DE102014008426A1

DE102014008426A1 - Stapelscheibenwärmeübertrager

Info

Publication number: DE102014008426A1
Application number: DE102014008426.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dränkow
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-17
Also published as: WO2015185213A1; EP3152509B1; EP3152509A1

Abstract

Stapelscheibenwärmeübertrager, bestehend aus einer Anzahl von ineinander gestapelten Platten (1), der an beiden Enden mit Verstärkungsplatten (2, 3) verstärkt ist. Die Ränder der gegenflanschseitigen Verstärkungsplatte (3) zeigen zum Gegenflansch (7) hin und können an diesem befestigt werden. Fakultativ dienen hierzu laschenartige Fortsätze (4) des Randes der unteren Verstärkungsscheibe (3). Es besteht die Möglichkeit, ein zu kühlendes Fluid über Stutzen (5) in den Stapelscheibenwärmeübertrager ein- oder auszulassen. Die Dichtung kann hierbei über Radialdichtungen (6) realisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stapelscheibenwärmeübertrager, bestehend aus mehreren wannenförmigen Platten, die zur Bildung von benachbarten Hohlkammern mit ihren hochstehenden Rändern ineinander liegend auf Abstand gestapelt und stoffschlüssig verbunden sind.
Stapelscheibenwärmeübertrager dieser Art sind aus der EP 0 623 798 A2 bekannt. Solche Wärmeübertrager werden im Allgemeinen unmittelbar am Gegenflansch, beispielsweise einem Motorblock, befestigt und sind im Betrieb vergleichsweise hohen Querbeschleunigungskräften unterworfen. Die wannenförmigen Stapelscheiben sind dabei so orientiert, dass die Ränder der einzelnen Wannenscheiben vom Gegenflansch wegzeigen. Bei solchen Bauarten bildet die unterste, dem Gegenflansch am nächsten befindliche wannenförmige Platte das schwächste Glied im Hinblick auf die Festigkeit. Insbesondere diese wannenförmige Platte ist der Gefahr ausgesetzt, sich im Betrieb zu verformen, so dass im schlimmsten Fall der Wärmeübertrager beschädigt wird und nicht mehr funktionsfähig ist. Zur Erhöhung der Stabilität wird nach dem Stand der Technik die unterste der Anzahl von Platten auf einer Grundplatte befestigt, wobei die Grundplatte in der Grundplattenhauptebene eine Vertiefung aufweist, in die der Stapelscheibenwärmeübertrager eingesetzt und mit der Grundplatte verbunden werden kann, wie es in der EP 2 295 916 A2 beschrieben ist. Diese Grundplatte dient neben der Stabilisierung der Stapelscheiben zur Befestigung des Wärmeübertragers an einem Gegenflansch.
Die beschriebene Grundplatte muss aus Stabilitätsgründen sehr viel dicker und schwerer sein als die einzelnen Stapelscheiben des Wärmeübertragers. Aufgabe der Erfindung ist es, das Gewicht des gesamten Bauelements zu reduzieren und die Herstellung einfacher zu gestalten. Diese Aufgabe wird durch einen Stapelscheibenwärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Auf die beschriebene Grundplatte kann verzichtet werden, indem die äußerste wannenförmige Platte auf der Seite des Wärmetauschers, zu der die hochgebogenen Ränder der wannenförmigen Stapelscheiben hinzeigen, durch eine etwas stabilere, ebenfalls wannenförmige Verstärkungsscheibe ersetzt wird und der Stapelscheibenwärmeübertrager umgedreht auf dem Gegenflansch befestigt wird. Sonst ist es üblich, den Wärmeübertrager so zu befestigen, dass die Ränder der wannenförmigen Platte vom Gegenflansch wegzeigen. Hier hingegen zeigen sie zum Gegenflansch hin. Dadurch wird es möglich, die Ränder und/oder entsprechende Fortsätze der Ränder der dem Gegenflansch am nächsten befindlichen Verstärkungsscheibe als Befestigungslaschen für das gesamte Bauelement am Gegenflansch zu nutzen.
Durch die Materialeinsparung und die vereinfachte Herstellungsweise können die Produktionskosten für das Bauteil gesenkt werden.
Neben der erwünschten Gewichtsreduzierung ergibt sich als weiterer Vorteil eine geringere Belastung für die dem Gegenflansch am nächsten befindliche Verstärkungsscheibe, da dieses Teil durch die andere Art der Befestigung im Vergleich zum Stand der Technik keiner Biegespannung mehr ausgesetzt ist, sondern lediglich einer Zugbeanspruchung unterliegt.
Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist eine Reduzierung der Häufigkeit von druckbedingten Undichtigkeiten. Beim Betrieb eines Stapelscheibenwärmeübertragers kommt es zu einer Erhöhung des Innendrucks. Bei einer Anbringung des Stapelscheibenwärmeübertragers an einem Gegenflansch nach dem Stand der Technik führt dies zu einer Biegewechselspannung in den Verbindungsstellen zwischen dem Stapelscheibenblock und der Grundplatte, die auf dem Gegenflansch beispielsweise mit Schrauben befestigt ist. Risse in dieser Verbindungsstelle können die Dichtigkeit des gesamten Wärmeübertragers beeinflussen und so dessen Funktion in Frage stellen. Dieses Problem wird bei einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Stapelscheibenwärmeübertragers und der hier vorgeschlagenen Anbringung am Gegenflansch vollständig vermieden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Durch das Vorhandensein einer Nut im Gegenflansch, in die der Rand und/oder auch eventuell vorhandene Laschen der gegenflanschseitigen Verstärkungsplatte ganz oder teilweise passen, werden die Positionierung des Stapelscheibenwärmetauschers bei seiner Anbringung und die spätere Befestigung am Gegenflansch erleichtert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung die Dichtigkeit des Systems aus Stapelscheibenwärmeübertrager und Gegenflansch betreffend, ist im Anspruch 4 angegeben. Durch das Einstecken von am Wärmeübertrager befestigten Stutzen in den Gegenflansch können bei entsprechender Ausformung des Gegenflansches Radialdichtungen eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Einsatz von diesen, die Verbindungsstutzen umlaufenden Radialdichtungen, reduziert bzw. vermeidet einen Dichtigkeitsverlust während des Betriebs, zu dem es bei einer Ausführung nach dem Stand der Technik im Falle eines Abhebens der Grundplatte des Stapelscheibenwärmeübertragers vom Gegenflansch kommen kann. Bei diesem Vorgang können die nach dem Stand der Technik verwendeten axialen Dichtungen ihre Wirkung verlieren können. Dies wird bei einer Ausführung nach Anspruch 3 vermieden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 einen erfindungsgemäßen Stape1scheibenwärmeübertrager und den dazu passenden Gegenflansch,
2 einen Querschnitt des Stapelscheibenwärmeübertragers und des Gegenflansches aus 1.
Im oberen Teil von 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stapelscheibenwärmeübertragers gezeigt. Die Ränder von wannenförmigen, ineinander gestapelten Platten 1 zeigen nach unten zu einem Gegenflansch 7 hin. An der oberen Seite ist der Stapelscheibenwärmeübertrager mit einer verstärkten Platte 2 abgeschlossen. Auch das untere Ende ist mit einer verstärkten Platte 3 abgeschlossen. An den Rändern dieser Platte 3 befinden sich laschenartige Fortsätze 4, mit denen der Stapelscheibenwärmeübertrager auf einem im unteren Teil von 1 abgebildeten Gegenflansch 7 befestigt werden kann. Beim Zusammenfügen des Stapelscheibenwärmeübertragers und des Gegenflansches werden zwei Stutzen 5 in entsprechende Löcher im Gegenflansch 7 eingepasst. Dabei entsteht ein Hohlraum für Radialdichtungen 6. Das Zusammenfügen wird durch eine in den Gegenflansch 7 eingelassene Nut 9, in die der Rand der Verstärkungsplatte 3 eingepasst wird, erleichtert.
2 zeigt einen Querschnitt der beiden ineinandergefügten Bauteile aus 1. Dabei wird insbesondere ein Hohlraum sichtbar, in dem sich die Radialdichtung 6 nach der Verbindung des Stapelscheibenwärmeübertragers und des Gegenflansches befindet. Außerdem sind Schrauben 8 sichtbar, mit denen die Laschen 4 am Gegenflansch 7 befestigt werden können, wie in Anspruch 5 vorgeschlagen.
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

EP 0623798 A2 [0002]
EP 2295916 A2 [0002]

Claims

Stapelscheibenwärmeübertrager, aufweisend: – eine Anzahl von wannenförmigen Platten (1) mit einem hochstehenden Rand, wobei die Platten zur Bildung von benachbarten Hohlkammern mit dem Rand ineinander liegend auf Abstand gestapelt und gefügt sind, und – an beiden Enden des Stapelscheibenwärmeübertragers abschließende, ebenfalls wannenförmige, Verstärkungsplatten (2, 3), vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, dass an den Rändern der einem Gegenflansch (7) zugewandten Verstärkungsplatte (3), deren Ränder vom Stapel weg zeigen, eine Vorrichtung vorgesehen ist, um den gesamten Wärmeübertragerstapel an dem Gegenflansch (7) zu befestigen.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenflanschseitige der Verstärkungsplatten (3) des Stapelscheibenwärmeübertragers und der Gegenflansch (7) so geformt sind, dass der Rand der Verstärkungsplatte in eine nicht notwendiger Weise ganz umlaufende Nut (9) am Gegenflansch passt.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenflanschseitige Verstärkungsplatte (3) so dimensioniert ist, dass ein Teil des Randes oder der gesamte Rand den Gegenflansch (7) formschlüssig überlappt.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der gegenflanschseitigen der beiden Verstärkungsplatten (3) mindestens ein Stutzen (5) angebracht ist, durch den das zu kühlende Fluid in den Stapelscheibenwärmeübertrager geführt oder aus diesem abgeleitet wird und zwischen dem Stutzen (5) und einer Bohrung im Gegenflansch (7), in die der Stutzen gesteckt wird, eine umlaufende Radialdichtung angeordnet ist.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers am Gegenflansch (7) sich am Rand der unteren Verstärkungsplatte (3) befindet.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers am Gegenflansch mindestens eine am Rand der unteren Verstärkungsplatte (3) des Stapelscheibenwärmeübertragers angeformte Lasche (5) umfasst.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers mittels durch entsprechende Gewindebohrungen am Gegenflansch (7) gedrehte Schrauben (8) befestigt ist.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers durch Verstiften mit dem Gegenflansch (7) verbunden wird.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers durch Crimpen mit dem Gegenflansch (7) verbunden wird.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers durch Klipsen mit dem Gegenflansch (7) verbunden wird.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers durch mindestens einen Splint mit dem Gegenflansch (7) verbunden wird.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers durch Einrasten mit dem Gegenflansch (7) verbunden wird.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Befestigung des Stapelscheibenwärmeübertragers stoffschlüssig mit dem Gegenflansch (7) verbunden wird.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdichtung (6) einen O-Dichtring umfasst.
Stapelscheibenwärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdichtung (6) einen X-Dichtring umfasst.