DE112015003388T5 - Wärmetauscher mit Strömungshindernissen zum Verringern von Fluidtotzonen - Google Patents

Wärmetauscher mit Strömungshindernissen zum Verringern von Fluidtotzonen Download PDF

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Michael Bardeleben
Allan K. So
Benjamin A. Kenney
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher enthaltend Plattenpaare mit einer Rippengestaltung, die zu verkleinerten Fluidtotzonen führt, insbesondere in Wärmetauschern mit U-förmigen Strömungsdurchgängen für eine Flüssigkeit. Ein Beispiel für derartige Wärmetauscher ist ein Abgaswärme-Wiedergewinnungs(EGHR = Exhaust Gas Heat Recovery)-Wärmetauscher. Die Anwesenheit von Totzonen des in derartigen Wärmetauschern zirkulierenden Fluids verschlechtert nicht nur den Wärmeübertragungs-Gesamtkoeffizienten, sondern erhöht auch die Gefahr des Siedens von Kühlmittel, Der Wärmetauscher nach der vorliegenden Erfindung weist auf: zumindest ein Plattenpaar (10, 18), aufweisend eine erste Platte und eine zweite Platte; einen Fluidströmungs-Durchgang (20) für die Strömung eines ersten Fluids, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte definiert ist; eine längliche Strömungsbarriere (54, 56), die den Fluidströmungs-Durchgang jedes Plattenpaars in einen Einlassbereich (58) und einen Auslassbereich (60) trennt, wobei die Strömungsbarriere sich von einem ersten Ende (50) des Plattenpaars zu einem hinteren Ende (64) in der Nähe des zweiten Endes (52) des Plattenpaars erstreckt und wobei die Strömungsbarriere einen Spalt (62) enthält, der eine Fluidströmungsverbindung zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich des Fluidströmungs-Durchgangs ermöglicht; und ein halbmondförmiges Strömungshindernis (66, 68), das sich in dem Spalt jedes Plattenpaars befindet, wobei das Strömungshindernis eine jeweils bogenförmige erste und zweite Seite (70, 72) hat, die einen Bereich einer glatt gerundeten Form beschreiben.

Description

  • Querverweis auf bezogene Anmeldung
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/026 968, die am 21. Juli 2014 eingereicht wurde und deren Inhalt hier einbezogen wird.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Wärmetauscherplatten enthaltend Kernplatten mit einer Rippengestaltung, die zu verringerten Fluidtotzonen führt, insbesondere in Wärmetauschern mit U-förmigen Strömungsdurchgängen für eine Flüssigkeit.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Wärmetauscher enthalten häufig innere Fluidströmungs-Durchgänge, in denen das Fluid zumindest einmal die Richtung ändern muss, wenn es zwischen einem Einlass und einem Auslass strömt. Beispielsweise ordnen kompakte Wärmetauschergestaltungen häufig den Einlass und den Auslass an einem ersten Ende des Wärmetauschers an. Eine Rippe befindet sich zwischen dem Einlass und dem Auslass und erstreckt sich bis zu einem Punkt, der nahe dem zweiten Ende des Wärmetauschers ist, um ein Kurzschließen der Fluidströmung zu verhindern. Das Fluid ist gezwungen, durch einen Spalt zwischen dem hinteren Ende der Rippe und dem zweiten Ende des Wärmetauschers zu strömen, und wird einer Richtungsänderung von 180 Grad unterzogen. Das Fluid folgt daher einem U-förmigen Strömungspfad und vollführt zwei Durchgänge entlang der Länge der Platte. Beispiele für kompakte Wärmetauscher sind beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 14/188 070 (veröffentlicht als US 2014/0238641 A1 ) und in der US-Patentanmeldung Nr. 13/599339 (veröffentlicht als US 2013/0061584 A1 ), die hier jeweils in ihrer Gesamtheit einbezogen werden.
  • Die Auferlegung einer Richtungsänderung eines inneren Strömungsfelds führt häufig zu einer Trennung der Grenzschicht von der benachbarten Wand. Die Strömungstrennung ergibt sich aus der Anwesenheit eines entgegenwirkenden Druckgradienten, der stark genug ist, den durch Reibverluste an der Wand verursachten zu überwinden, wodurch bewirkt wird, dass das Fluid in der Grenzschicht die Richtung umkehrt. Wenn der günstige Gradient wiederhergestellt ist, kann die Strömung wieder an der Wand haften, wodurch eine Zone der Stagnation oder der mit niedriger Geschwindigkeit zirkulierenden Strömung geschaffen wird, die als eine Trennungsblase bezeichnet wird. Diese Zone wird häufig Wirbel- oder Totzone genannt.
  • Aus einer Gestaltungsperspektive ist zu realisieren, dass nicht alle gekrümmten Strömungen einen lokalen entgegenwirkenden Druckgradienten ergeben, der groß genug ist, eine Strömungstrennung zu induzieren. Die Tendenz einer Strömung zur Trennung ist eine Funktion des Krümmungsradius der angrenzenden Oberfläche, der Viskosität des Fluids und der Geschwindigkeit des Fluids (d. h. der Reynoldszahl). Nach dem Prinzip von Bernoulli nimmt, wenn eine Stromlinie einer raschen Zunahme der Strömungsfläche ausgesetzt ist, wie bei der, die mit einem sehr kleinen Krümmungsradius assoziiert ist, die lokale Geschwindigkeit scharf ab, wodurch der lokale hydrostatische Druck beträchtlich zunimmt und die Trennung der Strömung bewirkt. Eine Vergrößerung des Krümmungsradius durch Vergrößern der Breite der Rippe ist keine attraktive Maßnahme, da eine breitere Rippe die Wärmeübertragungsfläche herabsetzt.
  • 22 zeigt ein Beispiel für eine Standardgestaltung einer Kernplatte mit U-Strömung mit einer mittleren Rippe mit kleinem Radius, die die Trennung der Strömung entlang der Rippe unmittelbar stromabwärts des Punktes, an dem die Fluidströmung die Richtung ändert, illustriert. Die angenäherte Fläche der Strömungstrennung ist die schraffierte Fläche, die durch eine strichlierte Linie umschlossen ist.
  • Ein Beispiel für einen Wärmetauscher, bei dem sehr hohe Wandtemperaturen erwartet werden, ist ein Abgas-Wärmewiedergewinnungs(EGHR = Exhaust Gas Heat Recovery)-Wärmetauscher. Der Kern eines EGHR-Wärmetauschers weist typischerweise mehrere Strömungsdurchgänge für die Strömung eines flüssigen Kühlmittels und mehrere Strömungsdurchgänge für die Strömung eines heißen Abgases auf, wobei die Kühlmittel- und die Abgasströmungs-Durchgänge über die Kernstruktur miteinander abwechseln und durch einen Stapel von Kernplatten definiert sind. Die Wärmeübertragung von dem Abgas zu dem Kühlmittel kann durch Anordnen turbulenzerhöhender Einsätze innerhalb der Abgasströmungs-Durchgänge vergrößert werden, wobei jeder Einsatz mit den Platten des Kernstapels entlang seiner oberen und unteren Oberfläche verbunden sein kann.
  • Wenn der EGHR-Wärmetauscher U-förmige oder serpentinenförmige Strömungsdurchgänge für das Kühlmittel enthält, verschlechtert die Anwesenheit von Totzonen nicht nur den Wärmeübertragungs-Gesamtkoeffizienten, sondern erhöht auch die Gefahr, dass ein Wasser enthaltendes Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher zirkuliert, sieden kann. Wenn das Fluid, das durch den Wärmetauscher zirkuliert, Getriebefluid oder Maschinenöl ist, ist es möglich, dass das Fluid bis zu dem Punkt überhitzt wird, bei dem eine Verkohlung in diesen Totzonen auftritt.
  • Das Vergrößern der Breite der Rippe in einem derartigen EGHR-Wärmetauscher führt zu einer Abnahme der Wärmeübertragungsfläche in den Kühlmittel-Strömungsdurchgängen aufgrund des von der Rippe eingenommenen Raums. In den Abgas-Strömungsdurchgängen sind die Kernplatten ungebunden und außer Kontakt mit den turbulenzerhöhenden Einsätzen in dem Bereich der Rippe, und daher setzt die Verbreiterung der Rippe in gleicher Weise die Wärmeübertragungsfläche in den Abgas-Strömungsdurchgängen herab. Der Einschluss zusätzlicher Rippen und Vertiefungen in den Kühlmittel-Strömungsdurchgängen hat eine ähnliche negative Wirkung auf die Wärmeübertragungsfläche in den Kühlmittel- und Abgas-Strömungsdurchgängen.
  • Es ergibt sich eine Notwendigkeit für eine Wärmetauscherstruktur, die die Bildung von Totzonen unter einer Reihe von Betriebsbedingungen vermeidet.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt ist ein Wärmetauscher vorgesehen, welcher aufweist: (a) zumindest ein Plattenpaar, aufweisend eine erste Platte und eine zweite Platte mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; (b) einen Fluidströmungs-Durchgang für die Strömung eines ersten Fluids, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte von jedem der Plattenpaare definiert ist; (c) eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, die in jedem von den Plattenpaaren angeordnet sind, wobei sich der Fluidströmungs-Durchgang zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung erstreckt und wobei die Einlassöffnung und die Auslassöffnung in jedem der Plattenpaare nahe dem ersten Ende sind; (d) eine längliche Strömungsbarriere, die den Fluidströmungs-Durchgang jedes Plattenpaars in einen Einlassbereich, in welchem sich der Einlass befindet, und einen Auslassbereich, in welchem sich der Auslass befindet, trennt, wobei die Strömungsbarriere sich von dem ersten Ende zu einem hinteren Ende in der Nähe des zweiten Endes des Plattenpaars erstreckt und wobei die Strömungsbarriere einen Spalt enthält, durch den eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich des Fluidströmungs-Durchgangs vorgesehen ist; und (e) ein Strömungshindernis, das sich in dem Spalt von jedem Plattenpaar befindet, wobei das Strömungshindernis ein Paar von gegenüberliegenden Enden, eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite hat, wobei die erste und die zweite Seite bogenförmig sind und die erste Seite dem hinteren Ende der Strömungsbarriere zugewandt ist und einen Abstand von diesem aufweist. Das Strömungshindernis ist im Wesentlichen halbmondförmig, und die erste und die zweite Seite des Strömungshindernisses schneiden sich an den entgegengesetzten Enden von diesem, wobei die erste und die zweite Seite des Strömungshindernisses jeweils einen Bereich einer glatt gerundeten Form beschreiben, wobei der von der zweiten Seite beschriebene Bereich der glatt gerundeten Form größer ist als der Bereich der von der ersten Seite beschriebenen gerundeten Form, derart, dass ein mittlerer Bereich des Strömungshindernisses breiter als die gegenüberliegenden Enden ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel nähern sich jede von der ersten und der zweiten Seite des Strömungshindernisses einem Kreisbogen mit einer Mitte an, die auf einer mittleren Längsachse von jeder von der ersten und der zweiten Platte liegt, wobei die Mitten der Kreise sich Formen der ersten und der zweiten Seite annähern, die entlang der Achse einen gegenseitigen Abstand aufweisen, und der sich der Form der zweiten Seite annähernde Kreis einen größeren Radius als der sich der Form der ersten Seite annähernde Kreis hat.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist das hintere Ende der Strömungsbarriere bogenförmig, wobei ein gebogener Raum von im Wesentlichen konstanter Breite zwischen dem hinteren Ende der Strömungsbarriere und der ersten Seite des Strömungshindernisses definiert ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weicht eine Krümmung der ersten Seite des Strömungshindernisses von einem kreisförmigen Bogen in der Nähe der entgegengesetzten Enden ab, derart, dass eine Breite des gebogenen Raumes nahe den Enden größer als eine Breite des gebogenen Raumes in dem mittleren Bereich des Strömungshindernisses.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Strömungsbarriere jedes Plattenpaars im Wesentlichen gerade und parallel zu einer mittleren Längsachse, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Plattenpaars erstreckt; wobei das Strömungshindernis symmetrisch zu der mittleren Längsachse ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel nimmt das Strömungshindernis von den entgegengesetzten Enden zu der mittleren Längsachse hin in einer graduellen Weise in der Breite zu.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat das Strömungshindernis eine Querlänge zwischen den entgegengesetzten Enden entlang einer Linie, die im Wesentlichen senkrecht zu der mittleren Längsachse ist, wobei ein Verhältnis der Querlänge zu einer maximalen Breite der Strömungsbarriere zumindest etwa 2:1 ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel geht die die Querlänge der Strömungsbarriere definierende Linie durch den breitesten Teil der Strömungsbarriere hindurch.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Seite des Strömungshindernisses in Bereichen hiervon unmittelbar angrenzend an die entgegengesetzten Enden derart geformt, dass ein eingeschlossener Winkel zwischen der Querlinie und jedem der Bereiche unmittelbar angrenzend an die entgegengesetzten Enden in dem Bereich von etwa 60 Grad bis etwa 120 Grad ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die entgegengesetzten Enden des Strömungshindernisses so geformt, dass sie sich einwärts zueinander hin und zu einer Seitenwand der Strömungsbarriere hin erstrecken.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die entgegengesetzten Enden des Strömungshindernisses in einem Maße einwärts, dass eine Strömungstrennung in dem Auslassbereich des Fluidströmungs-Durchgangs verringert wird, während eine Strömungsbeschränkung zwischen der Strömungsbarriere und dem Ende der Strömungsbarriere, das sich in dem Einlassbereich des Fluidströmungs-Durchgangs befindet, vermieden wird.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel haben die Enden des Strömungshindernisses eine Kugelform, wobei jede der Kugelformen teilweise durch eine sich nach innen erstreckende Oberfläche definiert ist, die auf der ersten Seite des Strömungshindernisses angeordnet ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist jede der kugelförmigen Formen teilweise durch eine sich nach außen erstreckende Oberfläche, die auf der zweiten Seite des Strömungshindernisses angeordnet ist, definiert.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist jede der kugelförmigen Formen teilweise durch eine glatte gebogene Form der zweiten Seite des Strömungshindernisses definiert.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Strömungshindernis durch ein Paar von halbmondförmigen Vorsprüngen gebildet, die sich von einer Basis von jeder von der ersten und der zweiten Kernplatte aufwärts erstrecken, wobei jeder von den halbmondförmigen Vorsprüngen eine obere Oberfläche hat.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat jeder der halbmondförmigen Vorsprünge eine Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Höhe der ersten oder der zweiten Kernplatte ist, und wobei die oberen Oberflächen der halbmondförmigen Vorsprünge abdichtend so miteinander verbunden sind, dass das Strömungshindernis frei von Perforationen ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat jeder der halbmondförmigen Vorsprünge eine Höhe, die kleiner als eine Höhe der ersten oder der zweiten Kernplatte ist, und wobei die halbmondförmigen Vorsprünge obere Oberflächen haben, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen, so dass ein Spalt zwischen den oberen Oberflächen der halbmondförmigen Vorsprünge erhalten wird und sich der Spalt durch das Strömungshindernis von der ersten Seite zu der zweiten Seite erstreckt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die obere Oberfläche jedes halbmondförmigen Vorsprungs flach und parallel zu der Basis der ersten oder zweiten Kernplatte, von der er sich erstreckt, derart, dass der Spalt kontinuierlich ist und sich über eine gesamte Länge und Breite des Strömungshindernisses erstreckt. Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Spalt eine im Wesentlichen konstante Höhe. Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Spalt eine Höhe, die nicht mehr als etwa 25 Prozent einer Höhe des Fluidströmungs-Durchgangs beträgt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die obere Oberfläche jedes halbmondförmigen Vorsprungs von den entgegengesetzten Enden des Strömungshindernisses aus zu dessen mittlerem Bereich hin abwärts geneigt, derart, dass der Spalt eine maximale Höhe in dem mittleren Bereich des Strömungsdurchgangs hat.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die obere Oberfläche jedes halbmondförmigen Vorsprungs von der ersten Seite aus zu der zweiten Seite des Strömungshindernisses hin abwärts geneigt, so dass die Höhe des Spalts von der ersten Seite zu der zweiten Seite hin zunimmt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die oberen Oberflächen der halbmondförmigen Vorsprünge in Bereichen nahe den entgegengesetzten Enden miteinander verbunden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat jeder halbmondförmige Vorsprung eine gestufte Konfiguration mit einem höheren Bereich nahe der ersten Seite des Strömungshindernisses und einem niedrigeren Bereich nahe der zweiten Seite des Strömungshindernisses, wobei der höhere und der niedrigere Bereich durch eine Schulter getrennt sind. Bei einem Ausführungsbeispiel haben der höhere und niedrigere Bereich jedes halbmondförmigen Vorsprungs im Wesentlichen dieselbe Breite. Bei einem Ausführungsbeispiel hat der höhere Bereich jedes halbmondförmigen Vorsprungs eine Höhe, die im Wesentlichen dieselbe wie die Höhe der ersten oder der zweiten Kernplatte ist, und wobei die oberen Oberflächen entlang der höheren Bereiche der halbmondförmigen Vorsprünge abdichtend miteinander verbunden sind, so dass das Strömungshindernis frei von Perforationen entlang seiner ersten Seite ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel haben die oberen Oberflächen entlang der niedrigeren Bereiche der halbmondförmigen Vorsprünge einen gegenseitigen Abstand, um einen Spalt zwischen den oberen Oberflächen entlang der unteren Bereiche der halbmondförmigen Vorsprünge vorzusehen, wobei sich der Spalt von der Schulter bis zu der zweiten Seite des Strömungshindernisses erstreckt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Strömungsbarriere jedes Plattenpaars eine Breite an seinem hinteren Ende, die größer als eine Breite der Strömungsbarriere an dem ersten Ende des Plattenpaars ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist das hintere Ende jeder Strömungsbarriere abgerundet. Bei einem Ausführungsbeispiel definiert das hintere Ende jeder Strömungsbarriere einen Teil einer Ellipse, eines Ovals oder eines Kreises.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Abstand zwischen der ersten Seite des Strömungshindernisses und dem hinteren Ende der Strömungsbarriere kleiner als ein Abstand zwischen der ersten Seite des Strömungshindernisses und dem zweiten Ende des Plattenpaars. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Seite des Strömungshindernisses bogenförmig und folgt allgemein einem Fluidströmungspfad durch den Spalt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat das Strömungshindernis entgegengesetzte Enden, die im Allgemeinen parallel zu der Strömungsbarriere sind.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weisen eine/eines oder beide von der Strömungsbarriere und dem Strömungshindernis eine Reihe von im gegenseitigen Abstand angeordneten Rippen und/oder Vertiefungen auf.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher mehrere der Plattenpaare auf, die in einem Stapel angeordnet sind, wobei die mehreren Plattenpaare mehrere der Fluidströmungs-Durchgänge definieren, wobei die Einlassöffnungen der mehreren Plattenpaare ausgerichtet sind, um einen Einlassverteiler zu bilden, und wobei die Auslassöffnungen der mehreren Plattenpaare ausgerichtet sind, um einen Auslassverteiler zu bilden, und die mehreren Fluidströmungs-Durchgänge für die Strömung eines ersten Fluids vorgesehen sind.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind benachbarte Plattenpaare in dem Stapel voneinander beabstandet, um mehrere Durchgänge für die Strömung eines zweiten Fluids vorzusehen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Platte jedes Plattenpaars an ihren Umfangskanten gegeneinander abgedichtet, wobei Bereiche der ersten und der zweiten Platte, die sich innerhalb der Umfangskanten befinden, im Wesentlichen flach und parallel zueinander sind.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher ein Gas/Flüssigkeits-Wärmetauscher, wobei das erste Fluid eine Flüssigkeit ist und das zweite Fluid ein heißes Gas ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, und der Wärmetauscher ist: (a) ein Abgas-Wärmewiedergewinnungs(EGHR)-Wärmetauscher, bei dem das heiße Gas heißes Abgas ist; oder (b) ein Ladeluftkühler, bei dem das heiße Gas Ladeluft ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher ein Flüssigkeit/Flüssigkeits-Wärmetauscher, bei dem das erste Fluid Maschinenöl oder Getriebeöl it und das zweite Fluid ein flüssiges Kühlmittel ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Strömungsbarriere im Wesentlichen gerade Seiten, die von dem ersten Ende zu dem hinteren Ende voneinander divergieren, wobei das hintere Ende glatt gerundet ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Strömungsbarriere eine Pfeilspitzenform mit kleinen, im Allgemeinen winkelförmigen Seitenvorsprüngen, die sich quer von entgegengesetzten Seiten der Strömungsbarriere erstrecken, und wobei das hintere Ende weiterhin nach innen gerichtete Seiten hat, die sich an einer gerundeten Spitze des hinteren Endes treffen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel hat das hintere Ende der Strömungsbarriere eine gerundete Pfeilspitzenform mit bogenförmig gekrümmten Seiten, die sich quer von entgegengesetzten Seiten der Strömungsbarriere erstrecken und dann einwärts zu einer gerundeten Spitze hin erstrecken.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Ausführungsbeispiele werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1A eine Draufsicht auf eine Wärmetauscher-Kernplatte/ein Plattenpaar gemäß einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist;
  • 1B eine vergrößerte Ansicht des Bereichs von 1A ist, der durch eine gestrichelte Linie umschlossen ist;
  • 2 eine perspektivische Ansicht der Flüssigkeitsseite der Wärmetauscher-Kernplatte nach 1A ist;
  • 3 eine perspektivische Ansicht der Gasseite der Wärmetauscher-Kernplatte nach 1A ist;
  • 4 eine Querschnitts-Seitenansicht durch die Gasöffnungen mehrerer Wärmetauscher-Kernplatten nach 2 ist, wobei der Schnitt entlang der Line 4-4' in 3 erfolgt;
  • 5 eine Querschnitts-Seitenansicht durch die Gasverteiler eines Wärmetauscherkerns mit den Platten nach 4 ist;
  • 6 eine Draufsicht auf eine Kernplatte/-plattenpaar gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 7 eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Ende einer Rippe/Strömungsbarriere und einen Vorsprung/ein Strömungshindernis einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 8 eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Ende einer Rippe/Strömungsbarriere und einen Vorsprung/ein Strömungshindernis einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 9 eine Draufsicht auf eine Kernplatte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 10 eine Draufsicht auf eine Kernplatte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 11 eine Draufsicht auf eine Kernplatte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 12 eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Ende einer Rippe/Strömungsbarriere und einen Vorsprung/ein Strömungshindernis einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 13 eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Ende einer Rippe/Strömungsbarriere und einen Vorsprung/ein Strömungshindernis einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 14 eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Ende einer Rippe/Strömungsbarriere und einen Vorsprung/ein Strömungshindernis einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 15 eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Ende einer Rippe/Strömungsbarriere und einen Vorsprung/ein Strömungshindernis einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 16 ein Querschnitt durch ein Plattenpaar entlang der Line 16-16 in 1B ist;
  • 17 eine isolierte perspektivische Ansicht eines Strömungshindernisses gemäß 16 ist;
  • 18 eine isolierte perspektivische Ansicht eines Strömungshindernisses gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist;
  • 19 eine Seitenansicht des Strömungshindernisses nach 18 ist;
  • 20 eine isolierte perspektivische Ansicht eines Strömungshindernisses gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist; und
  • 21 eine Seitenansicht des Strömungshindernisses nach 20 ist;
  • 22 die Strömungstrennung in einer Standardkernplatte mit U-Strömung mit einer mittleren Rippe mit kleinem Radius zeigt;
  • 23 die Strömungstrennung in einer Kernplatte mit U-Strömung mit der Konfiguration von 1B zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Wärmetauscher gemäß mehreren Ausführungsbeispielen werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnungen und die folgende Beschreibung illustrieren Wärmetauscher-Kernplatten und Gas/Flüssigkeits-Wärmetauscher-Kernstrukturen, die zum Kühlen von heißen Abgasen in Fahrzeugen, die mit Abgaszirkulations(EGR = Exhaust Gas Recirculation)- oder Abgas-Wärmewiedergewinnungs(EGHR)-Systemen ausgestattet sind, verwendet werden können. Beispielsweise kann in einem EGHR-System ein hier beschriebener Wärmetauscher mit einem Gasumleitventil (nicht gezeigt) kombiniert werden, wie in den vorgenannten US-Patentanmeldungen Nrn. 13/599 339 und 14/188 070 beschrieben ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die hier beschriebenen Wärmetauscher für andere Anwendungen verwendet werden können, bei denen Wärme aus heißen Gasströmen entfernt werden muss. Beispielsweise können die hier beschriebenen Wärmetauscher für die Verwendung als Gas/Flüssigkeits-Ladeluftkühler zum Kühlen von Einlassluft (oder ”Ladeluft”) in Turbolader- oder Superlader-Maschinen konfiguriert sein.
  • Bei anderen Anwendungen können die hier beschriebenen Wärmetauscher als Flüssigkeit/Flüssigkeits-Wärmetauscher verwendet werden, um eine Erwärmung und/oder Kühlung von Fahrzeugfluiden, wie Maschinenöl und Getriebefluid, zu erzielen.
  • Die 1A bis 5 illustrieren Wärmetauscher-Kernplatten 10 und/oder Plattenpaare 18 gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Verwendung in einem Gas/Flüssigkeits-EGHR-Wärmetauscher. 1A ist eine Draufsicht auf eine Kernplatte 10/ein Plattenpaar 18, und die 2 und 3 sind perspektivische Ansichten, die die jeweilige erste Seite 12 und zweite Seite 14 einer Kernplatte 10 zeigen. Da das vorliegende Ausführungsbeispiel sich auf einen Gas/Flüssigkeits-EGHR-Wärmetauscher bezieht, wird die erste Seite 12 hier als die ”Flüssigkeitsseite” 12 bezeichnet, und die zweite Seite 14 wird hier als die ”Gasseite” bezeichnet. Die Flüssigkeitsseite 12 ist die Seite der Platte 10, die teilweise einen der Flüssigkeitsströmungs-Durchgänge (hier auch als die ”ersten Fluidströmungs-Durchgänge” bezeichnet) definiert, während die Gasseite 14 die Seite der Platte 10 bezeichnet, die teilweise einen der Gasströmungs-Durchgänge (hier auch als die ”zweiten Fluidströmungs-Durchgänge” bezeichnet) definiert.
  • Die Kernplatten 10 sind abdichtend in einem Stapel miteinander verbunden, um einen Wärmetauscher 16 zu bilden, der in dem Querschnitt von 5 gezeigt ist. Die relativen Orientierungen der Kernplatten 10 in dem Wärmetauscher 16 sind in dem auseinandergezogenen, vergrößerten Querschnitt von 4 gezeigt. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, weist der Wärmetauscher 16 mehrere Plattenpaare 18 auf, von denen ein Paar von Kernplatten 10 aufweist, die gegeneinander abgedichtet sind, wobei die Flüssigkeitsseite 12 der einen Kernplatte 10 der Flüssigkeitsseite 12 einer benachbarten Kernplatte 10 zugewandt ist und der erste Fluid-(Flüssigkeits-)Strömungs-Durchgang 20 zwischen den Flüssigkeitsseiten 12 der Kernplatten 10, die jedes Plattenpaar 18 bilden, definiert ist. Die Bereiche der Kernplatten 10, zwischen denen die ersten Fluidströmungs-Durchgänge 20 definiert sind, sind im Wesentlichen flach und parallel zueinander. Die Kernplatten jedes Plattenpaars 18 sind miteinander abgedichtet, zum Beispiel durch Hartlöten, entlang der flachen oberen Abdichtflächen auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatten 10, welche Oberflächen durch Kreuzschraffur in 2 hervorgehoben sind.
  • Benachbarte Plattenpaare 18 in dem Wärmetauscher 16 sind miteinander abgedichtet, zum Beispiel durch Hartlöten, entlang der flachen oberen Abdichtflächen auf der Gasseite 14 der Kernplatten 10, derart, dass zweite Fluid-(Gas-)Strömungs-Durchgänge 21 zwischen den Gasseiten 14 der Kernplatten 10 in benachbarten Plattenpaaren 18 definiert sind. Die Abdichtflächen zwischen benachbarten Plattenpaaren 18 sind in 3 durch Kreuzschraffur hervorgehoben.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die vorstehende Definition der Plattenpaare 18 als ein Paar von Platten 10 mit einander zugewandten Flüssigkeitsseiten 12 beliebig ist. Die Plattenpaare 18 sind auf diese Weise definiert, da die folgende Beschreibung auf Merkmale gerichtet ist, die sich innerhalb der ersten Fluidströmungs-Durchgänge 20 des Wärmetauschers 16 befinden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Plattenpaare 18 stattdessen so definiert sein können, dass die Gasseite 14 der einen Kernplatte 10 der Gasseite 14 einer benachbarten Kernplatte in dem Kern 16 zugewandt ist. Diese alternative Plattenpaarkonstruktion ist in 4 durch die Bezugszahl 18 identifiziert. Der hier beschriebene Wärmetauscher 16 ist ein ”in sich geschlossener” Wärmetauscher, bei dem sowohl die ersten als auch die zweiten Fluidströmungs-Durchgänge 20, 21 innerhalb der abgedichteten Kanten von benachbarten Kernplatten 10 eingeschlossen sind. Demgemäß erfordert der hier definierte Wärmetauscher 16 kein äußeres Gehäuse. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass der Wärmetauscher 16 nicht notwendigerweise in sich geschlossen sein muss, und er kann von einem Gehäuse mit inneren Verteilerräumen, die mit den zweiten Fluid-(Gas-)Strömungs-Durchgängen 21 kommunizieren, umgeben sein.
  • Jede Kernplatte 10 und jedes Plattenpaar 18 enthält eine erste Fluideinlassöffnung 22 und eine erste Fluidauslassöffnung 24. Diese Öffnungen 22 und 24 erstrecken sich durch beide Kernplatten 10 jedes Plattenpaars 18. Wenn die Platten 10 gestapelt sind, um den Wärmetauscher 16 zu bilden, sind die Einlass- und die Auslassöffnungen 22, 24 ausgerichtet, um entsprechende Einlass- und Auslassverteiler 26, 28 für das erste Fluid zu bilden, die sich über die Höhe des Wärmetauschers 16 erstrecken. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das sich auf einen Gas/Flüssigkeits-EGHR-Wärmetauscher bezieht, ist das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, wie eine Mischung aus Wasser und Glykol.
  • Jede der Kernplatten 10 hat auch eine zweite Fluideinlassöffnung 30 und eine zweite Fluidauslassöffnung 32, die sich entlang ihrer entgegengesetzten Seiten erstrecken. Wenn die Platten 10 gestapelt sind, um den Wärmetauscher 16 zu bilden, sind die Einlass- und die Auslassöffnungen 30, 32 ausgerichtet, um entsprechende Einlass- und Auslassverteiler 34, 36 für das zweite Fluid zu bilden, die sich über die Höhe des Wärmetauschers 16 erstrecken. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das sich auf einen Gas/Flüssigkeits-EGHR-Wärmetauscher bezieht, ist das zweite Fluid ein heißes Abgas. Wenn der Wärmetauscher 16 nicht in sich geschlossen ist, haben die Kernplatten 10 keine Öffnungen für das zweite Fluid. Stattdessen wären Einlass- und Auslassverteilerräume in einem den Wärmetauscher 16 umgebenden Gehäuse vorgesehen.
  • Wie aus den 1A und 2 bis 5 ersichtlich ist, können die Kernplatten 10 des Wärmetauschers 16 identisch und symmetrisch sein, wobei die mittlere Längsachse A als die Symmetrieachse dient. Jedoch enthält der Wärmetauscher 16 auch, um die Enden der Verteiler zu schließen und eine Verbindung mit anderen Komponenten zu ermöglichen, unterschiedlich konfigurierte obere und untere Platten 38, 40. Die obere Platte 38 hat eine Einlass- und eine Auslassöffnung 42, 44 für das zweite Fluid, die mit den zweiten Fluidverteilern 34, 36 ausgerichtet sind, aber keine Öffnungen für das erste Fluid. Daher schließt die obere Platte 38 die oberen Enden der ersten Fluidverteiler 26, 28, aber ist konfiguriert, einen Durchgang für das zweite Fluid zu ermöglichen. Wenn der Wärmetauscher 16 ein EGHR-Wärmetauscher ist, ist das zweite Fluid ein heißes Abgas, und die obere Platte 18 kann direkt oder indirekt an einem Gasumleitungsventil (nicht gezeigt) angebracht sein.
  • Die untere Platte 40 hat Einlass- und Auslassöffnungen (nicht gezeigt), die mit jeweiligen Einlass- und Auslassarmaturen 46, 48 für das erste Fluid versehen sein können. Diese Öffnungen und Armaturen 46, 48 sind mit den ersten Fluidverteilern 26, 28 ausgerichtet. Jedoch hat die untere Platte 40 keine Öffnungen für das zweite Fluid. Daher schließt die untere Platte 40 die unteren Enden der zweiten Fluidverteiler 34, 36, aber ist konfiguriert, den Durchgang für das erste Fluid zu ermöglichen. Wenn der Wärmetauscher 16 ein EGHR-Wärmetauscher ist, ist das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel, und die Armaturen 46, 48 sind mit einem Kühlmittel-Zirkulationssystem (nicht gezeigt) verbunden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die spezifischen Konfigurationen der oberen und der unteren Platte 38, 40 und ihrer Öffnungen von einer Anzahl von Faktoren abhängen, einschließlich Installationsbeschränkungen, und nicht notwendigerweise wie in den Zeichnungen gezeigt ausgebildet zu sein brauchen.
  • Für den Zweck der folgenden Beschreibung werden die Kernplatten 10 und die Plattenpaare 18 so beschrieben, dass sie ein erstes Ende 50 und ein zweites Ende 52 haben, wobei sich die mittlere Längsachse A zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 50, 52 erstreckt.
  • Der Wärmetauscher 16 hat eine kompakte Kerngestaltung, wobei die Kernplatten 10 jeweils sich aufwärts erstreckende längliche Rippen 54 auf der Flüssigkeitsseite 12 haben. Wie aus 2 ersichtlich ist, enthält die kreuzschraffierte Abdichtfläche auf der Flüssigkeitsseite 12 eine obere Oberfläche der Rippe 54, die in den 1A bis 3 als flach gezeigt ist, aber auch abgerundet sein kann. Die Rippen 54 der beiden Kernplatten 10, die jedes Plattenpaar 18 bilden, sind zueinander ausgerichtet und miteinander abgedichtet, beispielsweise durch Hartlöten, um eine längliche Strömungsbarriere 56 zu bilden.
  • Die Strömungsbarriere 56 trennt den ersten Fluidströmungs-Durchgang 20 jedes Plattenpaars in einen Einlassbereich 58, der die erste Fluideinlassöffnung 22 enthält, und einen Auslassbereich 60, der die erste Fluidauslassöffnung 24 enthält.
  • Die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56 können gerade sein und/oder können sich entlang oder parallel zu der Achse A über einen Bereic des Abstands zwischen dem ersten Ende 50 und dem zweiten Ende 52 erstrecken. In den in den Zeichnungen gezeigten Beispielen sind die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56 koaxial mit der mittleren Längsachse A. Die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56 enthalten einen Spalt 62, in welchem Bereiche von einer oder beiden Rippen 54 der Kernplatten 10, die ein Plattenpaar 18 bilden, in der Höhe herabgesetzt oder eliminiert sind. Eine Fluidströmungskommunikation zwischen dem Einlassbereich 58 und dem Auslassbereich 60 des ersten Fluidströmungs-Durchgangs 20 wird durch diesen Spalt 62 erhalten.
  • In dem illustrierten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56 von dem ersten Ende 50 zu einem hinteren Ende 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56, wobei das hintere Ende 64 sich in der Nähe und im Abstand von dem zweiten Ende 52 befindet, derart, dass der Spalt 62 zwischen dem hinteren Ende 64 und dem zweiten Ende 52 definiert ist.
  • Auch sind in diesem Ausführungsbeispiel die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56 zwischen dem ersten Ende 50 und dem hinteren Ende 64 durchgehend. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass dies nicht wesentlich ist. Beispielsweise können die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56 diskontinuierlich sein, aufweisend intermittierende Rippen und/oder Vertiefungen mit axialen Abständen, wie beispielsweise in der vorgenannten US-Patentanmeldung Nr. 14/188070 gezeigt und beschrieben ist und wie in 1A durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, die sich quer über die Rippe 54/Strömungsbarriere 56 erstrecken. In Ausführungsbeispielen mit einer diskontinuierlichen Rippe 54 und diskontinuierlichen Strömungsbarriere 56 gibt es einen oder mehrere zusätzliche Spalte 63, wie in 1A gezeigt ist, durch die ein Teil des ersten Fluids zwischen dem Einlassbereich 58 und dem Auslassbereich 60 strömen kann. Jedoch muss bei dem ersten Ausführungsbeispiel das gesamte erste Fluid durch den Spalt 62 zwischen dem Einlassbereich 58 und dem Auslassbereich 60 strömen.
  • In der kompakten Ausgestaltung des Wärmetauschers 16 sind die erste Fluideinlassöffnung 22 und die erste Fluidauslassöffnung 24 beide nahe dem ersten Ende 50 der Kernplatten 10 und des Plattenpaars 18 angeordnet. Somit ist ersichtlich, dass das erste Fluid einem U-förmigen Fluidströmungspfad folgen muss, wenn es durch den ersten Fluidströmungs-Durchgang 20 von der Einlassöffnung 22 zu der Auslassöffnung 24 strömt. Es ist auch ersichtlich, dass die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56, die sich zwischen der Einlass- und der Auslassöffnung 22, 24 befinden, eine Kurzschlussströmung des ersten Fluids verhindern und bewirken, dass die Strömung des ersten Fluids über die Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatten 10 verteilt wird.
  • Um die Wärmeübertragungsfläche der Kernplatten 10 zu maximieren, können die Breiten der Rippen 54 entlang zumindest eines Teils ihrer Länge minimiert werden. In dieser Hinsicht können die flachen Oberseiten der Rippen 54 schmaler gemacht oder ganz eliminiert werden, derart, dass die Oberseiten der Rippen 54 ein mehr gerundetes Erscheinungsbild haben. Obgleich die Breiten der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 in gewissem Ausmaß von der Fläche der Kernplatten 10 abhängen, können in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen die Rippen 54 und die Strömungsbarriere 56 eine Breite von weniger als etwa 10 mm haben, beispielsweise weniger als etwa 6 mm und bei einigen Ausführungsbeispielen von etwa 2,5 bis etwa 5 mm.
  • 1B ist eine vergrößerte Draufsicht auf das hintere Ende 64 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und den Vorsprung 68/das Strömungshindernis 66 der Kernplatte 10/des Plattenpaars 18, die in 1A gezeigt sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das hintere Ende 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 glatt abgerundet und kann angenähert einem Halbkreis sein, wobei die Breite der Rippe (in 1B als ”W” bezeichnet) dem Durchmesser des Halbkreises entspricht und die Mitte des Halbkreises (in 1B als ”C” bezeichnet) entlang der mittleren Längsachse A liegt.
  • Die Plattenpaare 18 des Wärmetauschers 16 weisen weiterhin eine Struktur auf, die hier allgemein als ein ”Strömungshindernis” 66 bezeichnet wird und sich in dem Spalt 62 befindet. In den illustrierten Ausführungsbeispielen hat das Strömungshindernis 66 die Form einer halbmondförmigen Strömungsteilungsstruktur, die durch ein Paar von identischen halbmondförmigen Vorsprüngen 68 gebildet ist, von denen sich jeder aufwärts auf der Flüssigkeitsseite 12 von einer der Kernplatten 10, die ein Plattenpaaren 18 bilden, erstreckt. In dem ersten Ausführungsbeispiel haben die halbmondförmigen Vorsprünge 68, die das Strömungshindernis 66 bilden, jeweils eine flache obere Oberfläche, entlang der die Rippen 68 miteinander abgedichtet sind, zum Beispiel durch Hartlöten, derart, dass keine Fluidströmung durch das Strömungshindernis 66 stattfindet. Somit enthält, wie aus 2 ersichtlich ist, die kreuzschraffierte Abdichtfläche auf der Flüssigkeitsseite 12 die gesamte flache obere Fläche des Vorsprungs 68. Daher sind in dem ersten Ausführungsbeispiele die Vorsprünge 68 der beiden Kernplatten 10, die jedes Plattenpaar 18 bilden, miteinander ausgerichtet und entlang ihrer oberen Oberflächen miteinander abgedichtet, um das Strömungshindernis 66 zu bilden.
  • Wie in 2 gezeigt ist, befinden sich die Vorsprünge 68 und das Strömungshindernis 66 in dem Spalt 62 und können symmetrisch zu der mittleren Längsachse A sein, wobei ein mittlerer Bereich der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 als der Bereich der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 nahe der mittleren Längsachse A definiert ist und durch die Bezugszahl 67 in 1B identifiziert ist.
  • Das Strömungshindernis 66 hat eine erste Seite 70, die sich gegenüber (d. h. zugewandt) dem hinteren Ende 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 befindet und einen Abstand hiervon aufweist. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Abstand von der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66 zu dem hinteren Ende 64 der Rippe 54 kleiner als der Abstand von der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66 zu dem zweiten Ende 52 des Plattenpaars 18 oder der Kernplatte 10. Mit anderen Worten, das Strömungshindernis 66 ist näher an der Rippe 54 als an dem zweiten Ende 52 des Plattenpaars 18. Der Abstand zwischen der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66 und dem hinteren Ende 64 der Rippe 54 kann variabel sein aufgrund von Unterschieden in den Formen der ersten Seite 70 und des hinteren Endes 64, die beide abgerundet sein können. Jedoch kann der Abstand entlang der Achse A zwischen der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66 und dem hinteren Ende 64 der Rippe 54 in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen kleiner als etwa 10 mm sein, beispielsweise kleiner als etwa 6 mm, und bei einigen Ausführungsbeispielen von etwa 2,5 bis etwa 5 mm.
  • In den illustrierten Ausführungsbeispielen ist die erste Seite 70 des Strömungshindernisses 66 bogenförmig und folgt im Allgemeinen der Krümmung des Fluidströmungspfads durch den Spalt 62. Auch ist in den illustrierten Ausführungsbeispielen der Krümmungsradius der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66 größer als der des hinteren Endes 64 der Rippe 54, derart, dass der radiale Abstand zwischen dem hinteren Ende 64 und der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66 relativ konstant ist.
  • Die Vorsprünge 68 und das Strömungshindernis 66 haben auch eine zweite Seite 72 gegenüber der ersten Seite 70. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 68 und das Strömungshindernis 66 im Wesentlichen halbmondförmig, wobei die zweite Seite 72 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 bogenförmig ist und auch der Krümmung des Fluidströmungspfads durch den Spalt 62 folgt.
  • Jede von der ersten und der zweiten Seite 70, 72 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 ist im Allgemeinen glatt geformt und kann einen Teil eines Kreises oder einer anderen symmetrischen, glatt gerundeten Form, wie einer Ellipse, eines Ovals usw., beschreiben. Der Bereich der gerundeten Form, die durch die zweite Seite 72 beschrieben wird, ist allgemein größer als der Bereich der gerundeten Form, der durch die erste Seite 70 beschrieben wird, derart, dass die Seiten 70, 72 sich an zwei Punkten schneiden, die den entgegengesetzten 74, 76 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 entsprechen. Die Enden 74, 76 werden hier manchmal als ”Spitzen” beschrieben und befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren Längsachse A.
  • In den illustrierten Beispielen können die erste und die zweite Seite 70, 72 jeweils angenähert einen Kreisbogen beschreiben, dessen Mittelpunkt auf der mittleren Längsachse A liegt. Die Mittelpunkte der Kreise, die der ersten und der zweiten Seite 70, 72 angenähert sind, weisen einen gegenseitigen Abstand auf, und der Radius des Kreises, der der Form der zweiten Seite 72 angenähert ist, ist größer als der des Kreises, der der Form der ersten Seite 70 angenähert ist, und beide Radien sind größer als der Radius des Halbkreises, der die Form des hinteren Endes 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 definiert.
  • Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, bilden die Bogenform des hinteren Endes 64 und die Bogenform der ersten Seite 70 einen bogenförmigen Raum 62A von im Wesentlichen konstanter Breite (in 1B als ”W1” bezeichnet) zwischen der Strömungsbarriere 56 und dem Strömungshindernis 66, wobei die Breite W1 radial von der Mitte C des Halbkreises, der die Krümmung des hinteren Endes 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 definiert, gemessen wird. In der Praxis jedoch kann die Krümmung der ersten Seite 70 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 von einem kreisförmigen Bogen abweichen und in dem Bereich der Enden 74, 76 etwas abgeflacht sein, so dass die Breite W1 des bogenförmigen Raums 62A zwischen der Strömungsbarriere 56 und dem Strömungshindernis 66 an den Enden 74, 76 etwas größer ist als entlang der mittleren Längsachse A.
  • Das Vorsehen eines bogenförmigen Raums 62A von im Wesentlichen konstanter Breite W1 entlang der ersten Seite 70 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 ist nützlich für die Förderung eines gleichförmigen Teilens der Strömung an dem ersten Ende 74 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66. Auch vergrößert die größere, von der zweiten Seite 72 der Vorsprünge 68 und dem Strömungshindernis 66 beschriebene Kurve wirksam den Krümmungsradius der Oberfläche, um die ein Teil des Fluids durch den Spalt 62 strömt. Wie vorstehend beschrieben ist, verringert das Vorsehen des größeren Krümmungsradius die Tendenz der Strömung, sich zu trennen, gemäß dem Prinzip von Bernoulli.
  • Somit werden die Funktion des Strömungshindernisses 66 und die hierdurch erzielten Vorteile durch die Krümmungsgrade der ersten und der zweiten Seite 70, 72 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 beeinflusst. Die Erfinder haben gefunden, dass die größten Vorteile bei der Verringerung der Strömungstrennung erhalten werden, wenn die Vorsprünge 68 und das Strömungshindernis 66 im Allgemeinen halbmondförmig sind, wodurch die Breite (in 1B als ”W2” bezeichnet), radial gemessen von einem Punkt entlang der Achse A von den Enden 74, 76 zu dem mittleren Bereich 67 und der mittleren Längsachse A in einer graduellen Weise, vergrößert wird.
  • Weiterhin haben die Erfinder gefunden, dass der Nutzen der Verringerung der Strömungstrennung erhöht wird durch Vergrößern der Breite W2 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66, beispielsweise durch Vergrößern des Radius und/oder der Bogenlänge der zweiten Seite 72 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 ohne entsprechende Vergrößerung des Radius und/oder der Bogenlänge der ersten Seite 70. jedoch verringert eine Vergrößerung der Breite W2 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 die Wärmeübertragungsfläche sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Fluidströmungs-Durchgang 20, 21, wie vorstehend mit Bezug auf die Rippe 54 erläutert ist, und daher hat der Nutzen, der durch Erweitern der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 erhalten wird, eine praktische obere Grenze, oberhalb derer die Wärmeübertragungsfläche bis zu einem Punkt verkleinert wird, an dem das Leistungsvermögen des Wärmetauschers negativ beeinträchtigt wird. Beispielsweise wird in einem EGHR-Kühler die maximale Breite W2 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66, gemessen entlang der mittleren Längsachse A, weniger als etwa 10 mm, beispielsweise weniger als etwa 6 mm, und bei einigen Ausführungsbeispielen von etwa 2,5 bis etwa 5 mm betragen.
  • Eine Querlänge der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 ist definiert als der Abstand zwischen den Enden 74, 76 entlang einer Linie L, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der mittleren Längsachse A ist. Die Erfinder haben gefunden, dass ein wirksames Verhältnis der Querlänge entlang der Linie L zu der maximalen Breite W von Rippen 54 und Strömungsbarriere 56 zumindest etwa 2:1 ist. Das minimale Verhältnis von L:W von etwa 2:1 erzeugt einen Abstand zwischen dem hinteren Ende 64 der Strömungsbarriere 56 und der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66, der etwa die Hälfte der maximalen Breite W der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 ist.
  • Die Linie L, die die Querlänge der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 definiert, kann typischerweise durch den breitesten Teil der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 hindurchgehen. In dem ersten Ausführungsbeispiel geht die Linie L auch durch den Mittelpunkt der Krümmung C des hinteren Endes 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 hindurch.
  • Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass dies nicht wesentlich ist und dass die die Enden 74 und 76 verbindende Linie L sich näher an dem ersten Ende 50 der Kernplatte 10/des Plattenpaars 18 befinden kann. Beispielsweise geht in den nachfolgend diskutierten 7 und 8 die Linie L nicht durch den breitesten Teil der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 hindurch und befindet sich zwischen dem breitesten Teil der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und dem ersten Ende der Kernplatte 10/des Plattenpaars 18. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass die durch die Linie L definierte Querlänge verschieden von den Längen der durch die erste und die zweite Seite 70, 72 der Vorsprünge 68/des Strömungshindernisses 66 beschriebenen Bögen ist.
  • Die Erfinder haben gefunden, dass es nützlich ist, die zweite Seite 72 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 in den Bereichen unmittelbar benachbart den Enden 74, 76 so zu formen, dass ein zwischen der Querlinie L und der zweiten Seite 72 unmittelbar benachbart den Enden 74, 76 eingeschlossener Winkel θ in dem Bereich von etwa 60 bis etwa 120 Grad ist. Typischerweise beträgt der Winkel θ weniger als etwa 90 Grad, beispielsweise in dem Bereich von etwa 60 bis 90 Grad oder von etwa 75–90 Grad. Die Erfinder haben gefunden, dass wenn dieser Winkel viel kleiner als 90 Grad ist, sich eine Wirbelstromzone in einem Bereich benachbart dem Ende 74, das der ersten Fluideinlassöffnung 22 am nächsten ist, bilden kann.
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Enden 74, 76 der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 leicht gerundet. Zusätzlich können, wie nachfolgend weiter erläutert wird, die Bereiche der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 unmittelbar benachbart den Enden 74, 76 so geformt sein, dass die Strömungstrennung weiter verringert wird.
  • Wie aus der vorstehenden Diskussion ersichtlich Ist, verringert die Hinzufügung der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 zu den Kernplatten 10 die Tendenz der Fluidströmung, sich zu trennen und Totzonen zu bilden. in dieser Hinsicht sind die Vorsprünge 68 und das Strömungshindernis 66 geformt, um die Strömung des ersten Fluids zu teilen, wenn sie die Richtung ändert und durch den Spalt 62 strömt. Das Teilen der Fluidströmung verringert die lokale Strömungsgeschwindigkeit an dem hinteren Ende 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56, wobei die Strömungsgeschwindigkeit auch ein Faktor ist, der zu der Strömungstrennung beiträgt. Die Hinzufügung der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 verringert wirksam den Biegeradius, der zum Verhindern einer Strömungstrennung erforderlich ist. Zusätzlich schafft die enge Nähe der Vorsprünge 68 und des Strömungshindernisses 66 zu dem hinteren Ende 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 einen engen Kanal zwischen dem hinteren Ende 64 und der ersten Seite 70, wodurch der hydraulische Durchmesser und damit die Reynoldszahl verringert werden. Dies trägt auch zur Herabsetzung der Strömungstrennung bei. Somit verringert die Kombination von Rippen 54 und Strömungsbarriere 56 mit den Vorsprüngen 68 und dem Strömungshindernis 66 die Tendenz zur Strömungstrennung, während die Breite der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 entlang ihrer Längen minimiert wird.
  • Alternative Konfigurationen von Rippen 54 und Strömungsbarriere 56 werden nachfolgend diskutiert. In diesen Zeichnungen werden gleiche Elemente durch die gleichen Bezugszahlen identifiziert.
  • Um dazu beizutragen, dass Schaffung von Totzonen in dem ersten Fluidströmungs-Durchgang 20 vermieden wird, können die Breiten der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 an dem hinteren Ende 64 nahe dem Spalt 62 größer als die Breiten der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 an dem ersten Ende 50 des Plattenpaars 18 sein. Beispielsweise kann, wie in 6 gezeigt ist, das hintere Ende 64 in der Breite erweitert sein relativ zu dem Rest der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56, mit einer gerundeten Form, die einen Teil einer Ellipse, eines Ovals, eines Kreises, einer Kugel oder anderen gerundeten Form definieren kann.
  • Die Erweiterung an dem hinteren Ende 64 der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 ermöglicht, dass die Breite der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 über den größten Teil ihrer Länge minimiert werden kann, um die Wärmeübertragungsfläche zu maximieren, während der Radius der Rippen 54 und der Strömungsbarriere 56 an dem hinteren Ende 64 vergrößert wird. Wie vorstehend erläutert ist, ist die Strömung des ersten Fluids um das hintere Ende 64 einer Rippe 54 oder Strömungsbarriere 56 mit einem sehr kleinen Krümmungsradius ein Faktor, der zur Strömungstrennung beiträgt. Somit wird durch Vergrößern des Krümmungsradius an dem hinteren Ende 64 die Tendenz der Strömung, sich zu trennen, herabgesetzt.
  • 7 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Bereich einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, wobei 7 ähnlich 1B dahingehend ist, dass sie nur das hintere Ende 64 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und den Vorsprung 68/das Strömungshindernis 66 der Kernplatte/des Plattenpaars zeigt. Abgesehen von den Modifikationen der Elemente, die in 7 illustriert und nachfolgend beschrieben sind, können die Kernplatte/das Plattenpaar von 7 dieselben wie die in 1A gezeigten oder diesen ähnlich sein.
  • In dem Ausführungsbeispiel von 7 hat das hintere Ende 74 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 eine Pfeilspitzenform mit kleinen, im Allgemeinen winkligen Seitenvorsprüngen 82, die sich quer von den Seiten von Rippen 54 erstrecken, wobei das hintere Ende 64 weiterhin nach innen gerichtete Seiten 84 enthält, die sich an einer gerundeten Spitze 86 des hinteren Endes 64 treffen. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 ermöglicht die Erweiterung des hinteren Endes 64 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56, dass die Breite der verbleibenden Bereiche der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 schmaler als die in den 1A und 1B gezeigte ist. In dieser Hinsicht befindet sich der breiteste Punkt der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 in 7 an den Seitenvorsprüngen 82, und die Breite der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 an diesem Punkt ist im Wesentlichen dieselbe wie die maximale Breite W der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 in 1B.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach 8 hat das hintere Ende 64 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 eine mehr gerundete Pfeilspitzenform mit bogenförmig gekrümmten Vorsprüngen 92, die sich quer von den Seiten der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 erstrecken, wobei sie den breitesten Punkt hiervon definieren, und mit bogenförmig gekrümmten Seiten 94, die sich von Vorsprüngen 92 zu einer gerundeten Spitze 96 einwärts erstrecken.
  • 9 illustriert eine Kernplatte 110, die auf ihrer Flüssigkeitsseite 12 mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung 22, 24 für ein erstes Fluid, einer Einlass- und einer Auslassöffnung 30, 32 für ein zweites Fluid, einer in Längsrichtung verlaufenden Rippe 54, die sich von dem ersten Ende 50 der Kernplatte 110 bis zu einem hinteren Ende 64, das einen Abstand von dem zweiten Ende 52 der Kernplatte 110 durch einen Spalt 62 aufweist, erstreckt, versehen ist.
  • In der Kernplatte 110 hat die Rippe 54 eine symmetrische Keilform, wobei die geraden Seiten der Rippe 54 graduell von dem ersten Ende 50 der Platte 110 zu dem hinteren Ende 64 der Rippe 54 voneinander divergieren und das hintere Ende 64 glatt gerundet ist. Die Form der Rippe 54 in der Kernplatte 110 ist vorteilhaft dahingehend, dass sie einen abrupten Übergang zwischen dem schmaleren Teil der Rippe 54 und dem hinteren Ende 64 vermeidet, was zu einer Rippe 54 führt, die entlang eines Bereichs ihrer Länge breiter als erforderlich sein kann, wodurch die Wärmeübertragungsfläche der Platte 110 verkleinert wird.
  • 10 illustriert eine Kernplatte 120, die auf ihrer Flüssigkeitsseite 12 mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung 22, 24 für ein erstes Fluid, einer Einlass- und einer Auslassöffnung 30, 32 für ein zweites Fluid, einer in Längsrichtung verlaufenden Rippe 54, die sich von dem ersten Ende 50 der Kernplatte 120 zu einem hinteren Ende 64, das einen Abstand von dem zweiten Ende 52 der Kernplatte 120 durch einen Spalt 62 aufweist, erstreckt, versehen ist.
  • Die Kernplatte 120 enthält auch einen Vorsprung 68 mit einer halbmondförmigen Gesamtform, aufweisend mehrere kleinere Vorsprünge, wie Vertiefungen 122, 124 und 126, die einen gegenseitigen Abstand voneinander haben, wodurch sie einen diskontinuierlichen Vorsprung 68 bilden, der ein diskontinuierliches Strömungshindernis darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel gibt es Spalte 128, die zwischen benachbarten Vertiefungen 122, 124, 126 angeordnet sind, wobei sich diese Spalte 128 entlang der Höhe des Strömungshindernisses 66 und des ersten Fluidströmungs-Durchgangs 20 erstrecken. Ein Teil des ersten Fluids strömt durch Spalte 128 zwischen der ersten Seite 70 und der zweiten Seite 72 des Strömungshindernisses 66, wodurch dazu beigetragen wird, eine Strömungstrennung entlang der zweiten Seite 72 des Strömungshindernisses 66 zu verringern, wie nachfolgend mit Bezug auf die in den 16 bis 21 gezeigten Ausführungsbeispiele diskutiert wird.
  • Sämtliche Vertiefungen 122, 124, 126 können dieselbe Höhe haben und können einen Teil der flachen oberen Abdichtflächen auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatte 10 bilden, wie in 2 gezeigt ist. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass eine oder mehrere der Vertiefungen 122, 124, 126 in der Höhe reduziert sein können, um einen Spalt zwischen den gegenüberliegenden Vertiefungen 122, 124, 126 von gegenüberliegenden Kernplatten 10, die ein Plattenpaar 18 bilden, zu schaffen. Beispielsweise kann die mittlere Vertiefung 122 in der Höhe reduziert sein relativ zu den Endvertiefungen 124, 126, um eine Fluidströmung durch den mittleren Bereich des Strömungshindernisses 66 durch einen Spalt zwischen den Vertiefungen 122 der gegenüberliegenden Kernplatten 10 zu ermöglichen. Alternativ können die Endvertiefungen 124, 126 in der Höhe reduziert sein relativ zu der mittleren Vertiefung 122, um eine Fluidströmung durch die Endbereiche des Strömungshindernisses 66 zu ermöglichen, d. h. durch einen Spalt zwischen den Vertiefungen 124 der gegenüberliegenden Kernplatten und durch einen Spalt zwischen den Vertiefungen 126 der gegenüberliegenden Kernplatten 10. Im Gegensatz zu den Spalten 128 erstrecken sich die Spalte zwischen gegenüberliegenden Paaren von Vertiefungen 122, 124, 126 in Längsrichtung und Breitenrichtung des Strömungshindernisses. Das Vorsehen dieser Spalte, die sich in Längsrichtung und Breitenrichtung des Strömungshindernisses 66 erstrecken, wird weiterhin nachfolgend mit Bezug auf die 16 bis 21 erläutert.
  • 11 illustriert eine Kernplatte 130, die auf ihrer Flüssigkeitsseite 12 mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung 22, 24 für ein erstes Fluid, einer Einlass- und einer Auslassöffnung 30, 32 für ein zweites Fluid, einer in Längsrichtung verlaufenden Rippe 54, die sich von dem ersten Ende 50 der Kernplatte 130 bis zu einem hinteren Ende 64, das einen Abstand von dem zweiten Ende 52 der Kernplatte 130 durch einen Spalt 62 aufweist, erstreckt, versehen ist.
  • Die Kernplatte 130 enthält auch einen Vorsprung 68 in der Form einer kontinuierlichen Halbmondform, ähnlich der in 6. Jedoch ist der Vorsprung 68 der Kernplatte 130 etwas flacher als der in 6 gezeigte, wobei die Enden 74, 76 mehr in Querrichtung gespreizt sind als die in 6 gezeigten und die Krümmungen der ersten und der zweiten Oberfläche 70, 72 flacher (d. h. mit größeren Radien) als die in 1A gezeigten sind. Ein Vorsprung 68 und ein entsprechendes Strömungshindernis 66 mit der in 11 gezeigten Form ergeben erwartungsgemäß eine größere Herabsetzung der Geschwindigkeit als der Vorsprung 68/das Strömungshindernis 66 nach 1A, wobei potenziell jegliche Strömungstrennung verringert oder eliminiert wird, die in der Nähe der zweiten Seite 72 und des Endes 76 des Vorsprungs 68/des Strömungshindernisses 66 auftreten kann.
  • Obgleich die hier beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele sich auf Wärmetauscher mit einer U-Strömung beziehen, in denen das erste Fluid, das durch Strömungsdurchgänge 20 strömt, einmal die Richtung ändert, wenn es von der Einlassöffnung 22 zu der Auslassöffnung 24 strömt. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass die Wärmetauscher innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung solche enthalten, in denen das Fluid mehr als einmal die Richtung ändert, und derartige Wärmetauscher weisen Kernplatten mit zwei oder mehr Rippen 54 und zwei oder mehr Strömungshindernisse 66 auf, wie hier beschrieben wird.
  • 12 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil einer Kernplatte/eines Plattenpaars gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, wobei 12 dahingehend 1B ähnlich ist, dass sie nur das hintere Ende 64 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und den Vorsprung 68/das Strömungshindernis 66 der Kernplatte/des Plattenpaars zeigt. Abgesehen von den Modifikationen der in 12 illustrierten und nachfolgend beschriebenen Elemente können die Kernplatte/das Plattenpaar nach 12 dieselben wie die in 1A gezeigten oder diesen ähnlich sein.
  • Der/das in 1B gezeigte Vorsprung 68/Strömungshindernis 66 ist relativ schmal, d. h., die Breitenabmessung W2 ist relativ klein. Wie in 12 gezeigt ist, kann die Breite des Vorsprungs 68/des Strömungshindernisses 66 vergrößert werden, um die Strömungstrennung um die zweite Seite 72 des Vorsprungs 68/des Strömungshindernisses 66 herum zu verringern. Beispielsweise ist, wie gezeigt ist, die Breite W2 des Vorsprungs 68/des Strömungshindernisses 66 in 12 entlang der Achse A angenähert das Zweifache derjenigen des Vorsprungs 68/des Strömungshindernisses 66 in 1B.
  • Die 13 bis 15 illustrieren zusätzliche Ausführungsbeispiele, in denen die Enden 74, 76 des Vorsprungs 68/des Strömungshindernisses 66 so geformt sind, dass sie weitere Verringerungen der Strömungstrennung ergeben, insbesondere in dem Bereich der Strömung, die durch den gekrümmten Raum 62A zwischen der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und dem Vorsprung 68/dem Strömungshindernis 66 hindurchgeht. Die 13 bis 15 weisen jeweils eine vergrößerte Draufsicht ähnlich der 1B auf, wobei sie nur das hintere Ende 64 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und den Vorsprung 68/das Strömungshindernis 66 der Kernplatte/des Plattenpaars zeigen. Abgesehen von den Modifikationen der in den 13 bis 15 illustrierten Elemente können die Kernplatte/das Plattenpaar, die in jeder dieser Zeichnungen illustriert sind, die gleichen wie die in 1A gezeigten oder diesen ähnlich sein.
  • Die Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und der Vorsprung 68/das Strömungshindernis 66 in 13 sind mit den in 1B gezeigten identisch, mit der Ausnahme, dass die Enden 74, 76 der Vorsprünge 68/des Strömungshindernisses 66 so geformt sind, dass sie sich einwärts zueinander hin und zu der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 hin erstrecken. Die Enden 74, 76 der Vorsprünge 68/des Strömungshindernisses 66 sind als scharfe Spitzen gezeigt, jedoch ist darauf hinzuweisen, dass sie auch etwas gerundet sein können.
  • Das sich einwärts erstreckende Ende 76 befindet sich an dem Auslass des bogenförmigen Raums 62A und lenkt die Strömung des durch den bogenförmigen Raum strömenden ersten Fluids einwärts zu der Seitenwand der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 in der Richtung der Pfeile benachbart dem Ende 76 in 13. Genauer gesagt, das sich einwärts erstreckende Ende 76 lenkt die Strömung des ersten Fluids zu einem Bereich der Rippe 54/Strömungsbarriere 56, der für eine Strömungstrennung und die Bildung einer Totzone/eines Hotspots empfänglich ist, wobei dieser Bereich in 13 durch die Bezugszahl 150 identifiziert ist. Demgemäß trägt die sich einwärts erstreckende Form des Endes 76 dazu bei, die Strömungstrennung zu verringern und hierdurch die Strömung des ersten Fluids entlang der Seite der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 unmittelbar stromabwärts des Spalts 62, d. h. stromabwärts des Auslasses des bogenförmigen Raums 62A, zu vergrößern.
  • Da die Vorsprünge 68/das Strömungshindernis 66 symmetrisch zur Achse A sind, sind beide Enden 74, 76 gleich geformt. Jedoch ergibt nur die Einwärtserstreckung des Endes 76 an dem Auslass des bogenförmigen Raums 62A eine nützliche Verringerung der Strömungstrennung. Die Einwärtserstreckung des Endes 74 an dem Einlass des bogenförmigen Raums 62A kann die Strömung des ersten Fluids in den Raum 62A beschränken, wenn die Einwärtserstreckung des Endes 74 zu groß ist. Die Größe der Einwärtserstreckung und die Form der Enden 74, 76 kann optimiert werden, beispielsweise durch Berechnung der Fluiddynamik (CFD = computational fluid dynamics), um eine verringerte Strömungstrennung an dem Auslassende des bogenförmigen Raums 62A zu erhalten, während eine Strömungsbeschränkung an dem Einlassende des bogenförmigen Raums 62A vermieden wird.
  • 14 illustriert eine Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und Vorsprünge 68/ein Strömungshindernis 66, die identisch mit den in 1B gezeigten sind, mit der Ausnahme, dass die Enden 74, 76 der Vorsprünge 68/des Strömungshindernisses 66 eine leichte Kugelform haben, angenähert einer abgerundeten Pfeilspitzenform ähnlich der in 8 gezeigten. Somit enthält die erste Seite 70 der Vorsprünge 68/des Strömungshindernisses 66 sich einwärts erstreckende Oberflächen, die durch die Bezugszahl 152 identifiziert sind, an welchem Punkt die Enden 74, 76 sich erweitern, um die Kugelform zu bilden. In gleicher Weise enthält die zweite Seite 72 der Vorsprünge 68/des Strömungshindernisses 66 sich auswärts erstreckende Oberflächen 154 an diesem Punkt. Die Enden 74, 76 sind nicht notwendigerweise erweitert, um eine gerundete Pfeilspitze zu bilden, sondern können stattdessen in irgendeine der Formen erweitert sein, die vorstehend mit Bezug auf die 6–8 und 10–11 beschrieben sind, oder Variationen von diesen. Die Kugelform des Endes 76 enthaltend die sich einwärts erstreckende Oberfläche 152 ergibt eine nützliche Verringerung der Strömungstrennung durch Lenken des ersten Fluids zu der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 hin in derselben Weise, wie vorstehend mit Bezug auf die 13 beschrieben ist. Insbesondere lenkt die sich einwärts erstreckende Oberfläche 152 des Endes 76 die Strömung des ersten Fluids einwärts zu der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 in der Richtung der in 14 gezeigten Pfeile. Die Größe und die Form des kugelförmigen Bereichs an den Enden 74, 76 kann optimiert werden, um eine verringerte Strömungstrennung an dem Auslass des bogenförmigen Raums 62A zu erhalten, während eine Strömungsbeschränkung an dem Einlassende des bogenförmigen Raums 62A vermieden wird.
  • 15 illustriert eine Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und Vorspringe 68/ein Strömungshindernis 66, die identisch mit den in 14 gezeigten sind, mit der Ausnahme, dass die Enden 74, 76 der Vorsprünge 68/des Strömungshindernisses 66 so geformt sind, dass nur die erste Seite 70 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 eine Kugelform mit sich einwärts erstreckender Oberfläche 152 hat, während die zweite Seite 72 der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 ihre glatte gebogene Form beibehält und eine sich auswärts erstreckende Oberfläche 154 des Ausführungsbeispiels in 14 nicht vorliegt. Somit sieht das Ausführungsbeispiel nach 15 eine Einwärtsrichtung des ersten Fluids zu der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 vor, um eine Strömungstrennung zu verringern, während die potenzielle Bildung einer Wirbelzone stromabwärts der sich auswärts erstreckenden Oberfläche 154 der zweiten Seite 72 vermieden wird.
  • Zusätzlich kann in dem Ausführungsbeispiel von 15 die sich einwärts erstreckende Oberfläche 152 an den Enden 74, 76 glatter geformt sein, um die Bildung von Wirbelzonen stromabwärts der Oberflächen 152 zu vermeiden.
  • In jedem der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele ist das Strömungshindernis 66 durch ein Paar von halbmondförmigen Vorsprüngen 68 gebildet, die sich aufwärts von der Basis der Kernplatte 10 erstrecken und eine Höhe haben, die im Wesentlichen dieselbe wie die der Kernplatte 10 ist. Wenn die Plattenpaare 18 mit den Flüssigkeitsseiten 12 der Kernplatten 10 in gegenüberliegend zugewandter Beziehung zueinander zusammengesetzt sind, sind die oberen Oberflächen der Vorsprünge 68 in den gegenüberliegenden Kernplatten 10 abdichtend miteinander verbunden, beispielsweise durch Hartlöten, um die Strömungshindernisse 66 zu bilden. Die Strömungshindernisse 66 in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sind frei von Perforationen, so dass das gesamte erste Fluid um das Strömungshindernis 66 strömen muss.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Anwesenheit des Strömungshindernisses 66 innerhalb des ersten Fluidströmungs-Durchgangs zu einer gewissen Größe der Strömungstrennung in dem Bereich ”hinter” dem Strömungshindernis 66 führen kann, d. h. entlang der zweiten Seite 72 hiervon. Als eine Folge dieser Strömungstrennung kann sich eine relativ kleine Wirbelzone oder Totzone entlang der zweiten Seite 72 bilden.
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf in den 16–21 gezeigte Ausführungsbeispiele, die Merkmale zum Minimieren der Strömungstrennung und/oder der Bildung von Wirbelzonen und Totzonen entlang der zweiten Seite 72 des Strömungshindernisses 66 enthalten. In einigen Ausführungsbeispielen kann dies dadurch erreicht werden, dass einer geringen Menge des ersten Fluids ermöglicht wird, durch das Strömungshindernis 66 von der ersten Seite 70 zu der zweiten Seite 72 zu strömen, und die Strömungstrennung und/oder die Bildung von Wirbelzonen und Totzonen entlang der zweiten Seite 72 verringert wird. In anderen Ausführungsbeispielen kann dies erzielt werden durch Aushöhlen der zweiten Seite 72 des Strömungshindernisses 66, um eine Strömung des ersten Fluids innerhalb des hohlen Bereichs der zweiten Seite 72 und benachbart der zweiten Seite 72 zu veranlassen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine Kombination dieser Maßnahmen zum Verringern einer Strömungstrennung und/oder der Bildung von Wirbelzonen und Totzonen entlang der zweiten Seite 72 angewendet werden.
  • Um die Merkmale der Strömungshindernisse 66 der folgenden Ausführungsbeispiele klarer zu erläutern, zeigen die 16–21 allgemein die Strömungshindernisse 66 isoliert. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass die Strömungshindernisse 66 der 16–21 in jede der Kernplatten 10/Plattenpaare 18, die in Verbindung mit den 1–15 beschrieben sind, aufgenommen werden können. Umgekehrt kann jedes der Merkmale der Strömungshindernisse 66, die in den folgenden Ausführungsbeispielen beschrieben werden, in die Kernplatten 10/Plattenpaare 18 der Ausführungsbeispiele der 1–15 aufgenommen werden.
  • Für den Zweck der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die Vorsprünge 68/Strömungshindernisse 66 einen Teil einer Kernplatte 10/eines Plattenpaars 18 bilden, die/das in der Gestaltung mit der Kernplatte 10/dem Plattenpaar 18, die in den 1A bis 5 illustriert sind, identisch sind, mit der Ausnahme, dass die oberen Oberflächen der Vorsprünge 68 in den folgenden Ausführungsbeispielen nicht notwendigerweise einen Teil der Abdichtungsfläche wie in 2 gezeigt bilden. Demgemäß sollte jede Bezugnahme auf Elemente der Kernplatte 10/des Plattenpaars 18 in der folgenden Beschreibung als Bezugnahme auf die 1A bis 5 verstanden werden.
  • In einem in den 16 und 17 illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Höhe der Vorsprünge 68 reduziert, so dass sie nicht in Kontakt miteinander gelangen, wenn die Plattenpaare 18 aus Platten 10 gebildet sind. Dies führt zu der Bildung eines Spalts 156 zwischen den oberen Oberflächen der Vorsprünge 68, die das Strömungshindernis 66 bilden, wobei sich der Spalt 156 über die Breite des Strömungshindernisses 66 von der ersten Oberfläche 70 zu der zweiten Oberfläche 72 erstreckt und eine Strömung des ersten Fluids durch das Strömungshindernis 66 ermöglicht. Obgleich 17 die Vorsprünge 68/das Strömungshindernis 66 als massive Strukturen zeigt, ist darauf hinzuweisen, dass sie hohle Merkmale sind, die durch Prägen der Kernplatte 10 gebildet sind, wie aus dem Querschnitt der 16 und aus 3 ersichtlich ist.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 16 und 17 ist die obere Oberfläche jedes Vorsprungs 68 flach und parallel zu der Basis der Platte 10, von der er sich erstreckt, und parallel zu den flachen oberen Abdichtflächen auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatten 10. Daher ist der Spalt 156 in diesem Ausführungsbeispiel kontinuierlich und erstreckt sich über die gesamte Länge und Breite des Strömungshindernisses 66. Weiterhin hat der Spalt 156 eine im Wesentlichen konstante Höhe, wobei die Höhe des Spalts 156 als der Abstand zwischen den oberen Oberflächen der das Strömungshindernis 66 bildenden Vorsprünge 68 definiert ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Höhe des Spalts 156 eingestellt werden muss, da das Vorsehen eines äußerst langen Spalts 156 in dem Strömungshindernis 66 zu einer erhöhten Strömungstrennung in anderen Bereichen des Strömungsdurchgangs 20 für das erste Fluid führen kann, wie stromabwärts des Spalts 62 entlang der Seite der Strömungsbarriere 56, die sich in dem Auslassbereich 60 des Strömungsdurchgangs 20 für das erste Fluid befinden kann. Die Höhe des Spalts 156 wird daher so eingestellt, dass die positive Wirkung des Spalts 156 jegliche negativen Wirkungen überwiegt, wie durch CFD-Analyse bestimmt werden kann. Die Erfinder haben gefunden, dass ein Spalt 156 mit einer Höhe, die nicht mehr als etwa 25 Prozent der Höhe des Strömungsdurchgangs 20 für das erste Fluid beträgt, allgemein zu einer insgesamt positiven Wirkung führt, sowie auch, dass eine optimale Höhe des Spalts 156 bei zumindest einigen Ausführungsbeispielen nicht mehr als etwa 10 Prozent der Höhe des Strömungsdurchgangs 20 für das erste Fluid beträgt.
  • In einem in den 18 und 19 illustrierten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Spalt 156 zwischen den Vorsprüngen 68 nur über einen Teil der Länge des Strömungshindernisses 66. Wie gezeigt ist, sind die oberen Oberflächen der Vorsprünge 68 nicht flach, sondern sind von den Enden 74, 76 aus zu deren Mitte abwärts geneigt. Somit hat, wenn die Plattenpaare zusammengesetzt sind, das von diesen Vorspringen gebildete Strömungshindernis 66 einen Spalte 156, der eine minimale Höhe benachbart den Enden 74, 76 und eine maximale Höhe in der Mitte hat, die auf der mittleren Längsachse A liegt. Obgleich 18 die Vorsprünge 68/das Strömungshindernis 66 als massive Strukturen zeigt, ist darauf hinzuweisen, dass sie hohle Merkmale sind, die durch Prägen der Kernplatte 10 gebildet sind, wie aus 3 ersichtlich ist.
  • Zusätzlich sind die oberen Oberflächen der Vorsprünge 68 in dem Ausführungsbeispiel der 18 und 19 von der ersten Seite 70 zu der zweiten Seite 72 hin abwärts geneigt, wodurch ein Spalt 156 erzeugt wird, der in der Höhe von der ersten Seite 70 zu der zweiten Seite 72 hin zunimmt, d. h. in der axialen Abmessung der Kernplatte 10/des Plattenpaars 18, wie in der Seitenansicht von 19 gezeigt ist. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass der Spalt 156 sich nicht notwendigerweise von der ersten Seite 70 zu der zweiten Seite 72 hin abwärts neigt, sondern zu der Basis der Platte 10, von der er sich erstreckt, parallel sein kann, und auch parallel zu den flachen oberen Abdichtflächen auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatten 10, derart, dass der Spalt 156 eine konstante Höhe zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite 72 des Strömungshindernisses 66 hat.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 18 und 19 sind die oberen Oberflächen der gegenüberliegenden Vorsprünge 68, die das Strömungshindernis 66 bilden, in Bereichen nahe den Enden 74, 76 in Kontakt, und sie können in diesen Bereichen miteinander hartverlötet sein. Jedoch ist darauf hinzuweisen, dass die Enden 74, 76 der gegenüberliegenden Vorsprünge 68 einen gegenseitigen Abstand aufweisen können, so dass sich der Spalt 156 über die gesamte Länge des Strömungshindernisses 66 erstreckt, wie bei dem in den 16 und 17 gezeigten Ausführungsbeispiel.
  • Ein Strömungshindernis 66 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in den 20 und 21 illustriert. In diesem Ausführungsbeispiel haben die das Strömungshindernis 66 bildenden Vorsprünge 68 eine ”gestufte” Konfiguration mit einem höheren Bereich 160 in der Nähe der ersten Seite 70 und einem niedrigeren Bereich 162 in der Nähe der zweiten Seite 72, wobei die oberen Oberflächen des höheren und des niedrigeren Bereichs 160, 162 durch eine Schulter 164 getrennt sind. Wie gezeigt ist, kann die Schulter 164 derart angeordnet sein, dass der höhere und der niedrigere Bereich 160, 162 angenähert dieselbe Breite haben.
  • In dem illustrierten Ausführungsbeispiel sind die oberen Oberflächen des höheren und des niedrigeren Bereichs 160, 162 jedes Vorsprungs sowohl flach als auch parallel zu der Basis der Platte 10, von der sich der Vorsprung 68 weg erstreckt, und parallel zu den flachen oberen Abdichtflächen auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatten 10. Alternativ können einer oder beide von dem höheren und dem niedrigeren Bereich 160, 162 entlang entweder der Länge oder der Breite des Vorsprungs 68 in der mit Bezug auf die 18 und 19 vorbeschriebenen Weise geneigt sein.
  • Weiterhin ist in dem in den 20 und 21 gezeigten Ausführungsbeispiel die obere Oberfläche des höheren Bereichs 160 jedes Vorsprungs 68 koplanar mit der flachen oberen Abdichtfläche auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatte 10, so dass die obere Oberfläche des höheren Bereichs 160 jedes Vorsprungs 68 einen Teil der Abdichtfläche auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatte 10 bildet. Somit sind, wenn die Plattenpaare 18 zusammengesetzt sind, die oberen Oberflächen der höheren Bereiche 160 eines Paars von gegenüberliegenden Vorsprüngen 68 abdichtend miteinander verbunden, beispielsweise durch Hartlöten. Die oberen Oberflächen der unteren Bereiche 162 haben jedoch entlang der gesamten Länge des Strömungshindernisses 66 einen gegenseitigen Abstand, wodurch ein Spalt 156 erhalten wird.
  • Im Gegensatz zu den Spalten 156 in den Ausführungsbeispielen der 16–19 erstreckt sich der Spalt 156 in dem Ausführungsbeispiel der 20–21 nur teilweise über die Breite des Strömungshindernisses 66. Genauer gesagt, der Spalt 156 erstreckt sich von der Schulter 164 zu der zweiten Seite 72 des Strömungshindernisses 66. Zwischen der Schulter 164 und der ersten Seite 70 des Strömungshindernisses 66 besteht kein Spalt. Daher ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite (Rück-)Seite 72 des Strömungshindernisses wirksam ausgehöhlt, um dem Fluid zu ermöglichen, hierdurchzufließen, während die Strömung des Fluids über die gesamte Breite des Strömungshindernisses durch die Abwesenheit irgendwelcher Öffnungen entlang der ersten Seite 70 von diesem verhindert wird.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass das Ausführungsbeispiel der 20–21 modifiziert werden kann durch Verringern der Höhe der höheren Bereiche 160, so dass sie nicht länger einen Teil der Abdichtfläche auf der Flüssigkeitsseite 12 der Kernplatte 10 bilden. Diese Variante ist ähnlich der in Bezug auf die 16 und 17 beschriebenen, die einen sich über die gesamte Länge und Breite des Strömungshindernisses 66 erstreckenden Spalt 156 hat, jedoch hat der Spalt 156 eine gestufte Konfiguration, indem er zwischen den höheren Bereichen 160 der Vorsprünge 68 kleiner und zwischen den niedrigeren Bereichen 162 der Vorsprünge größer ist.
  • Die in jeder der 16–21 gezeigten Strömungshindernisse können weiterhin in mehrere Segmente geteilt sein, beispielsweise in der Weise des in 10 gezeigten Strömungshindernisses 66, das mehrere Vertiefungen 122, 124, 126 aufweist, die durch Spalte 128 getrennt sind, die sich entlang der Höhe des Strömungshindernisses 66 erstrecken, zusätzlich zu irgendwelchen Spalten 156, die sich in Längsrichtung und Breitenrichtung des Strömungshindernisses 66 erstrecken.
  • 23 vergleicht grob den Bereich der Strömungstrennung in einer Kernplatte, die mit der Rippe 54/Strömungsbarriere 56 und dem Vorsprung 68/dem Strömungshindernis 66 nach 1B versehen ist, wobei sie zeigt, dass der Bereich der Strömungstrennung entlang der Stromabwärtsseite von der Rippe 54/Strömungsbarriere 56, d. h, in dem Auslassbereich 60, kleiner ist als beim Stand der Technik gemäß 22, Weiterhin besteht, obgleich eine gewisse Strömungstrennung entlang der zweiten Seite 72 des Vorsprungs 68/des Strömungshindernisses 66 in 23 stattfindet, eine Gesamtreduktion der Strömungstrennung im Vergleich zu 22.
  • Obgleich die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht hierauf beschränkt. Stattdessen enthält die Erfindung sämtliche Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen können.

Claims (43)

  1. Wärmetauscher, welcher aufweist: (a) zumindest ein Plattenpaar, aufweisend eine erste Platte und eine zweite Platte und mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; (b) einen Fluidströmungs-Durchgang für die Strömung eines ersten Fluids, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte jedes der Plattenpaare definiert ist; (c) eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, die in jedem der Plattenpaare vorgesehen sind, wobei der Fluidströmungs-Durchgang sich zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung erstreckt und wobei die Einlassöffnung und die Auslassöffnung in jedem der Plattenpaare nahe dem ersten Ende sind; (d) eine längliche Strömungsbarriere, die den Fluidströmungs-Durchgang jedes Plattenpaars in einen Einlassbereich, in welchem sich der Einlass befindet, und einen Auslassbereich, in welchem sich der Auslass befindet, trennt, wobei sich die Strömungsbarriere von dem ersten Ende zu einem hinteren Ende in der Nähe des zweiten Endes des Plattenpaars erstreckt und wobei die Strömungsbarriere einen Spalt enthält, durch den eine Fluidströmungsverbindung zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich des Fluidströmungs-Durchgangs erhalten wird; und (e) ein Strömungshindernis, das sich in dem Spalt jedes Plattenpaars befindet, wobei das Strömungshindernis ein Paar von entgegengesetzten Enden, eine erste Seite und eine entgegengesetzte zweite Seite hat und wobei die erste und die zweite Seite bogenförmig sind, wobei die zweite Seite dem hinteren Ende der Strömungsbarriere zugewandt und von diesem beabstandet ist; wobei das Strömungshindernis im Wesentlichen halbmondförmige ist und die erste und die zweite Seite des Strömungshindernisses sich an den entgegengesetzten Enden von diesem schneiden; wobei die erste und die zweite Seite des Strömungshindernisses jeweils einen Bereich einer glatt gerundeten Form beschreiben, wobei der Bereich der glatt gerundeten Form, der von der zweiten Seite beschrieben wird, größer ist als der Bereich der gerundeten Form, der von der ersten Seite beschrieben wird, derart, dass ein mittlerer Bereich des Strömungshindernisses breiter als die entgegengesetzten Enden ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem jede von der ersten und der zweiten Seite des Strömungshindernisses einem Kreisbogen mit einem Mittelpunkt angenähert ist, der auf einer mittleren Längsachse von jeder von der ersten und der zweiten Platte liegt, wobei die Mittelpunkte der Kreise, die den Formen der ersten und der zweiten Seite angenähert sind, einen gegenseitigen Abstand entlang der Achse aufweisen und der Kreis, der der Form der zweiten Seite angenähert ist, einen größeren Radius als der Kreis, der der Form der ersten Seite angenähert ist, hat.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das hintere Ende der Strömungsbarriere bogenförmig ist, wobei ein gebogener Raum von im Wesentlichen konstanter Breite zwischen dem hinteren Ende der Strömungsbarriere und der ersten Seite des Strömungshindernisses definiert ist.
  4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, bei dem eine Krümmung der ersten Seite des Strömungshindernisses von einem Kreisbogen nahe den entgegengesetzten Enden abweicht, derart, dass eine Breite des bogenförmigen Raums nahe den Enden größer als eine Breite des bogenförmigen Raums in dem mittleren Bereich des Strömungshindernisses ist.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, beim dem die Strömungsbarriere jedes Plattenpaars im Wesentlichen gerade und parallel zu einer mittleren Längsachse, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Plattenpaars erstreckt, ist; und wobei das Strömungshindernis symmetrisch zu der mittleren Längsachse ist.
  6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, bei dem die Breite des Strömungshindernisses von den entgegengesetzten Enden zu der mittleren Längsachse in einer graduellen Weise zunimmt.
  7. Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Strömungshindernis eine Querlänge zwischen den entgegengesetzten Enden entlang einer Linie, die im Wesentlichen senkrecht zu der mittleren Längsachse ist, hat, wobei ein Verhältnis der Querlänge zu einer maximalen Breite der Strömungsbarriere zumindest etwa 2:1 ist.
  8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, bei dem die die Querlänge des Strömungshindernisses definierende Linie durch den breitesten Teil der Strömungsbarriere hindurchgeht.
  9. Wärmetauscher nach Anspruch 7 oder 8, bei der die zweite Seite des Strömungshindernisses in Bereichen von dieser unmittelbar benachbart den entgegengesetzten Enden derart geformt ist, dass ein eingeschlossener Winkel zwischen der Querlinie und jedem der Bereiche unmittelbar benachbart den entgegengesetzten Enden in dem Bereich von etwa 60 Grad bis etwa 120 Grad ist.
  10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die entgegengesetzten Enden des Strömungshindernisses so geformt sind, dass sie sich einwärts zueinander und zu einer Seitenwand der Strömungsbarriere erstrecken.
  11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, bei dem die entgegengesetzten Enden der Strömungsbarriere sich in einem Ausmaß einwärts erstrecken, durch das die Strömungstrennung in dem Auslassbereich des Fluidströmungs-Durchgangs verringert wird, während eine Strömungsbeschränkung zwischen der Strömungsbarriere und dem Ende der Strömungsbarriere, das sich in dem Einlassbereich des Fluidströmungs-Durchgangs befindet, vermieden wird.
  12. Wärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Enden des Strömungshindernisses eine Kugelform haben, wobei jede der Kugelformen teilweise durch eine sich nach innen erstreckende Oberfläche, die sich auf der ersten Seite des Strömungshindernisses befindet, definiert ist.
  13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, bei dem jede der Kugelformen teilweise durch eine sich auswärts erstreckende Oberfläche, die sich auf der zweiten Seite des Strömungshindernisses befindet, definiert ist.
  14. Wärmetauscher nach Anspruch 12, bei dem jede der Kugelformen teilweise durch eine glatte Bogenform der zweiten Seite des Strömungshindernisses definiert ist.
  15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Strömungshindernis durch ein Paar von halbmondförmigen Vorsprüngen, die sich von einer Basis von jeder von der ersten und der zweiten Kernplatte aufwärts erstrecken, gebildet ist, wobei jeder der halbmondförmigen Vorsprünge eine obere Oberfläche hat.
  16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, bei dem jeder der halbmondförmigen Vorsprünge eine Höhe hat, die im Wesentlichen die gleiche wie eine Höhe der ersten oder der zweiten Kernplatte ist, wobei die oberen Oberflächen der halbmondförmigen Vorsprünge derart abdichtend miteinander verbunden sind, dass das Strömungshindernis frei von Perforationen ist.
  17. Wärmetauscher nach Anspruch 15, bei dem jeder der halbmondförmigen Vorsprünge eine Höhe hat, die kleiner als eine Höhe der ersten oder der zweiten Kernplatte ist, wobei die halbmondförmigen Vorsprünge obere Oberflächen haben, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen, um einen Spalt zwischen den oberen Oberflächen der halbmondförmigen Vorsprünge vorzusehen, und wobei sich der Spalt durch das Strömungshindernis von der ersten Seite bis zu der zweiten Seite erstreckt.
  18. Wärmetauscher nach Anspruch 17, bei dem die obere Oberfläche jedes halbmondförmigen Vorsprungs flach und parallel zu der Basis der ersten oder zweiten Kernplatte, von der aus er sich erstreckt, ist, derart, dass der Spalt kontinuierlich ist und sich über eine gesamte Länge und Breite des Strömungshindernisses erstreckt.
  19. Wärmetauscher nach Anspruch 18, bei dem der Spalt eine im Wesentlichen konstante Höhe hat.
  20. Wärmetauscher nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der Spalt eine Höhe hat, die nicht mehr als etwa 25 Prozent einer Höhe des Fluidströmungs-Durchgangs beträgt.
  21. Wärmetauscher nach Anspruch 17, bei dem die obere Oberfläche jedes halbmondförmigen Vorsprungs von den entgegengesetzten Enden des Strömungshindernisses zu dessen mittlerem Bereich derart abwärts geneigt ist, dass der Spalt in dem mittleren Bereich des Strömungshindernisses eine maximale Höhe hat.
  22. Wärmetauscher nach Anspruch 17 oder 21, bei dem die obere Oberfläche jedes halbmondförmigen Vorsprungs von der ersten Seite aus zu der zweiten Seite des Strömungshindernisses hin derart abwärts geneigt ist, dass die Höhe des Spaltes von der ersten Seite zu der zweiten Seite hin zunimmt.
  23. Wärmetauscher nach Anspruch 21 oder 22, bei dem die oberen Oberflächen der halbmondförmigen Vorsprünge in Bereichen nahe der entgegengesetzten Enden miteinander verbunden sind.
  24. Wärmetauscher nach Anspruch 15, bei dem jeder halbmondförmige Vorsprung eine gestufte Konfiguration mit einem höheren Bereich nahe der ersten Seite des Strömungshindernisses und einem niedrigeren Bereich nahe der zweiten Seite des Strömungshindernisses hat, wobei der höhere und der niedrigere Bereich durch eine Schulter getrennt sind.
  25. Wärmetauscher nach Anspruch 24, bei dem der höhere und der niedrigere Bereich jedes halbmondförmigen Vorsprungs im Wesentlichen dieselbe Breite haben.
  26. Wärmetauscher nach Anspruch 24 oder 25, bei dem der höhere Bereich jedes halbmondförmigen Vorsprungs eine Höhe hat, die im Wesentlichen die gleiche ist wie eine Höhe der ersten oder der zweiten Kernplatte, wobei die oberen Oberflächen entlang der höheren Bereiche der halbmondförmigen Vorsprünge derart abdichtend miteinander verbunden sind, dass das Strömungshindernis entlang seiner ersten Seite frei von Perforationen ist.
  27. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 24 bis 26, bei dem die oberen Oberflächen entlang der unteren Bereiche der halbmondförmigen Vorsprünge einen gegenseitigen Abstand aufweisen, um einen Spalt zwischen den oberen Oberflächen entlang der unteren Bereiche der halbmondförmigen Vorsprünge vorzusehen, wobei der Spalt sich von der Schulter bis zu der zweiten Seite des Strömungshindernisses erstreckt.
  28. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 27, bei dem die Strömungsbarriere jedes Plattenpaars eine Breite an ihrem hinteren Ende hat, die größer als eine Breite der Strömungsbarriere an dem ersten Ende des Plattenpaars ist.
  29. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 28, bei dem das hintere Ende jeder Strömungsbarriere abgerundet ist.
  30. Wärmetauscher nach Anspruch 29, bei dem das hintere Ende jeder Strömungsbarriere einen Bereich einer Ellipse, eines Ovals oder eines Kreises definiert.
  31. Wärmetauscher nach Anspruch 30, bei dem ein Abstand zwischen der ersten Seite des Strömungshindernisses und dem hinteren Ende der Strömungsbarriere kleiner als ein Abstand zwischen der ersten Seite des Strömungshindernisses und dem zweiten Ende des Plattenpaars ist.
  32. Wärmetauscher nach Anspruch 31, bei dem die erste Seite des Strömungshindernisses bogenförmig ist und im Allgemeinen einem Fluidströmungspfad durch den Spalt folgt.
  33. Wärmetauscher nach Anspruch 32, bei dem das Strömungshindernis entgegengesetzte Enden hat, die im Allgemeinen parallel zu der Strömungsbarriere sind.
  34. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 33, bei dem eine/eines oder beide von der Strömungsbarriere und dem Strömungshindernis eine Reihe von im gegenseitigen Abstand angeordneten Rippen und/oder Vertiefungen aufweisen.
  35. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 34, bei dem der Wärmetauscher mehrere der Plattenpaare, die in einem Stapel angeordnet sind, aufweist, wobei die mehreren Plattenpaare mehrere der Fluidströmungs-Durchgänge definieren, wobei die Einlassöffnungen der mehreren Plattenpaare ausgerichtet sind, um einen Einlassverteiler zu bilden, und wobei die Auslassöffnungen der mehreren Plattenpaare ausgerichtet sind, um einen Auslassverteiler zu bilden, wobei die mehreren Fluidströmungs-Durchgänge für die Strömung eines ersten Fluids vorgesehen sind.
  36. Wärmetauscher nach Anspruch 35, bei dem benachbarte Plattenpaare in dem Stapel einen gegenseitigen Abstand aufweisen, um mehrere Durchgänge für die Strömung eines zweiten Fluids vorzusehen.
  37. Wärmetauscher nach Anspruch 36, bei dem die erste und die zweite Platte jedes Plattenpaars an ihren Umfangskanten miteinander abgedichtet sind und wobei Bereiche der ersten und der zweiten Platte, die sich einwärts der Umfangskanten befinden, im Wesentlichen flach und parallel zueinander sind.
  38. Wärmetauscher nach Anspruch 37, bei dem der Wärmetauscher ein Gas/Flüssigkeits-Wärmetauscher ist, bei dem das erste Fluid eine Flüssigkeit ist und das zweite Fluid ein heißes Gas ist.
  39. Wärmetauscher nach Anspruch 38, bei dem das erste Fluid ein flüssiges Kühlmittel ist und der Wärmetauscher ist: (a) ein Abgaswärme-Wiedergewinnungs(EGHR)-Wärmetauscher, bei dem das heiße Gas ein heißes Abgas ist; oder (b) ein Ladeluftkühler, bei dem das heiße Gas Ladeluft ist.
  40. Wärmetauscher nach Anspruch 37, bei dem der Wärmetauscher ein Flüssigkeits/Flüssigkeits-Wärmetauscher ist, wobei das erste Fluid Maschinenöl oder Getriebeöl ist und das zweite Fluid ein flüssiges Kühlmittel ist,
  41. Wärmetauscher nach Anspruch 28, bei dem die Strömungsbarriere im Wesentlichen gerade Seiten hat, die von dem ersten Ende bis zu dem hinteren Ende voneinander divergieren, wobei das hintere Ende glatt gerundet ist.
  42. Wärmetauscher nach Anspruch 28, bei dem die Strömungsbarriere eine Pfeilspitzenform mit kleinen, im Allgemeinen winkligen Seitenvorsprüngen, die sich quer von entgegengesetzten Seiten der Strömungsbarriere aus erstrecken, hat, wobei das hintere Ende weiterhin einwärts gerichtete Seiten enthält, die sich an einer gerundeten Spitze des hinteren Endes treffen.
  43. Wärmetauscher nach Anspruch 28, bei dem das hintere Ende der Strömungsbarriere eine gerundete Pfeilspitzenform mit bogenförmig gekrümmten Seiten, die sich quer von entgegengesetzten Seiten der Strömungsbarriere aus erstrecken und dann einwärts zu einer gerundeten Spitze hin erstrecken, hat.
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