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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Wärmetauscher
und leitende Einlagen zur Verwendung darin, und insbesondere Wärmetauscher
vom Plattentyp, die Turbulizer bzw. Turbulenzerzeuger mit Windungen
von sich unterscheidender bzw. variierender Höhe enthalten.
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Hintergrund der Erfindung
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Wärmetauscher
vom Plattentyp weisen wenigstens ein Paar von voneinander beabstandeten Platten
auf, die an ihren Rändern
miteinander abgedichtet sind. Jedes Plattenpaar definiert einen
Fluidflussdurchgang mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung.
Bei einem typischen Wärmetauscher
haben die äußersten
Ränder
des Fluidflussdurchgangs eine Höhe,
die niedriger als die Höhe
in der Mitte des Fluidflussdurchgangs ist. Die Reduzierung bezüglich der
Höhe benachbart
zu den äußersten
Rändern
kann aufgrund der Art sein, auf welche die Platten miteinander verbunden
sind, und/oder die äußersten
Ränder
der Platten können
etwas abgerundet sein, wie im
US
Patent Nr. 5,636,685 für Gawve
et al.
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Der
Fluidflussdurchgang kann eine leitende Einlage enthalten, um einen
Wärmetransfer
zu steigern und um eine Turbulenz in dem Fluid zu erhöhen, das
durch den Flussdurchgang fließt.
Diese leitenden Einlagen, die auch als Turbulizer bzw. Turbulenzerzeuger
bekannt sind, weisen normalerweise Metallstreifen auf, wobei eine
Vielzahl von Windungen durch Formen bzw. Pressen und/oder Walzen
ausgebildet ist. Die Windungen sind normalerweise von einer einheitlichen
Höhe und
sind vorzugsweise in Kontakt mit beiden Platten des Plattenpaars,
um einen Wärmetransfer
zu maximieren. Zahlreiche Typen von Turbulizern sind im Stand der
Technik bekannt. Ein Typ eines Turbulizers, der in Kraftfahrzeug-Ölkühlern verwendet
werden kann, ist die schräggestellte
Kühlrippe,
die im
US-Patent Nr. 4,945,981 (Joshi),
erteilt am 7. August 1990, beschrieben ist. Ein weiterer Typ eines
Turbulizers zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Wärmetauschern ist die Versatzstreifen-Kühlrippe,
von welcher Beispiele in dem
US-Patent
Nr. Re. 35,890 (So) und in dem
US-Patent Nr. 6,273,183 (So et al.)
beschrieben sind.
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Die
Patente für
So und So et al. sind hierin durch Bezugnahme in ihren Gesamtheiten
enthalten.
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Wie
es in den 1 bis 3 von Gawve
et al. dargestellt ist, kann ein Turbulizer einer konstanten Höhe nicht
den gesamten Bereich eines Fluidflussdurchgangs auffüllen, der
benachbart zu seinen äußersten
Rändern
bezüglich
der Höhe
reduziert ist, während
ein effektiver Kontakt mit den Platten beibehalten wird. Dies führt zu der
Ausbildung einer Fluidumgehung B (3 von Gawve
et al.) benachbart zu den äußersten
Rändern
des Fluidflussdurchgangs, was die Effizienz eines Wärmetransfers
erniedrigt. Dieses Problem wird in Gawve et al. teilweise gelöst, indem
die Kühlrippenwände gekerbt
werden, um ihre Höhe
benachbart zu ihren Enden zu reduzieren, um dadurch den Umgehungsbereich
B' zu reduzieren, wie
es in 7 gezeigt ist.
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Während das
Patent von Gawve et al. das Problem eines Umgehungsflusses betrifft,
ist es spezifisch für
gewellte Kühlrippen,
die sich transversal zu der Richtung eines Fluidflusses erstrecken
und Kühlrippen
haben, die sich um die gesamte Breite des Turbulizers erstrecken.
Es bleibt eine Notwendigkeit, die Aufmerksamkeit auf das Problem
eines Umgehungsflusses in Wärmetauschern
zu richten, die andere Typen von Turbulizern verwenden, wie beispielsweise
die oben angegebenen Versatzstreifen-Kühlrippen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt weist die Erfindung einen Wärmetauscher auf, der Folgendes
aufweist: (a) wenigstens ein Paar von Platten, die miteinander verbunden
sind, um einen hohlen Fluidflussdurchgang zwischen den Platten zu
definieren, wobei der Flussdurchgang eine Höhe und eine Breite hat und
sich ent lang einer Fluidflussachse erstreckt, wobei die Höhe des Flussdurchgangs über seine
Breite unterschiedlich ist, wobei der Flussdurchgang wenigstens einen
Bereich einer vollen Höhe
aufweist, wobei die Höhe
des Flussdurchgangs bei einem Maximum ist, und wenigstens einen
Bereich einer reduzierten Höhe,
wobei die Höhe
des Flussdurchgangs geringer als die maximale Höhe des Flussdurchgangs ist,
und wobei die Bereiche der vollen Höhe und der reduzierten Höhe benachbart
zueinander angeordnet sind; (b) einen Turbulizer, der innerhalb
des Fluidflussdurchgangs aufgenommen ist, wobei der Turbulizer eine
Vielzahl von Windungen aufweist, die in wenigstens einer Reihe angeordnet
sind, wobei die Windung von jeder Reihe eine Reihe von Gipfeln bzw.
Bergkämmen
und Tälern
bzw. Talsohlen aufweist, die durch Seitenwände miteinander verbunden sind,
und wobei sich die Reihen transversal zu der Fluidflussachse erstrecken
und sich die Seitenwände
entlang der Fluidflussachse erstrecken; wobei jede der Reihen Windungen
unterschiedlicher Höhen
enthält,
einschließlich
wenigstens einer Windung voller Höhe, die in dem Bereich voller
Höhe des
Fluidflussdurchgangs positioniert ist und eine Höhe hat, die im Wesentlichen
dieselbe wie die maximale Höhe
des Flussdurchgangs ist, und einschließlich wenigstens einer Windung
reduzierter Höhe,
die in dem Bereich reduzierter Höhe
des Fluidflussdurchgangs positioniert ist und eine Höhe hat,
die geringer als die maximale Höhe
des Flussdurchgangs ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist die Erfindung einen Wärmetauscher auf, der Folgendes aufweist:
(a) wenigstens ein Paar von Platten, die miteinander verbunden sind,
um einen hohlen Fluidflussdurchgang zwischen den Platten zu definieren, wobei
der Flussdurchgang eine Höhe
und eine Breite hat und sich entlang einer Fluidflussachse erstreckt, wobei
die Höhe
des Flussdurchgangs über
seine Breite variiert, wobei der Flussdurchgang wenigstens einen
Bereich voller Höhe
aufweist, in welchem die Höhe
des Flussdurchgangs bei einem Maximum ist, und wenigstens einen
Bereich reduzierter Höhe,
in welchem die Höhe
des Flussdurchgangs geringer als die maximale Höhe des Flussdurchgangs ist,
und wobei die Bereiche voller Höhe
und reduzierter Höhe benachbart
zueinander angeordnet sind; (b) einen Turbulizer, der innerhalb
des Fluidflussdurchgangs aufgenommen ist, wobei der Turbulizer eine
Vielzahl von Reihen von Windungen aufweist, wobei benachbarte der
Reihen in einer parallelen Beziehung zueinander Seite an Seite verbunden
sind, wobei die Windungen von jeder der Reihe eine Reihe von Gipfeln und
Tälern
aufweisen, die durch Sei tenwände
miteinander verbunden sind, und wobei sich die Reihen parallel zu
der Fluidflussachse erstrecken und sich die Seitenwände transversal
zu der Fluidflussachse erstrecken, wobei wenigstens zwei benachbarte
Reihen von Windungen unterschiedlicher Höhen umfasst sind, einschließlich wenigstens
einer Reihe von Windungen voller Höhe, die in dem Bereich voller Höhe des Fluidflussdurchgangs
positioniert sind und eine Höhe
haben, die im Wesentlichen dieselbe wie die maximale Höhe des Flussdurchgangs
ist, und einschließlich
wenigstens einer Reihe von Windungen reduzierter Höhe, die
in dem Bereich reduzierter Höhe
des Fluidflussdurchgangs positioniert sind und eine Höhe haben,
die geringer als die maximale Höhe
des Flussdurchgangs ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher
zur Verfügung,
der Folgendes aufweist: (a) wenigstens ein Wärmetauscherrohr, das einen
hohlen Fluidflussdurchgang definiert, wobei der Flussdurchgang eine Höhe und eine
Breite hat und sich in Längsrichtung entlang
einer Fluidflussachse erstreckt, wobei die Höhe des Flussdurchgangs über seine
Breite variiert, wobei der Flussdurchgang wenigstens einen Bereich voller
Höhe aufweist,
in welchem die Höhe
des Flussdurchgangs bei einem Maximum ist und wenigstens einen Bereich
reduzierter Höhe,
in welchem die Höhe des
Flussdurchgangs geringer als die maximale Höhe des Flussdurchgangs ist,
und wobei die Bereiche voller Höhe
und reduzierter Höhe
benachbart zueinander angeordnet sind; (b) einen Turbulizer, der innerhalb
des Fluidflussdurchgangs aufgenommen ist; wobei jedes Wärmetauscherrohr
eine längliche obere
Platte und eine längliche
untere Platte in abgedichtetem Eingriff zueinander aufweist, wobei
die obere Platte einen sich in Längsrichtung
erstreckenden zentralen Bereich und ein Paar von sich in Längsrichtung
erstreckenden Randbereichen, die entlang jeder Seite des zentralen
Bereichs vorgesehen sind, aufweist, wobei der zentrale Bereich relativ zu
den Randbereichen angehoben ist; wobei die untere Platte einen sich
in Längsrichtung
erstreckenden zentralen Bereich aufweist, der gegenüber der
oberen Platte angeordnet ist; wobei sich ein Paar von sich in Längsrichtung
erstreckenden Randbereichen von dem zentralen Bereich der unteren
Platte in einer Richtung in Richtung zu der oberen Platte erstreckt, wobei
die Randbereiche der unteren Platte jeweils einen nahen Rand, der
mit dem zentralen Bereich der unteren Platte verbunden ist, und
einen entfernten Rand nahe zu einem der Randbereiche der oberen Platte
haben; und ein Paar von Verriegelungsnasen, von welchen sich jede
von dem entfernten Rand von einem der Endbereiche der unteren Platte
erstreckt; wobei die Verriegelungsnasen der unteren Platte über die
Randbereiche der oberen Platte in Eingriff gefaltet sind und die
Platten entlang von Bereichen eines Kontakts zwischen den Verriegelungsnasen und
den Randbereichen der oberen Platte zusammen abgedichtet sind.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher
zur Verfügung,
der Folgendes aufweist: (a) wenigstens ein Wärmetauscherrohr, das einen
hohlen Fluidflussdurchgang definiert und eine oberste Wand, eine
unterste Wand und ein Paar von Seitenwänden hat, wobei der Flussdurchgang
eine Höhe
und eine Breite hat und sich in Längsrichtung entlang einer Fluidflussachse
erstreckt, wobei die Höhe
des Flussdurchgangs über
seine Breite variiert, wobei der Flussdurchgang wenigstens einen
Bereich voller Höhe
aufweist, in welchem die Höhe
des Flussdurchgangs bei einem Maximum ist, und wenigstens einen Bereich
reduzierter Höhe,
in welchem die Höhe
des Flussdurchgangs geringer als die maximale Höhe des Flussdurchgangs ist,
und wobei die Bereiche voller Höhe
und reduzierter Höhe
benachbart zueinander angeordnet sind; (b) einen Turbulizer, der
innerhalb des Fluidflussdurchgangs aufgenommen ist; wobei jedes
Wärmetauscherrohr
ein Paar von allgemein U-förmigen
Abschnitten aufweist, wobei jeder einen Krümmungs- bzw. Einbuchtungsbereich hat, und ein
Paar von Schenkeln, die sich von dem Krümmungsbereich erstrecken, wobei
die Krümmungsbereiche
die Seitenwände
des Rohrs bilden und die Schenkel die oberste und die unterste Wand
des Rohrs bilden; wobei die Schenkel jedes U-förmigen Abschnitts freie Endbereiche
haben, wobei jeder der Endbereiche eines ersten der U-förmigen Abschnitte in
abgedichtetem Eingriff mit einem der Endbereiche eines zweiten der
U-förmigen Abschnitte
ist, so dass die oberste und die unterste Wand des Rohrs jeweils durch
einen der Schenkel des ersten U-förmigen Abschnitts und einen
der Schenkel des zweiten U-förmigen
Abschnitts ausgebildet sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nun
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand von nur einem Beispiel unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
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1 eine
perspektivische Querschnittsansicht eines Plattenpaars ist, das
mit einem Turbulizer nach dem Stand der Technik versehen ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Bereichs des in 1 gezeigten
Turbulizers ist;
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3 eine
Vorderansicht des Turbulizers der 1 ist, die
die relativen Ausrichtungen von sich überlagernden Windungen in zwei
benachbarten Reihen zeigt;
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4 eine
perspektivische Querschnittsansicht eines Plattenpaars ist, das
mit einem Turbulizer gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung versehen ist;
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4A eine
perspektivische Querschnittsansicht einer modifizierten Version
des Plattenpaars der 4 ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Bereichs des in 4 gezeigten
Turbulizers ist;
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6 eine Vorderansicht des Turbulizers der 5 ist,
welche die relativen Ausrichtungen von sich überlagernden Windungen in zwei
benachbarten Reihen zeigt;
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7 eine
Vorderansicht einer ersten Variante des Turbulizers der 5 und 6 ist, die die relativen Ausrichtungen
von sich überlagernden
Windungen in zwei benachbarten Reihen zeigt;
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8 eine
Vorderansicht einer zweiten Variante des Turbulizers der 5 und 6 ist, die die relativen Ausrichtungen
von sich überlagernden
Windungen in zwei benachbarten Reihen zeigt;
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9 eine
perspektivische Querschnittsansicht eines Plattenpaars ist, das
mit einem Turbulizer gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung versehen ist;
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10 eine
Vorderansicht des Turbulizers der 9 ist, welche
die relativen Ausrichtungen von sich überlagernden Windungen in zwei
benachbarten Reihen zeigt;
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11 eine
perspektivische Ansicht eines Bereichs eines Turbulizers gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist;
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12 eine
seitliche Querschnittsansicht von einer Reihe des Turbulizers der 11 entlang der
Linie 12-12 der 11 ist;
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13 eine
seitliche Querschnittsansicht von einer Reihe des Turbulizers der 11 entlang der
Linie 13-13 der 11 ist;
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14 eine
Querschnittsansicht des Endes durch ein erstes Plattenpaar mit dem
Turbulizerstreifen der 11 bis 13 ist;
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15 eine
Querschnittsansicht des Endes durch ein zweites Plattenpaar mit
dem Turbulizerstreifen der 11 bis 13 ist;
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16 eine
Querschnittsansicht des Endes durch ein drittes Plattenpaar mit
dem Turbulizerstreifen der 11 bis 13 ist;
und
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17 eine
perspektivische Ansicht eines Turbulizerstreifens gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Das
Folgende ist eine Beschreibung einer Anzahl bevorzugter Wärmetauscher,
Plattenpaare und Turbulizerstreifen gemäß der Erfindung. Jeder Wärmetauscher,
der nachfolgend beschrieben wird, weist ein Paar von Platten auf,
die einen Fluidflussdurchgang definieren. Die Wärmetauscher gemäß der Erfin dung
können
ein einziges Paar von Platten aufweisen, wie beispielsweise bei
den Ölkühlern, die durch
Joshi und Gawve et al. beschrieben sind. Alternativ können die
Wärmetauscher
der Erfindung eine Vielzahl von Plattenpaaren aufweisen, die sich
zwischen einem Paar von Verteilern erstrecken, wie beispielsweise
bei dem Typ, der in dem Patent von So et al. beschrieben ist. Bei
den Wärmetauschern
gemäß der Erfindung
ist ein Turbulizer in dem Fluidflussdurchgang vorgesehen. Solange
nachfolgend nichts anderes angegeben ist, können die bei den Wärmetauschern
gemäß der Erfindung
verwendeten Turbulizer einfache gewellte Kühlrippen sein, wie in dem Patent
für Joshi
und Gawve et al., oder können
Versatzstreifen-Kühlrippen
aufweisen, wie es in den oben angegebenen Patenten für So und
So et al. beschrieben ist. Vorzugweise weisen die Turbulizer Versatzstreifen-Kühlrippen
auf.
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In
der gesamten folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen werden
Ausdrücke,
wie beispielsweise "oberster", "unterster", "oberer" und "unterer" verwendet, um sich
auf die spezifische Ausrichtung der Plattenpaare und Turbulizer
zu beziehen. Es wird erkannt werden, dass diese Ausdrücke nur
der Annehmlichkeit halber verwendet Werden. Die obersten Seiten
und untersten Seiten der Turbulizer sind vorzugsweise nicht voneinander
unterscheidbar und die Plattenpaare haben nicht notwendigerweise
die Ausrichtung, die in den Zeichnungen gezeigt ist, wenn sie im
Einsatz sind.
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Probleme,
die zu dem Stand der Technik gehören,
werden nun nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 diskutiert,
die einen Bereich eines Plattenpaars 61 eines Wärmetauschers
zeigt, der mit einem Turbulizer 33 nach dem Stand der Technik
mit Windungen konstanter Höhe
versehen ist, und unter Bezugnahme auf die 2 und 3,
die den Turbulizer 33 nach dem Stand der Technik isoliert
zeigen.
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Das
Plattenpaar 61 besteht aus einer oberen Platte 62 und
einer unteren Platte 63 mit einem dazwischen angeordneten
Turbulizer 33. Die Platten 62, 63 sind
Rückseite
an Rückseite
angeordnet und haben verbundene periphere Flansche 64, 65.
Die Platten 62, 63 haben auch erhöhte zentrale
Bereiche 66, 67, die einen Flussdurchgang 68 dazwischen
definieren, in welchem der Turbulizer 33 angeordnet ist.
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Es
wird gesehen werden, dass die Platten 62, 63,
die das Plattenpaar 61 bilden, benachbart zu den peripheren
Flanschen 64, 65 abgerundet sind und daher der
Flussdurchgang 68 bezüglich
der Höhe
entlang seiner äußersten
Ränder 69, 71 reduziert
ist.
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Der
in den 1 bis 3 gezeigte Turbulizer 33 ist
eine Versatzstreifen-Kühlrippe
gleich derjenigen, die in dem oben angegebenen Patent '890 für So gezeigt
ist. Der Turbulizer 33 ist ein planares Element mit einer
Vielzahl von rechteckförmigen
Windungen 35, die in transversalen Reihen angeordnet sind,
die bei 47, 49, 51, 53 und 55 gezeigt
sind. Die Reihen sind durch Verbindungsbereiche 43 miteinander
verbunden. Ein vollständiger
Turbulizer 33 würde eine
Anzahl zusätzlicher
Reihen von Windungen enthalten. Die Windungen 35 umfassen
einen obersten Oberflächenbereich 36,
einen untersten Oberflächenbereich 37 (die
Bereiche 36 und 37 werden hierin auch "Bergkämme bzw.
Gipfel" genannt),
und Seitenbereiche 38, die den obersten und den untersten Oberflächenbereich 36, 37 miteinander
verbinden. Die Windungen 35 definieren Öffnungen oder Flussdurchgänge 39,
die sich in einer Richtung transversal zu der Richtung der Reihen 47, 49, 51, 53, 55 öffnen. Wenn
ein Fluid, wie beispielsweise ein Öl, durch den Flussdurchgang 68 fließt, der
durch das Plattenpaar 61 definiert ist, wird es periodisch
auf führende äußerste Ränder 41 treffen,
die zu den Windungen 35 gehören.
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Alle
Windungen 35 des Turbulizers 33 haben dieselbe
Höhe H
und dieselbe Breite W (3), wobei die Breite als die
Breite des obersten und des untersten Bereichs 36, 37 der
Windungen bzw. Wellen 35 definiert ist. Um einen Wärmetransfer
zu maximieren, sind der oberste und der unterste Bereich 36, 37 der
Wellen 35 vorzugsweise in Kontakt mit den zentralen Bereichen 66, 67 der
oberen und der unteren Platte 62, 63. Der Turbulizer 33 ist
in der "Niederdruckabfall"- oder "LPD"-Ausrichtung angeordnet, was
bedeutet, dass Fluid durch die durch die Windungen definierten Öffnungen
in einer Richtung transversal zu den Reihen fließt. In dieser Ausrichtung begegnet
das Fluid, das durch den Flussdurchgang 68 läuft, relativ
geringem Widerstand gegenüber
einem Fließen
und daher ist der Druckabfall relativ gering.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, hat der Turbulizer 33 eine
konstante Höhe,
die im Wesentlichen dieselbe wie die Höhe des Flussdurchgangs 68 zwischen den zentralen
Bereichen 66, 67 der Platten 62, 63 ist. Es
ist nicht möglich,
den Turbulizer 33 zu den äußersten Rändern 69, 71 des
Flussdurchgangs 68 auszudehnen, weil die äußersten
Ränder 69, 71 bezüglich der
Höhe reduziert
sind. Daher wird der Turbulizer 33 nicht in diese Bereiche
passen, wenigstens nicht ohne gequetscht bzw. gedrückt zu werden.
Dies führt zu
der Ausbildung von Umgehungsbereichen 40, 42, die übereinstimmend
mit den äußersten
Rändern 69, 71 des
Flussdurchgangs 32 sind. Der Widerstand gegenüber einem
Fluidfluss ist in diesen Umgehungsberiechen 40, 42 bei
einem Minimum. Daher fließt Fluid
bevorzugt durch diese Bereiche und wird die Effizienz eines Wärmetransfers
reduziert.
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4 stellt
einen Bereich eines Plattenpaars 44 zur Verwendung in einem
Wärmetauscher
gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar und die 5 bis 8 stellen
bevorzugte Turbulizer gemäß der Erfindung
dar. Das Plattenpaar 44 weist eine längliche obere Platte 12 und eine
längliche
untere Platte 14 auf. Die obere Platte 12 hat
einen zentralen Bereich 16, der sich entlang einer Längsachse
L erstreckt, und Randbereiche 18 und 20, die sich
in Längsrichtung
entlang jeder Seite des zentralen Bereichs 16 erstrecken.
Der zentrale Bereich 16 ist relativ zu den Randbereichen 18 und 20 erhöht, und
zwar aus Gründen,
die nachfolgend diskutiert werden.
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Die
untere Platte 14 weist einen longitudinalen zentralen Bereich 22 auf
und weist longitudinale Randbereiche 24 und 26 auf,
die unter etwa einem rechten Winkel von dem zentralen Bereich 22 vorstehen,
um dadurch Seitenwände
des Plattenpaars 44 auszubilden. Die Randbereiche 24 und 26 sind
mit Verriegelungsnasen 28 und 30 versehen, die
in einen Verriegelungseingriff über
den Randbereichen 18 und 20 der oberen Platte 12 nach
unten gebogen sind. Die Nasen 28 und 30 verriegeln
die Platten 12 und 14 mechanisch miteinander (wie
es besser in 4A gezeigt ist) und stellen
Oberflächen
zur Verfügung,
entlang welchen eine abgedichtete Verbindung mit den Randbereichen 18 und 20 der
oberen Platte hergestellt werden kann. Eine abgedichtete Verbindung
kann vorzugsweise durch Hartlöten
der oberen und der unteren Platte 12 und 14 miteinander zur
Verfügung
gestellt werden, so dass ein Streifen eines Hartlötfüllmetalls
(nicht gezeigt) zwischen den Verriegelungsnasen 28 und 30 der
unteren Platte 14 und den Randbereichen 18 und 20 der
oberen Platte 12 ausgebildet ist.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, ist der zentrale Bereich 16 der
oberen Platte 12 relativ zu den Randbereichen 18 und 20 erhöht, so dass
die Verriegelungsnasen 28 und 30 der unteren Platte 14 nahezu koplanar
zu dem zentralen Bereich 16 der oberen Platte 12 sind.
Dies versieht das Plattenpaar 44 mit einer im Wesentlichen
flachen oberen Oberfläche, die
frei von Vorsprüngen
ist. Dies ist beispielsweise dort von Vorteil, wo die Enden des
Plattenpaars 44 in einen rechteckigen Schlitz einer Anfangsplatte
(nicht gezeigt) passen müssen.
Da die Randbereiche 18 und 20 relativ zu dem zentralen
Bereich 16 zurückgesetzt
sind, ist der durch das Plattenpaar 44 ausgebildete Fluidflussdurchgang 32 in
der Mitte relativ höher als
an seinen Rändern.
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4A stellt
ein Plattenpaar 44' dar,
das eine modifizierte Version des oben beschriebenen Plattenpaars 44 ist.
Das Plattenpaar 44' enthält eine obere
Platte 12' mit
einem zentralen Bereich 16',
der sich entlang einer Längsachse
L erstreckt, und mit Randbereichen 18' und 20', die sich in Längsrichtung entlang jeder Seite
des zentralen Bereichs 16' erstrecken.
Der zentrale Bereich 16' ist
relativ zu den Randbereichen 18' und 20' erhöht. Die Randbereiche 18' und 20' sind mit Erweiterungen
bzw. Ausdehnungen in Richtung nach unten 17, 19 versehen,
die sich unter etwa einem rechten Winkel von den Randbereichen 18' und 20' erstrecken
und sich vorzugsweise in Längsrichtung
entlang der gesamten Länge
der oberen Platte 12' erstrecken.
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Das
Plattenpaar 44' enthält auch
eine untere Platte 44, die identisch zu derjenigen des
Plattenpaars 44 ist, mit einem zentralen Bereich 22 und
mit Randbereichen 24, 26, die unter etwa einem
rechten Winkel vom zentralen Bereich 22 vorstehen, um dadurch
Seitenwände
des Plattenpaars 44' auszubilden.
Die Randbereiche 24, 26 sind mit Verriegelungsnasen 28, 30 versehen,
die, wie es in 4A in gepunkteten Linien gezeigt
ist, anfangs nach oben stehend und koplanar mit den Randbereichen 24, 26 sind,
die aber in der Richtung der gekrümmten Pfeile in einen Eingriff
mit den Randbereichen 18', 20' der oberen
Platte 12' nach
unten gebogen sind. Wie es in 4A gezeigt
ist, sind die Erweiterungen in Richtung nach unten 17, 19 von
ausreichender Höhe,
so dass ihre unteren freien Enden (entfernt von den Randbereichen 18', 20') einen Kontakt
mit dem zentralen Bereich 22 der unteren Platte 14 herstellen
und in einer parallelen Beziehung zu den Randbereichen 24, 26 der
unteren Platte 14 un tergebracht sind. Die Erweiterungen
bzw. Ausdehnungen bzw. Verlängerungen
nach unten 17, 19 versehen das Plattenpaar 44' mit einer Doppelrandwanddicke
für eine
erhöhte Festigkeit;
stellen einen erhöhten
Oberflächenbereich
für Hartlötverbindungen
zur Verfügung;
erleichtern einen Zusammenbau durch Zulassen, dass der Turbulizer
in eine der Platten vor einem Zusammenbau des Plattenpaars eingefügt wird;
und stellen eine Stütze
für die
Randbereiche 24, 26 der unteren Platte 14 während der
Ausbildungs/Verriegelungs-Operation zur Verfügung.
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Die
Plattenpaare 44 und 44' der 4 und 4A definieren
jeweils einen Fluidflussdurchgang 46, 46A, in
welchem ein Turbulizer 48 vorgesehen ist. Der Turbulizer 48 wird
nachfolgend unter Beziehung auf nur die 4 beschrieben.
Der Turbulizer 48 weist eine Versatzstreifen-Kühlrippe
gleich der Streifenkühlrippe 33,
die oben beschrieben ist, auf, mit einer Vielzahl von rechteckförmigen Windungen 50,
die in einer Vielzahl transversaler Reihen angeordnet sind, die
bei 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87 und 89 gezeigt sind
(5). Die Reihen sind durch Verbindungsbereiche 91 miteinander
verbunden. Es wird erkannt werden, dass ein vollständiger Turbulizer 48 auch eine
Anzahl zusätzlicher
Reihen von Windungen 50 enthalten würde.
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Die
Windungen 50 weisen flache oberste Oberflächenbereiche 52,
flache unterste Oberflächenbereiche 54 und
vertikale Seitenbereiche 56, die die obersten und untersten
Oberflächenbereiche 52, 54 miteinander
verbunden, auf. Die Windungen 50 definieren Öffnungen
oder Flussdurchgänge 93,
die sich in einer Richtung transversal zu der Richtung der Reihen öffnen. Wenn
ein Fluid, wie beispielsweise Öl,
durch den Flussdurchgang 46 fließt, der durch das Plattenpaar 44 definiert
ist, wird es periodisch führenden
Rändern 95 begegnen,
die zu den Windungen 50 gehören.
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Der
Turbulizer 48 enthält
Windungen 50 variierender Höhe. Spezifischer enthält jede
Reihe eine erste Vielzahl von Windungen 50 einer Breite
W und einer Höhe
H, wobei die Höhe
H im Wesentlichen dieselbe wie die Höhe des Flussdurchgangs 46 zwischen
dem zentralen Bereich 16 der oberen Platte 12 und
dem zentralen Bereich 22 der unteren Platte 14 ist.
Die Windungen der Höhe
H sind innerhalb der Enden der Reihen angeordnet, so dass die obersten und
untersten Oberflächenbereiche 52, 54 der
Windungen 50 einen Kontakt zu den zentralen Bereichen 16 und 22 der
oberen und unteren Platten 12 und 14 herstellen.
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An
jedem Ende jeder Reihe ist wenigstens eine Windung 50 angeordnet,
die mit 50A bezeichnet ist, mit einer Breite WA und
einer Höhe
HA, wobei die Breite WA dieselbe
wie die Breite W ist und die Höhe HA geringer als die Höhe H ist. Darüber hinaus
ist die Höhe
HA im Wesentlichen dieselbe wie die Höhe des Flussdurchgangs 46 zwischen
den Randbereichen 18 und 20 der oberen Platte 12 und
dem zentralen Bereich 22 der unteren Platte 14.
Diese Windungen 50A bestehen aus den obersten Oberflächenbereichen 52A,
den untersten Oberflächenbereichen 54A und
Seitenbereichen 56A. Bei dem in den 4 bis 6 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Seitenbereiche 56A kürzer als die Seitenbereiche 56 der
Windungen 50, während
die obersten und die untersten Oberflächenbereiche 52A, 54A dieselbe Breite
wie die obersten und untersten Oberflächenbereiche 52, 54 der
Windungen 50 haben. Zusätzlich sind
die untersten Oberflächenbereiche 54 und 54A koplanar,
während
die obersten Oberflächenbereiche 52A bezüglich der
Höhe relativ
zu den obersten Oberflächenbereichen 52 reduziert
sind, um gemäß der Form
des Flussdurchgangs 46 zu sein. Daher besetzen, wie es
in 4 gezeigt ist, die Windungen 50A die
Bereiche, auf die in 1 als Umgehungsbereiche 40 und 42 Bezug
genommen ist, wobei die obersten Oberflächenbereiche 52A der
Windungen 50A in Kontakt mit den Randbereichen 18, 20 der oberen
Platte 12 sind und wobei die untersten Oberflächenbereiche
in Kontakt mit der unteren Platte 14 sind.
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Der
in den 4 bis 6 gezeigte
Turbulizer 48 zeigt nur eine Windung reduzierter Höhe 50A an
dem Ende jeder Reihe. Jedoch wird es erkannt werden, dass mehr als
eine Windung reduzierter Höhe 50A an
einem oder an beiden Enden jeder Reihe vorgesehen sein kann, und
zwar in Abhängigkeit
von der Konfiguration des Flussdurchgangs und der Breite der Windungen 50.
Es wird auch erkannt werden, dass die Windungen reduzierter Höhe 50A vorzugsweise
nur an einem Ende des Turbulizers 48 vorgesehen sein können, und
zwar in Abhängigkeit
von der Konfiguration des Flussdurchgangs 46. Es wird auch erkannt
werden, dass, die Windungen reduzierter Höhe an einem Ende der Reihen
bezüglich
der Höhe und/oder
der Breite relativ zu den Windungen reduzierter Höhe an dem
anderen Ende der Reihen unterschiedlich sein können.
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Die 7 und 8 stellen
zwei Varianten des in den 4 bis 6 gezeigten Turbulizers dar, der entwickelt
ist, um Durchflussdurchgänge
einer variierenden Konfiguration einzurichten, und gleiche bzw. ähnliche
Elemente dieser Turbulizer sind durch gleiche Bezugszeichen identifiziert. 7 stellt
zwei Reihen 75, 77 eines Turbulizers 58 dar.
Jede Reihe umfasst eine Vielzahl von zentral angeordneten Windungen 50 mit
einer Höhe
H und einer Breite W. An jedem Ende jeder Reihe 75, 77 ist
wenigstens eine Windung 50B mit einer Breite WB,
die dieselbe wie die Breite W ist, und einer Höhe HB,
die kleiner als die Höhe
H ist, angeordnet. Die Windungen 50B haben Seitenbereiche 56B,
die kürzer
als Seitenbereiche 56 der Windungen 50 sind, und
oberste und unterste Oberflächenbereiche 52B, 54B mit
derselben Breite wie die obersten und untersten Oberflächenbereiche 52, 54 der
Windungen 50. Zusätzlich
sind die obersten Oberflächenbereiche 52 und 52B koplanar,
während
die untersten Oberflächenbereiche 54B relativ zu
den obersten Oberflächenbereichen 54 erhöht bzw.
angehoben sind.
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8 stellt
zwei Reihen 75, 77 eines Turbulizers 60 dar.
Jede Reihe umfasst eine Vielzahl von zentral angeordneten Windungen 50 mit
einer Höhe H
und einer Breite W. An jedem Ende jeder Reihe 75, 77 ist
wenigstens eine Windung 50C mit einer Breite WC,
die kleiner als die Breite W ist, und einer Höhe HC,
die kleiner als die Höhe
H ist, angeordnet. Die Windungen 50C haben Seitenbereiche 56C,
die kürzer
als die Seitenbereiche 56 der Windungen 50 sind, und
oberste und unterste Oberflächenbereiche 52C, 54C,
die schmaler als die obersten und untersten Oberflächenbereiche 52, 54 der
Windungen 50 sind. Zusätzlich
sind die obersten Oberflächenbereiche 52C bezüglich der
Höhe relativ
zu den obersten Oberflächenbereichen 52 reduziert,
während
die untersten Oberflächenbereiche 54C relativ
zu den untersten Oberflächenbereichen 54 angehoben
sind.
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Es
wird erkannt werden, dass die Turbulizer 48 und 58 der 6 und 7 durch
Erhöhen
oder Erniedrigen der Breiten der obersten Oberflächenbereiche 52A, 52B und/oder
der Breiten der untersten Oberflächenbereiche 54A, 546 davon
modifiziert werden könnten,
um dadurch die Höhe
bzw. den Abstand sowie die Höhe
der Windungen 50A, 50B entlang den sich in Längsrichtung
erstreckenden Rändern
der Turbulizer 48, 58 zu variieren. Es wird auch erkannt
werden, dass der Turbulizer 60 der 8 dadurch
modifiziert werden könnte,
dass man jeweils die Breite der obersten Oberflächenbereiche 52C und/oder
der untersten Oberflächenbereiche 54C gleich
der Breite der obersten und untersten Oberflächenbereiche 52, 54 oder
größer als
diese macht.
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Es
wird erkannt werden, dass die in den 6 und 7 gezeigten
Turbulizer 48 und 58 besonders nützlich sind,
wo nur eine der obersten oder der untersten Wand des Plattenpaars
in Richtung zu der gegenüberliegenden
obersten oder untersten Wand des Plattenpaars benachbart zu den
Rändern des
Plattenpaars konvergiert, wie in 4. Andererseits
ist der in 8 gezeigte Turbulizer 60 besonders
nützlich,
wo sowohl die oberste als auch die unterste Wand des Plattenpaars
in Richtung zueinander benachbart zu den Rändern des Plattenpaars konvergieren,
wie in 1.
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9 stellt
einen Bereich eines weiteren bevorzugten Plattenpaars 70 gemäß der Erfindung
dar, der einen Turbulizer 94 enthält, und 10 stellt
einen Bereich des Turbulizers 94 isoliert dar. Das Plattenpaar 70 ist
aus einer ersten und einer zweiten U-förmigen Platte 72 und 74 aufgebaut.
Die erste U-förmige
Platte 72 hat ein Paar von geraden parallelen Seitenbereichen 76 und 78 (die
hierin auch "Schenkel" genannt werden),
die durch einen gebogenen bzw. gekrümmten Bereich 80 (der
hierin auch "Krümmungsbereich" genannt wird) verbunden
sind. Die zweite U-förmige
Platte 74 hat gleichermaßen im Wesentlichen gerade,
parallele Seitenbereiche 82 und 84, die durch
einen gekrümmten
Bereich 96 verbunden sind. Die Seitenbereiche 82 und 84 der
zweiten U-förmigen Platte 74 sind
mit Schultern 88 und 90 versehen, die in Eingriff
mit den inneren Oberflächen der
Seitenbereiche 76 und 78 der ersten U-förmigen Platte 72 sind.
Das in Eingriff stehen der Schultern 88 und 90 mit
den Seitenbereichen 76 und 78 liefert eine mechanische
Verbindung zwischen den Platten 72 und 74 und
liefert auch Oberflächen,
entlang welchen die Platten 72 und 74 verbunden
werden können,
wie beispielsweise durch Hartlöten.
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Es
wird erkannt werden, dass beide Schultern 88 und 90 nicht
notwendigerweise auf denselben U-förmigen Plattenabschnitt vorgesehen
sind, sondern vielmehr jeder U-förmige
Plattenabschnitt mit einer Schulter an einem seiner Seitenbereiche
versehen sein kann.
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Das
Plattenpaar 70 definiert einen Fluidflussdurchgang 92,
in welchem ein Turbulizer 94 vorgesehen ist. Der Turbulizer 94 umfasst
eine Versatzstreifen-Kühlrippe
gleich den oben beschriebenen Streifenkühlrippen 33, 48, 58 und 60.
Der Turbulizer 94 umfasst eine Vielzahl von Windungen 96,
die in einer Vielzahl von transversalen Reihen angeordnet sind, von
welchen in den 9 und 10 nur
zwei Reihen 97, 99 gezeigt sind. Die Windungen 96 umfassen oberste
Oberflächenbereiche 98 und
unterste Oberflächenbereiche 100,
die mehr abgerundet als die obersten und untersten Oberflächenbereiche
der oben beschriebenen Turbulizer sind, die aber flache Bereiche
zum in Eingriff gelangen mit den Seitenbereichen 76, 78, 82, 84 der
Platten 72, 74 haben. Die Windungen 96 umfassen
weiterhin Seitenbereiche 102, die die obersten und untersten
Oberflächenbereiche 98, 100 miteinander
verbinden. In dem Turbulizer 94 sind die Seitenbereiche 102 eher
abgeschrägt
als vertikal, wie bei den oben beschriebenen Turbulizern. Es wird
erkannt werden, dass die Windungen 96 des Turbulizers 94 nicht
notwendigerweise die in den 9 und 10 gezeigte
Form haben, sondern eine andere Form haben können. Beispielsweise können sie
rechteckig sein, wie bei den oben beschriebenen Turbulizern.
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Die
Windungen 96 definieren Öffnungen oder Flussdurchgänge 101,
die sich in einer Richtung transversal zu der Richtung der Reihen 97, 99 öffnen. Wenn
ein Fluid, wie beispielsweise Öl,
durch den durch das Plattenpaar 44 definierten Flussdurchgang 96 fließt, wird
es periodisch führenden
Rändern 103 begegnen,
die zu den Windungen 96 gehören.
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Der
Turbulizer 94 enthält
Windungen 96 variierender Höhe. Spezifischer enthält jede
Reihe eine erste Vielzahl von Windungen 96 einer Breite
W und einer Höhe
H, wobei die Höhe
H im Wesentlichen dieselbe wie die maximale Höhe des Fluidflussdurchgangs 92 zwischen
den Seitenwänden
der Platten 72 und 74 ist.
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Die
erste Vielzahl von Windungen 96 umfasst zwei Gruppen, die
durch wenigstens eine Windung 96A mit einer Breite WA, die dieselbe wie die Breite W ist, und
einer Höhe
HA, die kleiner als die Höhe H ist,
getrennt sind. Die Höhe
HA ist im Wesentlichen dieselbe wie die
Höhe des
Flussdurchgangs 94 an der Stelle, wo die erste und die
zweite U-förmige
Platte 72 und 74 verbunden sind, d.h. zwischen den
Schultern 88 und 90. Die Windungen 96A umfassen
oberste Oberflächenbereiche 98A,
unterste Oberflächenbereiche 100A und
Seitenberei che 102A. Bei dem in den Zeichnungen gezeigten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Seitenbereiche 102A kürzer als die Seitenbereiche 102 der
Windungen 96, während
die obersten und die untersten Oberflächenbereiche 98A, 100A dieselbe
Breite wie die obersten und untersten Oberflächenbereiche 98 der
Windungen 96 haben. Zusätzlich
sind die obersten Oberflächenbereiche 98A bezüglich der
Höhe relativ
zu den obersten Oberflächenbereichen 98 reduziert,
während
die untersten Oberflächenbereiche 100A relativ
zu den untersten Oberflächenbereichen 100 angehoben
sind.
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An
jedem Ende jeder Reihe 97, 99 ist wenigstens eine
Windung 96B mit einer Breite WB,
die dieselbe wie die Breite W ist, und einer Höhe HB,
die kleiner als die Höhen
H und HA ist, angeordnet. Die Windungen 96B haben
Seitenbereiche 102B, die kürzer als die Seitenbereiche 102 und 102A sind,
und haben oberste und unterste Oberflächenbereiche 98B, 100B,
die dieselben wie die obersten und untersten Oberflächenbereiche 98, 100 sind.
Zusätzlich sind
die untersten Oberflächenbereiche 100B und 100A koplanar,
während
die obersten Oberflächenbereiche 98B bezüglich der
Höhe relativ
zu den obersten Oberflächenbereichen 98 und 98A der
Windungen 96 und 96A reduziert sind. Es wird erkannt werden,
dass sich die Windungen 96B in die Bereiche einer reduzierten
Höhe benachbart
zu den Rändern
des Flussdurchgangs 92 erstrecken.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
der oben beschriebenen Erfindung sind die Turbulizer in den Fluidflussdurchgängen in
der Niederdruckabfallausrichtung positioniert, d.h. mit den Reihen
der Windungen transversal zu der Flussrichtung und transversal zu der
Längsachse
des Plattenpaars angeordnet. Die vorliegende Erfindung enthält auch
Ausführungsbeispiele,
bei welchen die Turbulizer in der Hochdruckabfallausrichtung angeordnet
sind, bei welcher die Reihen der Windungen parallel zu der Flussrichtung und
parallel zu der Längsachse
des Plattenpaars angeordnet sind. Diese Ausführungsbeispiele werden nun
nachfolgend beschrieben.
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Die 11 bis 14 stellen
ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Verwendung eines Turbulizers 120 mit
einer Vielzahl von Windungen 124, 134 dar, die
in Reihen 122 angeordnet sind, die sich entlang einer Längsachse L
erstrecken, welche parallel zu der Richtung eines Fluidflusses ist.
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Eine
erste Vielzahl von Reihen 122, die von den Längsrändern des
Turbulizers 120 beabstandet sind, besteht aus allgemein
sinusförmigen
Windungen 124 mit einer ersten Höhe H. Die Windungen 124 umfassen
glatt gebogene oberste und unterste Oberflächenbereiche 126, 127,
die durch schrägstehende bzw.
geneigte Bereiche 128 verbunden sind. Die schrägstehenden
Seitenbereiche 128 sind bei etwa ihren Mittelpunkten durch
Schultern 130 unterbrochen, durch welche benachbarte Reihen 122 miteinander
verbunden sind. Diese Schultern 130 sind miteinander verbunden,
um kontinuierliche Linien 132 auszubilden, die sich transversal über den
Turbulizer 120 erstrecken.
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Der
Turbulizer 120 enthält
auch eine Vielzahl von Reihen 122, die mit 122A bezeichnet
sind, welche aus Windungen 134 bestehen, die eine etwas
reduzierte Höhe
HA relativ zu den Windungen 124 haben.
Diese Reihen 122A erstrecken sich entlang den Längsrändern des
Turbulizers 120. Eine Querschnittsansicht durch einen Bereich
einer Reihe 122A von Windungen 134 mit reduzierter
Höhe ist
in 13 gezeigt. Wie es gezeigt ist, bestehen die Windungen 134 aus
flachen obersten und untersten Oberfächenbereichen 136, 137,
die durch schrägstehende
Seitenbereiche 138 verbunden sind. Die Seitenbereiche 138 sind
durch Schultern 140 unterbrochen, die relativ breiter als
die Schultern 130 der Windungen 124 sind und durch
welche die Windungen 134 an den Rändern des Turbulizers 120 mit
Windungen 124 in Nachbarreihen verbunden sind.
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Die
Windungen 124, 134 definieren Öffnungen oder Flussdurchgänge 125,
die sich in einer Richtung transversal zu der Richtung der Reihen 122 und
transversal zu der Flussrichtung öffnen. Wenn ein Fluid, wie
beispielsweise Öl,
durch den Turbulizer 120 durch Verfolgen eines gewundenen
bzw. gekrümmten
Pfads durch die transversalen Öffnungen zwischen
Windungen benachbarter Reihen 122 fließt, wird es periodisch den
Seitenbereichen 128, 138 der Windungen 124, 134 begegnen.
Diese Ausrichtung wird Hochdruckabfallausrichtung genannt.
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14 stellt
einen Turbulizerstreifen 120 dar, der in dem Fluidflussdurchgang 142 eines
Plattenpaars 144 angeordnet ist, das aus oberen und unteren
Platten 146, 148 besteht und allgemein dieselbe
Form wie das in 1 gezeigte Plat tenpaar 61 nach
dem Stand der Technik hat. Der Querschnitt der 14 ist
in einer transversalen Ebene durch die kontinuierliche Linie 132 genommen,
die durch die Schultern der Windungen 124, 134 ausgebildet
ist. Die Platten 146, 148 sind Rückseite
an Rückseite
angeordnet und haben verbundene periphere Flansche 152, 158.
Die Platten 146, 148 haben auch erhöhte zentrale
Bereiche 150, 156, die mit den Flanschen 152, 158 durch
schrägstehende
abgerundete Seitenwände 154, 160 verbunden
sind. Aufgrund des Vorhandenseins von schrägstehenden abgerundeten Seitenwänden 154, 160 hat
der Fluidflussdurchgang 142 des Plattenpaars 144 einen
zentralen Bereich mit einer Höhe,
die gleich dem Abstand zwischen den zentralen erhöhten Bereichen 150, 156 der
Platten 146 und 148 ist. Der Bereich, der sich
den Flanschen 152, 158 nähert, ist bezüglich der
Höhe nach
und nach reduziert.
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Wie
es oben angegeben ist, ist der Turbulizer 120 in dem Fluidflussdurchgang 152 in
der Hochdruckabfallausrichtung positioniert. Die Reihen 122 mit
den Windungen 124 einer Höhe H sind zwischen den zentralen
erhöhten
Bereichen 150, 156 der Platten 146, 148 und
in Kontakt mit ihnen angeordnet. Die Reihen 122A entlang
den Rändern
des Turbulizerstreifens 120 mit den Windungen 134 der
Höhe HA sind benachbart zu den Rändern des
Fluidflussdurchgangs 142 angeordnet, d.h. benachbart zu
den Flanschen 152, 158. Um den Umgehungsbereich
benachbart zu den Rändern
des Flussdurchgangs 142 zu minimieren, ist es bevorzugt,
dass die Windungen 134 reduzierter Höhe wenigstens einen gewissen Kontakt
mit den oberen und unteren Platten 146 und 148 bilden,
wie es in 14 gezeigt ist. Jedoch wird es
aufgrund der gekrümmten
Form der Ränder
des Flussdurchgangs 142 und der quadratischen Form der
Windungen erkannt werden, dass ein vollständiger Kontakt mit den Platten 146 und 148 nicht
möglich
ist.
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Die 15 und 16 zeigen,
dass der Turbulizer 120 in Wärmetauschern verwendet werden kann,
die eher aus flachen, ausgezogenen bzw. extrudierten Rohren variierender
Formen als aus den oben beschriebenen Plattenpaaren ausgebildet
sind. Die Querschnitte der 15 und 16 sind
in einer transversalen Ebene durch die obersten und untersten Oberflächenbereiche
der Windungen 124, 134 genommen.
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In 15 ist
der Turbulizer 120 in der Hochdruckabfallausrichtung in
einem flachen Wärmetauscherrohr 180 mit
flachen, parallelen obersten und untersten Wänden 182, 184 und
im Wesentlichen vertikalen Seitenwänden 186, 188 angeordnet.
Zusammen definieren die Wände 182, 184, 186, 188 einen
Fluidflussdurchgang 190. Die obersten, die untersten und
die Seitenwände
sind durch gewinkelte Übergänge 192, 194, 196 und 198 miteinander
verbunden, die die Höhe
des Flussdurchgangs 190 benachbart zu seinen äußeren Rändern reduzieren.
Es wird gesehen werden, dass die Windungen 134 reduzierter
Höhe des
Turbulizers 120 einen großen Bereich des Bereichs auffüllen, der
zwischen den gewinkelten Übergängen 192 und 194 angeordnet
ist, und des Bereichs, der zwischen den gewinkelten Übergängen 196 und 198 angeordnet
ist, um dadurch um einen Umgehungsfluss durch das Rohr 180 wesentlich
zu reduzieren.
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In 16 ist
der Turbulizer 120 in der Hochdruckabfallausrichtung in
einem flachen Wärmetauscherrohr 200 mit
flachen, parallelen obersten und untersten Wänden 202, 204 angeordnet,
die durch abgerundete Seitenbereiche 206, 208 verbunden sind.
Zusammen definieren die Wände 202, 204 und die
Seitenbereiche 206, 208 einen Fluidflussdurchgang 210.
die Höhe
des Flussdurchgangs 210 ist innerhalb der abgerundeten
Seitenbereiche 206, 208 reduziert. Es wird gesehen
werden, dass die Windungen 134 reduzierter Höhe des Turbulizers 120 einen großen Bereich
des Bereichs füllen,
der innerhalb der abgerundeten Seitenbereiche 206, 208 angeordnet ist,
um dadurch einen Umgehungsfluss durch das Rohr 200 wesentlich
zu reduzieren.
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Bei
dem in den 11 bis 13 gezeigten Turbulizer
sind die flachen obersten Bereiche 136 der Windungen 134 reduzierter
Höhe bezüglich der
Höhe relativ
zu den obersten Bereichen 126 der Windungen 124 vollständiger Höhe reduziert
und sind die flachen untersten Bereiche 137 der Windungen 134 reduzierter
Höhe relativ
zu den untersten Bereichen 127 der Windungen 124 vollständiger Höhe angehoben.
Somit ist der Turbulizer 120 besonders bei Wärmetauscherrohren
oder Plattenpaaren, wie beispielsweise denjenigen, die in den 14 bis 16 gezeigt
sind, nützlich,
bei denen die obersten und untersten Wände des Rohrs oder des Plattenpaars
in Richtung zu einer zentralen Ebene konvergieren.
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Es
wird jedoch erkannt werden, dass der Turbulizer 120 zur
Verwendung in einem Rohr oder einem Plattenpaar ähnlich oder identisch zu denjenigen,
die in den 4 und 4A gezeigt
sind, modifiziert werden könnte,
wo die unterste Wand des Rohrs oder des Plattenpaars flach ist und
die oberste Wand des Rohrs oder des Plattenpaars in Richtung zu
der untersten Wand benachbart zu seinen Rändern konvergiert. Spezifisch
könnte
der Turbulizer 120 so modifiziert werden, dass die untersten
Bereiche 137 der Windungen 134 reduzierter Höhe koplanar
zu den untersten Bereichen 127 der Windungen 124 vollständiger Höhe sind.
Beispielsweise könnten die
unteren Bereiche der Windungen 134 reduzierter Höhe (unter
den Schultern 140) dieselbe oder ähnliche sinusförmige Form
und Höhe
wie die Windungen 124 vollständiger Höhe haben. Diese Möglichkeit
ist durch einen Bereich 123 mit gepunkteter Linie im Querschnitt
der 13 dargestellt.
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17 stellt
einen weiteren bevorzugten Turbulizer 170 zur Verwendung
bei Wärmetauschern gemäß der Erfindung
dar. Der Turbulizer 170 ist bezüglich einer Anzahl von Aspekten
gleich dem in den 11 bis 13 gezeigten
Turbulizer 120 und gleiche Bezugszeichen sind zum Identifizieren
gleicher Komponenten in dem Turbulizer der 17 verwendet.
Der Turbulizer 170 umfasst eine Vielzahl von Reihen 122 von
Windungen. Einige dieser Reihen 122 bestehen aus Windungen 124 einer
vollständigen
Höhe, die
von den Rändern
des Turbulizerstreifens 170 aus nach innen beabstandet
sind. Der Turbulizerstreifen 170 enthält auch eine Anzahl von Reihen 122,
die mit 122A bezeichnet sind, welche aus Windungen 134 mit
reduzierter Höhe
bestehen. Die Reihen 122A sind entlang den sich in Längsrichtung erstreckenden
Rändern
des Turbulizerstreifens 170 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel
der 17 gibt es eine Reihe 122 von Windungen 134 reduzierter
Höhe entlang
jedem Rand des Turbulizerstreifens 170. Die Windungen 124 und 134 des
Turbulizerstreifens 170 sind genau dieselben wie bei dem
Turbulizer 120, und daher ist eine weitere Diskussion dieser
Windungen nicht nötig.
Der Turbulizer 170 ist vorzugsweise in einem Plattenpaar
oder einem extrudierten Wärmetauscherrohr
in einer Hochdruckabfallausrichtung angeordnet, wie es in den 14 bis 16 gezeigt
ist, was bedeutet, mit Reihen 122, die sich transversal
zu der Richtung eines Fluidflusses erstrecken.
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Zusätzlich ist
der Turbulizer 170 der 17 mit
voneinander beabstandeten Reihen 172 versehen, die aus
Windungen 174 reduzierter Höhe bestehen. Die Reihen 172 sind
zwischen den Reihen von Windungen 122 vollständiger Höhe angeordnet.
Die Windungen 174 können
vorzugsweise dieselbe Form und dieselben Dimensionen wie die Windungen 134 haben,
die in 13 gezeigt sind, obwohl dies
nicht nötig
ist. Die Reihen 172, die aus Windungen 174 reduzierter
Höhe bestehen,
stellen Druckwiedergewinnungszonen zur Verfügung, um einen exzessiven Druckabfall
zu vermeiden, wenn das Fluid durch den Turbulizer 170 in
der Hochdruckabfallausrichtung fließt.
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Obwohl
die bevorzugten Plattenpaare 44, 44' und 70, die in den 4, 4A und 9 gezeigt
sind, in den Zeichnungen derart gezeigt sind, dass sie mit Turbulizern
versehen sind, die in der Niederdruckabfallausrichtung angeordnet
sind, wird es erkannt werden, dass diese und ähnliche Plattenkonfigurationen
in Kombination mit Turbulizern verwendet werden können, die
in der Hochdruckabfallausrichtung angeordnet sind, wie beispielsweise
die Turbulizer, die in den 11 bis 13 und 17 gezeigt
sind. Beispielsweise könnte
der in 17 gezeigte Turbulizer 170 in
einem Plattenpaar 70 verwendet werden, wie es in 9 gezeigt
ist. Um in den Flussdurchgang des Plattenpaars 70 zu passen, würde der
Turbulizer 170 mit wenigstens einer Reihe 122 von
Windungen 134 reduzierter Höhe entlang jedem seiner Ränder versehen
sein und würde
mit wenigstens einer Reihe 172 von Windungen 174 reduzierter
Höhe versehen
sein, um zwischen die Schultern 88 und 90 zu passen,
die in den sich überlagernden
Endbereichen der U-förmigen
Platten ausgebildet sind.
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt. Vielmehr
enthält
die Erfindung alle Ausführungsbeispiele,
die in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche fallen können.
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Zusammenfassung
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Wärmetauscher
mit Turbulizern mit Windungen variierter Höhe
-
Ein
Wärmetauscher
weist wenigstens ein Rohr oder ein Plattenpaar auf, das einen Fluidflussdurchgang
definiert, der bezüglich
der Höhe
um einen Bereich seiner Breite reduziert ist. Ein Turbulizer, der
eine Vielzahl von Reihen von Windungen aufweist, ist innerhalb des
Fluidflussdurchgangs in entweder der Niederdruckabfall- oder Hochdruckabfall-Ausrichtung
aufgenommen. Der Turbulizer enthält
Windungen reduzierter Höhe,
um wenigstens teilweise die Bereiche reduzierter Höhe des Fluidflussdurchgangs
zu füllen
und um dadurch einen Umgehungsfluss zu reduzieren. Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung definieren Wärmetauscherrohre
oder -plattenpaare Fluidflussdurchgänge, die bezüglich der
Höhe entlang
ihrer Ränder reduziert
sind, und wobei der Turbulizer gleichermaßen bezüglich der Höhe entlang seiner Ränder reduziert
ist.