DE102009052489A1 - Apparatus for exchanging heat with a plate pack and method for its production - Google Patents

Apparatus for exchanging heat with a plate pack and method for its production Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme mit einem Plattenpaket 1 von wenigstens einer ersten, einer zweiten und einer dritten Platte 4, 5, 6. Die wenigstens drei Platten 4 bis 6 sind übereinander gestapelt und weisen Ausnehmungen 7 auf, welche in einer Ebene der jeweiligen Platten 4 bis 6 in Form eines regelmäßigen Musters angeordnet sind. Die erste und die zweite Platte 4 und 5 sowie die zweite und die dritte Platte 5 und 6 sind jeweils derart übereinander gestapelt, dass die benachbarten Platten jeweils wenigstens einen für ein Fluid zugänglichen gemeinsamen Kühlkanal 8 entlang einer Richtung in der Plattenebene ausbilden. Die wenigstens zwei Kühlkanäle 8a und 8b sind mit Hilfe von teilweise, aber nicht vollständig überlappend angeordneten Ausnehmungen 7 in den benachbarten Platten ausgebildet. Der wenigstens eine Kühlkanal 8a der ersten und der zweiten Platte 4 und 5 ist vollständig räumlich getrennt vom wenigstens einen Kühlkanal 8b der zweiten und der dritten Platte 5 und 6. Ein Verfahren zur Herstellung des Plattenpaketes 1 durch Übereinanderstapeln der Platten 2 bis 6 ist ebenfalls beschrieben.The present invention relates to a device for exchanging heat with a plate pack 1 of at least a first, a second and a third plate 4, 5, 6. The at least three plates 4 to 6 are stacked on top of each other and have recesses 7, which are arranged in a plane of the respective plates 4 to 6 in the form of a regular pattern. The first and second plates 4 and 5, and the second and third plates 5 and 6 are each stacked one over the other such that the adjacent plates each form at least one common cooling channel 8 accessible to a fluid along a direction in the plate plane. The at least two cooling channels 8a and 8b are formed by means of partially but not completely overlapping arranged recesses 7 in the adjacent plates. The at least one cooling channel 8a of the first and second plates 4 and 5 is completely separated from the at least one cooling channel 8b of the second and third plates 5 and 6. A method for producing the plate package 1 by stacking the plates 2 to 6 is also described ,

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Vorrichtung weist ein Plattenpaket auf, welches wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Platte umfasst. Die wenigstens drei Platten sind übereinander gestapelt und weisen Ausnehmungen auf, welche durchgehend durch die gesamte Dicke der jeweiligen Platte ausgebildet sind. Die Ausnehmungen sind in einer Ebene der jeweiligen Platte in Form eines regelmäßigen Musters angeordnet.The The present invention relates to an apparatus for replacement of heat and a process for their production. The device has a plate pack comprising at least a first, a second and a third plate. The at least three plates are one above the other stacked and have recesses, which through through the entire thickness of the respective plate are formed. The recesses are in a plane of each plate in the form of a regular Arranged pattern.

In vielen Anwendungen, wie sie z. B. durch elektrische Maschinen gegeben sind, fällt beim Transport und der Umwandlung von elektrischem Strom Wärme an. Die Wärme kann den Betrieb der elektrischen Einrichtung negativ beeinflussen und unter Umständen zur Zerstörung der Einrichtung führen. Um dies zu verhindern, werden in den Einrichtungen Vorrichtungen zur Entwärmung vorgesehen. Eine mögliche Vorrichtung ist durch Kühlplatten, wie sie z. B. aus der DE 10 2006 036 833 A1 bekannt sind, gegeben. Die Kühlplatten bestehen aus einem Stapel von Platten, welcher aus wenigstens zwei Platten mit Ausnehmungen aufgebaut ist. Die Platten sind angeordnet, dass sich die Ausnehmungen teilweise überlappen und einen Kühlkanal ausbilden. Ein Fluid, z. B. Wasser, welches durch den Kühlkanal strömt, kühlt die Platte und transportiert überschüssige Wärme aus der Einrichtung ab.In many applications, such as. B. are given by electrical machines, falls during transport and the conversion of electric current to heat. The heat can adversely affect the operation of the electrical device and possibly lead to the destruction of the device. To prevent this, devices for cooling are provided in the facilities. One possible device is by cooling plates, as z. B. from the DE 10 2006 036 833 A1 are known, given. The cooling plates consist of a stack of plates, which is composed of at least two plates with recesses. The plates are arranged such that the recesses partially overlap and form a cooling channel. A fluid, for. As water flowing through the cooling channel, the plate cools and transports excess heat from the device.

Ein Problem bei der beschriebenen Vorrichtung ist die Temperaturverteilung innerhalb einer Kühlplatte. So herrscht zwischen dem Ein- und dem Austritt des Kühlfluids in und aus der Kühlplatte eine starke Temperaturdifferenz. Bei temperaturempfindlichen Einrichtungen kann dies den ordnungsgemäßen Betrieb negativ beeinflussen.One Problem with the device described is the temperature distribution inside a cooling plate. So there is a difference between the and the exit of the cooling fluid into and out of the cooling plate a strong temperature difference. For temperature-sensitive devices This can negatively affect the proper operation influence.

Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, eine Kühlvorrichtung anzugeben, bei welcher die zuvor genannten Probleme zumindest vermindert sind. Insbesondere ist es Aufgabe, eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme anzugeben, welche eine Vereinheitlichung der Temperatur in einer Einrichtung ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung anzugeben.task it is the device according to the invention, a Specify cooling device, in which the aforementioned Problems are at least diminished. In particular, it is the task to provide a device for exchanging heat, which enables a standardization of the temperature in a facility. It is another object of the invention to provide a process for the preparation indicate the device.

Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zum Austausch von Wärme mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zur Herstellung der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.The specified task is with respect to the device for replacement of heat with the features of claim 1 and with respect the method of manufacturing the device having the features of claim 11 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens zur Herstellung der Vorrichtung gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche mit Merkmalen eines jeweils zugeordneten Unteranspruchs oder vorzugsweise auch mit Merkmalen mehrerer zugeordneter Unteransprüche kombiniert werden.advantageous Embodiments of the device according to the invention and the method for manufacturing the device are from the respectively associated dependent subclaims out. The features of the independent claims with features of a respective associated subclaim or preferably also with features of several associated subclaims be combined.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Austausch von Wärme weist ein Plattenpaket auf, welches wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Platte umfasst. Die wenigstens drei Platten sind übereinander gestapelt und weisen Ausnehmungen auf, welche durchgehend durch die gesamte Dicke der jeweiligen Platten ausgebildet sind. Die Ausnehmungen sind in einer Ebene der jeweiligen Platte in Form eines regelmäßigen Musters angeordnet. Die erste und die zweite Platte sowie die zweite und die dritte Platte sind jeweils benachbart, derart übereinander gestapelt, dass die benachbarten Platten jeweils wenigstens einen für ein Fluid zugänglichen gemeinsamen Kühlkanal entlang einer Richtung in der Platteebene ausbilden. Die wenigstens zwei Kühlkanäle sind mit Hilfe von teilweise, aber nicht vollständig überlappend angeordneten Ausnehmungen in den benachbarten Platten ausgebildet. Der wenigstens eine Kühlkanal der ersten und der zweiten Platte ist vollständig räumlich getrennt vom wenigstens einen Kühlkanal der zweiten und der dritten Platte.The Inventive device for exchanging Heat has a plate pack, which at least one first, second and third plates. The least three plates are stacked on top of each other and have recesses, which throughout the entire thickness of the respective plates are formed. The recesses are in one plane of the respective Plate arranged in the form of a regular pattern. The first and the second plate as well as the second and the third Each plate are adjacent, stacked one above the other, that the adjacent plates each have at least one for along a fluid accessible common cooling channel form a direction in the plate plane. The least two Cooling channels are partial, but with the help of not completely overlapping arranged recesses formed in the adjacent plates. The at least one cooling channel the first and the second plate is completely spatial separated from the at least one cooling channel of the second and the third plate.

Durch die Ausbildung von getrennten Kühlkanälen kann ein Fluid von unterschiedlichen Seiten der Vorrichtung eingebracht werden und z. B. in einem Gegenstromprinzip Wärme der Vorrichtung aufnehmen. Durch das Einströmen des Fluids zum Kühlen von verschiedenen Seiten wird eine Vergleichmäßigung des Kühleffekts erreicht. Ein Temperaturgradient zwischen Ein- und Austritt des Fluids in der Vorrichtung wird verringert. Die Vorrichtung wird in ihrer räumlichen Ausdehnung gleichmäßiger gekühlt. Alternativ kann bei einem Gegenstromprinzip die Vorrichtung als Wärmetauscher zwischen zwei Fluiden unterschiedlicher Temperatur genutzt werden.By the formation of separate cooling channels can a fluid is introduced from different sides of the device be and z. B. in a countercurrent heat of the device take up. By the inflow of the fluid for cooling from different sides is a homogenization achieved the cooling effect. A temperature gradient between Ingress and egress of the fluid in the device is reduced. The device becomes more uniform in its spatial extent cooled. Alternatively, in a countercurrent principle, the Device as a heat exchanger between two fluids different Temperature be used.

Bevorzugt können die Ausnehmungen der Platte eine gleiche Form aufweisen, insbesondere eine Y-Form. Dabei kann die Y-Form aus um jeweils 120 Grad gedrehten, gleichen Teilen zusammengesetzt sein. In benachbarten Platten können die Ausnehmungen so angeordnet sein, dass sie sich nur im Bereich der Enden der Y-Form überlappen. Bei dieser Form der Ausnehmungen lässt sich die Vorrichtung besonders einfach herstellen und die Ausnehmungen lassen sich einfach in Überlappung bringen.Prefers the recesses of the plate can have the same shape, in particular a Y-shape. The Y-shape can be off by 120 Degree turned, equal parts composed. In neighboring Plates, the recesses may be arranged so that they only overlap at the ends of the Y-shape. In this form of recesses, the device can be easy to make and the recesses are easy overlap.

Jedes Ende einer Ausnehmung mit Y-Form einer Platte kann mit jeweils einem Ende einer Ausnehmung mit Y-Form einer benachbarten Platte überlappt angeordnet sein, insbesondere mit jeweils genau einem Ende einer Ausnehmung mit Y-Form einer benachbarten Platte. Die gebildeten Kühlkanäle weisen so günstige Strömungsverhältnisse auf.Each end of a Y-shaped recess of a plate may be overlapped with one end of a Y-shaped recess of an adjacent plate, in particular each with one end of a Y-shaped recess of an adjacent plate. The formed cooling channels wei sen so favorable flow conditions.

Eine Platte kann aus mehreren identisch geformten, deckungsgleich übereinander gestapelten Teilplatten aufgebaut sein. Bezogen auf Kühlflächen mit Kantenlängen im Bereich einiger Zentimeter bis etwa einem Meter, kann die Dicke der Platte im Bereich von 0.5 mm–20 mm liegen und die Kanäle können eine Dicke im Bereich von 0.5 mm bis 20 mm aufweisen. Kleinstküh ler oder sehr große Kühlplatten können entsprechend veränderte Kanalabmessungen aufweisen.A Plate can consist of several identically shaped, congruent one above the other be constructed stacked part plates. Related to cooling surfaces with Edge lengths ranging from a few centimeters to about one Meters, the thickness of the plate can be in the range of 0.5mm-20 mm and the channels can have a thickness in the Range from 0.5 mm to 20 mm. Microcooler or very large cold plates can be used accordingly have changed channel dimensions.

Die Platten können aus einem Metall, insbesondere magnetisierbarem Eisen, bestehen. Weiterhin können die Platten mit einem elektrisch isolierenden Lack teilweise oder vollständig überzogen sein und/oder gegeneinander elektrisch isoliert sein.The Plates can be made of a metal, in particular magnetizable Iron, insist. Furthermore, the plates with a electrically insulating paint partially or completely coated be and / or be electrically isolated from each other.

Das Plattenpaket kann Teil eines Generators oder eines Motors sein und/oder Teil eines Rotors oder eines Stators sein.The Plate package may be part of a generator or an engine and / or Be part of a rotor or a stator.

Die Platten können aus einem Metall, insbesondere Aluminium oder Kupfer, bestehen.The Plates can be made of a metal, especially aluminum or copper.

Das Plattenpaket kann zur Kühlung von elektrischen Leistungskomponenten verwendet werden, wie beispielsweise zur Kühlung von elektrischen Energiespeichern oder Komponenten der Leistungselektronik.The Plate package can be used for cooling of electrical power components used, such as for cooling of electrical Energy storage or power electronics components.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer zuvor beschriebenen Vorrichtung ist gegeben, dadurch dass wenigstens drei Platten zu einem Plattenpaket derart übereinander gestapelt werden, dass wenigstens ein erster Kühlkanal durchgehend durch eine erste und durch eine zweite Platte des Plattenstapels entsteht. Es entsteht wenigstens ein vollständig räumlich vom wenigstens ersten Kühlkanal getrennter zweiter Kühlkanal, durchgehend durch die zweite und eine dritte Platte des Plattestapels. Die Kühlkanäle werden entlang wenigstens einer Richtung in einer Plattenebene durch Ausnehmungen in den wenigstens drei Platten gebildet. Die Ausnehmungen benachbarter Platten werden teilweise, aber nicht vollständig überlappend angeordnet.One Inventive method for producing a previously described device is given, characterized in that at least three plates to a plate package in such a way one above the other be stacked, that at least a first cooling channel through a first and a second plate of the plate stack arises. It creates at least a completely spatial separate from the at least first cooling channel second cooling channel, through the second and third plates of the plate stack. The cooling channels are along at least one Direction in a plane through recesses in the at least three plates formed. The recesses of adjacent plates are partially but not completely overlapping arranged.

Die Ausnehmungen können aus den Platten ausgestanzt und/oder ausgebohrt und/oder gefräst und/oder geätzt und/oder mit Hilfe eines Lasers ausgebildet werden.The Recesses can be punched out of the plates and / or drilled and / or milled and / or etched and / or be formed with the help of a laser.

Die Ausnehmungen in jedem der Platten können in einer Ebene der jeweiligen Platte in Form eines regelmäßigen Musters angeordnet werden. Dabei werden die erste und die dritte Platte mit gleichem, um 90 Grad gegeneinander gedrehtem Muster ausgebildet. Das zwischen der ersten und der dritten Platte angeordnete zweite Platte wird mit einem Muster ausgebildet, welches eine Überlagerung des Musters der ersten Platte mit dem Muster der dritten Platte ergibt, insbesondere mit einer Verschiebung der beiden Muster gegeneinander um einen halben Abstand der Ausnehmungen einer Platte zueinander.The Recesses in each of the plates can be in one plane the respective plate in the form of a regular Pattern are arranged. Here are the first and the third Plate with the same, formed by 90 degrees against each other rotated pattern. The second disposed between the first and third plates Plate is formed with a pattern, which is an overlay the pattern of the first plate with the pattern of the third plate results, in particular with a shift of the two patterns against each other by half a distance of the recesses of a plate to each other.

Es können alle Platten des Plattenpaketes so angeordnet werden, dass Ausnehmungen von benachbarten Platten sich gegenseitig überlappen und nicht deckungsgleich angeordnet sind.It all plates of the plate pack can be arranged so that recesses of adjacent plates overlap each other and are not arranged congruently.

Die Platten können durch Klebung und/oder durch Schnappverbindung und/oder durch Lötung und/oder durch Schrauben verbunden werden.The Plates can be made by gluing and / or by snap connection and / or connected by soldering and / or by screws become.

Die von den Ausnehmungen gebildeten Kühlkanäle können von einem Fluid, insbesondere Luft, Wasser oder Öle, Frostschutz- und Korrosionsschutzmitteln durchströmt werden.The can be formed by the recesses cooling channels from a fluid, in particular air, water or oils, antifreeze and corrosion inhibitors are flowed through.

Die wenigstens zwei Kühlkanäle können auch jeweils von einem Fluid durchströmt werden, wobei die wenigstens zwei Fluidströme sich in ihrer Temperatur unterscheiden und über die Platten ein Wärmeaustausch zwischen den voneinander getrennten Fluiden stattfindet.The at least two cooling channels can also each flowed through by a fluid, wherein the at least two fluid streams differ in their temperature and over the plates a heat exchange between takes place the separate fluids.

Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung ergeben sich die vorstehend erwähnten, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundenen Vorteile.For the inventive method for the preparation the device, the above-mentioned, associated with the device according to the invention Advantages.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der folgenden Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Nicht näher aus geführte Teile entsprechen Teilen, welche aus der DE 10 2006 036 833 A1 bekannt sind.Preferred embodiments of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims are explained in more detail with reference to the following figures, but without being limited thereto. Unspecified parts correspond to parts, which from the DE 10 2006 036 833 A1 are known.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Schrägansicht eines Plattenpaketes mit einem Kühlkanal nach dem Stand der Technik, und 1 an oblique view of a plate pack with a cooling channel according to the prior art, and

2 eine Aufsicht auf ein Plattenpaket mit zwei Platten nach dem Stand der Technik, wie es in 1 dargestellt ist, und 2 a top view of a plate pack with two plates according to the prior art, as in 1 is shown, and

3 eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Plattenpaket mit 3 Platten, wobei zwei räumlich voneinander getrennte Kühlkanäle ausgebildet sind, und 3 a plan view of an inventive plate package with 3 plates, wherein two spatially separate cooling channels are formed, and

4 eine erste Platte des Plattenpaketes, wie es in 3 dargestellt ist, und 4 a first plate of the plate pack, as shown in 3 is shown, and

5 eine zweite Platte des Plattenpaketes, wie es in 3 dargestellt ist, und 5 a second plate of the plate pack, as in 3 is shown, and

6 eine dritte Platte des Plattenpaketes, wie es in 3 dargestellt ist, und 6 a third plate of the plate pack, as shown in 3 is shown, and

7 eine Platte ohne ein Muster von Ausnehmungen, welches als Deckplatte auf oder unter dem Plattenpaket angeordnet ist, und 7 a plate without a pattern of recesses, which is arranged as a cover plate on or under the plate pack, and

8 eine Seitenansicht des Plattenpaketes mit einer Deckplatte auf und einem unter dem Plattenpaket und Anschlüssen für das An- und Abführen von Fluiden zu und von Kühlkanälen. 8th a side view of the plate pack with a cover plate on and one below the plate pack and connections for the supply and removal of fluids to and from cooling channels.

1 zeigt eine Schrägansicht auf ein Plattenpaket 1 mit Ausnehmungen 7 nach dem Stand der Technik, welches einen zusammenhängenden Kühlkanal 8 bzw. Kanal für ein Fluid aufweist. Das Plattenpaket 1 ist aus zwei übereinander gestapel ten Platten 4 und 5 aufgebaut und von einer oberen Deckplatte 2 auf und einer unteren Deckplatte 3 unter dem Plattenpaket 1 sandwichförmig eingeschlossen. Die zwei Platten 4 und 5 des Plattenpaketes 1 weisen jeweils Y-förmige Ausnehmungen 7 auf, welche in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind, ohne sich gegenseitig zu berühren. Die Ausnehmungen 7 ergeben jeweils in einer Platte 4 oder 5 ein regelmäßiges Muster. Benachbarte Platten 4 und 5 sind mit ihren Ausnehmungen 7 so angeordnet, dass sich die Ausnehmungen 7 nur in ihren Randbereichen überlappen. Jedes Ende einer Y-förmigen Ausnehmung 7 einer Platte 4 bzw. 5 überlappt mit einem Ende, insbesondere mit genau einem Ende, einer Y-förmigen Ausnehmung 7 der benachbarten Platte 5 bzw. 4. Durch die überlappenden Ausnehmungen 7 benachbarter Platten 4 und 5 wird ein durch die Platte 4 und 5 vollständig entlang der Plattenebene durchgehender Kühlkanal 8 gebildet. 1 shows an oblique view of a plate package 1 with recesses 7 according to the prior art, which has a coherent cooling channel 8th or channel for a fluid. The plate package 1 is made of two stacked th plates 4 and 5 constructed and from an upper cover plate 2 on and a lower cover plate 3 under the plate pack 1 sandwiched. The two plates 4 and 5 of the disk pack 1 each have Y-shaped recesses 7 which are arranged at regular intervals without touching each other. The recesses 7 each result in a plate 4 or 5 a regular pattern. Adjacent plates 4 and 5 are with their recesses 7 arranged so that the recesses 7 overlap only in their border areas. Each end of a Y-shaped recess 7 a plate 4 respectively. 5 overlaps with one end, in particular with exactly one end, a Y-shaped recess 7 the neighboring plate 5 respectively. 4 , Through the overlapping recesses 7 neighboring plates 4 and 5 one gets through the plate 4 and 5 completely along the plate plane continuous cooling channel 8th educated.

Der so gebildete Kühlkanal 8 kann von dem Fluid durchströmt werden, wobei das Fluid Abwärme der Platte 2 und 3 aufnehmen und abtransportieren kann. Ein häufig verwendetes Fluid zum Kühlen ist durch Wasser gegeben. Das Kühlwasser strömt in dem Kanal 8 parallel zu einer Ebene der Platte 2 bis 5. Die überlappenden Ausnehmungen 7 benachbarter Platten 4 und 5 bilden ein Muster, welches eine große gemeinsame Oberfläche zwischen den Platten 4 und 5 und dem Fluid ergibt. So wird bei einem kompakten, einfachen Aufbau eine effektive Kühlung möglich. Durch die Ausbildung des Kühlkanals 8 durch überlappende Ausnehmungen 7 in benachbarten Platten 4 und 5 ist eine einfache Herstellung des Kanals 8 möglich bei Übereinanderstapeln der Platten 2 bis 5.The cooling channel thus formed 8th can be traversed by the fluid, wherein the fluid waste heat of the plate 2 and 3 can pick up and remove. A commonly used fluid for cooling is given by water. The cooling water flows in the channel 8th parallel to a plane of the plate 2 to 5 , The overlapping recesses 7 neighboring plates 4 and 5 Form a pattern that has a large common surface between the plates 4 and 5 and the fluid. Thus, in a compact, simple construction, effective cooling becomes possible. By the formation of the cooling channel 8th through overlapping recesses 7 in neighboring plates 4 and 5 is a simple production of the channel 8th possible when stacking the plates 2 to 5 ,

In 2 ist eine Aufsicht auf ein Plattenpaket gezeigt, wie es in 1 dargestellt ist. Die schraffierten Ausnehmungen 7a sind in der ersten, im Plattenstapel oberen Platte 4 in einer ersten Ebene ausgebildet, und die durch Punkte gekennzeichneten Ausnehmungen 7b sind in der zweiten, im Plattenstapel unteren Platte 5 in einer zweiten Ebene ausgebildet. Die Ausnehmungen 7a und 7b der ersten und der zweiten Platte 4 und 5 überlappen sich alle, jeweils aber nur im Randbereich, d. h. an den Enden ihrer Y-Form. Durch das Muster der Ausnehmungen 7a in der ersten Platte 4 und das dazu verschobene gleiche Muster von Ausnehmungen 7b in der zweiten Platte 5, ergibt sich ein längs der Plattenebene durchgehender Kühlkanal 8, welcher die Form eines Netzwerkes aufweist.In 2 is a top view on a plate pack shown in it 1 is shown. The hatched recesses 7a are in the first, upper plate in the plate stack 4 formed in a first plane, and the recesses marked by dots 7b are in the second, in the plate stack lower plate 5 formed in a second plane. The recesses 7a and 7b the first and the second plate 4 and 5 all overlap, but only in the marginal area, ie at the ends of their Y-shape. Through the pattern of the recesses 7a in the first plate 4 and the same pattern of recesses displaced therefrom 7b in the second plate 5 , results in a continuous along the plate plane cooling channel 8th , which has the form of a network.

In 3 ist eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Plattenpaket 1 mit 3 Platten 4, 5, und 6 gezeigt. Die drei Platten 4 bis 6 sind übereinander gestapelt und weisen jeweils ein Muster von Ausnehmungen 7 auf. Die Ausnehmungen 7 sind in den Platten 4 bis 6 derart angeordnet, dass sich zwei räumlich voneinander getrennte, teilweise übereinanderliegende Kühlkanäle 8a und 8b ausbilden.In 3 is a plan view of an inventive plate package 1 with 3 plates 4 . 5 , and 6 shown. The three plates 4 to 6 are stacked on top of each other and each have a pattern of recesses 7 on. The recesses 7 are in the plates 4 to 6 arranged such that two spatially separated, partially superimposed cooling channels 8a and 8b form.

In der 4 ist die erste Platte 4 einzeln dargestellt, mit einem Muster der Ausnehmungen 7a. Auf der rechten und linken Seite in der Figurenebene sind jeweils ein Anström- 9 und ein Anströmkanal 10 dargestellt. Der Anströmkanal 9 dient dem Einbringen von Fluid in den ersten Kanal 8a. Der Anströmkanal 10 dient dem Fluid, um den ersten Kanal 8a verlassen bzw. entweichen zu können. Kreisförmig gestrichelt angedeutet sind jeweils Anschlüsse 11 an dem Anströmkanal 9 und an dem Abströmkanal 10.In the 4 is the first record 4 shown individually, with a pattern of the recesses 7a , On the right and left side in the plane of the figure, one inflow 9 and a flow channel 10 shown. The inflow channel 9 serves to introduce fluid into the first channel 8a , The inflow channel 10 serves the fluid to the first channel 8a leave or escape. Circular dashed lines are indicated in each case connections 11 at the inflow channel 9 and at the discharge channel 10 ,

In der 5 ist das Muster der Ausnehmungen 7b der zweiten Platte 5 dargestellt. Das Muster der Ausnehmungen 7b der zweiten Platte 5 ergibt sich als eine Überlagerung des Musters der Ausnehmungen 7a der ersten Platte 4 (siehe 4) mit dem gleichen Muster, um 180 Grad gedreht und um einen halben Abstand der Ausnehmungen 7a jeweils voneinander verschoben. Gestrichelt angedeutet auf der rechten und linken Seite in der Figurenebene sind jeweils der Anström- 9 und der Abströmkanal 10 des sich unterhalb der zweiten Platte 5 angeordneten dritten Platte 6 (siehe 6). Kreisförmig sind Bohrungen in der zweiten Platte 5 eingebracht, um über Anschlüsse 11 durch die erste und zweite Platte 4 und 5 hindurch, Fluid in den Anströmkanal 9 und den Anströmkanal 10 der dritten Platte 6 (siehe gestrichelte Linien und 6) einzubringen bzw. abzutransportieren.In the 5 is the pattern of the recesses 7b the second plate 5 shown. The pattern of the recesses 7b the second plate 5 results as a superposition of the pattern of the recesses 7a the first plate 4 (please refer 4 ) with the same pattern, rotated 180 degrees and half a distance of the recesses 7a each shifted from each other. Dashed lines indicate on the right and left side in the plane of the figure the inflow 9 and the discharge channel 10 which is below the second plate 5 arranged third plate 6 (please refer 6 ). Circular are holes in the second plate 5 introduced to about connections 11 through the first and second plate 4 and 5 through, fluid in the inflow 9 and the inflow channel 10 the third plate 6 (see dashed lines and 6 ) or transport away.

In der 6 ist die dritte Platte 6 einzeln dargestellt, mit einem Muster der Ausnehmungen 7c. Auf der rechten und linken Seite in der Figurenebene sind jeweils ein Anström- 9 und ein Abströmkanal 10 dargestellt. Der Anströmkanal 9 dient dem Einbringen von Fluid in den zweiten Kanal 8b. Der Abströmkanal 10 dient dem Fluid, um den zweiten Kanal 8b verlassen bzw. entweichen zu können. Kreisförmig angedeutet sind jeweils Anschlüsse 11 an den Anströmkanal 9 und an den Abströmkanal 10 in 6.In the 6 is the third plate 6 shown individually, with a pattern of the recesses 7c , On the right and left side in the plane of the figure, one inflow 9 and a discharge channel 10 shown. The inflow channel 9 serves to introduce fluid into the second channel 8b , The discharge channel 10 serves the fluid to the second channel 8b leave or escape. Circular indicated in each case connections 11 to the inflow channel 9 and to the outflow channel 10 in 6 ,

In 7 ist eine Deckplatte 2 (analog der Deckplatte 3) dargestellt, welches kein Muster von Ausnehmungen 7 aufweist. Mit Hilfe der Deckplatte 2 und 3 werden die Kanäle 8 nach oben hin oder nach unten hin abgedichtet. Eine Deckplatte 2 ist auf und eine Deckplatte 3 ist unter dem Plattenpaket 1 angeordnet. Die Platten 4 bis 6 mit Ausnehmungen liegen sandwichförmig zwischen den Deckplatten 2 und 3.In 7 is a cover plate 2 (analogous to the cover plate 3 ), which does not have a pattern of recesses 7 having. With the help of the cover plate 2 and 3 become the channels 8th sealed upwards or downwards. A cover plate 2 is on and a cover plate 3 is under the plate pack 1 arranged. The plates 4 to 6 with recesses are sandwiched between the cover plates 2 and 3 ,

Das Plattenpaket 1 ist in 8 von der Seite her dargestellt. In 7 kreisförmig angedeutete Anschlüsse sind in 8 mit Zu- und Abflussleitungen 12 verbunden gezeigt. Für jeden der zwei Kanäle 8a und 8b (in 8 der Einfachheit halber nicht im Detail dargestellt) sind jeweils ein Zu- und ein Abfluss 12 vorgesehen, welche in gegenüberliegenden Ecken des Plattenpaketes angeordnet sind. Somit können zwei Fluid-Kreisläufe getrennt voneinander mit Hilfe des ersten und zweiten Kanals 8a und 8b betrieben werden. Die zwei Kreisläufe können zum gleichmäßigeren Kühlen des Plattenpaketes 1 verwendet werden, da von zwei unterschiedlichen Seiten kühles Fluid in das Plattenpaket 1 strömen kann. Alternativ kann das Plattenpaket 1 als Wärmetauscher zwischen einem Fluid mit einer Temperatur T1 und einem Fluid mit einer höheren Temperatur T2 verwendet werden.The plate package 1 is in 8th shown from the side. In 7 Circular indicated connections are in 8th with inflow and outflow lines 12 shown connected. For each of the two channels 8a and 8b (in 8th for simplicity's sake not shown in detail) are each an inflow and outflow 12 provided, which are arranged in opposite corners of the plate pack. Thus, two fluid circuits can be separated from each other by means of the first and second channels 8a and 8b operate. The two circuits can be used to more evenly cool the plate pack 1 can be used because of two different sides of cool fluid in the plate pack 1 can flow. Alternatively, the plate package 1 be used as a heat exchanger between a fluid having a temperature T 1 and a fluid having a higher temperature T 2 .

Die in den Figuren dargestellten Platten 2 bis 6 weisen in der Regel eine Dicke im Bereich von 1 mm auf. Die Kanäle 8a und 8b weisen somit typischer Weise ebenfalls eine Dicke von 1 mm (2 mm an Stellen der Überlappung von Ausnehmungen 7) auf in Richtung senkrecht zur Plattenebene. Durch eine Stapelung von identischen Platten können auch Dicken der Kühlkanäle in Richtung senkrecht zur Plattenebene von 3 bis 30 mm oder mehr verwirklicht werden.The plates shown in the figures 2 to 6 typically have a thickness in the range of 1 mm. The channels 8a and 8b Thus, typically also have a thickness of 1 mm (2 mm at points of overlap of recesses 7 ) in the direction perpendicular to the plane of the plate. By stacking identical plates and thicknesses of the cooling channels in the direction perpendicular to the plane of the plate from 3 to 30 mm or more can be realized.

Die Platten 2 bis 6 und Kühlkanäle 8a und 8b können aber auch andere Größen, z. B. im Bereich von einigen Zentimetern Dicke aufweisen.The plates 2 to 6 and cooling channels 8a and 8b but also other sizes, eg. B. in the range of a few centimeters thick.

Die Breite der Ausnehmungen 7, und somit der Kanäle 8a und 8b, liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 30 mm. Es sind aber auch Kanalbreiten im Bereich von Zentimetern möglich.The width of the recesses 7 , and thus the channels 8a and 8b , is preferably in the range of 5 to 30 mm. But there are also channel widths in the range of centimeters possible.

Bezogen auf Kühlflächen mit Kantenlängen im Bereich einiger Zentimeter bis etwa einem Meter, kann die Dicke der Platten im Bereich von 0.5 mm–20 mm liegen und die Kanäle können eine Dicke im Bereich von 0.5 mm bis 20 mm aufweisen. Kleinstkühler oder sehr große Kühlplatten können entsprechend veränderte Kanalabmessungen aufweisen.Based on cooling surfaces with edge lengths in the range from a few inches to about a meter, the thickness of the plates can be in the range of 0.5 mm-20 mm and the channels may have a thickness in the range of 0.5 mm to 20 mm. Micro-coolers or very large cold plates can change accordingly channel dimensions exhibit.

Die Platten 2 bis 6 bestehen bevorzugt aus einem Metall, insbesondere Aluminium oder Kupfer. Es sind aber auch weitere reine Metalle oder Metall-Legierungen geeignet.The plates 2 to 6 are preferably made of a metal, in particular aluminum or copper. However, other pure metals or metal alloys are also suitable.

Eine Verwendung des Plattenpakets 1 als Wärmetauscher oder als Ständerplattenpaket in einem Stator einer Maschine, wie z. B. einem elektrischen Motor oder Generator, ist möglich.A use of the disk pack 1 as a heat exchanger or as stator core in a stator of a machine such. As an electric motor or generator is possible.

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Claims (16)

Vorrichtung zum Austausch von Wärme mit einem Plattenpaket (1), welches wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Platte (4, 5, 6) umfasst, wobei die wenigstens drei Platten (4, 5, 6) übereinander gestapelt sind und Ausnehmungen (7) aufweisen, welche durchgehend durch die gesamte Dicke der jeweiligen Platte (4, 5, 6) ausgebildet sind und in einer Ebene der jeweiligen Platte (4, 5, 6) in Form eines regelmäßigen Musters angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Platte (4, 5) sowie die zweite und die dritte Platte (5, 6) jeweils benachbart, derart übereinander gestapelt sind, dass die benachbarten Platten jeweils wenigstens einen gemeinsamen, für ein Fluid zugänglichen Kühlkanal (8a, 8b) entlang einer Richtung in der Plattenebene ausbilden, mit Hilfe von teilweise, aber nicht vollständig überlappend angeordneten Ausnehmungen (7) in den benachbarten Platten, und dass der wenigstens eine Kühlkanal (8a) der ersten und der zweiten Platte (4, 5) vollständig räumlich getrennt ist vom wenigstens einen Kühlkanal (8b) der zweiten und der dritten Platte (5, 6).Device for exchanging heat with a plate pack ( 1 ), which comprises at least a first, a second and a third plate ( 4 . 5 . 6 ), wherein the at least three plates ( 4 . 5 . 6 ) are stacked on top of each other and recesses ( 7 ), which through the entire thickness of the respective plate ( 4 . 5 . 6 ) are formed and in a plane of the respective plate ( 4 . 5 . 6 ) are arranged in the form of a regular pattern, characterized in that the first and second plates ( 4 . 5 ) as well as the second and the third plate ( 5 . 6 ) are each stacked adjacent to one another such that the adjacent plates each have at least one common cooling channel accessible to a fluid (US Pat. 8a . 8b ) along a direction in the plane of the plate, with the aid of partially but not completely overlappingly arranged recesses ( 7 ) in the adjacent plates, and that the at least one cooling channel ( 8a ) of the first and second plates ( 4 . 5 ) is completely spatially separated from the at least one cooling channel ( 8b ) of the second and third plates ( 5 . 6 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) eine gleiche Form aufweisen, insbesondere eine Y-Form.Device according to claim 1, characterized in that the recesses ( 7 ) have a same shape, in particular a Y-shape. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Y-Form der Ausnehmungen (7) die Y-Form aus um jeweils 120 Grad gedrehten gleichen Teilen zusammengesetzt ist.Device according to claim 2, characterized in that in the case of a Y-shape of the recesses ( 7 ) The Y-shape is composed of rotated by 120 degrees equal parts. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Ausnehmungen (7), welche die Form eines Y aufweisen und in benachbarten Platten angeordnet sind, sich nur im Bereich der Enden der Y-Form überlappen.Device according to one of claims 2 to 3, characterized in that recesses ( 7 ) which are in the form of a Y and arranged in adjacent plates overlap only in the region of the ends of the Y-shape. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ende einer Ausnehmung (7) mit Y-Form einer Platte (4, 5, 6) mit jeweils einem Ende einer Ausnehmung (7) mit Y-Form einer benachbarten Platte überlappt angeordnet ist, insbesondere mit jeweils genau einem Ende einer Ausnehmung (7) mit Y-Form einer benachbarten Platte.Apparatus according to claim 4, characterized in that each end of a recess ( 7 ) with Y-shape of a plate ( 4 . 5 . 6 ) each having one end of a recess ( 7 ) is overlapped with Y-shape of an adjacent plate, in particular with exactly one end of a recess ( 7 ) with Y-shape of an adjacent plate. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte (2 bis 6) aus mehreren identisch geformten, deckungsgleich übereinander gestapelten Teilplatten aufgebaut ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plate ( 2 to 6 ) is constructed of a plurality of identically shaped, congruent stacked top plates. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (2 bis 6) eine Dicke im Bereich von 0.5 bis 20 Millimeter aufweisen und die Kanäle (8a, 8b) eine Dicke im Bereich von 1 bis 30 Millimeter aufweisen, oder dass die Platten (2 bis 6) eine Dicke im Bereich von 50 Mikrometer bis 1 Millimeter aufweisen und die Kanäle (8a, 8b) eine Dicke im Bereich 0.1 bis 5 Millimeter aufweisen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plates ( 2 to 6 ) have a thickness in the range of 0.5 to 20 millimeters and the channels ( 8a . 8b ) have a thickness in the range of 1 to 30 millimeters, or that the plates ( 2 to 6 ) have a thickness in the range of 50 micrometers to 1 millimeter and the channels ( 8a . 8b ) have a thickness in the range 0.1 to 5 millimeters. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (2 bis 6) aus einem Metall, insbesondere magnetisierbarem Eisen, Aluminium oder Kupfer bestehen oder ein Metall enthalten.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plates ( 2 to 6 ) consist of a metal, in particular magnetizable iron, aluminum or copper or contain a metal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deck-Platten (2, 6) aus einem Metall, insbesondere Aluminium oder Kupfer, bestehen oder ein Metall enthalten und die weiteren Platten (3 bis 5) aus einem Kunststoff bestehen oder einen Kunststoff enthalten.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the deck plates ( 2 . 6 ) consist of a metal, in particular aluminum or copper, or contain a metal and the other plates ( 3 to 5 ) consist of a plastic or contain a plastic. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Platten (4, 5, 6) zu einem Plattenpaket derart übereinander gestapelt werden, dass wenigstens ein erster Kühlkanal (8a) durchgehend durch eine erste und durch eine zweite Platte (4, 5) des Plattenstapels entsteht und wenigs tens ein vollständig räumlich vom wenigstens ersten Kühlkanal (8a) getrennter zweiter Kühlkanal (8b) durchgehend durch die zweite und die dritte Platte (5, 6) des Plattenstapels (1) entsteht, wobei die Kühlkanäle (8a, 8b) entlang wenigstens einer Richtung in einer Plattenebene durch Ausnehmungen (7) in den wenigstens drei Platten (4, 5, 6) gebildet werden, und die Ausnehmungen (7) benachbarter Platten teilweise, aber nicht vollständig überlappend angeordnet werden.Method for producing a device according to one of the preceding claims, characterized in that at least three plates ( 4 . 5 . 6 ) are stacked in a plate package in such a way that at least one first cooling channel ( 8a ) through a first and a second plate ( 4 . 5 ) of the plate stack arises and at least one completely spatially from the at least first cooling channel ( 8a ) separate second cooling channel ( 8b ) through the second and third plates ( 5 . 6 ) of the disk stack ( 1 ), wherein the cooling channels ( 8a . 8b ) along at least one direction in a plane of the plate through recesses ( 7 ) in the at least three plates ( 4 . 5 . 6 ), and the recesses ( 7 ) adjacent plates are partially, but not completely overlapping arranged. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) aus den Platten (4, 5, 6) ausgestanzt und/oder ausgebohrt und/oder gefräst und/oder geätzt und/oder mit Hilfe eines Lasers ausgebildet werden.Method according to claim 10, characterized in that the recesses ( 7 ) from the plates ( 4 . 5 . 6 ) are punched out and / or drilled and / or milled and / or etched and / or formed with the aid of a laser. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) in jeder der Platten (4, 5, 6) in einer Ebene der jeweiligen Platte (4, 5, 6) in Form eines regelmäßigen Musters angeordnet werden, und dass die erste und die dritte Platte (4, 6) mit gleichem, um 90 Grad gegeneinander gedrehtem Muster ausgebildet werden, und dass die zwischen der ersten und dritten Platte (4, 6) angeordnete zweite Platte (5) mit einem Muster ausgebildet wird, welches sich als eine Überlagerung des Musters der ersten Platte (4) mit dem Muster der dritten Platte (6) ergibt, vorzugsweise mit einer Verschiebung der beiden Muster gegeneinander.Method according to claim 10 or 11, characterized in that the recesses ( 7 ) in each of the plates ( 4 . 5 . 6 ) in a plane of the respective plate ( 4 . 5 . 6 ) are arranged in the form of a regular pattern, and that the first and third plates ( 4 . 6 ) are formed with the same pattern rotated 90 degrees against each other and that between the first and third plates ( 4 . 6 ) arranged second plate ( 5 ) is formed with a pattern which appears as an overlay of the pattern of the first plate ( 4 ) with the pattern of the third plate ( 6 ), preferably with a displacement of the two patterns against each other. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Platten (2 bis 6) des Plattenpaketes so angeordnet werden, dass Ausnehmungen (7) von benachbarten Platten sich gegenseitig überlappen und nicht deckungsgleich angeordnet werden.Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that all plates ( 2 to 6 ) of the plate pack are arranged so that recesses ( 7 ) of adjacent plates themselves overlap each other and are not arranged congruent. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (2 bis 6) durch Klebung und/oder durch Schnappverbindung und/oder durch Lötung und/oder durch Schrauben verbunden werden.Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the plates ( 2 to 6 ) by gluing and / or by snap connection and / or by soldering and / or by screws. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Ausnehmungen (7) gebildeten Kühlkanäle (8a, 8b) von einem Fluid, insbesondere Wasser oder Luft durchströmt werden.Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that the of the recesses ( 7 ) formed cooling channels ( 8a . 8b ) are flowed through by a fluid, in particular water or air. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kühlkanäle (8a, 8b) jeweils von einem Fluid durchströmt werden, wobei die wenigstens zwei Fluidströme sich in ihrer Temperatur unterscheiden und über die Platten (2 bis 6) ein Wärmeaustausch zwischen den voneinander getrennten Fluiden stattfindet.Method according to claim 15, characterized in that the at least two cooling channels ( 8a . 8b ) are each traversed by a fluid, wherein the at least two fluid streams differ in their temperature and on the plates ( 2 to 6 ) a heat exchange between the separate fluids takes place.
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