DE102022126383A1 - Heat exchanger consisting of two types of plates - Google Patents
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Abstract
Wärmeübertrager (100) insbesondere für ein Kraftfahrzeug aufweisend mindestens eine erste Platte (P1) und mindestens eine zweite Platte (P2). Wobei die mindestens zwei Platten (P1, P2) jeweils mindestens eine erste Öffnung (O11, O21) aufweisen. Die mindestens zwei Platten (P1, P2) weisen jeweils mindestens einen ebenen Bereich (EB1, EB2) angrenzend zu der mindestens einen ersten Öffnung (O11, O21) auf. Wobei die mindestens zwei Platten (P1,P2) nebeneinander oder übereinander entlang einer Stapelrichtung (SR) angeordnet sind. Der mindestens eine zweite ebene Bereich (EB2) der zweiten Platte (P2) ist mit dem mindestens einen ersten ebenen Bereich (EB1) der in Stapelrichtung (SR) angrenzenden ersten Platte (P1) verbunden.Heat exchanger (100), in particular for a motor vehicle, comprising at least one first plate (P1) and at least one second plate (P2). The at least two plates (P1, P2) each have at least one first opening (O11, O21). The at least two plates (P1, P2) each have at least one flat region (EB1, EB2) adjacent to the at least one first opening (O11, O21). The at least two plates (P1, P2) are arranged next to one another or one above the other along a stacking direction (SR). The at least one second flat region (EB2) of the second plate (P2) is connected to the at least one first flat region (EB1) of the first plate (P1) adjacent in the stacking direction (SR).
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, bestehend aus zwei Arten von Platten, die Herstellung des Wärmeübertragers sowie die Verwendung des Wärmeübertragers in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a heat exchanger consisting of two types of plates, the production of the heat exchanger and the use of the heat exchanger in a motor vehicle.
Die Druckschrift
Die Platten sind zwischen einer unteren Deckplatte und einer oberen Deckplatte entlang einer Stapelrichtung angeordnet. Eine angrenzende Platte ist um 0° oder 180° gedreht um die Stapelrichtung angeordnet. Auf diese Weise entstehen zwei getrennte Strömungsweg für die zwei Medien. Die Festigkeit einer Platte ist stark von den ebenen Bereichen angrenzend zu den Öffnungen abhängig. Diese Bereiche weisen keine Strukturen auf. Unter Belastung der Platte kann es zu einem einsinken oder aufwölben dieser Bereiche kommen. Die ebenen Bereiche werden durch den Druck der Medien belastetet. In der Regel weisen die zwei Medien einen unterschiedlichen Druck auf. Dieser Druckunterschied belastet die ebenen Bereiche angrenzend zu den Öffnungen zusätzlich. Um doch eine Platte mit ausreichender Festigkeit zu herzustellen, ist es notwendig, in nachteiliger Weise die Dicke der Platte zu vergrößern. Die Dicke einer Platte gibt die Dicke des verwendeten Materials an. Man könnte die Dicke der Platte auch als Stärke des verwendeten Materials auffassen. Zusätzlich kann es notwendig sein, die Dicke der unteren und oberen Abdeckplatte zu erhöhen, um die Festigkeit der dazwischen liegenden Platten zu erhöhen. Damit erhöht sich der Materialeinsatz in nachteiliger Weise.The plates are arranged between a lower cover plate and an upper cover plate along a stacking direction. An adjacent plate is arranged rotated by 0° or 180° around the stacking direction. In this way, two separate flow paths are created for the two media. The strength of a plate is heavily dependent on the flat areas adjacent to the openings. These areas have no structures. When the plate is loaded, these areas can sink or bulge. The flat areas are loaded by the pressure of the media. As a rule, the two media have different pressures. This pressure difference places additional strain on the flat areas adjacent to the openings. In order to produce a plate with sufficient strength, it is necessary to increase the thickness of the plate, which is disadvantageous. The thickness of a plate indicates the thickness of the material used. The thickness of the plate could also be viewed as the strength of the material used. In addition, it may be necessary to increase the thickness of the lower and upper cover plates in order to increase the strength of the plates in between. This disadvantageously increases the material used.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Platten des Wärmeübertragers eine hohe Festigkeit aufweisen sowie die Dicke der Platten sich jeweils zumindest nicht erhöht und eines der zwei Medien einen deutlich höheren Druck aufweisen kann als aktuell in Serie verwendetet Medien.The device according to the invention with the features of the independent patent claim has the advantage that the plates of the heat exchanger have a high strength and the thickness of the plates at least does not increase and one of the two media can have a significantly higher pressure than media currently used in series.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Wärmeübertrager, der aus Platten besteht. Der Wärmeübertrager kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Wobei der Wärmeübertrager mindestens eine erste Platte sowie mindestens eine zweite Platte aufweisen kann. Wobei die mindestens zwei Platten jeweils mindestens eine erste Öffnung aufweisen können. Die mindestens zwei Platten können jeweils mindestens einen ebenen Bereich angrenzend zu der mindestens einen ersten Öffnung aufweisen. Wobei die mindestens zwei Platten nebeneinander oder übereinander entlang einer Stapelrichtung angeordnet sein können. Die Platten können zwischen einer unteren und einer oberen Deckplatte entlang einer Stapelrichtung neben oder übereinander angeordnet sein. Entlang einer Stapelrichtung bedeutet, dass die Platten von der unteren Abdeckplatte auf die obere Abdeckplatte hin übereinandergestapelt oder nebeneinander angeordnet sind. Zwischen den übereinander oder nebeneinander angeordneten Platten können Hohlräume entstehen. Der mindestens einen zweiten ebenen Bereich der zweiten Platte kann mit dem mindestens einen ersten ebenen Bereich der in Stapelrichtung angrenzenden ersten Platte verbunden sein. Der Wärmeübertrager kann von zwei Medien durchströmt werden. Dabei können die zwei Medien jeweils einen unterschiedlichen Druck aufweisen. Der Wärmeübertrager kann in einem Kühlmittelkreis für ein Kraftfahrzeug verwendet werden. Unter Druck wird die Wirkung einer flächenverteilten Kraft, die senkrecht auf eine ebene Fläche wirkt, verstanden. Es ist in der Diskussion, die Verwendung von Kohlendioxid in einem Kühlmittelkreis von einem Kraftfahrzeug in einer europäischen Richtlinie vorzuschreiben. Kohlendioxid kann den drei- bis vierfachen Druck als aktuelle in Serie verwendetet Medien aufweisen. Dieser drei- bis vierfach höhere Druck kann die ebenen Bereiche der Platten stark belasten und die Festigkeit der ebenen Bereiche der Platten stark reduzieren. Unter Festigkeit wird die mechanische Belastbarkeit einer Platte verstanden, bis es zu einem Versagen der Platte kommt. Ein Bruch oder eine zu große bleibende Verformung der Platte kann dieses Versagen beispielsweise hervorrufen. Da der zweite ebene Bereich sowie der erste ebene Bereich miteinander verbunden sein können, kann sich in vorteilshafterweise die Dicke des Materials in den ebenen Bereichen erhöhen. Falls die Dicke der ersten und zweiten Platte gleich sind, kann sich die Dicke der Platte verzweifachen. Auf diese Weise kann sich auch die Festigkeit der zwei Platten in vorteilshafterweise erhöhen und die Platten können in vorteilshafterweise der drei- bis vierfach höheren Belastung durch die Verwendung von Kohlendioxid als Medium im Kühlmittelkreis, indem der Wärmeübertrager verwendet wird, standhalten. Auch ist es möglich, dass die ebenen Bereiche von dem Kohlendioxid als Medium berührt werden. Dies hat zur Folge, dass der mindestens eine erste ebene Bereich sowie auch der mindestens eine zweite ebene Bereich von dem Druck des Kohlendioxids beaufschlagt wird. Das Entstehen einer Druckdifferenz zwischen den ebenen Bereichen von angrenzenden Platten kann so in vorteilshafterweise vermieden werden. Auf diese Weise kann eine Belastung der ebenen Bereiche durch eine Druckdifferenz in vorteilshafterweise vermieden werden. Auch kann so eine Vergrößerung der Dicke der Deckplatten, um die Festigkeit des Wärmeübertragers zu erhöhen, in vorteilshafterweise vermieden werden.The starting point of the invention is a heat exchanger consisting of plates. The heat exchanger can be used in particular in a motor vehicle. The heat exchanger can have at least one first plate and at least one second plate. The at least two plates can each have at least one first opening. The at least two plates can each have at least one flat area adjacent to the at least one first opening. The at least two plates can be arranged next to one another or one above the other along a stacking direction. The plates can be arranged between a lower and an upper cover plate next to one another or one above the other along a stacking direction. Along a stacking direction means that the plates are stacked one above the other or arranged next to one another from the lower cover plate to the upper cover plate. Cavities can be created between the plates arranged one above the other or next to one another. The at least one second flat area of the second plate can be connected to the at least one first flat area of the first plate adjacent in the stacking direction. Two media can flow through the heat exchanger. The two media can each have a different pressure. The heat exchanger can be used in a coolant circuit for a motor vehicle. Pressure is understood as the effect of a force distributed over the surface that acts perpendicularly on a flat surface. There is a discussion about requiring the use of carbon dioxide in a motor vehicle coolant circuit in a European directive. Carbon dioxide can be three to four times more pressure than current media used in series. This three to four times higher pressure can place a heavy load on the flat areas of the plates and greatly reduce the strength of the flat areas of the plates. Strength is understood to be the mechanical load-bearing capacity of a plate until the plate fails. A break or excessive permanent deformation of the plate can, for example, cause this failure. Since the second flat area and the first flat area can be connected to one another, the thickness of the material in the flat areas can advantageously increase. If the thickness of the first and second plates are the same, the thickness of the plate can double. In this way, the strength of the two plates can also advantageously increase and the plates can advantageously withstand the three to four times higher load caused by the use of carbon dioxide as a medium in the coolant circuit in which the heat exchanger is used. It is also possible for the flat areas to be touched by the carbon dioxide as a medium. This means that the at least one first flat area and also the at least one second flat area are subjected to the pressure of the carbon dioxide. The creation of a pressure difference between the flat areas of adjacent plates can thus advantageously be avoided. In this way, a load on the flat areas due to a pressure difference can advantageously be avoided. An increase in the thickness of the cover plates in order to increase the strength of the heat exchanger can also advantageously be avoided.
Die mindestens zwei Platten können jeweils eine Struktur aufweisen. Die erste Struktur der ersten Platte kann in Stapelrichtung ausgebildet sein. Wobei die zweite Struktur der zweiten Platte entgegen der Stapelrichtung ausgebildet sein kann. Auf diese Weise können die ebenen Bereiche miteinander verbunden werden. Gebildet können die Strukturen der mindestens zwei Platten durch rinnenförmige Erhöhungen oder Vertiefungen. Alternativ dazu ist es vorstellbar, dass die Strukturen durch Noppen oder Kegel gebildet werden. Durch die Strukturen kann die Oberfläche der Platten vergrößert werden. Womit eine größere Oberfläche für den Austausch von Wärme zur Verfügung steht. Auch können Turbulenzen in der Strömung der Medien erzeugt werden.The at least two plates can each have a structure. The first structure of the first plate can be formed in the stacking direction. The second structure of the second plate can be formed against the stacking direction. In this way, the flat areas can be connected to one another. The structures of the at least two plates can be formed by channel-shaped elevations or depressions. Alternatively, it is conceivable that the structures are formed by knobs or cones. The structures can increase the surface area of the plates. This means that a larger surface area is available for the exchange of heat. Turbulence can also be generated in the flow of the media.
Die zweite Struktur der zweiten Platte kann mit der ersten Struktur der in Stapelrichtung angrenzenden ersten Platte verbunden sein. Zwischen den Strukturen können Kontaktstellen auftreten. Auf diese Weise die Hohlräume können zwischen angrenzenden Platten in einzelne Kanäle unterteilt werden. So kann die Verteilung eines Mediums auf eine Platte verbessert werden und damit der Austausch von Wärme zwischen den zwei Medien.The second structure of the second plate can be connected to the first structure of the first plate adjacent in the stacking direction. Contact points can occur between the structures. In this way, the cavities between adjacent plates can be divided into individual channels. In this way, the distribution of a medium to a plate can be improved and thus the exchange of heat between the two media.
Die mindestens zwei Platten können jeweils eine Bodenebene aufweisen. Wobei die zwischen den Strukturen auftretenden Kontaktstellen jeweils einen Abstand zur Bodenebene aufweisen können. Wobei die Kontaktstellen zwischen den Strukturen von zwei angrenzenden Platten nicht nur der Bodenebenen auftreten können. Die Kontaktstellen können in allen Bereichen der Strukturen auftreten, beispielweise an den rinnenförmigen Erhöhungen. Auf diese Weise können die Strömungen der Medien zwischen den Platten eine freiwählbare Komponente in oder entgegen der Strömungsrichtung aufweisen. In vorteilshafterweise kann so die auftretende Turbulenz in der Strömung vergrößert oder angepasst werden.The at least two plates can each have a base plane. The contact points that occur between the structures can each have a distance from the base plane. The contact points between the structures of two adjacent plates can occur not only at the base planes. The contact points can occur in all areas of the structures, for example on the channel-shaped elevations. In this way, the flow of the media between the plates can have a freely selectable component in or against the flow direction. In this way, the turbulence that occurs in the flow can advantageously be increased or adjusted.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung können die mindestens zwei Platten jeweils mindestens eine zweite Öffnung aufweisen. Wobei die mindestens eine zweite Öffnung jeweils einen domartigen Rand aufweisen kann. Der erste domartige Rand der ersten Platte kann in Stapelrichtung ausgebildet sein. Wobei der zweite domartige Rand der zweiten Platte kann entgegen der Stapelrichtung ausgebildet sein. Die domartigen Ränder können miteinander verbunden sein. Auf diese Weise können angrenzende Hohlräume zwischen Platten fluidtechnisch voneinander getrennt werden. Fluidtechnisch getrennt bedeutet, dass keine oder nur vernachlässigbar kleine Mengen eines Mediums durch die Verbindung treten können. Es ist denkbar, dass die Platten aus einer Aluminiumlegierung bestehen und durch Tiefziehen hergestellt werden. Wenn die domartigen Ränder sowie die Strukturen der Platten jeweils in die gleiche Richtung (in oder entgegen der Stapelrichtung) ausgeprägt sind, vereinfacht sich in vorteilshafterweise sich die Herstellung der Platten.In a first embodiment according to the invention, the at least two plates can each have at least one second opening. The at least one second opening can each have a dome-like edge. The first dome-like edge of the first plate can be formed in the stacking direction. The second dome-like edge of the second plate can be formed against the stacking direction. The dome-like edges can be connected to one another. In this way, adjacent cavities between plates can be fluidically separated from one another. Fluidically separated means that no or only negligible amounts of a medium can pass through the connection. It is conceivable that the plates consist of an aluminum alloy and are produced by deep drawing. If the dome-like edges and the structures of the plates are each formed in the same direction (in or against the stacking direction), the production of the plates is advantageously simplified.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung kann die mindestens eine erste Platte mindestens eine zweite Öffnung aufweisen. Wobei die mindestens eine zweite Öffnung einen ersten domartigen Rand aufweisen kann. Der erste domartige Rand kann in oder entgegen der Stapelrichtung ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass der erste domartige Rand in Stapelrichtung ausgeprägt ist. Die erste Struktur kann in Stapelrichtung ausgeprägt sein. In vorteilshafterweise kann so die Herstellung der ersten Platte vereinfacht werden. Alternativ dazu ist es denkbar, dass der erste domartige Rand entgegen der Stapelrichtung ausgeprägt ist. Wobei der erste domartige Rand mit einer angrenzenden zweiten Platte verbunden sein kann. Eine zweite Platte kann mindestens eine zweite Öffnung aufweisen. Die mindestens eine zweite Öffnung der zweiten Platte kann ohne domartigen Rand ausgeführt sein. In vorteilshafterweise kann so die Herstellung der zweiten Platte vereinfacht werden. In a second embodiment according to the invention, the at least one first plate can have at least one second opening. The at least one second opening can have a first dome-like edge. The first dome-like edge can be formed in or against the stacking direction. It is conceivable that the first dome-like edge is formed in the stacking direction. The first structure can be formed in the stacking direction. This can advantageously simplify the manufacture of the first plate. Alternatively, it is conceivable that the first dome-like edge is formed against the stacking direction. The first dome-like edge can be connected to an adjacent second plate. A second plate can have at least one second opening. The at least one second opening of the second plate can be designed without a dome-like edge. Advantageously, this simplifies the production of the second plate.
Auf diese Weise können die angrenzenden Hohlräume zwischen Platten fluidtechnisch getrennt werden.In this way, the adjacent cavities between plates can be fluidically separated.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung kann die mindestens eine zweite Platte mindestens eine zweite Öffnung aufweisen. Wobei die mindestens eine zweite Öffnung einen zweiten domartigen Rand aufweisen kann. Wobei der zweite domartige Rand in oder entgegen Stapelrichtung ausgebildet sein. Da die zweite Struktur entgegen der Stapelrichtung ausgeprägt sein kann. Es vorstellbar, dass der zweite domartige Rand entgegen der Stapelrichtung ausgeprägt ist, um die Herstellung der zweiten Platte zu vereinfachen. Alternativ dazu kann der zweite domartige Rand in Stapelrichtung ausgeprägt sein. Der zweite domartige Rand kann mit einer angrenzenden ersten Platte verbunden sein. Eine erste Platte kann mindestens eine zweite Öffnung aufweisen. Die mindestens eine zweite Öffnung der ersten Platte kann ohne domartigen Rand ausgeführt sein. In vorteilshafterweise kann so die Herstellung der ersten Platte vereinfacht werden. Auf diese Weise können die angrenzenden Hohlräume zwischen Platten fluidtechnisch getrennt werden.In a further embodiment according to the invention, the at least one second plate can have at least one second opening. The at least one second opening can have a second dome-like edge. The second dome-like edge can be formed in or against the stacking direction. Since the second structure can be formed against the stacking direction. It is conceivable that the second dome-like edge is formed against the stacking direction in order to simplify the production of the second plate. Alternatively, the second dome-like edge can be formed in the stacking direction. The second dome-like edge can be connected to an adjacent first plate. A first plate can have at least one second opening. The at least one second opening of the first plate can be designed without a dome-like edge. This can advantageously simplify the production of the first plate. In this way, the adjacent cavities between plates can be fluidically separated.
Die Platten können einen umlaufenden hochgezogenen Rand aufweisen. Wobei der Rand der Platten jeweils in Stapelrichtung ausgebildet sein kann. Zwei angrenzende Platten können an den Rändern verbunden sein, um den Wärmeübertrager gegen die Umgebung fluidtechnisch zu trennen.The plates can have a raised edge all around. The edge of the plates can be formed in the stacking direction. Two adjacent plates can be connected at the edges in order to fluidically separate the heat exchanger from the environment.
Der Wärmeübertrager kann von zwei Medien durchströmt werden. Wobei der mindestens eine erste ebene Bereich, sowie der mindestens eine zweite ebene Bereich von dem ersten Medium berührt werden kann. Der mindestens eine erste ebene Bereich, sowie der mindestens eine zweite ebene Bereich kann von einer gegen Null gehenden Menge des zweiten Mediums berührt werden. Es ist vorstellbar, dass Kohlendioxid als erstes Medium verwendet wird. In diesem Fall wird der mindestens eine erste ebene Bereich, sowie der mindestens eine zweite ebene Bereich von dem Kohlendioxid berührt. In vorteilshafterweise kann so keine Druckdifferenz im Bereich der ebenen Bereiche entstehen und eine Belastung der ebenen Bereiche vermieden werden.Two media can flow through the heat exchanger. The at least one first flat area and the at least one second flat area can be touched by the first medium. The at least one first flat area and the at least one second flat area can be touched by an amount of the second medium that approaches zero. It is conceivable that carbon dioxide is used as the first medium. In this case, the at least one first flat area and the at least one second flat area are touched by the carbon dioxide. Advantageously, this means that no pressure difference can arise in the area of the flat areas and a load on the flat areas can be avoided.
Die Platten können einen Metallwerkstoff aufweisen. Es ist vorstellbar, dass die Platten aus einem Aluminiumwerkstoff bestehen. Alternativ ist es denkbar, dass Edelstahl für die Herstellung der Platten verwendet wird. Die Platten können einstückig ausgeführt sein. Vorstellbar ist es, die Platten durch Prägen herzustellen. Denkbar ist aber auch, die Platten durch Tiefziehen herzustellen. Der Rand, die Strukturen, die ersten Öffnungen, die zweiten Öffnungen und die domartigen Ränder an den zweiten Öffnungen können in einem einzelnen Verfahrensschritt hergestellt sein. Alternativ dazu könnten die Platten in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung zweistückig hergestellt ein. Beispielsweise könnten die Strukturen als ein separates Bauteil in die Platten eingelegt werden und dann mit dem Platten verbunden werden.The plates can comprise a metal material. It is conceivable that the plates consist of an aluminum material. Alternatively, it is conceivable that stainless steel is used to manufacture the plates. The plates can be made in one piece. It is conceivable to manufacture the plates by embossing. However, it is also conceivable to manufacture the plates by deep drawing. The edge, the structures, the first openings, the second openings and the dome-like edges on the second openings can be manufactured in a single process step. Alternatively, in a further embodiment according to the invention, the plates could be manufactured in two pieces. For example, the structures could be inserted into the plates as a separate component and then connected to the plates.
Zwei angrenzende Platten können an den Kontaktstellen stoffschlüssig verbunden sein. Kontaktstellen können am umlaufenden Rand, an den domartigen Rändern der zweiten Öffnungen und den Strukturen auftreten. Vorzugsweise kann ein Lötverfahren, insbesondere Hartlöten verwendet werden. Wird ein Lötverfahren verwendet, sind die Platten meist lotplattiert, um eine dichte Verlötung der einzelnen Platten miteinander zu ermöglichen. Vorstellbar ist es aber auch, die Platten durch ein Schweißverfahren miteinander zu verbinden, wie zum Beispiel Laserschweißen. Es ist aber auch denkbar, die Platten mittels eines Klebstoffes miteinander zu verbinden. Dafür werden die Platten mit einer Klebstoffschicht kaschiert und dann miteinander verbunden.Two adjacent plates can be connected in a material-locking manner at the contact points. Contact points can occur on the peripheral edge, on the dome-like edges of the second openings and the structures. Preferably, a soldering process, in particular brazing, can be used. If a soldering process is used, the plates are usually solder-plated to enable the individual plates to be soldered tightly together. However, it is also conceivable to connect the plates to one another using a welding process, such as laser welding. However, it is also conceivable to connect the plates to one another using an adhesive. For this, the plates are covered with an adhesive layer and then connected to one another.
Hergestellt kann der erfindungsgemäße Wärmeübertrager auf die folgende Weise. Die Platten können geprägt sein. Eine weitere denkbare Möglichkeit zur Herstellung der Platten kann Tiefziehen sein. Denkbar ist es, den umlaufenden Rand, die ersten Öffnungen, die zweiten Öffnungen, die domartigen Ränder, die Strukturen in einem Verfahrensschritt einzuprägen oder tiefzuziehen. Die Platten können zwischen einer unteren Abdeckplatte und einer oberen Abdeckplatte entlang einer Stapelrichtung angeordnet sein. Es können eine erste Platte und eine zweite Platte immer abwechselnd übereinander entlang einer Stapelrichtung angeordnet sein. Entlang einer Stapelrichtung bedeutet, dass die Platten von der unteren Abdeckplatte auf die obere Abdeckplatte hin übereinandergestapelt oder nebeneinander angeordnet sind. Die folgenden Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden der Platten sind vorstellbar: Löten, Schweißen und Kleben. Verbunden können die Platten an den folgenden Kontaktstellen sein: dem umlaufenden Rand, den domartigen Rändern und den Strukturen.The heat exchanger according to the invention can be manufactured in the following way. The plates can be embossed. Another conceivable possibility for producing the plates can be deep drawing. It is conceivable to emboss or deep draw the peripheral edge, the first openings, the second openings, the dome-like edges, the structures in one process step. The plates can be arranged between a lower cover plate and an upper cover plate along a stacking direction. A first plate and a second plate can always be arranged alternately one above the other along a stacking direction. Along a stacking direction means that the plates are stacked one above the other or arranged next to one another from the lower cover plate to the upper cover plate. The following methods for firmly connecting the plates are conceivable: soldering, welding and gluing. The plates can be connected at the following contact points: the peripheral edge, the dome-like edges and the structures.
In einer ersten erfindungsgemäßen Verwendung kann der Wärmeübertrager in einen Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Es ist vorstellbar, dass der Wärmeübertrager als Ölkühler verwendet wird. Um einer Alterung des Öls in Kraftfahrzeug vorzubeugen, ist es notwendig, möglichst konstant die Wärme abzuführen. Dazu kann es notwendig sein, dass der Volumenstrom des Öls erhöht werden muss. Was zu einer Erhöhung des Drucks des Öls führt. Es ist vorstellbar, den Wärmeübertrager so zu gestalten, dass die ebenen Bereiche von dem Öl berührt werden. In einer zweiten erfindungsgemäßen Verwendung kann der Wärmeübertrager in einem Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. In einem Fahrzeug mit einem elektrischen oder überwiegend elektrischen Antrieb ist es notwendig, in einer kurzen Zeitspanne viel Wärme abzuführen. Dazu kann es notwendig sein, den Volumenstrom eines Mediums in dem Wärmeübertrager zu erhöhen. Was zu einer Erhöhung des auftretenden Drucks in dem Wärmeübertrager führt und damit die Belastung der ebenen Bereiche der Platten erhöht. Es ist denkbar, den Wärmeübertrager so zu gestalten, dass das Medium mit dem höheren Druck die ebenen Bereiche berührt. Womit die Platten den erhöhten Belastungen standhalten können.In a first use according to the invention, the heat exchanger can be used in a coolant circuit of a motor vehicle. It is conceivable that the heat exchanger is used as an oil cooler. In order to prevent the oil in the motor vehicle from aging, it is necessary to dissipate the heat as constantly as possible. To do this, it may be necessary to increase the volume flow of the oil. This leads to an increase in the pressure of the oil. It is conceivable to design the heat exchanger such that the flat areas are touched by the oil. In a second use according to the invention, the heat exchanger can be used in a coolant circuit of a motor vehicle. In a vehicle with an electric or predominantly electric drive, it is necessary to dissipate a lot of heat in a short period of time. To do this, it may be necessary to increase the volume flow of a medium in the heat exchanger. This leads to an increase in the pressure occurring in the heat exchanger and thus increases the load on the flat areas of the plates. It is conceivable to design the heat exchanger such that the medium with the higher pressure touches the flat areas. This enables the plates to withstand the increased loads.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Verwendung kann der Wärmeübertrager in einem Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Es ist in der Diskussion, dass die Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel in Kältemittelkreisläufen von Kraftfahrzeugen in einer europäischen Richtlinie vorgeschrieben werden soll. Dies kann eine dreifache bis vierfache Erhöhung des Drucks des Kältemittels (Kohlendioxid) im Kreislauf im Vergleich zu aktuell in Serie verwendeten Kältemitteln wie beispielsweise R-1234ylf bedeuten. Der Wärmeübertrager kann so gestaltet werden, dass als erste Medium Kohlendioxid verwendet werden kann. In vorteilshafterweise werden dann ebenen Bereiche der Platten von dem Kohlendioxid berührt. Das Entstehen einer Druckdifferenz zwischen den ebenen Bereichen von angrenzenden Platten kann so in vorteilshafterweise vermieden werden. Auf diese Weise können die Platten des Wärmeübertragers den deutlich erhöhten Belastungen im Vergleich zu aktuellen Serienanwendungen standhalten.
-
1 eine erste Platte in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung -
2 eine zweite Platte in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung -
3 Schnitt von drei ersten Platten sowie drei zweiten Platten in Bereich der Strukturen entlang einer Stapelrichtung übereinander angeordnet -
4 Schnitt von drei ersten Platten sowie drei zweiten Platten im Bereich der Öffnungen entlang einer Stapelrichtung übereinander angeordnet -
5 Wärmeübertrager, bestehend aus Platten die entlang einer Stapelrichtung übereinander angeordnet sind
-
1 a first plate in a first embodiment according to the invention -
2 a second plate in a first embodiment according to the invention -
3 Section of three first plates and three second plates in the area of the structures arranged one above the other along a stacking direction -
4 Section of three first plates and three second plates arranged one above the other in the area of the openings along a stacking direction -
5 Heat exchanger consisting of plates arranged one above the other along a stacking direction
In der
Die
In
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- P1P1
- erste erfindungsgemäße Plattefirst plate according to the invention
- P2P2
- Zweite erfindungsgemäße PlattSecond inventive plate
- SRSR
- Stapelrichtung der Platten übereinander oder nebeneinanderStacking direction of the plates on top of each other or next to each other
- RAR.A.
- umlaufender hochgezogener Rand der mindestens zwei erfindungsgemäßen Plattencircumferential raised edge of the at least two plates according to the invention
- ST1ST1
- erste Struktur der ersten erfindungsgemäßen Plattefirst structure of the first plate according to the invention
- ST2ST2
- zweite Struktur der zweiten erfindungsgemäßen Plattesecond structure of the second plate according to the invention
- O11, O21O11, O21
- erste Öffnung der mindestens zwei erfindungsgemäßen Plattenfirst opening of the at least two plates according to the invention
- O21, O22O21, O22
- zweite Öffnung der mindestens zwei erfindungsgemäßen Plattensecond opening of the at least two plates according to the invention
- EB1EB1
- erster ebener Bereich, angrenzen zu einer ersten Öffnungfirst flat area, adjacent to a first opening
- EB2EB2
- zweiten ebener Bereich, angrenzen zu einer ersten Öffnungsecond flat area, adjacent to a first opening
- DO1DO1
- erster domartiger Rand einer zweiten Öffnungfirst dome-like edge of a second opening
- DO2DO2
- zweiter domartiger Rand einer zweiten Öffnungsecond dome-like edge of a second opening
- BE1BE1
- erste Bodenebene der ersten erfindungsgemäßen Plattefirst floor level of the first plate according to the invention
- BE2BE2
- zweite Bodenebene der zweiten erfindungsgemäßen Plattesecond floor level of the second plate according to the invention
- AB1AB1
- erster Abstand der Kontaktpunkte der zwei Strukturen zu der ersten Bodenebenefirst distance of the contact points of the two structures to the first floor level
- AB2STARTING AT 2
- Zweiter Abstand der Kontaktpunkte der zwei Strukturen zu der zweiten BodenebeneSecond distance of the contact points of the two structures to the second floor plane
- M1M1
- erstes Mediumfirst medium
- M2M2
- zweites Mediumsecond medium
- 100100
- erfindungsgemäßer Wärmeübertrager, bestehen aus PlattenHeat exchangers according to the invention consist of plates
- OAPOAP
- obere Abdeckplatte des Wärmeübertragersupper cover plate of the heat exchanger
- UAPUAP
- untere Abdeckplatte des Wärmeübertragerslower cover plate of the heat exchanger
- ZA1ZA1
- erster Zulaufanschluss des Wärmeübertragers für ein erstes Mediumfirst inlet connection of the heat exchanger for a first medium
- ZA2ZA2
- zweiter Zulaufanschluss des Wärmeübertragers für ein zweites Mediumsecond inlet connection of the heat exchanger for a second medium
- AA1AA1
- erster Ablaufanschluss des Wärmeübertragers für ein erstes Mediumfirst drain connection of the heat exchanger for a first medium
- AA2AA2
- zweiter Ablaufanschluss des Wärmeübertragers für ein zweites Mediumsecond drain connection of the heat exchanger for a second medium
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102004036951 A1 [0002]DE 102004036951 A1 [0002]
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-
2023
- 2023-07-19 CN CN202310883239.7A patent/CN117870413A/en active Pending
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