbindung 60 zwischen dem Strömungskanal 31 und dem Austrittssammelraum 5 befindet sich an der der Basisseite A gegenüber liegenden Oberseite B des Plattenwärmetauschers. In der praktischen Ausführung würde sich zur Realisierung der hydraulischen Verbindung 60 wohl noch eine Platte an der Oberseite B befinden, wie in 3 skizzenhaft, mit gestrichelter Linie, angedeutet wurde. Es kann sich dabei um eine in der Regel sowieso notwendige Deckplatte 70 handeln, bei der die Verbindung 60 in Form einer örtlichen Auswölbung 80 eingeformt wird. In den 3 und 4 verdeutlichen ferner die Pfeile mit Strich-Punkt-Linienführung den Öldurchfluss und die Pfeile mit durchgezogenen Linien den Fluss des Kühlmittels. Im Ausführungsbeispiel sind die Strömungskanäle 31 nahe am Rand der Wärmetauscherplatten 1 bzw. des Plattenwärmetauschers angeordnet. Auch die Sammelräume 4, 5 sind nahe am Rand angeordnet. In den Randgebieten ist die Durchströmung der Kanäle 2 nicht sehr intensiv, weshalb der Verlust an Wärmetauschfläche durch die Ausbildung der Räume 4, 5 bzw. der Strömungskanäle 31 in diesen Gebieten hingenommen werden kann.
Die 2 zeigt, im Vergleich mit der 1, den vorliegenden Vorschlag wohl am deutlichsten. Obwohl dort lediglich drei Kanäle 2 prinzipiell gezeigt sind, ist zu sehen, dass jeder Kanal 2 etwa die gleiche Länge von Zu-Abströmwegen aufweist, weshalb alle Kanäle 2 auch etwa gleichmäßig durchströmt werden können. Erreicht wird das, wie oben beschrieben, durch die Verbindung 60 zwischen dem Austrittssammelkanal 5 und dem Strömungskanal 31, der zum Austritt 50 führt. Die Eintritte 40 und die Austritte 50 für beide Mittel liegen an derselben Seite A des Plattenwärmetauschers. Es versteht sich allerdings, dass die vorgeschlagene Durchströmung einschließlich der Anordnung des Eintritts und des Austritts für nur eines der Mittel im Schutzumfang der Anmeldung liegen soll, und zwar unabhängig davon, wie die Durchströmung des anderen Mittels ausgestaltet ist.
Praktisch kann solch ein Plattenwärmetauscher oftmals etwa 30 oder mehr Kanäle 2 besitzen. Gegenwärtig laufen Messungen, um zu verifizieren, wie groß die Leistungssteigerung des vorschlagsgemäßen Plattenwärmetauschers ausfallen wird. Es besteht die Hoffnung, dass Plattenwärmetauscher gleicher Leistung zukünftig zwei oder drei Kanäle 2 weniger aufweisen könnten, was den Anwendern sehr willkommen sein dürfte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 94/29659 [0002]
- WO 96/38699 [0002]
- DE 10231049 A1 [0005]
- DE 202006012225 U1 [0005]

Claims

Plattenwärmetauscher, bestehend aus gestapelten Wärmetauscherplatten (1), die zwischen sich Kanäle (2) für wärmetauschende Mittel bilden, wobei die Wärmetauscherplatten (1) Öffnungen (3) aufweisen, die je einen den Stapel durchsetzenden Eintrittssammelraum (4) und einen Austrittssammelraum (5) für die Mittel ausbilden und wobei der Eintritt (40) und der Austritt (50) wenigstens des einen Mittels an derselben Seite (A oder B) des Plattenwärmetauschers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherplatten (1) wenigstens eine zusätzliche Öffnung (30) aufweisen, die einen den Stapel durchsetzenden Strömungskanal (31) bilden, der hydraulisch mit dem Austrittssammelraum (5) und mit dem Austritt (50) verbunden ist.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, dass der Plattenwärmetauscher wenigstens zwei zusätzliche Öffnungen (30) aufweist, die wenigstens zwei Strömungskanäle (31) bilden, wobei der eine für das eine Mittel und der andere für das andere Mittel vorgesehen ist.
Plattenwärmetauscher nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strömungskanäle nahe am Rand der Wärmetauscherplatten bzw. des Plattenwärmetauschers angeordnet sind.
Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verbindung (60) zwischen dem Austrittssammelraum (5) und dem Strömungskanal (31) an der anderen Seite (A oder B) des Plattenwärmetauschers angeordnet ist.
Plattenwärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (31) an der einen Seite im Austritt (50) mündet.