DE112004000481T5 - Wärmetauscher mit Seitenplatten-Oberflächenkühlung - Google Patents

Wärmetauscher mit Seitenplatten-Oberflächenkühlung Download PDF

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Abstract

Oberflächengekühlter Wärmetauscher (10, 100, 200), welcher aufweist:
einen Stapel von länglichen Plattenpaaren (12, 70, 102), wobei jedes Plattenpaar eine erste und eine zweite Platte (34, 36; 74; 104, 106) enthält mit länglichen mittleren Bereichen, die von abdichtend verbundenen Kantenbereichen (40, 44; 78; 110) umgeben sind, mit einem zwischen den mittleren Bereichen definierten Fluiddurchgang (24); und wobei jedes Plattenpaar (12, 70, 102) eine Einlass- und eine Auslassöffnung (50, 52) aufweist, die einen gegenseitigen Abstand haben und miteinander verbunden sind für die Fluidströmung durch die Fluiddurchgänge (24); dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Plattenpaare (12, 70, 102) eine freiliegende längliche Rippenplatte (46, 80, 114) haben, die sich am Umfang von den verbundenen Kantenbereichen (40, 44; 78; 110) entlang einer Länge von diesen nach außen erstrecken.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf oberflächengekühlte Wärmetauscher, die zum Kühlen von Fluid verwendet werden.
  • Oberflächengekühlte Wärmetauscher werden oft für Anwendungen eingesetzt, bei denen der Höhenabstand für einen Wärmetauscher ziemlich gering ist, beispielsweise Maschinenkältemittel-Schlammkastenkühler bei Schneemobilen und Unterboden-Kraftstoffkühler bei Automobilanwendungen. Ein Typ von bekannten oberflächengekühlten Wärmetauschern sind durch Extrudieren gebildete Vorrichtungen, die integral extrudierte Rippen enthalten, mit einer oberen und unteren Wand, die entlang entgegengesetzten Seiten verbunden sind, um einen Hohlraum zu definieren, der nach dem Extrudieren an entgegengesetzten Seiten zugeschweißt wird, um einen Fluidkühlbehälter vorzusehen. Ein Beispiel für einen derartigen Wärmetauscher zur Verwendung als ein Heckkühler bei einem Schneemobil ist ersichtlich aus US-Patent Nr. 6 109 217, ausgegeben am 29. August 2000. Bei durch Extrudieren gebildeten Kühlern ergibt der Extrudiervorgang die Schwierigkeit fluidleitende Ablenkplatten oder Turbulenzverstärker innerhalb des Hohlraums vorzusehen.
  • Bekannte oberflächengekühlte Flachform-Wärmetauscher können schwer und relativ kostenaufwendig herzustellen sein. Somit besteht ein Bedarf nach einem oberflächengekühlten Wärmetauscher, der relativ leicht und relativ kostengünstig herzustellen ist. Auch ist ein oberflächengekühlter Wärmetauscher erwünscht, der in einem Bereich von Größen mit geringen Werkzeugänderungen hergestellt werden kann und in den ein Fluidkreislauf einfach eingefügt werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein oberflächengekühlter Wärmetauscher vorgesehen, der einen Stapel von länglichen Plattenpaaren enthält, wobei jedes Plattenpaar eine erste und eine zweite Platte enthält mit länglichen mittleren Bereichen, die von abgedichtet verbundenen Kantenbereichen umgeben sind mit einem Fluiddurchgang, der zwischen den mittleren Bereichen definiert ist; jedes Plattenpaar eine im gegenseitigen Abstand angeordnete Einlass- und Auslassöffnung hat, die miteinander verbunden sind für die Strömung von Fluid durch die Fluiddurchgänge; jedes Plattenpaar eine freiliegende Rippenplatte hat, die sich am Umfang von den verbundenen Kantenbereichen entlang einer Länge jedes Plattenpaares nach außen erstrecken. Jede Rippenplatte hat vorzugsweise ein sich veränderndes Profil entlang ihrer Länge.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Kühler zum Kühlen des Kältemittels einer Schneemobilmaschine vorgesehen. Der Kühler enthält einen Stapel von länglichen Plattenpaaren, wobei jedes Plattenpaar eine erste und eine zweite Platte enthält, die miteinander verbunden sind, um einen länglichen abgedichteten internen Durchgang für das Maschinenkältemittel zu definieren, mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung, die im Abstand voneinander angeordnet sind, jedes Plattenpaar einen vergrößerten freiliegenden Rippenplattenbereich enthält, der sich angrenzend an eine erhebliche Länge des internen Durchgangs befindet, für den Empfang von Materialien, die aus der Fahrspur des Schneemobils geschleudert wurden, und Befestigungsklammermittel, die mit dem Stapel von Plattenpaaren verbunden sind, um den Stapel an dem Schneemobil zu befestigen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Wege von Beispielen mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Plattenpaar-Wärmetauschers gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
  • 2 ist eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach 1.
  • 3 ist eine schematische Illustration eines Schneemobils mit einem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Seitenansicht eines einzelnen Plattenpaares des Wärmetauschers nach 1.
  • 5A ist eine Schnittansicht des Plattenpaares entlang der Linie V-V in 4.
  • 5B ist eine Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Plattenpaares.
  • 6A6D sind perspektivische Teilansichten von Plattenpaaren des Wärmetauschers, die alternative Formen von Kantenverstärkungen zeigen.
  • 7 ist eine Seitenansicht eines einzelnen Plattenpaares gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 8 ist eine Schnittansicht des Plattenpaares nach 7 entlang der Linie VIII-VIII in 7.
  • 9 ist eine Unteransicht eines Wärmetauschers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 10 ist eine Seitenansicht eines Plattenpaares des Wärmetauschers nach 9.
  • 11 ist eine Schnittansicht des Plattenpaares entlang der Linie XI-XI in 10.
  • 12 ist weitere Schnittansicht entlang der Li nie XII-XII in 10.
  • 13 ist eine Endansicht eines Wärmetauschers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 14 ist eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers nach 13.
  • 15 ist eine Seitenansicht eines Wärmetauschers nach noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 16 ist eine Draufsicht auf ein alternatives Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers nach 1.
  • 17 ist eine Draufsicht auf ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers nach 1.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • In 1 ist ein Wärmetauscher gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung allgemein durch die Bezugszahl 10 angezeigt. Der Wärmetauscher 10 ist aus mehreren parallelen Plattenpaaren 12 gebildet, die zwischen einer ersten und einer zweiten Endstützplatte 14, 16 angeordnet sind. Die Endstützplatten 14, 16 sind, wie gezeigt, L-förmig mit horizontalen Befestigungsflanschen 18, 20, von denen jeder mehrere durch ihn hindurchgeführte Befestigungslöcher 22 für die Befestigung des Wärmetauschers 10 an einer gewünschten Stelle hat. Die erste und die zweite Endstützplatte 14, 16 können weggelassen, verändert oder durch andere geeignete Anordnungen zum Befestigen des Wärmetauschers 10 ersetzt sein.
  • Gemäß 2 definieren die Plattenpaare 12 jeweils einen internen länglichen Fluiddurchgang 24, der sich von im Wesentlichen einem ersten Ende zu einem zweiten Ende des Plattenpaares 12 erstreckt. Jedes Plattenpaar 12 enthält eine Einlass- und eine Auslassöffnung an seinen entgegengesetzten Enden, die in Strömungsverbindung mit dem Fluiddurchgang 24 sind, wobei die Einlassöffnungen über die Breite des Wärmetauschers ausgerichtet sind, um einen Einlassverteiler (in 2 gestrichelt dargestellt und durch die Bezugszahl 25 gekennzeichnet) zu bilden, der mit einem Einlassanschlussstück 26 in Verbindung ist, und die Auslassöffnungen sind ausgerichtet, um einen Auslassverteiler (in 2 gestrichelt dargestellt und durch die Bezugszahl 27 gekennzeichnet) zu bilden, der in Strömungsverbindung mit einem Auslassanschlussstück 28 ist.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Wärmetauscher 10 verwendet als ein Schneemobilkühler zum Kühlen des flüssigen Kühlmittels, das zum Kühlen der Schneemobilmaschine verwendet wird. Gemäß 3 werden bei einer derartigen Konfiguration ein oder mehr Wärmetauscher 10 zwischen dem Chassis und der Antriebsraupe 32 eines Schneemobils 30 befestigt. Maschinenkühlmittel, das durch das Einlassanschlussstück 26 eintritt und durch das Auslassanschlussstück 28 austritt, wird durch Schneematsch, Schnee, Eis und Wasser, das von der Antriebsraupe 32 gegen den Wärmetauscher 10 geschleudert wird, gekühlt. Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers können auch für andere Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise für einen Unterboden-Kraftstoffkühler für ein mit Rädern versehenes Fahrzeug.
  • Die Plattenpaare 12 werden nun mit Bezug auf die 4 und 5 näher beschrieben. Jedes Plattenpaar 12 besteht aus einer ersten Platte 34 und einer zweiten Platte 36. Die erste Platte 34 enthält einen länglichen mittleren planaren Bereich 38, der von einem Umfangskantenbereich 40 umgeben ist. Die zweite Platte 36 enthält einen länglichen mittleren planaren Bereich 42, der ebenfalls von einem Kantenbereich 44 umgeben ist, der seinerseits von einem integralen, sich am Umfang erstreckenden Flansch 45 umgeben ist. Der sich am Umfang erstreckende Flansch 45 enthält einen im Wesentlichen planaren Rippenplattenbereich 46, der sich von einer Längsseite des Kantenbereichs 44 nach außen erstreckt, wodurch er eine vergrößerte freiliegende luftseitige Wärmetauscherfläche zur Verfügung stellt. Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind Kantenvergrößerungen, die Schlitze 56 sein können, intermittierend entlang der Rippenplatte 46 vorgesehen, die die Rippenplatte mit einem sich verändernden Profil entlang ihrer Länge versehen. Solche Kantenvergrößerungen können die Wärmeübertragung oder den externen Fluidabzug erhöhen. Obgleich in den 1 und 4 rechteckige Schlitze 56 mit offenen Enden gezeigt sind, können die Schlitze 56 andere Formen annehmen und können von der unteren Kante einen Abstand aufweisen, so dass sie geschlossene Enden haben.
  • Die erste und die zweite Platte 34 und 36 werden zusammengesetzt und an den Kantenbereichen 40, 44 abgedichtet verbunden, um das Plattenpaar 12 zu bilden, in welchem der Fluiddurchgang 24 zwischen den im gegenseitigen Abstand angeordneten planaren mittleren Bereichen 38, 42 definiert ist. Öffnungen 50, 52, die in Verbindung mit dem Fluiddurchgang 24 sind, sind durch die Endflächen der planaren mittleren Bereiche 38, 42 hindurch vorgesehen (derartige Öffnungen können bei der letzten Platte 46 in dem Stapel weggelassen sein). Wenn die Plattenpaare 12 aufeinander gestapelt sind, um den Wärmetauscher 10 zu bilden, sind alle Öffnungen 50 miteinander ausgerichtet und in Verbindung mit dem Einlassanschlussstück 26 (wobei sie den Einlassverteiler 25 bilden), und alle Öffnungen 52 sind miteinander ausgerichtet und in Verbindung mit dem Auslassanschlussstück 28 (wobei sie den Auslassverteiler 27 bilden). Bei einer derartigen Ausbildung strömt das gesamte, intern durch die Wärmetauscher-Fluiddurchgänge 24 hindurchgehende Fluid parallel durch die Plattenpaare 12. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass einige der Öffnungen 50, 52 in ausgewählten Platten weggelassen oder in anderer Weise blockiert sein können, so dass Fluid in Reihe durch jedes der Plattenpaare 12 strömen kann oder in einer Reihen/Parallel-Mehrwegkombination. Bei einer Mehrkonfiguration kann es erforderlich sein, dass die Lage von zumindest einem der Einlass- und Auslassanschlussstücke 26, 28 gegenüber der in den 1 und 2 gezeigten verändert werden muss – beispielsweise kann das Auslassanschlussstück an demselben Ende sein, aber auf der entgegengesetzten Seite des Wärmetauschers in Bezug auf das Einlassanschlussstück. Die Lage und der Typ der in den Figuren gezeigten Einlass- und Auslassanschlussstücke sind nur beispielhaft und nicht relevant für die breiteren Aspekte der Erfindung.
  • Gemäß 5A verbindet bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer seitliche Positionierungswand 54 integral den Kantenbereich 44 der Platte 36 mit deren Flanschbereich 45, wodurch eine Tasche in der Platte 36 gebildet wird, in der der Kantenbereich 40 der ersten Platte 34 aufgenommen wird. Dieses Merkmal ergibt eine Selbstpositionierungs- und Selbstausrichtungsfunktion während des Zusammensetzens der Plattenpaare 12. 5B zeigt eine Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels, bei dem die Positionierungswand 54 und der Flanschbereich 45 nur entlang der Rippenseite des Plattenpaares 12 vorgesehen sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Stufenwand 54 vollständig weggelassen sein.
  • In dem in den 1 und 2 illustrierten Ausführungsbeispiel enthält der Wärmetauscher 10 zwei Endplattenpaare 12 und mehrere Zwischenplattenpaare 12, die allesamt parallel zueinander angeordnet sind. Die Endplattenpaare grenzen jeweils an einer ihrer Seiten an ein jeweiliges Zwischenplattenpaar an, und die Zwischenplattenpaare grenzen jeweils auf beiden Seiten an ein anderes Plattenpaar an. Für jedes der Zwischenplattenpaare grenzt der planare mittlere Bereich 38 der ersten Platte 34 eines Plattenpaares 12 an den planaren mittleren Bereich 42 der zweiten Platte 36 eines angrenzenden Plattenpaares 12 an. Rippenplattenbereiche 46 sind in gegenseitigem Abstand so angeordnet, dass Eis, Schnee, Luft, Schneematsch, Wasser und andere Materialien durch die Schneemobil-Antriebsraupe 32 auf und zwischen die Rippenplattenbereich 46 geschleudert werden können. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es wünschenswert sein, einen Wärmetauscher vorzusehen, bei dem die planaren mittleren Bereiche von aneinandergrenzenden Plattenpaaren einen gegenseitigen Abstand haben, um zu ermöglichen, dass Kühlmaterialien oder -fluide zwischen die verschiedenen Plattenpaare gelangen. Bei derartigen Konfigurationen können Abstandshalter 140 (siehe 16) zwischen den Plattenpaaren 12 verwendet werden, oder integral ausgebildete, sich nach außen erstreckende Vorsprünge 142 (siehe 17) können an den Platten 34, 36 um die Öffnungen 50, 52 herum vorgesehen sein, um einen gewünschten Abstand 144 zwischen benachbarten Plattenpaaren zu erhalten.
  • Die Vergrößerungen, die entlang des unteren Bereichs des Rippenplattenbereichs 46 vorgesehen sind, können weitere Vergrößerungen zusätzlich zu den oder anstelle der Schlitze 56 enthalten. Die 6A bis 6D zeigen Beispiele für Plattenpaare 12, bei denen unterschiedliche Typen von Vergrößerungen bei dem Rippenplattenbereich 46 vorgesehen sind. Bei der Rippenplatte 12 nach 6A sind mit Klappen versehene Schlitze 58 entlang des unteren Kantenbereichs des Rippenplattenbereichs 46 vorgesehen. In 6B sind erweiterte Schaltungen 60 in Abständen entlang der Länge des Rippenplattenbereichs 46 vorgesehen. In 6C ist der Rippenplattenbereich 46 entlang seiner Länge geriffelt oder gewellt. In 6D sind ausge- stanzte Öffnungen 64 entlang der Länge des Rippenplattenbereichs 46 vorgesehen. Obgleich die ausgestanzten Öffnungen 64 als kreisförmig gezeigt sind, können sie andere Formen, beispielsweise rechteckige, haben. Verschiedene Typen von Vergrößerungen können entlang desselben Rippenplattenbereichs verwendet werden – beispielsweise Schlitze 56, mit Klappen versehene Schlitze 58, Faltungen 60 und kreisförmige Öffnungen 64 können jeweils in Abständen entlang desselben Rippenplattenbereichs 46 angeordnet sein. Zusätzlich können die bei verschiedenen Plattenpaaren in dem Wärmetauscherstapel verwendeten Kantenvergrößerungen von Plattenpaar zu Plattenpaar verändert werden. Zusätzlich zu dem Vorsehen einer verbesserten Wärmeübertragung bei einigen Anwendungen können die Kantenvergrößerungen auch die Festigkeit der Rippenplattenbereiche 46 der Plattenpaare 12 erhöhen. Die Größe des Rippenplattenbereichs und die bei diesem verwendete Kantenvergrößerung können so gewählt werden, dass sie dem Wärmetauscher vorbestimmte oder gewünschte Wärmeaustausch- und Festigkeitseigenschaften geben.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Plattenpaare aus identischen oder im Wesentlichen identischen Platten gebildet werden. Beispielhaft zeigen die 7 und 8 ein Ausführungsbeispiel für ein Plattenpaar 70, das in dem Wärmetauscher 10 anstelle des Plattenpaares 12 verwendet werden kann. Das Plattenpaar 70 ist aus zwei im Wesentlichen identischen Platten 72, 74 gebildet. Jede Platte 72, 74 enthält einen länglichen mittleren planaren Bereich 76, der von einem Umfangskantenbereich 78 umgeben ist. Der Teil des Umfangskantenbereichs 78, der sich entlang einer Längsseite des mittleren planaren Bereichs 76 erstreckt, ist vergrößert, um eine untere Rippenplatte 80 zu erhalten. Die Platten 72, 74 sind dichtend in den Umfangskantenbereichen 78 miteinander verbunden, wobei die mittleren planaren Bereiche 76 einen gegenseitigen Abstand aufweisen und zwischen sich den Strömungsdurchgang 24 definieren. Die planaren Rippenplatten 80 von jeder der Platten 72, 74 haben parallele aneinander grenzende Oberflächen und können Kantenvergrößerungen wie Schlitze 56 entlang ihrer jeweiligen Länge haben. Alternative Kantenvergrößerungen wie die mit Bezug auf die 6A bis 6D beschriebenen können ebenfalls verwendet werden.
  • Zahlreiche Strömungsvergrößerungsvorrichtungen, die auf dem Gebiet der Wärmetauscher vom Plattenpaartyp bekannt sind, können in den Strömungsdurchgängen der Plattenpaare nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Wärmeübertragung zu verbessern und die Wärmetauscherstruktur zu verstärken. Beispielsweise können sich längliche Turbulenzverstärker 82 (8) enthaltend Reihen von verlängerten Faltungen über die Länge des Strömungsdurchgangs 24 erstrecken. Alternativ können Rippen wie die im US-Patent Nr. 5 692 559, ausgegeben am 2. Dezember 1997, gezeigten entlang der Wände, die den Strömungsdurchgang 24 definieren, vorgesehen sein. Vertiefungen entlang der Wände des Strömungsdurchgangs 24 können ebenfalls verwendet werden, um die Strömung zu vergrößern.
  • In den 9 bis 12 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers, der in 9 allgemein durch die Bezugszahl 100 gekennzeichnet ist. 9 zeigt eine Unteransicht des Wärmetauschers 100, der in der Ausbildung und in der Arbeitsweise ähnlich dem Wärmetauscher 10 ist, mit Ausnahme von nachfolgend diskutierten Unterschieden in der Ausbildung des Plattenpaares. Der Wärmetauscher 100 ist aus einem Stapel von Plattenpaaren 102 gebildet, die zwischen Endklammern 14, 16 angeordnet sind. Jedes Plattenpaar 102 wird aus zwei im Wesentlichen identischen Platten 104, 106 gebildet, von denen jede einen länglichen, im Wesentlichen planaren mittleren Bereich 108 hat, der von einem Kantenbereich 110 umgeben wird. Die Kantenbereiche 110 der Platten 104, 106 sind dichtend miteinander verbunden, wobei die mittleren planaren Bereiche 108 einen gegenseitigen Abstand aufweisen und einen länglichen, internen Fluiddurchgang 24 definieren, der sich von einer Einlassöffnung 50 zu einer Auslassöffnung 52 erstreckt. Eine integrale Rippenplatte 112 erstreckt sich von der Unterseite des Kantenbereichs 110 jeder Platte 104, 106 nach unten. Die Rippenplatte 112 hat eine Reihe von Mustern aus halben Sechsecken, die entlang ihrer Länge gestanzt sind, derart, dass, wenn die Rippenplatten 112 zu Plattenpaaren 102 zusammengesetzt sind und die Plattenpaare zur Bildung des Wärmetauscherkerns gestapelt sind, die Rippenplatten 112 ein hexagonales wabenartiges Muster bilden, wie am besten aus der Unteransicht nach 9 ersichtlich ist.
  • Insbesondere enthält jede Rippenplatte 112 planare innere Wandbereiche 114, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen durch Versetzung von äußeren Wandbereichen 116 nach außen. Die äußeren Wandbereiche 116 (siehe 9) sind jeweils an entgegengesetzten, sich aufwärts erstreckenden Seitenkanten mit inneren Wandbereichen 114 durch abgewinkelte Verbindungswandbereiche 118 verbunden. Bei einem Ausführungsbeispiel haben die äußeren Wandbereiche 116 eine äußere Oberfläche, die in derselben Ebene wie eine äußere Oberfläche des mittleren planaren Bereichs 118 ist, derart, dass, wenn die Plattenpaare 102 aufeinander gestapelt sind, die mittleren planaren Bereiche 108 der angrenzenden Platten von benachbarten Plattenpaaren aneinander anstoßen, und die äußeren Wandbereiche 116 der angrenzenden Platten von benachbarten Plattenpaaren ebenfalls aneinander anstoßen. Wie aus 9 ersichtlich ist, sind interne hexagonale Zellen 122 eines Plattenpaares definiert durch die äußeren und Verbindungswände 116 und 118 der Platten 104 und 106 eines Plattenpaares 102, und intra-hexagonale Zellen 124 der Plattenpaare sind durch die inneren und Verbindungswände 114 und 118 der Platte 106 eines Plattenpaares 102 und die inneren und Verbindungswände 114 und 118 der Platte 104 eines angrenzenden Plattenpaares 102 gebildet. Eine derartige Konfiguration ergibt eine strukturelle Festigkeit und eine relativ große externe luftseitige Oberfläche für die Wärmeübertragung. Obgleich in dem illustrierten Ausführungsbeispiel ein Wabenmuster gezeigt ist, können an dere Konfigurationen ebenfalls verwendet werden, beispielsweise kann die Rippenplatte eine Sinusform haben, wobei die Spitzen der Sinuskurve einer Rippenplatte eines Plattenpaares mit der Spitze der Sinuskurve einer Rippenplatte eines angrenzenden Plattenpaares in Eingriff sind. Andere mehrseitige Strukturen können ebenfalls durch die Rippenplatten gebildet werden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Wärmetauscher abgewinkelt oder gekrümmt sein, um dem Wärmetauscher zu ermöglichen, in einen begrenzten Raum zu passen, oder um den Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu verbessern. Die 13 und 14 zeigen beispielhaft einen Wärmetauscher 200, der ähnlich dem Wärmetauscher 10 ist mit der Ausnahme, dass der Wärmetauscher 200 bogenförmig um eine Achse gebogen ist, die parallel zu der Richtung der internen Fluidströmung durch die Plattenpaare 12 verläuft. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Wärmetauscher 10 gebogen, nachdem er hartgelötet wurde, um den Wärmetauscher 200 zu bilden, der gekrümmt ist, um zu ermöglichen, dass er der Unterseite des Schneemobilchassis oder einer Fahrzeug-Unterseite angepasst ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Wärmetauscher in anderer Weise als in den 13 und 16 gezeigt abgewinkelt oder gekrümmt sein, beispielsweise kann der Wärmetauscher entlang seiner Länge abgewinkelt oder gekrümmt sein, wie in 15 gezeigt ist.
  • Die in den Plattenpaaren nach der vorliegenden Erfindung verwendeten Platten können aus Aluminium oder Aluminiumlegierung in Rollenform, das/die mit Lot umhüllt ist, gestanzt sein. Jedoch können andere geeignete metallische oder nichtmetallische Materialien wunschgemäß für spezifische Wärmetauscheranwendungen verwendet werden, die durch Anwendung verschiedener Verfahren wie Stanzen, Rollenbildung, Formen usw. geformt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können ein Epoxid oder TEFLON® oder andere Beschichtungen auf dem Wärmetauscher vorgesehen sein, um das Haften von Schnee oder Eis oder anderem Schmutz an den äußeren Oberflächen des Wärmetauschers zu verringern. In gleicher Weise können bei einigen Ausführungsbeispielen auch korrosionsverhindernde Beschichtungen auf den Wärmetauscher aufgebracht werden.
  • Wie für den Fachmann augenscheinlich ist, sind viele Änderungen und Modifikationen bei der praktischen Ausübung dieser Erfindung möglich, ohne dass deren Geist oder Bereich verlassen wird. Demgemäß ist der Bereich der Erfindung entsprechend dem durch die folgenden Ansprüche definierten Gegenstand auszulegen.
  • Zusammenfassung:
  • Ein oberflächengekühlter Wärmetauscher enthält einen Stapel von länglichen Plattenpaaren, wobei jedes Plattenpaar eine erste und eine zweite Platte enthält mit länglichen mittleren Bereichen, die durch abdichtend verbundene Kantenbereiche umgeben sind und ein Fluiddurchgang zwischen den mittleren Bereichen definiert ist. Jedes Plattenpaar hat eine Einlass- und eine Auslassöffnung, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen und für die Fluidströmung durch die Fluiddurchgänge miteinander verbunden sind. Jedes Plattenpaar hat eine freiliegende Rippenplatte, die sich am Umfang von den verbundenen Kantenbereichen entlang einer Länge des Plattenpaares nach außen erstreckt. Jede Rippenplatte kann ein sich veränderndes Kantenprofil entlang einer sich nach außen erstreckenden Kante aufweisen.

Claims (17)

  1. Oberflächengekühlter Wärmetauscher (10, 100, 200), welcher aufweist: einen Stapel von länglichen Plattenpaaren (12, 70, 102), wobei jedes Plattenpaar eine erste und eine zweite Platte (34, 36; 74; 104, 106) enthält mit länglichen mittleren Bereichen, die von abdichtend verbundenen Kantenbereichen (40, 44; 78; 110) umgeben sind, mit einem zwischen den mittleren Bereichen definierten Fluiddurchgang (24); und wobei jedes Plattenpaar (12, 70, 102) eine Einlass- und eine Auslassöffnung (50, 52) aufweist, die einen gegenseitigen Abstand haben und miteinander verbunden sind für die Fluidströmung durch die Fluiddurchgänge (24); dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Plattenpaare (12, 70, 102) eine freiliegende längliche Rippenplatte (46, 80, 114) haben, die sich am Umfang von den verbundenen Kantenbereichen (40, 44; 78; 110) entlang einer Länge von diesen nach außen erstrecken.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rippenplatte (46, 80, 114) ein sich veränderndes Profil entlang ihrer Länge hat.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenplatten (46, 80) jeweils mehrere im Abstand voneinander angeordnete Schlitze (56) entlang ihrer Länge definieren.
  4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (56) an ihrem sich nach außen erstreckenden Ende offen sind.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das sich verändernde Profil mehrere mit Klappen versehene Schlitze (58) enthält, die entlang zumindest einigen der Rippenplatten (46) angeordnet sind.
  6. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das sich verändernde Profil mehrere erweiterte Faltungen (60) enthält, die entlang zumindest einigen der Rippenplatten (46) vorgesehen sind.
  7. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenplatten (104, 106) von benachbarten Plattenpaaren (102) in intermittierenden Kontakt miteinander an mehreren im gegenseitigen Abstand angeordneten Stellen entlang ihrer Länge gelangen.
  8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen mittleren Bereiche (34, 36) von benachbarten Plattenpaaren (12) in dem Stapel einen gegenseitigen Abstand voneinander aufweisen.
  9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenplatte (46) jedes Plattenpaares einstückig mit nur einer von dessen erster und zweiter Platte (34, 36) ausgebildet ist.
  10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenplatte (80, 114) jedes Plattenpaares (70, 102) aus ei nem Plattenbereich, der einstückig mit der ersten Platte (74; 104, 106) ausgebildet ist, und einem weiteren Plattenbereich, der einstückig mit der zweiten Platte (74; 104, 106) ausgebildet ist, gebildet ist.
  11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platte (36) einen sich seitlich erstreckenden Flansch (54) um eine äußere Kante ihres Kantenbereichs (44) enthält, wobei der Kantenbereich (40) der zweiten Platte (34) innerhalb des sich seitlich erstreckenden Flansches (54) aufgenommen ist und sich die Rippenplatte (46) von einer Kante des sich seitlich erstreckenden Flansches (54) weg erstreckt.
  12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein Kühler für das Kühlmittel einer Schneemobilmaschine ist.
  13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die länglichen Rippenplatten (46, 80, 114) sich nur von einem länglichen verbundenen Kantenbereich der Plattenpaare weg erstrecken.
  14. Wärmetauscher nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Befestigungsklammermittel (16, 18), die mit dem Stapel von Plattenpaaren verbunden sind, um den Stapel an einem Schneemobil zu befestigen.
  15. Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsklammermittel (16, 18) zwei L-Klammern enthalten, zwischen denen der Stapel von Plattenpaaren angeordnet ist.
  16. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass intermittierende Kantenvergrößerungen (56, 58, 60, 62, 64, 16) entlang einer Länge von jeder der Rippenplatten (46, 80, 114) vorgesehen sind.
  17. Wärmetauscher (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel bogenförmig um eine Achse von diesem gebogen ist.
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